Rf线圈组件、其保护方法以及磁共振成像装置的制作方法

专利名称：Rf线圈组件、其保护方法以及磁共振成像装置的制作方法
技术领域：
本说明书整体涉及RF(Radic) Frequency)线圈免受具有RF发送功能的磁共振成像装置(Magnetic Resonance Imaging :MRI)用的RF线圈组件(例如，发送/接收RF线圈组件)的构成要素内感应高频(RF)电流的影响的故障安全(fail safe)保护(安全保护)。
背景技术：
MRI用的发送/接收RF线圈组件(即，或者具有局部发送功能的发送专用线圈组件)在从与MRI系统连接的连接部分离时(即，不被使用时)，有时候会在受拍摄工序中强 RF场影响的MRI系统的架台区域内不当地残留。并且，在发送/接收RF线圈组件不具备发送的去耦(decoupling)单元时，在RF线圈组件的各种构成要素内可能会流过大感应RF电流。因此，通常，可装卸的RF接收专用线圈事先具备内置保护装置(例如，那些接收专用线圈只在仅存在从被拍摄的被检体发出的弱RF场时可接收)。专利文献1美国专利第5136244号说明书非专利文献 1 L. Kyle Hedges, “ A Fuse for Magnetic Resonance Imaging Probes"，Mag Res Med, Vol. 9,pages 278-281(1989)

发明内容
但是，一般地，具有发送功能的可装卸RF线圈(例如，发送/接收线圈)不具备适当的内置自动保护装置。内置自动保护装置事先处于如下被准备好的状态即使在接受到大感应RF电流后也能够进行保护以便不损坏RF线圈组件，并且即使在接受感应RF电流的期间，除了与RF线圈组件接触的被检体以外还能够保持RF线圈组件的安全性，且即使在接受到感应RF电流后也能够立即继续使用RF线圈组件(例如，不需要更换RF线圈组件的保险丝等所有构成要素)。另外，大感应RF电流由于可能对发送或发送/接收RF线圈组件产生损坏或使组件表面的温度变得非常高，因此可能使与该组件接触的被检体或其他人身临危险。例如，那种大电流可能使(例如，其瞬间，通过使用如大型内置固定RF线圈那样的其他RF线圈的使用)一部分构成要素过热，从而有时会存在对被拍摄的所有被检体造成灼伤的危险的可能性。为了实现用于保护发送专用RF线圈或发送/接收RF线圈以免受这种电流影响的安全保护，在后述的几种实施方式中，使用适宜的可变阻抗(例如，电控式开关)以及各自对应的方法。在实施方式中，那种可变阻抗根据在将RF线圈连接至MRI系统时自动输出的电控制电流，变为不同的阻抗值。在那种“连接”状态下，根据电控制的阻抗，使在MRI系统与带有保护的RF发送/接收线圈之间实质上不受干扰地流过RF电流(即，连接接收模式与连接发送模式)。但是，在故障安全“非连接”状态下，构成可变阻抗不同的阻抗状态，以便在发送/接收线圈RF组件内实质性地干扰流过有害的感应RF电流。实际上，该开关具有3个模式。即，2个“连接”MRI动作模式以及1个故障安全“非连接”MRI非动作模式。在下面的描述中将提出本发明的其它目的和优点，部分内容可以从说明书的描述中变得明显，或者通过实施本发明可以明确上述内容。通过下文中详细指出的手段和组合可以实现和得到本发明的目的和优点。


结合在这里并构成说明书的一部分的附图描述本发明当前优选的实施方式，并且与上述的概要说明以及下面的对优选实施方式的详细描述一同用来说明本发明的原理。图1表示包含免受发送/接收RF线圈组件内感应RF电流影响的安全保护的MRI 系统的实施方式。图2是图1的实施方式中能够使用的种类的发送/接收RF线圈组件的实施方式的概略框线图。图3A表示在MRI系统发送RF场中在非连接状态下残留在MRI系统内时，在来自 MRI系统内的周围RF场的感应电流的影响下的以往技术的装置中通常可见的RF发送/接收线圈要素与其供电电路的概略等价电路。图:3B表示用于虽然曝露于未意图的感应RF电流，但受到故障安全电控式开关的实施方式的保护而免受该感应RF电流影响的RF发送/接收线圈要素的概略等价电路。图4是因为具备免受发送/接收RF线圈组件的感应RF电流影响的安全保护而能够使用的典型的电控式开关的概略线图。图5与图4所示的线图类似，但是是包含DC偏置电路的部件的实施方式的更详细的概略线图。图6是因为具备免受发送/接收RF线圈组件的感应RF电流影响的安全保护而能够利用的电控式开关的其他实施方式的概略电路线图。图7A表示安全开关被置于RF发送/接收线圈要素的供电点以外的位置的其他实施方式。图7B表示安全开关被置于RF发送/接收线圈要素的供电点以外的位置的其他实施方式。图8表示安全开关被置于RF发送/接收线圈要素的供电点以外的位置的其他实施方式。附图标记说明16 发送/接收RF线圈组件；16a、1 :互相连接接口 ；36 发送/接收开关；60a、 60b 安全开关；61a、61b :RF线圈要素；63 :RF接收放大器；64、65 接口传输路径。
具体实施例方式图1所示的典型的MRI系统的实施方式包括架台10 (以概略剖面表示)和互相连接而发挥作用的各种相关系统构成要素20。至少架台10通常被配置在屏蔽室内。对于图 1所示的一个典型的MRI系统的形状，实质上静磁场BO磁铁12、Gx、Gy、(iZ倾斜磁场线圈组 14以及内置固定型的RF线圈组件15被配置成同轴圆筒状。沿该圆筒状配置的水平轴线， 实质上存在如围绕由被检体载置台11支承的被检体9的头部那样示出的拍摄区域18。MRI系统控制部22具备显示部对、键盘沈以及与打印机28连接的输入/输出端口。无需赘言，显示部M最好是还具备输入控制之类的各种各样的触摸屏。MRI系统控制部22与MRI序列控制部30接口连接，MRI序列控制部30依次控制 Gx.Gy.Gz倾斜磁场线圈驱动器32、RF发送部34以及发送/接收开关36。MRI序列控制部 30包含用于对MRI序列控制部30执行有用的MRI序列的适当的程序编码构造38。由各种相关系统构成要素20组成的MRI系统包含对MRI数据处理部42供给输入的RF接收部40，该MRI数据处理部42作成用于发送至显示部M的被处理的图像数据。在本实施方式中，示出了经由互相连接接口 16a、16b被连接至可装卸的发送/接收RF线圈组件16的前置放大器63的RF接收部40。但是，对本领域技术人员显而易见的是，RF接收部 40也可以经由图1未图示的其他控制方式的RF开关电路，连接至其他RF线圈(例如，图1 中用虚线概略地示出了来自MRI系统的内置固定型RF线圈组件15的连接)。MRI数据处理部42还可以构成为(例如，为了存储从基于实施方式以及程序编码构造44的处理而取得的数据)能够访问程序编码构造44以及存储装置46。另外，图1 一般化示出了 MRI系统程序存储部50。在MRI系统程序存储部50中， 被存储的程序编码构造存储至能够访问MRI系统的各种数据处理构成要素的计算机可读存储介质。对本领域技术人员显而易见的是，也可以是MRI系统程序存储部50被分割，至少其1部分可以在正常使用时将那种存储的程序构造直接连接至立刻需要的系统处理计算机(即，代替普通存储或串联至MRI系统控制部22)实际上，对本领域技术人员显而易见的是，图1示出了在若干变更基础上使一般的MRI系统非常高度地简化以便能够执行本说明书中后述实施方式的线图。系统的构成要素被划分成各种逻辑集合的“体”，通常包含多个数字信号处理装置(DSP)、超小型运算处理装置、面向特殊用途的处理电路(例如，高速A/D转换、高速傅立叶转换、阵列处理用等)。 这些处理装置各自通常是当产生各时钟周期(或规定数的时钟周期)时，从具有物理数据处理电路的物理状态进入其他物理状态的时钟动作型的“状态机”。动作中，不仅处理电路(例如，CPU (Central Processing Unit 中央处理器)、寄存器、缓冲器、计算单元等)的物理状态从某时钟周期向其他时钟周期逐渐变化，而且所连结的数据存储介质(例如，磁存储介质的位(bit)存储部)的物理状态也在那种系统动作中，从某一状态向其他状态变化。例如，拍摄工序结束时，物理存储介质的计算机可读存取数据值存储位置的阵列从几个事前状态(例如，全部统一的“0”值、或全部“1”值)变化为新的状态。在该新状态下，那种阵列的物理位置的物理状态在最小值与最大值之间变动，并表现现实世界的物理现象以及状况(例如，被拍摄的体积空间内的物理构造)。对本领域技术人员显而易见的是，如所存储的数据值的那样的阵列表示并构成物理构造。也就是说，当在命令寄存器中被依次读入并由MRI系统的1个以上的CPU来执行时，表示并构成产生动作状态的特定序列并转发至MRI系统内的计算机控制程序编码的特定构造。如图1的实施方式所示，发送/接收RF线圈组件16构成为可拆卸(例如，为了几个拍摄步骤使用的其他可装卸RF线圈组件或被设置为不可拆卸的RF线圈组件15 (例如， 参照能够将所发送的RF连通于被固定的RF线圈组件15或可装卸线圈组件的连接接口 16b 的线圈开关17))，且可经由手动连接的插头/插座组件接口 16a、16b从MRI系统手动分离。 并且，电控式故障安全安全开关60a、60b被包含在可装卸发送/接收RF线圈组件16内(例如，在存在多个RF线圈要素时，对各个逐一地包含)。在图1的实施方式中，典型的可装卸发送/接收RF线圈组件16例如可以构成包含多个线圈要素的正交检波(QD)RF “顶端”线圈。这些多个线圈要素分别构成为对在MRI 系统的架台10内被拍摄的被检体(例如，被检体的头部)电磁性地耦合RF场。显然，本实施方式所提供的安全保护并不限定于正交线圈，例如还可以通过阵列型发送线圈或阵列型发送/接收线圈等来利用。图2示出了典型的发送/接收线圈组件16的更详细框线图。对本领域技术人员显而易见的是，一般的QD顶端线圈包含在空间上且电性地互相偏移90度的2个RF线圈要素(例如，RF线圈要素61a、61b)。因此，图2中包含用于在2个RF线圈要素间造成电RF 相移的90度混合(Hybrid)电力耦合器/分配器的概略图。对本领域技术人员显而易见的是，那种混合电力耦合器/分配器最好配置在(如图2概略所示的)发送/接收开关内或发送/接收开关的前后的任一方(例如，置于在MRI系统内分离的位置的电力放大器与线圈环(coil loop)要素之间的任一方)。当然，这种相移未必在所有多重线圈要素RF线圈组件中都需要。在本实施方式中，故障安全安全开关(例如，安全开关60a、60b)与各RF线圈要素串联连接。即，在本实施方式中，使用与各RF线圈要素分别联动的个别串联连接的安全开关。但是，对本领域技术人员显而易见的是，在特定的RF线圈组件构成中，有时也知晓除故障安全安全开关以外的配置是有效的(例如，开关也可以配置在RF线圈要素的供电点、RF 线圈要素的内部或对与RF电路内的其他优选的RF波长相关联的阻抗敏感的控制位置)。发送/接收开关36 (作为MRI系统的一部分也可以配置在分离的位置)由序列控制部30控制，为了适于特定的数据收集序列、当然也适于特定的RF线圈组件构造/构成， 而将MRI系统的适当的RF发送部(RF发送/放大电路)34或RF接收部(RF接收电路)40 有效连接至其他RF线圈要素。在不需要发送/接收开关时，也可以使用专用的分离型发送用RF线圈以及接收用RF线圈。在图2的实施方式中，在发送/接收RF线圈组件16内共同配置优选的RF接收缓冲/前置放大电路63。当然，如图2概略所示的，为了收纳N个(多个)接收信道而最好存在多个接收放大器。另外，如图2所示，优选发送/接收RF线圈组件16经由插头连接接口 16a(以及附带在MRI系统上的耦合插座16b)而手动连接至MRI 系统。在图2的实施方式中，RF线圈要素与发送/接收开关之间的接口连接经由同轴线缆传输线64、65的全长(例如，60cm程度的长度)来进行。当然，可以采用其他接口连接电路来代替“线缆”。通常，这种接口电路最好包含具有50欧姆的特性阻抗的传输线电路。 在图2的实施方式中，优选安全开关60a、60b与在安全开关与发送/接收开关36之间延伸的互相连结传输线长64、65 —起都接近线圈要素供电点而配置并且连接。但是，显然，也可以采用对于安全开关的其他适当功能位置。对本领域技术人员显而易见的是，发送/接收RF线圈组件16通常按照收纳特定的被检体的身体部分(例如，该典型事例中头部)的方式，功能性地且美观地配置在适宜的壳体内。RF线圈要素、发送/接收开关、发送放大器、接收放大器、MRI系统等构造由于最好是以往设计，因此不需要对这些要素进行更详细的记述。但是，在本实施方式中，在基于相关RF构成要素的DC偏置电路不现有时，为了从MRI系统向(单个或多个)安全开关通过 DC偏置电流，而根据需要经由连接器16a、16b以及各种RF电路(例如，通过使用用于通过 DC偏置电流的优选的低通频率滤波器要素(例如，感应器)或高通DC隔直流电容器)，来形成DC高通偏置电路。在图2的实施方式中，安全开关60a、60b包括具有与各个对应的RF线圈要素内的适当的阻抗控制点或RF线圈要素连接的至少1个可变阻抗元件的电控式开关。可变阻抗元件构成为每当将插头16a连接至MRI系统时，就在根据从MRI系统自动输出的电控制信号(例如，DC偏置控制电流)的不同而不同的阻抗状态之间，改变相对于电流流动的阻抗。 DC偏置电流的路径最好形成在RF电路内，该RF电路包含作为也向安全开关60a、60b感应 DC偏置控制电流的构成要素的RF接收放大器63、RF发送部34、线圈开关17、发送/接收开关36、连接接口 16a以及16b、前置放大器63、同轴线缆传输线64以及65。在故障安全模式下(即，发送/接收RF线圈组件16未经由插头16a与MRI系统连接时)，由于无法利用 DC偏置控制电流，因此安全开关60a、60b返回至阻抗状态，该阻抗状态是发送/接收RF线圈组件16c偶尔不当地残留在架台区域内，当MRI系统动作时减小由于发送/接收线圈RF 线圈组件16被曝露于非常强的RF场而产生的、面向线圈要素的感应RF电流的阻抗状态。另一方面，当发送/接收RF线圈组件16经由手动操作式插头接口连接器16a被连接至MRI系统时，DC偏置控制电流被供给至安全开关，通过该偏置控制电流，可变阻抗元件转移至不同的阻抗状态。在该不同的阻抗状态下，在使用发送/接收RF线圈组件16的拍摄步骤间，在与发送/接收RF线圈组件16的去路或回路中，实质上不受干扰地RF流过电流。图2的实施方式中，如图所示，RF线圈要素61a、安全开关60a以及传输线64构成手动地(在该特定事例中，间接地)连接至MRI系统的RF线圈装置子组件。RF线圈61a构成为电磁性地与向在MRI系统的架台内被拍摄的被检体(例如，被检体的头部)发送或从被检体接收的RF场耦合。电控式安全开关60a具有连接至与RF线圈要素61a相关联的适当的阻抗控制点的至少一个可变阻抗元件。该可变阻抗元件构成为根据在将RF线圈装置连接至MRI系统时输出的电控制电流或信号(例如，DC偏置电流)，而在第1阻抗状态与第 2不同的阻抗状态之间，变更相对于电流流动的阻抗。在本实施方式中，可以考虑发送/接收RF线圈装置子组件还包括发送/接收开关 36。在该实施方式中，构成为包括发送/接收开关36作为发送/接收RF线圈组件的一部分，在RF发送/接收电路中往返通过RF电流以及DC偏置电流这双方。另外，这种发送/ 接收开关也可以根据实施方式的不同而在MRI系统内较远地配置。典型的装置子组件通常可以包括也可手动(经由连接接口 16a、16b)地连接至MRI 系统内的RF接收部40的RF接收前置放大电路63作为该装置子组件的一部分。通常，RF 接收前置放大器63与RF线圈要素比较接近地被配置。显而易见，在该实施方式中，发送用RF电路或接收用RF电路的至少一个构成为从MRI系统中产生(且沿MRI系统与RF电流并行地通过辅助DC偏置电流路径)，以便通过至少(单个或多个)进入可变阻抗元件一方的DC偏置控制电流。对本领域技术人员显而易见的是，如图2的第N个要素前相连的一连串的点所表示的，也可以有具有单一的RF入/出端口、成对的RF入/出端口、或除此以外的RF入/出端口的RF线圈组件。尤其是，在几个现在周知的RF线圈组件中，利用(例如用于改善后的画质、尤其是高静磁场水平)4个独立的RF入/出端口。图3A示出了具有线圈要素80的一般以往技术的电路的概略等价电路。该线圈要素80在使用其他线圈的拍摄步骤间、在MRI架台内以非连接状态放置时，可能曝露于与线圈要素80耦合的强RF的Bl磁束81中。如图3A所示，供电电路(包括接口传输路径64、 发送/接收开关36、RF接收放大器63、以及通过图2所示的连接器16a的适宜的电接口电路(例如，其他RF传输路径))可以看成是图3A所示的被简化的等价LCR电路。虽然在所给予的装置内流过的准确的电流值有时会大幅地变动，但图3A中示出了可作为感应电流产生的模拟电流的大小。例如，认为3安培的电流可能流入RF供电电路(并且超过)，与此同时，4. 7安培的电流可能流入线圈要素80本身。由于线圈要素以及电容是相对较低损耗的部件，因此可以认为他们不怎么发热。但是，显而易见的是那种大的感应RF电流(尤其是伴随时间流逝时)可能使更大损耗(即，大阻抗值)的供电电路的部件或与更有效地吸收周围的RF磁能的远端连结的电路实质性地发热。该发热可能对那种构成要素产生损伤 (恐怕严重至需要更换的程度)，当然也可能产生极端高温，因此将威胁与弄错那种放置位置的RF线圈组件接触的技术者或被检体、或者可能偶然接触的技术者或被检体的安全。例如，表面温度可能达到(在以往技术的电路中，即使含有保险丝，也只能是在保险丝断开之前)41°C以上。那种极端高温将成为使弄错那种放置位置的RF线圈组件接触的被检体、技术者以及其他人员身负重伤的原因。图;3B概略地示出了大幅度(例如，50欧姆-100欧姆)地增加供电电路(包括所连结的所有远端电路)的电阻性阻抗时的实施方式中的等价电路。在该实施方式中，了解到在与图3A同样地假定了的模拟条件下，被模拟的典型感应电流会(在供电电路与所连结的所有远端电路这双方的电路内)大幅度地减少。RF线圈组件内的典型感应电流减少至大致正常使用的水准，与此同时，感应电流在供电电路内进一步地大幅减少，由此，在所有RF 线圈组件内，即使存在，也只会引起非常小的有效发热。图4的概略线图示为了使用于该用途而优选的电控式开关的更详细的实施方式。 图4中，包含感应器L1-4、电容器C1-4以及C2-4的并联LC电路被形成为以MRI系统的规定的RF动作频率(例如，1. 5特斯拉系统中约63. 86兆赫、以及3特斯拉系统中约127. 73 兆赫)产生并联谐振(即，最大阻抗)所需要的大小。另外，反向连接的成对的二极管D1-4 以及D2-4构成为连接至并联LC电路的至少一部分的两端，在两二极管被正向偏置时(由此，LC电路从谐振而失谐(detune)(脱离))，产生降低了的RF阻抗。这样，降低了的非谐振阻抗能够使所希望的RF拍摄电流实质上不受干扰地流入线圈要素内。但是，在两二极管没有被正向偏置时(例如，RF线圈组件没有被连接至MRI系统时)，未连接的线圈装置仍然放置在可能曝露于RF发送磁场(例如，来自假定在线圈要素/ 供电电路的部件内感应危险的RF电流的其他RF线圈的RF场)的MRI系统位置内时，反向连接的二极管使LC电路产生实质性隔断感应RF电流的流动的实质性并联谐振阻抗。
作为本实施方式，表1示出了 RF线圈组件的3个动作状态、故障安全开关的阻抗状态以及DC偏置控制电压之间的典型关系。表 1
动作状态故障安全开关阻抗DC偏置控制电压非连接露出外部RF高(off)无电压连接正常TXRF低(on)高(on)连接正常接收用RF低(on)高(on)图5的更详细的实施方式包括经由感应器L2-5、L3_5以及电容器Cl_5而形成的典型DC偏置控制电路路径。显而易见的是，电容器C1-5置于以所希望的RF动作频率引起实质上短路所需要的大小。在该实施方式中，并联谐振LC电路包含电感L1-5以及串联连接的电容器C2-5、以及串联连接的成对的(并联连接)电容器C3-5、C4-5、C5_5、C6-5。 (例如，电池B中概略显示)DC偏置电流源作为MRI系统的一部分被配置在远端。因此，图 5中，用虚线连接示出了 DC偏置电流源。图5的实施方式中，优选故障安全开关100(为了进行阻抗匹配而设为合适的大小)经由感应器L16以及DC隔直流电容器C96、C97，连接至RF线圈要素的供电点。但是， 如以下更详细说明的，也可以选择RF线圈要素或RF线圈要素的RF供电路径中的其他适宜的阻抗控制点作为故障安全开关100用的位置。图5的实施方式中，反向连接的成对的PIN 二极管由于只连接至并联谐振LC电路的电容部分的两端，因此可以在PIN 二极管的两端降低电压，因此，在非连接故障安全状态期间，有抑制最大二极管温度的效果。但是，根据谐振LC电路的分割电容的比率，也能够改变正常连接模式中的实效RF损耗(在正常连接模式下能够实现所希望的阻抗匹配，与此同时能够实现电路内较高的阻抗值时，通过使用该高阻抗值，从而能够多少抑制实效RF损耗)。本领域技术人员理所应当的是，为了在所有实施方式中使电路值为所需要的大小，将进行用于找出电路部件相对于所给予的特定RF线圈组件以及相关MRI系统的值的最适合组的几种设计权衡以及试行错误。图6概略地示出了故障安全开关102的其他详细的实施方式。该图中，完全不包含并联谐振LC电路。取而代之，包含同方向串联连接的多个二极管Dl-6、D2-6以及D3-6、 与这些二极管反向串联连接的多个二极管D4-6、D5-6以及D6-6。优选的DC偏置控制电路由感应器Ll-6、L2-6、L3-6以及电容器Cl_6、C2-6形成(例如，能够从作为RF同轴线缆的中心导线与系统接地之间的虚线连接的电池而在B图6中概略示出的MRI系统的电源传输 DC偏置电流)。(例如，在包含RF线圈组件的一部分时，经由发送/接收开关以及其他RF 电路)以非连接状态残留在MRI系统内时，这些多个反向连接的未被偏置的二极管引起实质上隔断感应电流的流动的相当的阻抗。但是，在将故障安全开关102连接至MRI系统时， 由于DC偏置控制电流正向偏置所有二极管而引起RF阻抗下降，因此RF拍摄电流能够在向各相关线圈要素的往返中实质上不受干扰地流动。重复进行，但阻抗匹配电感L17被设置在向线圈要素供电的供电点上，在该实施方式中也一样，采用DC隔直流电容器C98、C99。
另外，在图6的实施方式中，在各二极管的两端使用并联连接的电阻。电阻R1、R2、 R3、R4、R5、R6实质上是相等电阻值(例如，4. 4K欧姆)，在二极管同时被感应电流(即，曝露于感应电流，且不存在正向偏置控制电流时)偏置的期间，在具有同一极性方向的二极管的两端产生实质相等的RF感应电压的下降。在图6的实施方式中，当使用多对反向连接的二极管时，有发散由于感应RF电流的流动而产生的热的效果。在本实施方式中，二极管最好是具有较高反向降伏电压特性(例如，高于500伏) 与较小正向电阻的PIN 二极管。通常，约150毫安培的偏置电流可以说足够。根据本实施方式，由于(非连接状态的)等价电路的实效线质系数(即，Q值)增长(可能到20倍)，因此能够使RF线圈要素本身的发热量可靠地相对减少。如果可以，则最好使开关的实效高电阻状态(例如，在MRI系统中非连接时)在约1千欧以上。几种典型的当前可获得的适宜的PIN 二极管可以从Macom Technology公司购买二极管部件编号MA4P7470F-1072T (具有800伏的反向降伏电压)或者MA4P7446F-1091 (具有600伏的反向降伏电压)。使用任何可变阻抗元件均最好使反向降伏电压相对较高(例如，在QD顶端线圈区域中使用时，优选至少500伏)。图5的实施方式只要是通常的部件选择，便具有约5欧姆的等价低阻抗电阻。另一方面。在图6的实施方式中，由于选择同样的部件，因此也可以使用约1. 8欧姆的等价低电阻。根据状况，较低电阻下的实施方式可能是优选的，但是任何一种实施方式，只要进行适当的设计，或许都能够取得几乎同等且良好的结果。另外，优选实施方式的电控式开关对离RF线圈供电点比较接近的感应RF电流连接路的流动有效绝缘。即，优选典型的电控式开关尽可能地接近配置在RF线圈要素供电点上。作为其结果，相对少量的感应RF能量被传输至发送/接收开关与其他较远端的(即， 更接近MRI系统)RF电路的部件。同时，也会降低由供电点的感应RF电流产生的发热。针对希望在线圈供电点配置安全开关的实施方式进行了说明，但安全开关或者也可以在图7A(单环式)以及图7B(鸟笼式)所示的RF线圈要素的环的一个或多个中串联配置。或者，安全开关也可以如图8所示，配置在离供电点1/2波长(或1/2波长的整数倍)的电等价阻抗控制位置。当然，也可是安全开关的其他合适的阻抗点离供电点1/4波长(或1/4波长的奇数倍)的位置(此时，可变阻抗的高阻抗状态以及低阻抗状态与在离供电点1个以上的1/2波长的位置配置安全开关时相比，为了达到同等的线圈模式而被反转)。如上所述，与实施方式相关的RF线圈组件是具有RF发送功能，且可连接至磁共振成像系统的RF线圈组件，具备RF线圈、RF供电电路、至少一个可变阻抗。上述RF线圈构成为在RF电流流动时，向磁共振成像系统的架台内被拍摄的被检体磁性发送RF场。上述RF 供电电路构成为从与磁共振成像装置的连接接口向上述RF线圈供给RF电流。上述至少一个可变阻抗构成为电连接至上述RF线圈以及上述供电电路中的至少一个的内部或至少一个，与从上述磁共振成像装置切断的上述RF线圈组件相呼应，在不同的第1以及第2阻抗状态之间变更相对于RF电流流动的阻抗，在上述RF线圈组件没有被连接至上述磁共振成像系统时，保护上述线圈组件以免受过大的感应RF电流的流动的影响。另外，例如，RF线圈组件也可以手动连接至磁共振成像系统。另外，与磁共振成像系统的连接接口也可以是
12手动操作式连接接口。另外，上述至少一个可变阻抗也可以构成为自动保护上述线圈组件以免受过大感应RF电流的流动的影响。针对本发明的某种特定的实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为事例而示出的，并不限定本发明的范围。实际上，本说明书中所说明的新奇的方法以及系统可以通过各种其他方式具体化。另外，不脱离本发明的范围就可以进行本说明书中所说明的方法以及系统的方式的各种省略、置换以及变更。所附的权利要求范围以及其等同物用于在有效范围内包含被认为收纳至本发明的范围与精神内的方式或变更。还有，根据上述实施方式中公开的适宜多个的构成要素的组合，可以形成各种的发明。例如既可以削除从实施方式中显示的全部构成要素的几个构成要素，又可以适当地组合不同实施方式内的构成要素。本领域技术人员容易想到其它优点和变更方式。因此，本发明就其更宽的方面而言不限于这里示出和说明的具体细节和代表性的实施方式。因此，在不背离由所附的权利要求书以及其等同物限定的一般发明概念的精神和范围的情况下，可以进行各种修改。
权利要求
1.一种RF线圈组件，具有RF发送功能且能够连接至磁共振成像系统，该RF线圈组件的特征在于，包括RF线圈，其构成为在流过RF电流时，向磁共振成像系统的架台内被拍摄的被检体磁性发送RF场；RF供电电路，其构成为从与磁共振成像系统的连接接口向上述RF线圈供给RF电流；以及至少一个可变阻抗，其电连接至上述RF线圈以及上述供电电路中的至少一个的内部或至少一个，并且构成为与从上述磁共振成像系统切断的上述RF线圈组件相呼应，使对RF 电流流动的阻抗在不同的第1以及第2阻抗状态之间变更，在上述RF线圈组件没有被连接至上述磁共振成像系统时，保护上述线圈组件以免流过过大感应RF电流。
2.根据权利要求1所述的RF线圈组件，其特征在于 上述至少一个可变阻抗串联连接至RF线圈要素内。
3.根据权利要求1所述的RF线圈组件，其特征在于 上述至少一个可变阻抗串联连接至RF线圈要素的供电点。
4.根据权利要求1所述的RF线圈组件，其特征在于上述至少一个可变阻抗连接至RF线圈要素的供电点与上述连接接口之间的上述RF供电电路。
5.根据权利要求1所述的RF线圈组件，其特征在于，还包括发送/接收开关，其作为上述连接接口与RF线圈要素之间的上述RF供电电路的一部分而配置；和RF接收放大电路，其连接至上述发送/接收开关与上述连接接口之间，由此形成发送/ 接收用磁共振成像RF线圈组件。
6.根据权利要求5所述的RF线圈组件，其特征在于构成鸟笼式RF线圈组件，该鸟笼式RF线圈组件包含多个上述RF线圈、与上述RF线圈分别连结的RF供电电路以及至少一个可变阻抗，上述至少一个可变阻抗在上述鸟笼式RF线圈组件从磁共振成像系统切断时在不同阻抗值之间自动变更。
7.根据权利要求1所述的RF线圈组件，其特征在于上述至少一个可变阻抗包含电控式开关，该电控式开关具备反向串联连接的至少2个二极管。
8.根据权利要求1所述的RF线圈组件，其特征在于具备上述RF线圈、上述可变阻抗以及上述RF供电电路的阵列。
9.根据权利要求1所述的RF线圈组件，其特征在于 上述至少一个可变阻抗包含电控式开关，上述RF供电电路包含DC偏置电流路径，该DC偏置电流路径从与上述磁共振成像系统的上述连接接口至少向上述电控式开关延伸。
10.根据权利要求1所述的RF线圈组件，其特征在于 上述可变阻抗包含并联LC电路，其在上述磁共振成像系统的RF动作频率下谐振；和至少一对二极管，其连接至上述并联LC电路的至少一部分的两端，且反向连接， 上述至少一对二极管构成为通过对上述二极管进行正向偏置的偏置控制电流来产生使上述LC电路从谐振失谐的下降的RF阻抗，从而不被实质性干扰地使磁共振成像的RF拍摄电流流入RF线圈要素， 或者，上述至少一对二极管构成为在没有被正向偏置时，在上述RF线圈组件没有被电连接至上述磁共振成像系统，但残留于可能曝露于在上述RF线圈组件内感应RF电流的磁共振成像系统的RF发送场的磁共振成像系统区域时，处于上述LC电路产生了实质性隔断感应 RF电流流动的实质性并联谐振阻抗的状态。
11.根据权利要求1所述的RF线圈组件，其特征在于 上述可变阻抗包含反向串联连接的多个二极管，上述多个二极管构成为通过对上述二极管进行正向偏置的偏置控制电流来产生下降了的RF阻抗，从而不实质性受干扰地使磁共振成像的RF拍摄电流流入RF线圈要素， 或者，上述多个二极管构成为在没有被正向偏置时，在上述RF线圈组件没有被电连接至上述磁共振成像系统，但残留于可能曝露于在上述RF线圈组件内感应RF电流的磁共振成像系统的RF发送场的磁共振成像系统区域时，产生实质性隔断感应RF电流流动的实质性阻抗。
12.根据权利要求11所述的RF线圈组件，其特征在于，还包括电阻，该电阻并联连接于上述二极管各自的两端，并且在被感应RF电流反向偏置时，具有在上述二极管的两端产生实质相等的电压降的实质相等电阻值。
13.—种磁共振成像系统，其特征在于 包含权利要求1所述的磁共振成像RF线圈组件。
14.一种RF线圈组件，具有RF发送功能且能够连接至磁共振成像系统，该RF线圈组件的特征在于，包括RF线圈电路，其构成为向磁共振成像系统的架台内被拍摄的被检体磁性发送RF场；和连接至上述RF线圈电路，并且在上述RF线圈组件没有被连接至磁共振成像系统时用于在该RF线圈组件内实质性妨碍感应RF电流流动的单元。
15.根据权利要求14所述的RF线圈组件，其特征在于上述RF线圈电路包含发送/接收开关，该发送/接收开关连接至RF接收放大电路、上述RF线圈、与磁共振成像的手动操作式连接接口，上述发送/接收开关以及上述RF接收放大电路包含DC偏置电流电路，该DC偏置电流电路构成为使DC偏置控制电流从所连接的磁共振成像系统流向用于自动且实质性地妨碍感应RF电流流动的上述单元。
16.根据权利要求14所述的RF线圈组件，其特征在于用于自动妨碍感应RF电流流动的上述单元串联连接于RF线圈与向磁共振成像系统的电接口之间。
17.根据权利要求16所述的RF线圈组件，其特征在于用于自动妨碍感应RF电流的流动的上述单元连接至上述RF线圈的供电点。
18.根据权利要求14所述的RF线圈组件，其特征在于用于自动妨碍感应RF电流流动的上述单元串联连接至RF线圈内。
19.一种RF线圈组件的保护方法，在具有发送功能的可连接的RF线圈组件即使从磁共振成像系统分离也残留在磁性连结至正在动作的磁共振成像系统的RF场的位置时，保护该RF线圈组件以免受感应RF电流的影响，该RF线圈组件的保护方法的特征在于在上述RF线圈组件正在使用时，在包含向磁共振成像系统的电接口的该RF组件内的各RF线圈上串联配置可变阻抗元件，在上述RF线圈组件没有被连接至磁共振成像系统时，为了保护该RF线圈组件以免流过过度的感应RF电流，在该RF线圈组件从磁共振成像系统切断时，变更上述可变阻抗元件的阻抗。
20.根据权利要求19所述的保护方法，其特征在于上述自动变更步骤包括经由上述电接口从上述可变阻抗元件中消除流至上述可变阻抗元件的DC偏置电流的步骤。
全文摘要
本发明涉及RF线圈组件、其保护方法以及磁共振成像系统。在具有RF发送功能且能够手动连接至磁共振成像系统的RF线圈组件没有被连接至MRI系统时，保护该RF线圈组件以免受感应RF电流的影响。在本发明涉及的线圈组件中，RF供电电路构成为从与磁共振成像系统的手动操作式连接接口向RF线圈供给RF电流。另外，至少一个可变阻抗构成为电连接至RF线圈以及供电电路中的至少一个的内部或至少一个，与从磁共振成像系统切断的RF线圈组件相呼应，在不同的第1以及第2阻抗状态之间变更相对于RF电流流动的阻抗。
文档编号A61B5/055GK102338862SQ20111015330
公开日2012年2月1日 申请日期2011年6月1日 优先权日2010年6月1日
发明者光井信二, 克里斯托弗·J·艾伦, 尼古拉斯·卡斯特里拉, 杨啸宇, 滨村良纪 申请人:东芝医疗系统株式会社, 高质电动有限公司