专利名称：Mri用鸟笼式发射天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的磁共振用发射天线。
背景技术：
磁共振成像(尤其是头部的磁共振成像)越来越多地采用分离式的发射 天线和接收天线。这类天线通常又称为线圈。在使用分离式的发射天线和接 收天线的情况下，要求发射天线采用可失谐设计。
在现有技术中，发射天线通常设计为鸟笼式谐振器。在此情况下，发射 人线通常具有两个用作端接元件的端环，其中，这两个端环采取相同设计。 端环特定而言由复数个端环段构成，这些端环段通过端环电容器彼此耦合。 个别情况下也用所谓的TEM谐振器来代替鸟笼式谐振器。
现有技术中的己知发射天线在待检对象对称以及静态磁场相对较弱(约 1.5特斯拉以下)的情况下工作良好。但是当待检对象不对称，静态磁场较 强(例如3特斯拉及以上)时，射频发射场的质量会有所下降。
发明内容
本发明的目的是提供一种磁共振用发射天线，这种发射天线即使在待检 对象不对称、静态磁场较强的情况下也能提供高质量的射频发射场。
这个目的通过一种具有权利要求1的特征的磁共振用发射天线而达成。
iV利改进方案由各从属权利要求给出。
本发明涉及一种磁共振用发射天线，其中，
一所述发射天线具有复数个自第一末端延伸至第二末端的天线杆，
一所述天线杆围绕一中心轴分布，
一所述天线杆在第一末端由第一端接元件(terminating element)端接
5(terminate),在第二末端由第二端接元件端接，
一所述第一端接元件设计为具有复数个端环段的端环，所述端环段通
过端环电容彼此耦合，
一所述发射天线具有一个能使所述发射天线失谐的失谐电路，
其中，所述第二端接元件(6)采取不同于所述第一端接元件(3)的设
计，所述失谐电路(7)布置在所述第二端接元件(6) —侧。
根据一种优选设计方案，天线杆至少基本平行于中心轴延伸。 根据本发明，第一端接元件——也像现有技术那样——设计为具有复数
个端环段的端环，这些端环段通过端环电容彼此耦合。第二端接元件则采取
不同于第一端接元件的设计。失谐电路布置在第二端接元件一侧。
所述发射天线通常具有一个在径向外侧包围天线杆的射频屏蔽件。 为能优化射频发射场的质量，从径向看，天线杆与射频屏蔽件之间可以
存在 -个天线杆间距，这个天线杆间距在第一端接元件到第二端接元件之间
i '丁以发生变化。这种变化特定而言可以是线性变化。
作为替代或补充方案，从径向看，第一端接元件与射频屏蔽件之间可以
存在一个第一端接元件间距，第二端接元件与射频屏蔽件之间可以存在一个
第二端接元件间距，这两个端接元件间距可以彼此不等。 第二端接元件和射频屏蔽件可为同一元件。
作为替代方案，第二端接元件可设计为另一端环。在此情况下，第二端 接元件的电感优选应小于第一端接元件的电感。实现较小电感的方法例如 是，第二端接元件的截面大于第一端接元件的截面(特定而言是在径向厚度 相同的情况下具有较大的轴向宽度)。作为替代或补充方案，第二端接元件 nj设计为连续式短路环。
所述发射天线原则上可设计为全身天线。其优选设计为头部线圈。 所述发射天线原则上可调整为任意大小的谐振频率。所述发射天线优选 调整为至少与3特斯拉静态磁场中的氢的拉莫尔频率一样大的谐振频率。失谐电路可布置在天线杆与第二端接元件之间。作为替代方案，失谐电 路可布置在第二端接元件中。
失谐电路优选具有复数个PIN二极管，其中，这些PIN二极管在调谐情
况下处于接通状态。
所述发射天线通常具有复数个用于向发射天线输送信号和/或用于从发 射天线输出信号的传输线。这些传输线优选布置在第二端接元件一侧。
下面借助附图和实施例对其他优点和技术细节进行说明，其中
图1为磁共振用发射天线的侧视图2为图1所示的发射天线的截面图3为图1所示的发射天线的第一方案的展开图4为图1所示的发射天线的第二方案的展开图5为另一发射天线的局部侧视图；以及
图6为图5所示的发射天线的局部展开图。
具体实施例方式
如图1和图2所示，磁共振用发射天线具有复数个天线杆1。每个天线 杆1均自相应天线杆1的第一末端r延伸至第二末端r'。
根据一种优选设计方案，天线杆l (至少基本)平行于中心轴2延伸。 天线杆l的数量最小为四。通常为十六或三十二。但也可以采用其他数量， 例如六、八、十二、 二十四或四十个天线杆l。
一般情况下，天线杆1都精确地平行于中心轴2延伸。但也可以采用替 代性设计方案，即天线杆1所定义的方向只是基本平行于中心轴2。在第二 种情况下，各天线杆1所呈现的方向具有第一子分量和第二子分量。这两个 f分量互为补充，从而构成天线杆1的方向。
第--子分量(精确地)平行于中心轴2。第二子分量与中心轴2正交。 只要第一子分量大于第二子分量，天线杆1的方向就基本平行于中心轴2。
7举例而言，通过下述方式可使天线杆1只是基本平行于中心轴2延伸，艮卩 将发射天线设计为略呈锥形(参见图1和图2)，和/或天线杆1像枪管膛线 那样略呈螺旋状地环绕中心轴2延伸。也可将这两种措施结合起来。
举例而言，发射天线可设计为全身天线。发射天线优选设计为如图l所
示的头部线圈。
下文所使用的"轴向"、"径向"和"切向"等概念总是以某一轴线(例
如中心轴2)为基准。"轴向"这一概念表示的是平行于相应轴线的方向。"径 向"和"切向"这两个概念表示的是与相应轴线正交的一个平面内的方向。 "径向"表示这个平面内朝向或背离相应轴线的方向。"切向"表示的是与轴 线正交的平面内环绕轴线的方向。如果本说明书在未明确指出以哪一轴线为 基准的情况下使用"轴向"、"径向"和"切向"等概念，作为基准的轴线的 就是中心轴2。如果是以其他轴线为基准，本说明书就会补充说明具体涉及 的是那条轴线。
天线杆i在第一末端r由第一端接元件3端接。第一端接元件3设计为
端环，具有复数个端环段4。这些端环段4通过端环电容器5彼此耦合。
天线杆1在第二末端r由第二端接元件6端接。如图1和图2所示，第 二端接元件6设计为另一端环。但这一点并非是必须的(参见下文对图5和 图6的实施方式描述)。无论第二端接元件6是否设计为另一端环，第二端 接元件6都采取不同于第一端接元件3的设计。下文将联系图1至图6对此 进行详细说明。
如图1所示，发射天线调整为谐振频率fR。谐振频率fR原则上可以是 任意大小的频率。举例而言，谐振频率fR至少可与3特斯拉静态磁场中氢 的拉莫尔频率fL (H, 3T)—样大。
发射天线还具有-一个失谐电路7。当失谐电路7未启动时(失谐情况)， 发射天线不调整为谐振频率fR。也就是说，发射天线在谐振频率fR下不发 1-:谐振，而是处于失谐状态。而当失谐电路7启动时(调谐情况)，发射天线在谐振频率fR下发生谐振，也就是说，发射天线调整为谐振频率fR。
图1和图2未对失谐电路7进行图示。但图3、图4和图5对其进行了 图示。如图3、图4和图5所示，失谐电路7布置在第二端接元件6—侧。
以上是对本发明的基本原理的说明。下面将联系图1至图6对本发明的 可行设计方案进行说明。
如图1和图2所示，发射天线具有一个射频屏蔽件8。射频屏蔽件8在 径向外侧包围天线杆l。从径向看，第一端接元件3与射频屏蔽件8之间存 /卩一个间距a，下文称之为第一端接元件间距a。从径向看，天线杆1与射 频屏蔽件8之间存在一个间距b，下文称之为天线杆间距b。
在图1和图2所示的设计方案(即第二端接元件6设计为另一端环，因 而构成一个不同于射频屏蔽件8的元件6)中，从径向看，第二端接元件6 与射频屏蔽件8之间存在一个间距c，下文称之为第二端接元件间距c。
天线杆间距b在第一端接元件3到第二端接元件6之间可以保持恒定不 变。无论天线杆1是平行于中心轴2延伸，还是定义一个截锥体(如图1和 图2所示)，都可实现这一设计方案。但如果天线杆间距b在第一端接元件3 到第二端接元件6之间发生变化(同样如图1所示)，就可使发射天线的发 射特性得到优化。其中，天线杆间距b可做线性变化。个别情况下也可采用 rt他变化方式。举例而言，射频屏蔽件8可以呈直线延伸，天线杆l可以呈 抛物线延伸或以其他方式发生弯曲。
在图1和图2所示的设计方案(即第二端接元件6构成一个不同于射频 屏蔽件8的元件6)中，第二端接元件间距c可以等于第一端接元件间距a。 但第二端接元件间距c与第一端接元件间距a优选不相等。
如图5和图6所示，作为图l和图2 (以及图3和图4)所示的设计方 案的替代方案，第二端接元件6和射频屏蔽件8可为同一元件。在此情况下 就无需再定义第二端接元件间距。但其余的实施方案(尤其是与天线杆间距 b的特性有关的实施方案)仍然是可用的。如上文所述以及如图1至图4所示，第二端接元件6可设计为另一端环。 在此情况下，这个另一端环(=第二端接元件6)必须采用不同于端环(=第
一端接元件3)的设计。举例而言，另一端环6的截面可以大于端环3的截 面。其中，实现这一较大截面的方法是，在(从径向看)端环3、 6的厚度 dl、 d2相等的情况下，另一端环6 (从轴向看)的宽度b2大于端环3的宽 度M。
另一端环6的截面优选应明显大于端环3的截面。"明显"这一概念在 此指的是，另一端环6的截面至少是端环3的截面的两倍。另一端环6的截 面优选至少是端环3的截面的三倍，例如四倍至六倍。
鉴于这种设计方案(特别是截面相对较大的设计方案)，另一端环6 (= 第二端接元件6)的电感通常小于端环3 (=第一端接元件3)的电感。但这 --点并非是必须的。
作为截面采用不同尺寸这一方案的替代或补充方案，另一端环6可设计 为如图3和图4所示的连续式短路环。"连续式短路环"这一概念在此指的 是，另一端环6 (参见图3)采取完全连续式设计，即其总是且一定处于短 接状态。在此情况下，失谐电路7如图3所示布置在天线杆1与另一端环6 (=第二端接元件6)之间。作为替代方案，"连续式短路环"这一概念也可 表示，另一端环6虽然(和端环3—样)具有复数个端环段9。但另一端环 6的这些端环段9之间并未布置端环电容器。采用这种方案的第二端接元件 6中布置有失谐电路7。图4对这种设计方案进行了图示。
失谐电路7通常具有复数个PIN二极管10，参见图3、图4和图5。当 PIN 二极管10未接通时，发射天线优选不调整为谐振频率fR。但当PIN 二 极管10接通时，发射天线优选调整为谐振频率fR。
当PIN二极管IO接通时，这些PIN二极管处于导电状态。因此，当PIN 二极管10处于接通状态时(即在调谐情况下)，如果失谐电路7布置在另一 端环6中，另一端环6就同样起到连续式短路环的作用。需要向发射天线输送信号。这些信号可以是低频信号。这种低频信号的 一个例子就是用来控制失谐电路7的失谐电压。输送给发射天线的信号也可 以是射频信号。这种信号的一个例子就是输入发射天线的发射电流。此外， 发射天线还可输出信号(特别是射频信号)。在发射天线也可用作接收天线 的情况下，这种信号的一个例子就是发射天线所接收到的信号。可以输出的 射频信号的另一例子就是由微波接收器接收的微波信号，这些微波接收器整 合在天线杆l中。附图并未对这些微波接收器进行图示。
上述信号的输送和输出通过传输线11而实现。如图1至图6所示，传
输线11优选布置在第二端接元件6—侧。但这一点并非是必须的。
本发明的发射天线优点众多。其设计简单，效率高，可灵活确定尺寸、 以上只是本发明的说明。本发明的保护范围仅由所附的权利要求确定。附图标记表
1天线杆
r、 r'末端
2中心轴
3、 6端接元件
4、 9端环段
端环电容器
7失谐电路
8射频屏蔽件
10PIN 二极管
11传输线
a、 b、 c间距
bl、 b2宽度
dl、 d2l与i存
fL、 fR频率
权利要求
1. 一种磁共振用发射天线，其中，所述发射天线具有复数个自第一末端(1′)延伸至第二末端(1″)的天线杆(1)，所述天线杆(1)围绕一中心轴(2)分布，所述天线杆(1)在所述第一末端(1′)由第一端接元件(3)端接，在所述第二末端(1″)由第二端接元件(6)端接，所述第一端接元件(3)设计为具有复数个端环段(4)的端环，所述端环段通过端环电容(5)彼此耦合，所述发射天线具有一个能使所述发射天线失谐的失谐电路(7)，其特征在于，所述第二端接元件(6)采取不同于所述第一端接元件(3)的设计，所述失谐电路(7)布置在所述第二端接元件(6)一侧。
2. 根据权利要求1所述的发射天线，其特征在于， 所述发射天线具有一个在径向外侧包围所述天线杆(1)的射频屏蔽件(8)。
3. 根据权利要求2所述的发射天线，其特征在于，从径向看，所述天线杆(1)与所述射频屏蔽件(8)之间存在一个天线 杆间距(b)，所述天线杆间距(b)在所述第一端接元件(3)到所述第二端 接元件(6)之间发生变化，特定而言是线性变化。
4. 根据权利要求2或3所述的发射天线，其特征在于， 从径向看，所述第一端接元件(3)与所述射频屏蔽件(8)之间存在一个第一端接元件间距(a)，所述第二端接元件(6)与所述射频屏蔽件(8) 之间存在一个第二端接元件间距(c)，所述端接元件间距(a， c)彼此不等。
5. 根据权利要求2或3所述的发射天线，其特征在于， 所述第二端接元件(6)和所述射频屏蔽件(8)为同一元件。
6. 根据权利要求1至4中任一项所述的发射天线，其特征在于， 所述第二端接元件(6)设计为另一端环。
7. 根据权利要求6所述的发射天线，其特征在于， 所述第二端接元件(6)的电感小于所述第一端接元件(3)的电感。
8. 根据权利要求6或7所述的发射天线，其特征在于， 所述第二端接元件(6)的截面大于所述第一端接元件(3)的截面，特定而言在径向厚度(d2)相同的情况下具有大于所述第一端接元件(3)的 轴向宽度(b2)。
9. 根据权利要求6、 7或8所述的发射天线，其特征在于， 所述第二端接元件(6)设计为连续式短路环。
10. 根据上述权利要求中任一项所述的发射天线，其特征在于， 所述发射天线设计为头部线圈。
11. 根据上述权利要求中任一项所述的发射天线，其特征在于， 所述发射天线调整为至少与3特斯拉静态磁场中氢的拉莫尔频率(fL)一样大的谐振频率(fR)。
12. 根据权利要求1至11中任一项所述的发射天线，其特征在于， 所述失谐电路(7)布置在所述天线杆(1)与所述第二端接元件(6)之间。
13. 根据权利要求1至11中任一项所述的发射天线，其特征在于， 所述失谐电路(7)布置在所述第二端接元件(6)中。
14. 根据上述权利要求中任一项所述的发射天线，其特征在于， 所述失谐电路(7)包括复数个PIN二极管(10)，其中，所述PIN二极管(10)在调谐情况下处于接通状态。
15. 根据上述权利要求中任一项所述的发射天线，其特征在于， 所述第二端接元件(6) —侧布置有复数个用于向所述发射天线输送信号和/或用于从所述发射天线输出信号的传输线(11)。
16.根据上述权利要求中任一项所述的发射天线，其特征在于， 所述天线杆(1)至少基本平行于所述中心轴(2)布置。
全文摘要
一种磁共振用发射天线，其具有复数个自第一末端(1′)延伸至第二末端(1″)的天线杆(1)。所述天线杆(1)围绕一中心轴分布。所述天线杆在第一末端(1′)由第一端接元件(3)端接，所述第二末端(1″)由第二端接元件(6)端接。所述第一端接元件(3)设计为具有复数个端环段(4)的端环，所述端环段通过端环电容(5)彼此耦合。所述第二端接元件(6)采取不同于所述第一端接元件(3)的设计。所述发射天线具有可使所述发射天线失谐的失谐电路(7)。所述失谐电路(7)布置在所述第二端接元件(6)一侧。
文档编号G01R33/34GK101548193SQ200880001012
公开日2009年9月30日 申请日期2008年4月2日 优先权日2007年4月4日
发明者勒兹万·拉泽尔, 沃尔夫冈·伦茨 申请人:西门子公司