磁共振线圈的制作方法

文档序号:10551908阅读:853来源:国知局
磁共振线圈的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种具有至少一个天线元件(2)的MR线圈(1),其中至少一个天线元件(2)具有至少一个可拉伸的导线段(3,3a,3b),其具有塑料外罩(4)和由导电的液体(6)形成的芯(5)。本发明例如可以用于在患者处的后部和/或前部的定位。MR线圈特别地可以是层式的线圈垫,其例如可以与MR设备的患者卧榻连接。
【专利说明】
磁共振线圈
技术领域
[0001] 本发明涉及一种在磁共振断层成像中使用的线圈("MR线圈"),特别是局部线圈, 具有至少一个天线元件。本发明例如可以用于MR线圈在患者处的后部和/或前部的定位。MR 线圈特别地可以是层式的线圈垫,其例如可以与MR设备的患者卧榻连接。
【背景技术】
[0002] 在磁共振断层成像(MRT,也简称为〃MR")中,对于接收交变磁场采用高频线圈(下 面也称为〃局部线圈〃)。局部线圈关于交变磁场是敏感的并且具有一个或多个带有铜导线 的天线元件。各个天线元件大多实施为环形的回路,例如所谓的环形天线("Loops")、蝶形 线圈或鞍形线圈。
[0003]局部线圈除了至少一个天线元件之外附加地通常具有前置放大器、其它电子器件 (外罩波陷波器等)和铺设电缆、外壳、以及大多具有带插头的电缆,局部线圈通过该插头连 接到MRT设备或MRT装置上。安装在MRT装置侧的接收器对由局部线圈接收的信号进行滤波 和数字化,并将数据传送到数字信号处理装置,该数字信号处理装置从测量中大多导出图 像或频谱,并且例如将其提供给用户以用于诊断。
[0004] 为了获得特别好的信噪比,将HF线圈关于其几何特征和其接收特性与不同的身体 区域相匹配,并且尽可能靠近患者的身体定位,例如在患者上(前部)或在患者下(后部)。局 部线圈理想地应当几何上尽可能精确地覆盖待检查区域。局部线圈例如可以对于具有较大 周长的患者而在其几何尺寸方面更大并且对于纤细的患者较小。通常的局部线圈位于刚性 的壳体中或位于由塑料构成的虽然可弯曲、但不可拉伸的外壳中。
[0005] DE 10 2010 033 322 A1公开了一种机械上柔性的MR线圈,具有用于尤其介入式 磁共振断层成像的能打开的导体结构。在此,用于磁共振断层成像系统的局部线圈具有至 少一个天线元件,其中至少一个天线元件具有为了形成开口而可拆分的连接。
[0006] DE 10 2012 200 599 A1公开了一种用于磁共振成像系统的天线系统,具有多个 天线元件。在此,天线元件布置在载体元件内/旁边或上。载体元件不可拉伸地构造并且具 有恒定的表面度量。相邻的载体元件通过可拉伸的连接部件连接,其中连接部件的尺寸可 以通过拉伸来改变。
[0007] DE 100 51 155 A公开了一种用于核自旋断层成像装置的接收线圈装置,具有多 个、可选地可插接的局部线圈,其中具有主动失谐的局部线圈在未插入的状态下具有对于 发送情况的被动失谐电路和对于接收情况的被动失谐电路,其中在局部线圈的退耦HF电缆 中,接通由失谐线圈和与截止的、在线圈插入时导通的二极管串联的电容器构成的失谐振 荡电路,其中失谐线圈的尺寸为,使得其利用均衡电容和在其抽头点之间的HF天线抽头形 成尚阻的并联电路。

【发明内容】

[0008] 本发明要解决的技术问题是,至少部分地克服现有技术的缺陷并且特别地提供一 种改善的可能性,以简单的方式特别好地将局部线圈与患者相匹配。
[0009] 上述技术问题通过具有至少一个天线元件的MR线圈,特别是局部线圈来解决,其 中至少一个天线元件具有至少一个可拉伸的导线段,其具有塑料外罩和由导电的液体形成 的芯。通过如下,即,可拉伸的导线段可以线性地拉伸并且可能也可以弯曲,也可以拉伸和 弯曲天线元件和MR线圈,以便其特别好地紧靠患者。例如可以用唯一一个如上面描述的相 应地可以拉伸的MR线圈,来代替迄今为止简单不同成形的MR线圈(例如用于具有较大周长 的患者或用于纤细的患者的局部线圈)。由导电的液体形成的芯引起,特别可靠地引导电 流。在此特别地,可拉伸的导线段的电阻可以尽可能不取决于拉伸的度量或程度,更确切地 说即使在强烈拉伸的情况下。这优选地与可拉伸的导线不同,由具有混合的导电的粉末的 塑料组成。通过不取决于拉伸的电阻,在拉伸的情况下不提高可拉伸的导线段的按比例的 天线损失并且由此不影响信噪比(SNR)。这又简化了对匹配的可能需要的再调谐 (Nachstimmen)。特别地可能仅需要对频率进行再调谐。特别地,可拉伸的导线段可以被拉 伸到其长度的几倍,而不会失效。
[0010] 可拉伸的导线段可以是电线条(Drahtstiick)或电线段。
[0011] 在塑料中例如可以存在至少一个微流体通道,其以导电的液体来填充。
[0012] -种实施是,导电的液体是金属液体或液体金属,因为其能够实现特别小的电阻。 而且这样的导线段特别可靠地传导电流。
[0013] 另一种实施是,导电的液体是非磁性的液体。这尤其对于MR成像具有大的优点,因 为避免了图像伪影。
[0014] -种扩展是,金属液体具有镓(Ga)或由镓组成。镓在提高的室温的情况下,也就是 在大约30°C的情况下熔化并且在典型的MR应用中在不具有或仅具有小的添加物的情况下 变为液态或是液态的。
[0015] 另一种实施是,金属液体具有或是镓-铟(In)混合物,特别是Ga-In合金。和所有金 属一样,该混合物是良好的导电体。两种金属是非磁性的,这对于MR成像是极其具有优势 的。Ga-In合金特别是作为易熔质呈现,其明显降低了镓的熔点。根据镓或铟的含量,熔点可 以降低直至3至5°C(在Ga分量为大约75%时)。这样的导线例如可以被拉伸直至其额定或正 常长度的八倍。
[0016] 使用Ga-In混合物给出另外的优点,即,当塑料外罩被损坏时,在破损处形成金属 的氧化层,其防止混合物进一步流出。
[0017] 另一种实施是,至少一个天线元件或用于至少一个天线元件的反射因数 (1^:1^161;[0118€31^1:01')设置在40%与60%之间的范围内,特别是在大约50%处。也就是在该 实施中,反射因数不是设置到例如可能的10% (相应于_20dB),而是仅设置到40%至60%, 特别是设置为50% (相应于_6dB)。为此可以将至少一个天线元件与匹配装置(例如匹配网 络或匹配电路)连接并且相应宽带地设置匹配。由此可以弃用对匹配的跟踪,因为在均衡的 情况下从一开始就设置该稍微不精确的并且由此宽带的匹配。在此利用的是,在拉伸的情 况下天线大小虽然改变了线圈的谐振频率,但是反射因数的绝对值几乎保持不变。因此在 使用低噪声的前置放大器的情况下虽然进行拉伸但是不明显改变放大和信噪比。
[0018] 另一种实施是,除了至少一个天线元件之外还布置另外的可拉伸的导线段,其电 阻在拉伸时被改变。另外的可拉伸的导线段由此具有对于天线元件的可拉伸的导线段更不 利的特性,使得其在拉伸时明显地,特别是强烈地,改变其电阻。由此以简单且紧凑的方式 能够实现,在至少在相邻的天线元件附近的区域中考虑拉伸的程度并且必要时改变MR线圈 或至少一个相邻的天线元件的设置。另外的可拉伸的导线段为此可以与控制或调节电路连 接,例如与调节放大器连接,或者表示这样的控制或调节电路的一部分。控制或调节电路在 输出侧与用于至少一个天线元件的匹配网络连接或是匹配网络的一部分。
[0019] 另外的可拉伸的导线段可以相对于天线元件的至少一个可拉伸的导线段呈现基 本上任意的取向。由此可以彼此平行地布置导线段。可拉伸的导线段可以布置在共同的、特 别是可拉伸的、基体上。
[0020] 另一种实施是,另外的可拉伸的导线段具有波状的走向,例如具有正弦形的、矩形 的或曲折形的走向。这给出如下优点,即,在短的直线长度上实现特别大的电阻变化。
[0021] 另一种实施是,另外的可拉伸的导线段具有塑料作为基质材料,其具有混合的、导 电的粉末作为填充材料。这样的导线段可以紧凑、便宜和耐用地实现。
[0022] 另一种实施是,可以向另外的可拉伸的导线段施加直流电压,并且根据产生的电 流或根据电流变化经由差动放大器可以产生调节电压。由此可以将一个或多个参数或部件 (例如匹配网络)调节到期望的额定值或额定范围,特别是关于至少一个天线元件的接收特 性在拉伸改变的情况下也保持均匀。
[0023] 另一种实施是,MR线圈还具有:与匹配网络的频率特定的固定电容器并联连接的 电容二极管,其中可以借助调节电压控制电容二极管,使得通过其可以再次补偿由于拉伸 引起的频率变化。特别地例如可以借助调节电压控制电容二极管,使得借助电容二极管可 以补偿由于拉伸引起的频率变化。由此,匹配的反射因数可以关于整个应用范围保持为极 低。
[0024] MR线圈尤其可以作为可变形的层或垫存在,例如用于在患者处的前部和/或后部 的定位。
【附图说明】
[0025] 本发明的上面描述的特征、特性和优点以及怎样实现其的方式,借助于下面对结 合附图详细描述的实施例的示意性描述而更清楚和更明确地理解。在此为清楚起见,相同 或功能相同的元件具有相同的附图标记。
[0026] 图1示出了 MR线圈的天线元件的可拉伸的导线段的横截面视图;
[0027] 图2示出了按照第一实施例的MR线圈的天线元件的电路图,所述天线元件具有相 关的匹配网络;和
[0028] 图3示出了按照第二实施例的MR线圈的天线元件的电路图,所述天线元件具有相 关的匹配网络。
【具体实施方式】
[0029]图1作为截面示图示出了 MR线圈1的天线元件2的可拉伸的导线段3的横截面视图。 可拉伸的导线段3具有软管或管形的塑料外罩4和芯5。例如构造为微流体通道 (mikrofluidischen Kanal)的芯5通过以Ga-In低恪质6形式的合金来填充。Ga-In低恪质6 在磁共振断层成像检查的通常的温度范围内是液态的,也就是为高度导电的金属液体。此 外,是非磁性的。导线段3例如可以被拉伸直至其正常或额定长度的八倍(垂直于图像平 面)。此外存在如下优点,即,当塑料外罩4损坏时,在Ga-In低熔质6上形成氧化层,其防止从 塑料外罩4中进一步流出。
[0030]图2示出了按照第一实施例的MR线圈1的天线元件2的电路图,具有相关的匹配网 络7。天线元件2具有回路形的导线3、8,其具有第一可拉伸的导线段3、3a和第二可拉伸的导 线段3、3b,其串联地连接到例如构造为电线、电缆或导体轨道的另外的导线段8。另外的导 线段8例如可以作为铜电线或另外的铜导线呈现。可拉伸的导线段3可以至少在通过双箭头 表示的纵向上线性地拉伸。
[0031]在可拉伸的导线段3a与3b之间在一侧存在电容器9(其不失一般性地也可以被称 为〃缩短电容器〃)并且在另一侧存在两个串联连接的电容器,也就是电容器1〇(其特别地可 以表示频率特定的固定电容器)和电容器11 (其不失一般性地也可以被称为"失谐电容 器")。
[0032]在第一可拉伸的导线段3、3a与电容器10之间例如经由节点K1连接另外的电容器 12。电容器12例如可以用于调谐电阻性负载。
[0033]在两个电容器10与11之间的节点K2与参考电势,诸如接地线GND连接。
[0034]在第二可拉伸的导线段3、3b与失谐电容器11之间例如经由节点K3连接线圈13(其 不失一般性地也可以被称为〃失谐线圈〃)。失谐线圈13在另一侧经由扼流圈14与接头15连 接。接头15例如可以用作直流电压输入端。
[0035]另外的电容器12可以连接到另外的接头16,例如连接到信号输入端。
[0036]在失谐线圈13与扼流圈14之间连接二极管(特别是HF二极管,例如PIN二极管)17 的阳极,其阴极与接地线GND连接。
[0037]在扼流圈1 4与接头1 5之间连接电容器1 8 (特别是隔直电容器, Blockkondensator),其另一侧与接地线GND连接。
[0038]接头16例如可以被用作高频信号输出端,例如用于输出在天线元件中感应出的HF 信号。天线元件2由此特别地可以被用作纯接收天线和/或用作组合的发送/接收天线。
[0039] 匹配网络7特别地可以具有或包括元件10至18。
[0040] 对于该天线元件2设置的反射因数是大约50%。由此可以弃用跟踪匹配或匹配网 络7,因为在均衡的情况下从一开始设置该稍微不精确的并且由此宽带的匹配。
[0041] 图3示出了线圈1的天线元件2的电路图,其除了匹配网络7之外附加地具有调节电 路20。调节电路20也可以被视为匹配网络7的一部分。
[0042]调节电路20具有另外的扼流圈21、另外的电容器22、调节放大器23和另外的可拉 伸的导线段24。匹配网络7附加地具有电容二极管(KapaziUtsdiode )25。
[0043]另外的可拉伸的导线段24可以在与天线元件2的可拉伸的导线段3a和3b相同的方 向上拉伸,并且特别地可以与其一起拉伸。在此,与导线段3a和3b不同,在拉伸时另外的可 拉伸的导线段24的电阻极大地改变。有助于此的是,另外的可拉伸的导线段24具有波状的 走向。另外的可拉伸的导线段24在此例如由具有混合的、导电的粉末的作为基质材料的塑 料组成。
[0044] 导线段24在此连接到调节放大器23的输入端。例如经由调节放大器23,可以向导 线段24施加直流电压DC并且借助由此产生的流过导线段24的电流借助调节放大器23产生 调节电压,其被提供给调节放大器23的输出端。因为在拉伸导线段24时电流明显改变,则调 节电压的高度也取决于另外的可拉伸的导线段24的电阻。也就是,在拉伸天线元件2并且由 此也拉伸相邻的导线段24的情况下可以基于产生的电流变化通过差动放大器23产生调节 电压或调节电压的改变。
[0045] 电容二极管25与频率特定的电容器10并联连接并且在一侧提供到节点K1和在另 一侧提供到接地地线GND。节点K1经由扼流圈21与调节放大器23的输出端连接。电容器22也 在一侧与调节放大器23的输出端连接,而在另一侧与接地线GND连接。借助调节电压可以控 制电容二极管25,使得通过其可以再次补偿由于拉伸导线段3a和3b引起的频率变化。由此, 匹配的反射因数可以关于整个应用范围保持为极低。特别地,反射因数例如可以保持到 10% (相应于-20dB),而不会明显改变放大和信噪比。
[0046] 虽然本发明在细节上通过所示的实施例详细阐述和描述,但是本发明不限于此并 且可以由专业人员从中导出其它方案,而不脱离本发明的保护范围。
[0047] 由此也可以借助调节电路控制或调节不同天线元件的多个匹配网络。也可以与相 邻的天线元件不同地进行调节。
[0048] 一般地,〃一〃、〃一个〃等被理解为单数或复数,特别是在〃至少一个〃或〃一个或多 个〃等的意义上,只要其没有例如通过措辞〃恰好一个〃等明确排除。
[0049]数字表达也可以包括给出的数量以及通常的容差范围,只要其没有明确排除。 [0050] 附图标记列表:
[0051 ] 1 MR 线圈
[0052] 2 天线元件
[0053] 3 可拉伸的导线段
[0054] 3a第一可拉伸的导线段 [0055] 3b第二可拉伸的导线段
[0056] 4 塑料外罩
[0057] 5 芯
[0058] 6 Ga-In 低熔质
[0059] 7 匹配网络
[0060] 8 导线段
[00611 9 缩短电容器
[0062] 1〇 电容器
[0063] 11失谐电容器
[0064] 12另外的电容器
[0065] 13失谐线圈
[0066] 14扼流圈
[0067] 15 接头
[0068] 16 接头
[0069] 17 二极管
[0070] 18 电容器
[0071] 20调节电路
[0072] 21另外的扼流圈
[0073] 22另外的电容器
[0074] 23调节放大器
[0075] 24另外的可拉伸的导线段
[0076] 25电容二极管
[0077] DC直流电压
[0078] GND接地线
[0079] K1 节点
[0080] K2 节点
[0081] K3 节点
【主权项】
1. 一种具有至少一个天线元件(2)的MR线圈(I),其中至少一个天线元件(2)具有至少 一个可拉伸的导线段(3,3&,313),所述导线段(3,3 &,313)具有塑料外罩(4)和由导电的液体 (6)形成的芯(5)。2. 根据权利要求1所述的MR线圈(1),其中,所述导电的液体(6)是金属液体。3. 根据上述权利要求中任一项所述的MR线圈(1),其中,所述导电的液体(6)是非磁性 的液体。4. 根据权利要求2和3所述的MR线圈(1 ),其中,所述金属液体(6)具有或是Ga-In合金。5. 根据上述权利要求中任一项所述的MR线圈(1),其中,至少一个天线元件(2)的反射 因数设置在40 %与60 %之间的范围内,特别是大约50 %。6. 根据上述权利要求中任一项所述的MR线圈(1),其中,除了至少一个天线元件(2)之 外还布置至少一个另外的可拉伸的导线段(24),其电阻在拉伸时改变。7. 根据权利要求6所述的MR线圈(1),其中,所述另外的可拉伸的导线段(24)具有波状 走向。8. 根据权利要求6至7中任一项所述的MR线圈(1),其中,所述另外的可拉伸的导线段 (24)具有带有混合的、导电的粉末的塑料。9. 根据权利要求6至8中任一项所述的MR线圈(1),其中,向另外的可拉伸的导线段(24) 施加直流电压(DC),并且根据电流变化经由差动放大器(23)能够产生调节电压。10. 根据权利要求9所述的MR线圈(1 ),其中,所述MR线圈还具有: -与匹配网络(7)的频率特定的固定电容器(10)并联连接的电容二极管(25), -其中能够借助调节电压控制所述电容二极管(25),使得通过其能够补偿由于拉伸引 起的频率变化。
【文档编号】G01R33/341GK105911494SQ201610040505
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年1月21日
【发明人】H.格雷姆
【申请人】西门子公司
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