接收線圈和磁共振成像方法和設備的制作方法

專利名稱：接收線圈和磁共振成像方法和設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種接收線圈和一種磁共振成像方法和設備，具體來說，本發明涉及一種包括具有串聯電容器的多個導電回路的接收線圈，以及使用這種接收線圈的磁共振成像方法和設備。
在磁共振成像設備中，靠近研究對象的周圍設置一個接收線圈，從而可在盡可能接近成像部位的位置測量磁共振信號，以改善信號的SNR(信號-噪聲比)。
這樣一種接收線圈的典型的例子包括用于脊椎成像的螺線管型接收線圈。由于脊椎一般認為有3個部分，即C(頸)脊椎、T(胸)脊椎、和L(腰)脊椎，所以要提供3種類型的接收線圈，以便可以按照要成像的脊椎屬于脊椎的哪一部分來正確地使用。
如果同時使用多個接收線圈，則要發生電磁耦合，電磁耦合將改變線圈的共振頻率。因此，當要給同一個研究對象的兩個或多個脊椎部分成像時，要使用對應的專用線圈，并且要按照使用情況對所用的專用線圈進行適當的更換以避免電磁耦合。
當如以上所述給脊椎的多個部分成像時，需要更換接收線圈，使操作變得煩瑣，例如需要研究對象改變他/她的位置，這可能是研究對象的一個負擔。
另一方面，如果要延長螺線管線圈的軸向長度以展寬沿主體軸線方向的接收靈敏度范圍，可以對脊椎的多個部分同時成像。然而，具有這樣的一個增長長度的線圈減小了被接收的信號的SNR。
本發明的一個目的是提供一種包括多個不發生耦合的線圈的接收線圈，和使用這種接收線圈的磁共振成像方法和設備。
按本發明的第一個方面，提供一種接收線圈，該接收線圈包括多個具有串聯電容器的導電回路，每個導電回路包括一個低輸入阻抗放大器，低輸入阻抗放大器的輸入電路經一個電感器并聯連接到電容器的兩端。
按本發明的第二個方面，提供一種磁共振成像方法，該方法包括如下步驟在保持研究對象的空間內產生一個靜磁場；在該空間內產生梯度磁場；在該空間內產生一個高頻磁場；測量來自于這個空間的磁共振信號；和根據測到的磁共振信號產生一個圖像；其中測量磁共振信號的步驟使用了一種接收線圈來實現，該接收線圈包括多個具有串聯電容器的導電回路，每個導電回路包括一個低輸入阻抗放大器，低輸入阻抗放大器的輸入電路經一個電感器并聯連接到電容器的兩端。
按本發明的第三個方面，提供一種磁共振成像設備，該設備具有用于在保持一個研究對象的空間內產生一個靜磁場的靜磁場產生裝置；用于在該空間內產生梯度磁場的梯度磁場產生裝置；用于在該空間內產生一個高頻磁場的高頻磁場產生裝置；用于測量來自于這個空間的磁共振信號的測量裝置；和根據由測量裝置測到的磁共振信號產生一個圖像的圖像產生裝置；其中測量裝置包括一個接收線圈，該接收線圈包括多個具有串聯電容器的導電回路，每個導電回路包括一個低輸入阻抗放大器，低輸入阻抗放大器的輸入電路經一個電感器并聯連接到電容器的兩端。
按照本發明的第四方面，提供一種如在第三方面所述的磁共振成像設備，其中的測量裝置包括一個第二接收線圈，該第二接收線圈包括一個具有串聯電容器的導電回路，第二接收線圈在垂直于該接收線圈的靈敏方向的方向具有靈敏度，該導電回路具有一個低輸入阻抗放大器，低輸入阻抗放大器的輸入電路經一個電感器并聯連接到電容器的兩端；和，一個頻率選擇信號阻塞電路，用于連接至少一個低輸入阻抗放大器的一個輸出信號線的接地側到一個共用的地。
按本發明的第一至第四方面中的任何一個方面，回路最好有一個由外部信號控制的禁用裝置，從而可進一步改善去耦合性能。
況且，按本發明的第二或第三個方面，最好為每個低輸入阻抗放大器提供一個頻率選擇信號阻塞電路，用于連接每個低輸入阻抗放大器的輸出信號線的接地側到一個共用地，從而可以以一個好的SNR獲得接收信號。
進而，按本發明的第三或第四方面，頻率選擇信號阻塞電路最好是一個陷波電路，從而可有效地實現信號阻塞。
還有，按本發明的第四方面，第二接收線圈最好是馬鞍型線圈，從而可有效地實現正交接收。
按照本發明，在回路中電感器經放大器的一個低輸入阻抗并聯連接到電容器上，因而建立了一個并聯LC電路。并聯共振產生的高阻抗阻塞了回路之間的耦合。
因此，本發明可以提供一種包括多個不發生耦合的線圈的接收線圈，和使用這種接收線圈的磁共振成像方法和設備。
本發明的其它目的和優點從對表示在附圖中本發明的優選實施例的下面的描述中將變成顯而易見。


圖1是按照本發明的一個實施例的設備的一個方塊圖。
圖2示意地表示圖1所示的設備中接收線圈部分的結構。
圖3是圖1所示的設備的接收線圈部分的一個電路圖。
圖4是圖1所示的設備的接收線圈的一個電路圖。
圖5是圖1所示的設備的接收線圈的一個電路圖。
圖6是圖1所示的設備的接收線圈的一個電路圖。
圖7是圖1所示的設備的部分接收線圈的一個電路圖。
圖8是圖1所示的設備的接收線圈部分的一個分解圖。
圖9是一個部分斷開的視圖，示意地表示圖1所示的設備中接收線圈部分的結構。
圖10表示圖1所示的設備中接收線圈部分的一個形狀確定部件的功能。
圖11表示圖1所示的設備中接收線圈部分的形狀確定部件的功能。
圖12示意地表示由圖1所示設備實現的一個典型的脈沖序列。
圖13是按本發明的另一個實施例的設備的一個方塊圖。
圖14示意地表示圖13所示設備中的接收線圈的結構。
圖15表示圖13所示設備中的接收線圈的電連接。
圖16表示圖13所示設備中的接收線圈的電連接。
現在參照附圖詳細描述本發明的實施例。圖1表示一個磁共振成像設備的方塊圖，它是本發明的一個實施例。該設備的結構代表按照本發明的設備的一個實施例，該設備的操作代表按照本發明的方法的一個實施例。
如圖1所示，該設備包括一個靜磁場產生裝置2，靜磁場產生裝置2在它的內部空間產生一個均勻的靜磁場。靜磁場產生裝置2包括一對在垂直方向相互面對的并且維持一定間隔的磁產生器(未示出)如永久磁鐵，用于在所介入的空間產生靜磁場(垂直磁場)。顯然，這個磁產生器不限于永久磁鐵，還可以是超導電磁鐵，普通的電磁鐵，或類似物。
在靜磁場產生部分2的內部空間內分別設置以相似的方式沿垂直方向相互面對的并且相隔一定距離的梯度線圈部分4、4′和發射線圈部分6、6′。
將一個研究對象8放在一個成像臺10上，并且通過攜帶裝置(未示出)將這個研究對象帶入在相對的發射線圈部分6、6′之間插入的空間。研究對象8的主體軸垂直于靜磁場方向。成像臺10固定有一個接收線圈部分102、106、108，這些接收線圈部分包圍待成像的研究對象8的對應的部位。接收線圈部分102、104、108代表本發明的接收線圈的一個實施例。
接收線圈部分102用于頸脊椎的成像，并且固定到研究對象8的頸部的周圍。接收線圈部分104用于胸脊椎的成像，并且固定到研究對象8的胸部的周圍。接收線圈部分104由例如形成一對的兩個線圈組成。應該注意的是，形成一對(或一組)的線圈數目不限于兩個，而是任何適當的數目。接收線圈部分106用于腰脊椎的成像，并且固定到研究對象8的髖關節的周圍。接收線圈部分106也由例如形成一對的兩個線圈組成。同樣，形成一對(或一組)的線圈數目不限于兩個，而是任何適當的數目。以下將對接收線圈部分102、104、106作更加詳細的描述。
梯度線圈部分4、4′與梯度驅動部分16連接。梯度驅動部分16向梯度線圈部分4、4′提供驅動信號以產生梯度磁場。梯度線圈部分4、4′和梯度驅動部分16在一起代表本發明的梯度磁場產生裝置的一個實施例。要產生的梯度磁場有以下3個限幅梯度磁場、讀出梯度磁場、和相位編碼梯度磁場。
發射線圈部分6、6′與一個發射部分18連接。發射器部分18向發射線圈部分6、6′提供一個驅動信號以產生RF磁場，借此在研究對象8的內部激起自旋。
接收線圈部分102、104、106接收由在研究對象8內的激發的自旋產生的磁共振信號。接收線圈部分102、104、106接收在頸、胸、腰脊椎處的各自的磁共振信號。接收線圈部分102、104、106連接到接收器部分20的輸入端，向接收器部分20輸入對應的接收信號。
接收器部分20經一個開關(未示出)接收來自于接收線圈部分102、104、和106之一的接收信號。此外，對應于接收線圈部分102、104、106可提供3個接收器系統來接收各自的信號。應該注意的是，接收器部分20有多個接收電路(未示出)，它們和形成線圈對(或組)的多個線圈相對應。
接收器部分20的輸出連接到一個模擬-數字(A-D)轉換器部分22的輸入端。A-D轉換器部分22把接收器部分20的輸出信號轉換成數字信號。A-D轉換器部分22有對應于各個接收電路的A-D轉換電路。A-D轉換器部分22可以包括3個A-D轉換系統，它們對應于接收器部分20中的3個接收電路。
A-D轉換器部分22的輸出連接到計算機24。
計算機24接收來自于A-D轉換器部分22的數字信號，并將這個信號存儲在一個存儲器(未示出)內。于是，在存儲器中形成一個數據空間。當提供3個A-D轉換系統時，對于每個系統形成一個數據空間。每個數據空間構成了一個兩維傅里葉空間。計算機24在這個兩維的傅里葉空間中對這些數據進行兩維傅里葉逆變換，以重構研究對象8的圖像。
計算機24連接到一個控制部分30。控制部分30依次連接到梯度驅動部分16、發射器部分18、接收器部分20、和A-D轉換器部分22。控制部分30根據從計算機24提供的指令控制梯度驅動部分16、發射器部分18、接收器部分20、和A-D轉換器部分22，以實現磁共振成像。
計算機24與一個顯示部分32和一個操作部分34相連。顯示部分32顯示從計算機24輸出的重構的圖象和幾個信息。操作部分34是由操作人員向計算機24輸入的幾個命令和信息操作的。
梯度線圈部分4、4′與梯度驅動部分16連接。梯度驅動部分16向梯度線圈部分4、4′提供驅動信號以產生梯度磁場。梯度線圈部分4、4′和梯度驅動部分16在一起代表本發明的梯度磁場產生裝置的一個實施例。要產生的梯度磁場有以下3個限幅梯度磁場、讀出梯度磁場、和相位編碼梯度磁場。
發射線圈部分6、6′與一個發射器部分18連接。發射器部分18向發射部分6、6′提供一個驅動信號以產生RF磁場，借此在研究對象8的內部激發一個自旋。發射線圈部分6、6′和發射器部分18一起代表本發明的高頻磁場產生裝置的一個實施例。
接收線圈部分106接收由在研究對象8內的激發的自旋產生的一個磁共振信號。接收線圈部分106連接到接收器部分20的輸入端，向接收器部分20輸入接收的信號。
接收器部分20的輸出連接到一個模擬-數字(A-D)轉換器部分22。A-D轉換器部分22把接收器部分20的輸出信號轉換成數字信號。
接收線圈部分106、接收器部分20、和A-D轉換器部分22在一起代表本發明的測量裝置的一個實施例。A-D轉換器部分22的輸出連接到一個計算機24。
計算機24接收來自于A-D轉換器部分22的數字信號，并將這個信號存儲在一個存儲器部的電(未示出)內。于是，在存儲器中形成一個數據空間。這個數據空間構成了一個兩維傅里葉空間。計算機24在這個兩維的傅里葉空間中對這些數據進行兩維傅里葉逆變換，以重構研究對象8的圖像。
計算機24連接到一個控制部分30。控制部分30連接到梯度驅動部分16、發射器部分18、接收器部分20、和A-D轉換器部分22。控制部分30根據從計算機24提供的指令控制梯度驅動部分16、發射器部分18、接收器部分20、和A-D轉換器部分22，以實現磁共振成像。
計算機24與一個顯示部分32和一個操作部分34相連。顯示部分32顯示從計算機24輸出的一個重構的圖象和幾個信息。操作部分34是由操作人員向計算機24輸入的幾個命令和信息操作的。
圖2示意地表示接收線圈部分102、104、106以及研究對象8和成像臺10的典型結構，其中(a)是一個平面圖，(b)是沿線A-A取的剖面圖。不管在哪一個圖中，3個相互垂直的方向表示為x、y、z。x方向定義為接收線圈部分102、104、106的水平方向，y方向定義為接收線圈部分102、104、106的垂直方向，z方向定義為接收線圈部分102、104、106的軸向方向。這些定義適用于下面的其它附圖。
如圖2所示，形成接收線圈部分106的兩個部分線圈大體上半圓形地包圍研究對象8的髖關節，并在其兩端經它們的連接器108固定到在成像臺10(未示出)上的相應的連接器上。成像臺10在其表面的下方設有電路110，使每個所說的部分線圈和連接器相連。每個電路110與一個所說的部分線圈組合形成一個閉合回路。因此，形成了兩個線圈，每個線圈都有一圈閉合回路或任何適當圈數的閉合回路。接收線圈部分104、102分別包圍研究對象8的胸部和頸部，并且用和接收線圈部分106類似的結構固定到成像臺10。接收線圈部分104和102每個都形成一個閉合回路。
圖3表示該閉合回路的一個典型的電路。這個閉合回路構成了一個接收線圈。如圖所示，這個閉合回路是通過串聯連接電容器302和導線304形成的。在附圖中的一個位置通過相應的標號來代表這些電容器和導線。閉合回路代表本發明的回路的一個實施例，電容器302代表本發明的電容器的一個實施例。電容器的數目不限于圖中所示的4個，可以是任何一個適宜的數目。導線304代表本發明的導線的一個實施例。
前置放大器306的輸入電路經一個電感器308連接到一個電容器302的兩端，用于放大由該閉合回路接收的磁共振信號。電感器308代表本發明的電感器的一個實施例。使用一個其輸入電路有足夠低阻抗的放大器(即低輸入阻抗放大器)作為前置放大器306。前置放大器306代表本發明的低輸入阻抗放大器一個實施例。
由于前置放大器306是一個低輸入阻抗放大器，所以在這樣一個閉合回路中通過電容器302和電感器308基本上建立了一個并聯LC電路。對這個并聯LC電路的共振頻率進行選擇，使其等于磁產生器的頻率。因此，當接收到磁共振信號時，并聯LC電路發生共振，一個相關的高阻抗使這個閉合回路基本上成為開路狀態。
在成像臺10上以一定的間隔放置包括這樣一些閉合回路的接收線圈部分102、104、106，這些接收線圈部分的回路表面相互面對。在圖4中表示出設置在成像臺10上的接收線圈部分102、104、106的電路。應該說明的是，圖4中的電路成一個角度，從這個角度觀察的線圈的回路表面是傾斜的。如圖所示，接收線圈部分102由一個單個的閉合回路組成，接收線圈部分104和106每一個都由兩個閉合回路組成。容易看出，如果有必要，接收線圈部分102也可以由兩個或多個閉合回路組成。
在接收線圈部分102中，一個電容器422的兩端經一個電感器428與前置放大器426的輸入電路相連。電容器422和電感器428建立一個并聯共振電路，這個并聯共振電路與磁共振信號的頻率發生共振。
在接收線圈部分104中，在一個閉合回路中的電容器442的兩端經一個電感448與前置放大器446的輸入電路相連，在另一個閉合回路中，電容器442′的兩端經一個電感器448′與前置放大器446′的輸入端相連。在這些閉合回路中，電容器442和電感器448，以及電容器442′和電感器448′，建立了各自的并聯共振電路，所說的并聯共振電路與磁共振信號的頻率發生共振。
在接收線圈部分106中，在一個閉合回路中，電容器462的兩端經一個電感468與前置放大器466的輸入電路相連，在另一個閉合回路中的電容器462′的兩端經一個電感器468′與前置放大器466′的輸入電路相連。在這些閉合回路中，電容器462和電感器468，以及電容器462′和電感器468′，建立了各自的并聯共振電路，所說的并聯共振電路與磁共振信號的頻率發生共振。
因此，所有的閉合回路在接收磁共振信號時都由于LC電路的并聯共振產生的高阻抗而基本上變為開路。因為所有的在接收線圈部分102、104和106的閉合回路在接收磁共振信號時都基本上變為開路，所以在這些閉合回路之間不會發生任何耦合。由于存在這樣的去耦合作用，每個閉合回路都好像是單獨存在似的，它們各自接收自已的磁共振信號而不受相鄰閉合回路的影響。這就是說，接收線圈部分102、104、106在一起構成了一個所謂的相控陣線圈。最好把每個接收線圈部分中的一部分LC電路和前置放大器放在成像臺10表面下方的電路110中，以便于前置放大器的處理，如安裝和接線。
接收線圈部分102、104、106最好設有各自可控禁止電路，以便進一步保證在這些接收線圈部分之間的去耦合作用。圖5和6表示出具有這種可控禁止電路的接收線圈部分102、104、106的典型電路。在圖5和6中，對于和以上參照附圖4描述過的部件完全相同的部件采用相同的標號，并且省去了對它們的描述。
如圖5所示，在接收線圈部分102中，由一個電感器524和一個二極管526組成的串聯電路并聯連接到在該閉合回路中的一個電容器522上。從一個偏置電路(未示出)向二極管526的兩端選擇性地施加正向或反向偏壓。偏置的施加是由控制部分30控制的。電容器522、電感器524、二極管526、和偏置電路構成了一個禁止電路。
當施加正向偏壓時，二極管526導通，在該閉合回路中建立另一個并聯LC電路。對該并聯LC回路的共振頻率進行選擇，使其等同于磁共振信號的頻率，通過并聯共振產生的附加高阻抗來保證閉合回路的開路。當施加反向偏壓時，二極管526截止，不建立并聯LC電路。
在接收線圈部分104和106中，提供類似的禁止電路。具體來說，電容器542、電感器544、二極管546、和偏置電路在一起構成用于接收線圈部分104的一個回路的一個禁止電路，并且電容器542′、電感器544′、二極管546′、和偏置電路在一起構成用于接收線圈部分104的另一個回路的一個禁止電路。類似地，電容器562、電感器564、二極管566、和偏置電路在一起構成用于接收線圈部分106的一個回路的一個禁止電路，并且電容器562′、電感器564′、二極管566′、和偏置電路在一起構成用于接收線圈部分106的另一個回路的一個禁止電路。
在圖6中，在接收線圈部分102的閉合回路中串聯連接一個二極管626。從一個偏置電路(未示出)向二極管626選擇性地施加正向或反向偏壓。偏置電路是由控制部分30控制的。通過施加反向偏壓使二極管626截止，可阻塞通過該閉合回路的導通，使該閉合回路變為禁止狀態。通過施加正向偏壓使二極管626導通，允許通過該閉合回路的導通，使閉合回路起一個接收線圈的作用。
還是在接收線圈部分104和106中，提供類似的電路。具體來說，二極管646和偏置電路構成一個用于接收線圈部分104的一個回路的一個禁止電路，并且二極管646′和偏置電路構成一個用于接收線圈部分104的另一個回路的一個禁止電路。類似地，二極管666和偏置電路構成一個用于接收線圈部分106的一個回路的一個禁止電路，并且二極管666′和偏置電路構成一個用于接收線圈部分106的另一個回路的一個禁止電路。
此外，為了防止由于二極管的導通電阻引起的閉合回路的Q值的下降，使用圖7示例性表示的電路結構，其中多個電路相互并聯連接，每個電路都是通過串聯連接電容器到一個二極管的正極和負極形成的，使其中的二極管的極性交替地反轉，并且所有的二極管都串聯連接到一個偏置電路(未示出)。因此可以減小并聯電路兩端的二極管的導通電阻，使所說的導通電阻和電路中的并聯行數的倒數成正比，從而減小了二極管的導通電阻對閉合回路的影響。
在這樣的接收線圈部分102、104、106中，通過激勵在接收磁共振信號過程中沒有使用的接收線圈部分(一個或多個)的禁止電路(一個或多個)，可以完美地實現用于接收的接收線圈部分(一個或多個)之間的去耦合作用。可以使用這些禁止電路實現在通過發射線圈部分6、6′進行的RF激發的過程中的發射線圈部分6、6′的去耦合作用。
因此，實現了接收線圈部分102、104、106相互之間的去耦合作用，所得到的效果和每個接收線圈部分單獨存在的情況相同。因此，接收線圈部分102、104、106可從頸、胸、腰脊椎接收各自的磁共振信號而不受相鄰線圈的影響，并且不會降低SNR。而且，可以以一個好的SNR實現在多個位置的來自于各個脊椎的磁共振信號的同時接收。
最好提供具有不同尺寸的多種規格的接收線圈部分102、1104、106，從而可以按照研究對象的尺寸進行選擇，順利地完成磁共振信號的測量。而且，最好在多個用于每個連接器的位置設置成像臺上的連接器，以便適于不同研究對象8的尺寸。
按照這種接收線圈部分102、104、106，由于來自于閉合回路的接收信號是相互獨立的，所以可以從接收到的信號重構各個圖像。具體來說，可以獨立地獲得頸、胸、腰脊椎的圖象。由于接收到的信號具有良好的SNR，所以重構的圖像具有高質量。
此外，可以使用各個圖像獲得頸和胸脊椎的組合圖像，胸和腰脊椎的組合圖像，或頸、胸、腰脊椎的組合圖像。這些組合圖像也具有好的質量。
因此，由于各個脊椎可在多個位置或獨立地或同時地成像，因此和常規的系統不同，每次改變成像部位時不再需要更換接收線圈。因此，明顯地改善了可操作性，研究對象不增加任何負擔。
應該注意的是，可以由適當數目的閉合回路構成相控陣線圈。因此可以提供具有良好SNR的接收線圈，它不僅可以成像脊椎，而且可以成像研究對象8的整個身體。
圖8表示分解成片狀形狀的接收線圈部分106的一個部分線圈。在圖9中通過部分斷開的視圖表示在這個狀態下的接收線圈部分106的內部結構。接收線圈部分104和102具有類似的結構。應該說明的是，在圖9中沿垂直方向的比例是增大了的，以便便于進行說明。
如圖9所示，接收線圈部分106包括一個柔性的基底360。柔性基底通過例如一個印刷電路提供一個電通道的圖型。在柔性基底360的上表面的縱向周圍沿整個柔性的基底360的長度設置一對形狀確定部件362。柔性基底360的上表面在形成一個半圓的圓柱形時對應于內側。形狀確定部件362由例如塑料構成。
形狀確定部件362在y方向有一定厚度，因此大體上沒有柔性。形狀確定部件362有多個U形切口364。切口364是在z方向切開，開口向上。切口364的深度大約等于形狀確定部件362的厚度。于是，極大地減小了切口364的底部厚度，從而可獲得足夠大的柔性。此外，底部的厚度也可以為0。
這樣一種形狀確定部件362只允許它的可彎曲部分(即，切口的底部)在形成圓柱形的方向彎曲該柔性基底360時發生彎曲，并且將彎曲量限制在閉合切口364的開口的大小，如圖10示意圖所示。可允許的彎曲量由切口的寬度確定，切口越寬，可允許彎曲量越大。
切口364在x方向的寬度和間隔按照在形成圓柱形的過程中柔性基底360的每個部分的彎曲量確定。因此當形成圓柱形時，柔性基底360可以彎曲，如圖11示例性地示意所示。應該說明，雖然在圖11中只表示出左部，但右部是和左部對稱的。這樣一種彎曲唯一地確定了接收線圈部分106的圓柱形彎曲形狀。通過唯一地確定所說的彎曲形狀，才能固定接收線圈部分106的電磁狀態，借此才能穩定地成像。
在形狀確定部件362和柔性基底360的上邊提供例如由泡沫材料構成的一個沖擊吸收部件366。在柔性基底360的下表面上也提供一個類似的沖擊吸收部件366。所有的上述結構都包在一個外殼368中，外殼368在接收線圈部分106兩端固定到連接器108上。
現在描述本發明的設備的操作。將研究對象8放在側面空間(未示出)中的成像臺10上，同時將接收線圈部分102、104、106固定到連接器上。因此在研究對象8的頸、胸、和臀的周圍形成接收線圈部分102、104、106的3個線圈。顯然，不是所有的3個線圈都需要固定，而是要按照成像的目的選擇適當的線圈(一個或多個)。
接著，攜帶成像臺10進入靜磁場產生部分2的內部空間，(并聯共振阻塞耦合)開始成像。成像是在控制部分30的控制下實現的。下面的說明將通過自旋-回波技術的成像當作磁共振成像的特例。自旋-回波技術采用在圖12中示例性表示的脈沖序列。
圖12是用于獲取磁共振信號(自旋-回波信號)的一幅圖像的一個脈沖序列的示意圖。這樣一個脈沖序列例如重復256次，即可獲得256幅圖像的自旋-回波信號。
通過控制部分30控制脈沖序列的執行和自旋-回波信號的獲取。容易看出，磁共振成像不限于使用自旋-回波技術實現，還可以使用其它幾種技術，例如可以采用梯度-回波技術。
如圖12(6)所示，該脈沖序列沿時間軸分成4個周期(a)-(d)。首先，如圖中(1)所示，在周期(a)通過一個90°脈沖P90實現RF激發。RF激發是通過由發射器部分18驅動的發射線圈部分6、6′實現的。
和RF激發一道，還要如(2)所示的施加限幅梯度磁場Gs。限幅梯度磁場Gs的施加是通過由梯度驅動部分16驅動的梯度線圈部分4、4′完成的。因此在研究對象8的內部以預定的限幅激發(選擇性激發)了自旋。如果接收線圈部分102、104、106包括禁止電路，則在這個周期啟動禁止電路的動作，從而在發射線圈部分6、6′和接收線圈部分102、104、和106之間實現了去耦合作用。
接著，在如(3)所示的周期(b)，施加相位編碼梯度磁場Gp。相位編碼梯度磁場Gp的施加也是通過由梯度驅動部分16驅動的梯度線圈部分4、4′完成的。因而實現了自旋的相位碥碼。
還是在相位編碼周期，通過(2)所示的限幅梯度磁場Gs來實現自旋的重新確定相位。此外，如(4)所示的，施加讀出梯度磁場Gr，以使自旋重新確定相位。讀出梯度磁場Gr的施加也是通過由梯度驅動部分16驅動的梯度線圈部分4、4′完成的。
然后，在如(1)所示的周期(c)，施加一個180°脈沖P180，使自旋反向。自旋的反向是通過由發射器部分18進行RF驅動的發射線圈部分6、6′完成的。如果接收線圈部分102、104、106包括禁止電路，在這個周期啟動禁止電路動作，從而在發射線圈部分6、6′和接收線圈部分102、104、106之間實現了去耦合。
接著，在(4)所示的周期(d)，施加讀出梯度磁場Gr。這樣，從研究對象8產生一個自旋-回波信號MR，如(5)所示。自旋-回波信號MR由接收線圈部分102、104、和106接收。因為接收線圈部分102、104、和106構成一個相控陣線圈，所以它們以一個良好的SNR接收到自旋-回波信號，并且不受相鄰線圈的影響。如果接收線圈部分102、104、106包括禁止電路，則最好禁止沒有使用的接收線圈部分(一個或多個)，從而完美地實現了去耦合作用。
接收的信號經接收器部分20和A-D轉換器部分22輸入到計算機24。計算機24把輸入信號存入存儲器，以此作為測量數據。因此，將用于一幅圖像的自旋-回波數據從接收線圈部分106收集到存儲器中。
在一個預定的循環中，重復上述操作例如256次。對于每次重復，改變相位編碼梯度磁場Gp，每次都可得到不同的相位編碼。這在圖12(3)的波形中用多條虛線表示。
計算機24根據在存儲器中收集的用于所有圖像的自旋-回波數據完成圖像重構，產生頸、胸和腰脊椎的圖像。
在顯示部分32上顯示這樣產生的頸、胸和腰脊椎的圖像，這是一個可見的圖像。此外，還可以顯示頸和胸脊椎的復合圖像、胸和腰的復合圖像、或所有脊椎的復合圖像。因為接收的圖像有好的SNR，所以這些圖像有好的質量。
雖然以上的描述是參照用于脊椎成像的接收線圈進行的，然而，不僅可以形成用于脊椎成像的接收線圈，而且可以形成用于其它部位成像的接收線圈，這些接收線圈都是具有類似結構的相控陣線圈，因此可以得到類似的效果。
圖13表示磁共振成像設備的一個方塊圖，它是本發明的另一個實施例。如圖所示，該設備具有一個接收線圈部分120。除了接收線圈120外的結構都和圖1所示的相同，因此同樣的部件給出相同的標號，并且省去了對它們的描述。
圖14示意地表示出接收線圈部分120的主要部分。如圖所示，接收線圈部分120具有一個馬鞍型線圈112和螺線管線圈114和116，這些線圈同心地設置，它們的軸與z方向一致。馬鞍型線圈112代表第二接收線圈的實施例，還代表本發明的馬鞍型線圈的實施例。
如果3個相互垂直的方向確定為x、y、z，并且靜磁場方向與y方向一致，則馬鞍型線圈112構成了一個閉合回路，該閉合回路具有在z方向相互平行地延伸的直線通道212、214、212′、214′和連接這些直線通道的弧形通道232、234和232′、234′。
直線通道212和214在一個x-z平面內，直線通道212′和214′在另一個x-z平面內，另一個x-z平面和前一個x-z平面在y方向分隔開。弧形通道232和234在一個x-y平面內，并且分別連接直線通道212和212′的第一端以及直線通道214和214′的第一端。弧形通道232′和234′在另一個x-y平面內，所說的另一個x-y平面與前一個x-y平面在z方向分隔開，并且弧形通道232′和234′分別連接直線通道212和212′的第二端以及直線通道214和214′的第二端。
馬鞍型線圈112形成一個由直線通道212、214、212′、214′和弧形通道232、234、232′、234′確定的大體上圓柱形的空間，并且保持研究對象的成像部位在這個圓柱形空間內，從而就可以接收從這里產生的磁共振信號，其靈敏度方向在x方向。按類似于以前參照圖3描述過的方式通過經一個電感器連接的低輸入阻抗前置放大器從設在一個回路中一個適當位置的電容器(未示出)的兩端拾取接收的信號。
螺線管線圈114及116同圖1所示的設備中使用的接收線圈部分104及106相同，每個螺線管線圈都由兩個線圈回路組成。這些線圈回路的結構可以包圍保持研究對象的圓柱形空間，并且可接收磁共振信號，其靈敏度方向和z方向一致。
通過連接到一個電容器(未示出)兩端的一個低輸入阻抗放大器拾取在每個螺線管線圈114和116處接收的信號，所說的電容器經一個電感器設置在回路中的一個適當的位置，和接收線圈部分104、106的方式類似。
由于馬鞍型線圈112和螺線管線圈114及116在相互垂直的方向有各自的接收靈敏度，所以通過相加由馬鞍型線圈和螺線管線圈接收的信號的所謂正交方法可使SNR得到改善。
這樣的馬鞍型線圈112和螺線管線圈114及116經同軸電纜連接到接收器部分20。圖15是表示這種連接的實例的示意圖。如圖所示，拾取如以上所述的馬鞍型線圈112的接收信號的前置放大器702的輸出信號通過一個同軸電纜712發送到接收器部分20。類似地，拾取如以上所述的馬鞍型線圈112的接收信號的前置放大器704和704′的輸出信號通過同軸電纜714和714′發送到接收器部分20。拾取在螺線管線圈116中的兩個回路的接收信號的前置放大器706和706′的輸出信號通過同軸電纜716和716′發送到接收器部分20。
同軸電纜712-716′的外導體連接到接收器部分20一側的一個共用地上。在這時，同軸電纜712的外導體經一個頻率選擇信號阻塞電路(即一個陷波器722)連到共用地，所說陷波電路722例如由一個電容器和一個電感器的并聯電路構成。同軸電纜的外導體代表本發明的輸出信號線的接地側的一個實施例。
由于陷波電路722的并聯共振頻率等同于接收信號(或磁共振信號)的頻率，所以同軸電纜712的外導體以相對于接收信號的高阻抗連接到地。高阻抗避免了在同軸電纜712和同軸電纜714-716′之間經共用地的耦合。于是，阻斷了高頻電流，否則高頻電流將要通過共用地的耦合在同軸電纜712和同軸電纜714-716′之間循環流動，從而改善了接收信號的SNR。
如在圖16中示例性表示的，除了同軸電纜712以外，在同軸電纜714-716′中也可以提供類似的陷波電路724-726′。這樣，就更加完美地實現了循環電流的阻塞，進一步改善了SNR。容易看出。在如圖1所示的磁共振成像設備中可以使用類似的陷波電路。
在不偏離本發明的構思和范圍的條件下可以構成本發明的許多相差很大的實施例。應該理解，本發明不限于在說明書中描述的特定實施例，本發明只由所附的權利要求書限定。
權利要求
1．一種接收線圈，包括多個具有串聯電容器的導電回路，每個回路包括一個低輸入阻抗放大器，低輸入阻抗放大器的輸入電路經一個電感器并聯連接到電容器的兩端。
2．一種磁共振成像方法，該方法包括如下步驟在保持研究對象的空間內產生一個靜磁場；在該空間內產生梯度磁場；在該空間內產生一個高頻磁場；測量來自于這個空間的磁共振信號；和根據測到的磁共振信號產生一個圖像；其中測量磁共振信號的步驟使用了一種接收線圈來實現，該接收線圈包括多個具有串聯電容器的導電回路，每個導電回路包括一個低輸入阻抗放大器，低輸入阻抗放大器的輸入電路經一個電感器并聯連接到電容器的兩端。
3．一種磁共振成像設備，具有用于在保持一個研究對象的空間內產生一個靜磁場的靜磁場產生裝置；用于在該空間內產生梯度磁場的梯度磁場產生裝置；用于在該空間內產生一個高頻磁場的高頻磁場產生裝置；用于測量來自于這個空間的磁共振信號的測量裝置；和根據由測量裝置測到的磁共振信號產生一個圖像的圖像產生裝置；其中測量裝置包括一個接收線圈，該接收線圈包括多個具有串聯電容器的導電回路，每個導電回路包括一個低輸入阻抗放大器，低輸入阻抗放大器的輸入電路經一個電感器并聯連接到電容器的兩端。
4．權利要求3的磁共振成像設備，其特征在于測量裝置包括一個第二接收線圈，該第二接收線圈包括一個具有串聯電容器的導電回路，第二接收線圈在垂直于該接收線圈的靈敏方向的方向具有靈敏度，該導電回路具有一個低輸入阻抗放大器，低輸入阻抗放大器的輸入電路經一個電感器并聯連接到電容器的兩端；和，一個頻率選擇信號阻塞電路，用于連接至少一個低輸入阻抗放大器的一個輸出信號線的接地側到一個共用的地。
5．權利要求1的接收線圈，其特征在于回路有一個由外部信號控制的禁止裝置。
6．權利要求3的磁共振成像裝置，其特征在于回路有一個由外部信號控制的禁止裝置。
7．權利要求3的磁共振成像裝置，其特征在于頻率選擇信號阻塞電路是一個陷波電路。
8．權利要求4的磁共振成像裝置，其特征在于第二接收線圈是馬鞍型線圈。
全文摘要
為了提供包括多個不發生耦合的線圈的一個接收線圈和使用這種接收線圈的磁共振成像方法和設備,當通過設置具有串聯電容器422的多個導體424的回路時,提供一個低輸入阻抗放大器426,它的輸入電路經一個電感器428并聯連接到電容器422的兩端,從而通過由LC電路的并聯共振產生的高阻抗,實現了在回路之間的去耦合。
文檔編號G01R33/3415GK1310344SQ0010268
公開日2001年8月29日 申請日期2000年2月24日 優先權日2000年2月24日
發明者吉田大, 佐藤健志, 森田健作 申請人:通用電器橫河醫療系統株式會社