用于磁共振断层摄影装置的局部线圈和磁共振断层摄影装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种用于磁共振断层摄影装置的局部线圈，所述局部线圈具有用于产生导频的发射器、用于发射导频的发射天线和用于接收导频的接收天线。


背景技术：

2.磁共振断层摄影装置是用于成像的装置，所述装置为了对检查对象进行成像通过强的外部磁场使检查对象的核自旋定向，并且通过交变磁场激发所述核自旋围绕该定向进动。自旋从该激发态进入或返回到具有较低能量的状态时又产生交变磁场作为响应，该磁场通过天线接收。
3.借助梯度磁场对信号进行位置编码，所述位置编码随后能够将接收到的信号与体积元素相对应匹配。随即对接收到的信号进行分析并且提供检查对象的三维的成像视图。
4.根据所使用的也被称为序列的脉冲序列，磁共振断层摄影装置中的图像采集需要数毫秒到数秒，其中，较长的检测时间通常导致少量的噪声伪迹。因此，合理的是，分别在身体开始保持相对静止的阶段时开始进行图像检测，以避免在图像检测期间由运动产生的运动伪迹。不可避免的运动例如是呼吸和心跳。然而，在运动的阶段之后、例如在呼气或心肌收缩之后紧接着的是相对静止的阶段。该阶段中的图像检测可以在运动较少的相对较长的时间内进行，从而在此可以得到最佳的测量结果。
5.原则上在此已知的是，例如借助机械的传感器或者通过用于检测肌肉的激发电位的电极来检测运动。
6.专利文献de 10 2015 203 385描述了一种借助高频信号检测运动的基本方法。在此，在磁共振断层摄影装置的患者容纳部中长期地检测信号，并且分析由于运动、例如由于变化的干扰或衰减引起的信号变化。随即可以由该信号的确定的模式识别出患者由于呼吸或心跳引起的运动。


技术实现要素：

7.因此本实用新型所要解决的技术问题在于，简化导频信号的使用。
8.所述技术问题通过按照本实用新型的用于磁共振断层摄影装置的局部线圈解决，所述局部线圈具有用于发射导频的发射天线和用于接收所述导频的接收天线的阵列，其中，所述局部线圈还具有用于使所述接收天线与所述发射天线脱耦的脱耦装置。
9.按照本实用新型的局部线圈具有用于发出导频的发射天线。发射天线例如可以是形式为线圈或环形线的磁天线，然而根据导频信号的波长也可以考虑诸如偶极子之类的电天线。导频可以由磁共振断层摄影装置通过信号连接提供，然而也可以考虑的是，局部线圈具有用于产生导频的发射器和用于发射导频的发射天线。发射器在此例如可以是振荡器或其他可以产生具有预定频率的信号的信号发生器。也可以考虑的是用于从由磁共振断层摄影装置输入的信号中产生或导出导频信号的放大器或混频器。
10.此外，局部线圈具有用于接收导频的接收天线的阵列。至少三个接收天线的例如
在此理解为第一感应回路和第二感应回路的面法线围成小于45度、30度或10度的角。脱耦装置在此设计用于在发射导频时分别在第一感应回路、第二感应回路和第三感应回路中产生磁场，所述磁场的沿着被第一感应回路、第二感应回路和/或第三感应回路包围的面的面法线的方向的磁场分量有相同的符号。换言之，由第一感应回路、第二感应回路和第三感应回路产生的磁场基本上沿着相同的方向定向。这可以通过使相同的电流沿着相同的旋转方向、例如顺时针地或者逆时针地流过第一感应回路、第二感应回路和第三感应回路来实现。
21.由第二感应回路包围的面在由第一天线线圈包围的面上沿着被包围的面的面法线的投影在此具有空交集。这同样适用于第三感应回路和第一天线线圈。所阐述的内容对于面和所述面的面法线是适用的。换言之，第一天线线圈与第二和第三感应回路的面不是重叠的，而是不相交的。由此使第二感应回路和第三感应回路相对于第一天线线圈这样布置，使得由所述第一天线线圈包围的面位于由第二感应回路和第三感应回路包围的面之外。如果在感应回路内产生的磁场如前述那样具有相同的符号，则感应回路的外部区域中的磁场具有相反的符号。第一感应回路对第一天线线圈的影响被第二感应回路和第三感应回路的磁场减小。通过第一感应回路、第二感应回路和第三感应回路的适宜的尺寸设计以及相对于第一天线线圈的适宜的定位甚至能够消除所述影响。
22.由第一感应回路、第二感应回路和第三感应回路组成的发射天线则在本实用新型的范畴中以有利的方式通过脱耦装置与接收线圈脱耦。
23.在按照本实用新型的局部线圈的一种可以考虑的实施方式中，局部线圈具有第二天线线圈和第三天线线圈。由第一感应回路包围的面在由第二天线线圈包围的面和由第三天线线圈包围的面上沿着被包围的面的面法线的投影在此具有空交集。迄今所述的内容在此适用于所述面和面法线。换言之，第一感应回路和第二天线线圈是不相交的，并且没有重叠区域。此外，由第二感应回路包围的面在由第一天线线圈包围的面上沿着被包围的面的面法线的投影具有非空交集。换言之，第二感应回路和第二天线线圈重叠，正如第一感应回路和第一天线线圈也重叠。
24.也可以考虑的是三个或更多个感应回路和天线线圈，例如所存在的天线线圈分别对应感应回路，所述感应回路与相应的天线线圈重叠。在具有四个布置在正方形角部的天线线圈的天线阵列中，发射天线例如可以具有四叶草的形状，该四叶草布置在正方形的中间，从而使感应回路分别位于天线线圈上方。
25.如已经阐述的，第一感应回路用于以有利的方式如第二感应回路针对第一天线线圈的所产生的作用那样将第二感应回路相对于第二天线线圈脱耦。然而，与此同时，第一感应回路和第二感应回路由于经过整流的磁场而作为导频信号的发射天线。相应的内容也适用于三个、四个或者更多个感应回路。
26.在按照本实用新型的局部线圈的一种可行的实施方式中，由第一天线线圈包围的面在由第二天线线圈包围的面上沿着面法线的投影具有非空交集。换言之，第一天线线圈和第二天线线圈重叠。在此可以考虑的是，重叠的面占由第一或第二天线线圈所包围的面的份额小于50％、30％、20％或10％。这同样适用于第三和/或其它天线线圈与第一和第二天线线圈的重叠。
27.重叠的面有利地以与针对感应回路所描述的方式相同的方式起到使第一天线线圈和第二天线线圈之间感应地脱耦的作用。
28.在按照本实用新型的局部线圈的可行的实施方式中，第一感应回路具有桥接导体。桥接导体将第一感应回路的外周上的两个点相互电连接。在此也可以考虑的是，桥接导体具有带有复阻抗的元件、例如电容。桥接导体以此方式将感应回路分成两个不相交的面或者区域。所述两个区域可以具有相同的面积，但也可以考虑的是，所述面在比例上不同、例如为40:60或30:70。
29.在一种可行的实施方式中，桥接在此导体具有可变电容。电容例如可以是微调电容器，通过所述微调电容器使得相同的发射线圈能够在具有不同几何形状的局部线圈中使用和适配。
30.然而也可以考虑的是能够由磁共振断层摄影装置通过电压或控制信号和控制装置改变的电容、例如pin二极管或者具有mems开关的可切换的电容。
31.可变电容有利地使得能够改变有效面积并由此改变感应回路与天线线圈的感应耦合。
32.第二感应回路和第三感应回路优选同样具有相应的桥接导体和/或可变电容。
33.通过磁共振断层摄影装置能够以有利的方式、例如通过与患者身体的相互作用或者在柔性的局部线圈的情况下通过不同几何形状使发射天线与接收天线的脱耦适应不同的条件，并且针对来自患者身体的导频信号始终实现最大灵敏度。
34.在按照本实用新型的磁共振断层摄影装置的一种可行的实施方式中，所述磁共振断层摄影装置具有按照本实用新型的局部线圈。磁共振断层摄影装置在此设计用于例如在高频单元中产生导频信号，将所述导频信号通过信号处理装置传递给局部线圈并且通过局部线圈发射天线发出。
35.磁共振断层摄影装置能够有利地提供具有高精度并且稳定的频率的信号，从而能够以有利的方式防止导频信号由于磁共振干扰图像检测。例如可以选择恰好处于磁共振信号的频率范围之外的频率，例如小于100khz、500 khz或1mhz，从而使用于mr信号的天线仍然具有足够的灵敏度用于进行接收并且可以被使用，然而通过精确地保持频率间隔而避免了干扰。
36.在按照本实用新型的磁共振断层摄影装置的一种可以考虑的实施方式中，磁共振断层摄影装置在第一感应回路中具有带有可变电容的局部线圈。磁共振断层摄影装置还具有控制单元，所述控制单元设计用于这样调节可变电容，使得接收天线与发射天线最佳地脱耦。例如被视为最佳地脱耦的是，所接收的具有生理信息的导频信号的信噪比具有局部的最大值。控制单元例如可以通过数值梯度优化方法或其他优化方法在改变可变电容的情况下实现该局部的最大值。
附图说明
37.本实用新型的上述特性、特征和优点以及实现所述特性、特征和优点的方式方法将结合以下对实施例的描述更加的清楚明白，对所述实施例将结合附图详细地阐述。
38.在附图中：
39.图1示出了具有按照本实用新型的局部线圈的磁共振断层摄影装置的示意图；
40.图2示出了按照本实用新型的局部线圈的示意图；
41.图3示出了按照本实用新型的局部线圈的示意图；
42.图4示出了用于电学地适配第一感应线圈的有效面积的示意图。
43.图1示出了具有按照本实用新型的局部线圈50的磁共振断层摄影装置1 的实施方式的示意图。
具体实施方式
44.磁体单元10具有场磁体11，所述场磁体产生静磁场b0，该静磁场用于使容纳区域中的样本或者患者100的核自旋定向。所述容纳区域的特点在于极其均匀的静磁场b0，其中，均匀性尤其是涉及磁场强度或者量方面。容纳区域近似呈球形并且布置在患者通道16中，所述患者通道沿着纵向2延伸穿过磁体单元10。患者卧榻30能够在患者通道16中由移动单元36移动。场磁体11通常是超导磁体，该超导磁体能够提供具有高达3t、并且在最新的设备中甚至更高的磁通密度的磁场。然而，对于较低的场强，也可以使用具有正常传导的线圈的永磁体或电磁体。
45.此外，磁体单元10具有梯度线圈12，所述梯度线圈设计用于沿着三个空间方向将可变磁场与磁场b0叠加，以便在空间上区分检查容积中所检测的成像区域。梯度线圈12通常是由正常传导的线构成的线圈，所述线圈能够在检查容积中产生相互垂直的场。
46.磁体单元10同样具有体线圈14，所述体线圈设计用于将通过信号线输入的高频信号辐射到检查容积中并且接收由患者100发出的谐振信号并且通过信号线输出所述谐振信号。
47.控制单元20向磁体单元10提供用于梯度线圈12和体线圈14的不同的信号并且分析接收到的信号。
48.控制单元20因此具有梯度控制装置21，所述梯度控制装置设计用于通过输入线路为梯度线圈12供应可变电流，所述输入线路在时间上协调地在检查容积中提供期望的梯度场。
49.此外，控制单元20具有高频单元22，所述高频单元设计用于产生具有预设的时间变化、幅度和谱功率分布的高频脉冲，用于激发患者100中核自旋的磁共振。在这里可以实现千瓦范围中的脉冲功率。激发脉冲可以通过体线圈14或者也通过局部的发射天线辐射到患者100体内。
50.控制装置23通过信号总线25与梯度控制装置21和高频单元22通信。
51.局部线圈50布置在患者100上并且通过连接线路33与高频单元22及其接收器连接。
52.图2示出了按照本实用新型的局部线圈50的实施方式。局部线圈具有用于mrt信号的作为接收天线的第一天线线圈51、第二天线线圈52和第三天线线圈53。在此仅示例性地分别示出了单匝的导体回路，然而也可以考虑多匝的天线线圈。也可以考虑的是天线线圈中的用于在接收的情况下进行调谐或者在激励脉冲期间进行去谐的附加的电容。为清楚起见，未示出局部线圈中的用于处理所接收的信号的其他元件、例如用于频率转换的低噪声前置放大器、振荡器和混频器或用于数字化的模拟-数字转换器。
53.在一种可行的实施方式中，局部线圈50还具有产生导频信号的导频发射器60。导频发射器60与发射天线电连接，所述发射天线具有第一感应回路61、第二感应回路62和第三感应回路63。第一感应回路61位于第一天线线圈51所包围的面内，而第二感应回路62和
第三感应回路63位于该被包围的面之外。也可以是下述情况，即第一感应线圈61沿着被包围的面的面法线的方向间隔开，即位于天线线圈的上方或下方。该距离优选小于感应回路的横向尺寸、例如感应回路的直径。
54.在另一种实施方式中也可以考虑的是，在磁共振断层摄影装置1、例如高频单元22中提供导频信号，并通过局部线圈的连接线路33将所述导频信号输入局部线圈50。也可以考虑混合形式，例如磁共振断层摄影装置提供信号，由该信号通过放大、频率转换和/或调制产生导频信号。由此尤其能够确保不干扰实际的磁共振成像的高精度并且稳定的频率。
55.第一天线线圈51、第二天线线圈52、第三天线线圈53、第一感应回路 61和第二感应回路62以及第三感应线圈63在此基本上平行地定向，即穿过第一天线线圈51的平面和穿过第一感应线圈61或第二感应回路62的平面围成小于45度、30度或10度的角。
56.由导频发射器60产生并且输入发射天线的电流以相同的旋转方向流过第一感应回路61、第二感应回路62和第三感应回路63，从而所述电流在由感应回路61、62、63包围的面的内部中产生的磁场基本上彼此平行或者相同地定向。在由感应回路61、62、63包围的区域之外，磁场分量沿着由感应回路包围的面的面法线的方向改变其符号。对于图2中的第一感应回路，由所述第一感应回路产生的磁场线的一部分也在第一天线线圈51外延伸。由第一感应回路61在由第一感应回路61包围的面的内部中产生的场在此相对于在第一天线线圈51中感应的电流仅部分地被在第一感应回路61外产生的场补偿。通过第二感应回路62和第三感应回路63以及所述面的适宜的尺寸设计和横向的距离才能够实现补偿，并且发射天线与第一天线线圈51、第二天线线圈52和第三天线线圈53之间的耦合被减小或者完全被消除。
57.如图2和3所示，导频信号可以通过接头直接输入发射天线或感应回路，并且在感应回路中形成电流流动。然而，例如也可行的是，如在磁性天线中常见的那样通过电感耦合在感应回路中实现电流流动。也可以想到具有电感性和/或电容性的元件的其他适配网络。这同样适用于将所接收的导频音信号从接收天线脱耦。
58.第一天线线圈51、第二天线线圈52和第三天线线圈53在此彼此相邻地布置，以便能够彼此独立地、甚至在某些情况下同时地检测患者100的不同区域。在此将相邻线圈的信号视为干扰信号。分别到达其它线圈的空间中的磁场也会导致相互作用、例如天线线圈的谐振频率的去谐。因此期望的是，第一天线线圈51和第二天线线圈52彼此脱耦以减少相互作用。这同样适用于第三天线线圈53相对于天线线圈51、52。这可以如已经根据第一天线线圈51和具有第一感应回路61和第二感应回路62的发射线圈所阐述的那样通过被包围的面的重叠实现。因此，在图2中，在第一天线线圈51和第二天线线圈52之间设置有下述面，所述面被两个天线线圈51、52包围或者所述两个天线线圈51、52在所述面中重叠。当适宜地选择从重叠的面区域到不重叠的面区域时，可以实现第一天线线圈完全地从第二线圈脱耦。这相应地也分别适用于图2所示的三个天线线圈或者在后续的图3中所示的四个天线线圈51、52、53和54的重叠。
59.第一感应回路61、第二感应回路62或者感应回路63在天线线圈51、 52、53的该重叠区域中的布置降低了用于使发射线圈与天线线圈51、52和 53脱耦的自由度。只有通过由下述导体将第一感应回路61、第二感应回路 62和第三感应回路63连接，才能重新获得这些自由度，所述导体例如通过彼此紧贴着平行地导引或者相互扭绞限定了尽可能小的有效面
积。这在图2 中由第一感应回路61、第二感应回路62和所述第一感应回路和第二感应回路之间的连接导体的“骨形”轮廓表示。通过使第一感应回路61和第二感应回路62的连接部的通过第一天线线圈和/或第二天线线圈的用于感应的有效面积趋于零，可以改变连接部的长度并且由此使用相对于第一天线线圈 51、第二天线线圈52和第三天线线圈53的距离或者位置，以便在第一天线线圈51、第二天线线圈52和第三天线线圈53的相互脱耦的同时改善或优化发射线圈与天线线圈51、52、53的脱耦。这相应地与第三天线线圈53和第三感应回路63相关地适用。
60.然而原则上也可行的是，第一感应回路61、第二感应回路62和第三感应回路63共同形成例如具有一匝和连续的被包围的面的单个线圈，所述单个线圈部分地位于第一天线线圈51、第二天线线圈52和第三天线线圈53 上方并且部分地位于第一天线线圈51、第二天线线圈52和第三天线线圈53 外。
61.图3示出了具有第一天线线圈51、第二天线线圈52、第三天线线圈53 和第四天线线圈54的局部线圈的相应的实施方式。
62.四个天线线圈51、52、53和54分别具有成对的面，两个相邻的天线线圈分别在所述面中重叠，并且如已经关于图2解释的那样以这种方式产生感应方面的脱耦。
63.中心的感应回路61与四个天线线圈51、52、53和54中的每一个天线线圈都具有重叠或非空的交集，从而使感应回路61与天线线圈51、52、53 和54脱耦或减少耦合。通过改变感应回路61的直径的尺寸能够优化或者适配所述脱耦。
64.然而也可以考虑的是，为天线线圈51、52、53、54配设与图2对应的感应回路作为发射天线。发射天线在此可以具有四个感应回路，所述四个感应回路分别布置在天线线圈上方并且分别与图2相似地与导体连接，在所述导体之间围成尽可能小的面。
65.图4示出了在不以机械方式改变导体回路的情况下调整第一感应回路 61、第二感应回路62和/或第三感应回路63的有效面积的可行性。图4示例性地示出了第一感应回路61。在所示的实施方式中，所述第一感应回路一方面配设有补偿电容65，以在通过下文阐述的桥接导体63划分的区域之间平衡第一感应回路61或由第一感应回路61、第二感应回路62和第三感应回路 63组成的发射天线中的电流分布。然而也可以考虑用于调谐谐振的电容。
66.第一感应回路62另一方面还沿着回路导体具有通过桥接导体66彼此电连接的两个引出部或接触位置。桥接导体66将由第一感应回路包围的面分成两个不想交的子区域。所述子区域的面积比例例如可以是50：50，然而也可以是40：60或者更小。桥接导体66在此可以具有一个或多个在桥接导体中串联地连接的电容。电容在此可以具有恒定的值，并且在装配局部线圈50 时，发射天线或第一感应回路61可以与不同的几何形状适配，使得相同的导体回路可以用于不同的局部线圈中的不同感应回路。也可以考虑的是微调电容器，所述微调电容器还使得能够在安装时进行适配。
67.最后也可以考虑的是，将电容设计为可变电容64，从而可以在没有机械接触的情况下通过磁共振断层摄影装置1改变所述电容。可以考虑将pin二极管作为可变电容64，其中，控制单元20或高频单元22将导频信号与作为控制电压的直流电压叠加。也可以考虑的是局部线圈50中的控制装置，所述控制装置根据磁共振断层摄影装置的控制单元20的信号向pin二极管施加电压。也可以考虑的是能够通由局部线圈的控制装置通过开关接通的电容。
68.将磁共振断层摄影装置1设计用于通过桥接导体66中的可变电容64适配第一感应回路61的有效面积并且在未示出的实施方式中用于适配第二感应回路62和第三感应回路63的有效面积，由此使脱耦能够自动地与改变的情况、例如其它患者适配并且始终通过按照本实用新型的局部线圈为导频信号实现最佳的信噪比。
69.为了使对角地相互对置的天线线圈51和54或52和53脱耦，也可以考虑借助成对地连接天线线圈的电容器或脱耦网络电容地脱耦。
70.尽管详细地通过优选的实施例在细节中说明和描述了本实用新型，但是本实用新型并不局限于公开的示例，或者本领域技术人员能够由此在不脱离本实用新型的保护范围的情况下推导出其它变型。