用于磁共振断层造影仪的天线装置以及磁共振断层造影仪的制作方法

本实用新型涉及一种用于磁共振断层造影仪的天线装置，所述天线装置用于发送具有预定发射频率的发射信号。发射天线具有关断器。

背景技术：

磁共振断层造影仪是成像设备，该成像设备为了对检查对象成像而利用强外部磁场使检查对象的核自旋定向并通过交变磁场激励所述核自旋以围绕该定向旋进。所述旋进或者自旋从该激励态至低能量状态的返回又作为响应而产生了交变磁场，也称为磁共振信号，该磁共振信号通过天线接收。

借助梯度磁场为这些信号施加位置编码，所述位置编码随后能够将接收到的信号分配给一个体积元素。然后对接收到的信号进行分析，并提供检查对象的三维成像图形。生成的图形示出了自旋的空间密度分布。

为了患者安全，有必要限制磁场强度。对于发射天线的已知几何形状和电气特性，能够对于预定频率确定用于发射信号的最大场强，并且因此可以通过提供的信号确保安全性。然而，具有不同的磁共振频率的磁共振系统也是已知的，例如用于检测不同的核，这些磁共振系统也称为多核系统。它们的发射器自然必须能够在不同频率上产生发射信号。因此不再从开始就保证局部线圈分别获得仅一个具有预设频率的发射信号。然而，在其他频率下，可形成具有完全不同的空间幅度分布的模式，从而不再保证患者的安全。例如，如果插入了具有另一预定发射频率的错误的天线装置，或者如果在磁共振断层造影仪的配置中出现错误，就会发生这种情况。

技术实现要素：

因此，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种天线装置，所述天线装置在具有多个不同共振频率的磁共振系统上也能够安全地运行。

该技术问题通过一种用于磁共振断层造影仪的天线装置和一种磁共振断层造影仪来解决，该天线装置用于发送具有预定发射频率的发射信号，根据本实用新型，天线装置具有关断器，该关断器设计为在偏离所述预定发射频率的情况下抑制施加到天线装置上的发射信号的发送。

根据本实用新型的天线装置设计成与磁共振断层造影仪配合作用地发送具有预定发射频率的发射信号。该发射信号在此优选是激励脉冲，利用该激励脉冲在磁共振断层造影仪的静磁场的作用下激励预定元素的核自旋，其中，在该静磁场中的核自旋的共振频率也称为拉莫尔频率。当发送所述发射信号时，天线装置优选地产生具有该拉莫尔频率的交变磁场b1。天线装置可以是例如身体线圈或局部线圈或局部线圈阵列。

根据本实用新型的天线装置在此具有关断器。关断器在此设计为，抑制施加到天线装置上的发射信号的发送。这实现的方式例如是，关断器借助关断信号使发射信号的产生中断，通过开关中断发射信号向天线装置的输送，或者将发射信号重新定向到例如无功负载(blindlast)。在此，关断器设计为仅在发射信号的频率偏离预定发射频率时才抑制所述发送。大于10khz、100khz、1mhz或大于拉莫尔频率的0.01％，0.1％或1％的差异可以视为偏离。

然而，也可以设想，根据本实用新型的天线装置具有另外的安全机构，该安全机构也可以抑制在预定的发射频率下的发射。

有利地，根据本实用新型的天线装置可通过关断器防止以未设置的频率进行发射并且防止由于不确定模式使患者受到危害。

在根据本实用新型的天线装置的可能的实施方式中，关断器具有宽带耦合器。宽带耦合器设计为将一部分施加到天线装置上的发射信号耦合输出。与发射信号相比，耦合输出部分可以衰减超过12db、24db、36db或48db。特别地，宽带耦合器被认为是一种耦合装置，其设计为将具有一定频率的信号从发射信号中耦合输出，该频率从预定发射频率偏离了发射信号的带宽的一倍、二倍或三倍，并且与具有预定发射频率的信号相比衰减了小于3db、6db或12db。宽带耦合器可以例如通过电容器或空气变压器来提供。耦合输出的信号被关断器用来分析发射信号和在必要时中断发射。

有利地，宽带耦合器还能够实现将频率远远超过天线装置的预定发射频率的信号从发射信号中耦合输出并馈送给用于检测的关断器，并且因此能够实现在较宽的频率范围内进行中断。

在根据本实用新型的天线装置的可想到的实施方式中，宽带耦合器具有定向耦合器。定向耦合器设计为耦合输出被天线装置反射的发射信号。

在发射信号的频率不同于天线装置的预定发射频率的情况下，在天线装置的发射信号被馈送至其上的馈电线和天线本身之间通常存在错误匹配。这导致被反射的功率大大增加，这使得能够或至少有利于检测具有不同频率的发射信号。

在根据本实用新型的天线装置的一种可能的实施方式中，关断器具有带阻滤波器。带阻滤波器被认为是一种电子电路，所述电子电路使电磁阻带或者说阻带中的信号相对于阻带之外的频率衰减了例如大于6db、12db或18db。预定的发射频率在此在阻带内。阻带的带宽大于10khz、100khz或1mhz。带阻滤波器可以例如由共振电路、高通和低通滤波器的组合、有源滤波器电路或诸如表面声波滤波器的机电滤波器提供。所述关断器设计为，根据例如来自宽带耦合器的发射信号给所述带阻滤波器馈送信号，并且根据所述带阻滤波器的输出信号来中断发射。

有利地，带阻滤波器能够使预定发射信号与其他频率上的信号分离，从而通过关断器可以更容易地检测到具有潜在危险性模式的不期望信号。

在根据本实用新型的天线装置的可设想的实施方式中，关断器具有积分元件。积分元件被认为是开关元件或对输入信号在时间上求平均、积分或形成在一定时间内的加权平均值的函数。积分元件可以例如通过低通滤波器来实现，但是也可以考虑有源电路或数字信号处理器连同被耦合输出的信号的数字化。关断器设计为，借助于积分元件来过滤与发射信号有关的信号、例如带阻滤波器的输出信号，并且根据积分元件的输出信号禁止发射。为了使积分元件发送代表一种衡量发射信号的幅度的量度的信号，必须使高频的相互幅度不抵消为零。这可以通过在积分元件的入口之前或在积分元件的入口处通过高频信号的调值装置、例如整流器或求积分来实现。

关断器中的积分元件有利地防止了由于短暂的信号波动引起的关断，并且通过在一定时间内的积分反映了引入的功率，该引入的功率必须保持在阈值以下以保护患者。

在根据本实用新型的天线装置的可能的实施方式中，关断器具有窗口鉴别器。窗口鉴别器设计为，将输入电压与两个由电路确定的电压级别进行比较，这两个电压级别定义出一个窗口。窗口鉴别器发送一个输出信号，该输出信号区分出输入信号是否在窗口区域内或者在窗口区域之上或之下。给窗口鉴别器馈送取决于发射信号的输入信号、例如积分器的输出信号。该关断器设计为根据自窗口鉴别器的输出信号抑制发射。

有利地，窗口鉴别器能够实现例如借助于带阻滤波器和积分器来检验发射信号是否在预定的公差范围内。

在根据本实用新型的天线装置的可想到的实施方式中，所述关断器具有高频开关。高频开关设计为中断或产生发射信号的传输。开关在此可以是电子的，例如以晶体管或开关二极管的形式，也可以是机械的，例如mems开关。

开关可以可靠地中断发射信号，或者由于天线装置电气特性的改变而重新定向发射信号，并且从而确保可靠的中断。

在根据本实用新型的天线装置的可能的实施方式中，所述关断器具有用于中断信号的信号输出端。信号输出端设计为与磁共振断层造影仪连接，并将中断信号发射到磁共振断层造影仪。信号连接在此可以是电气连接、光学连接或无线连接。中断信号可以是模拟信号或数字信号。中断信号在此还可以是当局部线圈正常工作时，局部线圈输出的信号的缺少或中断。这例如可能是因为缺少用于识别或编码局部线圈类型的信号。

在具有根据本实用新型的天线装置的根据本实用新型的磁共振断层造影仪的可想到的实施方式中，关断器的信号输出端与磁共振断层造影仪的控制器形成信号连接。控制器设计为根据中断信号中断发射信号的产生。

信号输出端有利地使得能够在局部线圈中以低功率和低功率消耗来中断发射信号，并且同时能够防止在磁共振断层造影仪的发射器中的随后损坏。

结合以下实施例的描述，可以更清楚地理解本实用新型的上述特性、特征和优点以及实现它们的方式，下面结合附图对这些实施例进行更详细地说明。

附图说明

图1示出了具有根据本实用新型的局部线圈的根据本实用新型的磁共振断层造影仪的示意图；

图2示出了根据本实用新型的局部线圈的示意图，其具有关断器的示例性实施方式和根据本实用新型的磁共振断层造影仪；

图3示出了具有关断器的示例性实施方式的根据本实用新型的局部线圈的示意图。

具体实施方式

图1示出了根据本实用新型的磁共振断层造影仪1的一种实施方式的示意图。

磁体单元10具有场磁体11，场磁体11产生静磁场b0，该静磁场b0用于样本或患者100在拍摄区域中的核自旋的定向。拍摄区域的突出特点是非常均匀的静磁场b0，其中，均匀性尤其与磁场强度或数值有关。拍摄区域几乎是球形的并且布置在患者通道16中，该患者通道在纵向方向2上延伸穿过磁体单元10。患者躺床30可以通过行进单元36在患者通道16中移动。场磁体11通常是超导磁体，该超导磁体可以提供具有高达3t、对于最新设备甚至更高的磁通密度的磁场。然而，对于较低的磁场强度，也可以使用具有常导线圈的永磁体或电磁体。

此外，磁体单元10具有梯度线圈12，该梯度线圈12设计为，为了对在检查体积中所采集的成像区域进行空间区分而将三个空间方向上的可变磁场叠加在磁场b0上。梯度线圈12通常是由常导线材制成的线圈，该线圈可以在检查体积中产生相对彼此正交的场。

磁体单元10还具有身体线圈14，该身体线圈14被设计为将经由信号线供应的高频信号辐射到检查体积中，接收由患者100发射的共振信号并经由信号线发送这些共振信号。发射和接收优选地通过下面将说明的作为天线装置的局部线圈50进行，所述局部线圈50可以直接布置在患者上。

控制单元20向磁性单元10提供用于梯度线圈12和身体线圈14的各种信号，并对接收到的信号进行分析。

因此，控制单元20具有梯度控制器21，该梯度控制器21设计为经由馈电线向梯度线圈12提供可变电流，这些可变电流以时间协调的方式在检查体积中提供期望的梯度场。

此外，控制单元20具有高频单元22，该高频单元22设计为产生具有预定的时间变化曲线、幅度和频谱功率分布的高频脉冲，以激励患者100中的核自旋的磁共振。在此可以实现千瓦范围的脉冲功率。激励脉冲可以通过身体线圈14或甚至可以通过作为根据本实用新型的天线装置的局部线圈50向患者100中辐射。

控制器23经由信号总线25与梯度控制器21和高频单元22通信。

根据本实用新型的局部线圈50布置在患者100上并且经由连接导线33与高频单元22及其接收器形成信号连接。

在图2中示意性地示出了根据本实用新型的具有关断器60的局部线圈50。为了清楚起见，在图2中仅示出了局部线圈50的发射路径。局部线圈50优选还具有接收路径。在此可以想到的是，相同的天线线圈51也用于接收来自患者身体的磁共振信号。为了这个目的则需要提供一种信号分配器(signalweiche)，该信号分配器防止了发射信号以过高功率过载和/或破坏局部线圈50的前置放大器。作为天线连接器(antennenweiche)，例如可以考虑开关或可调衰减器。然而也可行的是，局部线圈50具有另外的天线线圈51，该另外的天线线圈51仅设置用于接收磁共振信号并且在发送激励脉冲期间被脱耦，以保护前置放大器并且从发射信号中取走尽可能少的能量。

图2中所示的天线线圈51通过连接导线33与磁共振断层造影仪1的高频单元22形成信号连接，该高频单元22产生用于激励核自旋的高频信号或高频脉冲。激励信号被导引经过关断器60，以便所述关断器60可以监控高频信号。首先，通过宽带耦合器61将高频信号的一小部分耦合输出。

在此，宽带耦合器61一般被认为是一种装置，该装置设计为与高频信号有关地、与高频信号的电压、电流或功率例如成比例地从高频信号中导出测试信号。在此，与高频信号相比，测试信号衰减了多于20db、40db或60db。宽带耦合在此基本上不依赖于高频信号的频率，即在磁共振断层造影仪1的磁场b0中待检查的核自旋的拉莫尔频率附近大于10mhz、20mhz或40mhz的范围内基本上不依赖于高频信号的频率，高频信号的幅度与宽带耦合器61的输出信号之间的耦合变化小于18db、12db或6db。

如图2所示，宽带耦合器61可以由定向耦合器实现，该定向耦合器还根据高频信号的传播方向生成输出信号。特别地，返回功率指示出连接导线33和天线线圈51之间的不匹配，这又可以是在天线线圈51的预定谐振频率之外的高频信号的频率的指示器，并因此可以用于不希望的模式。

然而，宽带耦合器61的其他实施方式也是可以想到的，例如图3中所示的电流钳、借助变压器的电感耦合或电容耦合。这些实施方式有利地不依赖于由天线线圈51产生的磁场的几何形状。还可以使用拍摄线圈作为宽带耦合器61，所述拍摄线圈耦合到天线线圈51的磁场。然而，在这里，必须考虑到天线线圈51的不同激励模式的不同场分布，并因此将拍摄线圈定位成能够采集所有可能的模式。

随后，宽带耦合器61的信号在带阻滤波器62中被滤波，以便将具有局部线圈预定拉莫尔频率的期望高频信号与不期望的、可能危及患者100的有害高频信号区分开。带阻滤波器62仅将频率不等于拉莫尔频率的输出信号转发到随后的窗口鉴别器64。但当使用对反射的高频信号进行采集的定向耦合器作为宽带耦合器61时，例如也可以省去带阻滤波器62，因为在具有预定频率的预定发射模式中，经反射的功率借助匹配的连接功率而保持很小或低于阈值。

为了补偿短期波动并且还为了获得一种衡量给患者提供的平均能量的量度，提供了积分元件63，该积分元件63对一段时间内的滤波信号进行平均。由于所提供的能量与磁场强度的各个符号无关，积分元件63在此还具有整流器，该整流器形成所提供信号幅度的数量。也可以设想通过对输入信号进行平方来消除符号的整流器。然后可以通过像rc元件这样的低通滤波器来完成积分，但也可以通过有源模拟电路或通过数字化的信号的相应求和来完成积分。

然后由窗口鉴别器64分析经滤波的信号。视为窗口鉴别器64的是决定输入信号是否在预定范围内的并输出反映该状态的相应输出信号的电路或函数。预定范围在此可以例如由超过或低于的预定阈值给出。还可以想到第一和第二阈值，其中输出信号指示了窗口鉴别器64的输入信号是否在第一和第二阈值之间或者是否在该范围或区间之外。这尤其在如下情形中是有利的，即例如不等于拉莫尔频率的其他频率产生了一种会产生局部危险性的场强的模式，而平均功率低于用于局部线圈50的预定控制信号的值。在该情形中，低于第二阈值但高于第一阈值的功率也可能表示危险。

窗口鉴别器64可以例如由施密特触发器实现，所述施密特触发器当超过阈值时、例如当经反射的功率或不等于拉莫尔的频率分量变得过大时在信号输出端65发出警告信号。在图2所示的实施方式中，然后将警告信号传递至高频单元22，在高频单元22处根据输出信号来中断高频信号的发射。例如，可以中断高频输出级的控制信号或其供电。优选地，在频率鉴别器64或下游开关中还设置有延迟元件、磁滞元件或分级翻转装置(kippstufe)，以使关断器60不会快速地在两种状态之间振荡并且高频信号被永久地关闭和接通。

原则上对于根据本实用新型的局部线圈50可以想到，将关断器60实现为模拟电路或者将其部分或全部数字地实现。例如，宽带耦合器61的输出信号可以直接数字化，并且下游的带阻滤波器62、积分元件63和窗口鉴别器64可以作为asic或程序在信号处理器上执行。

图3示出了根据本实用新型的局部线圈50的另一个可考虑的实施方式。为了更好地概述，在图3中未示出磁共振断层造影仪1。

在图3中示出，宽带耦合器61也可以例如设计为电流钳或变压器。在由带阻滤波器62滤波之后，也可以在没有积分元件63的情况下进行监控。然而，为此必须在窗口鉴别器64中进行整流或平方。由于在没有积分的情况下信号可非常快速地变化，因此随后优选通过磁滞元件或触发电路(kippschaltung)来使输出信号稳定，从而中断向天线线圈51提供高频信号的后续高频开关65不会永久地来回切换。

然而，该关断器不仅限于所描述的局部线圈50，而且原则上也可以用于作为天线装置的身体线圈14，以确保磁共振断层造影仪1免受发射支路的功能故障或错误设置的影响。

尽管已经通过优选实施例详细地说明和描述了本实用新型，但是本实用新型不受公开示例的限制，并且本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的保护范围的情况下得出其他变型。