对用于磁共振成像的线圈进行馈送的制作方法

本发明涉及对用于磁共振成像(mri)的身体线圈进行馈送的领域，并且具体涉及一种系统，其包括用于磁共振成像的身体线圈和被连接到身体线圈以用于向所述身体线圈馈送rf信号的rf放大器。本发明还涉及一种用于通过rf放大器向磁共振成像系统的身体线圈馈送rf信号的方法。

背景技术：

如本领域中公知的，在mri系统中，检查对象(通常是检查对象)暴露于均匀的主磁场(b0场)，使得检查对象内的核的磁矩形成平行于b0场的所有核的特定净磁化，其可以倾斜，从而导致围绕所施加的b0场的轴的旋转(拉莫尔进动)。进动速率称为拉莫尔频率，其取决于所涉及的核的特定物理特性，即它们的旋磁比，以及所施加的b0场的强度。旋磁比是磁矩与核自旋之间的比率。

通过发射借助于rf发射天线或线圈生成的具有到b0场的正交极化的rf激励脉冲(b1场)，并匹配感兴趣核的拉莫尔频率，核的自旋可以被激励并进入共相，并且获得它们的净磁化强度从b0场的方向的偏转，使得生成相对于净磁化的纵向分量的横向分量。

在rf激励脉冲终止之后，净磁化的纵向分量和横向分量的弛豫过程开始，直到净磁化已经返回到其平衡状态。通过进动磁化生成的mr(磁共振)信号借助于rf接收天线或线圈检测。作为基于时间的幅度信号的接收的mr信号然后被傅里叶变换为基于频率的mr频谱信号并被处理以生成检查对象内的感兴趣核的mr图像。为了获得检查对象内的切片或体积的空间选择以及从感兴趣切片或体积发出的接收到的mr信号的空间编码，梯度磁场被叠加在b0场上，与b0场具有相同的方向，但具有在正交的x、y和z方向上的梯度。由于拉莫尔频率依赖于施加在核上的磁场的强度的事实，核的拉莫尔频率相应地沿着并且随着总叠加b0场的减小的梯度而减小(反之亦然)，使得通过适当调谐发射的rf激励脉冲的频率(并通过相应地调谐rf/mr接收天线的共振频率)，并通过相应地控制梯度磁场，可以获得在沿着x、y和z方向上的每个梯度的特定位置处的切片内并且由此总体上在对象的特定体素内的核的选择。

上述rf(发射和/或接收)天线可以以所谓的身体线圈的形式提供，所述身体线圈可以固定地安装在用于对整个检查对象成像的mri系统的检查空间内，或者直接布置在要检查的局部区或区域上或周围。本发明与向用于mri的这种身体线圈馈送rf激励脉冲(b1场)有关。如上所述，这种身体线圈是共振天线，被设计用于在人体内部生成明确定义的磁场。

被馈送到身体线圈中的功率通常由脉冲放大器生成，所述脉冲放大器需要在其输出端处的良好的或可接受的功率匹配。近年来，双通道多发射已经成为3t临床系统的标准。通常，rf身体线圈的两种正交模式(mode)通过相应的rf放大器被个体地馈送。用于线圈模式的驱动端口被匹配以增加放大器的功率效率。然而，身体线圈阻抗并且因此匹配在不同检查对象和/或成像位置之间变化。通常，匹配针对典型负荷(通常是重的检查对象)来进行优化，导致在其他负荷情况下接受rf功率的低效使用。

如果在理想情况下身体线圈针对检查对象负荷来进行优化，仅大约0.1％的功率在身体线圈端口处被反射。当线圈几乎没有负荷时采用这种配置，多达30％的功率可以在端口处被反射。为了克服这种问题，已经提出了自适应方法，其中，匹配依据线圈负荷而被动态地调整。然而，这些方法遭受或多或少复杂的匹配控制电路和对于被放置在身体线圈处或非常接近身体线圈的可调谐高功率电抗的需要。

在该方面，us2015/0028870a1描述了一种双通道磁共振断层摄影系统，具有用于放大系统的调节电路以便能够以灵活的方式考虑mri系统的不同负荷情形。因此，如果mri系统事先通过空闲状态测量被设置为相应的负荷情形，则能够改善mri测量。该适应也可以在mri测量期间被执行。因此，多种不同的负荷情形可以被调节电路所考虑。

技术实现要素：

本发明的目的是提供用于以简单且高效的方式使mri测量适应由于检查对象的不同重量的不同负荷情形的可能性。

根据本发明，该目的通过独立权利要求的主题来解决。在从属权利要求中描述了本发明的优选实施例。

因此，根据本发明，提供了一种系统，包括用于磁共振成像的身体线圈和被连接到所述身体线圈以用于向所述身体线圈馈送rf信号的rf放大器，其中，

所述身体线圈包括用于将所述rf信号馈送到所述身体线圈中的两个不同端口，

所述身体线圈被提供有用于每次选择性地激活仅单个端口以向所述身体线圈馈送所述rf信号的开关，并且

所述两个端口被定位在所述身体线圈的不同位置处，使得被馈送到所述身体线圈中的所述rf信号的反射部分对所述身体线圈被应用到的所述检查对象的重量的依赖性对于所述两个端口是不同的

以这种方式，通过使用一个端口或另一个端口，身体线圈的阻抗能够以简单且可靠的方式适应检查对象的不同负荷。取决于检查对象的重量并且因此取决于检查对象的负荷，经由给定端口被馈送到身体线圈中的rf信号的反射部分改变。因此，从一个端口改变到另一个端口以向身体线圈馈送rf信号可以改善mri测量。因此，增加了功率被有效使用的总负荷范围。

一般而言，具有不同形状和设计的不同类型的身体线圈能够用于本发明。根据本发明的优选实施例，所述身体线圈包括两个端环，所述两个端环包括通过多个导电笔直横档与彼此连接的两个圆形导电回路，一个端口被定位在横档处，并且另一个端口被定位在端环处。在该方面，进一步优选的是，被定位在横档处的所述端口被定位在所述两个端环之间的中间中的所述横档的中心处。此外，被定位在端环处的所述端口优选地被定位在所述端环的环到地连接处。

激活仅单个端口以向身体线圈馈送rf信号可以利用不同类型的开关来执行。根据本发明的优选实施例，用于每次选择性地激活仅单个端口以向所述身体线圈馈送所述rf信号的所述开关包括从所述rf放大器分别通向不同端口的独立线路，其中，每个线路包括分别用于断开或闭合所述rf放大器与所述身体线圈的连接的开关二极管。这样的线路和二极管可以被集成到身体线圈内。然而，线路的开关功能性也可以被集成到用于身体线圈的馈送线缆中，或者是身体线圈的发射接收开关的一部分。另外，所述开关二极管优选地被布置在线路中的两条λ/4线缆之间。当被偏置时，这停用所连接的端口，并且因此，防止功率泄漏。

一般而言，所述系统可以包括仅单个rf放大器。然而，根据本发明的优选实施例，所述系统包括第二rf放大器。优选地，所述第二放大器被连接到所述身体线圈以用于向所述身体线圈馈送rf信号，所述rf信号包括与另一个rf放大器的rf信号的模式正交的模式。在这方面，所述第二rf放大器优选地以与另一个rf放大器相同的方式但是围绕所述身体线圈的中心轴线偏移90°被连接到所述身体线圈。在该方面，上面描述的本发明的优选实施例以相同的方式适用于与第二rf放大器相关的该系统的部分。

对于本发明而言必要的是，所述两个端口被定位在所述身体线圈的不同位置处，使得被馈送到所述身体线圈中的所述rf信号的反射部分对所述身体线圈被应用到的所述检查对象的重量的依赖性对于所述两个端口是不同的。这允许适应由于检查对象的不同重量的不同负荷情形。被馈送到所述身体线圈中的所述rf信号的反射部分对所述身体线圈被应用到的所述检查对象的重量的依赖性的这种差异能够以不同的方式被实现。根据本发明的优选实施例，分别针对所述两个端口描述被馈送到所述身体线圈中的所述rf信号的所述反射部分对所述身体线圈被应用到的所述检查对象的所述重量的所述依赖性的函数在所述检查对象的特定重量处具有单个最小值，其中，由所述函数的所述最小值定义的所述检查对象的所述特定重量对于所述两个端口是不同的。以这种方式，两个端口可以分别是相关的两个不同的优选负荷范围，即分别针对检查对象的较高重量和针对较低重量，具有在相应阻抗对于两个端口是相同的范围之间的过渡点。

根据本发明，还提供了一种系统，包括用于磁共振成像的身体线圈和被连接到所述身体线圈以用于从所述身体线圈接收rf信号的rf接收器，其中，

所述身体线圈包括用于将所述rf信号馈送到所述rf接收器的两个不同端口，

所述身体线圈被提供有用于每次选择性地激活仅单个端口以将所述rf信号从所述身体线圈馈送到所述接收器的开关，并且

所述两个端口被定位在所述身体线圈的不同位置处，使得所述rf信号的接收特性对于所述两个端口是不同的。

虽然上面进一步解决的本发明的方面涉及发射器情况，但是本文描述的本发明的该方面涉及接收器情况。发射器情况的所有优选实施例都以相应的方式适用于接收器情况。

优选地，对于rf信号的接收特性，考虑从身体线圈到rf接收器的最佳功率传输和/或理想噪声匹配。

另外，根据本发明，一种用于通过rf放大器向磁共振成像系统的身体线圈馈送rf信号的方法，其中，

所述身体线圈包括用于将所述rf信号馈送到所述身体线圈中的两个不同端口，所述两个端口被定位在所述身体线圈的不同位置处，使得被馈送到所述身体线圈中的所述rf信号的反射部分对所述身体线圈被应用到的所述检查对象的重量的依赖性对于所述两个端口是不同的，所述方法包括以下步骤：

在第一时间段内选择性地激活仅单个端口以向所述身体线圈馈送所述rf信号，

确定该端口的所述rf信号的所述反射部分，

在第二时间段内选择性地激活仅另一个端口以向所述身体线圈馈送所述rf信号，

确定所述另一个端口的所述rf信号的所述反射部分，

比较分别针对所述一个端口和所述另一个端口的所述rf信号的所述反射部分的量，并且

激活具有所述rf信号的所述反射部分的较低量的所述端口以执行mri测量。

该方法的优选实施例与之前描述的系统的优选实施例相关。

最后，本发明还涉及一种用于将rf信号从磁共振成像系统的身体线圈馈送到rf接收器的方法，其中，

所述身体线圈包括用于将所述rf信号从所述身体线圈馈送到所述rf接收器的两个不同端口，所述两个端口被定位在所述身体线圈的不同位置处，使得从所述身体线圈馈送的所述rf信号的反射部分对所述身体线圈被应用到的所述检查对象的重量的依赖性对于所述两个端口是不同的，所述方法包括以下步骤：

在第一时间段内选择性地激活仅单个端口以将所述rf信号从所述身体线圈馈送到所述rf接收器，

确定该端口的所述rf信号的rf信号反射部分的接收特性，

在第二时间段内选择性地激活仅另一个端口以将所述rf信号从所述身体线圈馈送到所述rf接收器，

确定所述另一个端口的所述rf信号的rf信号反射部分的接收特性，

比较分别针对所述一个端口和所述另一个端口的所述rf信号的所述反射部分的rf信号量的接收特性，并且

激活具有所述rf信号的较好接收特性的所述端口以执行mri测量。

这涉及相同优选实施例适用于之前描述的发射器情况的接收器情况。rf信号的接收特性的确定可以是rf测量，而且也能够是以大约几秒内获取的基于mr成像的测量。术语“较好接收特性”指的是表征rf信号的接收并且针对其能够确定较好值(即具有较高量的值)的至少一个预定义可测量值。这样的值的范例是从身体线圈到rf接收器的功率传输和噪声匹配质量。

附图说明

参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得显而易见并得到阐述。然而，这样的实施例不一定代表本发明的全部范围，因此参考权利要求并且在本文中权利要求用于解释本发明的范围。

在附图中：

图1示意性地描绘了根据本发明的优选实施例的系统，并且

图2a描绘了针对常规情况描述被馈送到身体线圈中的rf信号的反射部分对身体线圈被应用到的检查对象的重量的依赖性的函数，并且

图2b描绘了针对根据本发明的优选实施例的情况描述被馈送到身体线圈中的rf信号的反射部分对身体线圈被应用到的检查对象的重量的依赖性的函数。

附图标记列表

检查对象1

rf放大器2

rf放大器3

身体线圈9

端环11

横档12

端口21

端口22

端口31

端口32

线路210

λ/4线缆214

开关二极管215

λ/4线缆216

线路220

λ/4线缆224

开关二极管225

λ/4线缆226

线路310

λ/4线缆314

开关二极管315

λ/4线缆316

线路320

λ/4线缆324

开关二极管325

λ/4线缆326

具体实施方式

图1描绘了包括用于磁共振成像的身体线圈9和被连接到身体线圈9以用于向身体线圈9馈送两种不同rf信号的两个rf放大器2、3的系统。身体线圈9包括分别用于每个rf放大器2、3的两个不同端口21、22和31、32，以用于将相应的rf信号馈送到身体线圈9中。另外，身体线圈9被提供有两个开关，所述两个开关分别用于每次选择性地激活用于第一rf放大器2的仅单个端口21或22和用于第二放大器3的仅单个端口31或32以向身体线圈9馈送rf信号。

这些开关分别包括从rf放大器2、3通向不同端口21、22、31、32的两条独立线路210、220、310、320。每条线路210、220、310、320包括分别用于断开或闭合rf放大器2、3与身体线圈9的连接的开关二极管215、225、315、325。开关二极管215、225、315、325均被布置在两条λ/4线缆214、216、224、226、314、316、324、326之间。应注意，在图1中，为了附图的简单，未示出开关二极管215、225、315、325的dc供电和rf/dc块。

分别用于每个rf放大器2、3的两个端口21、22、31、32被定位在身体线圈9的不同位置处，使得被馈送到身体线圈9中的rf信号的反射部分对身体线圈9被应用到的检查对象1的重量的依赖性对于分别用于每个rf放大器2、3的两个端口21、22、31、32是不同的。

身体线圈9包括两个端环11，所述两个端环包括通过多个导电笔直横档12与彼此连接的两个圆形导电回路，分别地，每个rf放大器2、3的一个端口21、31被定位在横档12处，并且另一个端口22、32分别被定位在用于每个rf放大器2、3的端环11处。被定位在横档12中的一个处的端口21、31被定位在两个端环11之间的中间中的横档12的中心处。被定位在端环12中的一个处的端口22、32被定位在端环11的环到地连接处。

应注意，rf放大器2、3总是驱动相同的线性模式，即使馈送正被连接在不同位置处。只有匹配对于两个馈送位置而言不同。一对端口21、31可以针对强负荷来进行优化，而另一对端口22、32可以针对弱负荷来进行优化。

针对分别用于每个rf放大器2、3的两个端口21、22、31、32描述被馈送到身体线圈9中的rf信号的反射部分对身体线圈9被应用到的检查对象1的重量的依赖性的函数在检查对象1的特定重量处具有单个最小值，其中，由该函数的最小值限定的检查对象1的特定重量分别对于两个端口21、22、31、32是不同的。

在图2a和图，2b中示出了这种情况，其中图2a描绘了具有单个端口的常规情况，并且图2b描绘了根据本文讨论的本发明的优选实施例的情况。图2a和图2b的曲线图示出了反射功率与转发功率的比r对检查对象1的重量w并且因此对由于检查对象1的负荷的依赖性。垂直虚线描绘了作为检查对象的典型重负荷患者的重量wt。尽管在常规情况下，该函数针对具有重量wt的典型较重的检查对象来进行优化，但是根据本发明的优选实施例的设计提供了仍然具有可接受反射功率的更宽范围。这意味着具有典型较重重量wt的静止检查对象1能够在甚至更重时以可接受的方式进行测量，而且轻得多的检查对象1能够在相对低的功率反射的情况下进行测量。换言之：一个端口对21、31具有针对强负荷进行优化的匹配，而另一对端口22、32针对低负荷进行优化。取决于实际线圈加载，端口21、22、31、32中的一对或另一对被使用，而另一对保持不被使用。

根据本发明的本实施例的工作流如下：首先，检查对象1(即患者)被放入成像位置中。然后，确定要被应用的垫片组，其是用于mri成像的标准例程。下一步骤是确定端口匹配，其是在ms内的快速测量，并且分别选择更匹配的端口对21、31或22、32。此后，mr序列被应用于成像。

该工作流可以是正常扫描准备阶段的一部分，其中，短(毫秒)rf脉冲被连续地应用到每个端口21、22、31、32，并且在rf放大器2、3的端子处的反射功率被测量。准备阶段软件可以选择具有最低功率反射的最佳对。

端口选择可以自动运行，例如作为rf放大器功能性的一部分。这里，rf放大器2、3定期地连续测试个体端口21、22、31、32，并且选择最适当的。到数据采集系统的中断逻辑线路可以防止在扫描期间和旨在具有相同rf设置的扫描之间中发生测试和选择。

对于不对称负荷，端口21、22、31、32的混合选择也是可能的。可以存在两种线圈模式的负荷不同的情况。这里，在考虑到第一线性模式具有低负荷的情况下让一个rf放大器2在横档12的中心处进行驱动可以是合理的。同时，另一个放大器3在考虑到第二模式的重负荷的位置处进行驱动。

这里的优选实施例针对发射情况(tx)来进行描述。相应的技术也可以适用于接收情况(rx)。在rx情况下，实施例的设计与图1中描绘的相同，附图标记2和3于是与rf接收器相关。用于tx和rx的端口21、22、31、32的最佳对不一定是相同的。

尽管已经在附图和前面的描述中详细说明和描述了本发明，但是这样的说明和描述应被认为是说明性或示范性的而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。通过研究附图、说明书和所附权利要求书，本领域技术人员在实践要求保护的本发明时可以理解并实现对所公开的实施例的其他变型。在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。尽管在互不相同的从属权利要求中记载了特定措施，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记不应被解释为对范围的限制。此外，为了清楚性起见，并非附图中的所有元件都可以被提供有附图标记。