用于x光断层成像装置的发送设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于断层成像装置(T)的发送设备(101)，该发送设备(101)具有：至少一个带有至少一个第一天线元件(105)的第一区域(102)，和至少一个带有至少一个第二天线元件(108)的第二区域(103、104)，其中至少一个第一区域(102)和至少一个第二区域(103、104)通过至少一个带阻滤波电路(109)相互连接。在此，优点是以简单的方式提供了紧凑的双谐振发送设备。本发明可例如使用在磁共振断层成像装置中，尤其用于为局部线圈系统无线地供给能量。
【专利说明】用于X光断层成像装置的发送设备
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于X光断层成像的发送设备，所述发送设备具有至少一个带有 至少一个第一天线元件的第一区域和至少一个带有至少一个第二天线元件的第二区域。本 发明例如可以使用在磁共振断层成像装置中，尤其也用于为局部线圈系统无线地供给能 量。
【背景技术】
[0002] 为在断层成像装置中进行检查，典型地将患者定位在断层成像装置的柱形测量空 间内的检查台上。在测量空间中施加强磁场，所述磁场由于多个梯度线圈的控制而具有梯 度。通过磁场将原子的核自旋定向。在断层成像装置的内部具有发送天线设备，通常是全 身天线设备，例如鸟笼天线，以便发出磁共振高频脉冲以激励原子。为此，鸟笼天线以MR激 励频率运行。
[0003] 为接收原子的磁共振信号（MR信号），在磁共振检查中通常使用局部线圈，以便在 核自旋松弛时接收脉冲。不同的材料具有不同的松弛性能，使得由于松弛性能可推断所涉 及的患者身体的内部。局部线圈经常组装为结构组（在下文中称为"局部线圈系统"），且 分别具有通常为导体环形式的各接收天线元件。接收到的MR信号通常还在局部线圈内被 预放大且从磁共振设备的中心区域通过电缆导出，且被提供到MR信号放大装置的屏蔽的 接收器。然后，在所述接收器内将接收到的数据数字化且进一步处理。在许多检查中，在患 者身上已布置多个这种局部线圈，以便覆盖患者身体的全部区域。
[0004] 磁共振系统的功能一般对于专业人员是已知的，且例如在"Imaging Systems for Medical Diagnostics^,Arnulf Oppe11, Pub 1icis Corporate Publishing, ISBN3-89578-226-2 中描述。
[0005] 为预处理MR信号，例如为预放大且如需要为数字化和编码，在局部线圈内需要能 量。能量供给例如可以通过电缆进行，但这是不希望的，因为电缆不可简单地从检查台导向 评估装置，电缆被操作人员和患者感觉为是干扰性的，且检查台可与患者和局部线圈垫一 起运动且因此电缆必须松弛地引导。
[0006] 但能量供给也可通过无线电以检查台内直线极化的能量发送天线和与电源联接 的能量接收天线而无线地进行。但为此必须提供昂贵地构造的检查台。此外，这种天线仅 在能量接收天线的位置中提供最大功率。
[0007] 也已知的是使用作为磁共振断层成像装置的附加的插入件的能量发送天线和与 电源联接的匹配的能量接收天线来无线地执行能量供给。但此设备例如是具有缺点的，因 为磁共振断层图的内部半径被缩小。
[0008] 例如，DE102011076918A1公开了 一种局部线圈系统，发送装置，磁共振系统和用于 无线地将能量传输到局部线圈系统的方法。局部线圈系统对于用于检测MR信号的磁共振 系统提供有能量接收天线，即为了感应地从时间变化的磁场中接收用于局部线圈系统的能 量，其中能量接收天线与能量传输频率可协调或与之协调，所述能量传输频率低于待检测 的MR激励频率或拉莫尔频率，且高于大约20kHz。为磁共振系统提供发送装置，且发送装置 设计为向局部线圈系统发送能量，即以能量发送天线和振荡器装置发送能量，该能量发送 天线发出带有预先确定的能量传输频率的时间变化的磁场，该振荡器装置与能量发送天线 联接且产生用于控制能量发送天线的信号，所述信号具有能量传输频率，所述能量传输频 率低于要借助局部线圈系统检测的MR信号的拉莫尔频率且高于大约20kHz。能量发送天线 或者与全身线圈整合或围绕全身线圈形成。在此，缺点是发送天线相对体积大或需要昂贵 的激励电路。
【发明内容】
[0009] 本发明所要解决的技术问题是，避免前述缺点且尤其提供用于在断层成像装置的 测量空间内无线地馈送能量而不降低测量空间的内部半径的改进的可能性，尤其用于局部 线圈系统的无线的运行。尤其力求提供用于在断层成像装置的测量空间内无线地传输能量 的紧凑的可能性，其中能量传输信号的产生和MR激励信号的产生相互不影响或仅略微影 响。
[0010] 此技术问题通过一种用于断层成像装置的发送设备解决，所述发送设备具有至 少一个带有至少一个第一天线元件的第一区域和至少一个带有至少一个第二天线元件的 第二区域，其中至少一个第一区域和至少一个第二区域通过至少一个带阻滤波电路相互连 接。
[0011] 此发送设备的优点是至少一个第一区域和至少一个第二区域可机械地相互关联 且因此可使得发送设备结构紧凑。通过至少一个带阻滤波电路，有利地防止被激励的区域 的至少一个工作频率激励并非为其提供的另外的区域。因此保证抑制对于能量传输信号和 MR激励信号的产生的影响。
[0012] 本发明的扩展设计是断层成像装置是磁共振断层成像装置或核自旋断层成像装 置。但本发明不限制于此，且断层成像装置例如可以也是正电子发射断层成像装置。
[0013] 本发明的另外的扩展设计是天线元件是长的或棒状的天线纵向元件。此天线纵向 元件特别好地适合于在柱形的测量空间内提供均匀的磁场。
[0014] 本发明的另外的扩展设计是带阻滤波电路形成为并联谐振电路。
[0015] 此外，本发明的扩展设计是，在（尤其是用作MR天线的）第一区域上设置带阻滤 波电路以便桥接尤其是各调谐电路。带阻滤波电路可为此尤其形成为用于第一区域的并联 谐振电路和用于第二区域的串联电路。
[0016] 用于将调谐电路桥接的带阻滤波电路例如构造为包括电感和电容的并联电路，其 中将电容与此并联电路串联连接。电容优选是至少一个电容器且电感优选是线圈，例如扼 流圈。
[0017] 调谐电路可尤其是调谐装置。
[0018] 也具有如下构造，即第一区域提供为以第一工作频率驱动，第二区域提供为以第 二工作频率驱动，且带阻滤波电路是用于第一工作频率的带阻滤波电路。以此可尤其防止 使得第二区域可被第一工作频率激励或干扰。
[0019] 第一工作频率可例如是用于激励核自旋的频率（在下文中不限制地一般地称为 "MR激励频率"）。MR激励频率例如可高于50MHz。至少一个第一区域也可视作MR激励天 线。
[0020] 用于将区域分离的带阻滤波电路例如构造为包括电感和电容的并联电路。电容优 选是至少一个电容器且电感优选是线圈，例如扼流圈。
[0021] 第二工作频率例如可以是能量供给频率，尤其为局部线圈系统供给以能量。能量 供给频率例如可以在1MHz和10MHz之间，优选地在4MHz和6MHz之间。因此，至少一个第 二区域可称为能量供给频率天线的至少一个部分。
[0022] 本发明的扩展设计是，至少一个第一区域和至少一个第二区域通过至少一个仅用 于第一工作频率的带阻滤波电路相互连接。第一区域和第二区域之间的过渡部对于第二工 作频率可通过。这例如会在如下方面是有利的，即第二区域通过第一工作频率的可激励性 低，尤其在实践中所述可激励性是可忽略的。另外的优点是，第一区域的也至少一个部分可 与作为用于第二工作频率的天线（例如作为能量馈送频率-天线）的至少一个第二区域一 起使用。
[0023] 本发明的另一个扩展设计是，第一区域的调谐电路（多个失谐电路）通过阻挡第 一工作频率且对于第二工作频率可通过的（尤其是各）带阻滤波电路桥接。
[0024] 本发明的另一个结构方案是，第一区域具有多个通过调谐电路相互连接的第一 天线元件，使得调谐装置对于第二工作频率是高阻的，且在第一区域的两侧分别连接有一 个第二区域，使得两个第二区域的第二天线元件分别通过第一区域的第一天线元件相互连 接，其中带阻滤波电路对于第二工作频率是可通过的。调谐装置用于将第一区域进行调谐。 此构造的优点是两个第二区域对于第二工作频率通过与之连接的第一天线元件相互关联， 且此元件可形成唯一的天线。此一个天线通过第二工作频率激励。因此实现了即使在第二 工作频率馈送到第二区域的仅一个内时也激励天线并因此激励两个第二区域。此外，可通 过在此天线内包含选中的第一天线元件，即在两个两侧布置的第二区域之间产生特别均匀 的圆形场。但通过对于第二工作频率高阻的调谐装置，防止通过第一激励频率也激励另外 的天线元件。因此，第一天线元件通过第一激励频率的影响保持为低。在此也可省去用于 第二工作频率的独立的带阻滤波电路。
[0025] 本发明的扩展是，第一工作频率总是高于第二工作频率。因此尤其是，调谐装置也 可作为高通滤波器工作。
[0026] 调谐装置可具有例如补偿或调谐电容器或变容二极管或电容二极管。
[0027] 本发明的替代的扩展设计是调谐装置在第一天线元件之间对于第二工作频率不 是高阻的而是低阻的。因而，为降低所有第一天线元件被第二工作频率的激励，有利的是， 至少在与第二天线元件连接的第一天线元件和与之相邻的第一天线元件之间存在至少一 个用于第二工作频率的带阻滤波电路。
[0028] 本发明的再另外的构造是，至少一个第一区域设计为具有平行布置的第一天线元 件的第一身体线圈设备，其中相邻的第一天线元件分别通过至少两个调谐装置相互连接， 且至少一个第二区域设计为分别具有平行布置的第二天线元件的两个第二身体线圈设备， 其中第二区域的相邻的第二天线元件一端通过连接元件相互连接且另一端通过第一区域 的至少两个第一天线元件相互连接。这给出的优点是与用于第一工作频率的第一区域相比 第二区域以简单的方式提供了更大的视野（"Field of View" ;F0V)。因此例如对于第一 工作频率是MR激励频率且第二工作频率是能量馈送频率的情况，可实现MR激励场的窄的 视野，这例如保持了低的梯度多义性和比吸收率（SAR)。通过用于能量激励的天线的更大的 视野，所述天线在功能上尤其包括了两个第二区域以及将它们连接的第一天线元件，由定 位在MR激励场的视野边缘上的局部线圈也保证了足够的能量馈送。
[0029] 身体线圈设备可尤其也理解为其中天线元件布置为环形的设备。如果天线元件是 天线纵向元件，则此天线元件可尤其布置为柱形，例如平行地且与中心纵向轴线等距地布 置。天线元件也可视作相互平行的且处在柱体的周面上的尤其等距地相邻的天线元件。
[0030] 本发明的再一个扩展设计，第一和第二区域可具有带有相同直径的柱形基本形 状。因此，整个发送设备也可具有柱形的基本形状。
[0031] 此外的构造是，发送设备具有柱形基本形状，其中两个第二区域端侧平面地连接 到第一区域上。以此，可以以特别简单的方式提供带有大小不同的视野的双谐振发送设备。
[0032] 本发明的扩展设计是，连接元件定向为至少部分地传导至少第二工作频率。连接 元件可例如是身体线圈天线的棒。
[0033] 为了在第二区域内更强地抑制第一工作频率，优选的构造是，连接元件与第二天 线元件通过用于第一工作频率的带阻滤波电路连接。
[0034] 也为了在第二区域内更强地抑制第一工作频率，优选的构造是，相邻的第二天线 元件之间的连接元件具有用于第一工作频率的带阻滤波电路。
[0035] 本发明的结构方案也在于，发送设备具有多个馈送点，至少包括：在第二区域上的 第一馈送点，在第一区域上的第二馈送点，在第二区域上的第三馈送点和在第一区域上的 第四馈送点，其中各区域的馈送点相互错开90°，在此即第一馈送点和第二馈送点或第三 馈送点和第四馈送点。
[0036] 错开的布置可尤其理解为在圆周方向上围绕纵向延伸在角度上错开的布置。
[0037] 此外本发明的结构方案是，第一馈送点和第三馈送点处在第二区域的至少一个尤 其是两个第二天线元件之间。
[0038] 本发明的扩展方案是，第二和第四馈送点处在第二区域的至少一个尤其在两个尤 其是天线纵向元件的第一天线元件之间。
[0039] 本发明此外的扩展方案是，第二和第四馈送点相对于第一馈送点或第三馈送点相 互不角度错开地布置。
[0040] 此外，本发明的扩展方案是，第二和第四馈送点不相对于第一或第三馈送点布置， 也就是相互角度错开地布置。
[0041] 本发明的在一个扩展方案是，第二区域的平行布置的第二天线的数量小于第一区 域的平行布置的第一天线元件的数量。但天线元件的数量也可基本上相同。此外，第二区 域的平行布置的第二天线元件的数量可大于第一区域的平行布置的第一天线元件的数量。 [0042] 本发明也可通过一种断层成像装置解决，尤其是带有至少一个这种发送设备的磁 共振断层成像装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0043] 以上所述的本发明的特征、特点和优点及其实现方式在下面通过结合附图解释的 实施例的示意性描述理解得更清楚和明确。在此，为清晰起见，相同的或作用相同的元件提 供以相同的附图标号。
[0044] 图1是用于磁共振断层成像装置的发送设备的示意图。
【具体实施方式】
[0045] 为此，附图示出了用于磁共振断层成像装置T的发送设备101。发送设备也可称为 发送天线。发送设备101具有三个区域，即具有柱形基本形状的中间的第一区域102,和连 接在该第一区域102的端侧上的第二区域103和第二区域104。两个第二区域103、104也 具有柱形基本形状且具有与第一区域102相同的直径。以此，发送天线101整体上也具有 柱形形状，所述柱形形状的纵向轴线在此为z轴z。此外，两个第二区域103、104具有与纵 向轴线z镜像对称的基本结构。
[0046] 第一区域102具有三十二个直线的或棒形的天线元件，所述天线元件在下文中称 为第一天线纵向元件105。第一天线纵向元件105相互平行且平行于纵向轴线z定向。第 一天线元件105在此尤其在圆周方向上围绕纵向轴线z等距地在角度上错开，且因此具有 距纵向轴线z相同的距离。第一天线纵向元件的此布置也可称为"身体线圈布置"或"鸟笼 布置"。
[0047] 此外，第一天线纵向元件105具有在两个端部上加宽的连接区域106。相邻的第一 天线纵向元件105在其连接区域106上通过例如具有调谐电容器107的形式的调谐装置相 互连接。
[0048] 两个第二区域103和104分别具有八个直线的或棒形的天线元件，所述天线元件 在下文中称为第二天线纵向元件108。第二天线纵向元件108相互平行且平行于纵向轴线 z定向。第二天线纵向元件108也在圆周方向上围绕纵向轴线z等距地角度错开且因此具 有距纵向轴线z相等的距离。区域102U03和104具有相同的直径意味着第一天线纵向元 件105和第二天线纵向元件108具有距纵向轴线z相同的距离。第二天线纵向元件的此布 置也对应于"身体线圈布置"或"鸟笼布置"。
[0049] 尤其，第二区域103和104的沿纵向轴线z对置的（且因此处在与纵向轴线z平 行的相同的轴线上的）第二天线纵向元件108通过各一个第一天线纵向元件105、105a相 互连接。此连接不直接进行而是通过第二天线纵向元件108和与之连接的第一天线纵向元 件105、105a之间的各带阻滤波电路109进行。
[0050] 在其与第一天线纵向元件105、105a对置的端部上，第二区域103、104的第二天线 纵向元件108通过各端部环110相互连接。
[0051] 调谐电容器107构造为使其对于第二区域103和104的第二工作频率（在下文中 称为"能量馈送频率"）是高阻的。因此，调谐电容器107防止能量馈送频率馈送到不与第 二天线纵向元件108连接的第一天线纵向元件105、105b内，或将馈送降低到至少实际上低 的或可忽略的程度上。
[0052] 带阻滤波电路109则阻挡第二区域102的第一工作频率（在下文中称为"MR激励 频率"），使得此MR激励频率不馈送到或仅以实践中可忽略的量馈送到第二天线纵向元件 108内。带阻滤波电路109尤其形成为并联谐振电路。带阻滤波电路109可设置在第一区 域（102)上尤其以便桥接（尤其各）调谐电路（未图示）。
[0053] 总之，因此在身体线圈设备内存在双谐振发送设备101。第一区域102例如可以以 MR频率运行，例如以便在处在第一区域102内的身体中激励核自旋。第二区域103和104 则不被或不明显地被第一区域102的MR激励运行影响。
[0054] 而为在局部线圈或局部线圈系统内无线地馈送能量（例如在DE102011076918A1 中描述），使用通过第一天线纵向元件l〇5a相互连接的第二区域103和104。也就是说，第 二区域103和104可与第一天线纵向元件105a -起形成身体线圈或鸟笼线圈形式的能量 馈送天线103、104、105a，所述能量馈送天线在能量馈送频率下可运行。能量馈送频率小于 MR激励频率且在此处在1MHz和10MHz之间。MR频率在此则大于50MHz。
[0055] 为进一步降低MR激励频率对于能量馈送天线103、104、105a的干扰作用，可例如 将第二区域103和104的端部环110通过附加的用于MR激励频率的带阻滤波电路114与 所述的第二天线元件108连接。
[0056] 端部环110在此具有多个环扇形的部分115,所述部分115通过用于MR激励频率 的带阻滤波电路116相互连接，使得相邻的第二天线元件108通过此带阻滤波电路116相 互连接。端部环110则在相邻的第二天线元件108之间具有用于MR激励频率的带阻滤波 电路116。
[0057] 此能量馈送天线103、104、105a具有的优点是，能量馈送频率仅在第二区域103或 104上需要馈送。这在此例如通过第一区域103的端部环110上的第一馈送点111和第三 馈送点113表示。第三馈送点113处在围绕纵向轴线z与第一馈送点111错开90°的位置 上。因此，第一馈送点111和第三馈送点113通过共同的端部环110的两个环扇形部分115 相互分离。能量馈送天线103、104、105a可通过在第一馈送点111和第三馈送点113上的 能量馈送频率的提供而工作。
[0058] 第二能量馈送点112和第四能量馈送点114处在第一区域102的两个各第一天线 纵向元件105b之间，即相对于纵向轴线z与第一能量馈送点111或与第三能量馈送点113 对置。第二能量馈送点112和第四能量馈送点114也就是说也围绕纵向轴线在角度上错开 以90°。用作MR天线的第一区域102可通过在第二能量馈送点112和第四能量馈送点117 上的MR激励频率的提供而工作。
[0059] 因为带阻滤波电路109设计为对于MR激励频率阻挡但对于能量馈送频率不阻挡， 所以相应的激励电流也流过第一天线纵向元件l〇5a且流过对置的第二区域104。但因为另 一方面调谐电容器107设置为对于能量馈送频率是高阻的，所以另外的天线纵向元件105b 不通过或不明显地通过能量馈送频率激励。也就是说第一区域102实际上与能量馈送频率 解耦，而无需对此具有自身的带阻滤波电路。因此，第一区域102可实际上作为MR天线不 受到能量馈送频率干扰地用于发出激励信号以产生核自旋激励。
[0060] 发送设备101也具有的优点是用作MR天线的第一区域102具有相对窄的视野（也 称为"Field of View"，F0V)，这保持了低的信号多义性（例如相对于梯度）和SAR。能量 馈送天线103、104、105a则具有更宽的视野，因此定位在第一区域102的视野边缘上的局部 线圈也可被可靠地供给以能量。尤其，此边缘侧定位的局部线圈也可通过均匀地存在的能 量馈送场运行。
[〇〇61] 虽然本发明在细节上通过至少一个所示的实施例详细图示和描述，但本发明不限 制于此，且专业人员可由此推导出另外的变体，只要不偏离本发明的保护范围即可。
【权利要求】
1. 一种用于断层成像装置（T)的发送设备（101)，该发送设备具有： -至少一个带有至少一个第一天线元件（105)的第一区域（102)，和 -至少一个带有至少一个第二天线元件（108)的第二区域（103、104)， 其中 -所述至少一个第一区域（102)和所述至少一个第二区域（103、104)通过至少一个带 阻滤波电路（109)相互连接。
2. 根据权利要求1所述的发送设备（101)，其中： -所述第一区域（102)提供为以第一工作频率运行， -所述第二区域（103、104)提供为以第二工作频率运行，且 -所述带阻滤波电路（109)是用于第一工作频率的带阻滤波电路。
3. 根据权利要求2所述的发送设备（101)，其中，所述第一工作频率是用于激励核自旋 的激励频率。
4. 根据权利要求2所述的发送设备（101)，其中，所述第二工作频率是能量馈送频率， 尤其用于为局部线圈系统供给以能量。
5. 根据权利要求2至4中一项所述的发送设备（101)，其中 -所述第一区域（102)具有多个通过调谐装置（107)相互连接的第一天线元件（105、 105a、105b)， -所述调谐装置（107)对于所述第二工作频率是高阻的，且 -在所述第一区域（102)的两侧分别连接有第二区域（103、104)，使得 -所述两个第二区域（103、104)的第二天线元件（108)分别通过第一区域（102)的第 一天线元件（105a)相互连接， -其中，所述带阻滤波电路（109)对于所述第二工作频率是可通过的。
6. 根据权利要求5所述的发送设备（101)，其中 -所述至少一个第一区域（102)形成为带有平行布置的第一天线元件（105)的第一身 体线圈设备，其中相邻的第一天线元件（105)分别通过至少两个调谐装置（107)相互连接， 且 -所述至少一个第二区域（103U04)形成为两个各带有平行布置的第二天线元件 (108)的第二身体线圈设备，其中 -第二区域（103U04)的相邻的第二天线元件（108) -端通过连接元件（110)相互连 接且另一端通过第一区域（102)的至少两个第一天线元件（105)相互连接。
7. 根据权利要求6所述的发送设备（101)，其中，所述发送设备（101)具有柱形基本形 状，其中所述两个第二区域（103、104)以端侧平面地连接在第一区域（102)上。
8. 根据权利要求6或7所述的发送设备（101)，其中，所述连接元件（110)与所述第二 天线元件（108)通过用于所述第一工作频率的带阻滤波电路（114)连接。
9. 根据权利要求6至8中一项所述的发送设备（101)，其中，所述连接元件（110)具有 在两个相邻的第二天线元件（108)之间的用于所述第一工作频率的带阻滤波电路（116)。
10. 根据前述权利要求中一项所述的发送设备（101)，所述发送设备（101)具有多个馈 送点（111至113)，至少包括： -在所述第二区域（103)上的第一馈送点（111)， -在所述第一区域（102)上的第二馈送点（112)， -在所述第二区域（103)上的第三馈送点（113)，和 -在所述第一区域（102)上的第四馈送点（117)， 其中 -各所述区域（102、103)的馈送点（111、113、112、117)分别相互错开90°。
11. 根据权利要求10所述的发送设备（101)，其中，所述第一馈送点（111)和所述第二 馈送点（112)对置，而所述第三馈送点（113)和所述第四馈送点（117)对置。
12. 根据前述权利要求中一项所述的发送设备（101)，其中，所述第二区域（103U04) 的平行布置的第二天线元件（108)的数量小于第一区域（102)的平行布置的第一天线元件 (105)的数量。
13. 根据前述权利要求中一项所述的发送设备（101)，其中，所述带阻滤波电路（109) 形成为并联谐振电路。
14. 根据权利要求13所述的发送设备（101)，其中，所述带阻滤波电路设置在所述第一 区域（102)上以用于桥接调谐电路。
【文档编号】G01R33/36GK104101848SQ201410132482
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年4月3日 优先权日:2013年4月3日
【发明者】A.阿尔布斯梅尔, S.马蒂厄斯, M.维斯特 申请人:西门子公司