用于磁共振应用的电声电缆转让专利

申请号 : CN200480028239.4

文献号 : CN1860643B

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基本信息:

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法律信息:

相似专利:

发明人 : B·格莱希V·舒尔茨

申请人 : 皇家飞利浦电子股份有限公司

摘要 :

给出了一种用在磁共振设备中的传输电缆。该传输电缆包括多个电缆段(200n)。该电缆还包括多个耦合器,这些耦合器将由第一电缆段传送的第一信号变换为声信号并且将声信号变换为由第二电缆段传送的第二信号。

权利要求 :

1.一种传输电缆(200),用在磁共振设备中,该传输电缆包括:多个电缆段(200n),各个电缆段包括第一导体(201)和第二导体(202);和多个电声耦合器(210;510),各个电声耦合器包括基板(220),其中相邻电缆段(200n)的第一导体和第二导体被连接到至少一个电声耦合器(210;510)上,以便通过基板(220)中的机械波提供相邻电缆段(200n)之间的电连接,所述机械波是由相邻电缆段(200n)之一的第一导体(201)和第二导体(202)之间的电压差引起的,并且所述机械波在相邻电缆段(200n)的另一个的第一导体(201)和第二导体(202)之间引起电压差。

2.按照权利要求1所述的传输电缆(200),包括:

第一混频器(311),设置在传输电缆(200)的第一端,用于对与电声耦合器(210;510)相关的信号频率进行变频。

3.按照权利要求2所述的传输电缆(200),包括:

第二混频器(321),设置在传输电缆(200)的第二端,用于对与电声耦合器(210;510)相关的信号频率进行变频。

4.按照权利要求1所述的传输电缆(200),其中各个电声耦合器(210;510)包括:第一导电指状线组(221),设置在基板(220)上并且延伸到相邻电缆段(200n)之一的第一和第二导体(201,202);和第二导电指状线组(222),设置在基板(220)上并且延伸到相邻电缆段(200n)的另一个的第一和第二导体(201,202),从而将机械波从第一导电指状线组(221)传递到第二导电指状线组(222)。

5.按照权利要求1所述的传输电缆(200),其中

所述电声耦合器(210;510)是表面声波装置。

6.按照权利要求1所述的传输电缆(200),其中各个电声耦合器(210;510)具有可以抑制传输电缆(200)上的公共模式波的阻抗。

7.按照权利要求1所述的传输电缆(200),其中该传输电缆(200)具有第一端和第二端,其中混频器(311;321)设置在第一和第二端的每一个上,用于对由传输电缆(200)传输的信号进行变频。

8.一种磁共振设备,包括:

第一磁体系统(2),用于在检查区域(30)内产生主磁场;

RF线圈(10),设置在检查区域(30)内,用于将RF信号发射到检查区域(30)中或从检查区域(30)接收RF信号;和多个传输电缆(200),用于传送所述磁共振设备内的信号,其特征在于,至少一个传输电缆是如至少权利要求1-7之一所述的传输电缆(200)。

9.一种磁共振兼容导管设备,包括:

导管(500);

前置放大器(520);和

依照权利要求1-7中至少一个所述的传输电缆(200),该传输电缆设置在导管(500)和前置放大器(520)之间。

说明书 :

技术领域

本发明涉及医疗成像领域,并且可具体应用于磁共振(MR)成像领域。更加具体地讲,本发明涉及用于传输射频信号的传输电缆。

背景技术

过去,已经将核磁共振(NMR)现象用在了磁共振仪器、光谱工具中,并且结构化学家利用核磁共振现象分析化学合成物的结构。最近,已经按照医疗诊断模式对NMR和MR系统进行了研发,并且在人体成像以及进行活体内非入侵性光谱分析方面实现了应用。
在处于强度为例如1.5T的总体均匀的极化磁场中的研究对象内,通过在拉莫尔(Larmor)频率下用射频(RF)能量照射该对象,可以激发出NMR/MR现象。在医疗诊断应用方面,这一般是通过使要接受检查的病人处于具有例如圆柱形几何结构的RF线圈的作用范围内并且借助RF功率放大器对该RF线圈加电来实现的。在RF激发终止时,使用相同或不同的RF线圈来检测从处于该RF线圈的作用范围内的研究体中发出的NMR/MR信号。在完整的NMR/MR扫描期间,一般会观测到众多的NMR/MR信号。这些信号可以用来重构与所研究的对象有关的图像或光谱信息。
对于医疗成像研究而言,可以采用脉冲型的总体为线性的磁场梯度来使信号定位到病人体内的期望区域上,以将空间信息编制到信号中。在NMR/MR检查期间,经常希望在常规笛卡儿坐标系的X、Y和Z方向的各个方向上运用脉冲磁场梯度。
公知的固定的或选用接收器MR线圈,比如单环线圈,一般是经由标准同轴电缆与NMR/MR扫描器相连的。上面已经提到,在NMR/MR系统中,通常会使用不止一个线圈。在MRI中可能出现的一个问题是,由于使用的是标准同轴电缆,会存在造成不希望有的发热现象的可能性,并且随着所使用的线圈/电缆量的增加,这种可能性会随之增大。不幸的是,由于,由于任意定位的选用线圈的排布,这些线圈本身又可能具有不同的结构,因此通常不可能预计造成RF加热的寄生谐振。而且,还可能对不同的病人使用不同的线圈。
传统的做法是,使用平衡到不平衡变换器(公共模式λ/4谐振器)来抑制这样的局部振荡。不过,由于这些平衡到不平衡变换器本身就是谐振器,因此它们是可激励的,并且可能造成在传送脉冲期间发射出RF功率。
还使用了变换器和电容器来抑制这样的局部谐振。不过,这些电缆可能造成信号损耗,可能需要额外的元器件,比如混频器,并且可能很大,以致不符合要求。

发明内容

本领域的技术人员在阅读理解了所附的说明书的情况下,将会意识到本发明的各个方法旨在解决上述和其它的问题。
按照本发明的一种实施方式,给出了一种传输电缆,该传输电缆用在磁共振设备中。传输电缆包括:多个电缆段;和多个电声耦合器,用于提供所述段之间的电连接。
按照本发明的另一种实施方式,给出了一种MR设备。该MR设备包括:第一磁体系统,用于在检查区域内产生主磁场;RF线圈,设置在检查区域内,用于将RF信号发射到检查区域中或从检查区域内接收RF信号;和多个传输电缆,用于为MR系统传送信号,至少一个传输电缆包括多个电缆段和多个用于耦合相邻电缆段的电声耦合器。
按照本发明的另一种实施方式,给出了一种传输电缆,该传输电缆用在磁共振设备中。该传输电缆包括:多个电缆段;和多个耦合器,各个耦合器将由第一电缆段传送的第一信号变换成声信号并且从声信号变换成由第二电缆段传送的第二信号。
按照本发明的另一个方面,给出了一种MR兼容导管设备。该MR兼容导管包括:导管;前置放大器;和传输电缆,该传输电缆设置在导管和前置放大器之间,该传输电缆包括多个段和多个用于耦合相邻电缆段之间的信号的电声耦合器。
由于上述结构,给出了一种减少可能由于其它原因而在电缆中产生的热量的实施方式。而且,一种实施方式能够实现非常纤细的传输电缆结构,从而电缆的尺寸可以与例如传统同轴电缆的尺寸相同。而且,该传输电缆可以用于AC电源传输。
本发明的实施方式的一个优点是,它有助于减少传输电缆中的寄生谐振。
本发明的实施方式的另一个优点是,使电缆段之间的耦合更加容易。
本发明的实施方式的另一个优点是,有助于减小传输电缆的尺寸。
本发明的实施方式的另一个优点是,分段传输电缆的结构得到了简化。
本发明的实施方式的另一个优点是,可以用在各种场强内。
本发明的实施方式的另一个优点是,MR设备内的RF传输电缆易于维护。
本发明的实施方式的另一个优点是,有助于在不加入太多噪声或失真的前提下传输信号。
在阅读理解了下面的优选实施方式的说明的情况下,本发明的再有的其它优点对于本领域技术人员而言将会变得显而易见。

附图说明

本发明可以利用各种不同的元器件和元器件的排列和各种不同的步骤和步骤的排列具体实现。附图仅仅用于图解说明优选实施方式的用途,并且不应将它们看作是对本发明的限定。
附图1表示磁共振成像设备的总体结构的示意图。
附图2表示附图1中所示的磁共振成像设备的测量空间的示意图。
附图3A是传输电缆的示意图。
附图3B是传输电缆的示意图。
附图3C是传输电缆的示意图。
附图4是电声耦合器的图解说明。
附图5是具有设置在电缆两端的混频器的传输电缆的图解说明。
附图6是具有电声耦合器的导管的图解说明。

具体实施方式

附图1表示按照本发明的磁共振成像设备的总体结构的实施方式的示意图。附图1所示的磁共振成像设备包括第一磁体系统2。第一磁体系统2适于产生均匀的研究磁场A,如附图1中的箭头所示。附图标记4表示第二磁体系统,该第二磁体系统产生磁梯度场。附图标记6指代用于第一磁体系统2的第一电源,附图标记8指代用于第二磁体系统4的第二电源。
配备了RF线圈10,用来产生RF磁交变场。RF线圈10与包括RF源12的RF传输装置相连。RF线圈10此外还适于用来检测由RF发射场在受检查的对象(未示出)内产生的自旋共振信号。为了检测由RF发射场产生的自旋共振信号,RF线圈10与RF接收装置相连,该RF接收装置包括信号放大器40。信号放大器40的输出提供给检测器16。
检测器16与控制单元18相连。控制单元18,比如计算机,适用于控制与RF源12一起工作的调制器20。而且,控制单元18适用于控制第一电源8和显示器22,该显示器比如是CRT显示器,用于显示由控制单元18重构的图像。
而且,还配备有用于控制调制器20和检测器16的RF振荡器24,检测器16用于处理测量信号。正向和回向RF信号传输由分离电路14彼此分离开。
附图标记26指代冷却装置,该冷却装置设置成用于借助冷却管道28对第一磁体系统2的磁体线圈进行冷却。RF线圈10(该线圈在空间上安排在第一和第二磁体系统2和4之内)包围着检查空间30。在医疗MR应用的情况下,检查空间30应当大得足以围住受检病人或者受检病人的至少一部分,比如脖子或胳膊。
通过上述结构,可以在检查空间30内产生稳定磁场A、选择对象切片的梯度场和空间均匀RF交变场。上面已经提到过,可以使RF线圈10适用于能够将发射器线圈和测量线圈的功能组合起来。不过,也可以为这两个功能使用不同的线圈。例如,表面线圈可以起到测量线圈的作用。由第一磁体系统2、RF线圈10和第二磁体系统4(梯度线圈)构成的组件可以由RF法拉第笼34封装起来。
除此之外,可以配备选用接收MR线圈52,该接收MR线圈例如可以是表面线圈。
附图标记32指代馈通装置,该馈通装置借助第一电源线42与第二电源8相连、借助RF连接线38与分离电路14相连、借助第二馈电线42与第一电源6相连并且借助连接引线36与控制单元18相连,这些连接引线36最好实现为电缆束。
在法拉第笼内,即,在出现强磁场的环境内,馈通装置32借助第一馈电电缆46与第二磁体系统4相连、借助第二馈电电缆48与第一磁体系统相连,第二馈电电缆48最好是一束电缆,包括一根与MR线圈52相连的电缆48。
按照一种实施方式,馈通装置32与MR线圈52之间的电缆48是用附图3A-3C中所示的电缆实现的。不过,也可以为设置在法拉第笼34内或包括强磁场的环境内的所有电连接线路使用这一传输线。换句话说,各个第一馈电电缆46、第二馈电电缆48和各个连接电缆都可以由附图3A-3C中所示的一根或多根来实现。而且,还可以将这些电缆用于连接引线36、RF连接线38、第一馈电线42或第二馈电线40。
附图2是附图1中所示的MRI设备的检查空间30的更为详细的示意图。在附图2中,有安排在检查空间30内的病人台56上的病人54。按照所示的实施方式,将病人54安排成能够形成头部和颈部的切片图像。在检查空间30内或紧邻在检查空间30的附近,配备有用于保持与受检病人54的通信的电连接器材。按照附图2中所示的实施方式,配备有摄像机58和灯60。不过,也可以配备对病人54进行检查所需的或有用的其它电子装置。摄像机58和灯60借助第三和第四馈电电缆62和64与电源66相连。第三和第四馈电电缆62和64也可以用于信号传输,例如用于将图像信号从摄像机48传输到显示器22。上面已经提到过,也可以在检查空间30内或附近安排其它的电子器材,例如用于测量病人54血压、病人54的心跳或脑活动的传感器。还有,可以配备用于与病人54进行通信的通信器材。
第三和第四馈电电缆62和64可以按照诸如附图3中所示的那样的电缆来实现。
附图3A-3C表示用于传输信号或能量的传输电缆200。如附图3A-3C所示,该传输电缆包括多个段2001-2003。要理解,根据需要,该电缆可以包括多于或少于三段。按照一种实施方式,这些电缆段的长度接近λ/4。不过,可以不同地选择各个电缆段的长度,只要该长度不是λ/2或其整数倍。例如,在1T系统中,总长度为7米的电缆可以包括四段。
如附图3A所示,各个电缆段包括第一导体201和第二导体202。该传输电缆还包括设置在各个段之间的电声耦合器210,用于提供各个段之间的电连接。
如附图3B所示并且特别注意附图4,电声耦合器210包括基板220、第一导电指状线组221和第二导电指状线组222。按照一种实施方式,电声耦合器是表面声波装置。对于这样的实施方式,基板220可以是诸如石英、铌酸锂或PZT之类的压电基板,并且指状线结构是沉积在该基板上的导体。按照所示的实施方式,指状线结构具有延伸到电缆段的第一和第二导体201、202的引线。
可以看出,在电缆段之间没有可以传播公共模式的直接路径。应当注意,指状线之间的耦合电容可以远低于5pF,从而公共模式可以受到明显抑制。
在工作过程中,这些段是借助电声耦合器耦合的。不管来自于MR系统内的哪个源、或者来自于与电缆相连的哪个元件,在将电压施加给电缆的导体201、202时(例如施加在附图3A-3C中所示的电缆的左端),都会在它们之间实现电压差。这一电压差造成第一导电指状线组221的指状线的弯曲,并且在基板中感生出机械波。当由第一指状线组221感生的机械波由第二导电指状线组222接收时,段之间发生耦合。由第二导电指状线组接收到的机械波感生出它们之间的电压差,并且该信号按照这种方式通过连续的段。
如附图3C所示,按照一种实施方式,传输电缆根据需要包括屏蔽240。这里,屏蔽段之间并不相互连接,从而降低了沿着电缆的驻波条件。
如附图5所示,按照一种实施方式,在第一电缆段2001的一端,配备有第一混频器311。第一混频器可以与标准RF端口310连接。在电缆的另一端,即,在最后一段200n的终端,配备有第二混频器321。第二混频器可以经由线圈端口320与线圈相连。这里,这些混频器可以将信号频率变频到电声耦合器的谐振频率和/或通过使用不同的频率和耦合器的不同谐振模式在电缆上传送不止一个信号。
如附图5中所示,为了实现MR信号和/或电源传输,可以根据需要配备混频器311和321,来将通过电缆传输的信号变频到较高的频率。由此,整个两端口系统,即,从标准RF端口310到线圈端口320,起到了简单而又安全的电缆的作用,并且能够实现电缆的可交换性。
除了上面介绍的实施方式之外,还可以预见到,在电缆段之间可以并联地应用不止一个耦合器,以将电源信号与测量信号分离开。另外,也可以实现具有适用于传输电源的耦合器的独立电缆。
除了用在MR/NMR应用中之外,按照本发明的传输电缆也可以用在其它具有强磁场的环境中,比如与电机相邻的环境。而且,按照本发明的电缆也可以用于MR导管500,如附图6所示。
这里,将电声耦合器510设置在从导管500引出的引线与前置放大器520之间的导管的近端。也可以根据需要将耦合器设置在导管内。
已经参照优选实施方式对本发明进行了介绍。显然,在阅读理解了前面的介绍内容的基础上,其他人将会想到修改和改变。我们的意图是,要将本发明解释为包含所有这些修改和改变,只要它们处于所附的权利要求及其等价内容的范围内。