專利名稱：傳輸電纜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及傳輸電纜。此外，本發(fā)明涉及MRI成像領(lǐng)域。特別地，本發(fā)明涉及傳輸電纜、MRI系統(tǒng)、MR導管和RF線圈。
過去，核共振現(xiàn)象用于高分辨率磁共振、光譜儀器中，并且由結(jié)構(gòu)化學家用于分析化學成份的結(jié)構(gòu)。最近，NMR和MR系統(tǒng)已被研制作為醫(yī)療診斷模式，并被應(yīng)用于解剖學結(jié)構(gòu)成像以及在活體內(nèi)進行無創(chuàng)光譜分析。
通過用Larmor頻率下的射頻(RF)能量照射對象，在位于具有例如1.5T的強度的均勻極化磁場中的研究對象內(nèi)部可激發(fā)NMR/MR現(xiàn)象。在醫(yī)療診斷應(yīng)用中，這通常通過將待檢查病人放置在具有例如圓柱幾何形狀的RF線圈場內(nèi)并用RF功率放大器激勵RF線圈而完成。當RF激發(fā)停止時，采用同一或不同的RF線圈來檢測從放置在RF線圈場內(nèi)的對象體積發(fā)出的NMR/MR信號。在完整的NMR/MR掃描過程中，通常觀測到多個NMR/MR信號。這些信號可用于重建被研究對象的圖像或光譜信息。
對于醫(yī)療成像研究，可采用脈沖線性磁場梯度來將信號定位于病人體內(nèi)的所需區(qū)域，從而將空間信息編碼進信號中。在NMR/MR檢查過程中，經(jīng)常需要在傳統(tǒng)笛卡爾坐標系的X、Y和Z方向中的每個方向上施加脈沖磁場梯度。
已知的固定或可選接收器MR線圈(例如單環(huán)線圈)通過標準同軸電纜連接到NMR/MR掃描器上。如上面已描述的那樣，在NMR/MR系統(tǒng)中采用一個以上線圈是常見的。在MRI中可能產(chǎn)生的一個問題是，由于采用標準同軸電纜，RF灼傷病人的可能性非常高，且該可能性隨著所采用線圈/電纜的數(shù)量的增加而增加。遺憾的是，由于任意放置的可選線圈的布置(這些線圈自身可能具有不同配置)，預(yù)測導致RF灼傷的寄生共振是不可能的。
通常，采用“火箭筒”式氣球(bazooka balloon)(共模λ/4共振器)來抑制這種局部共振。然而，這種“火箭筒”式氣球自身就是共振器，它們可被激發(fā)并可導致大量RF功率在傳輸脈沖期間耗散。
本發(fā)明的目的是避免傳輸電纜中的寄生共振。
根據(jù)如權(quán)利要求1所述的本發(fā)明的示范性實施例，上述目的可用一種傳輸電纜實現(xiàn)，該傳輸電纜包括第一電纜段和第二電纜段，其中第一電纜段具有至少一個導體并且其中第二電線段具有至少一個第二導體。第一電纜段的該至少一個第一導體通過至少一個串聯(lián)阻抗連接到第二電纜段的該至少一個第二導體。
有利地，根據(jù)本發(fā)明的該示范性實施例，提供一種傳輸電纜，其可以按照與傳統(tǒng)同軸電纜近似相同的外部尺寸來實現(xiàn)，其可以按照與傳統(tǒng)同軸電纜相同的方式使用，但其中幾乎不發(fā)生寄生共振。此外，該傳輸電纜還能夠進行AC功率傳輸。由于根據(jù)本發(fā)明的該示范性實施例的布置，這種電纜提高了MR掃描器內(nèi)的病人的安全性，并且該電纜本身對于病人是安全的，即使部分電纜性能下降或即使電纜折斷也是這樣，因為在電纜內(nèi)不發(fā)生寄生共振。除此之外，該傳輸電纜可用于具有任何場強的系統(tǒng)中。
根據(jù)如權(quán)利要求2所述的本發(fā)明另一個示范性實施例，該傳輸電纜被實現(xiàn)為同軸電纜，其中該電纜的屏蔽和內(nèi)部導體段分別通過串聯(lián)電容彼此連接。有利地，根據(jù)權(quán)利要求2的該傳輸電纜易于操縱并且可以按照與同軸電纜相同的方式操縱，而且可以大量用于與同軸電纜相同的應(yīng)用中。因此，這種傳輸電纜可用作標準電纜。
在如權(quán)利要求3所述的本發(fā)明另一個示范性實施例中，該電纜的端部配備有對由電纜傳輸?shù)男盘栠M行移頻的混頻器。這樣，例如通過把將由電纜傳輸?shù)男盘栆祁l至較高頻率，在不會增加太多噪聲或失真的情況下可實現(xiàn)信號的安全傳輸。
傳輸電纜的其它示范性實施例如權(quán)利要求4和5所述。
如權(quán)利要求6所述的本發(fā)明另一示范性實施例涉及一種包括例如上述傳輸電纜的MRI系統(tǒng)，其通過顯著減少RF灼傷病人的可能性而提高MRI掃描器系統(tǒng)的安全性。
如權(quán)利要求7所述的本發(fā)明另一示范性實施例涉及一種傳輸電纜，其包括第一電纜段和第二電纜段，其中第一電纜段包括多個第一導體并且其中第二電纜段包括多個第二導體，其中所述多個第一導體分別通過多個串聯(lián)阻抗連接到所述多個第二導體。
如權(quán)利要求8所述，根據(jù)本發(fā)明的一個示范性實施例，提供了一種MR導管，其包括根括本發(fā)明示范性實施例的電纜。如權(quán)利要求9所述的本發(fā)明另一示范性實施例涉及一種RF線圈，其包括根據(jù)本發(fā)明示范性實施例的傳輸電纜。
可以看出，本發(fā)明示范性實施例的中心思想是將傳輸電纜分成大量小塊。各小塊的導體彼此通過串聯(lián)電容連接。在采用同軸電纜類型的電纜的情況下，被分成小塊的電纜的這些導體分別由串聯(lián)導體連接；例如，所述導體在同軸電纜中是屏蔽和內(nèi)部導體。
本發(fā)明的這些和其它方面將通過參照此后描述的實施例而變得更為明顯。
本發(fā)明的示范性實施例將在下面參照下列附圖進行描述。


圖1示出根據(jù)本發(fā)明一個示范性實施例的磁共振成像設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)的圖形表示。
圖2是圖1中所示的磁共振成像設(shè)備的測量體積的詳細表示。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的傳輸電纜的一個示范性實施例的圖形表示。
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的磁共振成像設(shè)備總體結(jié)構(gòu)的一個示范性實施例的簡化圖形表示。圖1中示出的磁共振成像設(shè)備包括第一磁系統(tǒng)2。第一磁系統(tǒng)2適于產(chǎn)生如圖1中箭頭所示的均勻研究磁場A。附圖標記4表示第二磁系統(tǒng)，其產(chǎn)生磁梯度場。附圖標記6指示用于第一磁系統(tǒng)2的第一供電電源，而附圖標記8指示用于第二磁系統(tǒng)4的第二供電電源。
提供一個RF線圈10以產(chǎn)生RF交變磁場。RF線圈10連接到包含有RF源12的RF傳輸裝置。RF線圈10還可適于在待檢查對象(未示出)中檢測由RF傳輸場產(chǎn)生的自旋共振信號。為了檢測由RF傳輸場產(chǎn)生的自旋共振信號，RF線圈10連接到包含有信號放大器40的RF接收裝置上。信號放大器40的輸出被提供至檢測器16。
檢測器16連接到控制單元18。控制單元18(如計算機)適于控制與RF源12一起操作的調(diào)制器20。此外，控制單元18適于控制第一供電電源8和顯示器22，例如用于顯示由控制單元18量建的圖像的CRT顯示器。
此外，提供了一個用于控制調(diào)制器20和檢測器16的RF振蕩器24，其處理測量信號。前行和返回的RF信號通信量由分離電路14彼此分開。
附圖標記26指示被設(shè)置成通過冷卻管28冷卻第一磁系統(tǒng)2的磁線圈的冷卻裝置。在空間上被設(shè)置在第一和第二磁系統(tǒng)2和4內(nèi)的RF線圈10包圍檢查體積30。在醫(yī)療MR應(yīng)用的情況下，檢查體積30應(yīng)足夠大以包圍待檢查病人或至少待檢查病人的一部分，如頸部或臂部。
通過以上設(shè)置，可在檢查體積30內(nèi)生成穩(wěn)定磁場A、選擇對象切片的梯度場和空間均勻的RF交變場。如上所述，RF線圈10適于組合發(fā)射器線圈和測量線圈的功能。然而，還可對于這兩種功能采用不同線圈。例如，表面線圈可當作測量線圈。由第一磁系統(tǒng)2、RF線圈10和第二磁系統(tǒng)4(梯度線圈)形成的組件可由RF屏蔽法拉第籠34包圍。
除此之外，可提供一個可選的接收MR線圈52，其例如可以是C1線圈。
附圖標記32指示饋通裝置，其通過第一供電線42連接到第二供電電源8，通過RF連接線38連接到分離電路14，通過第二供電線42連接到第二供電電源6，以及通過優(yōu)選地實現(xiàn)為一束電纜的連接導線36連接到控制單元18。
在該法拉第籠內(nèi)，即在強磁場發(fā)生的環(huán)境內(nèi)，饋通裝置32通過第一供電電線46連接到第二磁系統(tǒng)4，通過第二供電電纜48連接到第一磁系統(tǒng)，第二供電電纜優(yōu)選地實現(xiàn)為一束電纜，包括連接到MR線圈52的一個電纜48。
在饋通裝置32和MR線圈52之間電纜48優(yōu)選地實現(xiàn)為根據(jù)本發(fā)明的電纜，比如圖3中所示的本發(fā)明的示范性實施例。然而，還可在法拉第籠34內(nèi)或包含強磁場的環(huán)境內(nèi)設(shè)置的全部電連接中采用根據(jù)本發(fā)明的傳輸線。換句話說，第一供電電纜46、第二供電電纜48中的每一個和連接電纜50中的每一個可由根據(jù)本發(fā)明的一個或多個電纜實現(xiàn)。此外，還可采用根據(jù)本發(fā)明的電纜以作為連接導線36、RF連接線38、第一供電線42或第二供電線40的電纜。根據(jù)本發(fā)明的電纜還可用于MR導管，其在該示范性實施例的一個變型中被設(shè)置成代替或補充MR線圈52。這樣，提供了包含根據(jù)本發(fā)明示范性實施例的電纜的MR導管和/或RF線圈。
圖2是圖1中所示的MRI設(shè)備的檢查體積30的更詳細的表示。為避免不必要的重復，圖1中所采用的相同附圖標記在圖2中指示相同或相應(yīng)的元件。
在圖2中，病人54被安置在檢查體積30內(nèi)的病人臺56上。優(yōu)選地，病人54被安置成可形成頭部和頸部的切片圖像。在檢查體積30內(nèi)或緊鄰著檢查體積30配備有保持與待檢查病人54進行通信的電連接設(shè)備。在圖2所示的實施例中，配備有攝影機58和燈60。然而，可配備有檢查病人54所需或有用的其它電裝置。攝影機58和燈60通過第三和第四供電電纜62和64連接到電源66。第三和第四供電電纜62和64還可用于信號傳輸，例如用于從攝影機48向顯示器22傳輸圖像信號。如上所述，可在檢查體積30內(nèi)或在其附近設(shè)置其它電設(shè)備，例如用于測量病人54血壓、心率或腦活動的傳感器。而且，可以提供與病人54進行通信的通信設(shè)備。
優(yōu)選地，第三和第四供電電纜62和64可用根據(jù)本發(fā)明的電纜實現(xiàn)，例如圖3所示的電纜。
圖3是根據(jù)本發(fā)明一個示范性實施例的用于傳輸信號或能量的傳輸電纜的簡化表示。圖3中所示的電纜是同軸型電纜，包括多個、優(yōu)選地為巨大數(shù)量的小電纜段。在圖3中示出第一電纜段80、第二電纜段90和第三電纜段100。所述多個電纜段80、90和100中的每一個的長度優(yōu)選為近似λ/4。然而，各個電纜段80、90和100的長度可做不同選擇，只要長度不為λ/2即可。第一電纜段80包括第一屏蔽80和第一內(nèi)部導體82。第二電纜段90包括第二屏蔽91和第二內(nèi)部導體92。第三電纜段100包括第三屏蔽101和第三內(nèi)部導體102。如圖3中可看出，這些電纜段80、90和100通過用于同軸型電纜的兩種導體(差分TEM模式，例如屏蔽81、91和101以及內(nèi)部導體82、92和102)的串聯(lián)電容85、86、95和96連接。具體來說，第一屏蔽81通過串聯(lián)的串聯(lián)電容85連接到第二屏蔽91，而第二屏蔽91通過串聯(lián)的電容95連接到第三屏蔽1。第一內(nèi)部導體82通過串聯(lián)電容86連接到第二內(nèi)部導體92，而第二內(nèi)部導體通過另一串聯(lián)電容96連接到第三內(nèi)部導體102。
在第一電纜段80的一端配備有可連接到標準RF端口的第一混頻器111，而在第三電纜段100的一端配備有可連接到線圈的另一混頻器121，從而提供一個線圈端口120。
優(yōu)選地，電容85、86、95和96被選擇在1pF范圍內(nèi)。然而，每個電容85、86、95和96的電容值也可以在0.5pF至2pF范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述電容應(yīng)當由約500Ω的阻抗實現(xiàn)，從而在64MHz下實現(xiàn)約2.5pF的電容.在所述電纜將用于具有更高場強的MRI系統(tǒng)的情況下，應(yīng)當改變這些阻抗。例如，對于128MHz應(yīng)選擇最大值為1pF。對于32MHz，應(yīng)選擇最大值為4-5pF。
在MR掃描器應(yīng)用中，優(yōu)選地將每個電容85、85、95和96選擇在1pF的范圍內(nèi)，以便保持局部共振盡可能高。由此，在MR頻率(fr)下，圖3所示電纜是完全不共振的，從而不可能產(chǎn)生會導致例如在MR掃描器發(fā)射器脈沖期間RF灼傷病人的局部熱點(即寄生共振)。因此，傳輸矩陣S的傳輸系數(shù)S21在MR頻率fr下很低。如圖3所示，對于MR信號和/或功率傳輸，可提供混頻器111和121將待通過電纜傳輸?shù)男盘栆浦粮哳l率，例如10×fr。由此，整個兩端口系統(tǒng)(即從標準RF端口110到線圈端口120)充當簡單但安全的同軸電纜，并且可以連接到允許電纜可互換性的任何系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，可提供電感來代替電容85、86、95和96。這些電感可在5nH(對于64MHz)至10nH范圍內(nèi)。有利地，這允許直流傳輸。于是頻率轉(zhuǎn)換應(yīng)當在幾MHz范圍內(nèi)，例如2MHz。
由于上述布置，提供了一種本身對于病人來說安全的電纜，即使電纜折斷也是如此。而且，圖3所示的布置允許非常細的電纜布置，從而電纜可具有與例如傳統(tǒng)同軸電纜相同的尺寸。此外，圖3中的布置可與傳統(tǒng)同軸電纜組合使用，并可適于標準電纜系統(tǒng)。此外，如上所述，圖3中所示的傳輸電纜可用于AC功率傳輸。而且，根據(jù)圖3所示示范性實施例的傳輸電纜可用于具有任何場強的MR系統(tǒng)，或著可被容易地適配于任何場強。代替圖3中所示的只具有兩個導體的布置，還可采用多導體系統(tǒng)來實施本發(fā)明。
除同軸型電纜外，本發(fā)明可以以任何種類的傳輸電纜實施。根據(jù)本發(fā)明，可以實現(xiàn)具有多個導體的電纜。而且，可以根據(jù)本發(fā)明實施簡單的兩線連接電纜。
而且，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，代替圖3中所示的電容，可采用并聯(lián)或串聯(lián)諧振電路。
除用于MR/NMR應(yīng)用外，根據(jù)本發(fā)明的傳輸電纜還可用于具有強磁場的其它環(huán)境中，例如鄰近電機處。此外，根據(jù)本發(fā)明的電纜可用于MR導管、RF或MR線圈。
權(quán)利要求
1.一種傳輸電纜，該傳輸電纜包括第一電纜段和第二電纜段，其中該第一電纜段具有至少一個第一導體并且其中該第二電纜段具有至少一個第二導體；其中該第一電纜段的該至少一個第一導體通過至少一個串聯(lián)阻抗連接到該第二電纜段的該至少一個第二導體。
2.如權(quán)利要求1所述的傳輸電纜，其中該傳輸電纜是包括該第一和第二電纜段的同軸型電纜；其中該至少一個第一導體包括第一屏蔽和第一內(nèi)部導體；其中該至少一個第二導體包括第二屏蔽和第二內(nèi)部導體；其中該第一屏蔽通過該至少一個串聯(lián)阻抗的一個串聯(lián)電容連接到該第二屏蔽；以及其中該第一內(nèi)部導體通過該至少一個串聯(lián)阻抗的另一個串聯(lián)電容連接到該第二內(nèi)部導體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳輸電纜，其中該電纜具有第一端和第二端，其中所述第一端和第二端中的每一個配備有用于對由電纜傳輸?shù)男盘栠M行移頻的混頻器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳輸電纜，其中該至少一個串聯(lián)阻抗包括一個電容值在1pF范圍內(nèi)的電容。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳輸電纜，其中該至少一個串聯(lián)阻抗包括一個電感值在10nH范圍內(nèi)的電感。
6.一種具有傳輸電纜的MRI系統(tǒng)，該傳輸電纜包括第一電纜段和第二電纜段，其中該第一電纜段具有至少一個第一導體并且其中該第二電纜段具有至少一個第二導體；其中該第一電纜段的該至少一個第一導體通過至少一個串聯(lián)阻抗連接到該第二電纜段的該至少一個第二導體。
7.一種傳輸電纜，包括第一電纜段和第二電纜段，其中該第一電纜段包括多個第一導體并且其中該第二電纜段包括多個第二導體；其中所述多個第一導體通過多個串聯(lián)阻抗分別連接到所述多個第二導體。
8.一種MR導管，包括傳輸電纜，其中該傳輸電纜包括第一電纜段和第二電纜段，其中該第一電纜段具有至少一個第一導體并且其中該第二電纜段具有至少一個第二導體；其中該第一電纜段的該至少一個第一導體通過至少一個串聯(lián)阻抗連接到該第二電纜段的該至少一個第二導體。
9.一種RF線圈，該線圈包括傳輸電纜，該傳輸電纜包括第一電纜段和第二電纜段，其中該第一電纜段具有至少一個第一導體并且其中該第二電纜段具有至少一個第二導體；其中該第一電纜段的該至少一個第一導體通過至少一個串聯(lián)阻抗連接到該第二電纜段的該至少一個第二導體。
全文摘要
用于例如將可選的接收MR線圈連接到MR掃描器的標準同軸電纜的使用存在可能發(fā)生寄生電纜共振的問題，這會導致RF灼傷病人。根據(jù)本發(fā)明，電纜被分成大量小塊。所述小塊中的每個導體通過串聯(lián)電容連接到另一小塊中的對應(yīng)導體。由此，例如在MR頻率下，根據(jù)本發(fā)明的電纜完全不發(fā)生共振，從而不會發(fā)生寄生共振。
文檔編號H01B11/18GK1768395SQ200480009227
公開日2006年5月3日 申請日期2004年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月9日
發(fā)明者V·舒爾滋 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司