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產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)信號(hào)的方法和實(shí)現(xiàn)此方法的中分辨紅外X射線斷層照相裝置與流程

文檔序號(hào):43009387發(fā)布日期:2025-09-15 17:03閱讀:6來源:國(guó)知局

本發(fā)明涉及到一種產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)信號(hào)的方法,運(yùn)動(dòng)信號(hào)來自用MRIx射線斷層照相裝置檢驗(yàn)的人體的運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明也涉及到實(shí)現(xiàn)此方法的MRIx射線斷層照相裝置,此種裝置包括有第一個(gè)高頻線圈系統(tǒng),它用于產(chǎn)生具有拉莫爾(Larmo)頻率的高頻磁場(chǎng),并接收自旋共振信號(hào)。

這種MRIx射線斷層照相裝置是人們所知的。通常,同一個(gè)高頻線圈系統(tǒng)用于產(chǎn)生高頻磁場(chǎng),并接收自旋共振信號(hào)。術(shù)語“高頻線圈系統(tǒng)”可理解為有較寬的范圍,例如在聯(lián)邦德國(guó)申請(qǐng)專利P3,347,597,中該術(shù)語被認(rèn)為也包括諧振器。因此,產(chǎn)生一個(gè)高頻磁場(chǎng),其頻率在所謂拉莫爾頻率范圍。拉莫爾頻率與MRIx射線斷層照相裝置產(chǎn)生的靜磁場(chǎng)的強(qiáng)度成正比,對(duì)氫來說,比值近似為42.5兆赫/特斯拉(MHZ/T)。高頻磁場(chǎng)引起待檢驗(yàn)人體中的自旋核的激勵(lì),所以,在這一磁場(chǎng)消失以后,感生出自旋共振信號(hào),作為高頻線圈系統(tǒng)中的準(zhǔn)回波;為了確定待檢驗(yàn)人體內(nèi)自旋核分布和/或弛豫時(shí)間T、T,可用計(jì)算機(jī)對(duì)信號(hào)作出進(jìn)一步處理。

用這種MRIx射線層照相裝置檢驗(yàn)人體,要許多周期;在每個(gè)周期里都要產(chǎn)生高頻磁場(chǎng),接收共振信號(hào)。在接收到一個(gè)共振信號(hào)到下一個(gè)高頻磁場(chǎng)產(chǎn)生以前,有個(gè)比較長(zhǎng)的時(shí)間間隔(幾百毫秒數(shù)量級(jí)),所以,整個(gè)檢驗(yàn)時(shí)間比較長(zhǎng),通常是一分鐘或更長(zhǎng)些。明顯的事情是,被檢驗(yàn)的患者的運(yùn)動(dòng),特別是呼吸運(yùn)動(dòng)和吞咽運(yùn)動(dòng),在這樣長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)是不可避免要發(fā)生的。這些運(yùn)動(dòng)易于把檢驗(yàn)結(jié)果搞錯(cuò)。為避免這種現(xiàn)象的發(fā)生,已知的MRIx射線斷層照相裝置包括一個(gè)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器,它用探測(cè)患者的運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器可用熱、壓縮空氣、機(jī)械、電氣或光的方式操作,而且一定要接觸患者身體;產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)信號(hào)必須通過一個(gè)分離的通路傳輸。這樣產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)信號(hào)可用于顯著地減少由患者運(yùn)動(dòng)引起的人為動(dòng)態(tài)信號(hào)。

在這方面一種可能性是,只有當(dāng)運(yùn)動(dòng)信號(hào)指出了患者身體又在一個(gè)固定位置時(shí),上述的每個(gè)周期才開始(所謂起動(dòng))。另一種可能性是,各周期的完成與運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)信號(hào)無關(guān),即寧可用定量的時(shí)間間隔,以便從人體運(yùn)動(dòng)期間已經(jīng)有的再現(xiàn)中略去運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的那些自旋共振信號(hào)(所謂選通)。那么對(duì)被忽略的周期,必須以確定的方式進(jìn)行重復(fù)。兩種方法即選通與起動(dòng)的結(jié)合也是可能的。

本發(fā)明的目的是提供一種方法,便于對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的檢測(cè),也提供實(shí)現(xiàn)這一方法的一種MRIx射線斷層照相裝置。

為做到這一點(diǎn),所提出的同類方法有所擴(kuò)展:在檢驗(yàn)時(shí),其磁場(chǎng)作用在被檢驗(yàn)人體上。調(diào)諧到預(yù)定的諧振頻率上的高頻線圈系統(tǒng)的阻抗,在諧振頻率范圍內(nèi)被測(cè)量,從而得到由測(cè)量信號(hào)導(dǎo)出的運(yùn)動(dòng)信號(hào)。

本發(fā)明利用了如下事實(shí):高頻線圈系統(tǒng)的品質(zhì)因數(shù)和寄生電容,隨著處于高頻線圈系統(tǒng)磁場(chǎng)中的患者的各種運(yùn)動(dòng)而變化,如呼吸、吞咽、心跳和輕微移動(dòng)等各種運(yùn)動(dòng)。因此,這一線圈系統(tǒng)的阻抗也在量值和相位上發(fā)生變化。按照本發(fā)明,這種阻抗至少在檢驗(yàn)的時(shí)間間隔內(nèi)被測(cè)量出來,運(yùn)動(dòng)信號(hào)可從測(cè)量信號(hào)導(dǎo)出,例如通過檢波,從而得到與給定的運(yùn)動(dòng)狀況相對(duì)應(yīng)的阻抗的每個(gè)值。

實(shí)現(xiàn)這一方法有兩個(gè)可行的方案。第一個(gè)可行方案是基于這么一種MRIx射線斷層照相裝置,它包括一個(gè)測(cè)量高頻線圈系統(tǒng)阻抗的阻抗測(cè)量裝置,而高頻線圈系統(tǒng)用于產(chǎn)生高頻磁場(chǎng)并接收自旋共振信號(hào);這種方案的特征是,組抗測(cè)量裝置在檢驗(yàn)人體時(shí)被開動(dòng),產(chǎn)生的測(cè)量信號(hào)被用作運(yùn)動(dòng)信號(hào)。

要注意的是,測(cè)量MRIx射線斷層照相裝置的高頻線圈系統(tǒng)的阻抗是必要的。這是因?yàn)椋鸦颊叻旁诟哳l線圈系統(tǒng)的磁場(chǎng)中影響其品質(zhì)因數(shù)或匹配,從而影響共振頻率。因此,提供阻抗測(cè)量裝置,用于調(diào)節(jié)部件,以便自動(dòng)匹配或重調(diào)高頻線圈系統(tǒng)。在開始實(shí)際檢驗(yàn)以后,阻抗測(cè)量裝置不再開動(dòng);此外,它可用于產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)信號(hào)。

第二個(gè)可行方案是:MRIx射線斷層照相裝置包括第二個(gè)高頻線圈系統(tǒng),它用于產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)信號(hào);用阻抗測(cè)量裝置測(cè)量第二個(gè)線圈系統(tǒng)的阻抗。

第一個(gè)解決方案是比較簡(jiǎn)單的,這是因?yàn)橹恍枰粋€(gè)高頻線圈系統(tǒng),它有雙重作用:一方面用于產(chǎn)生一個(gè)高頻磁場(chǎng)并接收自旋共振信號(hào)。然而,按照第二個(gè)解決方案,可以設(shè)置第二個(gè)線圈系統(tǒng),實(shí)質(zhì)上較好地反映人體的運(yùn)動(dòng)。而且,在整個(gè)檢驗(yàn)過程中連續(xù)測(cè)量是可能的,特別是在離開拉莫爾頻率的一個(gè)頻率時(shí)是這樣,所以實(shí)際檢驗(yàn)不受形成運(yùn)動(dòng)信號(hào)的不利影響。

參照附圖,詳細(xì)地介紹一下本發(fā)明。

圖1是一個(gè)MRIx射線斷層照相裝置的縱向剖視圖。

圖2和圖3表示了MRIx射線斷層照相裝置的不同方案的圖,其中激勵(lì)自旋核并接收共振信號(hào)的高頻線線圈系統(tǒng)也用來產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)信號(hào)。

圖4表示阻抗測(cè)量電路,它能用于圖3所示的實(shí)施例中。

圖5是表示高頻線圈系統(tǒng)工作的時(shí)間圖。

圖6是MRIx射線斷層照相裝置的橫向剖視圖,它包括有一個(gè)獨(dú)立的用來形成運(yùn)動(dòng)信號(hào)的高頻線圈系統(tǒng)。

圖7表示上述的MRIx射線斷層照相裝置的第一個(gè)阻抗測(cè)量電路。

圖1所示的MRIx射線斷層照相裝置,包括一個(gè)由四個(gè)線圈1構(gòu)成的電磁體,它產(chǎn)生一個(gè)靜態(tài)均勻的強(qiáng)磁場(chǎng),沿線圈的共有水平軸方向伸展。患者3躺在電磁體中的桌子2上,由高頻線圈4圍住,線圈4以脈沖方式產(chǎn)生一個(gè)高頻磁場(chǎng),其方向垂直于由電磁體產(chǎn)生的主磁場(chǎng)方向。高磁場(chǎng)的頻率正比于主磁場(chǎng)的磁通密度,此磁通密度取決于電磁體的結(jié)構(gòu),其量值為0.1至4特斯拉;比例常數(shù)對(duì)應(yīng)于旋磁比(約為42.5兆赫/特斯拉)。在高頻圈包圍的體積中,自旋核可共振地被高頻磁場(chǎng)激勵(lì)。

MRIx射線斷層照相裝置還包括有四個(gè)傾斜線圈5,線圈5產(chǎn)生的磁場(chǎng)在主磁場(chǎng)的方向延伸,在此方向上呈線性變化;另外還有傾斜的線圈,產(chǎn)生的磁場(chǎng)也在主磁場(chǎng)方向延伸,但在與此垂直的兩個(gè)方向變化。當(dāng)這些傾斜線圈被激磁時(shí),在產(chǎn)生高頻磁場(chǎng)之后高頻線圈系統(tǒng)4產(chǎn)生的信號(hào)相位,受到被檢驗(yàn)人體范圍內(nèi)的自旋核分布的影響,所以,在人體的兩維或三維空間內(nèi)自旋核的分布可以原則上借助于這種MMRIx射線斷層照相裝置來確定。

圖2表示了本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的方塊圖。為形成并聯(lián)諧振電路,在此高頻線圈系統(tǒng)4上并聯(lián)一個(gè)可變電容器7。此并聯(lián)諧振電路的一端接地,另一端通過另一個(gè)可變電容器8接到開關(guān)9。在圖中開關(guān)9所示位置情況下,電路4、7、8接收高功率高頻發(fā)射器10的電能,發(fā)射器10的載頻對(duì)應(yīng)于自旋共振頻率。當(dāng)開關(guān)9不是圖中所示位置時(shí),一個(gè)接收機(jī)(圖中未畫出)的前置放大器11就連接到由可變電容器7和8以及高頻線圈4所構(gòu)成的電路上,所以接收機(jī)可接收到由自旋共振在高頻線圈4中所感生的信號(hào)。

在自旋共振頻率上,前置放大器11的輸入阻抗,高頻發(fā)射器的輸出阻抗,以及電路4,7,8的阻抗是相等的,例如,其數(shù)值為50歐姆。在放入患者3以后、于實(shí)際檢驗(yàn)以前,通過調(diào)節(jié)電容107和8,對(duì)匹配狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)。然而,當(dāng)患者在線圈范圍之內(nèi)有運(yùn)動(dòng)即包括呼吸、吞咽、心跳和輕微移動(dòng)等運(yùn)動(dòng)時(shí),這種匹配狀態(tài)就發(fā)生變化,這是因?yàn)榛颊吲c線圈發(fā)生位置變化時(shí),線圈4的品質(zhì)因數(shù)和寄生電容由此受到了影響。因此,電路4,7,8的阻抗的舜時(shí)值是對(duì)被檢驗(yàn)人體實(shí)際運(yùn)動(dòng)狀況的測(cè)量。所以可由此導(dǎo)出這些運(yùn)動(dòng)信號(hào)。

為此,在高頻發(fā)射器10和開關(guān)9之間連接一個(gè)反射計(jì)12,反射計(jì)12的輸出信號(hào)由反射測(cè)量接收機(jī)13處理,接收機(jī)13的輸出14就得到運(yùn)動(dòng)信號(hào)。只要高頻發(fā)射器10與電路4,7,8是匹配的,反射計(jì)12的輸出信號(hào)就基本上是零。然而,在失配情況下,供給的高頻功率的一部分將被反射,反射計(jì)的輸出將帶有一個(gè)高頻信號(hào),此信號(hào)的振幅取決于反射系數(shù)或失配度。這一高頻信號(hào)在接收機(jī)13中被檢波,而且可能被放大,此后作為輸出14出現(xiàn)。其后這一信號(hào)可以與對(duì)應(yīng)給定阻抗的預(yù)定閾值進(jìn)行比較,從而給出運(yùn)動(dòng)狀況,所以當(dāng)信號(hào)在兩個(gè)閾值之間時(shí),可用于起動(dòng)控制控制程序。

圖5表示利用這種MRIx射線斷層照相裝置進(jìn)行檢驗(yàn)的典型的時(shí)間圖。在一個(gè)周期Ta中產(chǎn)生一個(gè)所謂的90°脈沖,即高頻發(fā)射器10經(jīng)由開關(guān)9與高頻線圈4連接,在這樣一個(gè)所謂的90°脈沖,即高頻發(fā)射器10經(jīng)由開關(guān)9與高頻線圈4連接,在這樣一個(gè)時(shí)間周期中,被測(cè)量人體當(dāng)中的核磁化方向相對(duì)于主磁場(chǎng)方向精確地傾斜90°。其后,通常使用一個(gè)多個(gè)所謂180°脈沖Tb,此后,線圈中產(chǎn)生的信號(hào)倍被接收(時(shí)間間隔Tc)。然后把開關(guān)放在不是圖中所示的位置,這種程序的一個(gè)典型的周期近似為100毫秒;在典型的600毫秒的時(shí)間間隔以后,這種程序周期性地重復(fù),600毫秒與程序周期本身比較起來,還是比較長(zhǎng)的。在每次重復(fù)時(shí),傾斜線圈的磁場(chǎng)按一定方式變化。

在圖2所示裝置中,只有當(dāng)線圈4接收高頻發(fā)射器10的電能這些時(shí)間內(nèi),才能測(cè)量阻抗;因此在圖5中它們就是Ta和Tb。假如患者的身體在比較緊連的時(shí)間Ta……Tc近似處于同種狀況,那未利用所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)信號(hào),所謂選通將是可能的。當(dāng)運(yùn)動(dòng)信號(hào)在給定的幅度范圍內(nèi),亦即患者身體處于一個(gè)確定位置時(shí),可估算出在時(shí)間Tc當(dāng)中感生于線圈4的自旋共振信號(hào)。如果不是這種情況,就不估算產(chǎn)生的信號(hào),測(cè)量必須重復(fù)進(jìn)行(使用相同的傾斜磁場(chǎng))。

當(dāng)采用圖2所示實(shí)施例也進(jìn)行起動(dòng)操作時(shí),也必須在比較長(zhǎng)的時(shí)間間隔內(nèi),即在接收測(cè)量的最后一個(gè)脈沖與發(fā)射下一個(gè)測(cè)量的第一個(gè)脈沖之間測(cè)量阻抗。因此,高頻發(fā)射器10也必須在這一時(shí)間內(nèi)加一個(gè)信號(hào)于線圈4上。如果測(cè)量在拉莫爾頻率的一個(gè)頻率進(jìn)行,為了避免對(duì)測(cè)量的影響,在時(shí)間Tc與Ta之間發(fā)生自旋弛豫,那么必須以減少的電能和/或在一些測(cè)量時(shí)間的周期中一個(gè)確定的時(shí)間間隔內(nèi)施加這一信號(hào),測(cè)量時(shí)間與Ta和Tb的間隔比較起來是相當(dāng)短的。然而,在這種情況下,由于反射信號(hào)或者有一個(gè)相當(dāng)?shù)偷姆?,或者必須在一個(gè)相當(dāng)短的時(shí)間內(nèi)形成,所以產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)信號(hào)更加困難。

正如已經(jīng)談到的那樣,患者的各種運(yùn)動(dòng)影響線圈的品質(zhì)因數(shù)和感應(yīng)系數(shù),于是在較高或低頻率情況下,也引起特別是電路7、8、9諧振曲線的移動(dòng)。然而,在阻抗與運(yùn)動(dòng)的相應(yīng)的狀況之間,明顯的關(guān)系不再存在。通過稍微使電路4,7,8與測(cè)量頻率(通常是自旋諧振頻率)失諧,可以避免這一情況。相對(duì)于電路的3分貝帶寬,失諧應(yīng)是輕微的。然而,失諧的大小應(yīng)該是在任何運(yùn)動(dòng)情況下,電路4,7,8的諧振頻率率總是或低或高于測(cè)量頻率。對(duì)于300千赫3分貝帶寬自旋諧振頻率近似為85兆赫,合適的失諧值是20千赫。

圖3示出了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例,其中相應(yīng)的部件以相應(yīng)的參照號(hào)標(biāo)出。開關(guān)9直接連接到高頻發(fā)射器10上。與圖2的開關(guān)相比較,此開關(guān)有三個(gè)位置。在第一個(gè)位置時(shí),高頻發(fā)射器10的電能供給到電路4,7,8;在第二個(gè)位置時(shí),前置放大器11連到電路上;在的第三個(gè)位置時(shí),一個(gè)阻抗測(cè)量裝置連到電路上。阻抗測(cè)量裝置由一個(gè)附加的高頻發(fā)生器15和一個(gè)阻抗測(cè)量橋16組成,阻抗測(cè)量橋16由高頻發(fā)生器15供給能量。

阻抗測(cè)量橋16可以由例如惠斯通(Weatstone)電橋構(gòu)成,可以這樣設(shè)計(jì),以便當(dāng)電路4,7,8的阻抗對(duì)應(yīng)于一給定的基準(zhǔn)阻抗,例如匹配高頻發(fā)生器15的頻率所需要的50歐姆時(shí),電橋就平衡。附加的高頻發(fā)生器15的功率可以顯著地低于高頻發(fā)射器10的功率。它的頻率最好是從那一點(diǎn)偏離,即與電路4,7,8的3分貝帶寬相比偏離是小的,但大小要使得在被測(cè)量人體范圍內(nèi)自旋核不被激磁。于是,實(shí)際檢驗(yàn)將不受阻抗測(cè)量的影響。當(dāng)電路4,7,8有一個(gè)偏離附加高頻發(fā)生器測(cè)量頻率的諧振頻率時(shí),這也是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。

采用上述配置,在Ta與Tb,Tb與Tc,Tc與Ta之間的每個(gè)時(shí)間都可進(jìn)行阻抗測(cè)量,也就是說,當(dāng)沒有高頻線圈4產(chǎn)生的磁場(chǎng)時(shí),或當(dāng)沒有其產(chǎn)生的諧振信號(hào)時(shí),總是可以的。因此,由阻抗測(cè)量裝置產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)信號(hào)可用于選通或起動(dòng)。

通常都需要對(duì)阻抗測(cè)量橋的輸出信號(hào)作進(jìn)一步處理(放大、檢波),為此需要一個(gè)相應(yīng)的處理裝置。然而,如虛線所示,借助于前置放大器11或其一部分放大阻抗測(cè)量橋16的輸出信號(hào)也是可能的。在此情況,前置放大器、阻抗測(cè)量裝置15、16(在檢驗(yàn)前平衡電路4,7,8,在檢驗(yàn)過程中產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)信號(hào))和高頻線圈(檢測(cè)運(yùn)動(dòng),激勵(lì)和接收自旋共振信號(hào))就具有雙重功能。

圖4表示了圖3所示的阻抗測(cè)量裝置15、16的一個(gè)可行的實(shí)施例。高頻發(fā)生器的一端接地,從而輸送到一個(gè)電感性的射頻(RF)橋電路,橋電路包括四個(gè)電感17,18,18a和19;電感17和19是相等的,18和18a也相等。兩個(gè)電感17和19磁性上永久偶合,所以得到一個(gè)發(fā)射器。為連接電感17和18,接上個(gè)電阻20,電阻另一端接地,其阻值對(duì)應(yīng)于RF線圈系統(tǒng)10的基準(zhǔn)阻抗(50歐姆)。在電路4、7、8阻抗的測(cè)量期間,把電感19和18的接頭經(jīng)開關(guān)9接于電路4,7,8,在高頻發(fā)生器15的頻率,當(dāng)該阻抗具有匹配要求的準(zhǔn)確值(50歐姆)時(shí),反相相等的電壓就出現(xiàn)在電感的接頭上,以致電感18的中心抽頭21沒有電壓。在不匹配狀態(tài),電感18兩端電壓不再相等,所以在中心抽頭21處,出現(xiàn)了偏離零點(diǎn)的電壓。上述的電壓是對(duì)失配的一個(gè)測(cè)量。

至此已經(jīng)假設(shè),產(chǎn)生高頻磁場(chǎng)激勵(lì)自旋核的線圈也接收自旋共振信號(hào)。然而,本發(fā)明也可用于獨(dú)立的線圈激勵(lì)磁場(chǎng)和接收自旋共振信號(hào)的情況。圖2所示的實(shí)施例可用于連接需要產(chǎn)生高頻磁場(chǎng)的線圈,而圖5所示的實(shí)際例也可用于連接接收自旋共振信號(hào)的線圈。

至此已經(jīng)假設(shè),阻抗測(cè)量至少在近似于自旋共振信號(hào)頻率的情況下進(jìn)行。然而,這一測(cè)量也可在第二個(gè)頻率即電路4,7和8的較高的諧振頻率進(jìn)行,這是因?yàn)樵诘诙€(gè)諧振頻率,阻抗數(shù)值和/或位相都有較大的變化。這就提供了一個(gè)優(yōu)點(diǎn)使阻抗測(cè)量不影響自旋核的激勵(lì)。

至此所述的實(shí)施例中,已經(jīng)假設(shè),高頻線圈系統(tǒng)一方面用于激勵(lì)自旋核并接收自旋共振信號(hào),另一方面用于產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)信號(hào)。在下文還要敘述一個(gè)實(shí)施例,其中提供一個(gè)形成運(yùn)動(dòng)信號(hào)的分開的高頻線圈系統(tǒng)。

圖6是MRIx射線斷層照相裝置的一部分的截面圖,該裝置包括上述分開的高頻線圈系統(tǒng);在對(duì)應(yīng)于(圖1)電磁體1的自內(nèi)開口的一個(gè)圓形區(qū)域30內(nèi),放置高頻線圈系統(tǒng)4,它適于聯(lián)邦德國(guó)專利申請(qǐng)P3347597中所述的高頻。兩部分線圈系統(tǒng)是這樣供電的,使得在垂直于圖示平面的上環(huán)導(dǎo)體的電流的方向與相應(yīng)的下環(huán)導(dǎo)體的相反。從而可以得到,這種線圈產(chǎn)生的高頻磁場(chǎng)垂直于x方向的靜磁場(chǎng)。

高頻線圈系統(tǒng)4放在一個(gè)中空的圓柱狀塑料體31上,塑料體剛性地連接在患者躺的桌子(圖中未畫生)。用于產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)信號(hào)的一個(gè)高頻線圈33通過支持物32連接到塑料體31上面。線圈也可改換在y方向和Z方向上。然而,它也可以用使患者看不到方式連接在塑料體上例如,可以放在外面。線圈由一圈或多圈組成,放置使得其產(chǎn)生磁場(chǎng)在y軸方向。如果帶著高頻線圈系統(tǒng)4的塑料體31位于患者頭部區(qū)域,那末線圈33也可以放置使得其磁場(chǎng)在Z方向,即在患者躺的桌子的縱向,或垂直于圖1所畫的平面。

高頻線圈33產(chǎn)生的磁場(chǎng)實(shí)際上是垂直于高頻線圈系統(tǒng)4產(chǎn)生的磁場(chǎng),這是重要的,這是因?yàn)?,這樣能確保高頻線圈系統(tǒng)4與高頻線圈33在磁性上到一個(gè)相互分開的程度;因此,一方面,高頻線圈系統(tǒng)4產(chǎn)生的磁場(chǎng)效應(yīng)由于高頻線圈33的存在而減至最小,而另一方面,由高頻線圈系統(tǒng)4感應(yīng)在高頻線圈33上的信號(hào)也減至最小。

參照標(biāo)號(hào)34圖示標(biāo)出另一個(gè)放在病員身體上的平線圈,所以它的磁場(chǎng)基本上也在y方向上。這種線圈可以用與面層線圈相同的方式做成,只用于接收MRIx射線斷層照相裝置中的自旋共振信號(hào)(而不激勵(lì)自旋核)。與剛性固定在塑料體31上的線圈33相反,這種面層線圈的構(gòu)造適于相應(yīng)地使用,因此,由于這一事實(shí)和線圈可被移動(dòng)到很接近于要檢測(cè)的運(yùn)動(dòng)部位,就可以得到實(shí)際上較高的靈敏度。因此,這種線圈也能從比較輕微的運(yùn)動(dòng)中得出有用的運(yùn)動(dòng)信號(hào),如得出心跳信號(hào)。另一方面,在檢驗(yàn)前需要把這些線圈附在病員身體上。

圖7示出了得出運(yùn)動(dòng)信號(hào)的電路圖。電路構(gòu)成包括一個(gè)阻抗測(cè)量裝置35,例如一個(gè)阻抗測(cè)量橋,在一個(gè)支路上連接一個(gè)高頻發(fā)生器46,而在另一支路上通過一個(gè)轉(zhuǎn)換電路連接高頻線圈33或34。高頻發(fā)射器的頻率實(shí)際上高于氫的磁場(chǎng)強(qiáng)度產(chǎn)生的拉莫爾頻率。當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度的值為例如2特斯拉時(shí),拉莫爾頻率近似為85兆赫,而高頻發(fā)射器的頻率將在100兆赫到200兆赫之間,不與拉莫爾頻率的諧波相一致。當(dāng)這種MRIx射線斷層照相裝置也可用于確定不是氫的元素分布時(shí),例如鈉。磷和氟,再有,頻率必須被選擇,使得不與鈉、磷和氟的拉莫爾頻率的諧波相一致,這幾個(gè)頻率在2特斯拉時(shí)約為68兆赫,35兆赫和80兆赫。

把高頻線圈的阻抗轉(zhuǎn)換為便于使用的實(shí)際電阻50歐姆,通過下述方式實(shí)現(xiàn):一方面,用一個(gè)調(diào)諧電容器36,它與并聯(lián)諧振電路37串聯(lián),而與高頻線圈33(34)并聯(lián);另一方面,用一個(gè)微調(diào)電容器38,通過它,與并聯(lián)諧振電路39串聯(lián)的線圈33(34)的一端連到阻抗測(cè)量橋35的一個(gè)支路上。把并聯(lián)諧振電路37和39調(diào)諧到拉莫爾頻率,而且設(shè)計(jì)得使其在高頻發(fā)射器36的頻率上的容抗低于(S至少不高于)電容器36和38的容抗,以使串聯(lián)支路或并聯(lián)支路的容抗可通過改變電容器36和38的電容來改變。

在放入患者以后,而且盡可能在固定高頻線圈34以后和開始檢驗(yàn)以前,把電容器36和38調(diào)整(最好是自動(dòng)地)到一個(gè)數(shù)值,使得由高頻線圈33(34)和元件36……39構(gòu)成的電路的輸入電阻,在高頻發(fā)射器46的頻率上有一個(gè)給定位,例如50歐姆,使得它與阻抗測(cè)量橋匹配。在以后的整個(gè)檢驗(yàn)當(dāng)中,阻抗測(cè)量橋35的輸出21有一個(gè)測(cè)量信號(hào),其幅度在匹配條件下等于零或是一個(gè)最小值。在對(duì)患者的運(yùn)動(dòng)例如呼吸、吞咽、心跳和輕微移動(dòng)等發(fā)生感應(yīng)時(shí),線圈33或34的品質(zhì)因數(shù)和寄生電容發(fā)生變化,從而引起連接到阻抗測(cè)量橋35的電路阻抗的變化,因此,輸出信號(hào)的幅度按照相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)狀況有所增加。輸出21的信號(hào)可以用作為運(yùn)動(dòng)信號(hào),這最好是用小的時(shí)間常數(shù)檢波以后。

通常,不能完全避免高頻線圈系統(tǒng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)在產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)信號(hào)的高頻線圈33和34中感應(yīng)一個(gè)電壓;這樣,就象高頻線圈34那樣的情況,當(dāng)其位置相對(duì)于高頻線圈系統(tǒng)是可變的,感應(yīng)就顯現(xiàn)。因此,在連接到高頻線圈33或34的電路中就有電流流過,致使高頻線圈系統(tǒng)4有負(fù)荷,產(chǎn)生的磁場(chǎng)就畸變。況且,輸出21的信號(hào)容易出錯(cuò);所以必須考慮,供給高頻線圈系統(tǒng)4的功率要顯著地大于供給高頻線圈33或34上的功率。兩個(gè)效應(yīng)被諧振電路37和39減小了,這兩個(gè)諧振電路在高頻線圈系統(tǒng)4的頻率上具有高的阻抗。

部件36和37可使得高頻線圈33或34以并聯(lián)諧振方式工作在高頻發(fā)射器46的頻率上。然而,當(dāng)高頻線圈33(34)由于有串聯(lián)微調(diào)電容器36而以串聯(lián)諧振方式工作時(shí),連接到與并聯(lián)諧振電路37串接支路上的并聯(lián)線路可以省去,這是因?yàn)檫@樣形成的串聯(lián)諧振電路在遠(yuǎn)離其串聯(lián)諧振頻率的頻率上具有高阻抗,例如高頻線圈系統(tǒng)4的頻率即如此。包括有分開的形成一個(gè)運(yùn)動(dòng)信號(hào)的高頻線圈系統(tǒng)的實(shí)施例,有下述優(yōu)點(diǎn):患者的運(yùn)動(dòng)狀況在整個(gè)的檢驗(yàn)時(shí)間或大體上整個(gè)檢驗(yàn)時(shí)間內(nèi)能夠被連續(xù)地確定。此外,由于高頻發(fā)射器的頻率實(shí)際上偏離拉莫爾頻率,所以高頻線圈33或34產(chǎn)生的磁場(chǎng)不能激勵(lì)自旋核。

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