Система радиочастотных катушек для магнитно-резонансного томографа

 

Изобретение относится к области устройств для медицинской диагностики, а именно к магнитно-резонансным томографам. Технический результат, заключающийся в возможности исследования объекта с помощью бескабельной приемной катушки, достигается путем того, что в системе радиочастотных катушек для магнитно-резонансного томографа в катушечном устройстве передачи возбуждающего радиочастотного сигнала вход предварительного усилителя соединен последовательно с цепью передающей катушки и первого конденсатора, к точке соединения между собой которых подключен вход возбуждающего радиочастотного сигнала, а коммутирующий блок включен параллельно входу предварительного усилителя. 1 ил.

Область техники, к которой относится изобретение.

Изобретение относится к средствам медицинской диагностики и может быть использовано в магнитно-резонансных томографах.

Уровень техники.

Известно устройство "Индуктивно связанные катушки, предназначенные для МРИ", содержащее два резонансных контура, индуктивно связанные между собой (патент США 5583438, кл. 324-318, 1996 г.). Недостатком его является то, что обе катушки контуров являются приемными и располагаются в двух смежных областях исследуемого объекта.

Наиболее близкой по технической сущности к предложенной является "Система катушек для магнитного резонанса", содержащая катушечное устройство передачи возбуждающего радиочастотного сигнала, расположенное в рабочем пространстве томографа и включающее в себя предварительный усилитель, коммутирующий блок, вход радиочастотного сигнала и последовательно соединенные передающую катушку индуктивности и первый конденсатор, а также бескабельное катушечное устройство приема эмитируемого магнитно-резонансного сигнала, устанавливаемое вблизи исследуемой области объекта и включающее в себя параллельно соединенные приемную катушку индуктивности, второй конденсатор и блок развязки, причем передающая и приемная катушки соединены между собой индуктивно (патент США 4680549, кл. 324-318, 1987 г.). Недостатком известного устройства является то, что передающая катушка системы в период приема эмитируемого магнитно-резонансного сигнала не блокируется и осуществляет прием магнитно-резонансного сигнала от всего объема объекта, что не всегда желательно. Кроме того, известная система ограничена применением при исследованиях областей небольшого размера (например, глаз, нос, ухо), поскольку параллельные резонансные контуры передающего и приемного катушечных устройств образуют систему связанных контуров и при сопоставимых размерах передающей и приемной катушек (например, при исследовании головы, малого таза, конечностей) связь между контурами может во много раз превзойти критическую и резонансные характеристики системы будут иметь два далеко отстоящих максимума с нестабильным положением.

Сущность изобретения.

Техническим результатом изобретения является получение возможности исследования области объекта с помощью бескабельной приемной катушки в широком диапазоне ее размеров при улучшенном качестве изображения.

Указанный технический результат достигается тем, что в системе радиочастотных катушек для магнитно-резонансного томографа, содержащей катушечное устройство передачи возбуждающего радиочастотного сигнала, расположенное в рабочем пространстве магнита томографа и включающее в себя предварительный усилитель, коммутирующий блок, вход возбуждающего радиочастотного сигнала и последовательно соединенные передающую катушку индуктивности и первый конденсатор, а также катушечное устройство приема эмитируемого магнитно-резонансного сигнала, устанавливаемое вблизи исследуемой области объекта и включающее в себя параллельно соединенные приемную катушку индуктивности, второй конденсатор и блок развязки, причем передающая и приемная катушки связаны между собой индуктивно, вход предварительного усилителя в катушечном устройстве передачи возбуждающего радиочастотного сигнала соединен последовательно с цепью передающей катушки и первого конденсатора, к точке соединения между собой которых подключен вход возбуждающего радиочастотного сигнала, а коммутирующий блок включен параллельно входу предварительного усилителя.

Функциональная схема системы радиочастотных катушек для магнитно-резонансного томографа представлена на чертеже.

Возможность осуществления изобретения.

Система радиочастотных катушек для магнитно-резонансного томографа содержит катушечное устройство 1 передачи возбуждающего радиочастотного сигнала, расположенное в рабочем пространстве магнита 2 томографа и включающее в себя соединенные параллельно вход предварительного усилителя 3 и коммутирующий блок 4, которые последовательно подключены к цепи последовательно соединенных передающей катушки 5 индуктивности и первого конденсатора 6, к точке соединения между собой которых подключен вход 7 возбуждающего радиочастотного сигнала, и катушечное устройство 8 приема эмитируемого магнитно-резонансного сигнала, устанавливаемое вблизи исследуемой области объекта 9 и включающее в себя параллельно соединенные приемную катушку 10 индуктивности, второй конденсатор 11 и блок 12 развязки, причем передающая и приемная катушки 5, 10 связаны между собой индуктивно.

Принципиальным отличием предложенного решения от известного является включение предварительного усилителя 3 в разрыв цепи контура катушечного устройства 1. Входное сопротивление предварительного усилителя 3 значительно ухудшает добротность контура, в результате чего исключается возможность непосредственного приема передающей катушкой 5 индуктивности магнитно-резонансного сигнала от всего объема объекта в режиме приема. Размыкание контура катушечного устройства 1 в режиме приема и его замыкание в режиме передачи осуществляется с помощью коммутирующего блока 4, подключенного к предварительному усилителю 3 параллельно его входу. Коммутирующий блок 4 может быть выполнен как активным, управляемым внешним сигналом (например, на PIN-диодах), так и пассивным (например, на встречно-параллельно включенных диодах). На чертеже не показано.

Влияние приемной катушки 10 индуктивности на возбуждающее радиочастотное поле в режиме передачи исключается с помощью блока 12 развязки, который может быть выполнен, например, в виде последовательной цепи дополнительной катушки индуктивности и встречно-параллельно включенных диодов (на чертеже не показано). При этом ток в цепи приемной катушки 10 индуктивности уменьшается до допустимой величины, не влияющей на переменное магнитное поле передающей катушки 5 индуктивности.

Система работает следующим образом.

В режиме передачи возбуждающий сигнал от усилителя мощности (не показан) поступает на вход 7 возбуждающего радиочастотного сигнала и далее на передающую катушку 5 индуктивности. При этом коммутирующий блок 4, замыкая вход предварительного усилителя 3, защищает его от повреждения мощным сигналом и образует из передающей катушки 5 индуктивности и конденсатора 6 параллельный резонансный колебательный контур, ток в котором, протекая через катушку 5 индуктивности, создает в ней переменное магнитное поле, возбуждающее систему спинов исследуемого объекта. Блок 12 развязки, подключенный параллельно приемной катушке 10 индуктивности, расстраивает контур, не позволяя влиять на переменное магнитное поле передающей катушки 5 индуктивности.

В режиме приема переменное магнитное поле прецессирующих спинов исследуемой области объекта наводит ЭДС в приемной катушке 10 индуктивности. Блок 12 развязки в указанном режиме отключен от параллельного контура, образованного приемной катушкой 10 индуктивности и конденсатором 11 и настроенного на рабочую частоту передающего сигнала, поэтому в контуре протекает ток, усиленный за счет резонанса. Этот ток за счет индуктивной связи наводит сигнал в передающей катушке 5 индуктивности. Поскольку коммутирующий блок 4 в режиме приема размыкает вход предварительного усилителя 3, то передающая катушка 5 и конденсатор 6 образуют последовательный контур, имеющий почти нулевой импеданс на рабочей частоте, в результате чего наведенный на передающей катушке 5 индуктивности сигнал оказывается почти полностью приложенным к входу предварительного усилителя 3, который выполнен таким образом, что минимальный коэффициент шума достигается при эквивалентном сопротивлении источника сигнала, лежащем в диапазоне эквивалентного сопротивления приемной катушки 10.

Формула изобретения

Система радиочастотных катушек для магнитно-резонансного томографа, содержащая катушечное устройство передачи возбуждающего радиочастотного сигнала, расположенное в рабочем пространстве магнита томографа и включающее в себя предварительный усилитель, коммутирующий блок, вход возбуждающего радиочастотного сигнала и последовательно соединенные передающую катушку индуктивности и первый конденсатор, а также катушечное устройство приема эмитируемого магнитно-резонансного сигнала, устанавливаемое вблизи исследуемой области объекта и включающее в себя параллельно соединенные приемную катушку индуктивности, второй конденсатор и блок развязки, причем передающая и приемная катушка связаны между собой индуктивно, отличающаяся тем, что в катушечном устройстве передачи возбуждающего радиочастотного сигнала вход предварительного усилителя соединен последовательно с цепью передающей катушки и первого конденсатора, к точке соединения между собой которых подключен вход возбуждающего радиочастотного сигнала, а коммутирующий блок включен параллельно входу предварительного усилителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1