专利名称：多通道高频信号切换装置以及具备该装置的磁共振成像装置的制作方法
技术领域：
本发明的实施方式涉及多通道高频信号切换装置、以及具备多通道高频信号切换装置的磁共振成像装置。
背景技术：
在近年来的磁共振成像装置中，能够利用与用途对应的各种高频接收线圈。在该种高频接收线圈中，有由多个线圈元件构成的结构，通过患者的摄像部位、摄像方法，从多个线圈元件中选择规定的线圈元件。另外，所选择的线圈元件的接收信号与后级的接收处理系统连接。 为了从多个线圈元件中选择期望的数量的期望的线圈元件，在磁共振成像装置中设置有被称为矩阵开关的多通道高频信号切换装置(参照专利文献I等)。矩阵开关具有例如128通道的输入端口和32通道的输出端口。对输入端口连接有各线圈元件，能够从最大128个线圈元件的接收信号中选择例如最大32个接收信号，并将所选择出的32个信号输出到32通道的输出端口中的任意的输出端口。将从矩阵开关输出的接收信号并行地输出到后级的接收电路。专利文献I日本特开2009- 278459号公报
发明内容
在矩阵开关的重要的性能指标之一中有通道之间的隔离。如果通道之间的隔离恶化，则来自不同的线圈元件的接收信号相互干扰，所以引起SN比降低等，成为画质劣化的原因。另外，虽然已知使用了多个线圈元件的信号的并行成像这样的摄像手法，但如果多个线圈元件间的隔离恶化，则不仅是画质劣化，而且在并行成像的展开处理时也有可能引起错误。特别地，在矩阵开关的邻接的输入端口之间、或者邻接的输出端口之间存在隔离变低的倾向，要求改善。本发明提供一种多通道高频信号切换装置，其特征在于，具备连接器，具有多个端子，并且能够将所述多个端子的全部或者一部分的端子与多个线圈元件连接；矩阵开关，具备列状地排列配设的多个输入端口和列状地排列配设的多个输出端口，能够将输入到所述多个输入端口的各个信号选择性地输出到所述多个输出端口中的任意的输出端口 ；以及布线单元，对能够与所述多个线圈元件连接的各端子、和所述多个输入端口的一部分且比所述输入端口的总数少的数量的使用输入端口进行一对一连接，其中，所述布线单元在全部或者一部分的所述使用输入端口中，以使邻接的所述使用输入端口的间隔大于邻接的所述输入端口的间隔的方式，对所述各端子和所述使用输入端口进行一对一连接。
图I是示出实施方式的磁共振成像装置的结构例的图。图2是示出线圈元件至接收系统电路的系统的结构例的图。图3是示出线圈元件(体表側)的例子的图。图4是示出线圈元件(背面侧)的例子的图。图5是示出第I实施方式的多通道高频信号切換装置的结构例的图。图6是示出矩阵开关的内部结构例的图。图7是示出以往的多通道高频信号切換装置(比较例)的一个例子的图。 图8是示出第I实施方式(第I变形例)的多通道高频信号切換装置的结构例的图。图9是示出第I实施方式(第2变形例)的多通道高频信号切換装置的结构例的第I图。图10是示出第I实施方式(第2变形例)的多通道高频信号切換装置的结构例的第2图。图11是示出第2实施方式的多通道高频信号切換装置的结构例的图。图12是示出第2实施方式(第I变形例)的多通道高频信号切換装置的结构例的第I图。图13是示出第2实施方式(第I变形例)的多通道高频信号切換装置的结构例的第2图。图14是示出第2实施方式(第I变形例)的多通道高频信号切換装置的结构例的第3图。(符号说明)I :磁共振成像装置；28 RF线圈；28c :线圈要素；78 :多通道高频信号切换装置；80 :接收系统电路；90 :连接器；92 :布线单元；94 :矩阵开关；96 :控制部。
具体实施例方式以下，根据附图，说明实施方式的多通道高频信号切換装置、以及具备该多通道高频信号切換装置的MRI装置。(磁共振成像装置)图I是示出本实施方式中的磁共振成像装置I的整体结构的框图。如图I所示，磁共振成像装置I具备形成静磁场的筒状的静磁场用磁铁22、在静磁场用磁铁22的内侧同轴地设置的筒状的匀场线圈24、倾斜磁场线圈26、RF线圈28、控制系统30以及搭载被检体P的床32。此处，作为ー个例子，如下所述定义装置坐标系的相互正交的X轴、Y轴、Z轴。首先，静磁场用磁铁22以及匀场线圈24被配置成它们轴方向与铅直方向正交，将静磁场用磁铁22以及匀场线圈24的轴方向设为Z轴方向。另外，将铅直方向设为Y轴方向，床32被配置成其顶板的载置用的面的法线方向为Y轴方向。控制系30具备静磁场电源40、勻场线圈电源42、倾斜磁场电源44、RF发送器46、RF接收器48、床驱动装置50、序列控制器56以及计算机58。
倾斜磁场电源44由X轴倾斜磁场电源44x、Y轴倾斜磁场电源44y以及Z轴倾斜磁场电源44z构成。另外，计算机58由运算装置60、输入装置62、显示装置64以及存储装置66构成。静磁场用磁铁22与静磁场电源40连接，通过从静磁场电源40供给的电流而在摄像空间中形成静磁场。匀场线圈24与匀场线圈电源42连接，通过从匀场线圈电源42供给的电流使该静磁场均匀化。静磁场用磁铁22由超导线圈构成的情况较多，在励磁时与静磁场电源40连接而被供给电流，但一旦被励磁之后，一般成为非连接状态。另外，也可以不设置静磁场电源40,而用永久磁铁构成静磁场用磁铁22。倾斜磁场线圈26具有X轴倾斜磁场线圈26x、Y轴倾斜磁场线圈26y以及Z轴倾斜磁场线圈26z，在静磁场用磁铁22的内侧形成为筒状。X轴倾斜磁场线圈26x、Y轴倾斜磁场线圈26y、Z轴倾斜磁场线圈26z分别与X轴倾斜磁场电源44x、Y轴倾斜磁场电源44y、Z轴倾斜磁场电源44z连接。 通过从X轴倾斜磁场电源44x、Y轴倾斜磁场电源44y、Z轴倾斜磁场电源44z向X轴倾斜磁场线圈26x、Y轴倾斜磁场线圈26y、Z轴倾斜磁场线圈26z分别供给的电流,在摄像空间中分别形成X轴方向的倾斜磁场Gx、Y轴方向的倾斜磁场Gy、Z轴方向的倾斜磁场Gz0S卩，能够合成装置坐标系的3轴方向的倾斜磁场Gx、Gyλ Gz，而任意地设定作为逻辑轴的切片方向倾斜磁场Gss、相位编码方向倾斜磁场Gpe、以及读出方向(频率编码方向)倾斜磁场Gro的各方向。切片方向、相位编码方向以及读出方向的各倾斜磁场与静磁场重叠。RF发送器46根据从序列控制器56输入的控制信息，生成用于引起核磁共振的拉莫尔频率的RF脉冲(RF电流脉冲)，将其发送到发送用的RF线圈28。在RF线圈28中，有内置于架子的RF脉冲的发送接收用的全身用线圈(WBC :whole body coil)、设置于床32或者被检体P的附近的RF脉冲的接收用的局部线圈等。发送用的RF线圈28从RF发送器46接收RF脉冲并发送到被检体P。接收用的RF线圈28接收通过利用RF脉冲激发被检体P的内部的原子核自旋而产生的MR信号(高频信号)，由RF接收器48检测该MR信号。RF接收器48在对所检测出的MR信号实施了前置放大、中间频率变换、相位检波、低频放大、滤波等各种信号处理之后，实施A/D (analog to digital,模拟到数字)变换,从而生成数字化了的复数数据即原始数据(raw data)。RF接收器48将所生成的MR信号的原始数据输入到序列控制器56。运算装置60进行磁共振成像装置I整体的系统控制。序列控制器56存储控制信息，该控制信息用于依照运算装置60的指令，使倾斜磁场电源44、RF发送器46以及RF接收器48驱动。此处的控制信息是指，例如，记述了应对倾斜磁场电源44施加的脉冲电流的强度、施加时间、施加定时等动作控制信息的序列信息。序列控制器56依照所存储的规定的序列使倾斜磁场电源44、RF发送器46以及RF接收器48驱动,从而产生X轴倾斜磁场Gx、Y轴倾斜磁场Gy、Z轴倾斜磁场Gz以及RF脉冲。另外，序列控制器56接收从RF接收器48输入的MR信号的原始数据(raw data)，将其输入到运算装置60。图2示出RF线圈28的详细结构的一个例子。如图所示，RF线圈28具备筒状的全身用线圈28a(在图中表示为粗线的四边框)、和相控阵列线圈28b。全身用线圈28a既能够用作RF脉冲的发送用的线圈，也能够用作MR信号的接收用的线圈。相控阵列线圈28b由在被检体P的体表侧和背面侧分别配置的多个线圈元件28c (在图中用斜线的图案的长方形表示)构成。各线圈元件28c被用作MR信号的接收用的线圈。另外，对于线圈元件28c的配置例子，通过后述图3以及图4进行说明。RF接收器48具备双エ器74、多个放大器76、多通道高频信号切換装置78以及多个接收系统电路80。多通道高频信号切換装置78的输入侧经由后述连接器而与各线圈元件28c以及全身用线圈28a连接。另外，各接收系统电路80与多通道高频信号切換装置78的输出侧独立地连接。双エ器74将从RF发送器46发送的RF脉冲提供给全身用线圈28a。另外，双エ器74将由全身用线圈28a接收到的MR信号输入到放大器76，该MR信号由放大器76放大而并输入到多通道高频信号切換装置78的输入侧。另外，将由各线圈元件28c接收到的MR信号分别通过对应的放大器76放大并输入到多通道高频信号切換装置78的输入侧。 多通道高频信号切換装置78根据接收系统电路80的数量，进行从各线圈元件28c以及全身用线圈28a检测的MR信号的切換，并输出到对应的接收系统电路80。这样，磁共振成像装置I使用全身用线圈28a以及期望的数量的线圈元件28c形成与摄像部位对应的灵敏度分布，接收来自各个摄像部位的MR信号。图3示出设置于被检体P的体表侧的线圈元件28c的配置例子，图4示出设置于被检体P的背面侧的线圈元件28c的配置例子。在图3中，用圆化了正方形的四角的形状来表示线圈元件28c，在图4中，用圆化了长方形的四角的形状来表示线圈元件28c。例如如图3所示，在被检体P的体表側，以覆盖宽范围的摄像部位的方式在X轴方向上4列、在Z轴方向上8列地配置合计32个线圈元件28c。另外，如图4所示，在被检体P的背面侧，也同样地，以覆盖宽范围的摄像部位的方式，在X轴方向4列、在Z轴方向上8列地配置合计32个线圈元件28c。此处作为ー个例子，在背面侧，从提高考虑了被检体P的背骨的存在的灵敏度的观点出发，在体轴附近配置比其他线圈元件28c小的线圈元件28c。这样，虽然在磁共振成像装置I中使用多个线圈元件28c，但线圈元件28c的数量、位置、或者种类根据被检体P的摄像部位、摄像方法而不同。因此，设为在多个线圈元件28c与接收系统电路80之间设置多通道高频信号切換装置78，井能够从多个线圈元件28c中选择期望的线圈元件28c并输出到后级的接收系电路80。(多通道高频信号切換装置)(第I实施方式)图5是示出第I实施方式的多通道高频信号切換装置78的结构例的图。多通道高频信号切換装置78构成为具备I个或者多个连接器90、布线单元92、矩阵开关94以及控制部96。连接器90具有多个端子，多个端子的全部、或者一部分与多个线圈元件28c连接。连接器90是例如多芯同轴连接器，多个同轴电缆分别将端子和线圈元件28c进行ー对ー连接。在图5所示的例子中，I个连接器90具有8个端子，各端子与8个线圈元件28c连接，但I个连接器90的端子的数量、所连接的线圈元件28c的数量不限于此，也可以是具有例如16个端子的结构。另外，在图5中为了简化说明，仅图示了 2个连接器90，但连接器的数量也不限于图5的数量。例如，通过具备8个具有16个端子的连接器90，能够使最大128个线圈元件28c与多通道高频信号切换装置78连接。矩阵开关94具备列状地排列配设的多个输入端口、和同样地列状地排列配设的多个输出端口，能够将输入到多个输入端口的各个信号选择性地输出到多个输出端口中的任意的输出端口。图6是示意地示出矩阵开关94的内部结构的图。在图6中,例示了输入端口数是16、输出端口数是16的矩阵开关94。一般，在矩阵开关94的内部，格子状地形成有从各输入端口水平地延伸的并列图案、和与各输出端口垂直地延伸的并列图案。另外，在各格子的内部，分别矩阵状地设置有开关。矩阵开关94的输入端口数和输出端口数未必相同，例如，也可以将输入端口数设为32、将输出端口数设为16。在该情况下,能够从32个输入信号中选择任意的16个输入信号，并且将所选择出的16个输入信号不重复地输出到16个输出端口中的任意的输出端 □。矩阵开关94还能够由离散电路构成，但通过用集成电路构成能够实现小型化。例如，在输入端口数是32、且输出端口数是16的矩阵开关94的情况下，集成电路的尺寸为几毫米见方的程度。另外，通过层次性地连接多个矩阵开关，还能够增加输入端口数。例如，通过将上述输入端口数32、输出端口数16的矩阵开关元件在输入侧的第I层中并列地设置为4段，在第2层中并列地设置为2段，作为整体能够构成输入端口数128、输出端口数32的矩阵开关94。一般，在矩阵开关94中，物理上邻接的输入端口之间的隔离比物理上离开的输入端口之间的隔离低。另外，2个输入端口之间的间隔越大，2个输入端口之间的隔离越高。例如，图5中的输入端口 I与输入端口 2之间的隔离比输入端口 I与输入端口 3之间的隔离低。其理由在于，如从图6可知，与邻接的输入端口连接的2个图案在水平方向上长长地并列地延伸，并且该2个图案的间隔比其他任意图案物理上都更接近。因此，在实施方式的多通道高频信号切换装置78中，如图5所示，在连接器90与矩阵开关94之间设置布线单元92，通过该布线单元92，尽可能地排除使用邻接的输入端口，从而提高输入端口之间的隔离。如上所述，在多通道高频信号切换装置78中，能够通过连接器90连接来自多个线圈元件28c的信号，但根据摄像部位、摄像方法而实际使用的线圈元件28c的数量发生变动，所以矩阵开关94的范围(输入端口数)被设定得较宽。因此，实际连接的线圈元件28c的数量比矩阵开关94的输入端口的总数少的情况较多。即，矩阵开关94的输入端口中的、实际与线圈元件28c连接的输入端口(以下，称为“使用输入端口”)的数量比输入端口的总数少。因此，实施方式的布线单元92对与多个线圈元件连接的连接器90的各端子、和作为多个输入端口的一部分且比输入端口的总数少的数量的使用输入端口进行一对一连接，并且在全部或者一部分的使用输入端口中，以使邻接的使用输入端口的间隔比邻接的输入端口的间隔大的方式，对各端子和使用输入端口进行一对一连接。在图5中，用框包围并识别与线圈元件28c连接的矩阵开关94的输入端口(即，使用输入端口)，示出了输入端口 I、输入端口 3等是使用输入端口的情况。另一方面，实际不与线圈元件28c连接的输入端ロ(即，不使用输入端ロ)是输入端ロ 2、输入端ロ 4等。在第I实施方式中，通过布线単元92，以至少I个不使用输入端ロ(在图5的例子中I个不使用输入端ロ)介于邻接的使用输入端ロ之间的方式，对各端子和使用输入端ロ进行一对ー连接。通过这样的连接，使用输入端ロ之间的物理上的间隔变大，能够提高使用输入端ロ之间的隔离。通过将连接线印刷为布线图案的印刷布线基板等实现布线单元92。在图7中，作为与实施方式的多通道高频信号切換装置78的比较例，示出了线圈元件28c和矩阵开关94的以往的连接方法。在以往的连接方法中，按照矩阵开关94的输入端ロ的排列顺序，将连接器90的端子挨紧地连接。因此，即使在所连接的线圈元件28c的数量少的情况下，也使用邻接的输入端ロ，从而导致输入端ロ之间的隔离降低。相对于此，在图5所示的第I实施方式的多通道高频信号切換装置78中，使用每隔I个的输入端ロ，所以输入端ロ之间的隔离提高。(第I变形例) 图8是示出第I实施方式的第I变形例的多通道高频信号切換装置78的结构例的图。在连接器90中，并非全部的端子连接到线圈元件28c，而仅一部分的端子连接到线圈元件28c的情形也多。例如，在图8的例子中，对总共具有8个端子的2个连接器90分别连接了 4个线圈元件28c。在这样的情况下，如果使用与图5完全同样的布线单元92，则例如如输入端ロ I和输入端ロ 2那样，对邻接的输入端ロ连接线圈元件28c。因此，在图8所示的实施方式中，通过使用连接状态与图5不同的布线单元92a，避免使用相互邻接的输入端ロ。(第2变形例)图9是示出第I实施方式的第2变形例的多通道高频信号切換装置78的结构例的图。在矩阵开关94的输入端口数比所连接的线圈元件28c的数量足够大的情况下，能够进ー步加宽使用输入端ロ的间隔，能够进ー步提高使用输入端ロ之间的隔离。在图9所示的例子中，所连接的线圈元件28c的数量是8，相对于此，矩阵开关94的输入端口数是其4倍即32。在该情况下，能够实现3个不使用输入端ロ介于邻接的使用输入端ロ之间的连接，能够确保更高的隔离。图9所示的布线单元92b是实现该连接的单
J Li ο图10是示出与图9同样地对多通道高频信号切換装置78经由连接器3进ー步连接了 8个线圈元件28c的状态的图。在该情况下，使用输入端ロ的配置变为每隔I个配置I个，虽然相比于图9使隔离变低ー些，但由于至少I个不使用输入端ロ介于其间，所以仍能够确保充分的隔尚。另外，如果比图10还进ー步增加所连接的线圈元件28c的数量，则虽然一部分的使用输入端ロ成为邻接的端ロ，但作为多通道高频信号切換装置78整体，能够实现比以往的连接方法(图7)更高的隔离。(第2实施方式)关于输出端ロ，也与输入端ロ相同，物理上邻接的输出端ロ之间的隔离比物理上离开的输出端ロ之间的隔离低。另外，2个输出端ロ之间的间隔越大，2个输出端ロ之间的隔尚越尚。因此，在第2实施方式的多通道高频信号切換装置78中，控制部96以使邻接的“使用输出端口”的间隔大于邻接的输出端口的间隔的方式选择“使用输出端口”，从而提高“使用输出端口”之间的隔离。此处，“使用输出端口”是多个输出端口的一部分，且是与使用输入端口一对一对应的输出端口。在图11中，用框包围的输出端口是使用输出端口。在图11所示的例子中，将8个线圈元件28c的信号输出到16个输出端口中的、每隔I个的8个使用输出端口。由于I个输出端口介于各使用输出端口之间，所以使用输出端口之间的物理性的间隔变宽，能够实现比使用邻接的输出端口的情况高的隔离。(第2实施方式的第I变形例)图12 —图14是说明第2实施方式的第I变形例的图。在第I变形例中，在将列状地配设的输出端口的两端的间隔设为最大隔开距离时，控制部96以在使用输出端口的数量是2的情况下，将两端的输出端口选择为使用输出端口，在使用输出端口的数量是3以上的情况下，大致均等地分割上述最大隔开距离的方式，选择使用输出端口。
图12为使用输出端口的数量是2的情况，将处于两端的输出端口 I和输出端口 16选择为使用输出端口。图13为使用输出端口的数量是3的情况，以大致均等地分割输出端口 I与输出端口 16之间(最大隔开距离)(2等分)的方式，将输出端口 I、输出端口 9以及输出端口 16选择为使用输出端口。图14为使用输出端口的数量是4的情况，以大致3等分最大隔开距离的方式，将输出端口 I、输出端口 6、输出端口 11以及输出端口 16选择为使用输出端口。这样，在第2实施方式的第I变形例中，根据使用输出端口数(与所连接的线圈元件28c的数量相同)，以使使用输出端口之间的距离成为最大并且均等的方式进行选择，所以能够实现在使用输出端口之间没有偏向的高的隔离。(第2实施方式的第2变形例)在矩阵开关94中，通常，邻接的输出端口之间的隔离最低。但是，由于个体间的特性的偏差等，有时处于偏离一些的位置的输出端口之间的隔离更低。因此，在第2实施方式的第2变形例中，预先将在矩阵开关94的质量检查时等取得的隔离数据保存到控制部96内的适当的存储器中，参照该隔离数据来选择使用输出端□。例如，根据使用输出端口数，按照隔离从高到低的顺序优先地选择使用输出端口。或者，也可以相反地避开隔离低的输出端口来选择使用输出端口。如以上说明，根据上述各实施方式的多通道高频信号切换装置78、以及具备该多通道高频信号切换装置的磁共振成像装置1，能够提高矩阵开关的隔离。虽然说明了本发明的几个实施方式，但这些实施方式仅为例示，并未限定发明的范围。这些实施方式能够通过其他各种方式来实施，能够在不脱离发明的要旨的范围内，进行各种省略、置换、变更。这些实施方式、其变形包含于发明的范围、要旨，并且也包含于权利要求书记载的发明和其均等的范围内。
权利要求
1.一种多通道高频信号切换装置，其特征在于，具备 连接器，具有多个端子，并且能够将所述多个端子的全部或者一部分的端子与多个线圈元件连接； 矩阵开关，具备列状地排列配设的多个输入端口、和列状地排列配设的多个输出端口，能够将输入到所述多个输入端口的各个信号选择性地输出到所述多个输出端口中的任意的输出端口 ；以及 布线单元，对能够与所述多个线圈元件连接的各端子、和作为所述多个输入端口的一部分且比所述输入端口的总数少的数量的使用输入端口进行一对一连接， 所述布线单元在全部或者一部分的所述使用输入端口中，以使邻接的所述使用输入端口的间隔大于邻接的所述输入端口的间隔的方式，对所述各端子和所述使用输入端口进行一对一连接。
2.根据权利要求I所述的多通道高频信号切换装置，其特征在于， 在使所述使用输入端口以外的输入端口成为不使用输入端口时， 所述布线单元以至少I个所述不使用输入端口介于邻接的所述使用输入端口之间的方式，对所述各端子和所述使用输入端口进行一对一连接。
3.根据权利要求I所述的多通道高频信号切换装置，其特征在于， 所述连接器由多个连接器构成。
4.根据权利要求3所述的多通道高频信号切换装置，其特征在于， 在所述多个连接器中，能够使各连接器一部分的各端子与所述多个线圈元件连接。
5.根据权利要求I所述的多通道高频信号切换装置，其特征在于， 所述布线单元是多层印刷基板。
6.根据权利要求I所述的多通道高频信号切换装置，其特征在于， 所述连接器是多芯同轴连接器。
7.根据权利要求I所述的多通道高频信号切换装置，其特征在于， 还具备控制部，该控制部从所述多个输出端口中选择作为所述多个输出端口的一部分且与所述使用输入端口一对一对应的使用输出端口， 所述控制部以使邻接的所述使用输出端口的间隔大于邻接的所述输出端口的间隔的方式，选择所述使用输出端口。
8.根据权利要求7所述的多通道高频信号切换装置，其特征在于， 在将列状地配设的所述输出端口的两端的间隔设为最大隔开距离时，所述控制部以在所述使用输出端口的数量是2的情况下，将两端的输出端口选择为使用输出端口，在所述使用输出端口的数量是3以上的情况下，大致均等地分割所述最大隔开距离的方式，选择所述使用输出端口。
9.一种磁共振成像装置，其特征在于，具备权利要求I所述的多通道高频信号切换装置。
全文摘要
实施方式的多通道高频信号切换装置具备连接器，能够将多个端子的全部或者一部分的端子与多个线圈元件连接；矩阵开关，具备列状地排列配设的多个输入端口和列状地排列配设的多个输出端口；以及布线单元，对能够与多个线圈元件连接的各端子、与作为多个输入端口的一部分且比输入端口的总数少的数量的使用输入端口进行一对一连接，其中，布线单元在全部或者一部分的使用输入端口中，以使邻接的使用输入端口的间隔大于邻接的输入端口的间隔的方式，对各端子和所述使用输入端口进行一对一连接。
文档编号G01R33/3415GK102686154SQ201180004168
公开日2012年9月19日 申请日期2011年11月30日 优先权日2010年11月30日
发明者高木三男 申请人:东芝医疗系统株式会社, 株式会社东芝