Радиочастотный модуль передачи с блоком мониторинга локального поля для системы магнитно-резонансного обследования

Изобретение относится к системам магнитно-резонансного обследования. Радиочастотный (РЧ) модуль передачи для системы магнитно-резонансного обследования содержит: РЧ передающий антенный элемент; РЧ источник питания с РЧ устройством управления, выполненный с возможностью генерирования РЧ сигнала возбуждения; сигнальный провод, подсоединенный между РЧ источником питания и РЧ передающим антенным элементом, выполненный с возможностью подачи РЧ сигнала возбуждения на РЧ передающий антенный элемент; блок мониторинга локального поля, выполненный с возможностью измерения напряженности локального поля, излучаемого РЧ передающим антенным элементом, и генерирования сигнала воспринимающей катушки, который представляет измеренную напряженность локального поля; микшер, выполненный с возможностью частотного преобразования сигнала воспринимающей катушки в частотно-преобразованный сигнал воспринимающей катушки и подсоединенный между блоком мониторинга локального поля и сигнальным проводом для передачи частотно-преобразованного сигнала воспринимающей катушки по сигнальному проводу в РЧ устройство управления. 8 з.п. ф-лы, 11 ил.

 

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к радиочастотному (РЧ) модулю передачи с блоком мониторинга локального поля.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Такой РЧ модуль передачи известен из международной заявки WO2006/114749. Известный РЧ модуль передачи образован посредством схемной компоновки для задействования многоканальной приемопередающей антенны в системе магнитно-резонансного обследования.

Известная схемная компоновка содержит множество РЧ катушек (сегментов катушек), каждая из которых соединена с каналом передачи/приема. К РЧ катушкам по каналам передачи/приема через переключатели передачи/приема подключен многоканальный РЧ усилитель (или несколько одноканальных РЧ усилителей). В целях мониторинга для приема РЧ сигналов дополнительно предусмотрено некоторое число воспринимающих катушек. РЧ сигналы, принимаемые этими воспринимающими катушками, направляются через переключатели передачи/приема в блок обнаружения воспринимающих катушек для обработки. Воспринимающие катушки соединены с блоком обнаружения воспринимающих катушек через отдельные каналы.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача данного изобретения состоит в том, чтобы обеспечить РЧ модуль передачи для системы магнитно-резонансного обследования, которая имеет упрощенную настройку.

В соответствии с изобретением эта задача решается посредством РЧ модуля передачи, содержащего:

- РЧ передающий антенный элемент;

- РЧ источник питания с РЧ устройством управления для генерирования РЧ сигнала возбуждения;

- сигнальный провод, подсоединенный между РЧ источником питания и РЧ передающим антенным элементом для подачи РЧ сигнала возбуждения на РЧ передающий элемент,

- блок мониторинга локального поля для измерения напряженности локального поля, излучаемого РЧ передающим элементом, и генерирования сигнала «теплого» старта, который представляет измеренную напряженность локального поля;

- микшер, выполненный с возможностью частотного преобразования сигнала «теплого» старта в частотно-преобразованный сигнал «теплого» старта и подсоединенный между блоком мониторинга локального поля и сигнальным проводом для передачи частотно-преобразованного сигнала «теплого» старта через сигнальный провод в РЧ устройство управления.

РЧ модуль передачи согласно изобретению содержит РЧ передающий элемент, образованный, например, петлей проводника катушки, кольцом или перекладиной катушки типа «птичья клетка» или поперечно-электромагнитной (ПЭМ) катушки, симметричной вибраторной антенны или диэлектрического резонатора. Этот РЧ передающий элемент возбуждается от РЧ источника питания посредством РЧ сигнала возбуждения, передаваемого через сигнальный провод. Сигнальный провод может быть коаксиальным кабелем. Блок мониторинга локального поля, например, воспринимающая катушка, датчик локального тока или локальный конденсатор, функционирует, измеряя напряженность локального поля РЧ передающего элемента. Сигнал «теплого» старта подвергается преобразованию частоты (с повышением или понижением) и передается через сигнальный провод в РЧ устройство управления. РЧ устройство управления управляет РЧ источником питания. РЧ источник питания может включать в себя РЧ усилитель мощности, которым управляет РЧ устройство управления. Сигнал «теплого» старта в типичном случае имеет ширину полосы примерно 700 кГц и может быть преобразован (с понижением частоты) в частотно-преобразованный сигнал «теплого» старта, имеющий несущую частоту в диапазоне между 1 МГц и 100 МГц, или между 5 МГц и 100 МГц, или между 10 МГц и 100 МГц. Хорошие результаты достигаются посредством преобразования (с понижением) частоты в полосе частот 50 МГц. В пределах этих диапазонов узкие полосы около ларморовской частоты (42 МГц/T для протонов) следует исключать во избежание помех, связанных с операцией передачи на радиочастотах, обуславливаемых РЧ антенной и получением сигналов магнитного резонанса. Обычно сигнальный провод образован коаксиальным кабелем, имеющим низкие потери в диапазоне частот от 1,5 или 10 МГц до 100 МГц.

В одном аспекте настоящего изобретения РЧ модуль передачи позволяет передавать измеряемую напряженность локального поля, представленную в частотно-преобразованном сигнале «теплого» старта, и РЧ сигнал возбуждения через один и тот же сигнальный провод. Таким образом, для передачи измеренной напряженности локального поля в устройство управления РЧ источника питания вряд ли понадобятся какие-либо дополнительные кабели. Преобразование частоты предпочтительно осуществляют с ее понижением. Это приводит к меньшим потерям на одиночном сигнальном проводе. В предпочтительном варианте частоту можно выбирать в соответствии с компонентами, поставляемыми промышленностью, такими как фильтры. В качестве альтернативы, микшеру можно придать конфигурацию, обеспечивающую смешение частотно-преобразованного сигнала «теплого» старта с понижением до нулевой частоты. То есть, сигнал «теплого» старта преобразуется непосредственно в сигнал «теплого» старта постоянного тока. Этот можно реализовать с помощью дешевого аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и упрощенных компонентов фильтра.

Итак, радиочастотный (РЧ) модуль передачи согласно настоящему изобретению содержит блок мониторинга локального поля, который измеряет поле, излучаемое РЧ передающим элементом, и генерирует сигнал «теплого» старта. Сигнал «теплого» старта усиливается и преобразуется с понижением частоты посредством смешения с сигналом генератора. Сигнальный провод функционирует как общий сигнальный провод для РЧ сигнала возбуждения и сигнала «теплого» старта. Частотно-преобразованный сигнал «теплого» старта и РЧ сигнал возбуждения для РЧ передающего элемента передаются через общий сигнальный провод. Сигнал генератора также можно передавать через общий сигнальный провод. На основе сигнала «теплого» старта можно осуществлять мониторинг поля В1, генерируемого РЧ передающим элементом. Например, сигнал «теплого» старта может представлять локальный РЧ ток в петле катушки. Кроме того, сигнал «теплого» старта является основой для управления SAR, мониторинга и протоколирования системы. Вдобавок, сигнал «теплого» старта можно использовать в качестве входного сигнала для РЧ источника питания, питающего РЧ передающий элемент, в частности, для осуществления цифровой коррекции предыскажений для РЧ источника питания.

Блок мониторинга локального поля может включать в себя локальную воспринимающую катушку для восприятия потока, обуславливаемого полем РЧ передающего элемента. Можно также применять датчики поля других типов, которые чувствительны к напряженности локального поля РЧ передающего элемента и которые формируют сигнал «теплого» старта, представляющий напряженность локального поля. Например, для измерения составляющей электрического поля и генерирования сигнала «теплого» старта, представляющего напряженность электрического поля в РЧ передающем элементе, можно применять симметричную вибраторную антенну, которая чувствительна к составляющей электрического поля, присущей полю. Кроме того, для генерирования сигнала «теплого» старта можно применять емкостной делитель. В альтернативном варианте блок мониторинга локального поля можно выполнить в виде датчиков напряжения или тока для измерения напряжения или тока прямой и отраженной мощности, поступающих в РЧ передающие элементы и из них, а также выведения напряженности локального поля из измеряемых напряжений или токов. Их можно измерять в направленном ответвителе между РЧ источником питания и РЧ передающим элементом.

Эти и другие аспекты изобретения будут уточнены со ссылками на варианты осуществления, охарактеризованные в независимых пунктах формулы изобретения.

В варианте осуществления изобретения между блоком мониторинга локального поля и микшером подключен предварительный усилитель. Блок мониторинга локального поля предпочтительно отбирает у поля, излучаемого РЧ передающим элементом, лишь небольшую мощность. Таким образом, мониторинг локального поля оказывает лишь незначительное влияние на отдачу по мощности от РЧ передающего элемента. Слабый сигнал, воспринимаемый блоком мониторинга локального поля, усиливается предварительным усилителем. Предварительный усилитель предпочтительно расположен близко к блоку мониторинга локального поля. Это позволяет избежать ситуации, в которой электрический проводник между блоком мониторинга локального поля и предварительным усилителем смог бы воспринимать сигнал с сигнального провода и тем самым вызывать перекрестную помеху между блоком мониторинга локального поля и сигнальным проводом. Таким образом, перекрестные помехи с другими антенными элементами (проводниками катушек, принадлежащих другим катушкам) снижаются. Предварительный усилитель и блок мониторинга локального поля предпочтительно объединены в одном единственном блоке. Это также позволяет расположить блок мониторинга локального поля в непосредственной близости к РЧ передающему элементу, особенно, если блок мониторинга локального поля представляет собой воспринимающую катушку с петлей проводника, которая магнитно чувствительна. Если блок мониторинга локального поля чувствителен к электрическим полям, то, например, блок мониторинга локального поля выполняют в виде симметричного вибратора, или располагают малый диэлектрический резонатор вблизи настроечного конденсатора РЧ элемента. Предварительный усилитель в типичном случае имеет коэффициент усиления 25 дБ, и поэтому частотно-преобразованный сигнал «теплого» старта можно передавать через сигнальный провод с потерями от 5 дБ to 10 дБ.

В дополнительном варианте осуществления изобретение применяется в многоканальном РЧ модуле передачи. В этом варианте осуществления имеется множество РЧ передающих элементов, на которые РЧ сигналы возбуждения подаются через сигнальные провода каждого канала. Для измерения напряженности локального поля РЧ передающих элементов предусмотрены несколько блоков мониторинга локального поля. Сигналы «теплого» старта этих блоков мониторинга локального поля преобразуются по частоте микшером, а частотно-преобразованные сигналы «теплого» старта, получающиеся в результате этого, передаются через сигнальные провода соответственных каналов. Микшер можно выполнить в виде микшерных блоков, или можно предусмотреть совместное использование микшерных блоков группой каналов.

В дополнительном варианте осуществления изобретения РЧ модуль передачи снабжен схемой согласования, предназначенной для согласования импеданса между РЧ передающим антенным элементом и сигнальным проводом. Для ослабления РЧ сигнала возбуждения, которое не позволяет РЧ сигналу возбуждения достичь микшера, предусмотрен полосно-заграждающий фильтр микшера.

В дополнительном варианте осуществления изобретения сигнал генератора для микшера подается также через сигнальный провод. С этой целью к сигнальному проводу подключен генератор для генерирования сигнала генератора. Между генератором и сигнальным проводом подсоединен полосно-заграждающий фильтр генератора, чтобы ослабить РЧ сигнал возбуждения и не позволить РЧ сигналу возбуждения достичь генератора. Сигнал генератора подается с сигнального провода в микшер через полосно-заграждающий фильтр микшера. Полосно-заграждающий фильтр микшера и полосно-заграждающий фильтр генератора развязывают микшер и генератор, соответственно, от РЧ сигнала возбуждения большой мощности. В предпочтительном варианте между полосно-заграждающим фильтром микшера и микшером подсоединен диплексер микшера для подачи сигнала генератора в микшер. Диплексер микшера разделяет сигнал генератора в микшер и преобразованный с понижением частоты сигнал «теплого» старта из микшера. Из подаваемого сигнала генератора и усиленного сигнала «теплого» старта микшер генерирует частотно-преобразованный сигнал «теплого» старта. В предпочтительном варианте между полосно-заграждающим фильтром генератора и генератором подсоединен диплексер генератора для подачи сигнала генератора на сигнальный провод. Диплексер генератора разделяет сигнал генератора из генератора и преобразованный с понижением частоты сигнал «теплого» старта с сигнального провода 111.

В дополнительном варианте осуществления схема согласования, полосно-заграждающий фильтр микшера, диплексер микшера с локальным воспринимающим блоком и предварительный усилитель объединены в виде единого модуля, например, на единой печатной плате. Этот объединенный модуль легко подключить к сигнальному проводу и РЧ антенному элементу.

В альтернативном варианте диплексер микшера и микшер могут находиться на некотором расстоянии (например, в корпусе катушки, как правило, 10-20 см) от блока мониторинга локального поля.

Эти и другие аспекты изобретения будут пояснены со ссылками на описываемые ниже варианты осуществления и со ссылками на прилагаемые чертежи

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг. 1 представлено схематическое изображение РЧ модуля передачи согласно изобретению;

на фиг. 2 представлено более подробное схематическое изображение варианта осуществления РЧ модуля передачи согласно изобретению;

на фиг. 3 и 4 показаны эскизы схем согласования, применяемых в изобретении;

на фиг. 5, 6 и 7 показаны эскизы альтернативных вариантов заграждающих полосу непропускания фильтров;

на фиг. 8 показана принципиальная схема согласно примеру диплексера;

на фиг. 9 представлено схематическое изображение индуктивного блока мониторинга локального поля, применяемого в настоящем изобретении;

на фиг. 10 представлено схематическое изображение емкостного блока мониторинга локального поля, применяемого в данном изобретении;

на фиг. 11 представлено схематическое изображение системы магнитно-резонансного обследования, в состав которой включен РЧ модуль передачи согласно изобретению.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

На фиг. 1 представлено схематическое изображение РЧ модуля передачи согласно изобретению. Сигнальный провод 111, например, коаксиальный кабель, подсоединяет РЧ источник 15 питания к РЧ передающему элементу 13, 16. РЧ источник питания выполнен в виде РЧ усилителя, который в типичном случае является регулируемым усилителем. РЧ передающий элемент выполнен в виде настраиваемой петли катушки. РЧ передающий элемент может представлять собой катушечный элемент симметричного вибратора, применяемый в ультравысокочастотных (УВЧ) приложениях. В данном случае петля находится в центре симметричного вибратора, поскольку электрический ток здесь максимален.

РЧ передающий элемент также может представлять собой элемент ПЭМ катушки. Блок 101 мониторинга локального поля воспринимает малое количество энергии РЧ поля (В1), передаваемого из настроенной петли 13, 16 катушки. Мониторинг локального поля, например, реализован в виде малой воспринимающей катушки. Слабый сигнал «теплого» старта, генерируемый воспринимающей катушкой, представляет собой слабый сигнал электрического напряжения или тока. Усиленный сигнал «теплого» старта подается на микшер, который предпочтительно объединен с воспринимающей катушкой. Усиленный сигнал «теплого» старта подается в микшер 105 для преобразования частоты. Предпочтительно, усиленный сигнал «теплого» старта преобразуют с понижением частоты в полосу частот в десятки МГц, например, около 50 МГц, например, в диапазоне между 10 МГц и 100 МГц, и вводят в сигнальный провод 111 посредством разделителя 107. Сигнал генератора для микшера 105 генерируется посредством генератора 207. Сигнал генератора вводят в сигнальный провод 111 в разделителе 109 и выводят в разделителе 109 с сигнального провода 111 на порт управления микшера 105. В порт ввода микшера подают усиленный сигнал «теплого» старта. Посредством разделителя 109 преобразованный с понижением частоты сигнал «теплого» старта выводят из сигнального провода 111 в РЧ контроллер 120. РЧ контроллер 120 имеет в качестве основной функции управление РЧ усилителем 15 для выдачи сигнала возбуждения в соответствии с выбранной формой РЧ сигнала. РЧ контроллер 120 управляет РЧ усилителем на основе преобразованного с понижением частоты сигнала «теплого» старта так, что настроенной петлей 13, 16 катушки передается требуемое поле B1. Блок мониторинга локального поля также может обнаруживать электрическое поле РЧ антенного элемента 13, 16, превышающее заданный уровень безопасности. В таком случае РЧ контроллер выполнен с возможностью выключения РЧ источника 15 питания на основании сигнала «теплого» старта во избежание опасной ситуации возникновения или сохранения высокой SAR.

На фиг. 2 представлено более подробное схематическое изображение варианта осуществления РЧ модуля передачи согласно изобретению. Преобразованный с понижением частоты сигнал «теплого» старта затем формируют как частотно-разностный сигнал усиленного сигнала «теплого» старта и сигнала генератора. Например, сигнал «теплого» старта находится в полосе частот 127 МГц сигнала «теплого» старта, соответствующей напряженности 3 Tл основного поля системы магнитно-резонансного обследования. Сигнал генератора находится, например, в полосе частот 177 МГц генератора, так что преобразованный с понижением частоты сигнал «теплого» старта находится в полосе частот 50 МГц, которая имеет малые потери на сигнальном проводе 111. Между микшером и разделителем 107 расположен заграждающий полосу непропускания фильтр 211, который блокирует полосу частот 177 МГц генератора. Между микшером 105 и одиночным проводом 111 подсоединен еще один заграждающий полосу непропускания фильтр 213, который блокирует полосу частот сигнала «теплого» старта. Заграждающие полосу непропускания фильтры 211 и 213 выполнены в виде схемы 210 микшера. Схема диплексера микшера функционирует, выдавая сигнал генератора только в порт управления, а не в порт вывода микшера. Схема диплексера микшера также функционирует, предотвращая прохождение сигнала «теплого» старта минуя микшер в сигнальный провод 111. Между микшером 105 и разделителем 107 подсоединен фильтр 203, заграждающий полосу непропускания сигнала «теплого» старта, причем эта полоса непропускания соответствует полосе частот РЧ сигнала возбуждения (127 МГц), чтобы помешать РЧ сигналу возбуждения достичь микшера 105.

Между генератором 207 и разделителем 109 подсоединен еще один заграждающий полосу непропускания фильтр 205 генератора, чтобы блокировать достижение сигналом возбуждения порта вывода генератора РЧ. Чтобы предотвратить ситуацию, в которой сигнал генератора достигает РЧ контроллера, между портом вывода генератора и РЧ контроллером 120 подсоединен заграждающий полосу непропускания фильтр 223. Чтобы избежать ситуации, в которой какие-либо остаточные сигналы в полосе частот сигнала «теплого» старта достигают генератора, между разделителем 109 подсоединен еще один заграждающий полосу непропускания фильтр 221. Заграждающие полосу непропускания фильтры 221 и 223 выполнены в виде диплексера 220 генератора. Преобразованный с понижением частоты сигнал «теплого» старта подается через диплексер 220 генератора в полосовой фильтр 209 и далее в аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 215. Полосовой фильтр согласует преобразованный с понижением частоты сигнал «теплого» старта с входной характеристикой АЦП. Цифровой сигнал «теплого» старта из АЦП подается в цифровой РЧ контроллер 120 для управления РЧ усилителем 15.

В сигнальном проводе 111 расположен переключатель 227 передача/ прием (пер./пр.) для переключения РЧ модуля передачи между функциями передачи и приема. При выполнении функции приема РЧ сигнал для антенного РЧ элемента 13, 16 подается в усилитель сигнала, а затем в реконструктор. При выполнении функции передачи РЧ источника 15 питания генерирует сигнал возбуждения через сигнальный провод 11 для активации антенного РЧ элемента с целью передачи поля B1.

Для подключения сигнального провода 111 к РЧ антенному элементу 13, 16 предусмотрена схема 201 согласования.

На фиг. 3 и 4 показаны эскизы схем согласования, применяемых в изобретении. РЧ передающему элементу 13, 16 придана форма петли катушки с настроечными конденсаторами 302, 303, чтобы воплотить петлю катушки, резонирующую в полосе ларморовских частот для приема или передачи. Регулируемый конденсатор предусмотрен в виде настроечного конденсатора 303. Петля катушки подключена к сигнальному проводу 111 через емкостную схему 201 согласования, которая включает в себя согласующий конденсатор 301. В альтернативном варианте согласно фиг. 4 схема согласования подключает петлю катушки к сигнальному проводу индуктивно через трансформатор 401Ю, а дополнительное емкостное согласование осуществляется согласующей емкостью 403.

На фиг. 5, 6 и 7 показаны эскизы альтернативных вариантов фильтров, заграждающих полосу непропускания. Вариант осуществления согласно фиг. 5 представляет собой последовательную LC-цепочку, состоящую из индуктора 510 и емкости 503. Вариант осуществления согласно фиг. 6 представляет собой четвертьволновой провод 505, настроенный на подходящую полосу частот непропускания. Вариант осуществления согласно фиг. 7 представляет собой последовательную LC-цепочку, состоящую из индуктора 517 и емкости 517, расположенную в общей точке между параллельными LC-цепочками, соединенными последовательно.

На фиг. 8 показана принципиальная схема согласно примеру диплексера. Диплексер имеет две ветви фильтров, соединенные в общей точке. Высокочастотная ветвь образована последовательными емкостями 601, 603, а между этими последовательными емкостями подсоединен индуктор 609. Высокочастотная ветвь имеет полосу пропускания на высоких частотах (например, 177 МГц). Низкочастотная ветвь образована последовательными индуктивностями 605, 607, а между этими последовательными индуктивностями подсоединен конденсатор 611. Низкочастотная ветвь имеет полосу пропускания на низких частотах (например, 50 МГц). В общей точке присутствуют оба сигнала, как высокочастотный, так и низкочастотный, разделяемые на высокочастотную и низкочастотную составляющие посредством ветвей соответственных фильтров. Эту схему можно выполнить в виде диплексера 210 микшера, который в своей общей точке имеет исходящий, преобразованный с понижением частоты сигнал «теплого» старта в качестве низкочастотного сигнала и сигнал генератора в качестве высокочастотного сигнала. Схему согласно фиг. 8 также можно выполнить в виде диплексера 220 генератора. Тогда в общей точке высокочастотный сигнал представляет собой сигнал генератора из генератора, а низкочастотный сигнал представляет собой преобразованный с понижением частоты сигнал «теплого» старта, выдаваемый с сигнального провода 111 в АЦП 215.

На фиг. 9 представлено схематическое изображение индуктивного блока мониторинга локального поля, применяемого в данном изобретении. На части полосы петли 13, 16 катушки РЧ антенного элемента 13, 16 установлена петля 101 катушки сигнала «теплого» старта. Вместе с тем, петля катушки сигнала «теплого» старта не имеет гальванического контакта с полосой петли катушки. Петля 101 катушки сигнала «теплого» старта соединена с предварительным усилителем 103. Выходной усиленный сигнал «теплого» старта из предварительного усилителя подается в микшер через симметрирующее устройство 701. Симметрирующее устройство подавляет токи в кабеле, так что профиль поля B1 петли катушки сигнала «теплого» старта не искажается. Симметрирующее устройство придает симметрию петле катушки сигнала «теплого» старта. Таким образом, симметрирующее устройство позволяет избежать ситуации, в которой экран кабеля, принадлежащий коаксиальному кабелю, искажает симметрию петли катушки сигнала «теплого» старта, а петля катушки сигнала «теплого» старта становится менее эффективной.

На фиг. 10 представлено схематическое изображение емкостного блока мониторинга локального поля, применяемого в данном изобретении. Емкость 101 расположена на полосе 13, 16 петли катушки. Локальный конденсатор 101 соединен с предварительным усилителем 103. Выходной усиленный сигнал «теплого» старта из предварительного усилителя подается в микшер через симметрирующее устройство 701.

На фиг. 11 представлено схематическое изображение системы магнитно-резонансной томографии, в которой используется изобретение. Система магнитно-резонансной томографии включает в себя главный магнит с набором главных катушек 10, вследствие чего генерируется стационарное однородное магнитное поле. Главные катушки выполнены, например, так, что они образуют канал, окружающий туннелеобразное пространство обследования. Пациента, которого надо обследовать, кладут на средство транспортировки пациента, которое задвигают скольжением в это туннелеобразное пространство обследования. Система магнитно-резонансной томографии также включает в себя некоторое число градиентных катушек 11, 12, вследствие чего магнитные поля, демонстрирующие пространственные изменения, особенно в виде временных градиентов в продольных направлениях, генерируются так, что накладываются на однородное магнитное поле. Градиентные катушки 11, 12 соединены с устройством 21 управления градиентами, которое включает в себя один или несколько усилителей градиентов и управляемый блок электропитания. Градиентные катушки 11, 12 возбуждаются за счет подачи электрического тока посредством блока 21 электропитания; с этой целью, блок электропитания оснащен электронной схемой усиления градиентов, которая подает электрический ток в градиентные катушки для генерирования импульсов градиентов (именуемых также «сигналами градиентов») надлежащей временной формы. Блок электропитания управляет силой, направлением и продолжительностью действия градиентов. Система магнитно-резонансной томографии также включает в себя передающую и принимающую антенны (одноканальные или многоканальные катушки) 13, 16 для генерирования РЧ импульсов возбуждения и для восприятия сигналов магнитного резонанса, соответственно. Передающая катушка 13 предпочтительно выполнена в виде катушки 13 для всего тела, посредством которой можно охватить объект, подлежащий обследованию (или часть этого объекта). Катушку для всего тела обычно располагают в системе магнитно-резонансной томографии так, что пациент, которого надо обследовать, находящийся на средстве 14 транспортировки пациента, например на перемещаемом столе пациента, охвачен катушкой 13 для всего тела, когда он или она находится в системе магнитно-резонансной томографии. Катушка 13 для всего тела действует как передающая антенна для передачи РЧ импульсов возбуждения и РЧ импульсов перефокусировки. Катушка 13 для всего тела предпочтительно подразумевает пространственно-однородное распределение интенсивности передаваемых РЧ импульсов (РЧИ). Ту же самую катушку или антенну в общем случае используют попеременно как передающую катушку и принимающую катушку. В типичном случае принимающая катушка включает в себя большое число элементов, каждый из которых в типичном случае образует одиночную петлю. Возможны различные геометрии формы петли и компоновки различных элементов. Передающая и принимающая катушка 13 соединена с электронной передающей и принимающей схемой 15.

Следует отметить, что один (или несколько) из антенных РЧ элементов может действовать как передающий и принимающий; кроме того, пользователь в типичном случае может выбрать применение специфичной для приложения антенны, которая в типичном случае выполнена в виде решетки принимающих элементов. Например, в качестве принимающих и/или передающих катушек можно использовать решетки 16 поверхностных катушек. Такие решетки поверхностных катушек обладают высокой чувствительностью в сравнительно малом объеме. Принимающая катушка соединена с предварительным усилителем 23. Предварительный усилитель 23 усиливает РЧ сигнал резонанса (РСР), принимаемый принимающей катушкой 15, а усиленный резонансный РЧ сигнал подается в демодулятор 24. Принимающая антенна такая, как решетки поверхностных катушек, соединена с демодулятором 24, а принимаемые усиленные предварительным усилителем сигналы магнитного резонанса (СМР) демодулируются посредством демодулятора 24. Предварительный усилитель 23 и демодулятор 24 можно воплотить в цифровом виде и встроить в решетку поверхностных катушек. Демодулированные сигналы магнитного резонанса (ДСМР) подаются в блок реконструкции. Демодулятор 24 демодулирует усиленный РЧ сигнал резонанса. Демодулированный сигнал резонанса содержит фактическую информацию, касающуюся локальных плотностей спинов в части объекта, изображение которой надлежит создать. Помимо этого, передающая и принимающая схема 15 соединена с модулятором 22. Модулятор 22 и передающая и принимающая схема 15 активируют передающую катушку 13 с целью передачи РЧ импульсов возбуждения и перефокусировки. В частности, решетки 16 поверхностных передающих катушек подключены к передающей и принимающей схеме посредством беспроводной линии связи. Данные сигналов магнитного резонанса, принимаемые решетками поверхностных катушек 16, передаются в передающую и принимающую схему 15, а сигналы управления (например, для настраивания и расстраивания поверхностных катушек) посылаются в поверхностные катушки по беспроводной линии связи.

Блок реконструкции выводит один или более сигналов изображения из демодулированных сигналов магнитного резонанса (ДСМР), а эти сигналы изображения представляют информацию изображения изображаемой части объекта, подлежащего обследованию. Блок 25 реконструкции на практике предпочтительно выполнен в виде блока 25 обработки цифровых изображений, который запрограммирован на вывод сигналов изображения, представляющих информацию изображения изображаемой части объекта, подлежащего обследованию, из демодулированных сигналов магнитного резонанса. Сигнал на выходе блока реконструкции подается на монитор 26, так что появляется возможность отображать реконструированное магнитно-резонансное изображение на мониторе. В альтернативном варианте сигнал из блока 25 реконструкции можно хранить в буферном устройстве 27, ожидая дальнейшей обработки или отображения.

Система магнитно-резонансной томографии согласно изобретению также снабжена блоком 20 управления, например, в виде компьютера, который включает в себя (микро) процессор. Блок 20 управления управляет осуществлением РЧ возбуждений и приложением временных полей градиентов. С этой целью программное обеспечение управления загружают, например, в блок 20 управления и блок 25 реконструкции. Программное обеспечение управления осуществляет надзор за РЧ контроллером 120 РЧ модуля передачи. Программное обеспечение управления также осуществляет надзор за блоком 21 управления градиентами.

1. Радиочастотный (РЧ) модуль передачи для системы магнитно-резонансного обследования, содержащий:

РЧ передающий антенный элемент;

РЧ источник питания с РЧ устройством управления, выполненный с возможностью генерирования РЧ сигнала возбуждения;

сигнальный провод, подсоединенный между РЧ источником питания и РЧ передающим антенным элементом, выполненный с возможностью подачи РЧ сигнала возбуждения на РЧ передающий антенный элемент;

блок мониторинга локального поля, выполненный с возможностью измерения напряженности локального поля, излучаемого РЧ передающим антенным элементом, и генерирования сигнала воспринимающей катушки, который представляет измеренную напряженность локального поля;

микшер, выполненный с возможностью частотного преобразования сигнала воспринимающей катушки в частотно-преобразованный сигнал воспринимающей катушки и подсоединенный между блоком мониторинга локального поля и сигнальным проводом для передачи частотно-преобразованного сигнала воспринимающей катушки по сигнальному проводу в РЧ устройство управления.

2. РЧ модуль передачи по п.1, причем частотно-преобразованный сигнал воспринимающей катушки имеет несущую частоту в диапазоне частот от 1 до 100 МГц.

3. РЧ модуль передачи по п.1, дополнительно содержащий предварительный усилитель, выполненный с возможностью усиления сигнала воспринимающей катушки, причем предварительный усилитель подсоединен между блоком мониторинга локального поля и микшером, причем предварительный усилитель подсоединен для подачи предварительно усиленного сигнала воспринимающей катушки к микшеру для генерирования частотно-преобразованного сигнала воспринимающей катушки.

4. РЧ модуль передачи по п.1, причем в блок мониторинга локального поля встроен предварительный усилитель.

5. РЧ модуль передачи по п.1, содержащий:

множество РЧ передающих антенных элементов и множество сигнальных проводов, подключающих РЧ передающие антенные элементы к РЧ источнику питания;

множество блоков мониторинга локального поля, причем каждый из упомянутого множества блоков мониторинга локального поля связан с одним из упомянутого множества РЧ передающих антенных элементов для измерения напряженности локального поля, излучаемого упомянутым одним из упомянутого множества РЧ передающих антенных элементов, при этом микшер выполнен с возможностью частотного преобразования сигналов воспринимающей катушки, генерируемых упомянутым множеством блоков мониторинга локального поля, в частотно-преобразованные сигналы воспринимающей катушки и подсоединен между отдельными блоками мониторинга локального поля и сигнальными проводами для передачи частотно-преобразованных сигналов воспринимающей катушки по сигнальным проводам в РЧ устройство управления.

6. РЧ модуль передачи по п.1, включающий в себя:

генератор, подключенный к сигнальному проводу и выполненный с возможностью передачи сигнала генератора по сигнальному проводу в микшер, и

полосно-заграждающий фильтр генератора, подсоединенный между сигнальным проводом и генератором и выполненный с возможностью ослабления РЧ сигнала возбуждения.

7. РЧ модуль передачи по п.1, включающий в себя:

блок согласования для согласования импеданса между РЧ передающим антенным элементом и сигнальным проводом, подсоединенный между сигнальным проводом и РЧ передающим антенным элементом,

полосно-заграждающий фильтр микшера, подсоединенный между сигнальным проводом и микшером для ослабления РЧ сигнала возбуждения, и

при этом блок согласования, полосно-заграждающий фильтр микшера, блок мониторинга локального поля и предварительный усилитель объединены в едином, объединенном модуле мониторинга, который соединен непосредственно с РЧ передающим антенным элементом.

8. РЧ модуль передачи по п.6, причем между сигнальным проводом и микшером подсоединен диплексер микшера, выполненный с возможностью разделения частотно-преобразованного сигнала воспринимающей катушки и сигнала генератора.

9. РЧ модуль передачи по п.6, причем между сигнальным проводом и генератором подсоединен диплексер генератора, выполненный с возможностью разделения частотно-преобразованного сигнала воспринимающей катушки с сигнального провода и сигнала генератора из генератора.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к области магниторезонансной медицинской визуализации. Локальная магнитно-резонансная (MR) радиочастотная (RF) катушка включает в себя фиксированного размера корпус катушки, имеющий внутреннее отверстие, принимающее участок тела субъекта для визуализации.

Использование: для подачи радиочастотного (RF) сигнала на множество катушечных элементов магнитно-резонансной (MR) системы катушек. Сущность изобретения заключается в том, что конструкция схемы содержит главную линию для присоединения источника радиочастотного сигнала; множество питающих линий, каждая питающая линия для присоединения соответствующего катушечного элемента системы катушек; делитель мощности, расположенный между главной линией и множеством питающих линий для распределения сигнала на главной линии по каждой из питающих линий, причем по меньшей мере одна из питающих линий содержит управляемую переключающую схему с переключающим элементом для соединения/разъединения двух образующихся линейных секций питающей линии, первая линейная секция на стороне разделителя и вторая линейная секция на стороне, присоединяемой к катушечному элементу, и причем переключающая схема дополнительно содержит по меньшей мере один присоединяемый элемент оконечной нагрузки для линейной оконечной нагрузки первой линейной секции, или главная линия содержит циркуляторное устройство, соединяемое со средством оконечной нагрузки.

Использование: для магнитно-резонансной визуализации. Сущность изобретения заключается в том, что предложена система RF объемного резонатора, содержащая многопортовый RF объемный резонатор (40, 50, 60), подобный, например, объемной катушке типа TEM или резонатору типа TEM, или катушке типа «птичьей клетки», из которых все, в частности, в форме локальной катушки, подобной катушке для головы или катушке для всего тела, и множество каналов (T/RCh1, …, T/RCh8) передачи и/или приема для управления работой многопортового RF объемного резонатора для передачи RF сигналов возбуждения и/или для приема MR сигналов релаксации в/из объекта обследования или его части.

Изобретение относится вообще к магнитно-резонансной томографии и спектроскопии. Система для магнитно-резонансной томографии головы, содержащая асимметричный основной магнит, который содержит первый и второй наборы катушек из высокотемпературного сверхпроводника, скомпонованные таким образом, что они расположены коаксиально относительно общей продольной оси, при этом первый набор катушек содержит по меньшей мере две катушки, имеющие внутренний радиус и размещенные в первой зоне по длине вдоль общей продольной оси так, чтобы охватывать голову и шею человека, а второй набор катушек содержит по меньшей мере одну катушку, имеющую внутренний радиус и размещенную во второй зоне по длине вдоль общей продольной оси так, чтобы охватывать часть туловища человека, когда голова и шея расположены в указанной первой зоне по длине вдоль общей продольной оси, при этом внутренний радиус катушек второго набора больше, чем внутренний радиус катушек первого набора, причем катушки первого и второго наборов асимметричны вдоль указанной общей продольной оси и сконфигурированы с возможностью создания однородного основного магнитного поля, имеющего однородность 1-10·10-6 в чувствительном объеме, определяемом диаметром, в пределах первой зоны, для получения магнитного резонансного изображения исследуемой области головы, размещенной в пределах первой зоны.

Изобретение относится к области магнитно-резонансной техники. Магнитно-резонансная система содержит матрицу усилителей радиочастоты (РЧ), в которой каждый усилитель радиочастоты (РЧ) генерирует сигнал B1 возбуждения для каждого из множества каналов (Тх) передачи; по меньшей мере один блок РЧ катушек в сборе, имеющий многочисленные элементы-катушки, которые передают сгенерированный сигнал возбуждения в область обследования и принимают из нее сигналы магнитного резонанса; множество соединительных панелей, каждая из которых соединяет усилитель РЧ с по меньшей мере одним блоком РЧ катушек в сборе через порты приемопередатчика, причем каждый порт приемопередатчика соединяет по меньшей мере один проводник с индивидуальным каналом передачи; маршрутизатор, который выборочно направляет сгенерированный сигнал возбуждения через соответствующий канал (Тх) передачи в по меньшей мере один порт приемопередатчика любой из множества соединительных панелей.

Использование: для проведения измерений методом ядерного магнитного резонанса в многоядерной системе. Сущность изобретения заключается в том, что раскрывается многоядерное RF антенное устройство для использования в многоядерной системе MRI или MR сканере, для передачи RF сигналов возбуждения (поле B1) для возбуждения ядерных магнитных резонансов (NMR) и/или для приема сигналов релаксации NMR для многоядерного восстановления MR изображения (магнитного резонанса), при этом RF антенное устройство настраивается на ларморовские частоты, по меньшей мере, двух разных видов ядер, имеющих, по меньшей мере, два разных гиромагнитных отношения, таких как 1H, 14N, 31P, 13C, 23Na, 39K, 17O и гиперполяризованных газов, таких как 129Xe, или других изотопов, имеющих ядерный спин.

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой сборочный узел радиочастотных катушек для использования в магнитно-резонансной системе. Узел содержит радиочастотную катушку и схемы расстройки, запирания, смещения, мультиплексирования.

Изобретение относится к антенной технике и предназначено для приема радиочастотных сигналов в радиосвязи, мобильной связи, радиолокации и радиоастрономии. Технический результат - повышение чувствительности приема радиочастотных сигналов.

Изобретение относится к системам магнитно-резонансного обследования. Радиочастотный модуль передачи для системы магнитно-резонансного обследования содержит: РЧ передающий антенный элемент; РЧ источник питания с РЧ устройством управления, выполненный с возможностью генерирования РЧ сигнала возбуждения; сигнальный провод, подсоединенный между РЧ источником питания и РЧ передающим антенным элементом, выполненный с возможностью подачи РЧ сигнала возбуждения на РЧ передающий антенный элемент; блок мониторинга локального поля, выполненный с возможностью измерения напряженности локального поля, излучаемого РЧ передающим антенным элементом, и генерирования сигнала воспринимающей катушки, который представляет измеренную напряженность локального поля; микшер, выполненный с возможностью частотного преобразования сигнала воспринимающей катушки в частотно-преобразованный сигнал воспринимающей катушки и подсоединенный между блоком мониторинга локального поля и сигнальным проводом для передачи частотно-преобразованного сигнала воспринимающей катушки по сигнальному проводу в РЧ устройство управления. 8 з.п. ф-лы, 11 ил.

Наверх