专利名称：用于具有多个发送通道的mr设备的高频系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于MR设备的高频系统，该MR设备带有包括多个谐振器元件的高频线圈配置，该线圈装置被连接到发送单元，其中发送单元的各个发送通道被指配给各谐振器元件。
本发明还涉及具有这种高频系统的MR设备。
在MR图像生成方面，借助于时间上可变的、空间上非均匀的磁场(磁场梯度)在检查体积内进行核磁化的定位。为了生成图像，MR信号在时域中被记录为电压，它在高频脉冲和梯度脉冲的适当序列的影响下被感应在包围检查体积的高频线圈装置中。然后通过时间信号的傅立叶变换，进行实际图像重建。
通常的MR设备的高频系统的一部分是发送和接收线圈，诸如对于体积图像生成有用的集成式体线圈(body coil)。为了达到接收信号质量的改进(改进的信号-噪声比，更高的分辨率)，也可以使用分开的表面线圈或所谓的相控阵线圈。被使用于激励和检测MR信号的体线圈通常是所谓的鸟笼线圈。这些线圈包括围绕检查体积排列并且与主场方向平行地行进的多个导体杆，这些导体杆经由线圈端面上的环形器导体被接合在一起。这种体线圈的谐振特性由通过其使导体元件连接到网络的电容器元件确定。
用于接收来自检查体积的MR信号的多个表面线圈的并行使用是从例如WO 99/27381获知的。按照这个文件，具体地被安排在待检查的病人的四肢区域中的多个表面线圈可以并行地工作，以便由此组合所检测到的MR信号，形成整体图像。这种安排的优点在于，由于表面线圈的受限的空间敏感范围，造成大的信号-噪声比。用于图像生成的表面线圈的组合也通过SYNERGY(协同作用)的名称而为人所知。
最近，措施已转向使用具有多个谐振器元件的高频线圈装置，这些谐振器元件被连接到也用于发送模式的MR设备的发送单元，其中发送单元的发送通道被指配给各个谐振器元件的每一个。
由于分开的发送通道被指配给这种MR设备中高频线圈装置的每个谐振器元件，在检查体积中的场分布有利地是完全可控制的。由此有可能通过在单独的发送通道上单独地预选幅度和相位而在高频线圈装置中生成任何想得到的电流分布。HF馈送的时间特征也可以在每个发送通道上不同地逐一地被预选。由此存在例如在任何谐振模式下仿真传统的鸟笼线圈的场分布的机会。每个单独发送通道的幅度和相位由此可以由MR设备的软件控制，这使得对场分布的直接交互控制(RF垫补(shimming))成为可能。例如，也可以想像到把HF场均匀性的全自动环路控制合并到图像生成序列，以便补偿对于场分布的可变的影响，诸如来自待检查的病人的不同电介质特性的影响。
如果可得到，则再次被指配给分开的发送通道的表面线圈也可以是按照本发明的高频系统的高频线圈装置的一部分，以使得表面线圈也可以在发送模式下被使用于可变地生成在检查体积内的高频场。
由于这种高频系统给出的按需要来预选检查体积中高频场的空间分布的机会，开辟了许多感兴趣的应用领域。所以，例如，在空间中的不同方向上在高频场中可以生成梯度。由于空间上可变的和时间上可变的高频场方向图的预选的结果，可被使用于快速图像生成的局部编码被施加在由此被激励的核磁化分布上(这被称为发送-感知(SENSE)方法)。在检查体积中的核磁化的空间选择性预饱和也是可以想像到的。
问题在于，对于传统的MR设备，上述类型的高频系统的使用只在有很大的复杂性时才是可能的。在原理上，多个发送通道使得必须有相应数目的高频功率放大器。传统MR设备的发送单元通常配备多级高频功率放大器(发送放大器)，虽然它能够使得可得到几千瓦范围内的高频输出，但它只有一个信道。使用多个这种发送放大器以提供相应数目的发送通道将不利地是极费成本的，因为在MR设备中使用的千瓦发送放大器是极其昂贵的部件。另一方面，也不适宜改而使用多个低功率发送放大器，因为，这样做的结果将使由于高频系统的多信道设计而得到的在检查体积中生成高频场的灵活性和易变性受到严重限制。确实，如上所述的可以由传统MR发送放大器容易地提供的几千瓦的功率也完全适合于具有多个发送通道的高频系统。然而，问题在于必须有可能取决于应用，而或者把全部功率均匀地分发到高频线圈装置的所有谐振器元件，或者把全部功率经由单个发送通道只提供给一个谐振器元件。
在此基础上，本发明的目的是提供费效合理的用于MR设备的高频系统，它的发送单元能够以可能的最灵活的和易变的方式给多个发送通道提供高频发送信号。
从以上说明的那种类型的高频系统出发，通过以下措施达到这个目的为发送单元配备多个高频放大器，放大器的输入端可以经由第一可控复用器/分配器网络接收低功率发送信号，其中高频放大器的输出信号可以经由第二可控复用器/分配器网络通过发送通道被分发。
在按照本发明的高频系统中，单独的高频放大器经由两个复用器/分配器网络被并联地连接。发送单元的输入信号可以借助于第一复用器/分配器网络通过高频放大器按需要被分发。然后有可能例如只把输入信号之一同时提供给所有的并联的高频放大器、或至少几个并联的高频放大器。按照本发明，高频放大器的输出信号可以经由第二复用器/分配器网络通过发送通道被分发。因此，有可能把高频放大器的所有的输出信号相加在一起，以便由此只供应给几个发送通道或甚至只供应给一个具有增强的或最大的发送功率的单个发送通道。同样地，有可能通过所有的发送通道均匀地分发每个单独的高频放大器的输出信号。按照本发明的高频系统由此保证在检查体积中生成高频场时的最大的灵活性和易变性。
与传统的MR发送放大器相类似地，按照本发明的高频系统的发送单元，正如提到的，配备有多个并联的高频放大器。高频放大器的各个输出的总和由此相应于发送单元的总发送功率。按照本发明的高频系统的技术复杂性由此与传统的MR设备几乎没有不同。所以，本发明使得具有多个发送通道的MR设备的运行成为可能的，而与传统的MR设备相比较，对于发送单元并不牵涉到明显更高的成本。
特别地，同样有利的事实是，只具有一个发送通道的MR设备也可以与按照本发明的高频系统的发送单元一起工作。为此，发送单元的一个单个信号可以借助于第一复用器/分配器网络通过所有的高频放大器的输入端被均匀地分发。高频放大器的输出信号然后借助于第二复用器/分配器网络被相加在一起，产生具有最大功率的一个单个输出信号。按照本发明的高频系统的发送单元因此可以以与传统MR发送放大器完全相同的方式运行。然而，为了提供多个发送通道，相应于发送通道的数目的多个输入信号也可以通过使用同一个发送单元来单独地和互相无关地被放大。
按照本发明的高频系统的发送单元方便地配备有用于启动复用器/分配器网络的控制单元。借助于被指配给发送单元的这个控制单元，由MR设备的中央控制单元预选的控制信号可被变换来启动复用器/分配器网络。在原理上，被指配给发送单元的控制单元处理两个分开的分布矩阵，借助于这些矩阵，一方面，预选在高频放大器输入端上的输入信号的分发，以及另一方面，预选在发送通道上的高频放大器输出信号的分发。
如果发送单元的各个高频放大器的增益系数可以经由控制单元被控制，则这是特别适当的。为此，例如有可能各个高频放大器的切换部件被直接连接到用于控制增益系数的控制单元。替换地，增益系数也可以由控制单元借助于复用器/分配器网络来进行控制，为此，例如，它可以配备有适当的、可电子控制的衰减器元件。
为了能够借助于按照本发明的高频系统来精确地规定在检查体积中的高频场分布，如果控制单元被连接到用来确定借助于各个谐振器元件生成的高频场强的测量传感器，则将是方便的。借助于被指配给发送单元的控制单元，由此实现多个并行的控制环，其中控制变量是借助于谐振器元件生成的高频场强。测量传感器提供实际的数值，其中取决于应用，由MR设备的中央控制单元预选对于高频场强的想要的数值。发送单元的高频放大器的增益系数然后作为被操控的变量由控制单元按照由测量传感器采集的信号进行改变。
按照本发明的高频系统方便地配备有用于生成低功率发送信号的多个可控高频信号发生器。由于有多个可控高频信号发生器，所以可以为发送单元生成独立的输入信号。为了全面控制MR设备的检查体积中的高频场分布，经由发送通道被提供给谐振器元件的高频信号的幅度和相位以及发送波形，应当是可借助于可控高频信号发生器而单独地预选的。
按照本发明的高频系统的有利的进展包括具有被指配给谐振器元件的多个接收通道的接收单元。由此，一方面，有机会通过组合由各个谐振器元件检测到的MR信号而利用空间均匀的敏感性分布图来进行体积图像生成。替换地，部分图像可以由分开检测到的MR信号生成，该部分图像随后被组合以形成完整的图像。另一方面，这对于改进信号-噪声比可以是有利的，其中各个谐振器元件被用作为SYNERGY线圈。也有机会基于被指配给各个谐振器元件的空间敏感性分布图，把各个图像互相组合在一起，以便在图像生成期间节省测量时间(所谓的感知(SENSE)方法)。
为了保护高频放大器和复用器/分配器网络(如果可适用的话)，在按照本发明的高频系统中应当提供隔离器，这些隔离器被连接在高频放大器的输出端与第二可控复用器/分配器网络的相应的输入端之间、和/或在第二可控复用器/分配器网络的输出端与高频线圈装置的相应的谐振器元件之间。被认为适合于这种用途的非互易部件的例子是市面上可买到的环行器。
按照本发明的高频系统适合于在MR设备配备有以下项的情形下，在检查体积中生成高频场以及从检查体积中获得MR信号用于在检查体积中生成均匀的静磁场的主磁场线圈、用于在检查体积中生成磁场梯度的多个梯度线圈、用于启动梯度线圈和高频系统的中央控制单元、和用于处理并显示MR信号的重建及显像单元。
下面将参照附图
所示实施例的例子进一步描述本发明，然而，本发明并不受限于实施例。
在附图所显示的MR设备的中心处是检查体积100，病人102位于其中的病人台101上。在检查体积100的区域中，借助于主场磁铁(未示出)生成具有例如1.5特斯拉强度的、基本上均匀的静磁场。如上所述，为了生成MR图像，在检查体积100中也必须生成时间上可变的磁场梯度。被容纳在包围检查体积100的梯度管103中的多个梯度线圈被使用于这种用途。所显示的梯度管103具有非对称截面，这对于例如得到最大可能的梯度场强是有益的。对于生成MR图像也必需的高频场是借助于谐振器元件104生成的，这些谐振器元件被安排在梯度管103之内围绕检查体积100，以及谐振器元件包括与主场磁铁的纵轴平行地行进的导体元件。导体元件互相链接，以及如果适用的话，也相对于地经由电容器被互连，由此确定该装置的谐振特性。谐振器元件104形成如附图所示的MR设备的高频线圈装置，高频线圈装置除了在检查体积100中激励MR信号以外，还被使用于检测MR信号。HF屏105位于梯度管103与线圈装置的谐振器单元104之间，该HF屏包围整个检查体积100。借助于HF屏，干扰信号被拒之于MR设备的环境以外，且另外，进入环境的高频发射被抑制。附图所示的8个谐振器元件104的每一个都被连接到转换开关S，借助于该开关，取决于工作模式，有关的谐振器元件104被连接到两个可能的端子之一。打算用于发送模式的端子被表示为数字1到8，以及用于接收模式的那些端子用小写字母a到h表示。被提供以相应数字的发送单元106的输出被指配给端子1到8。发送单元106的一个发送通道被指配给每个谐振器元件104。发送单元106配备有多个高频放大器107，它们的输入端经由第一可控复用器/分配器网络108接收低功率发送信号。高频放大器107的输出信号经由第二可控复用器/分配器网络109通过发送通道1到8被分发。为了启动复用器/分配器网络108和109，发送单元106配备有控制单元110。高频放大器107的增益系数可借助于控制单元110被单独控制。为了保护被包含在发送单元106中的部件，在第二复用器/分配器网络109的上游和下游处提供了多个隔离器(环行器)124。拾取线圈111被安排在检查体积100中作为测量传感器，它的测量信号112被供应给控制单元110，以便使得可以在检查体积100中精确地调整高频场分布。为了生成用于发送单元106的高频输入信号，提供了多个可控高频信号发生器113，借助于该发生器，经由发送单元106的发送通道1到8供应给谐振器元件104的高频信号的幅度和相位可被单独地预选。经由数字数据总线115被连接到高频信号发生器113的控制单元114用来启动高频信号发生器113。借助于高频信号发生器113生成的低功率发送信号的波形、频率、幅度和相位通过控制单元114进行预选。此外，要被供应给高频线圈装置的各个谐振器元件104的信号的时间序列由控制单元114控制。接收单元116的接收通道a到h被指配给由相应的字母表示的、打算用于接收模式的端子。a到h的每个接收通道配备有敏感的前置放大器/解调器模块117。由接收单元116登记的MR信号经由数字数据总线118首先被发送到接收单元116的控制单元119，再从这里发送到重建单元120，在其中数字信号被互相组合以及进行付立叶分析。借助于重建单元120生成的图像然后在微型计算机121的监视器上输出。微型计算机121同时被使用于由用户控制MR设备，为此计算机121也被连接到中央控制单元122。由中央控制单元122启动梯度线圈、发送单元106、以及经由控制单元114启动高频信号发生器113。被直接放置在病人102的身体上的表面线圈123经由端子i和j被连接到接收单元116的相应的输入端，它也可以被使用于图像生成。表面线圈123例如可被使用于局部心脏图像生成，其中在用于数据记录的协同操作中被安排在病人102背部区域(端子g和h)的线圈装置的导体元件104与表面线圈123一起被使用。
权利要求
1.一种用于MR设备的高频系统，该MR设备具有包括多个谐振器元件(104)的高频线圈装置，该线圈装置被耦合到发送单元(106)，其中发送单元(106)的各个发送通道(1-8)被指配给谐振器元件(104)，其特征在于，发送单元(106)包括多个高频放大器(107)，该高频放大器的输入端能经由第一可控复用器/分配器网络(108)接收低功率发送信号，其中高频放大器(107)的输出信号能经由第二可控复用器/分配器网络(109)通过发送通道(1-8)被分发。
2.如权利要求1中所述的高频系统，其特征在于，被指配给发送单元(106)的控制单元(110)用于启动复用器/分配器网络(108，109)。
3.如权利要求2中所述的高频系统，其特征在于，发送单元(106)的每个高频放大器(107)的增益系数能经由控制单元(110)被控制。
4.如权利要求3中所述的高频系统，其特征在于，被耦合到控制单元(110)的测量传感器(111)用来确定借助于各个谐振器元件(104)所生成的高频场强。
5.如权利要求1到4的任一项中所述的高频系统，其特征在于，多个可控高频信号发生器(113)用于生成低功率发送信号。
6.如权利要求1到5的任一项中所述的高频系统，其特征在于，经由发送通道(1-8)供应给谐振器元件(104)的高频信号的幅度和相位是可逐一地预选的。
7.如权利要求1到6的任一项中所述的高频系统，其特征在于，一个接收单元(116)具有被指配给各个谐振器元件(104)的多个接收通道(a-j)。
8.如权利要求1到7的任一项中所述的高频系统，其特征在于隔离器(124)，这些隔离器被连接在高频放大器(107)的输出端与第二可控复用器/分配器网络(109)的相应的输入端之间、和/或在第二可控复用器/分配器网络(109)的输出端与高频线圈装置的相应的谐振器元件(104)之间。
9.一种MR设备，具有用于在检查体积(100)中生成均匀的静磁场的主磁场线圈、用于在检查体积(100)中生成磁场梯度的多个梯度线圈(103)、用于在检查体积(100)中生成高频场并从检查体积(100)中获得MR信号的高频系统，以及具有用于启动梯度线圈(103)和高频系统的中央控制单元(122)、和用于处理并显示MR信号的重建及显示单元(120，121)，其特征在于，该高频系统的设计是如权利要求1到8的任一项中所要求的。
全文摘要
本发明涉及用于具有包括多个谐振器元件(104)的高频线圈装置的MR设备的高频系统，该线圈装置被连接到发送单元(106)，其中发送单元(106)的各个发送通道(1－8)被指配给谐振器元件(104)。为了以低的成本提供这种高频系统，借助于该高频系统可以在检查体积(100)中生成高频场，使场分布能被灵活地和可变地预选，本发明提出为发送单元(106)配备多个高频放大器(107)，高频放大器的输入端可以经由第一可控复用器/分配器网络(108)接收低功率发送信号，其中高频放大器(107)的输出信号可以经由第二可控复用器/分配器网络(109)通过发送通道(1－8)被分发。此外，本发明涉及具有这种高频系统的MR设备。
文档编号G01R33/3415GK1735814SQ200380108391
公开日2006年2月15日 申请日期2003年12月18日 优先权日2003年1月7日
发明者I·格雷斯林, C·G·罗伊斯勒 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司