专利汇可以提供应用3.0泰斯拉磁共振系统获取内腔结构图像与谱图的系统与方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种MR系统的特征在于具有内腔 探头 与相关的 接口 装置。该探头包括一个 转轴 、一个位于其一端的一个设置在气球和气球内的线圈环。线圈环有两只串接的驱动电容器和一只调谐电容器,驱动电容器之间的接合点用作电气平衡环的地。与该接合点另一侧相连接的调谐电容器使环在MR系统的操作 频率 下共振。接口使MR系统在其接收周期将环与MR系统的端口相耦合,在其发射周期与该端口断开。气球可插入病人腔体内并充气时,探头利用环接收的MR 信号 使MR系统产生有关区域的图像和/或谱图。,下面是应用3.0泰斯拉磁共振系统获取内腔结构图像与谱图的系统与方法专利的具体信息内容。
1.一种磁共振(MR)系统,其特征在于,包括:
(a)可插在病人腔体内的内腔探头,所述内腔探头具有(i)转轴,(ii)连接着 所述转轴一端的充气球,和(iii)固定在所述充气球内接近其前面下边的线圈环, 所述充气球的所述前面适合所述腔体的轮廓,其后面用于把所述充气球定位在 所述腔体内,当所述充气球充气时,所述后面压住所述腔体通常相对于所述腔 体内有关区域的壁,迫使所述充气球的所述前面贴住所述腔体的轮廓,使所述 线圈环接近所述有关区域,从中优化接收MR信号,所述线圈环具有多只电容 器,包括:
(A)近似等值串接在所述线圈环内的第一和第二驱动电容器,在其接合点形 成对所述线圈环作电气平衡与阻抗匹配的虚地;和
(B)串接在所述线圈环内与所述驱动电容器的所述接合点另一侧的调谐电 容器,其值选成使所述线圈环在所述MR系统的操作频率下共振;
(b)MR扫描仪,可用所述线圈环从所述有关区域接收的所述MR信号,产 生所述有关区域的图像与谱图中的至少一个;和
(c)具有将所述内腔探头与所述MR系统电气互连的探头接口电路的接口装 置,所述探头接口电路有一只能被所述MR系统偏置的PIN二极管,使所述内 腔探头的所述线圈环能(i)在所述MR系统的接收周期,与所述MR系统的探头 输入口相耦合,而且(ii)在所述MR系统的发射周期与所述探头输入口断开。
2.如权利要求1所述的MR系统,其特征在于,所述内腔探头还包括把 所述线圈环连接至所述探头接口电路的输出电缆,所述输出电缆在其一端跨接 所述驱动电容器之一,其另一端跨接所述接口装置的所述PIN二极管。
3.如权利要求2所述的MR系统,其特征在于,所述输出电缆的电气长 度为n(λ/2)+SL,其中n为整数,λ是所述MR系统的所述操作频率的波长, SL是增补长度,其电抗与所述驱动电容器之一的电抗相同。
4.如权利要求1所述的MR系统,其特征在于,所述第一与第二驱动电 容器各自的值为62~82Pf,所述调谐电容器的值为12~15pF。
5.如权利要求1所述的MR系统,其特征在于,所述第一与第二驱动电 容器中的至少一个还用于使所述线圈环的输出阻抗与所述接口装置要求的阻 抗相匹配。
6.如权利要求1所述的MR系统,其特征在于,所述探头接口电路还包 括一前置放大器,用于在所述PIN二极管的阳极与所述MR系统的所述探头输 入口之间提供增益与阻抗匹配,使所述MR信号以增强的信噪比传输到所述 MR系统的所述探头输入口。
7.如权利要求6所述的MR系统,其特征在于,所述前置放大器包括:
(a)具有栅极、源极与漏极的GASFET;和
(b)串振输入电路,用于将所述内腔探头耦接所述GASFET的所述栅而拓展 所述线图环的频响特性,所述串振输入电路包括输入电容器和输入电感器,在 其接点连接着有所述GASFET的所述栅极,在所述线圈环加载时,所述串振输 入电路在所述MR系统的所述接收周期对所述GASFET提供优化的阻抗。
8.如权利要求7所述的MR系统,其特征在于,所述GASFET在其所述 源极连接一偏置电阻器,在其所述漏极连接耦合电容器与RF扼流圈,因而在 所述接口装置连接于所述MR系统时,所述漏极经所述耦合电容器连接着所述 探头输入口,并经所述RF扼流圈连接着所述MR系统里的DC电源。
9.如权利要求1所述的MR系统,其特征在于,所述探头接口电路还包 括:
(a)把所述探头接口电路的输出连接到所述MR系统的所述探头输入口的探 头电缆;和
(b)防止不希望的电流在所述探头电缆的屏蔽导体上流动的电缆圈套。
10.如权利要求1所述的MR系统,其特征在于,所述探头接口电路还包括:
(a)其内绝缘地设置有屏蔽导体与中心导体的探头电缆,在所述探头电缆的 一端,所述屏蔽导体连接着所述PIN二极管的阴极,所述中心导体连接着所述 PIN二极管的阳极,所述探头电缆的电气长度为n(λ/2),其中n为整数,λ是 所述MR系统的所述操作频率的波长;和
(b)防止不希望的电流在所述探头电缆的所述屏蔽导体上流动的电缆圈套。
11.如权利要求1所述的MR系统,其特征在于,所述接口装置还包括将 相控阵线圈系统与所述MR系统电气互连的阵列接口电路,所述阵列接口电路 包括:
(a)第一串振网络,用于把MR信号从所述相控阵线圈系统的第一线圈传输 到所述MR系统的第一线圈输入口;
(b)第二串振网络,用于把MR信号从所述相控阵线圈系统的第二线圈传输 到所述MR系统的第二线圈输入口;
(c)一对1/4波长网络,所述对中的一个用于接收来自所述相控阵线圈系统 第三线圈的MR信号,另一个用于接收来自所述相控阵线圈系统第四线圈的 MR信号;和
(d)1/4波长组合器,用于组合接收来自所述成对1/4波长网络的这种信号, 并将这种组合的MR信号传输到所述MR系统的第三线圈输入口。
12.如权利要求11所述的MR系统,其特征在于,所述1/4波长组合器是 Wilkinson组合器。
13.如权利要求11所述的MR系统,其特征在于,所述第一和第二串振 网络都在所述MR系统的所述操作频率下串振,使其电气长度实际上为零。
14.如权利要求11所述的MR系统,其特征在于,所述1/4波长组合器和 对其连接的所述1/4波长网络可对通过其传送的这种MR信号在所述MR系统 的所述操作频率下提供实际上为零的电气长度。
15.一种配用于磁共振(MR)系统用于获取病人腔体内有关区域的图像或谱 图的内腔探头,其特征在于,所述内腔探头包括:
(a)接收来自所述有关区域的MR信号的线圈环,所述线圈内具有多只电容 器,所述多只电容器包括:(i)近似等值串接在所述线圈环内的第一和第二驱动 电容器,在其接合点形成对所述线圈环作电气平衡与阻抗匹配的虚地,和(ii) 串接在所述线圈环内与所述驱动电容器的所述接合点另一侧的调谐电容器,其 值选成使所述线圈环在所述MR系统的操作频率下共振;和
(b)为所述内腔探头把所述线圈环连接到接口装置的输出电缆,所述输出电 缆在其一端跨接所述驱动电容器之一,其另一端的插头接所述接口装置,所述 输出电缆的电气长度为n(λ/2)+SL,其中n是整数,λ为所述MR系统的所述 操作频率的波长,SL为增补长度,其电抗与所述驱动电容器之一的电抗相同。
16.如权利要求15所述的内腔探头,其特征在于,还包括:
(a)轴尖在其远端的柔性转轴,所述轴尖比所述柔性转轴的其余部分灵活得 多;
(b)连接所述柔性转轴的所述远端并包封其所述轴尖的内气球;
(c)把所述线圈环固定于所述内气球前面的非伸展材料;和
(d)连接所述转轴的所述远端包封所述内气球和对其固定的所述线圈环
二者的外气球,所述外气球用于把所述内气球定位在所述病人的所述腔体内;
使得所述非伸展材料影响着所述内气球在所述外气球内的膨胀,使里面的 所述线圈环能定位成靠近所述有关区域,从中优化接收所述MR信号。
17.如权利要求16所述的内腔探头,其特征在于,所述非伸展材料聚集 所述内气球的膨胀,迫使所述外气球的后面贴住所述腔体的壁,于是迫使所述 外气球的前面贴住所述腔体相应形状的内部轮廓,使所述线圈环接近所述有关 区域,从中优化接收所述MR信号。
18.如权利要求16所述的内腔探头,其特征在于,所述外气球的前面适 配于所述腔体相应形状的内部轮廓。
19.如权利要求18所述的内腔探头,其特征在于,所述外气球有一与其 所述前面相对的后面,包括至少一对波状褶皱层。
20.如权利要求19所述的内腔探头,其特征在于,还包括一控制所述内 气球充气的装置,所述充气控制装置连接着能送气的所述柔性转轴,以对所述 内气球充放气。
21.如权利要求20所述的内腔探头,其特征在于,所述充气控制装置包 括一管塞,用于控制所述气球从其通过和从中释放所述气球。
22.如权利要求20所述的内腔探头,其特征在于,所述柔性转轴包括:
(a)使所述充气控制装置与所述内气球互连的第一管腔;和
(b)所述输出电缆通过它能从所述线圈环布设的第二管腔,以对所述内腔 探头连接所述接口装置。
23.如权利要求22所述的内腔探头,其特征在于,所述充气控制装置包 括可压缩的充气机套和用来连接所述柔性转轴的所述第一管腔的管子,一旦压 缩所述充气机套环时就向所述内气球提供所述气体。
24.如权利要求19所述的内腔探头,其特征在于,所述非伸展材料聚集 所述内气球的膨胀,迫使所述外气球的所述波状褶皱层在后面贴住所述腔体的 壁,于是迫使所述外气球的所述前面在前面贴住所述腔体相应形状的内部轮 廓,使所述线圈环接近所述有关区域,从中优化接收所述MR信号。
25.如权利要求24所述的内腔探头,其特征在于,所述外气球的所述前 面为马鞍形,所述腔体的所述相应形状的内部轮廓是所述病人的直肠前列腺凸 起。
26.如权利要求16所述的内腔探头,其特征在于,所述柔性转轴包括印 在其外表面上的标尺。
27.如权利要求16所述的内腔探头,其特征在于,所述内外气球都包括 一种低介电损耗特性的非顺磁性、防燃烧、生物相容的医用级材料。
28.如权利要求16所述的内腔探头,其特征在于,还包括一块可连接所 述柔性转轴的防移圆片,可防止所述内腔探头相对于所述病人的所述腔体作不 希望的移动。
29.如权利要求28所述的内腔探头,其特征在于,所述防移装置是一块 半球形圆片,所述圆片限定一条让所述圆片搭锁到所述柔性转轴上的槽。
30.如权利要求16所述的内腔探头,其特征在于,还包括一可滑动地装在 所述柔性转轴上的扩张器元件,用于扩张导入所述腔体的开口,便于所述内腔 探头在所述腔体内定位。
31.如权利要求16所述的内腔探头,其特征在于,所述外气球还包括里面 的槽向凹槽,所述线圈环在所述外气球不充气时至少部分置于其上。
32.如权利要求15所述的内腔探头,其特征在于,还包括:
(a)柔性转轴;
(b)接所述柔性转轴远端的充气球,所述充气球具有:(i)适应所述腔体相应 形状的内部轮廓的前面,和(ii)包括至少一对波状褶皱层的后面;和
(c)固定在所述充气球内的所述线圈环靠近其所述前面的下边,当所述充气 球插入所述腔体充气时,其所述波状褶皱层就压住所述腔体通常与所述有关区 域相对的壁,迫使所述充气球的所述前面贴住所述腔体的所述相应形状的内部 轮廓,从而使所述线圈环接近所述有关区域,从中优化接收所述MR信号。
33.如权利要求15所述的内腔探头,其特征在于,所述第一与第二驱动电 容器的值都为62~82pF,所述调谐电容器的值为12~15pF。
34.如权利要求15所述的内腔探头,其特征在于,所述接口装置包括一只 能被所述MR系统偏置的PIN二极管,使所述线圈环通过所述输出电缆而(i)在 所述MR系统的接收周期与所述MR系统的信号处理端口相耦合,(ii)在所述 MR系统的发射周期与所述信号处理端口断开。
35.如权利要求15所述的内腔探头,其特征在于,正向偏值所述PIN二极 管引起所述输出电缆的电感与所述驱动电容器之一的电容共振从而有效地断 开所述线圈环,使所述内腔探头在所述发射周期与所述MR系统的所述信号处 理口断开。
36.一种使内腔探头与磁共振(MR)系统接口的接口装置,所述内腔探头具 有把所述内腔探头的线圈环接到所述接口装置的输出电缆,其特征在于,所述 接口装置包括:
(a)由所述MR系统偏置的PIN二极管,使所述线圈环能(i)在所述MR系统 的接收周期与所述MR系统的探头输入口相耦合,和(ii)在所述MR系统的发 射周期与所述探头输入口断开;和
(b)在所述PIN二极管的阳极与所述MR系统的所述探头输入口之间提供增 益与阻抗匹配的前置放大器,使所述MR信号以增强的信噪比传输到所述MR 系统的所述探头输入口。
37.如权利要求36所述的接口装置,其特征在于,所述前置放大器包括:
(a)有栅极、源极与漏极的GASFET;和
(b)把所述内腔探头耦接至所述GASFET的所述栅极而拓展所述线圈环频 响
特性的串振输入电路,所述串振输入电路包括输入电容器与输入电感器, 其节点接所述GASFET的所述栅极,所述串振输入电路在所述MR系统的所述 接收周期,在加载所述线圈环时向所述GASFET提供优化的阻抗。
38.如权利要求37所述的接口装置,其特征在于,所述GASFET的所述 源极连接偏置电阻器,所述漏极连接耦合电容器与RF扼流圈;当所述接口装 置连接所述MR系统时,所述漏极经所述耦合电容器连接着所述探头输入口, 经所述RF扼流圈连接着所述MR系统里的DC电源极。
39.如权利要求36所述的接口装置,其特征在于,还包括:
(a)把所述接口装置的输出在接到所述MR系统的所述探头输入口的探头电 缆;和
(b)防止不希望的电流在所述探头电缆屏蔽导体上流动的电缆圈套。
40.如权利要求36所述的接口装置,其特征在于,还包括:
(a)连接在地与用来偏置所述PIN二极管的所述MR系统的偏置线路之间的 旁路电容器;和
(b)连接在所述PIN二极管的所述阳极与所述旁路电容器之间的RF扼流 圈。
41.如权利要求36所述的接口装置,其特征在于,还包括一前置放大器 保护二极管,用于在所述MR系统的所述发射周期用于保护所述前置放大器。
42.如权利要求36所述的接口装置,其特征在于,还包括防止所述MR 系统在所述内腔探头断开所述接口装置时执行扫描操作的电路。
43.一种使内腔探头和线圈系统与磁共振(MR)系统接口的接口装置,所述 内腔探头具有把所述内腔探头的线圈环连接到所述接口装置的输出电缆,其特 征在于,所述接口装置包括:
(a)由所述MR系统偏置的PIN二极管,使得所述线圈环能(i)在所述MR系统 接收周期与所述MR系统的探头输入口相耦合,和(ii)在所述MR系统发射周期 与所述探头输入口断开;和
(b)使所述线圈系统与所述MR系统电气互连的阵列接口电路,所述阵列接 口电路包括:
(i)第一串振网络,用于把MR信号从所述线圈系统的第一线圈传输到所述 MR系统的第一线圈输入口;
(ii)第二串振网络,用于把MR信号从所述线圈系统的第二线圈传输到所 述MR系统的第二线圈输入口;
(iii)一对1/4波长网络,其中一个网络用于接收来自所述线圈系统第三线 圈的MR信号,另一网络用于接收来自所述线圈系统第四线圈的MR信号;和
(iv)1/4波长组合器,用于组合接收自所述成对1/4波长网络的这种MR信 号,并将组合的MR信号传输到所述MR系统的第三线圈输入口。
44.如权利要求43所述的接口装置,其特征在于,所述1/4波长组合器是 Wilkinson组合器。
45.如权利要求43所述的接口装置,其特征在于,所述第一和第二串振 网络都在所述MR系统的所述操作频率下串振,使其电气长度实际上为零。
46.如权利要求43所述的接口装置,其特征在于,所述1/4波长组合器和 连接的所述1/4波长网络在所述MR系统的所述操作频率下,为通过其传送的 这种MR信号提供实际上为零的电气长度。
47.如权利要求43所述的接口装置,其特征在于,还包括:
(a)里面绝缘地设置了屏蔽导体与中心导体的探头电缆,在所述探头电缆一 端,所述屏蔽导体接所述PIN二极管的阴极,所述中心导体接所述PIN二极管 的阳极,所述探头电缆的电气长度为n(λ/2),其中n为整数,λ是所述MR系 统的所述操作频率的波长;和
(b)防止不希望的电流在所述探头电缆的所述屏蔽导体上流动的电缆圈套。
48.如权利要求43的接口装置,其特征在于还包括在所述内腔探头断开 所述接口装置时防止所述MR系统扫描的电路。
49.一种运用磁共振(MR)系统获取病人腔体内有关区域的图像或谱图的方 法,其特征在于所述方法包括步骤:
(a)准备一只具有(i)柔性转轴、(ii)充气球和(iii)线圈环的内腔探头,所述 充气球连接所述柔性转轴一端并具有适合所述病人轮廓的前面与包含至少一 对波状褶皱层的后面,所述线圈环固定在所述充气球内靠近其所述前面的下边 并能接收来自所述有关区域的MR信号,所述线圈环具有多只电容器,包括:
(A)近似等值串接在所述线圈环内的第一和第二驱动电容器,在其接合点形 成对所述线圈环作电气平衡与阻抗匹配的虚地;和
(B)串接在所述线圈环内与所述驱动电容器的所述接合点另一侧的调谐电 容器,其值选成使所述线圈环在所述MR系统的操作频率下共振;
(b)准备一根把所述线圈环连接到让所述内腔探头接所述MR系统的外部 电路的输出电缆;
(c)把所述内腔探头插入所述病人所述腔体内某一位置,使所述充气球所述 前面贴近所述有关区;
(d)对所述充气球充气,迫使所述波状褶皱层展开贴住所述腔体一般与所述 有关区域相对的壁,从而迫使所述充气球所述前面贴住所述腔体的所述轮廓, 使所述线圈环牢固地定位成接近所述有关区域,从中优化接收所述MR信号;
(e)使所述有关区域发射所述MR信号;
(f)用所述线圈环检测所述有关区域内感生的所述MR信号;和
(g)用从中接收的所述MR信号产生所述有关区域的所述图像和所述谱图 中的至少一个。
50.如权利要求49所述的方法,其特征在于,所述第一和第二驱动电容 器中至少一个还用来使所述线圈的输出阻抗与所述外部电路所需的阻抗相匹 配。
51.如权利要求49所述的方法,其特征在于,所述输出电缆在其一端跨 接所述驱动电容器之一,另一端的插头接所述外部电路,所述输出电缆的电气 长度为n(λ/2)+SL,其中n为整数,λ是所述操作频率的波长,SL为增补长度, 其电抗与所述驱动电容器之一的电抗相同。
52.如权利要求49所述的方法,其特征在于,所述外部电路是所述内腔 探头的接口装置。
53.一种制作配用于磁共振(MR)系统的内腔探头的方法,所述MR系统用 于获取病人腔体内有关区域的图像或谱图,其特征在于,所述方法包括步骤:
(a)选择所述内腔探头线圈环尺寸,使所述内腔探头适于插入所述腔体;
(b)临时插入在所述线圈环内串接的可变电容器;
(c)使所述线圈环承受所述MR系统的操作频率;
(d)把所述可变电容器调到所述线圈环在所述操作频率下共振的共振值,于 是所述线圈环的容抗等于其感抗;
(e)加载所述线圈环时测量所述线圈环的品质系数Q;
(f)用如此测得的所述品质系数Q和所述线圈环加载时的感抗,测定所述线 圈环的串联电阻Rs;
(g)计算所述线圈环匹配的匹配值,使所述内腔探头的输出阻抗与让所述内 腔探头接口的外部电路所需的阻抗相匹配;
(h)将两只具有所述匹配值的驱动电容器相互串联地插入所述线圈环,形成 连接所述驱动电容器的接合点,所述接合点可接输出电缆的屏蔽导体,而所述 驱动电容器之一的另一侧节点接所述输出电缆的中心导体;
(i)选择一调谐电容器,使所述线圈环的总电容等于所述共振值;和
(J)用所述调谐电容器取代所述可变电容器,所述调谐电容器串接在所述线 圈环内与所述驱动电容器的所述接合点的另一侧,从而所述接合点构成电气平 衡所述线圈环的虚地。
54.如权利要求53所述的方法,其特征在于,还包括步骤:
(a)准备远端有轴尖的柔性转轴,所述轴尖比所述柔性转轴的其余部分灵活 得多;
(b)把内气球接到所述柔性转轴的所述远端并包封所述轴尖;
(c)用非伸展材料将所述线圈环固定到所述气球的前面;和
(d)把外气球接到所述转轴的所述远端包封所述内气球和对其固定的所述 线圈环二者,所述外气球用于把所述内气球定位于所述病人的所述腔体内;从 而所述非伸展材料影响着所述内气球在所述外气球内的充气,使里面的所述线 圈环定位成接近所述有关区域,从中优化接收MR信号。
55.如权利要求54所述的方法,其特征在于,所述非伸展材料聚集所述 内气球的充气,迫使所述外气球的后面贴住所述腔体的壁,于是迫使所述外气 球的前面贴住所述腔体相应形状的内部轮廓,使所述线圈环接近所述有关区 域,从中优化接收所述MR信号。
56.如权利要求54所述的方法,其特征在于,所述外气球的前面适配于 所述腔体相应形状的内部轮廓。
57.如权利要求56所述的方法,其特征在于,所述外气球具有相对于其 所述前面的后表面,包括至少一对波状褶皱层。
58.如权利要求57的方法,其特征在于,还包括提供控制所述内气球充 气的装置的步骤,所述充气控制装置连接着能传送气体的所述柔性转轴,以对 所述内气球充气与放气。
59.如权利要求58所述的方法,其特征在于,所述充气控制装置包括一 管塞,用于控制所述气体的通道并从中释放所述气体。
60.如权利要求58所述的方法,其特征在于,所述柔性转轴包括:
(a)使所述充气控制装置与所述内气球互连的第一管腔;和
(b)所述输出电缆从所述线圈环通过其布设成连接着所述内腔探头的所述 外部电路的第二管腔。
61.如权利要求54所述的方法,其特征在于,还包括在所述外气球内设 置槽凹槽的步骤,在所述外气球不充气时,所述线圈环至少部分搁置在其上。
62.如权利要求53所述的方法,其特征在于,还包括步骤:
(a)准备一柔性转轴;
(b)把充气球接到所述柔性转轴远端,所述充气球的前面适合所述腔体相应 形成的内部轮廓,而后面包括至少一对波状褶皱层;和
(c)把所述线圈环固定在所述充气球内接近其所述前面的下边;当所述充气 球插入所述腔体充气时,其所述波状褶皱层就压住所述腔体一般与所述有关区 域相对的壁,从而迫使所述充气球的所述前面贴住所述腔体所述相应形状的内 部轮廓,使所述线圈环接近所述有关区域,从中优化接收MR信号。
63.如权利要求53所述的方法,其特征在于,所述操作频率适用于有3 泰斯拉主磁铁的所述MR系统,而所述第一与第二驱动电容器的值为62~82pF, 调谐电容器的值为12~15pF。
64.如权利要求53所述的方法,其特征在于,所述外部电路是所述内腔 探头的接口装置。
65.如权利要求53所述的方法,其特征在于,还包括准备一根一端跨接 所述驱动电容器之一而另一端具有接所述外部电路的插头的输出电缆,所述输 出电缆的电气长度为n(λ/2)+SL,其中n为整数,λ是所述操作频率的波长, SL为增补长度,其电抗与所述驱动电容器之一的电抗相同。
66.一种配用于磁共振(MR)系统以获取病人腔体内有关区域的图像或谱图 的内腔探头,其特征在于,所述内腔探头包括:
(a)接收来自所述有关区域的MR信号的线圈环,所述线圈环内具有多只电 容器,所述多只电容器包括:(i)接近等值串接在所述线圈环内的第一与第二驱 动电容器,在其接合点形成对所述线圈环作电气平衡与阻抗匹配的虚地,和(ii) 串接在所述线圈环内与所述驱动电容器的所述接合点另一侧的调谐电容器,其 值选成使所述线圈环在所述MR系统的操作频率下共振;和
(b)为所述内腔探头把所述线圈环接到接口装置的输出电缆,所述输出电缆 的一端跨接所述驱动电容器之一,其近端可连接所述接口装置,所述输出电缆 的电气长度为n(λ/2),其中n为整数,λ是所述MR系统所述操作频率的波长。
67.如权利要求66所述的内腔探头,其特征在于,所述输出电缆的所述 电气长度还包括增补长度SL,其电抗与所述驱动电容器之一的电抗相同。
68.如权利要求67所述的内腔探头,其特征在于,至少两个所述线圈环 在所述有关区域上排成相控阵结构。
69.如权利要求68所述的内腔探头,其特征在于,所述至少两个所述线 圈环协同定向以正交覆盖所述有关区域。
70.如权利要求67所述的内腔探头,其特征在于,至少两个所述线圈环 协同定向以正交覆盖所述有关区域。
71.如权利要求66所述的内腔探头,其特征在于,所述输出电缆为平衡式, 所述输出电缆的第一与第二中心导体分别跨接所述线圈环的所述第一与第二 驱动电容器,而所述输出电缆的屏蔽导体接所述线圈环的所述接合点。
72.如权利要求66所述的内腔探头,其特征在于,至少两个所述线圈环 在所述有关区域上排成相控阵结构。
73.如权利要求72所述的内腔探头,其特征在于,至少两个所述线圈环协 同定向以正交覆盖所述有关区域。
74.如权利要求66所述的内腔探头,其特征在于,至少两个所述线圈环协 同定向以正交覆盖所述有关区域。
75.一种配用于磁共振(MR)系统以获取病人腔体内有关区域的图像或谱图 的内腔探头,其特征在于,所述内腔探头包括:
(a)接收来自所述有关区域的MR信号的线圈环,所述线圈环内有多只串接 电容器,所述多只电容器包括:(i)电气平衡与阻抗匹配所述线圈环的驱动电容 器,和(ii)与所述驱动电容器相对的调谐电容器,其值选成使所述线圈环在所 述MR系统的操作频率下共振;和
(b)为所述内腔探头把所述线圈环接到接口装置的输出电缆,所述输出电缆 在一端跨接所述驱动电容器,其近端可接所述接口装置,所述输出电缆的电气 长度为n(λ/2),其中n为整数,λ是所述MR系统所述操作频率的波长。
76.如权利要求75所述的内腔探头,其特征在于,所述输出电缆的所述 电气长度还包括增补长度SL,使其电抗与所述驱动电容器的电抗相同。
77.如权利要求76所述的内腔探头,其特征在于,至少两个所述线圈环 在所述有关区域上排成相控阵结构。
78.如权利要求77所述的内腔探头,其特征在于,至少两个所述线圈环协 同定向以正交覆盖所述有关区域。
79.如权利要求76所述的内腔探头,其特征在于,至少两个所述线圈环协 同定向以正交覆盖所述有关区域。
80.如权利要求75所述的内腔探头,其特征在于,所述输出电缆为平衡式, 所述输出电缆的第一与第二中心导体跨接所述驱动电容器两端,所述输出电缆 的屏蔽导体接地。
81.如权利要求75所述的内腔探头,其特征在于,至少两个所述线圈环 在所述有关区域上排成相控阵结构。
82.如权利要求81所述的内腔探头,其特征在于,至少两个所述线圈环协 同定向以正交覆盖所述有关区域。
83.如权利要求75所述的内腔探头,其特征在于,至少两个所述线圈环协 同定向以正交覆盖所述有关区域。
84.一种使内腔探头与磁共振(MR)系统接口的接口装置,所述内腔探头的 输出电缆将所述内腔探头的线圈环连接到所述接口装置,其特征在于,所述接口 装置包括:
(a)可接所述输出电缆插头的输入插口;
(b)跨接所述输入插口两端的PIN二极管,从所述输入插口的输入端到所述 PIN二极管的电气长度具有与所述线圈环驱动电容器的电抗相同的电抗,所述 PIN二极管由所述MR系统偏置,使所述线圈环能(i)在所述MR系统的接收周 期与所述MR系统的探头输入口相耦合,而且(ii)在所述MR系统的发射周期 与所述探头输入口断开;和
(c)在所述PIN二极管的阳极与所述MR系统的所述探头输入口之间提供增 益与阻抗匹配的前置放大器,使所述MR信号以增强的信噪比传输到所述MR 系统的所述探头输入口。
85.一种使内腔探头和线圈系统与磁共振(MR)系统接口的接口装置,所述 内腔探头具有将所述内腔探头的线圈环连接到所述接口装置的输出电缆,其特 征在于,所述接口装置包括:
(a)可连接所述输出电缆插头的输入插口;
(b)跨接所述输入插口两端的PIN二极管,从所述输入插口的输入端到所述 PIN二极管的电气长度具有与所述线圈环驱动电容器的电抗相同的电抗,所述 PIN二极管由所述MR系统偏置,使所述线圈环能(i)在所述MR系统的接收周 期与所述MR系统的探头输入口相耦合,而且(ii)在所述MR系统的发射周期 与所述探头输入口断开;和
(c)使所述线圈系统与所述MR系统电气互连的阵列接口电路,所述阵列接 口电路包括:
(i)第一串振网络,用于把MR信号从所述线圈系统的第一线圈传输到所述 MR系统的第一线圈输入口;
(ii)第二串振网络,用于把MR信号从所述线圈系统的第二线圈传输到所 述MR系统的第二线圈输入口;
(iii)一对1/4波长网络,其中一个网络用于接收来自所述线圈系统第三线 圈的MR信号,另一网络用于接收来自所述线圈系统第四线圈的MR信号;和
(iv)1/4波长组合器,用于组合接收自所述成对1/4波长网络的这种MR信 号,并将组合的MR信号传到所述MR系统的第三线圈输入口。
本发明主要涉及应用磁共振(MR)系统获取内腔结构图像与谱图的系统与 方法,尤其涉及一种内腔探头,它能插入各种人体开口诸如直肠、阴道、嘴等, 以获取体内有关区域高清晰度图像和光谱结果,尤其,本发明还涉及若干设计 成把这种内腔探头与2.0~5.0泰斯拉MR系统接口的接口装置,以对这些有关 区域获得这种高清晰度图像与光谱结果。
相关技术简述
下面提供的背景信息可以帮助读者理解以下揭示的本发明内容及其典型 使用环境。本文使用的诸术语并不限于任何特定狭义的说明,除非另有说明。
磁共振成像(MRI)是一种产生人体内部高质量图像的非侵入法,能让医护 人员不用外科手术或诸如X射线离子辐射就能观察体内状况。图像要具有足够 高的清晰度,通常能以目视方式将疾病和其它病理形式与健康的体组织区分开 来。磁共振技术与系统还被发展成可进行光谱分析,借此可确定组织或其它实 体的化学内容。
MRI应用强力磁铁、无线电波与计算机技术对人体内的软组织、肌肉、神 经与骨骼产生详尽的图像,其中利用了氢原子即在体内所有细胞内充足的一种 原子的基本特性。无磁场时,氢原子核沿每一方向随机地像陀螺一样自旋或旋 进。但经历强磁场时,氢核的自旋轴自身对准磁场方向,这是因为氢原子核具 有大的磁矩,强力倾向于对准磁场方向。总之,被成像区的氢核产生一磁化指 向平行于磁场的平均矢量。
典型的MRI系统或扫描仪,包括主磁铁、三只梯度线圈、射频(RF)天线(常 称为整体线圈)和操作员能控制整个MRI系统的计算机站,但MRI系统的主要 元件是主磁铁,通常具有超导性质,形状为圆柱形。在其柱膛内(作MRI操作 时,病人进入其内),主磁铁产生均匀和静止的(不变化)强磁场,通常称为Bo 场。该Bo磁场沿膛体纵轴定向,称为z方向,迫使体内氢核的磁化矢量能够 自己对准该方向。对准时,核准备接收来自整体线圈的适当频率的RF能量。 该频率称之为Larmor频率,由公式ω=γBo给出,ω是Laxmar频率(氢原子在 该频率下旋进),γ为磁旋常数,Bo为磁场强度。
RF天线,或整体线圈,一般既用于发射RF能量脉冲,也用于接收氢核内 感应的磁共振(MR)信号。具体地说,在其发射周期内,体线圈把RF能量注入 柱膛,该能量产生射频磁场,也称之为RFB1场,其磁场线对准垂直于氢核磁 化矢量的直线。RF脉冲(或B1场)使氢核自旋轴对主磁场(Bo)倾斜,造成净磁化 矢量偏离Z方向某一角度。然而,RF脉冲只影响那些在该RF脉冲频率下绕其 轴旋进的氢核。换言之,只有在该频率下“共振”的核才受影响,且这种共振 是结合三只梯度线圈一同操作来实现的。
梯度线圈都是电磁线圈,各梯度线圈在柱膛内沿三种空间方向(x、y、z) 之一产生线性变化的静磁场,称之为梯度B1场。当位于主磁铁里的梯度线圈 以特定方式极快地接通与断开时,就能按极狭的等级来改变主磁场。这样,结 合主磁铁,可按各种成像技术操作梯度线圈,使得当施加有关频率的RF脉冲 时,在任一给定点或任何给定的条、片或体积单元内的氢核能够共振。响应于 RF脉冲,在选择区里的旋进氢原子能吸收体线圈所发射的RF能量,从而迫使 其磁化矢量倾斜而偏离主磁场(Bo)的方向。体线圈断开时,氢核开始以MR信 号的形式释放RF能量,下面再述。
一种能获取图像的较小已知技术称为自旋回波成像术。该技术操作时,MRI 系统首先激活一只梯度线圈,以沿z轴建立磁场梯度,称为“切片选择梯度”, 它在加RF脉冲时建立,而在断开RF脉冲时关闭,只允许位于成像区切片内的 那些氢核里出现共振,在位于有关平面任一侧的任何组织内不产生共振。RF 脉冲中断后,受激切片里的所有核都“同相”,即它们的磁化矢量都指向同一 方向。在其自己的器具左面,切片中所有氢核的净磁化矢量将松驰,于是再对 准z方向。但第二梯度线圈立即激活且沿y轴产生磁场梯度,这称为“相位编 码梯度”,当人在梯度的最弱与最强两端之间移动时,使切面内核的磁化矢量 指向逐步不同的方向。接着,在RF脉冲之后,切片选择梯度与相位编码梯度 已经断开之后,第三梯度线圈立即受激且沿x轴产生一梯度,这就是所谓的“频 率编码梯度”或“读出梯度”,因为它只在最终测量MR信号时施加。这使得 松驰的磁化矢量参差地再受激,因而靠近梯度下端的核开始以更快的速率旋 进,而高端的核的速度还要快。当这些核再松驰时,最快的核(位于梯度高端) 将发射频率最高的无线电波。
总之,梯度线圈允许MR信号被空间编码,使得其共振信号的频率与相位 可唯一地限定成像区的各个部分。尤其,在氢核松驰时,各自变为一个超小型 无线发射机,根据它所在的局部微环境,给出随时间变化的特征脉冲,例如, 脂肪里的氢核具有与水中的氢核不同的微环境,发射不同的脉冲。由于这些差 异,结合不同组织的不同的水/脂肪比率,不同的组织可发射不同频率的无线电 信号。在其接收周期内,体线圈检测这些常统称为MR信号的超小型无线电传 输。这些独特的共振信号从体线圈传输到MR系统的接收机,在此把它们转换 成与之相应的数学数据。为形成信噪比(SNR)良好的图像,整个操作须重复多 次。运用多维的傅里叶变换,MR系统能将数学数据转换成二维或甚至三维的 图像。
当对人体特定部分要求更详细的图像时,往往还要使用局部线圈,或用它 代替整体线圈。局部线圈可以取容积线圈或表面线圈的形式。容积线圈可用来 包围或封闭成像容积(如头、臂、腕、腮、膝或其它有关区域),但表面线圈只 适合贴着或放置于病人的特定表面,使下面的有关区域能够成像(如腹部、胸部 和/或骨盆区)。此外,局部线圈还能设计成既可只作为只接收线圈工作也可作 为收发(T/R)线圈工作,只接收线圈只能检测人体产生的MR信号(在扫描操作 时响应于MR系统产生的B1磁场),但T/R线圈既能接收MR信号,又能发射 RF脉冲,产生在有关区域组织内引起共振所必需的RFB1磁场。
众所周知,在MRI领域,可使用单个局部线圈(无论是表面的,还是容积 的)检测MR信号。根据该单线圈法,可以用较大的局部线圈来遮盖或封闭整个 有关区域。早期的接收线圈只是线性线圈,只能检测有关区域产生的MR信号 中两个正交分量(即垂直Mx’与水平Mr’)中的一个。但后期的接收线圈应用了 正交模式的检测法,能截获垂直与水平两种分量。与线性接收线圈相比,正交 接收线圈使得MRI系统能够提供SNR得到很大改善的图像,典型的是SNR提 高了多达41%。即使正交模检测法有了很大改进,但单线圈法提供的图像,其 质量也有明显提高。单线圈法固有的缺点在于只采用一个线圈结构来获取整个 有关区域的MR信号。
为克服单线圈法的缺点,开发了相控阵线圈。相控阵法用多个较小的局部 线圈代替一个大型局部线圈,每只线圈只覆盖或封闭一部分有关区域。例如, 在有两只这种线圈的系统中,各线圈差不多覆盖或封闭一半有关区域,而两线 圈一般只是部分重迭以实现磁隔离。两线圈同时获取来自其各自部分的MR信 号,不因重迭而相互不利地作用。因各线圈只覆盖一半有关区域,故各线圈能 接收其覆盖区内有关区域部分比较高SNR比的MR信号。因此,相控阵较小的 局部线圈一起向MRI系统提供产生整个有关区域图像所需的信号数据,分辨率 比得自单一大型局部线圈的分辨率更高。
一例相控阵线圈是W.L.Gore and Associates公司生产的Gore躯干阵列, 它有四只表面线圈,两只位于前垫板,另两只位于后垫板。两垫板设计成分别 贴住病人腹、胸和骨盆区的前后表面。该躯干阵列设计成与数据采集系统有多 个接收机的MR系统联用。躯干阵列的四条引线,即两只前面线圈和两只后面 线圈各一条,连接独立的接收机,各接收机对它所接收到的信号直行放大和数 字化。然后,MR系统将来自独立接收机的数字化数据组合成图像,其总SNR 优于由只覆盖整个有关区域的单只局部线圈或甚至两只较大的前后局部线圈 所得到的总SNR。
众所周知,可以用内腔探头来得到体内结构图像。一例现有技术的内腔探 头可在美国专利5,476,095和5,355,087中找到,这些专利也已转让给本发明受 让人,通过引用包括与此。这些专利揭示的现有技术探头可插入直肠、阴道与 嘴等人体开口。这些专利还揭示了接口装置,设计成使现有技术内腔探头与 MR成像光谱系统相接。美国专利5,348,010揭示了该内腔探头的使用方法,该 专利也转让给本发明受让人,通过引用包括与此。
与有关接口装置一起操作的现有技术探头,让MR系统产生各种体内结构 诸如前列腺、结肠或子宫颈的图像与光谱结构。这类探头的例子包括BPX-15 前列腺/内直肠线圈(E线圈)、PCC-15结肠直肠线圈与BCR-15子宫颈线圈,都 是可置放线圈MR-Innervu系统的一部分,由Indianola,Pennsylvania的Medrad 公司制造。接口装置的例子包括Medrad公司生产的ATD-II和ATD-Torso装置。
ATD-II装置把现有技术探头与MR系统的一台接收机接口,提供在关区 域,例如,前列腺、结肠或子宫颈的图像或谱图。ATD-Torso装置不仅可作为 现有技术探头,而且也是Gore躯干阵列与MR系统的多台接口机接口。在这 种探头与躯干阵列相连接时,ATD-Torso装置使得MR系统不仅可提供前列腺、 结肠或子宫颈的图像或谱图,还可提供周围构造,例如、胸与骨盆区域的图像 或谱图。
尽管这些现有技术内腔探头和接口装置在市场上畅销且名声好,但仍有若 干缺点。首先,现有技术探头及其有关的接口装置(即ATD-II与ATD-Torso装 置)设计成只与1.0或1.5泰斯拉MR系统操作,因此不适用于以更高场强工作 的MR系统,诸如2.0~5.0尤其是3.0泰斯拉的MR系统,这些MR系统能产 生更高质量的图像与光谱结果。其次,作为设计局限性的结果,现有技术内腔 探头设计的线圈环呈现出750~1000欧姆的输出阻抗,因而探头的接口装置必 须用π网络或类似电路使线圈环高的输出阻抗与各种MR系统所需的低输入阻 抗(如50欧姆)相匹配。再次,现有技术探头的设计允许将其线圈环调谐成偏离 MR系统的操作频率,而偏离程度取决于使用探头的特定条件(如病人),因此, 用于现有技术探头的现有技术接口装置一般都必须包括调谐电路,以确保内腔 探头在所有操作条件下都能调到MR系统的操作频率。
发明目的
因此,本发明的一个目的是提供一种内腔探头,它能配用于至少以2.0~ 5.0泰斯拉尤其以3.0泰斯拉场强操作的MR系统。
本发明另一目的是提供一种其线圈环的频响特性比现有技术内腔探头更 宽的内腔探头,很少或甚至不牺牲信噪比,因而不必像现有技术探头那样需要 对每一病人或每只线圈调谐线圈环。
另一目的是提供一种使这种内腔探头与这种MR系统接口的接口装置,以 获得有关区域高清晰度图像与光谱结果而无须调谐探头。
另一目的是提供一种接口装置,它使得该MR系统不仅可连接这种内腔探 头,还能连接相控阵线圈系统如Gore躯干阵列。
本发明另一目的是提供一种应用这种内腔探头、接口装置与MR系统获取 病人体腔内有关区域图像和/或谱图的方法。
本发明另一目的是提供一种适用于该MR系统的这种内腔探头的制作方 法,以获取病人腔体内有关区域的图像和/或谱图。
另一目的是提供一种一次性内腔探头,它不含可配入连接探头的可再使用 的较昂贵的退耦元件。
另一个目的是提供一种作为插入直肠的内直肠探头的内腔探头,以获取男 性前列腺图像和/或谱图。
另一目的是提供一种能插入各种躯干开口诸如直肠、阴道、嘴等的内腔探 头,以获取有关区域的高分辨率图像和光谱结果。
除以上诸目的与优点外,有关技术人员阅读了本文件的详述部分后,更容 易明白本发明的其它目的与优点。把详细描述与附图和下述的如权利要求结合 起来研究,其它目的与优点将变得更加清晰。
标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
---|---|---|
具有功能性涂层和临时保护层的基材 | 2020-05-11 | 38 |
临时坠落保护 | 2020-05-11 | 143 |
用于临时保护的移膜涂饰 | 2020-05-12 | 198 |
临时可揭性保护涂料及其制备方法 | 2020-05-13 | 880 |
临时保护覆盖物系统 | 2020-05-11 | 215 |
一种保护临时置物的智能门体系统 | 2020-05-11 | 289 |
操作型临时保护电路及保护方法 | 2020-05-11 | 329 |
临时保护用可剥离水性丝印油墨 | 2020-05-12 | 882 |
一种船舶轴系法兰临时保护的方法 | 2020-05-13 | 780 |
具有临时保护膜的组件 | 2020-05-11 | 891 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台,是提供专利分析,专利查询,专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据,免费查、免费专利分析。
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析,涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度,系统通过AI智能系统对图表进行解读,只需1分钟,一键生成行业专利分析报告。