专利名称：拾取磁共振信号并具有自身通信单元的天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及RF接收机天线，特别是用于接收磁共振信号的RF接收 机线圏。本发明还涉及其中采用了一个或者多个RF接收机天线的磁共振成 像系统。
背景技术：
这种磁共振成像系统从国际申请WO 03/032002中得知。 已知的磁共振成像系统包括位于MR-套件(MR-suite)中的主磁 体组件。磁共振成像系统具有RF接收机以从待检查的患者接收磁共振 信号。优选地，MR-套件屏蔽电磁辐射，尤其是在RF频带内的电磁辐 射。提供序列控制以生成MR成像序列，并且该序列控制位于MR -套件 之外。提供重建单元以根据所获取的磁共振信号重建磁共振图像。以无 线方式实现在序列控制、MR-套件之外的重建单元、以及MR-套件之 内的磁共振成像系统之间的通信。尤其是，将梯度波形(gradient waveform)和RF脉沖图案传输到MR-套件中，以便传输到磁共振成像 系统上的无线收发信机。RF接收机线圏可直接连接至MR-套件中的无 线收发信机，或者RF接收机线圈可与MR-套件中的无线收发信机进行 无线通信。在各个RF接收机线圈上提供有收发信机。在RF接收器机 线圈和MR-套件中的无线收发信机之间应用握手协议，用以标识正在 连接的RF接收机线圏。将由MR接收机线圏接收的磁共振信号无线传 输至重建单元，该重建单元根据所接收的磁共振信号重建磁共振图像。发明内容本发明的一个目的是提供一种能够进行无线通信并且具有简单结构 的RF接收机天线。通过本发明的RF接收机天线来实现此目的，所述RF接收机天线包括..-共振拾取电路； -通信单元，用以传送和/或接收数据，并且包括集成在所述共振 拾取电路中的发射/接收天线。本发明的RF接收机天线具有板上通信单元。用于将磁共振信号从 RF接收机天线传输至磁共振成像系统、并且从磁共振成像系统接收控 制信号的发射/接收天线集成在共振拾取电路中。因为RF接收机天线 具有其自身的通信单元，所以很容易将该RF接收机天线添加到磁共振 成像系统中，其在握手识别协议之后，立刻能够与磁共振成像系统进行 通信。因为发射/接收天线集成在共振拾取电路中，所以需要相对较少 数目的电子组件来构造RF接收机天线。此外，不需要从RF接收机线 围的共振拾取电路不方便地伸出的分离天线。将参考从属权利要求中所定义的实施方式来进一步详细描述本发明的这些和其他方面。根据本发明的一个方面，发射/接收天线集成在所述共振拾取电路 中，其中采用共振拾取电路的一个分段用作发射/接收天线。在一个选择中，发射/接收机天线的长度为半波长的整数倍( ) 一一在所传送或者所接收信号的栽波频率处。另一选择是使用四分之一波长(短)天线，其长度是四分之一波长的奇数倍( )。在将能量辐射到自由空间中或者从自由空间接收能量方面，这些半波长和 四分之一波长的天线类型具有很好的效率。可以进一步进行精确调节。 将通信单元设置为混合由共振拾取电路所拾取的磁共振信号和载波频 率。通常，磁共振信号处于10 MHz和600 MHz之间的RF频带中。实 际值取决于磁共振成像系统的主磁场强度。在与所讨论的磁共振成像系 统相关的RF频带中，共振拾取电路对于磁共振信号具有良好的灵敏度。 以高很多的频率执行往返于RF接收机天线的数据传输，该频率通常高 于1 GHz,尤其适合为2. 4 GHz。可以采用不同的RF发射和接收频带 分别用于数据传送和接收。尤其是，当采样不同的RF发射和接收RF 频带时，通过四分之一波长的发射/接收天线可获得好的结果。在操作 中，这种四分之一波长的发射/接收天线在其馈送点处具有最大电流， 并且在其远离馈送点的端点处(即，在天线的顶端处)具有零电流。这 导致在相对较短天线长度处的有效能量传输。根据本发明的另一方面，共振拾取电路中的分段被物理地中断，并 且在相邻分段之间提供的部分电感耦合。该耦合的电感特征在低频处有 效地表现为短路，并且在高频处表现为开路中断。该耦合的电容特征在 低频率有效地表现为短路，并且在高频率表现为开路中断。由此，对施
加到分段之间中断上的电感/电容量的选择允许在相应频率范围内调节 中断的有效性。本发明还涉及一种磁共振成像系统。本发明的磁共振成像系统具有本发明的RF接收机天线。本发明的磁共振成像系统能够容易地改变拾 取磁共振信号所采用的RF接收机天线。通常，RF接收机天线形成为RF 接收机表面线圈，其可放置在待检查患者的相应部分上。本发明的磁共 振成像系统可以是所谓的柱形系统，其中在柱形孔腔中形成磁场。通常， 柱形磁共振成像系统以1. 5、 3或者甚至7或者11特斯拉(Tesla )的 磁场强度进行操作。通常，采用柱形磁共振成像系统来执行例如心脏、 神经学(大脑)或者腹部的检查。另一方面，本发明的磁共振成像系统 可以是开放类型的磁共振成像系统。这种开放类型的磁共振成像系统具 有相对极面，这些极面由类似于C形支架的载体或者起磁通量返回路 径作用的四个柱(post )结构相连接。在相对的极面之间施加大约0. 25 至1特斯拉的磁场。
将结合附图并参考下文所述的实施方式来阐明本发明的这些和其他 方面，其中图1图示性地示出了其中使用了本发明的磁共振成像系统；以及 图2图示性地示出了本发明的RF接收机天线的MR RF接收环路。具体实施例图1图示性地示出了其中使用了本发明的磁共振成像系统。磁共振 成像系统包括一组主线圈10，由此生成稳定、均匀的磁场。例如，主 线圈以这样的方式构造以便这些线圏围绕隧道形的检查空间。待检查的 患者位于患者载体之上，该载体滑动到此隧道形的检查空间中。磁共振 成像系统还包括多个梯度线圈11、 12,由此生成存在空间变化的磁场 (尤其是具有沿各个方向的瞬时梯度的形式)，以便叠加在均匀的磁场 上。梯度线圏11、 12连接到可控电源单元21。借助于电源单元21， 通过电流的应用来激发(energise)梯度线圏11、 12;为此，电源单 元配置有电子梯度放大电路，其将电流施加至梯度线圈上以便生成适当 瞬时形状的梯度脉冲(也称作"梯形波，，)。通过控制电源单元来控
制梯度的强度、方向和持续时间。磁共振成像系统还包括发射和接收线圈13、 16，分别用于生成RF激励脉冲以及用于拾取磁共振信号。优选 将发射线圏13构造为体线圈13，由此可以包围待检查对象(的一部分)。 体线圈通常以这样的方式布置在磁共振成像系统中，以便当患者30处 于磁共振成像系统中时，由体线圈13包围待检查的他或者她。体线圈 13起用于传送RF激励脉沖和RF重新聚焦脉冲(refocusing pulse) 的发射天线的作用。优选地，体线圏13涉及所传送RF脉冲(RFS)的 空间均匀强度分布。通常，交替地使用相同的线圈或者天线作为发射线 圈和接收线圈。此外，通常发射和接收线圈的形状为线圈，但是其中发 射和接收线圏起RF电磁信号的发射和接收天线作用的其他几何形状也 是可行的。发射和接收线圈13连接至电子传送和接收电路15。该传送 和接收单元配备有天线17，以使得能够与表面线圏15进行通信。
应该注意是，作为选择，可能使用分离的接收和/或发射线圈16。 例如，表面线圈16可以用作接收和/或发射线圈。这种表面线圈在相 对较小的体积中具有高灵敏度。诸如表面线圈之类的接收线圈连接到解 调器24，并且借助于解调器24来解调所接收的磁共振信号(MS)。将 解调的磁共振信号(DMS)施加到重构单元。接收线圈连接到预放大器 23。预放大器23将由接收线圏16所接收的RF共振信号(MS)放大， 并且将所放大的RF共振信号施加到解调器24。解调器24对所放大的 RF共振信号进行解调。所解调的共振信号包含关于在待成像的对象部 分中的本地自旋密度的实际信息。此外，传送和接收电路15连接至调 制器22。调制器22以及传送和接收电路15激活发射线圈13，以便传 送RF激励和重新聚焦脉冲。应该注意的是，在本发明的磁共振成像系 统中，调制包括在传送之前的数字化。重构单元从所解调的磁共振信号 (DMS)中导出一个或者多个图像信号，这些图像信号表示待检测对象 的成像部分的图像信息。在实践中，优选为将重构单元25构建为数字 图像处理单元25，对该单元进行编程以便从所解调的磁共振信号中导 出表示待成像的对象部分的图像信息的图像信号。该信号处于重构监视 器26的输出上，以便监视器可显示磁共振图像。作为选择，有可能将 来自重构单元25的信号存储在緩冲器单元27中，并同时等待进一步 的处理。
表面线圏16具有通信单元2，该通信单元2具有集成在各个表面
线圏16的共振拾取电路中的发射/接收天线。在图2中示出了细节。 在表面线圏16和磁共振成像系统中的传送和接收器单元15之间提供 无线链路。根据本发明的磁共振成像系统还具有例如以包括(微)处理器的计 算机的形式的控制单元20。控制单元20控制RF激励的执行和瞬时梯 度场的施加。为此，将根据本发明的计算机程序加载到例如控制单元20 和重构单元25之中。图2图示性地示出了本发明中的RF接收机天线1 的MR RF接收环路。天线包括由MR RF接收环路形成的共振拾取电路4。 共振拾取电路4与起与磁共振成像系统进行无线通信作用的通信单元2 相结合。共振拾取电路4具有几个电路分段3。在这个示例中，这些电 路分段中的两个耦合至通信单元2,并且起发射接收天线的作用，其中 通信单元2经由该发射接收天线来与磁共振成像系统尤其是与传送和 接收单元15来交换数据和控制命令。在较高频率处实行这些数据和命 令的传送，该频率通常高于l GHz，尤其是大约为2. 4 GHz。在这些频率处，小的四分之一波长或者半波长分段可以满意进行操 作。例如在2. 4 GHz处，四分之一波长是大约3 cm。在本发明的RF接收机天线中，根据需要可以用来将电路分段打断 为许多中断，但是从通信单元来看，所连接的分段处于数据传送信号的 四分之一波长的距离处。利用这个实现，将数据天线集成到已经现有的 线围天线元件中而并未降低性能。可以选择半波长或者四分之一波长 (短)天线。在四分之一波长天线的情况下，还有可能使它们具有略微 不同的载波频率，由此具有单独的载波用于传送和接收，或者额外的信 道带宽。由线圏设计要求来确定电容器值、环路形状以及其他中断，回路的其余部分将在数据天线上放置电容性或者电感性负载。因此，实际长度 通常将比半波长的四分之一较短或者较长，从而对此负载进行补偿。可 通过电磁仿真软件(或者经由有限试错法)来找出实际长度。 一个可替 换方式是在形成数据天线的中断处使用不纯的电容性组件。
权利要求
1.一种用于拾取磁共振信号的RF接收机天线(1)，包括-共振拾取电路，-通信单元(2)，用以传送和/或接收数据，并且包括集成在所述共振拾取电路中的发射/接收天线。
2. 根据权利要求1所述的RF接收机天线，其中 -所述通信单元布置为以载波波长频带进行操作，-所述共振拾取电路包括多个彼此中断的电路分段(3)，以及 -至少一个电路分段具有大约四分之一载波波长或者大约二分之一 载波波长的有效长度。
3. 根据权利要求1所述的RF接收机天线，-所述通信单元布置为以载波波长频带进行操作， -所述共振拾取电路包括多个彼此中断的电路分段， -至少一个中断具有其相邻电路分段之间的部分电感性耦合，以及 -至少一个所述相邻电路分段具有大约四分之一载波波长或者大约 二分之一载波波长的物理长度。
4. 根据权利要求1所述的RF接收机天线， —所述通4言单元布置为-在传送栽波波长频带处进行操作以便传送数据，以及 -在接收载波波长频带处进行操作以便接收数据。
5. —种磁共振成像系统，包括根据前述权利要求中的任一项所述 的RF接收机天线。
全文摘要
一种RF接收机天线(1)，尤其用于在磁共振成像系统中使用以便拾取磁共振信号，所述RF接收机天线(1)包括共振拾取电路和用以传送和/或接收数据的通信单元(2)，并且包括集成在共振拾取电路中的发射/接收天线。
文档编号A61B5/055GK101160094SQ200680012532
公开日2008年4月9日 申请日期2006年4月7日 优先权日2005年4月15日
发明者M·J·A·M·范海尔沃尔特 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司