專利名稱：磁共振信號接收裝置和磁共振成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁共振信號接收裝置和磁共振成像裝置，更具體地說涉及應用形成相控陣列的許多接收線圈的磁共振信號接收線圈以及應用這種磁共振信號接收裝置的磁共振成像裝置。
在一種磁共振成像裝置中，接收線圈放在成像對象附近，以便測量盡可能靠近成像點的磁共振信號以提高信號的信噪比。
這種類型的接收線圈的典型實例是用于對脊骨進行成像的接收線圈。該接收線圈由形成了相控陣列的許多線圈環(huán)路構(gòu)成，由于形成了相控陣列，每個線圈環(huán)路都可以作為單個信號線圈操作，可以依據(jù)要成像的面積選擇適當?shù)木€圈環(huán)路組合以便對所需的脊骨部分進行成像，比如對頸段脊柱、胸部脊柱或腰段脊柱等進行成像。
在上面所描述的接收線圈中，還存在的問題的是用于選擇線圈環(huán)路組合的選擇器裝置的結(jié)構(gòu)復雜。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種可以簡化線圈環(huán)路選擇器裝置的磁共振信號接收裝置以及應用這種磁共振信號接收裝置的磁共振成像裝置。
在解決上文所描述的問題的本發(fā)明的基本方面中，本發(fā)明提供一種磁共振信號接收裝置，包括形成相控陣列的許多接收器線圈；每個都串聯(lián)在許多接收器線圈環(huán)路中的電容器；每個都通過彼此反極性并聯(lián)的一對二極管與電容器并聯(lián)連接的電感器；每個都串聯(lián)在許多接收器線圈環(huán)路中的二極管；以及通過獨立地控制二極管的偏壓啟用從許多接收器線圈中所選擇的接收器線圈而禁用其它的接收器線圈的偏壓控制裝置。
在本發(fā)明的第二方面中，本發(fā)明提供一種磁共振成像裝置，包括在容納成像對象的空間中形成靜態(tài)磁場的靜態(tài)磁場形成裝置；在該空間中形成梯度磁場的梯度磁場形成裝置；在該空間中形成射頻磁場的射頻磁場形成裝置；從該空間測量磁共振信號的測量裝置；和在所測量的磁共振信號的基礎(chǔ)上產(chǎn)生圖象的圖象產(chǎn)生裝置；以及該測量裝置包括形成相控陣列的許多接收器線圈；每個都串聯(lián)在許多接收器線圈環(huán)路中的電容器；每個都通過彼此反極性并聯(lián)的一對二極管與電容器并聯(lián)連接的電感器；每個都串聯(lián)在許多接收器線圈環(huán)路中的二極管；以及通過獨立地控制二極管的偏壓啟用從許多接收器線圈中所選擇的接收器線圈而禁用其它的接收器線圈的偏壓控制裝置。
在本發(fā)明中，通過應用給二極管施加的偏壓在進行RF激勵之時以及在接收磁共振信號之時將每個接收器線圈控制為啟用或禁用以便選擇有效地接收磁共振信號的接收器線圈組合。此外，由電容器和電感器形成的并聯(lián)諧振電路可以在RF激勵的時候使每個接收器線圈禁用。
依據(jù)本發(fā)明，可以實現(xiàn)一種具有簡化的線圈環(huán)路選擇器裝置的磁共振信號接收裝置以及應用這種磁共振信號接收裝置的磁共振成像裝置。
通過下文對如在附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實施例的描述，本發(fā)明的進一步目的和優(yōu)點將會清楚。
附

圖1所示為磁共振成像裝置的方塊圖。
附圖2所示為表示相控陣列的基本結(jié)構(gòu)的電子電路圖。
附圖3所示為在附圖2中所示的單元線圈的電子電路圖。
附圖4所示為表示相控陣列線圈的電子電路圖。
附圖5所示為在附圖1中所示的裝置中的接收器線圈的示意方塊圖。
附圖6所示為表示通過在附圖1中所示的偏壓驅(qū)動器單元的偏壓應用模式的示意圖。
附圖7所示為在附圖1所示的裝置中的接收器線圈單元的示意方塊圖。
附圖8所示為依據(jù)本發(fā)明的裝置的實例性實施例的示意方塊圖。
附圖9所示為表示相控陣列線圈的基本結(jié)構(gòu)的電子電路圖。
附圖10所示為表示相控陣列線圈的基本結(jié)構(gòu)的電子電路圖。
附圖11所示為表示相控陣列線圈的電子電路圖。
附圖12所示為附圖1中所示的裝置所執(zhí)行的實例性脈沖序列。
附圖13所示為附圖1中所示的裝置所執(zhí)行的實例性脈沖序列。
在下文中結(jié)合附圖更詳細地描述實施本發(fā)明的最佳實施方式。附圖1說明了磁共振成像裝置的方塊圖。本裝置是本發(fā)明的一種實例性的實施例。通過所示的裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)置說明依據(jù)本發(fā)明的裝置的實例性的實施例。
如在附圖1中所示，該裝置具有磁體系統(tǒng)100。磁體系統(tǒng)100具有主磁場線圈單元102、梯度線圈單元106和RF(射頻)線圈單元108。這些線圈單元為大致圓柱形的外形，并且每個都同心放置。在磁體系統(tǒng)100的內(nèi)部空間中，成像的對象300躺在托架500上通過在該附圖中沒有示出的輸送裝置送入或送出。
在托架500上形成接收器線圈單元110。該接收器線圈單元110具有大致為平板狀的外形，并且放在托架500的頂面上。成像對象300以仰臥的方式安放在接收器線圈單元110上。這樣接收器線圈單元110就可以接近所成像的對象300的脊髓部。接收器線圈單元110由相控陣列線圈構(gòu)成。相控陣列線圈將在下文中描述。
主磁場線圈單元102在磁體系統(tǒng)100的內(nèi)部空間產(chǎn)生靜態(tài)磁場。依據(jù)本發(fā)明主磁場線圈單元102可以是靜態(tài)磁場形成裝置實施例的典型實例。靜態(tài)磁場的方向大致與要成像的對象300的軀體軸線的方向平行，換句話說，它產(chǎn)生水平磁場。主磁場線圈單元102例如由超導線圈構(gòu)成。應該認識的是，該線圈單元102并不限于由超導線圈構(gòu)成，而是也可以由常規(guī)的導電線圈形成。
梯度線圈單元106產(chǎn)生梯度磁場以在靜態(tài)磁場強度中建立梯度。由此所產(chǎn)生的梯度磁場包括三種類型，即片層梯度磁場、讀出梯度磁場和相位編碼梯度磁場；而梯度線圈單元106具有與這三種梯度磁場相對應的三種梯度線圈系統(tǒng)(在附圖中未示出)。
射頻線圈單元108產(chǎn)生射頻磁場以激勵在要成像的對象300體內(nèi)的自旋。在下文中將形成射頻磁場稱為發(fā)射RF激勵信號。接收器線圈單元110接收由被激勵的自旋所產(chǎn)生的電磁波即磁共振信號。
梯度驅(qū)動單元130與梯度線圈單元106相連接。通過給梯度線圈單元106輸送驅(qū)動信號使梯度驅(qū)動單元130產(chǎn)生梯度磁場。依據(jù)本發(fā)明由梯度線圈單元106和梯度驅(qū)動單元130組成的部分可以是梯度磁場形成裝置實施例的典型實例。梯度驅(qū)動單元130具有與梯度線圈單元106的三個梯度線圈系統(tǒng)相對應的三種驅(qū)動電路系統(tǒng)(在附圖中沒有示出)。
射頻驅(qū)動單元140連接到射頻線圈單元108。通過給射頻線圈單元108施加驅(qū)動信號射頻驅(qū)動單元140發(fā)射射頻激勵信號。依據(jù)本發(fā)明由射頻線圈單元108和射頻驅(qū)動單元140組成的部分可以是射頻磁場形成裝置實施例的典型實例。
數(shù)據(jù)采集單元150連接到接收器線圈單元110。由接收器線圈單元110和數(shù)據(jù)采集單元150組成的部分是依據(jù)本發(fā)明的測量裝置實施例的典型實例。數(shù)據(jù)采集單元150記錄由接收器線圈單元110所接收的接收信號以將該信號采集為數(shù)字數(shù)據(jù)。
偏壓驅(qū)動單元120還連接到接收器線圈單元110。偏壓驅(qū)動單元120給二極管施加偏壓信號以使接收器線圈在啟用和禁用之間轉(zhuǎn)換，該二極管屬于接收器線圈單元110并在下文中描述。
偏壓驅(qū)動單元120、梯度驅(qū)動單元130、RF驅(qū)動單元140以及數(shù)據(jù)采集單元150都連接到控制器單元160。控制器單元160控制偏壓驅(qū)動單元120至數(shù)據(jù)采集單元150中每個單元。偏壓驅(qū)動單元120和控制器單元160所組成的部分是依據(jù)本發(fā)明的偏壓控制器裝置實施例的典型實例。
數(shù)據(jù)采集單元150的輸出側(cè)連接到數(shù)據(jù)處理單元170。數(shù)據(jù)處理單元170可以將來自數(shù)據(jù)采集單元150采集的數(shù)據(jù)存儲在附圖中沒有示出的存儲器中。在該存儲器中形成數(shù)據(jù)空間?？梢詫⒃摂?shù)據(jù)空間組織成二維傅立葉空間。該數(shù)據(jù)處理單元170對二維傅立葉空間的這些數(shù)據(jù)進行二維傅立葉反變換以重建成像對象300的圖象。依據(jù)本發(fā)明數(shù)據(jù)處理單元170可以是圖象產(chǎn)生裝置實施例的典型實例。
數(shù)據(jù)處理單元170連接到控制器單元160。數(shù)據(jù)處理單元170放在控制它的控制器單元160的頂部。數(shù)據(jù)處理單元170連接到顯示單元180和操作單元190。顯示單元180顯示由此重建的圖象和從數(shù)據(jù)處理單元170輸出的各種信息。操作員操作操作單元190以將各種指令和信息等輸入到數(shù)據(jù)處理單元170。
接著，下文描述接收器線圈單元110。首先，描述相控陣列線圈，該相控陣列線圈構(gòu)成接收器線圈單元110的主要部分。例如在附圖2中所示，通過如下的方式形成相控陣列線圈將每個都形成一矩形環(huán)路的兩個單元線圈110-1和110-2部分重疊地設(shè)置，以便自相應的單元線圈的輸出終端110-1a、110-1b和110-2a、110-2b中獲得接收信號而不存在相互干擾。
可以這樣確定重疊使在兩單元線圈110-1c、110-2c的中心之間距離L成為0.9S，這里S是一個環(huán)形部件的長度。當以這種方式重疊時，在每個環(huán)中在重疊部分和非重疊部分中來自下一個相鄰的線圈的磁通匝連數(shù)的總值可以彼此抵消以消除干擾。
應該認識的是，在附圖2中，為了說明的目的，將兩個單元線圈110-1和110-2描述成在位置上垂直地錯位，以便有利于鑒別兩線圈，而在實際中沒有垂直位置移動。同時兩個線圈在重疊部分電絕緣。
在線圈環(huán)路上的箭頭表示在垂直于線圈平面的方向上接收磁共振信號的給定時刻的電流方向。這種線圈在垂直于線圈平面的方向上具有最大的靈敏度，而在平行于線圈平面的方向上沒有靈敏度。這就意味著當將方向x定義為線圈環(huán)路的垂直部件的方向、y為水平部件的方向以及z為垂直于線圈環(huán)路的方向時，線圈在z軸具有最大的靈敏度，而在x和y軸沒有靈敏度。
如在附圖3所示，每個單元線圈110-1、110-2實際上構(gòu)成了一種調(diào)諧電路。這是一種將電容器Ca、Cb和Cc串聯(lián)到線圈環(huán)路中的LC調(diào)諧電路。然后從電容器Cb的兩端引出接收輸出信號。電容器Ca和Cc的位置和數(shù)量可以自行確定。
通過利用在來自每個單元線圈的接收信號之間沒有相互干擾的優(yōu)點這一事實，如附圖4所示，通過如下的方式形成接收線圈陣列(相控陣列)將許多單元線圈111,112,113,114,…，放置在一排中以通過每個單元線圈接收來自放置在該陣列上的成像對象的磁共振信號。
附圖5所示為應用上文剛描述過的相控陣列線圈并結(jié)合偏壓驅(qū)動單元120和數(shù)據(jù)采集單元150的接收器線圈單元110的示意方塊圖。依據(jù)本發(fā)明由接收器線圈單元110和偏壓驅(qū)動單元120組成的裝置可以是磁共振信號接收裝置實施例的典型實例。
如圖所示，接收器線圈單元110具有單元線圈220至380。依據(jù)本發(fā)明每個單元線圈220至380可以分別是接收器線圈實施例的典型實例。在這些線圈中，單元線圈220至280以如附圖4所示的結(jié)構(gòu)設(shè)置形成相控陣列線圈的一個系統(tǒng)(系統(tǒng)A)，這種系統(tǒng)可以是用于對C脊骨進行成像的相控陣列線圈的實例。其余的單元線圈320至380還形成相控陣列的另一個系統(tǒng)(系統(tǒng)B)。這種系統(tǒng)可以是用于對T和/或L脊骨進行成像的相控陣列線圈的實例。
單元線圈220至380的電路結(jié)構(gòu)都相同。然后，將單元線圈220的電路作為典型實例進行描述。單元線圈220是一種具有串聯(lián)的電容器222、224、226和二極管228的閉環(huán)路。從電容器222的兩端通過前置放大器輸出接收信號。
電感器232與電容器226并聯(lián)，并插入由二極管234和234＇形成的反極性并聯(lián)電路。當導通二極管234和234’時，電感器232與電容器226一起組成了一個LC并聯(lián)電路。依據(jù)本發(fā)明電容器226可以是電容器實施例的典型實例。依據(jù)本發(fā)明電感器232可以是電感器實施例的典型實例。
通過電感器236和236＇將來自偏壓驅(qū)動單元120的偏壓信號輸送到二極管228。電感器236,236＇可以作為RF阻塞電路。依據(jù)本發(fā)明二極管228可以是二極管實施例的典型實例。
在控制單元160的控制下偏壓驅(qū)動器單元120給二極管228輸送正向偏壓或反向偏壓。以正向偏壓接通二極管228可以使單元線圈220的環(huán)路閉合以形成閉環(huán)。在另一方面如果以反向偏壓切斷二極管228則斷開單元220的環(huán)路以形成開環(huán)。
在閉環(huán)的情況下，一旦接收到磁共振信號則有由感應電壓產(chǎn)生的電流流動，因此在電容器222的兩端之間產(chǎn)生的電壓將被輸入到前置放大器230。換句話說，起用單元線圈220。由磁共振信號引起的感應電壓不會達到導通二極管234和234’的電平，因此將不會形成電感器232和電容器226的并聯(lián)電路。
在閉環(huán)的情況下，當發(fā)射RF激勵信號時，由此產(chǎn)生的較大的感應電壓將導通二極管234和234’以形成電感器232和電容器226的并聯(lián)電路。由于LC的并聯(lián)電路的共振頻率被調(diào)諧為RF激勵信號的頻率，在并聯(lián)諧振的時候的高阻抗實際上阻止(禁用)流經(jīng)閉環(huán)路的電流，從而消除了RF線圈單元108和單元線圈220之間的耦合。在下文中將稱這種類型的LC并聯(lián)電路為無源禁用電路。
在二極管228反向偏壓造成開環(huán)的情況下，在接收磁共振信號時感應電壓產(chǎn)生的電流被抑制以致不能獲得接收信號。換句話說，單元線圈220被禁用。在下文中將稱由偏壓控制的二極管228為有源禁用電路。
在其它的單元線圈240至380中，來自偏壓驅(qū)動器單元120的偏壓信號分別輸送到在附圖中沒有示出的類似的二極管中。需指出的是與相控陣列線圈的兩個系統(tǒng)相對應地提供了偏壓驅(qū)動器單元120的兩個系統(tǒng)以便每個系統(tǒng)驅(qū)動各自對應的系統(tǒng)。
從前置放大器230中輸出的信號輸入到轉(zhuǎn)換開關(guān)單元420的一個輸入端中。在附圖中沒有示出的用于在系統(tǒng)A中的其它單元線圈240,260和280的前置放大器的輸出信號也輸入到轉(zhuǎn)換開關(guān)440,460和480的相應的一個輸入終端中。
在附圖中沒有示出的用于系統(tǒng)B的單元線圈320至380的前置放大器的輸出信號分別輸入到轉(zhuǎn)換開關(guān)420至480的其它的輸入端中。轉(zhuǎn)換開關(guān)420至480同時切換以便不管系統(tǒng)A還是系統(tǒng)B的接收信號都將輸入到數(shù)據(jù)采集單元150中。
系統(tǒng)A的相控陣列線圈和系統(tǒng)B的相控陣列線圈各自都具有相應的識別信號發(fā)生器620和630。由此所產(chǎn)生的識別信號作為給轉(zhuǎn)換開關(guān)520的兩個輸入信號。轉(zhuǎn)換開關(guān)520與轉(zhuǎn)換開關(guān)420至480一起轉(zhuǎn)換以便輸入通過切換到控制器單元160所選擇的任一個系統(tǒng)的系統(tǒng)識別信號?？刂破鲉卧?60基于所輸入的識別信號識別哪個系統(tǒng)連接到數(shù)據(jù)采集單元150。
操作員切換轉(zhuǎn)換開關(guān)420至520?？梢栽诮邮掌骶€圈單元110的安裝點進行手動切換或者通過操作單元190進行遠程切換。當進行遠程操作時，識別信號并不是必需要反饋到操作單元190。此外，轉(zhuǎn)換開關(guān)420至520可以是機械的或是電子的。
在發(fā)射射頻信號的時候以及在接收磁共振信號的時候，通過將連接到數(shù)據(jù)采集單元150的系統(tǒng)作為啟用側(cè)以及將沒有連接的系統(tǒng)作為禁用側(cè)，控制器單元160可以對兩個系統(tǒng)進行偏壓控制。
附圖6所示為通過控制單元160進行偏壓控制的模式。如該圖所示，有三種偏壓控制模式。在模式(a)中，一旦發(fā)射，對在啟用側(cè)(例如系統(tǒng)A)以及禁用側(cè)(例如系統(tǒng)B)中的二極管都進行正向偏壓，一旦接收，對啟用側(cè)進行正向偏壓而對禁用側(cè)進行反向偏壓。
這樣，在發(fā)射的時候在兩系統(tǒng)中的任何接收器線圈都將成為閉環(huán)。如果在這種情況下發(fā)射RF激勵信號，在每個接收器線圈中感應電壓將形成LC并聯(lián)電路，并聯(lián)諧振的高頻阻抗將使LC電路與RF線圈單元108去耦。
在另一方面，一旦接收，啟用側(cè)將成為閉環(huán)，而禁用側(cè)將打開。因此僅通過啟用側(cè)接收磁共振信號。
在模式(a)中，由于兩個系統(tǒng)在發(fā)射的時候都是正向偏壓，通過無源禁用電路實現(xiàn)相對于RF線圈單元108的去耦，因此用作有源禁用電路的二極管可以是具有較低的擊穿電壓的便宜的二極管。
在模式(b)中，在發(fā)射的時候啟用側(cè)是正向偏壓而禁用側(cè)是反向偏壓，而在接收的時候啟用側(cè)是正向偏壓而禁用側(cè)是反向偏壓。
這樣，在發(fā)射的時候在啟用側(cè)中的接收器線圈是閉環(huán)，而在禁用側(cè)中的接收器線圈是開環(huán)。如果在這種情況下發(fā)射RF激勵信號，在啟用側(cè)中的無源禁用電路與RF線圈單元108去耦，而在禁用側(cè)中的有源禁用電路與RF線圈單元108去耦。
與模式(a)類似，一旦接收，啟用側(cè)將成為閉環(huán)，而禁用側(cè)將成為開環(huán)。因此僅通過啟用側(cè)接收磁共振信號。
在模式(b)中，在發(fā)射的時候禁用側(cè)通過有源禁用電路去耦，因此比在模式(a)中的情況去耦得更加徹底。
在模式(c)中，一旦發(fā)射兩個系統(tǒng)都反向偏壓，而一旦接收啟用側(cè)為正向偏壓而禁用側(cè)為反向偏壓。這樣，一旦發(fā)射在兩系統(tǒng)中的接收器線圈都將是開環(huán)。如果RF激勵信號在這種情況下發(fā)射，兩系統(tǒng)的接收器線圈都將通過有源禁用電路與RF線圈單元108去耦。
一旦接收，與模式(a)類似，啟用側(cè)將成為閉環(huán)而禁用側(cè)將成為開環(huán)。因此，將僅通過啟用側(cè)接收磁共振信號。
在模式(c)中，在發(fā)射時兩系統(tǒng)都通過有源禁用電路進行去耦，因此比模式(b)去耦得更加徹底。
在如上所描述的任何模式中，由于通過二極管的偏壓控制使接收器系統(tǒng)成為啟用或禁用，所以接收器系統(tǒng)的選擇器裝置可以以一種簡化的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。
接收器線圈單元110并不是必需分在兩系統(tǒng)中，而是整個單元可以僅有一單個系統(tǒng)，并且接收器線圈可以通過選擇某些理想的單元線圈形成。附圖7所示為這種結(jié)構(gòu)的接收器線圈單元110的示意方塊圖。
如在附圖7中所示，轉(zhuǎn)換開關(guān)420至480可以選擇四個(或更少)任意單元線圈為啟用線圈。然后，在發(fā)射和接收的時候偏壓驅(qū)動器單元120獨立地控制每個單元線圈220至380的偏壓以啟用適當?shù)膯卧€圈而禁用其它的單元線圈。
附圖8所示為磁共振成像裝置的示意方塊圖。本裝置是依據(jù)本發(fā)明的實施例的典型實例。本裝置的結(jié)構(gòu)表示關(guān)于依據(jù)本發(fā)明的裝置的一個實例性的實施例。
在附圖8中所示的裝置具有與附圖1所示的裝置不同的磁體系統(tǒng)100＇和接收線圈單元110＇。其它部分與在附圖1中所示的裝置類似，相同的參考標號表示類似的部件，并省去對這些部件的描述。
磁體系統(tǒng)100＇具有主磁場線圈單元102＇、梯度線圈單元106＇和RF線圈單元108＇。這些主磁場線圈單元102＇和相應的線圈單元都由在整個空間中彼此相互相對的一對形成。此外每個單元具有盤形的外形并設(shè)置在共用的中心軸周圍。在磁體系統(tǒng)100＇的內(nèi)部空間中，成像的對象300躺在托架500上通過在該附圖中沒有示出的輸送裝置送入或送出。
在托架500上形成接收器線圈單元110＇。該接收器線圈單元110＇具有寬闊的圓柱形外形，并放在托架500的頂面上。成像對象300仰臥地安放在接收器線圈單元110＇上。這樣接收器線圈單元110＇就可以接近所成像的對象300的脊髓部。接收器線圈單元110＇由相控陣列線圈構(gòu)成。相控陣列線圈將在下文中描述。
主磁場線圈單元102＇在磁體系統(tǒng)100＇的內(nèi)部空間產(chǎn)生靜態(tài)磁場。該靜態(tài)磁場的方向大致垂直于成像的對象300的軀體軸線的方向，換句話說，它產(chǎn)生所謂的垂直磁場。主磁場線圈單元102＇例如由永磁體等類似的磁體構(gòu)成。應該理解的是，該線圈單元不但可以由永磁體構(gòu)成，而且也可以應用超導磁體或普通的導電電磁鐵形成。
梯度線圈單元106＇產(chǎn)生梯度磁場以在靜態(tài)磁場強度中建立梯度。由此所產(chǎn)生的梯度磁場包括三種類型，即片層梯度磁場、讀出梯度磁場和相位編碼梯度磁場；而梯度線圈單元106＇具有與這三種梯度磁場相對應的三種梯度線圈系統(tǒng)(在附圖中沒有示出)。
RF線圈單元108＇產(chǎn)生射頻磁場以激勵在成像的對象300體內(nèi)的自旋。接收器線圈單元110＇接收由被激勵的自旋所產(chǎn)生的磁共振信號。
接著，描述接收器線圈110＇。首先，描述構(gòu)成接收器線圈單元110＇的主要部分的相控陣列線圈。
附圖9所示為相控陣列線圈的基本形式。如該圖所示，單元線圈112是具有電容器152的閉環(huán)路。除了電容器152外還有其它的電容器。單元線圈114是具有電容器154的閉環(huán)路。除了電容器154外還有其它的電容器。從在電容器152和154上的端子上引出這些單元112和114所接收的信號。
單元線圈112的環(huán)路和單元線圈114的環(huán)路通過電容器172和172＇相互連接，兩個環(huán)路之間靜電耦合。這里電容器172和172＇的電容可以這樣選擇流經(jīng)兩個環(huán)路的電流抵消由電磁耦合產(chǎn)生的流經(jīng)兩個環(huán)路的電流。這樣，單元線圈112的環(huán)路和單元線圈114的環(huán)路彼此去耦，因此彼此之間不相互影響。即，單元線圈112和單元線圈114構(gòu)成了相控陣列線圈。在托架500上以預定的間隔并且環(huán)路平面彼此相對地設(shè)置了具有這種關(guān)系的許多單元線圈。
附圖10所示為用作相控陣列的另一種形式的單元線圈的電子電路。如在該附圖中所示，單元線圈由串聯(lián)的電容器302和電感器304構(gòu)成。在電容器和電感器上有代表性地標上了參考標號。電容器302的數(shù)量并不限于如該圖所示的四個，而是可以是任何適當?shù)臄?shù)目。
在一個電容器302的兩個端子上，用于放大單元線圈所接收的磁共振信號的前置放大器306的輸入電路通過電感器308連接。對于前置放大器306，可以應用在輸入電路中具有足夠低阻抗的放大器即較低的輸入阻抗的放大器。
在這種單元線圈中，由于前置放大器306是一種低阻抗的放大器，因此實質(zhì)上形成了電容器302和電感器308的LC并聯(lián)電路。這里選擇LC并聯(lián)電路的諧振頻率以使與磁共振信號的頻率匹配。因為這方面的原因，在接收磁共振信號的時候，LC并聯(lián)電路將產(chǎn)生共振，并且由此產(chǎn)生的高阻抗將使單元線圈實質(zhì)上是開環(huán)。
在托架500上以預定的間隔形成這種結(jié)構(gòu)的單元線圈，同時環(huán)路平面彼此相對著。在附圖11中示出了在托架500上形成的許多單元線圈的電子電路圖。附圖11表示每個線圈的環(huán)路平面的透視圖。
由于LC電路的并聯(lián)諧振產(chǎn)生的高阻抗使每個單元線圈實質(zhì)上是開環(huán)。因為在接收的時候每個單元線圈實質(zhì)上都是開環(huán)，所以在它們之間沒有耦合。由于這種去耦作用，適合獨立地給出的每個單元線圈分別接收磁共振信號而不影響附近的單元線圈。這就意味著這些單元線圈形成了相控陣列線圈。
可以通過應用在附圖9中所示的類型或在附圖11中所示的類型的相控陣列線圈形成接收器線圈單元110＇。如附圖5所示，相控陣列線圈可以由兩個系統(tǒng)形成，每個系統(tǒng)應用四個單元線圈。然后，如附圖5所示，對于每個單元線圈提供LC并聯(lián)電路的無源禁用電路和二極管和偏壓驅(qū)動單元的有源禁用電路來自偏壓驅(qū)動單元120進行如上已經(jīng)描述的控制以便從所需的系統(tǒng)中接收磁共振信號。
下文將描述依據(jù)本發(fā)明的裝置的操作。在操作中，在附圖1中所示的裝置和在附圖8中所示的裝置之間基本沒有差別。本裝置的操作是在控制器單元160的控制之下進行?？刂破鲉卧?60可以基于識別信號識別在相控陣列線圈的兩個系統(tǒng)之中所使用的一個系統(tǒng)，以在控制如上已經(jīng)描述的兩個系統(tǒng)的啟用和/或禁用狀態(tài)的同時實現(xiàn)成像。
附圖12所示為用于磁共振成像的實例性的脈沖序列。所示的脈沖序列是一種用于自旋回波(SE)方法的脈沖序列。
更具體地說，(1)是一種在SE方法中用于RF激勵的90度和180度脈沖的脈沖序列，而(2)、(3)、(4)和(5)分別是用于片層梯度Gs、讀出梯度Gr、相位編碼梯度Gp和自旋回波MR的序列。90度和180度脈沖都是通過它們各自中心信號表示。脈沖序列沿著時基t自左手側(cè)至右手側(cè)行進。
如該圖所示，90度脈沖產(chǎn)生90度的自旋激勵。在這個時刻施加片層梯度Gs以相對預定的片層執(zhí)行有選擇性的激勵。在自90度激勵的預定時間后，通過180度脈沖產(chǎn)生180度激勵，即實現(xiàn)自旋反相。同時還施加片層梯度Gr以對相同的片層實現(xiàn)有選擇性的激勵。
在90度激勵和自旋反相之間的周期中，施加讀出梯度Gr和相位編碼梯度Gp。讀出梯度Gr使自旋失相(dephase)，而相位編碼梯度Gp對該自旋進行相位編碼。
在自旋反相后，通過讀出梯度使自旋恢復相位(rephase)以產(chǎn)生自旋回波MR。自旋回波MR是一種相對于回波中心具有對稱的波形的RF信號。在90度激勵的TE(回波時間)后出現(xiàn)中心回波。通過數(shù)據(jù)采集段150采集自旋回波MR作為可視數(shù)據(jù)。以頻率TR(重復時間)反復地重復這種脈沖序列64至512次。在每次重復中都改變相位編碼梯度Gp以便每次都提供都不同的相位編碼。這樣可以得到包括64至512個視圖的可視數(shù)據(jù)。
在附圖13中所示為用于磁共振成像中的脈沖序列的另一實例。這種脈沖序列是一種用于梯度回波(GRE)方法的脈沖序列。
更具體地說，(1)是一種在GRE方法中的RF激勵α°脈沖的脈沖序列，而(2)、(3)、(4)和(5)分別是片層梯度Gs、讀出梯度Gr、相位編碼梯度Gp和梯度自旋回波MR的序列。α°脈沖是以它的中心信號表示。脈沖序列沿著時基t自左手側(cè)朝右手側(cè)行進。
如該圖所示，α°脈沖在α°上激勵自旋，α等于或小于90。在這個時刻施加片層梯度Gs以相對于預定的片層執(zhí)行有選擇性的激勵。
在自α°激勵后，通過相位編碼梯度Gp對自旋進行相位編碼。然后讀出梯度Gr首先使自旋失相，隨后使自旋再恢復相位以產(chǎn)生梯度回波MR。梯度回波MR是一種在回波中心周圍具有對稱波形的RF信號。在α°激勵的TE(回波時間)后產(chǎn)生中心回波。
通過數(shù)據(jù)采集單元150采集梯度回波MR作為可視數(shù)據(jù)。以頻率TR反復地重復這種脈沖序列64至512次。在每次重復中都改變相位編碼梯度Gp以便每次都執(zhí)行不同的相位編碼。這樣就可以得到包括64至512種視圖的可視數(shù)據(jù)。
將通過附圖12或13所示的脈沖序列所得到的可視數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)處理單元170的存儲器中。應該注意的是該脈沖序列并不限于SE方法或GRE方法，而是還可以應用其它的適當?shù)姆椒?，比如快速自旋回?FSE)方法、回波平面成像(EPI)方法。
數(shù)據(jù)處理單元170對可視數(shù)據(jù)進行反向二維傅立葉變換以重構(gòu)成像對象300的斷面圖象。通過顯示單元180顯示所重構(gòu)的斷面圖象作為可視圖象。在顯示單元180上顯示例如C脊骨或T/L脊骨的斷面圖象。
在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下可以構(gòu)造出本發(fā)明的許多不同的實施例。應該理解的是本發(fā)明的并不限于在本說明書中所描述的特定實施例，而是由附加的權(quán)利要求確定。
附件在圖1中磁體系統(tǒng)100主磁場線圈單元102梯度線圈單元106RF線圈單元108接收器線圈單元110成像對象300托架500數(shù)據(jù)采集單元150RF接收器單元140梯度驅(qū)動單元130偏壓驅(qū)動單元120控制器單元160數(shù)據(jù)處理單元170顯示單元180操作單元190在圖2中單元線圈 110-1單元線圈 110-2輸出終端 110-1a輸出終端 110-1b輸出終端 110-2a輸出終端 110-2b在圖4中單元線圈 111單元線圈 112單元線圈 113單元線圈 114在圖5中單元線圈220偏壓驅(qū)動單元(A)120(A系統(tǒng))數(shù)據(jù)采集單元 150識別信號發(fā)生器 620(B系統(tǒng))偏壓驅(qū)動單元(B) 120識別信號發(fā)生器 630在圖6中(a)發(fā)射；接收啟用側(cè)正向；正向禁用側(cè)正向；反向(b)發(fā)射；接收啟用側(cè)正向；正向禁用側(cè)反向；反向(c)發(fā)射；接收啟用側(cè)反向；正向禁用側(cè)反向；反向在圖7中單元線圈 220偏壓驅(qū)動單元 120數(shù)據(jù)采集單元 150在圖8中磁體系統(tǒng) 100＇主磁場線圈單元 102＇梯度線圈單元 106＇RF線圈單元 108＇接收器線圈單元 110＇數(shù)據(jù)采集單元 150RF驅(qū)動單元 140梯度驅(qū)動單元 130偏壓驅(qū)動單元 120控制器單元 160數(shù)據(jù)處理單元 170顯示單元 180操作單元 190在圖9中單元線圈 112單元線圈 114在圖10中電感器 304電容器 302電感器 308前置放大器 306在圖12中時間(t)在圖13中時間(t)
權(quán)利要求
1．一種磁共振信號接收裝置，包括形成相控陣列的許多接收器線圈；每個都串聯(lián)在許多接收器線圈環(huán)路中的電容器；每個都通過彼此反極性并聯(lián)的一對二極管與所說的電容器并聯(lián)連接的電感器；每個都串聯(lián)在所說的許多接收器線圈環(huán)路中的二極管；以及通過獨立地控制所說的二極管的偏壓啟用從所說的許多接收器線圈中所選擇的接收器線圈而禁用其它的接收器線圈的偏壓控制裝置。
2．權(quán)利要求1的磁共振信號接收裝置，其中所說的選擇的接收器線圈是所說的許多接收器線圈的一半。
3．權(quán)利要求1的磁共振信號接收裝置，其中所說的許多接收器線圈的數(shù)量等于或小于5，而所說的所選擇的接收器線圈的數(shù)量等于或小于4。
4．一種磁共振成像裝置，包括在容納成像對象的空間中形成靜態(tài)磁場的靜態(tài)磁場形成裝置；在所說的空間中形成梯度磁場的梯度磁場形成裝置；在所說的空間中形成射頻磁場的射頻磁場形成裝置；從所說的空間中測量磁共振信號的測量裝置；和在所說的所測量的所說的磁共振信號的基礎(chǔ)上產(chǎn)生圖象的圖象產(chǎn)生裝置；以及所說的測量裝置包括形成相控陣列的許多接收器線圈；每個都串聯(lián)在所說的許多接收器線圈環(huán)路中的電容器；每個都通過彼此反極性并聯(lián)的一對二極管與所說的電容器并聯(lián)連接的電感器；每個都串聯(lián)在所說的許多接收器線圈環(huán)路中的二極管；以及通過獨立地控制所說的二極管的偏壓啟用從所說的許多接收器線圈中所選擇的接收器線圈而禁用其它的接收器線圈的偏壓控制裝置。
5．權(quán)利要求4的磁共振成像裝置，其中所說的選擇的接收器線圈是所說的許多接收器線圈的一半。
6．權(quán)利要求4的磁共振成像裝置，其中所說的許多接收器線圈的數(shù)量等于或小于5，而所說的所選擇的接收器線圈的數(shù)量等于或小于4。
7．權(quán)利要求1的磁共振信號接收裝置，其中許多接收器線圈中的每個接收器線圈在它們的相應的接收信號輸出單元中都具有實質(zhì)上為LC并聯(lián)電路。
8．權(quán)利要求1的磁共振信號接收裝置，其中許多接收器線圈中的每個接收器線圈的環(huán)路平面都與相鄰的接收器線圈的環(huán)路平面部分地相重疊。
9．權(quán)利要求1的磁共振信號接收裝置，其中許多接收器線圈中的每個接收器線圈都通過電容器連接到它的相鄰的接收器線圈。
10．權(quán)利要求4的磁共振成像裝置，其中許多接收器線圈中的每個接收器線圈在它們的相應的接收信號輸出單元中都具有實質(zhì)上為LC并聯(lián)電路。
11．權(quán)利要求4的磁共振成像裝置，其中許多接收器線圈中的每個接收器線圈的環(huán)路平面都與相鄰的接收器線圈的環(huán)路平面部分地相重疊。
12．權(quán)利要求4的磁共振成像裝置，其中許多接收器線圈中的每個接收器線圈都通過電容器連接到它的相鄰的接收器線圈。
全文摘要
為了提供一種具有簡化結(jié)構(gòu)的線圈環(huán)路選擇裝置的磁共振信號接收裝置,在形成相控陣列的許多單元線圈中形成通過應用二極管的有源禁用電路和通過應用一對反向并聯(lián)的二極管將電感器與電容器并聯(lián)的無源禁用電路,通過偏壓驅(qū)動器單元控制有源禁用電路。
文檔編號A61B5/055GK1301524SQ0013090
公開日2001年7月4日 申請日期2000年11月20日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月19日
發(fā)明者加藤康司, 石黑孝至 申請人:Ge醫(yī)療系統(tǒng)環(huán)球技術(shù)有限公司