專(zhuān)利名稱(chēng)：具有局部自動(dòng)調(diào)諧和匹配裝置的多元件發(fā)射rf鏈的制作方法
具有局部自動(dòng)調(diào)諧和匹配裝置的多元件發(fā)射RF鏈
本申請(qǐng)涉及高功率射頻(RF)阻抗匹配。本申請(qǐng)尤其應(yīng)用于磁共振系統(tǒng)中RF功率放大器與多元件發(fā)射線圈的隔離或阻抗匹配。
磁共振成像(MRI)和波譜分析(MRS)系統(tǒng)常常被用于患者的檢查和處置。借助這樣的系統(tǒng)，通過(guò)靜主磁場(chǎng)Btl使待檢查的身體組織的核自旋對(duì)準(zhǔn)，并由在射頻帶中振蕩的橫向磁場(chǎng)B1對(duì)其進(jìn)行激勵(lì)。在成像過(guò)程中，使馳豫信號(hào)暴露于梯度磁場(chǎng)，以定位對(duì)所產(chǎn)生的共振。接收弛豫信號(hào)并將其重建成單維或多維圖像。在波譜分析中，關(guān)于組織的成分的信息承載于共振信號(hào)的頻率分量中。
通常使用的兩種類(lèi)型的MR系統(tǒng)包括“開(kāi)放型” MR系統(tǒng)(立式系統(tǒng))和“膛型”系統(tǒng)。對(duì)于前者，將患者引入到檢查區(qū)中，所述檢查區(qū)位于由C形單元連接的兩個(gè)磁極之間。 在檢查或處置期間，幾乎能夠從所有側(cè)面接近患者。后者包括將患者引入其中的圓柱形檢查空間(軸向系統(tǒng))。
RF線圈系統(tǒng)提供RF信號(hào)的發(fā)射和共振信號(hào)的接收。除了永久性構(gòu)建到成像設(shè)備中的RF線圈系統(tǒng)之外，可以在待檢查的特定區(qū)域周?chē)蚱渲徐`活地布置專(zhuān)用線圈。設(shè)計(jì)專(zhuān)用線圈以?xún)?yōu)化信噪比(SM)，特別是在需要均勻激勵(lì)和高靈敏度探測(cè)的情況下。此外，可以通過(guò)多通道天線布置實(shí)現(xiàn)和生成RF信號(hào)的特定序列、更高的場(chǎng)強(qiáng)、高翻轉(zhuǎn)角或?qū)崟r(shí)序列， 并且能夠?qū)Χ嗑S激勵(lì)加速。
在多元件發(fā)射線圈(multix)系統(tǒng)中，將每個(gè)個(gè)體線圈元件連接至RF功率放大器。 Multix系統(tǒng)能夠提高B1磁場(chǎng)均勻性，并降低患者的比吸收率(SAR)，從而允許在更高的場(chǎng)強(qiáng)(例如2特斯拉(T)或更高)下工作。在更高的場(chǎng)強(qiáng)下將個(gè)體線圈直接連接至RF功率放大器將引起若干問(wèn)題。所述功率放大器被預(yù)先調(diào)諧至選定的阻抗，例如50歐姆。匹配電路使每個(gè)線圈元件的阻抗與預(yù)選的阻抗匹配。然而，患者改變了線圈元件上的負(fù)載，線圈元件將改變其阻抗，從而引起阻抗失配。在阻抗失配的情況下，RF功率被反射回功率放大器， 從而浪費(fèi)了本應(yīng)遞送給線圈元件的功率。這導(dǎo)致個(gè)體線圈元件之間的絕緣不充分，進(jìn)而導(dǎo)致功率放大器的輸出端口處的隔離不充分，最終導(dǎo)致功率放大器上的非線性響應(yīng)。
為了解決功率放大器隔離的問(wèn)題，引入了波導(dǎo)環(huán)行器或隔離器。環(huán)行器是用于分離入射波和反射波的基本三端口非互易(non-reciprocal)部件。當(dāng)絕緣導(dǎo)體繞組在其鐵氧體磁芯內(nèi)建立了磁化場(chǎng)時(shí)，將生成旋磁效應(yīng)，可以利用這一效應(yīng)使信號(hào)從一個(gè)端口環(huán)行到另一端口。入射信號(hào)僅沿一個(gè)方向環(huán)行，即順時(shí)針或逆時(shí)針，以抵達(dá)下一端口。如果所述端口之一終止于匹配的負(fù)載，那么所述環(huán)行器充當(dāng)隔離器，其沿一個(gè)方向具有高損耗，而沿另一方向具有低損耗。因此，在反方向上，所述端口彼此隔離并且信號(hào)的傳播受到限制。磁性鐵氧體磁芯是制作無(wú)源環(huán)行器的最常用的材料，因?yàn)樗鼈兙哂辛己玫?RF)性能，并且沒(méi)有活動(dòng)零件。在特定的頻率范圍內(nèi)發(fā)生預(yù)期的響應(yīng)，這能夠通過(guò)調(diào)節(jié)鐵氧體磁芯的尺寸和靜磁場(chǎng)的幅度來(lái)實(shí)現(xiàn)，即，在更高的功率下，需要更大的磁芯。
高功率環(huán)行器，諸如在MR系統(tǒng)中所使用的那些高功率環(huán)行器的設(shè)計(jì)和制造成本高昂。它們需要大的鐵氧體磁芯和復(fù)雜的熱交換系統(tǒng)，所述熱交換系統(tǒng)包括熱沉和昂貴的導(dǎo)熱材料，所述材料具有低介電常數(shù)以避免電弧放電。需要額外的負(fù)載以在較大的鐵氧體磁芯內(nèi)感生旋磁效應(yīng)。由于鐵氧體磁芯的飽和效應(yīng)以及其內(nèi)在的磁特性的原因，所述環(huán)行器所處的位置必須與MR主磁體相距一定距離。這迫使RF功率放大器要被定位在距離更遠(yuǎn)的位置上，這將提高原本已經(jīng)很高的RF能量的成本，并且增加MR室的布線復(fù)雜性。此外， 在環(huán)行器的運(yùn)行過(guò)程中，反射的RF功率對(duì)鐵氧體磁芯加熱，并導(dǎo)致不可靠的運(yùn)行，從而可能導(dǎo)致RF功率放大器的非線性，并降低放大器的端口處的隔離。
本申請(qǐng)?zhí)峁┝丝朔鲜鰡?wèn)題和其他問(wèn)題的新的經(jīng)改進(jìn)的自動(dòng)調(diào)諧和匹配設(shè)備以及方法。
根據(jù)一個(gè)方面，一種自動(dòng)調(diào)諧和匹配裝置，其包括檢測(cè)從負(fù)載反射的功率的反射功率傳感器和與所述負(fù)載串聯(lián)的LC匹配電路，所述LC匹配電路是能編程的，從而使所述反射功率最小化。
根據(jù)另一方面，一種用于阻抗匹配方法，其包括檢測(cè)從負(fù)載反射的功率，以及對(duì)LC 匹配電路進(jìn)行編程，以使反射功率最小化。
一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于提高了信噪比(SNR)。
另一優(yōu)點(diǎn)在于降低了射頻(RF)功率要求。
另一優(yōu)點(diǎn)在于降低了系統(tǒng)復(fù)雜性。
另一優(yōu)點(diǎn)在于降低了制造成本。
另一優(yōu)點(diǎn)在于縮短了掃描時(shí)間。
在閱讀和理解了下文詳細(xì)說(shuō)明的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明可以采取各種部件和部件布置，以及各種步驟和步驟安排的形式。附圖僅用于圖示說(shuō)明優(yōu)選實(shí)施例，而不應(yīng)認(rèn)為其對(duì)本發(fā)明構(gòu)成限制。


圖1是具有自動(dòng)調(diào)諧和匹配單元的磁共振系統(tǒng)的一個(gè)方面的示意圖2是具有自動(dòng)調(diào)諧和匹配單元的磁共振系統(tǒng)的另一方面的示意圖3是自動(dòng)調(diào)諧和匹配單元的示意圖4A-4C是自動(dòng)調(diào)諧和匹配單元的匹配電路配置的電路圖5A是具有集成自動(dòng)調(diào)諧和匹配單元的橫向電磁(TEM)線圈的示意圖5B是具有集成自動(dòng)調(diào)諧和匹配單元的環(huán)形線圈的示意圖6A是具有凹入式梯度線圈的磁共振系統(tǒng)的局部的示意圖6B是具有集成自動(dòng)調(diào)諧和匹配單元的線圈元件的示意圖7是具有自動(dòng)調(diào)諧和匹配單元的多頻率RF線圈組件的一個(gè)方面的示意圖8是具有自動(dòng)調(diào)諧和匹配單元的多頻率RF線圈組件的另一方面的示意圖；以及
圖9是MR序列和自動(dòng)調(diào)諧匹配的時(shí)序圖。
參考圖1，一種磁共振(MR)成像系統(tǒng)10包括主磁體12，主磁體12生成貫穿檢查區(qū)域14的時(shí)域均勻的Btl場(chǎng)。所述主磁體可以是環(huán)形或膛型磁體、C形開(kāi)放式磁體、其他設(shè)計(jì)的開(kāi)放式磁體，等等。與主磁體相鄰設(shè)置的梯度磁場(chǎng)線圈16用于相對(duì)于Btl磁場(chǎng)沿選定軸生成磁場(chǎng)梯度，從而對(duì)磁共振信號(hào)進(jìn)行空間編碼，產(chǎn)生磁化擾動(dòng)場(chǎng)梯度等。磁場(chǎng)梯度線圈16 可以包括被配置成沿三個(gè)正交方向，通常為縱向或ζ方向、橫向或χ方向以及垂直方向或y 方向，產(chǎn)生磁場(chǎng)梯度的線圈段。
射頻(RF)線圈組件18，諸如全身射頻線圈，與檢查區(qū)域相鄰設(shè)置。RF線圈組件生成用于在受檢者的經(jīng)對(duì)準(zhǔn)的偶極子中激勵(lì)磁共振的射頻B1脈沖。射頻線圈組件18還用于探測(cè)從成像區(qū)域發(fā)出的磁共振信號(hào)。任選地，除了或者替換全身RF線圈18，提供局部、表面、頭部或體內(nèi)RF線圈18'，以獲得對(duì)磁共振信號(hào)的更加靈敏的、局部化的空間編碼、激勵(lì)和接收。在多元件RF線圈組件中，所述RF線圈組件包括多個(gè)個(gè)體線圈元件，以提高B1均勻性，并降低受檢者中的比吸收率(SAR)。
為了采集受檢者的磁共振數(shù)據(jù)，將受檢者置于檢查區(qū)域14內(nèi)，優(yōu)選置于主磁場(chǎng)的等中心處或其附近。掃描控制器20控制梯度控制器22，梯度控制器22令梯度線圈跨成像區(qū)域施加選定的磁場(chǎng)梯度脈沖，這可能適用于所選擇的磁共振成像或波譜分析序列。掃描控制器20控制RF發(fā)射器24，RF發(fā)射器M令RF線圈組件生成磁共振激勵(lì)和操縱性&脈沖。在多元件RF線圈組件中，RF發(fā)射器M包括多個(gè)發(fā)射器或者具有多個(gè)發(fā)射通道的單個(gè)發(fā)射器，每發(fā)射通道都包括與線圈組件的對(duì)應(yīng)線圈元件操作性連接的RF功率放大器。在單線圈設(shè)計(jì)中，單個(gè)發(fā)射通道包括生成激勵(lì)和操縱性信號(hào)的單個(gè)RF功率放大器。
掃描控制器還控制連接至RF線圈組件的RF接收器沈，從而由其接收所生成的磁共振信號(hào)。在多元件RF線圈組件中，RF接收器沈包括多個(gè)接收器或者具有多個(gè)接收通道的單個(gè)接收器，每個(gè)接收通道都包括與線圈組件的對(duì)應(yīng)線圈元件操作性連接的前置放大器。在單線圈設(shè)計(jì)中，單個(gè)接收通道包括對(duì)所接收的磁共振信號(hào)進(jìn)行放大的單個(gè)前置放大ο
掃描控制器還控制開(kāi)關(guān)單元觀，開(kāi)關(guān)單元觀通過(guò)使RF線圈組件18、18'有選擇地耦合至發(fā)射器M或RF接收器沈之一而使RF線圈組件18、18'在發(fā)射模式和接收模式之間切換。在多元件RF線圈組件中，開(kāi)關(guān)單元觀包括多個(gè)開(kāi)關(guān)，每個(gè)開(kāi)關(guān)將個(gè)體線圈元件有選擇地切換至RF發(fā)射器M的對(duì)應(yīng)RF發(fā)射通道中的一個(gè)或者RF接收器沈的對(duì)應(yīng)RF接收通道中的一個(gè)。
通常，在組裝MR系統(tǒng)之前，對(duì)RF線圈組件的個(gè)體線圈元件進(jìn)行調(diào)諧，以使之與對(duì)應(yīng)RF功率放大器的輸出端口匹配。然而，在高場(chǎng)強(qiáng)下，例如，2特斯拉(T)或更高，受檢者改變每個(gè)個(gè)體線圈元件上的負(fù)載，從而使得其阻抗發(fā)生變化。阻抗失配能夠使得RF功率放大器所生成的部分或全部信號(hào)被反射回RF發(fā)射器M，這將對(duì)成本高昂的RF能量造成浪費(fèi)，還可能造成入射信號(hào)的失真，并且還可能對(duì)RF發(fā)射器造成損傷。
在第一方面中，在RF發(fā)射器M和開(kāi)關(guān)單元觀之間設(shè)置自動(dòng)調(diào)諧和匹配單元 (ATMU) 30。在多元件RF線圈組件中，ATMU 30包括多個(gè)ATMU，每個(gè)ATMU設(shè)置于RF發(fā)射器 24的對(duì)應(yīng)RF發(fā)射通道和開(kāi)關(guān)單元28的對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)之間。當(dāng)MR系統(tǒng)10處于發(fā)射模式下時(shí)， 開(kāi)關(guān)單元觀將RF發(fā)射器M有選擇地耦合至RF線圈組件18、18'。每個(gè)ATMU30檢測(cè)RF 線圈組件18、18‘的每個(gè)線圈元件和RF發(fā)射器M的每個(gè)對(duì)應(yīng)的RF功率放大器之間的阻抗失配。掃描器控制器20控制ATMU，以補(bǔ)償所檢測(cè)到的阻抗失配，從而消除部分或全部反射信號(hào)。
參考圖2，在第二方面中，將ATMU 30設(shè)置于開(kāi)關(guān)單元觀和RF線圈組件18、18 ‘ 之間。當(dāng)MR系統(tǒng)10處于發(fā)射模式下時(shí)，開(kāi)關(guān)單元28將RF發(fā)射器M有選擇地耦合至RF 線圈組件18、18'，并且ATMU 30檢測(cè)并補(bǔ)償RF線圈組件18、18'和RF發(fā)射器M之間的阻抗失配，或者在多元件RF線圈組件范例中，檢測(cè)并補(bǔ)償RF線圈組件18、18'的每個(gè)線圈元件和RF發(fā)射器M的每個(gè)對(duì)應(yīng)的RF功率放大器之間的阻抗失配。當(dāng)MR系統(tǒng)10處于接收模式下時(shí)，開(kāi)關(guān)單元觀將RF接收器沈有選擇地耦合至RF線圈組件18、18 ‘，并且ATMU 30檢測(cè)并補(bǔ)償RF線圈組件18、18'和RF接收器沈之間的阻抗失配，或者在多元件RF線圈組件范例中，檢測(cè)并補(bǔ)償RF線圈組件18、18'的每個(gè)線圈元件和RF接收器沈的每個(gè)對(duì)應(yīng)的前置放大器之間的阻抗失配。
參考圖3，每個(gè)ATMU 30包括檢測(cè)阻抗失配的反射功率傳感器32。反射功率傳感器32能夠通過(guò)各種方式檢測(cè)阻抗失配和量值(magnitude)，例如，通過(guò)確定電壓駐波比 (VSWI )等。ATMU包括串聯(lián)于RF線圈組件18、18'和RF發(fā)射器/接收器MJ6之間的電感器矩陣34和并聯(lián)于RF線圈組件18、18'和RF發(fā)射器/接收器M、26之間的電容器矩陣36。電感器矩陣34和電容器矩陣36形成了 LC匹配網(wǎng)絡(luò)，而應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，也想到了并聯(lián)于RF線圈組件18、18 ‘和RF發(fā)射器/接收器M、26之間電感器矩陣和串聯(lián)于RF線圈組件 18,18'和RF發(fā)射器/接收器24 J6之間的電容器矩陣。
矩陣控制器38控制電感器矩陣34和電容器矩陣36，以補(bǔ)償所檢測(cè)到的阻抗失配。 電感器矩陣34包括具有不同量值的多個(gè)電感器，每個(gè)電感器耦合至對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)，所述開(kāi)關(guān)將所述電感器有選擇地切換至活動(dòng)狀態(tài)或不活動(dòng)狀態(tài)之一。類(lèi)似地，電容器矩陣36包括具有不同量值的多個(gè)電容器，每個(gè)電容器耦合至對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)，所述開(kāi)關(guān)將所述電感器有選擇地耦合至活動(dòng)狀態(tài)或不活動(dòng)狀態(tài)之一。矩陣控制器38控制電感器矩陣34和電容器矩陣36 二者的開(kāi)關(guān)。通過(guò)這種方式，電感器矩陣34能夠得出多個(gè)電感值，而電容器矩陣36能夠得出多個(gè)電容值。矩陣控制器38還控制網(wǎng)絡(luò)開(kāi)關(guān)40，所述網(wǎng)絡(luò)開(kāi)關(guān)40將LC匹配電路的構(gòu)造改變?yōu)楹驦網(wǎng)絡(luò)(圖4A)、前L網(wǎng)絡(luò)(圖4B)或π -網(wǎng)絡(luò)(圖4C)之一。
矩陣控制器38包括查找表(LUT) 42和存儲(chǔ)單元44。所述查找表將存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元44上的已知的阻抗失配與同樣存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元44上的對(duì)應(yīng)的電感器矩陣程序和/或電容器矩陣程序相關(guān)聯(lián)。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，在存儲(chǔ)單元44上存儲(chǔ)多個(gè)已知的阻抗失配和對(duì)應(yīng)的電感器和/或電容器矩陣程序。電感器和電容器矩陣程序?qū)仃嚳刂破?8發(fā)出指令，所述矩陣控制器38切換至對(duì)電感器和電容器矩陣34、36的控制，使得它們補(bǔ)償已知的阻抗失配。 矩陣控制器38將所檢測(cè)到的阻抗失配與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元44上的已知的阻抗失配進(jìn)行比較。如果所檢測(cè)到的阻抗失配與已知的阻抗失配相關(guān)，那么矩陣控制器分別根據(jù)對(duì)應(yīng)于已知的阻抗矩陣的電感器矩陣程序和電容器矩陣程序?qū)﹄姼衅骶仃?4和電容器矩陣36進(jìn)行編程。
如果所檢測(cè)到的阻抗失配與所存儲(chǔ)的已知的阻抗失配不相關(guān)，那么矩陣控制器38 被配置成通過(guò)電感器和電容器矩陣34、36得出的多個(gè)電感值和電容值進(jìn)行迭代操作，以生成對(duì)應(yīng)的電感器和電容器矩陣程序，直到所檢測(cè)到的阻抗失配被補(bǔ)償為止。矩陣控制器38 將所檢測(cè)到的阻抗失配作為已知的阻抗失配存儲(chǔ)，并存儲(chǔ)所生成的對(duì)應(yīng)的電感器和電容器矩陣程序，并且之后更新LUT 42，以包含新近存儲(chǔ)的已知的阻抗失配與對(duì)應(yīng)的電感器和電容器矩陣程序之間的關(guān)聯(lián)。在一個(gè)實(shí)施例中，矩陣控制器38確定哪個(gè)已知的阻抗失配與所檢測(cè)到的阻抗失配最為密切相關(guān)，以便降低對(duì)所檢測(cè)到的阻抗失配做出補(bǔ)償所需的迭代的次數(shù)。之后，矩陣控制器38使用所述最為密切的相關(guān)系統(tǒng)性地調(diào)整對(duì)應(yīng)的電感器和電容器矩陣程序，直到對(duì)所檢測(cè)到的阻抗失配做出補(bǔ)償為止。將所檢測(cè)到的阻抗失配作為已知的阻抗失配連同對(duì)應(yīng)的電感器和電容器矩陣程序一起存儲(chǔ)到存儲(chǔ)單元44上，并更新LUT 42。 通過(guò)這種方式，矩陣控制器由可用的電感和電容元件配置匹配電路，以提供使線圈18、18'的阻抗最佳匹配的網(wǎng)絡(luò)。
ATMU 30由非磁性材料構(gòu)成，例如，所述電感器和電容器矩陣的開(kāi)關(guān)是基于MEMS 的Pin 二極管等。這允許ATMU所處的位置相對(duì)靠近RF線圈組件18、18'或多元件系統(tǒng)中的個(gè)體線圈元件，并進(jìn)而允許RF發(fā)射器和/或接收器MJ6所處的位置相對(duì)靠近MR系統(tǒng) 10。參考圖5A，在一個(gè)實(shí)施例中，ATMU 30處于鄰近橫向電磁(TEM)線圈50的位置。參考圖5B，在另一實(shí)施例中，ATMU 30處于鄰近環(huán)形線圈52的位置。
參考圖6A和6B，在另一實(shí)施例中，將ATMU 30集成到RF線圈組件中。如圖所示， 將ATMU 30集成到TEM線圈M中，所述TEM線圈設(shè)置在分離式(split)梯度線圈56的凹陷55內(nèi)。分離式梯度線圈通過(guò)在梯度線圈之間界定在其中設(shè)置RF線圈組件的縫隙或凹陷 55，容許具有更大的膛尺寸。所述布置容納更大的受檢者，并且可以減少焦慮。如圖6B所示，圖6B是具有集成ATMU 30的TEM線圈的從上到下的視圖，可以將ATMU設(shè)置到TEM線圈印刷電路元件(PCB) 58上?？梢酝ㄟ^(guò)某種方式使將ATMU30連接至RF發(fā)射器對(duì)和/或RF 接收器26的傳輸線經(jīng)過(guò)MR系統(tǒng)10進(jìn)行路由，從而使之不與主磁體或梯度線圈運(yùn)行發(fā)生干擾。
參考圖7，在第三方面中，RF線圈組件18、18'為多頻率、多元件RF線圈組件，更具體而言，為交織型(interleaved)雙調(diào)諧RF線圈組件。RF線圈組件18、18'包括相鄰線圈元件60、62，可以將所述線圈元件調(diào)諧至不同的頻率，從而同時(shí)激勵(lì)多種核素，例如，13C和 1H。然而，也想到了其他核素，諸如31P、19F等，連同非交織型配置以及三重、四重(等等) 調(diào)諧組件。
參考圖8，在第四方面中，RF線圈組件18、18'為多頻率、多元件RF線圈組件，更具體而言，為交織型雙調(diào)諧RF線圈組件，其中，將一個(gè)陣列，例如13C 60通過(guò)硬件組合器64 連接至RF發(fā)射器對(duì)。當(dāng)所述多種核素之一由于13C的較低的共振頻率而沒(méi)有在個(gè)體線圈元件上表現(xiàn)出患者相關(guān)的負(fù)載時(shí)，這種布置是有用的。在圖8所示的范例中，未將13C線圈元件60連接至ATMU，因?yàn)樵谀骋粓?chǎng)強(qiáng)下，諸如在2T下，13C線圈元件60將不會(huì)呈現(xiàn)出顯著的患者相關(guān)的阻抗失配，即，個(gè)體線圈元件的受檢者相關(guān)的負(fù)載在13C的較低的共振頻率下是不顯著的。然而，在相同的場(chǎng)強(qiáng)下，受檢者將構(gòu)成IH線圈元件62的負(fù)載，并且所述IH 線圈元件62將呈現(xiàn)出可以利用對(duì)應(yīng)的ATMU 30補(bǔ)償?shù)淖杩故?。?yīng)當(dāng)指出，也想到了其他核素，諸如31P、19F等，連同非交織型配置和三重、四重等調(diào)諧組件。
參考圖9，掃描控制器20控制(一個(gè)或多個(gè))ATMU 30，以補(bǔ)償所述時(shí)序圖中所示的圖像采集之間的阻抗失配。在一個(gè)實(shí)施例中，在任何MR圖像表示的采集之前，使受檢者處于檢查區(qū)域14中的最佳位置上，同時(shí)掃描器控制器20控制(一個(gè)或多個(gè))ATMU 30以補(bǔ)償阻抗失配，使得能夠在圖像采集之前解決所有未知的阻抗失配。在另一實(shí)施例中，掃描器控制器20控制(一個(gè)或多個(gè))ATMU 30以補(bǔ)償移動(dòng)床檢查的阻抗失配。在移動(dòng)床檢查中， 在檢查區(qū)域14中的若干不同的床位置處采集受檢者的圖像表示。在檢查之前，將掃描器控制器20配置成控制(一個(gè)或多個(gè))ATMU 30，以補(bǔ)償在所有床位置處的阻抗失配，使得能夠在圖像采集之前解決所有未知的阻抗失配。或者，可以在MR掃描過(guò)程中測(cè)量阻抗失配，并在掃描過(guò)程中動(dòng)態(tài)調(diào)整(一個(gè)或多個(gè))ATMU，以保持最佳阻抗匹配。
返回參考圖1，將來(lái)自接收器沈的接收的數(shù)據(jù)臨時(shí)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)緩沖器70中，并由磁共振數(shù)據(jù)處理器72對(duì)其進(jìn)行處理。磁共振數(shù)據(jù)處理器能夠執(zhí)行本領(lǐng)域已知的各種功能，包括圖像重建(MRI)、磁共振波譜分析(MRS)、導(dǎo)管或介入式器械定位等。將重建的磁共振圖像、波譜分析讀出數(shù)據(jù)、介入式器械定位信息和其他經(jīng)處理的MR數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中， 諸如存儲(chǔ)在醫(yī)療設(shè)施的患者檔案內(nèi)。圖形用戶接口或顯示裝置74包括用戶輸入裝置，臨床醫(yī)師能夠利用所述用戶輸入裝置控制掃描控制器20，以選擇掃描順序和協(xié)議、顯示MR數(shù)俯‘寸寸°
已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明。在閱讀并理解了前述說(shuō)明后，其他人可以想到修改和變化。這意味著，應(yīng)當(dāng)將本發(fā)明推斷為包括所有此類(lèi)落在權(quán)利要求及其等同要件的范圍內(nèi)的修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)調(diào)諧和匹配裝置(30)，包括檢測(cè)從負(fù)載(18、18')反射的功率的反射功率傳感器(32)；以及與所述負(fù)載串聯(lián)的LC匹配電路，所述LC匹配電路是能編程的，以使所述反射功率最小化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)調(diào)諧和匹配裝置(30)，還包括 電感器矩陣(34)，其與所述負(fù)載(18、18')串聯(lián)；電容器矩陣(36)，其與所述電感器矩陣并聯(lián)以使所述反射功率最小化；以及矩陣控制器(38)，其基于所檢測(cè)到的反射功率配置所述電感器矩陣或所述電容器矩陣中的至少一個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2中的任一項(xiàng)所述的自動(dòng)調(diào)諧和匹配裝置(30)，還包括網(wǎng)絡(luò)開(kāi)關(guān)G0)，其將所述LC匹配電路切換至前L網(wǎng)絡(luò)、后L網(wǎng)絡(luò)和π網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)構(gòu)造中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任一項(xiàng)所述的自動(dòng)調(diào)諧和匹配裝置(30)，還包括 發(fā)射器放大器(M)，其與所述負(fù)載連接以向所述負(fù)載供應(yīng)電力；并且其中，所述矩陣控制器針對(duì)所述負(fù)載和所述發(fā)射器放大器的阻抗來(lái)調(diào)整所述電感器矩陣(34)和所述電容器矩陣(36)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2-4中的任一項(xiàng)所述的自動(dòng)調(diào)諧和匹配裝置(30)，其中，滿足至少一項(xiàng)所述電感器矩陣(34)包括具有不同量值的多個(gè)電感器，每個(gè)電感器耦合至對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)將所述電感器有選擇地切換至活動(dòng)狀態(tài)或不活動(dòng)狀態(tài)之一；以及所述電容器矩陣(36)包括具有不同量值的多個(gè)電容器，每個(gè)電容器耦合至對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)將所述電感器切換至活動(dòng)或不活動(dòng)狀態(tài)之一。
6.根據(jù)權(quán)利要求2-5中的任一項(xiàng)所述的自動(dòng)調(diào)諧和匹配裝置(30)，其中，所述矩陣控制器(38)包括查找表(42)，其具有多個(gè)已知的阻抗失配，每個(gè)已知的阻抗失配與對(duì)應(yīng)的電感器矩陣設(shè)置和電容器矩陣設(shè)置相關(guān)聯(lián)；存儲(chǔ)元件(44)，其存儲(chǔ)所述已知的阻抗失配以及對(duì)應(yīng)的電感器和電容器矩陣程序。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自動(dòng)調(diào)諧和匹配裝置(30)，其中，所述矩陣控制器(38)被配置成迭代地確定新的電感器和電容器矩陣設(shè)置，并將所述新的電感器和電容器矩陣設(shè)置存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)元件G4)中。
8.一種磁共振系統(tǒng)(10)，包括磁體(12)，其在檢查區(qū)域(14)中生成靜磁場(chǎng)；射頻(RF)線圈組件(18、18')，其被配置成誘發(fā)并操縱所述檢查區(qū)域中的受檢者內(nèi)的磁共振，和/或從所述檢查區(qū)域(14)采集磁共振數(shù)據(jù)；耦合至所述RF線圈組件(18、18')的RF發(fā)射器(M)，所述RF發(fā)射器令所述RF線圈組件生成所述磁共振；以及根據(jù)權(quán)利要求1-7中的任一項(xiàng)所述的自動(dòng)調(diào)諧和匹配裝置(30)，所述自動(dòng)調(diào)諧和匹配裝置設(shè)置于所述RF發(fā)射器04)和RF線圈組件(18、18')之間，以匹配所述RF線圈組件 (18、18')和所述RF發(fā)射器04)的阻抗。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的磁共振系統(tǒng)(10)，還包括耦合至所述RF線圈組件(18、18')的RF接收器( )，所述RF接收器被配置成接收所生成的磁共振信號(hào)；開(kāi)關(guān)單元( )，其將所述RF線圈組件(18、18')有選擇地耦合至所述RF發(fā)射器04) 和所述RF接收器06)之一，所述ATMU被設(shè)置為下列之一(30)(1)處于所述RF線圈組件和所述開(kāi)關(guān)單元08)之間，以匹配所述RF線圈組件(18、 18')的阻抗和所述RF接收器06)的阻抗；(2)處于所述RF發(fā)射器04)和所述開(kāi)關(guān)單元之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求8和9中的任一項(xiàng)所述的磁共振系統(tǒng)(10)，還包括掃描控制器(20)，其控制所述自動(dòng)調(diào)諧和匹配裝置(30)，以檢測(cè)在所述RF線圈組件 (18,18')處的反射功率并使該發(fā)射功率最小化。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的磁共振系統(tǒng)(10)，其中，所述掃描控制器OO)控制所述自動(dòng)調(diào)諧和匹配裝置(30)，以在圖像采集之間檢測(cè)在所述RF線圈組件(18、18')處的反射功率并使該反射功率最小化。
12.根據(jù)權(quán)利要求8-10中的任一項(xiàng)所述的磁共振系統(tǒng)(10)，其中，所述自動(dòng)調(diào)諧和匹配裝置(30)集成在所述RF線圈組件(18、18')中。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的磁共振系統(tǒng)(10)，其中，將集成在所述RF線圈組件(18、 18')中的所述自動(dòng)調(diào)諧和匹配裝置(30)設(shè)置在梯度磁場(chǎng)線圈(56)的凹陷(55)內(nèi)。
14.一種用于阻抗匹配方法，包括檢測(cè)來(lái)自負(fù)載的反射功率；以及對(duì)LC匹配電路進(jìn)行編程，以使所述反射功率最小化。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，配置所述LC匹配電路包括配置與所述負(fù)載串聯(lián)的電感器矩陣(34)；以及配置與所述電感器矩陣并聯(lián)的電容器矩陣(36)，以使所述反射功率最小化。
16.根據(jù)權(quán)利要求14和15中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，對(duì)所述LC匹配電路的編程包 括將所述LC匹配電路切換至前L網(wǎng)絡(luò)、后L網(wǎng)絡(luò)和π網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)構(gòu)造中的一種。
17.根據(jù)權(quán)利要求14-16中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，對(duì)所述匹配電路進(jìn)行編程還包括下列至少一項(xiàng)將所述電感器矩陣(34)的具有不同量值的電感器切換至活動(dòng)狀態(tài)或不活動(dòng)狀態(tài)之一；以及將所述電容器矩陣(36)的具有不同量值的電容器切換至活動(dòng)狀態(tài)或不活動(dòng)狀態(tài)之ο
18.根據(jù)權(quán)利要求14-17中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述負(fù)載包括磁共振(MR)掃描器(10)的RF線圈組件(18、18')，并且發(fā)射器被連接至所述LC匹配電路，并且所述方法還包括將受檢者置于與所述RF線圈組件相鄰的所述MR掃描器的檢查區(qū)域(14)中；以及經(jīng)由所述LC匹配電路向所述RF線圈組件發(fā)射RF脈沖，響應(yīng)于所述RF脈沖執(zhí)行對(duì)從所述RF線圈組件反射的功率的檢測(cè)步驟。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括 執(zhí)行MR檢查序列；在所述MR檢查序列期間，相對(duì)于所述RF線圈組件(18、18')移動(dòng)所述受檢者；以及在所述MR檢查序列期間，重復(fù)反射功率檢測(cè)步驟和匹配電路編程步驟。
全文摘要
一種自動(dòng)調(diào)諧和匹配裝置(3)以及方法，包括檢測(cè)從負(fù)載(18、18’)反射的功率的反射功率傳感器(32)和與所述負(fù)載串聯(lián)的LC匹配電路，所述LC匹配電路是能編程的，以使反射功率最小化。所述LC匹配電路包括與所述負(fù)載(18、18′)串聯(lián)的電感器矩陣(34)和與所述電感器矩陣并聯(lián)的電容器矩陣(36)。矩陣控制器(38)基于所檢測(cè)到的反射功率配置所述電感器矩陣或電容器矩陣的至少一個(gè)，以使反射功率最小化。
文檔編號(hào)G01R33/36GK102498410SQ201080041051
公開(kāi)日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2010年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月17日
發(fā)明者C·洛斯勒 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司