磁共振線圈的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有至少一個天線元件(2)的MR線圈(1)，其中至少一個天線元件(2)具有至少一個可拉伸的導線段(3，3a，3b)，其具有塑料外罩(4)和由導電的液體(6)形成的芯(5)。本發(fā)明例如可以用于在患者處的后部和/或前部的定位。MR線圈特別地可以是層式的線圈墊，其例如可以與MR設備的患者臥榻連接。
【專利說明】
磁共振線圈
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及一種在磁共振斷層成像中使用的線圈（"MR線圈"），特別是局部線圈， 具有至少一個天線元件。本發(fā)明例如可以用于MR線圈在患者處的后部和/或前部的定位。MR 線圈特別地可以是層式的線圈墊，其例如可以與MR設備的患者臥榻連接。
【背景技術】
[0002] 在磁共振斷層成像(MRT，也簡稱為〃MR")中，對于接收交變磁場采用高頻線圈（下 面也稱為〃局部線圈〃）。局部線圈關于交變磁場是敏感的并且具有一個或多個帶有銅導線 的天線元件。各個天線元件大多實施為環(huán)形的回路，例如所謂的環(huán)形天線（"Loops")、蝶形 線圈或鞍形線圈。
[0003]局部線圈除了至少一個天線元件之外附加地通常具有前置放大器、其它電子器件 (外罩波陷波器等)和鋪設電纜、外殼、以及大多具有帶插頭的電纜，局部線圈通過該插頭連 接到MRT設備或MRT裝置上。安裝在MRT裝置側的接收器對由局部線圈接收的信號進行濾波 和數(shù)字化，并將數(shù)據傳送到數(shù)字信號處理裝置，該數(shù)字信號處理裝置從測量中大多導出圖 像或頻譜，并且例如將其提供給用戶以用于診斷。
[0004] 為了獲得特別好的信噪比，將HF線圈關于其幾何特征和其接收特性與不同的身體 區(qū)域相匹配，并且盡可能靠近患者的身體定位，例如在患者上(前部)或在患者下（后部）。局 部線圈理想地應當幾何上盡可能精確地覆蓋待檢查區(qū)域。局部線圈例如可以對于具有較大 周長的患者而在其幾何尺寸方面更大并且對于纖細的患者較小。通常的局部線圈位于剛性 的殼體中或位于由塑料構成的雖然可彎曲、但不可拉伸的外殼中。
[0005] DE 10 2010 033 322 A1公開了一種機械上柔性的MR線圈，具有用于尤其介入式 磁共振斷層成像的能打開的導體結構。在此，用于磁共振斷層成像系統(tǒng)的局部線圈具有至 少一個天線元件，其中至少一個天線元件具有為了形成開口而可拆分的連接。
[0006] DE 10 2012 200 599 A1公開了一種用于磁共振成像系統(tǒng)的天線系統(tǒng)，具有多個 天線元件。在此，天線元件布置在載體元件內/旁邊或上。載體元件不可拉伸地構造并且具 有恒定的表面度量。相鄰的載體元件通過可拉伸的連接部件連接，其中連接部件的尺寸可 以通過拉伸來改變。
[0007] DE 100 51 155 A公開了一種用于核自旋斷層成像裝置的接收線圈裝置，具有多 個、可選地可插接的局部線圈，其中具有主動失諧的局部線圈在未插入的狀態(tài)下具有對于 發(fā)送情況的被動失諧電路和對于接收情況的被動失諧電路，其中在局部線圈的退耦HF電纜 中，接通由失諧線圈和與截止的、在線圈插入時導通的二極管串聯(lián)的電容器構成的失諧振 蕩電路，其中失諧線圈的尺寸為，使得其利用均衡電容和在其抽頭點之間的HF天線抽頭形 成尚阻的并聯(lián)電路。

【發(fā)明內容】

[0008] 本發(fā)明要解決的技術問題是，至少部分地克服現(xiàn)有技術的缺陷并且特別地提供一 種改善的可能性，以簡單的方式特別好地將局部線圈與患者相匹配。
[0009] 上述技術問題通過具有至少一個天線元件的MR線圈，特別是局部線圈來解決，其 中至少一個天線元件具有至少一個可拉伸的導線段，其具有塑料外罩和由導電的液體形成 的芯。通過如下，即，可拉伸的導線段可以線性地拉伸并且可能也可以彎曲，也可以拉伸和 彎曲天線元件和MR線圈，以便其特別好地緊靠患者。例如可以用唯一一個如上面描述的相 應地可以拉伸的MR線圈，來代替迄今為止簡單不同成形的MR線圈（例如用于具有較大周長 的患者或用于纖細的患者的局部線圈）。由導電的液體形成的芯引起，特別可靠地引導電 流。在此特別地，可拉伸的導線段的電阻可以盡可能不取決于拉伸的度量或程度，更確切地 說即使在強烈拉伸的情況下。這優(yōu)選地與可拉伸的導線不同，由具有混合的導電的粉末的 塑料組成。通過不取決于拉伸的電阻，在拉伸的情況下不提高可拉伸的導線段的按比例的 天線損失并且由此不影響信噪比（SNR)。這又簡化了對匹配的可能需要的再調諧 (Nachstimmen)。特別地可能僅需要對頻率進行再調諧。特別地，可拉伸的導線段可以被拉 伸到其長度的幾倍，而不會失效。
[0010] 可拉伸的導線段可以是電線條(Drahtstiick)或電線段。
[0011] 在塑料中例如可以存在至少一個微流體通道，其以導電的液體來填充。
[0012] -種實施是，導電的液體是金屬液體或液體金屬，因為其能夠實現(xiàn)特別小的電阻。 而且這樣的導線段特別可靠地傳導電流。
[0013] 另一種實施是，導電的液體是非磁性的液體。這尤其對于MR成像具有大的優(yōu)點，因 為避免了圖像偽影。
[0014] -種擴展是，金屬液體具有鎵(Ga)或由鎵組成。鎵在提高的室溫的情況下，也就是 在大約30°C的情況下熔化并且在典型的MR應用中在不具有或僅具有小的添加物的情況下 變?yōu)橐簯B(tài)或是液態(tài)的。
[0015] 另一種實施是，金屬液體具有或是鎵-銦（In)混合物，特別是Ga-In合金。和所有金 屬一樣，該混合物是良好的導電體。兩種金屬是非磁性的，這對于MR成像是極其具有優(yōu)勢 的。Ga-In合金特別是作為易熔質呈現(xiàn)，其明顯降低了鎵的熔點。根據鎵或銦的含量，熔點可 以降低直至3至5°C(在Ga分量為大約75%時）。這樣的導線例如可以被拉伸直至其額定或正 常長度的八倍。
[0016] 使用Ga-In混合物給出另外的優(yōu)點，即，當塑料外罩被損壞時，在破損處形成金屬 的氧化層，其防止混合物進一步流出。
[0017] 另一種實施是，至少一個天線元件或用于至少一個天線元件的反射因數(shù) (1^:1^161；[0118€31^1:01')設置在40%與60%之間的范圍內，特別是在大約50%處。也就是在該 實施中，反射因數(shù)不是設置到例如可能的10% (相應于_20dB)，而是僅設置到40%至60%， 特別是設置為50% (相應于_6dB)。為此可以將至少一個天線元件與匹配裝置(例如匹配網 絡或匹配電路)連接并且相應寬帶地設置匹配。由此可以棄用對匹配的跟蹤，因為在均衡的 情況下從一開始就設置該稍微不精確的并且由此寬帶的匹配。在此利用的是，在拉伸的情 況下天線大小雖然改變了線圈的諧振頻率，但是反射因數(shù)的絕對值幾乎保持不變。因此在 使用低噪聲的前置放大器的情況下雖然進行拉伸但是不明顯改變放大和信噪比。
[0018] 另一種實施是，除了至少一個天線元件之外還布置另外的可拉伸的導線段，其電 阻在拉伸時被改變。另外的可拉伸的導線段由此具有對于天線元件的可拉伸的導線段更不 利的特性，使得其在拉伸時明顯地，特別是強烈地，改變其電阻。由此以簡單且緊湊的方式 能夠實現(xiàn)，在至少在相鄰的天線元件附近的區(qū)域中考慮拉伸的程度并且必要時改變MR線圈 或至少一個相鄰的天線元件的設置。另外的可拉伸的導線段為此可以與控制或調節(jié)電路連 接，例如與調節(jié)放大器連接，或者表示這樣的控制或調節(jié)電路的一部分?？刂苹蛘{節(jié)電路在 輸出側與用于至少一個天線元件的匹配網絡連接或是匹配網絡的一部分。
[0019] 另外的可拉伸的導線段可以相對于天線元件的至少一個可拉伸的導線段呈現(xiàn)基 本上任意的取向。由此可以彼此平行地布置導線段?？衫斓膶Ь€段可以布置在共同的、特 別是可拉伸的、基體上。
[0020] 另一種實施是，另外的可拉伸的導線段具有波狀的走向，例如具有正弦形的、矩形 的或曲折形的走向。這給出如下優(yōu)點，即，在短的直線長度上實現(xiàn)特別大的電阻變化。
[0021] 另一種實施是，另外的可拉伸的導線段具有塑料作為基質材料，其具有混合的、導 電的粉末作為填充材料。這樣的導線段可以緊湊、便宜和耐用地實現(xiàn)。
[0022] 另一種實施是，可以向另外的可拉伸的導線段施加直流電壓，并且根據產生的電 流或根據電流變化經由差動放大器可以產生調節(jié)電壓。由此可以將一個或多個參數(shù)或部件 (例如匹配網絡)調節(jié)到期望的額定值或額定范圍，特別是關于至少一個天線元件的接收特 性在拉伸改變的情況下也保持均勻。
[0023] 另一種實施是，MR線圈還具有:與匹配網絡的頻率特定的固定電容器并聯(lián)連接的 電容二極管，其中可以借助調節(jié)電壓控制電容二極管，使得通過其可以再次補償由于拉伸 引起的頻率變化。特別地例如可以借助調節(jié)電壓控制電容二極管，使得借助電容二極管可 以補償由于拉伸引起的頻率變化。由此，匹配的反射因數(shù)可以關于整個應用范圍保持為極 低。
[0024] MR線圈尤其可以作為可變形的層或墊存在，例如用于在患者處的前部和/或后部 的定位。
【附圖說明】
[0025] 本發(fā)明的上面描述的特征、特性和優(yōu)點以及怎樣實現(xiàn)其的方式，借助于下面對結 合附圖詳細描述的實施例的示意性描述而更清楚和更明確地理解。在此為清楚起見，相同 或功能相同的元件具有相同的附圖標記。
[0026] 圖1示出了 MR線圈的天線元件的可拉伸的導線段的橫截面視圖；
[0027] 圖2示出了按照第一實施例的MR線圈的天線元件的電路圖，所述天線元件具有相 關的匹配網絡;和
[0028] 圖3示出了按照第二實施例的MR線圈的天線元件的電路圖，所述天線元件具有相 關的匹配網絡。
【具體實施方式】
[0029]圖1作為截面示圖示出了 MR線圈1的天線元件2的可拉伸的導線段3的橫截面視圖。 可拉伸的導線段3具有軟管或管形的塑料外罩4和芯5。例如構造為微流體通道 (mikrofluidischen Kanal)的芯5通過以Ga-In低恪質6形式的合金來填充。Ga-In低恪質6 在磁共振斷層成像檢查的通常的溫度范圍內是液態(tài)的，也就是為高度導電的金屬液體。此 外，是非磁性的。導線段3例如可以被拉伸直至其正?；蝾~定長度的八倍（垂直于圖像平 面）。此外存在如下優(yōu)點，即，當塑料外罩4損壞時，在Ga-In低熔質6上形成氧化層，其防止從 塑料外罩4中進一步流出。
[0030]圖2示出了按照第一實施例的MR線圈1的天線元件2的電路圖，具有相關的匹配網 絡7。天線元件2具有回路形的導線3、8,其具有第一可拉伸的導線段3、3a和第二可拉伸的導 線段3、3b，其串聯(lián)地連接到例如構造為電線、電纜或導體軌道的另外的導線段8。另外的導 線段8例如可以作為銅電線或另外的銅導線呈現(xiàn)?？衫斓膶Ь€段3可以至少在通過雙箭頭 表示的縱向上線性地拉伸。
[0031]在可拉伸的導線段3a與3b之間在一側存在電容器9(其不失一般性地也可以被稱 為〃縮短電容器〃)并且在另一側存在兩個串聯(lián)連接的電容器，也就是電容器1〇(其特別地可 以表示頻率特定的固定電容器）和電容器11 (其不失一般性地也可以被稱為"失諧電容 器")。
[0032]在第一可拉伸的導線段3、3a與電容器10之間例如經由節(jié)點K1連接另外的電容器 12。電容器12例如可以用于調諧電阻性負載。
[0033]在兩個電容器10與11之間的節(jié)點K2與參考電勢，諸如接地線GND連接。
[0034]在第二可拉伸的導線段3、3b與失諧電容器11之間例如經由節(jié)點K3連接線圈13(其 不失一般性地也可以被稱為〃失諧線圈〃）。失諧線圈13在另一側經由扼流圈14與接頭15連 接。接頭15例如可以用作直流電壓輸入端。
[0035]另外的電容器12可以連接到另外的接頭16，例如連接到信號輸入端。
[0036]在失諧線圈13與扼流圈14之間連接二極管（特別是HF二極管，例如PIN二極管）17 的陽極，其陰極與接地線GND連接。
[0037]在扼流圈1 4與接頭1 5之間連接電容器1 8 (特別是隔直電容器， Blockkondensator)，其另一側與接地線GND連接。
[0038]接頭16例如可以被用作高頻信號輸出端，例如用于輸出在天線元件中感應出的HF 信號。天線元件2由此特別地可以被用作純接收天線和/或用作組合的發(fā)送/接收天線。
[0039] 匹配網絡7特別地可以具有或包括元件10至18。
[0040] 對于該天線元件2設置的反射因數(shù)是大約50%。由此可以棄用跟蹤匹配或匹配網 絡7,因為在均衡的情況下從一開始設置該稍微不精確的并且由此寬帶的匹配。
[0041] 圖3示出了線圈1的天線元件2的電路圖，其除了匹配網絡7之外附加地具有調節(jié)電 路20。調節(jié)電路20也可以被視為匹配網絡7的一部分。
[0042]調節(jié)電路20具有另外的扼流圈21、另外的電容器22、調節(jié)放大器23和另外的可拉 伸的導線段24。匹配網絡7附加地具有電容二極管（KapaziUtsdiode )25。
[0043]另外的可拉伸的導線段24可以在與天線元件2的可拉伸的導線段3a和3b相同的方 向上拉伸，并且特別地可以與其一起拉伸。在此，與導線段3a和3b不同，在拉伸時另外的可 拉伸的導線段24的電阻極大地改變。有助于此的是，另外的可拉伸的導線段24具有波狀的 走向。另外的可拉伸的導線段24在此例如由具有混合的、導電的粉末的作為基質材料的塑 料組成。
[0044] 導線段24在此連接到調節(jié)放大器23的輸入端。例如經由調節(jié)放大器23,可以向導 線段24施加直流電壓DC并且借助由此產生的流過導線段24的電流借助調節(jié)放大器23產生 調節(jié)電壓，其被提供給調節(jié)放大器23的輸出端。因為在拉伸導線段24時電流明顯改變，則調 節(jié)電壓的高度也取決于另外的可拉伸的導線段24的電阻。也就是，在拉伸天線元件2并且由 此也拉伸相鄰的導線段24的情況下可以基于產生的電流變化通過差動放大器23產生調節(jié) 電壓或調節(jié)電壓的改變。
[0045] 電容二極管25與頻率特定的電容器10并聯(lián)連接并且在一側提供到節(jié)點K1和在另 一側提供到接地地線GND。節(jié)點K1經由扼流圈21與調節(jié)放大器23的輸出端連接。電容器22也 在一側與調節(jié)放大器23的輸出端連接，而在另一側與接地線GND連接。借助調節(jié)電壓可以控 制電容二極管25,使得通過其可以再次補償由于拉伸導線段3a和3b引起的頻率變化。由此， 匹配的反射因數(shù)可以關于整個應用范圍保持為極低。特別地，反射因數(shù)例如可以保持到 10% (相應于-20dB)，而不會明顯改變放大和信噪比。
[0046] 雖然本發(fā)明在細節(jié)上通過所示的實施例詳細闡述和描述，但是本發(fā)明不限于此并 且可以由專業(yè)人員從中導出其它方案，而不脫離本發(fā)明的保護范圍。
[0047] 由此也可以借助調節(jié)電路控制或調節(jié)不同天線元件的多個匹配網絡。也可以與相 鄰的天線元件不同地進行調節(jié)。
[0048] 一般地，〃一〃、〃一個〃等被理解為單數(shù)或復數(shù)，特別是在〃至少一個〃或〃一個或多 個〃等的意義上，只要其沒有例如通過措辭〃恰好一個〃等明確排除。
[0049]數(shù)字表達也可以包括給出的數(shù)量以及通常的容差范圍，只要其沒有明確排除。 [0050] 附圖標記列表：
[0051 ] 1 MR 線圈
[0052] 2 天線元件
[0053] 3 可拉伸的導線段
[0054] 3a第一可拉伸的導線段 [0055] 3b第二可拉伸的導線段
[0056] 4 塑料外罩
[0057] 5 芯
[0058] 6 Ga-In 低熔質
[0059] 7 匹配網絡
[0060] 8 導線段
[00611 9 縮短電容器
[0062] 1〇 電容器
[0063] 11失諧電容器
[0064] 12另外的電容器
[0065] 13失諧線圈
[0066] 14扼流圈
[0067] 15 接頭
[0068] 16 接頭
[0069] 17 二極管
[0070] 18 電容器
[0071] 20調節(jié)電路
[0072] 21另外的扼流圈
[0073] 22另外的電容器
[0074] 23調節(jié)放大器
[0075] 24另外的可拉伸的導線段
[0076] 25電容二極管
[0077] DC直流電壓
[0078] GND接地線
[0079] K1 節(jié)點
[0080] K2 節(jié)點
[0081] K3 節(jié)點
【主權項】
1. 一種具有至少一個天線元件（2)的MR線圈（I)，其中至少一個天線元件（2)具有至少 一個可拉伸的導線段(3,3&，313)，所述導線段(3,3 &，313)具有塑料外罩(4)和由導電的液體 (6)形成的芯(5)。2. 根據權利要求1所述的MR線圈（1)，其中，所述導電的液體(6)是金屬液體。3. 根據上述權利要求中任一項所述的MR線圈（1)，其中，所述導電的液體(6)是非磁性 的液體。4. 根據權利要求2和3所述的MR線圈（1 )，其中，所述金屬液體(6)具有或是Ga-In合金。5. 根據上述權利要求中任一項所述的MR線圈（1)，其中，至少一個天線元件（2)的反射 因數(shù)設置在40 %與60 %之間的范圍內，特別是大約50 %。6. 根據上述權利要求中任一項所述的MR線圈（1)，其中，除了至少一個天線元件(2)之 外還布置至少一個另外的可拉伸的導線段(24)，其電阻在拉伸時改變。7. 根據權利要求6所述的MR線圈（1)，其中，所述另外的可拉伸的導線段(24)具有波狀 走向。8. 根據權利要求6至7中任一項所述的MR線圈（1)，其中，所述另外的可拉伸的導線段 (24)具有帶有混合的、導電的粉末的塑料。9. 根據權利要求6至8中任一項所述的MR線圈（1)，其中，向另外的可拉伸的導線段(24) 施加直流電壓(DC)，并且根據電流變化經由差動放大器(23)能夠產生調節(jié)電壓。10. 根據權利要求9所述的MR線圈（1 )，其中，所述MR線圈還具有： -與匹配網絡(7)的頻率特定的固定電容器(10)并聯(lián)連接的電容二極管(25)， -其中能夠借助調節(jié)電壓控制所述電容二極管（25)，使得通過其能夠補償由于拉伸引 起的頻率變化。
【文檔編號】G01R33/341GK105911494SQ201610040505
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月21日
【發(fā)明人】H.格雷姆
【申請人】西門子公司