[其他]互感核磁共振射頻線圈匹配裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 85106858
• 申請日: 1985-09-12
• 公開（公告）號: CN85106858A
• 公開（公告）日: 1986-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 帕特里克·李·賈斯科爾斯基;馬修·G·伊什
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號: G01R33/22
• 分類號: G01R33/22
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 吳秉芬

本發(fā)明涉及的是核磁共振裝置。更確切些說，本發(fā)明涉及一阻抗匹配裝置，它利用互感來耦合射頻線圈到射頻功率放大器以及射頻接收機(jī)前置放大器，而射頻功率放大器和射頻接收機(jī)前置放大器組成核磁共振掃描器的一部份。

過去，結(jié)構(gòu)化學(xué)家已經(jīng)在高分辨率核磁共振光譜學(xué)儀器中應(yīng)用核磁共振現(xiàn)象來分析化合物的結(jié)構(gòu)。最近，核磁共振已發(fā)展為一種醫(yī)學(xué)診斷方式，并在人體解剖成像以及實(shí)現(xiàn)在體外對體外對體內(nèi)進(jìn)行光譜學(xué)分析方面獲得了應(yīng)用。正如現(xiàn)在充分了解的那樣，放在極化磁場中的樣品體，諸如病人，放在拉馬（Larmor）頻率下的射頻能量照射會(huì)激發(fā)核磁共振現(xiàn)象。在醫(yī)療診斷應(yīng)用中，通常是把要檢查的病人放在園柱形的射頻線圈中，并用射頻功率放大器激勵(lì)射頻線圈來實(shí)現(xiàn)的。在射頻激勵(lì)停下來時(shí)，同一線圈或另外的線圈和一射頻前置放大器接收躺在射頻線圈磁場中的病人體上發(fā)出來的核磁共振信號。核磁共振信號通常是在線性梯度磁場存在時(shí)觀察的，此線性梯度場用于把空間信息編碼成信號。在整個(gè)核磁共振掃描期間，多數(shù)核磁共振信號通常都會(huì)被觀察到。然后應(yīng)用這些信號來獲得關(guān)于被研究物體的核磁共振圖象或光譜學(xué)信息。

為保證射頻功率放大器和射頻線圈以及線圈和核磁共振接收機(jī)前置放大器之間最大的功率傳輸，射頻線圈的輸入阻抗必須與放大器的輸出阻抗以及前置放大器的輸入阻抗相匹配。另外射頻線圈的阻抗必須與連接射頻線圈和射頻功率放大器或前置放大器的傳輸線的特性阻抗相匹配。這點(diǎn)可以通過作用可調(diào)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)來獲得。而傳統(tǒng)的核磁共振射頻線圈匹配網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)問題是：對這樣的電路的恰當(dāng)?shù)厥褂靡蕾囉诰€圈的品質(zhì)因數(shù)Q，而品質(zhì)因數(shù)又隨其中物體的大小而變化。因此一個(gè)大個(gè)子（比如體重超過220磅）將要比一個(gè)小個(gè)子使線圈Q值降低的多的多。Q值的降低通常會(huì)導(dǎo)致阻抗失配，這是因?yàn)镼值的降低會(huì)伴隨產(chǎn)生線圈輸入阻抗的減少的緣故。

為了重新獲得最優(yōu)輸入阻抗，傳統(tǒng)的匹配網(wǎng)絡(luò)要么需要可拆卸的電氣連接，代換電容值;要么采用可變電容或可變電感以備調(diào)整。然而，代換具有離散值的部件，或者電氣接線的改接可能只會(huì)使數(shù)目有限的核磁共振射頻線圈負(fù)載達(dá)到阻抗匹配。同樣不希望的是在核磁共振磁鐵鐵芯附近使用可調(diào)電容性或電感性元件，因?yàn)樗鼈儠?huì)影響磁場的均勻性。

因此，當(dāng)今發(fā)明的主要目的是提供一核磁共振射頻線圈阻抗匹配裝置，它克服了上面討論的傳統(tǒng)裝置的缺點(diǎn)。

本發(fā)明的另一目的是提供一使用可變互感的核磁共振射頻線圈阻抗匹配裝置，此裝置可對阻抗范圍很大的大多數(shù)負(fù)載實(shí)現(xiàn)匹配。

核磁共振掃描裝置包含一個(gè)射頻線圈，用以發(fā)送或接收射頻信號。當(dāng)射頻線圈作用于發(fā)送方式下時(shí)，它被耦合到射頻能源。在接收方式下，射頻線圈被耦合到射頻接收器。使用耦合線圈通過互感來實(shí)現(xiàn)核磁共振射頻線圈到射頻能源和到接收機(jī)的耦合。為此，實(shí)施時(shí)耦合線圈放置在射頻線圈的磁場中。

我們相信本發(fā)明是新穎的，其特征在后面的權(quán)項(xiàng)中詳細(xì)闡述。然而參照下面的敘述和附圖可以在它的組織以及進(jìn)一步與物體一起進(jìn)行操作的方法，和由此帶來的優(yōu)點(diǎn)兩方面，對發(fā)明有更好的理解。

圖1是核磁共振掃描器磁鐵的剖面圖，包括射頻線圖，梯度磁場線圈和磁場調(diào)整線圈組件和射頻屏蔽罩。

圖2描述一種直接激勵(lì)核磁共振射頻耦合線圈的傳統(tǒng)方法，包括射頻屏蔽罩的一個(gè)斷面視圖。

圖3與圖2相似，但它描述了體現(xiàn)本發(fā)明的，利用可變互感的核磁共振射頻線圈阻抗匹配裝置的一個(gè)例子。

圖4描繪按照使用可變互感的本發(fā)明激勵(lì)射頻線圈的方法。

圖5A是核磁共振射頻線圈的頂視圖，該線圈已在圖3示出。該圖畫出了射頻磁通分布以及對本發(fā)明中的匹配線圈推薦一個(gè)適宜位置，以便產(chǎn)生一個(gè)線性極化射頻磁場。

圖5B與圖5A類似，但另外描繪了正交諧振方式下的磁通分布以及對本發(fā)明中的匹配線圈推薦一個(gè)適宜位置，以產(chǎn)生一環(huán)形極化射頻磁場。

圖6是實(shí)現(xiàn)使用正交激勵(lì)來產(chǎn)生形形激化磁場的推薦電路框圖。

圖7詳細(xì)畫出了實(shí)現(xiàn)發(fā)明的阻抗匹配線圈的另一個(gè)例子，其對于與圖5A和圖5B中所描述的實(shí)例一起使用十分有例。

圖8畫出了一個(gè)射頻屏蔽罩的實(shí)現(xiàn)圖，在本發(fā)明中對激勵(lì)射頻線圈很有用。