專(zhuān)利名稱(chēng):用表面線(xiàn)圈探測(cè)的核磁共振儀的制作方法
核磁共振儀包括產(chǎn)生一個(gè)均勻主磁場(chǎng)(HO)的裝置和一個(gè)產(chǎn)生梯度場(chǎng)的裝置及一個(gè)可在試驗(yàn)空間產(chǎn)生局部均勻的高頻交變磁場(chǎng)的線(xiàn)圈和一個(gè)用于探測(cè)在被試物中產(chǎn)生的核磁共振訊號(hào)。這類(lèi)核磁共振儀可從1982年D.G Gadiam(蓋丁)(Clarendon press Oxford)著的“核磁共振及其在生命系統(tǒng)中的應(yīng)用”一書(shū)中第8章164頁(yè)和“計(jì)算機(jī)斷層X(jué)線(xiàn)照相技術(shù)”2-10頁(yè)，(1981年第1期)中了解到，其中論述了使用所謂表面線(xiàn)圈測(cè)量血液流動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。即在探測(cè)過(guò)程中可得到較好的訊噪比，可使探測(cè)線(xiàn)圈的尺寸與形狀與被插物相適應(yīng)，并在靠近線(xiàn)圈的相當(dāng)小的區(qū)域內(nèi)可得到精確的測(cè)試結(jié)果。要用一種較大的線(xiàn)圈常稱(chēng)為主線(xiàn)圈，來(lái)產(chǎn)生激勵(lì)高頻電磁場(chǎng)，否則就不能產(chǎn)生足夠的均勻場(chǎng)。如因某種原因希望儀器能把激勵(lì)線(xiàn)圈與作測(cè)量用的表面線(xiàn)圈放在非互相垂直位置，則會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重干擾。表面線(xiàn)圈將被激勵(lì)場(chǎng)所感應(yīng)，可能達(dá)到使探測(cè)回路過(guò)載的程度，這樣會(huì)使前置放大器毀壞。反之，當(dāng)激勵(lì)時(shí)，表面線(xiàn)圈內(nèi)的感應(yīng)電流會(huì)干擾高頻激勵(lì)場(chǎng)，可能產(chǎn)生不成為正確的90°和180°的激勵(lì)脈沖。這種作用會(huì)限制表面線(xiàn)圈使用，另一方面由于這種不希望有的效應(yīng)，將喪失表面線(xiàn)圈的許多優(yōu)越性。
本發(fā)明提出了改進(jìn)措施，可使這種核磁共振儀測(cè)量用的表面線(xiàn)圈能用于任何位置，和放在任何方向，本發(fā)明用新型探測(cè)線(xiàn)圈，完成了如前言中所提出的這種核磁共振儀，探測(cè)核磁共振訊號(hào)的表面線(xiàn)圈帶有一個(gè)祛藕回路，可消除高頻激勵(lì)線(xiàn)圈帶來(lái)的影響。
因?yàn)榘幢景l(fā)明中所用核磁共振儀的表面線(xiàn)圈在激勵(lì)線(xiàn)圈工作時(shí)，有祛藕作用，故不會(huì)在線(xiàn)圈中感應(yīng)出干擾電流，不論激勵(lì)線(xiàn)圈和測(cè)量線(xiàn)圈放置的方向如何，都可避免干擾現(xiàn)象的出現(xiàn)。
在較佳的實(shí)施例中，至少當(dāng)高頻激勵(lì)線(xiàn)圈工作時(shí)，表面線(xiàn)圈的頻率將調(diào)至比系統(tǒng)的工作頻率高許多，這種較高的工作頻率是被歡迎的，不然測(cè)量線(xiàn)圈將保持較強(qiáng)的傳導(dǎo)電流。
這種祛藕效應(yīng)是在表面線(xiàn)圈調(diào)整回路內(nèi)使用可變電容C。在祛藕過(guò)程中，電容C值較低，結(jié)果使調(diào)整回路的自然頻率增高。如同單個(gè)可變電容，例如電可控變?nèi)芏O管將不能承受出現(xiàn)的電壓，則需用幾個(gè)同類(lèi)電容串聯(lián)。為保持正確的電容值，還需將幾組串聯(lián)電容并聯(lián)連接。
對(duì)于對(duì)稱(chēng)探測(cè)，還要用平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器的連接。祛藕電路接在該連線(xiàn)與表面線(xiàn)圈的端頭之間。常喜歡在功率源與祛藕線(xiàn)路同加一個(gè)高阻。這保證調(diào)諧回路的Q值對(duì)工作頻率不會(huì)帶來(lái)有害的影響。
本發(fā)明的另一個(gè)較佳實(shí)施例中當(dāng)用測(cè)量線(xiàn)圈插測(cè)時(shí)，高頻激勵(lì)線(xiàn)圈通過(guò)小電阻短路，最好是用二極管電橋。作短路回路用兩個(gè)電阻和二極管的串聯(lián)組合，這里也須避免互相干擾。短路回路可用橋路與其電源連接。
另一個(gè)較佳實(shí)施例至少有兩個(gè)完全相同的或相近似的表面線(xiàn)圈分別具有祛藕回路，并將祛藕回路接成互相自動(dòng)聯(lián)系，這里列出了幾種用于眼、耳、或乳房檢查的儀器的表面線(xiàn)圈。對(duì)被檢測(cè)物用兩個(gè)表面線(xiàn)圈作檢查有其優(yōu)越性，例如，對(duì)于一般患者是很寬敞的激勵(lì)線(xiàn)圈，由于要求也必須可以檢查大多數(shù)是較肥胖的患者。表面線(xiàn)圈在測(cè)試時(shí)應(yīng)直接對(duì)著被測(cè)部位，因?yàn)檫@里用較大的激勵(lì)線(xiàn)圈才能得到足夠的均勻激勵(lì)場(chǎng)激發(fā)起核磁共振，每個(gè)表面線(xiàn)圈部有祛藕回路。這些祛藕回路可互相連接在一起。
以下將參考附圖，對(duì)本發(fā)明的若干實(shí)施例作更詳細(xì)的描述。
圖1為具有兩個(gè)表面線(xiàn)圈的核磁共振儀。
圖2為兩個(gè)表面線(xiàn)圈和兩個(gè)表面線(xiàn)圈系統(tǒng)。
圖3是一種表面線(xiàn)圈用的祛藕回路。
圖4是這類(lèi)祛藕線(xiàn)路的開(kāi)關(guān)電路詳圖。
圖5為本發(fā)明之一種在線(xiàn)圈系統(tǒng)中的主線(xiàn)圈用短路回路。
圖1所顯示的核磁共振儀包括產(chǎn)生靜止均勻磁場(chǎng)HO的線(xiàn)圈系統(tǒng)2，產(chǎn)生梯度磁物的線(xiàn)圈系統(tǒng)4，分別供線(xiàn)圈系統(tǒng)2和4的電源6和8線(xiàn)圈10用于產(chǎn)生高頻交變激勵(lì)磁場(chǎng)，并與源12連接。本發(fā)實(shí)施例用兩個(gè)表面線(xiàn)圈13，來(lái)探測(cè)由高頻激勵(lì)場(chǎng)對(duì)被試物產(chǎn)生的核磁共振訊號(hào)。為了便于讀出，兩個(gè)線(xiàn)圈13與訊號(hào)放大器14相連。訊號(hào)放大器14接到相敏整流器16，它是與中心控制系統(tǒng)18連接。而中心控制系統(tǒng)18又控制高頻源12的調(diào)制器20以及梯度線(xiàn)圈和顯象器22的電源8用一個(gè)高頻示波器24驅(qū)動(dòng)調(diào)制器20和相敏整流器16以處理訊號(hào)。冷卻系統(tǒng)26用冷卻管27冷卻主磁場(chǎng)的電磁線(xiàn)圈。這種冷卻系統(tǒng)可由水冷卻常規(guī)線(xiàn)圈或用液氦冷卻超導(dǎo)線(xiàn)圈。在磁鐵系統(tǒng)2和4內(nèi)的激勵(lì)線(xiàn)圈10，包含測(cè)量空間28，用于醫(yī)用診斷，這樣已有足夠地方可容納患者。必須在測(cè)量空間28內(nèi)產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)HO，用于選取顯示截面位置的梯度場(chǎng)，和空間的均勻高頻交變場(chǎng)。表面線(xiàn)圈13至空間28的位置可調(diào)，對(duì)于作脊椎和一般身體檢查，最好是，在治療臺(tái)上插入一個(gè)線(xiàn)圈，此臺(tái)附有輔助的位置調(diào)節(jié)裝置，并在空間28內(nèi)的位置可調(diào)，其第二個(gè)線(xiàn)圈在測(cè)試時(shí)可分開(kāi)接到身體或身體被檢查的部位線(xiàn)圈13在大多測(cè)試條件下，可以單個(gè)或兩個(gè)都隨患者移動(dòng)，特別是當(dāng)患者改變位置時(shí)。
圖2是激勵(lì)線(xiàn)圈10和表面線(xiàn)圈13的透視圖，顯示了兩者位置關(guān)系，其磁場(chǎng)方向可視為互相平行的，因?yàn)樵诖藯l件下，激勵(lì)線(xiàn)圈和表面線(xiàn)圈的線(xiàn)圈平面，實(shí)質(zhì)上是互相平行的。用虛線(xiàn)表示的表面線(xiàn)圈13′安排定義成垂直方向。只有在這垂直方向上不會(huì)被激勵(lì)線(xiàn)圈感應(yīng)出干擾電流。由于微勵(lì)線(xiàn)圈的表面部分有柱形套筒，并由于激勵(lì)磁場(chǎng)的扇形擴(kuò)大，這只適用于第一近似。垂直場(chǎng)并不是最適用于許多類(lèi)型的檢查，由于激勵(lì)線(xiàn)圈和測(cè)量線(xiàn)圈間互相感應(yīng)耦合，這種裝置的檢驗(yàn)范圍是顯然受限制的。
這種限制可用一個(gè)表面線(xiàn)圈的祛藕回路來(lái)除去。圖3是這類(lèi)祛藕回路的基本線(xiàn)路圖。須被祛藕的表面線(xiàn)圈由一個(gè)用于對(duì)稱(chēng)驅(qū)動(dòng)的平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器線(xiàn)路30和兩個(gè)最好是變?nèi)荻O管形式的可變電容15組成一個(gè)LC調(diào)諧回路。用可變電容元件17，這里也最好是用變?nèi)荻O管來(lái)使LC回路祛藕，為此目的，所有變?nèi)荻O管可設(shè)定為較低的電容值。導(dǎo)線(xiàn)31將整個(gè)組合接至讀出裝置，見(jiàn)圖1中之14在此就不詳述了。
更詳細(xì)的開(kāi)關(guān)線(xiàn)路見(jiàn)圖4，包括線(xiàn)圈13、平衡-不平衡變換器線(xiàn)路30和連接線(xiàn)31，調(diào)諧回路32，如蓋丁(Gadian)著的書(shū)中170-171頁(yè)所述的，但此處用兩個(gè)變?nèi)荻O管33經(jīng)過(guò)祛藕電阻34連至電源35。祛藕回路36有兩個(gè)可變電容38和40，其中間接點(diǎn)42經(jīng)高頻祛藕電阻44接至電源45的正極。另一端連接可變電容38和40，分別通過(guò)高頻祛藕電阻48和50接至電源45的負(fù)級(jí)。電源35和45可以作為單獨(dú)電源。匹配回路這里是用變?nèi)荻O管33，這是一種機(jī)械調(diào)節(jié)可變電容或是其他方式的可調(diào)電容，但這里所提到的實(shí)施例具有一定的，關(guān)于可靠性和開(kāi)關(guān)速度方面的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，祛藕電阻的電阻值可取500KΩ。一前置放大器可如前述接在端31。
這里所用的祛藕回路包括兩個(gè)變?nèi)荻O管，可以選用一個(gè)變?nèi)荻O的或幾個(gè)變?nèi)荻O管組成串聯(lián)組合，這取決于希望出現(xiàn)在變?nèi)荻O管上的最高電壓是多少?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)電源45來(lái)調(diào)節(jié)祛藕回路與匹配回路的電壓。
當(dāng)探測(cè)被檢查物產(chǎn)生的核磁共振訊號(hào)時(shí)，激勵(lì)線(xiàn)圈和測(cè)量線(xiàn)圈或其他測(cè)量線(xiàn)圈都工作在同一頻率，稱(chēng)為拉姆頻率。這經(jīng)常導(dǎo)致藕合諧振回路的Q值下降，并帶來(lái)測(cè)量線(xiàn)圈諧調(diào)麻煩。在這種情況下，除去激勵(lì)線(xiàn)圈對(duì)表面線(xiàn)圈的耦合，實(shí)際上是不可行的，因?yàn)橛捎诟邏杭案吖β?，不能使用所講的那種可變電容。解決這個(gè)問(wèn)題的辦法是用圖5所示的短路回路。激勵(lì)線(xiàn)圈10由LC回路組成含有可變調(diào)諧電容7，在此可利用短路回路72控制短路，短路回路72由較小的電阻和4個(gè)二極管76和兩個(gè)較大容量的固定電容78構(gòu)成的橋路74所組成。這橋路用可變電源80通過(guò)兩個(gè)較大的祛藕電阻82供電。在使用短路回路72時(shí)，至少當(dāng)探測(cè)訊號(hào)時(shí)，LC回路可調(diào)至不同的自然諧振頻率，因?yàn)榫€(xiàn)圈10的小電阻R由阻抗R+iwL所代替。結(jié)果將不會(huì)出現(xiàn)這種不希望發(fā)生的效果。進(jìn)一步限制使用表面線(xiàn)圈，尤其當(dāng)被測(cè)物較大時(shí)，這是由于表面線(xiàn)圈的有效磁場(chǎng)區(qū)相當(dāng)嚴(yán)格，且在深度方向的延伸并未比線(xiàn)圈表驗(yàn)尺寸大很多。當(dāng)訊號(hào)相當(dāng)弱時(shí)，為了避免干擾，最好是在線(xiàn)圈尺寸兩倍的距離內(nèi)的地方取訊號(hào)，特別是因?yàn)檩^高的噪音限制了測(cè)量的正確性。當(dāng)用兩個(gè)表面線(xiàn)圈作為測(cè)量線(xiàn)圈，把被測(cè)物放在線(xiàn)圈中間，這個(gè)缺點(diǎn)可通過(guò)在激勵(lì)時(shí)將一個(gè)測(cè)量線(xiàn)圈祛藕合，而另一個(gè)不祛藕來(lái)加以克服，如果這樣會(huì)對(duì)儀器不利，則可局部祛藕這個(gè)未被完全祛藕的測(cè)的測(cè)量線(xiàn)圈在整個(gè)距離內(nèi)補(bǔ)償了激勵(lì)線(xiàn)圈的磁場(chǎng)這是決定于線(xiàn)圈的表面積和藕合程度。當(dāng)?shù)诙€(gè)測(cè)量線(xiàn)圈完全沒(méi)有祛藕合，可得到最大程度的補(bǔ)償。當(dāng)用第一個(gè)測(cè)量線(xiàn)圈作探測(cè)時(shí)，該線(xiàn)圈在激勵(lì)時(shí)是完全祛藕合的，則不需要在很大的距離作測(cè)量，對(duì)訊噪比和測(cè)量訊號(hào)的分解率都有好處。當(dāng)作探測(cè)時(shí)，第二個(gè)測(cè)量線(xiàn)圈最好完全祛藕合，激勵(lì)線(xiàn)圈按給定方式的短路。很明顯，在此過(guò)程中這兩個(gè)測(cè)量線(xiàn)圈的功能可以被改變。在作短時(shí)測(cè)量及重顯時(shí)間，如前所提及的用這方法不會(huì)損失空間分解率，并可有較好的訊噪比，或以同一測(cè)量時(shí)間，而可得到較高的空間分解率。
如用一個(gè)激勵(lì)線(xiàn)圈作體部測(cè)量，另一個(gè)激勵(lì)線(xiàn)圈作頭部測(cè)量，最好在這些線(xiàn)圈中加以短路回路。這些回路可以互相藕合，這樣，由線(xiàn)圈帶來(lái)激勵(lì)訊號(hào)的任何干擾可以避免或至少可衰減至足夠小的程度。
在實(shí)際使用中，一個(gè)用超導(dǎo)線(xiàn)圈的核磁共振儀，其測(cè)量訊號(hào)的噪音部份是取決于被測(cè)物的。當(dāng)被測(cè)物在測(cè)量空間已被激勵(lì)，而只作局部范圍測(cè)量，那未被激勵(lì)的整個(gè)被測(cè)物對(duì)測(cè)量訊號(hào)會(huì)增加噪音。如果測(cè)量不用激勵(lì)線(xiàn)圈，但用兩個(gè)表面線(xiàn)圈，而它是按本發(fā)明提出的方法在激勵(lì)時(shí)已被祛藕了，則只有由此線(xiàn)圈的寬度所決定的被測(cè)物部份所產(chǎn)生的噪音才加到測(cè)量訊號(hào)中去。常用于脊髓插查使用主線(xiàn)圈寬50公分，長(zhǎng)約60公分，表面線(xiàn)圈為10×40公分2，這樣容量的被測(cè)體在測(cè)量一垂直截面區(qū)時(shí)所產(chǎn)生的噪音可按線(xiàn)圈在與截面成直角方向上的大小成比例地減小即為60比10。當(dāng)表面線(xiàn)圈作90°旋轉(zhuǎn)，也可以相似地減小徑向截面的測(cè)量噪音。因此，對(duì)于冠狀截面的測(cè)量的訊噪比不能獲得改善，而對(duì)于這些測(cè)量，激勵(lì)線(xiàn)圈也可作為測(cè)量線(xiàn)圈使用。這時(shí)表面線(xiàn)圈則被祛耦合或可能從裝置上被移去。
在核磁共振儀測(cè)量中使用常規(guī)銅線(xiàn)圈產(chǎn)生主磁場(chǎng)，則此設(shè)備本身決定了噪音。用直徑30公分的環(huán)形表面線(xiàn)圈比用激勵(lì)線(xiàn)圈測(cè)量時(shí)其訊噪比可增加到兩倍。
權(quán)利要求
1.核磁共振儀包括產(chǎn)生一個(gè)主均勻磁場(chǎng)(HO)的裝置(2)、一個(gè)產(chǎn)生梯度磁場(chǎng)的裝置(4)、一個(gè)在測(cè)試空間內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)局部均勻的交變高頻磁場(chǎng)的激勵(lì)線(xiàn)圈(10)和一個(gè)檢測(cè)被測(cè)物產(chǎn)生的核磁共振訊號(hào)的測(cè)量線(xiàn)圈，作探測(cè)用的測(cè)量線(xiàn)圈由表面線(xiàn)圈(13)組成。在激勵(lì)線(xiàn)圈(10)通電時(shí)，接通電子祛藕回路(36)以實(shí)現(xiàn)測(cè)量線(xiàn)圈(13)的祛藕合。
2.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1所述的核磁共振儀當(dāng)激勵(lì)線(xiàn)圈(10)通電時(shí)，電子祛藕回路(36)把探測(cè)線(xiàn)圈(13)調(diào)諧至比激勵(lì)線(xiàn)圈的頻率更高的自然頻率。
3.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1或2所述的核磁共振儀其電子祛藕回路(36)包括至少有一個(gè)電子學(xué)上可控的可變電容元件(17、38、40)。
4.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1.2或3所述的核磁共振儀其電子祛藕回路包括幾個(gè)可變電容元件(38)、(40)，接成串并聯(lián)回路。
5.根據(jù)上述任一權(quán)項(xiàng)所述的核磁共振儀其電子祛藕回路被接在成對(duì)稱(chēng)(平衡)的橫跨線(xiàn)圈的連接及線(xiàn)圈(13)的兩端之間。
6.根據(jù)上述任一權(quán)項(xiàng)所述的核磁共振儀其電源(45)通過(guò)高阻(44、49、50)供給電子祛藕回路(36)，這些電阻不會(huì)從本質(zhì)上影響線(xiàn)圈的品質(zhì)因數(shù)Q。
7.根據(jù)上述的任一權(quán)項(xiàng)所述的核磁共振儀，在以探測(cè)線(xiàn)圈作探測(cè)時(shí)，高頻激勵(lì)線(xiàn)圈通過(guò)短路回路(72)被短路。
8.根據(jù)權(quán)項(xiàng)7所述的核磁共振儀，其中用于激勵(lì)線(xiàn)圈(10)的短路回路(72)包括一個(gè)橋路(74)或幾個(gè)二極管(76)經(jīng)過(guò)電阻(82)與電源(80)連接。
9.根據(jù)上述任一權(quán)項(xiàng)所述的核礎(chǔ)共振儀，其檢測(cè)設(shè)施包括兩個(gè)差不多相同的表面線(xiàn)圈，分別具有電子祛藕回路，這些祛藕回路互相連接并且是電子學(xué)上可控制的。
10.根據(jù)權(quán)項(xiàng)9所述核磁共振儀，其中一個(gè)探線(xiàn)圈與被檢物體的載體臺(tái)組合在一起，而另一個(gè)可放在被測(cè)物體的另一邊。
專(zhuān)利摘要
為提高核磁共振儀的測(cè)量精度，備有一個(gè)或幾個(gè)表面線(xiàn)圈作測(cè)量線(xiàn)圈。為避免高頻激勵(lì)線(xiàn)圈與測(cè)量線(xiàn)圈間的互相干擾，在激勵(lì)線(xiàn)圈工作時(shí)，用一祛耦回路裝備一測(cè)量線(xiàn)圈把線(xiàn)圈調(diào)至更高的自然頻率，另一方面當(dāng)用表面線(xiàn)圈探測(cè)時(shí)，將激勵(lì)線(xiàn)圈通過(guò)低電阻短路回路短路，由此避免對(duì)高頻測(cè)量訊號(hào)的干擾。
文檔編號(hào)G01R33/20GK85102139SQ85102139
公開(kāi)日1987年1月17日 申請(qǐng)日期1985年4月1日
發(fā)明者波斯坎帕, 凱梅爾 申請(qǐng)人:菲利浦光燈制造公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan