用于接收和/或發射rf信號、尤其是在mri系統中接收和/或發射rf信號的裝置的制作方法

專利名稱：用于接收和/或發射rf信號、尤其是在mri系統中接收和/或發射rf信號的裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于(尤其是在磁共振成像(MRI)系統中)接收和/ 或發射RF信號并在至少一個RF天線、線圈和/或傳感器單元與信號處理單 元之間以數字格式饋送RF信號的裝置。本發明還涉及為了在這種裝置中使 用而相應修改的RF天線、線圈和傳感器，以及涉及一種包括該裝置的磁共 振成像系統。
背景技術：
磁共振成像是一種公知的用于檢査身體組織的非侵入性醫學診斷方 法。組織中的核子的自旋在強磁場中對準，然后，利用一個或多個具有拉 莫爾頻率的RF發射天線發射的RF脈沖來對其加以激勵。利用發射天線， 或者利用一個或多個例如形式為較大體線圈的RF接收天線、線圈或傳感器，
和/或利用一個或多個針對身體特定部位的表面線圈(如頭部線圈)和/或 位于導管尖端處的小檢測器線圈，來檢測核子自旋的磁共振或弛豫。基于 這些共振信號，可以利用信號處理或圖像重構單元產生高質量、高分辨率 的身體組織的圖像。
為了控制天線并向天線供電，為了饋送要發射的RF脈沖以及為了饋送 所接收的共振信號以便產生圖像，所有這些RF發射天線和接收天線、線圈 和傳感器都必須連接到信號處理單元(如，特別是圖像重構單元)。
WO 2004/089211公開了一種磁共振檢查設備，其包括位于檢查區附近 的接收組件，用于響應于自旋共振信號而產生要發射到信號處理單元的信 號。為了克服與接收組件和信號處理單元之間的金屬線纜連接相關的問題， 接收組件包括用于響應于自旋共振信號而產生數字信號的數字化器。此外， 還提出了一種光學換能器，該光學換能器用于將數字信號轉換成光信號， 以經由光學耦合器和光纖鏈路將光信號發送到信號處理單元的光接收器，或者對于紅外信號，經過自由空間發送到信號處理單元的光接收器。
可選地，根據W0 2004/089211，可以提供一種換能器和發射機來將自 旋共振信號轉換成數字調制射頻信號，以將其通過自由空間經由無線電通 信鏈路發射到信號處理單元的接收機。
通過光纖或通過自由空間傳輸光信號以及通過自由空間進行射頻傳輸 的缺點在于通常仍然需要電纜連接來為接收組件供電和/或控制接收組 件，特別是在接收組件是以沒有自身電源的RF天線、線圈和/或傳感器單 元的形式提供時和/或還要用于發射RF激勵信號時。因此，由于這種電纜 連接具有特定的長度，因此限制了接收組件的放置自由度，尤其是限制了 接收線圈的放置自由度。
此外，在通過自由空間傳輸的情況下，通常發射機和接收機必需彼此 對準，并且如果兩者之間沒有直視線路(direct line of sight),就可能 會干擾或中斷傳輸。

發明內容
本發明的根本目的是克服這些缺點，并且提供一種用于接收和/或發射 RF {言號并在至少一個RF天線、線圈和/或傳感器單元與信號處理單元之間 以數字格式饋送RF信號的裝置，這種裝置在使用上可靠并且靈活，尤其是 在可移動的RF天線的情況下，例如用于身體特定部位的表面線圈(例如， 頭部線圈)和/或位于導管尖端處的小檢測器線圈。
該目的是由根據權利要求1所述的裝置實現的，該裝置包括至少一個 數字線纜，其中至少一個所述RF天線、線圈和/或傳感器單元以及所述數 字線纜的至少一側設置有數字信號連接器，用于通過將連接器插接到一起 而將二者單獨連接。
通過提供與數字和可分離的連接器進行組合的數字線纜，在放置期間 以及在相對于特定檢査來選擇所述RF天線、線圈和/或傳感器單元的位置 期間，取得了極大的靈活性。尤其是在提供多個具有不同長度的數字線纜 的情況下，可以在放置RF天線、線圈和/或傳感器單元之后，選擇適當的 線纜，并且將該線纜與RF天線、線圈和/或傳感器單元相連，而不用害怕 像使用具有不同長度的模擬線纜時那樣在RF天線和線纜之間出現RF相互影響。
根據本發明，RF天線、線圈和/或傳感器單元和相關的線纜不再需要是 不可分離的部分，因為通過使用數字線纜和數字格式，也可以確保具有不 同長度的數字線纜實現無干擾、無相互影響的RF信號傳輸。
從屬權利要求披露了本發明的有利實施例。
權利要求2和權利要求3分別披露了針對數字RF天線、線圈和/或傳 感器和模擬RF天線、線圈和/或傳感器所提供的實施例，從而可以提供具 有兩種天線的裝置，尤其是可以使用僅具有模擬信號輸出的那些常規RF天 線、線圈和傳感器。
權利要求4具有的優點在于進一步改善了該裝置中的無干擾、無相 互影響的RF信號傳輸。
權利要求5到7的優點在于即使在使用光學數字格式的情況下，也 可以為相關RF天線、線圈和/或傳感器單元提供例如DC電源。


在參考附圖對本發明示例性優選實施例的下列描述中，披露了本發明
的更多細節、特征和優點，在附圖中
圖1是MR系統的主要部分的示意性方框圖；以及
圖2是根據本發明的裝置的第一和第二實施例的示意圖。
具體實施例方式
圖1示意性地示出了通過MR系統的柱形或筒形檢查空間(或掃描機空 間)1的縱截面。沿著通過柱形空間1的軸線方向，引導用于承載患者或另 一檢査對象P的患者檢査臺2。
該系統包括用于產生靜磁場(B。場)的主磁體31、 32，所述靜磁場用 于對要檢查的組織中的核子的自旋進行對準。
該系統還包括梯度磁體(線圈)41、 42，用于產生在三個正交方向(x、 y和z方向)上具有梯度的磁場，以便以公知的方式實現空間或切片選擇以 及所接收的RF信號的空間編碼。
通常，提供多個RF激勵線圈或天線來發射RF脈沖(BJ湯)以激勵核子，并且提供多個RF檢測線圈或天線或傳感器，來接收和檢測從核子發出的RF 弛豫或共振信號。
根據圖1，提供了用于對患者的整個身體進行成像的固定的第一和第二 體線圈5、 6，該固定的第一和第二體線圈5、 6例如以平面載體(如，電路 板)上的導體結構的形式。可以將這種導體結構分成多個線圈元件51、 52、 ...5n; 61、 62、 ... 6n，可以對它們進行彼此獨立的控制，以發射RF 脈沖和/或接收RF弛豫信號。
最后，提供一個或多個用于身體某部分的可移動的表面線圈71、 72、… 7n，例如頭部線圈和/或位于導管尖端的檢測器線圈，以便從患者P的一定 區域接收RF信號，其中，使用附圖標記7來統一表示它們。
使用附圖標記8來統一表示具有下列功能的單元，即該單元具有的功 能是控制這些RF發射和接收天線、線圈或傳感器并且為它們供電，以及處 理和評估所接收的信號并產生圖像或其他分析。這些單元的更加詳細的介 紹例如披露于現有技術文獻US 2005/0107681 Al中。
為了將從RF天線、線圈或傳感器5、 6、 7接收的磁共振信號饋送到相 關的信號處理、評估和/或圖像重構單元或其他分析裝置8，以及為了向用 于發射和接收RF信號的天線、線圈或傳感器5、6、7的線圈部分51、52、...； 61、 62、 ...， 71、 72...供電并加以控制，提供了根據本發明的裝置。
該裝置可以至少具有兩個實施例，根據要與信號處理或圖像重構單元8 相連的RF天線、線圈或傳感器5、 6、 7的種類，尤其是相對于由RF天線、 線圈或傳感器5、 6、 7產生的輸出信號的種類以及這些信號是模擬格式還 是數字格式來選擇這兩種實施例。
提供該裝置的第一實施例是為了連接至少一個數字RF天線、線圈或傳 感器單元A，所述數字RF天線、線圈或傳感器單元A包括RF天線、線圈或 傳感器5、 6、 7和模數轉換器電路板11，其用于將接收的磁共振信號轉換 成數字格式、優選是利用適當光源生成數字光纖光輸出信號形式的數字光 學信號。
該裝置的第一實施例包括多個數字線纜121、…12n，每一側具有數字 連接器121a、 121b; ... 12na、 12nb。數字RF天線單元A，尤其是相關的 A/D轉換器電路板11包括數字連接器lla，通過將數字連接器lla與該線纜121、…12n的一端的第一連接器121a、…12na插接到一起，來將數字 RF天線單元A與多個數字線纜121、…12n單獨連接起來。這種連接器在現
有技術中是公知的。
利用第二數字連接器121b、…12nb，將線纜121、…12n的另一端與 重構單元8相連，重構單元8包括對應的數字連接器8a。可選地，可以將 線纜121、 ... 12n與例如位于患者檢査臺2處的相關數字連接器2a相連， 其中數字連接器2a自身與信號處理或圖像重構單元8相連。
該數字線纜121、 ...12n優選以一組具有不同長度的數字線纜的形式 提供，該組數字線纜例如可以保持在位于線圈盒附近、線圈盒中或線圈盒 上的特殊機架中。
此外，該數字線纜121、 ...12n優選以光學數字線纜的形式提供。在 這種情況下，為了實現向RF天線、線圈或傳感器供電，優選將數字線纜提 供為分段的數字線纜，其包括至少一個用于發射RF信號的光纖以及至少一 個用于饋送(DC)電力的電纜。電纜優選絞合在光纖的周圍。
相應地，位于線纜121、…12n的每一側上的數字連接器121a、 121b;… 12na、 12nb和位于電路板ll上的數字連接器lla、以及位于重構單元8上 的連接器8a (或者，位于患者檢查臺2上的連接器2a)優選包括用于與 至少一個光纖光學接觸的光纖接口和用于與至少一個電纜電氣接觸的電接n。
由于電纜上沒有RF信號傳輸的事實(因此，在一邊的RF天線、線圈 和傳感器與另一邊的相關線纜之間沒有相互影響或干擾)，因此不再需要將 線纜不可分離地固定在相關的RF天線、線圈或傳感器處。由此為用戶帶來 了高度靈活性。例如，在檢查時，如果己經將RF天線、線圈和傳感器放置 在患者或檢查對象周圍的期望位置處，則選擇具有適當長度的線纜121、… 12n，并且使用該線纜121、…12n來將RF天線、線圈和傳感器直接或經由 患者檢查臺2處的連接器2a與信號處理或圖像重構單元8相連。
此外，還可以將線纜保持連接在信號處理或圖像重構單元8，并且使"將 系統連接到線圈"成為可能。在這種情況下，僅提供在一端具有連接器 121a、…12na的線纜121、…12n。
提供該裝置的第二實施例是為了連接至少一個模擬RF天線、線圈或傳感器5、 6、 7，它不包括任何模數轉換器電路板11而是將所接收的磁共振 信號以模擬格式輸出。
該裝置的第二實施例包括至少一個單獨的模數轉換器10，其用于將模 擬輸出信號轉換成數字格式，并且優選用于以數字光纖光輸出信號形式產 生數字光學信號，如上文參照電路板ll所介紹的那樣。
這種單獨的A/D轉換器10的優選形式是小的盒子，它包括第一模擬連 接器或接口 10b，用于將轉換器10與位于模擬RF天線處的相應模擬連接器 或接口 10a進行連接，從而二者一起形成數字RF天線單元B。此外，該A/D 轉換器10包括第二數字連接器10c，用于將該A/D轉換器10與位于數字線 纜121、…12n—端上的數字連接器121a、…12na相連，如上文參照數字 RF天線單元A所介紹的那樣。
同樣，所述數字線纜121、…12n優選以一組具有不同長度的數字線纜 的形式提供。
此外，數字線纜121、…12n優選以數字光纜的形式提供，如上所述， 其相應地包括至少一個光纖和至少一個電纜。
在這種情況下，除了在數字線纜121、…12n的每一側上的數字連接器 121a、 121b;…12na、 12nb之外，轉換器10上的連接器10c優選還包括用 于與至少一個光纖光學接觸的光纖接口以及用于與至少一個電纜電氣接觸 的電接口。
最后，根據本發明的裝置還可以包括如上所述的用于發射RF信號或脈 沖的RF天線、線圈和/或傳感器單元。
權利要求
1、一種用于接收和/或發射RF信號并利用至少一個數字線纜(121、…12n)在至少一個RF天線、線圈和/或傳感器單元(A，B)與信號處理單元(8)之間以數字格式饋送所述RF信號的裝置，其中至少一個RF天線、線圈和/或傳感器單元(A，B)和所述數字線纜(121，…12n)的至少一側設置有數字信號連接器(10c，11a；121a，121b，…12na，12nb)，用于通過將連接器插接到一起而將二者單獨連接。
2、 根據權利要求l所述的裝置，其中所述RF天線、線圈和/或傳感器 單元(A)是包括RF天線、線圈和/或傳感器(5， 6， 7)、模數轉換器(11) 和所述數字信號連接器(lla)的數字單元，其中所述模數轉換器(11)用 于將接收的RF信號轉換成數字格式。
3、 根據權利要求l所述的裝置，其中所述RF天線、線圈和/或傳感器 單元(B)包括模擬RF天線、線圈和/或傳感器(5， 6， 7)以及單獨的模 數轉換器(10)，其中，所述模數轉換器(10)用于將接收的RF信號轉換 成數字格式，所述模數轉換器(10)具有要與所述模擬RF天線、線圈和/ 或傳感器(5， 6， 7)的輸出端(10a)連接的模擬電接口 (10b)，并且其 中所述模數轉換器(10)設置有數字信號連接器(10c)。
4、 根據權利要求1所述的裝置，其中所述數字格式是數字光學格式， 并且所述數字線纜包括至少一個光纖，所述數字信號連接器(10c， lla; 121a， 121b，…12na， 12nb)包括至少一個光纖接口。
5、 根據權利要求4所述的裝置，其中所述數字線纜(121，…12n)包 括至少一個電纜。
6、 根據權利要求5所述的裝置，其中所述至少一個電纜絞合在所述至 少一個光纖的周圍。
7、 根據權利要求5所述的裝置，其中所述數字信號連接器(10c， lla; 121a， 121b，…12na， 12nb)包括至少一個電接口。
8、 RF天線、線圈和/或傳感器單元(A)，其包括數字信號連接器(lla)， 所述數字信號連接器(lla)用于以數字格式輸出所接收的RF信號并將其 單獨地與對應的連接器連接，尤其是與數字線纜處的對應連接器連接，尤 其是用于根據權利要求1到7之一所述的裝置中。
9、 根據權利要求8所述的RF天線、線圈和/或傳感器單元(A)，其中 所述數字格式是數字光學格式，并且所述數字信號連接器(lla)包括至少 一個電接口和至少一個光纖接口 。
10、 一種用于發射RF脈沖和/或接收磁共振信號的磁共振成像系統， 其包括至少一個根據權利要求1到7之一所述的裝置。
全文摘要
公開了一種用于接收和/或發射RF信號并利用至少一個數字線纜(121、…12n)在至少一個RF天線、線圈和/或傳感器單元(A，B)與信號處理單元(8)之間以數字格式饋送所述RF信號的裝置，其特別適用于磁共振(MR)成像系統，其中至少一個RF天線、線圈和/或傳感器單元(A，B)和所述數字線纜(121，…12n)的至少一側設置有數字信號連接器(10c，11a；121a，121b，…12na，12nb)，用于通過將連接器插接到一起而將二者單獨連接。通過以數字格式發射RF信號，尤其是以數字光學格式發射RF信號，可以使用具有不同長度的多個數字線纜(121，…12n)和數字連接器(121a，121b，…12na，12nb)，它們不需要是相關的RF天線、線圈或傳感器的不可分離的部分，從而在為了檢查而放置RF天線、線圈和/或傳感器時可以取得極大的靈活性，還可以確保無干擾的RF信號傳輸。
文檔編號G01R33/36GK101322042SQ200680045694
公開日2008年12月10日 申請日期2006年11月15日 優先權日2005年12月8日
發明者K·米爾德, P·多姆斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司