作为用于MRI RF线圈的失谐电路的FET开关制造技术

一种用于在磁共振中使用的射频（RF）线圈组件包括射频线圈（42，100）和电子开关（28），所述电子开关在断开状态和闭合状态之间切换，从而使所述线圈失谐，以及将其调谐到预选共振频率。每一电子开关包括至少一个场效应晶体管（FET）（70）和偏置网络（72）。

The FET switch is used as a detuned circuit for the MRI RF coil

For use in radio frequency in magnetic resonance (RF) RF coil assembly includes a coil (42100) and (28) electronic switch, the electronic switch in the off switch between the state and the closed state, so that the coil detuning, and the tuning to a preselected resonance frequency. Each of the electronic switches includes at least one field effect transistor (FET) (70) and a bias network (72).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】作为用于MRI RF线圈的失谐电路的FET开关
本申请涉及医领域、磁共振领域和相关领域。本申请特别适用于如下的电路布置中:所述电路布置包括用于使磁共振成像(MRI)或磁共振光谱学(MRS)系统中的磁共振(MR)接收线圈失谐的电子开关。
技术介绍
MR设备在患者的检查和/或治疗过程中施加穿过检查区域的主磁场。这一通常用BO表示的强场起着使要检查的患者体内的身体组织的核自旋对齐的作用。在一些MR设备中，BO场是水平取向的，在其他设备中，其是垂直取向的。在水平取向和垂直取向系统两者中，都通过通常用BI表的相对强的正交射频(RF)场在对齐的核自旋中激发磁共振。所述BI场使得对齐的核自旋翻到与静态磁场BO正交的平面内。随着核自旋的驰豫，所述自旋产生进动，返回与BO场对齐的状态，从而发射出相对较弱的RF磁共振信号。通过被调谐至特定的共振频率的RF线圈检测这一共振。将这些共振信号传递至处理装备，从而将所述信号重建成图像表示，或者导出谱学信息。典型地，所发射的RF磁激励信号的幅度要比所接收到的由RF接收线圈检测到的由弛豫的核自旋生成的磁共振信号高出几个数量级。为了维护患者安全以及保护敏感接收器装备，通常在MR过程的发射阶段使接收线圈去耦或失谐。为了使上述问题最小化，所述线圈含有特定的失谐电路，其功能在于保持接收设备免于接收所发射的RF激励信号。因此，已知在失谐电路中采用PIN 二极管使MRI线圈失谐。当前的用于MR接收线圈的失谐电路采用PIN 二极管使接收线圈在调谐状态和失谐状态之间进行切换。PIN 二极管是能够作为DC电流/电压控制RF开关工作的半导体器件。在借助DC电流受到正向偏置时，所述PIN 二极管起着类似于具有低导通电阻的闭合开关的作用。在借助DC电压受到反向偏置时，所述PIN 二极管起着类似于具有高截止电阻和低寄生电容的断开开关的作用。由于正向偏置采用DC电流，因而正向偏置需要不可忽略的量的电能。在MRI接收线圈中，将PIN 二极管用于共振回路电路布置中，因而只要所述PIN 二极管受到正向偏置，即，只要所述RF开关“接通”，就对所述MRI接收线圈失谐。由于可以将DC驱动信号维持在低的水平，因而对于MRI接收线圈而言，这一配置是优选的。此外，所述振荡回路配置还允许由通过二极管的RF激励电流生成所述正向DC偏置电流的部分。如果另一方面，将所述PIN 二极管直接放置到所述天线结构内，那么在发射期间使所述二极管反向偏置。所述反向偏置DC电压必须超过所述可能大约为几百伏特的RF电压。这样的配置还需要在接收过程中相对高的前向DC电流(?100mA)，以保持低的损耗。在失谐电路中采用PIN 二极管存在几个缺点。必须采用5mW_100mW的DC功率对PIN 二极管进行正向偏置。必须将这一功率传送至MRI线圈内，最后其将在患者附近耗散。尽管其看起来不是一个大的功率量，但是必须要考虑到，现代MRI系统所具有的接收线圈阵列具有32个以上的通道，而且趋势是通道数会越来越高。而且，为了实现高能量效率的技术，必须使功率需求尽可能低。另一个问题在于，用于接收线圈的共振回路电路需要仔细的调谐和测试，这又增加了成本。所述振荡回路所需的感应器还占据显著的空间，因而妨碍了完全自含的集成解决方案。所述共振电路还可能与其他电路以及发射天线耦合，因而还可能在发射场中导致不必要的局部变形。最后，所述共振回路电路倾向于在发射阶段变热，所述热量可能在患者附近耗散。
技术实现思路
本申请提供了一种用于对MRI系统中的磁共振成像(MRI)线圈进行失谐的包括电子开关的新的改进的电路布置，其克服了上文提到的问题以及其他问题。根据一个方面，提供了一种用于在供磁共振中使用的射频(RF)线圈组件。所述RF线圈组件包括射频线圈和电子开关，所述电子开关在断开和闭合状态之间切换以使所述线圈失谐以及将其调谐至预选共振频率。每一电子开关包括至少一个场效应晶体管(FET)和偏置网络。根据另一方面，提供了一种磁共振方法。所述磁共振方法包括发射处于磁共振(MR)频率上的RF激励信号以在检查区域内感生出共振信号，并且利用至少一个场效应晶体管(FET)和偏置网络来将RF接收线圈调谐至所述MR频率以接收来自所述检查区域的共振信号，并且使所述RF接收线圈失谐以禁止所述RF接收线圈接收所发射的RF激励信号。一个优点在于提高了患者和设备的安全性。另一个优点在于降低了系统复杂性。另一个优点在于降低了成本。另一个优点在于降低了功耗。另一个优点在于有效地利用了空间。本领域普通技术人员在阅读和理解以下详细描述之后，将认识到本专利技术的其他优点将。【附图说明】本专利技术可以采取各种部件和部件的布置以及各种步骤和步骤布置的形式。附图仅出于图示优选的实施例的目的并且不应被解释为对本专利技术构成限制。图1是根据本申请的磁共振成像系统的示意图。图2是根据本申请的接收线圈系统的示意图。图3是根据本申请的电子开关和偏置网络的示意图。图4是根据本申请的包括偏置限制器的电子开关和偏置网络的另一实施例的示意图。图5是根据本申请的包括补偿电路的电子开关和偏置网络的另一实施例的示意图。图6是根据本申请的包括由串联的FET开关构成的阵列的电子开关和偏置网络的另一实施例的不意图。图7是根据本申请的包括由并联的FET开关构成的阵列的电子开关和偏置网络的另一实施例的不意图。图8是根据本申请的具有电子开关的完整MR接收线圈的示意图。图9是根据本申请的具有处于源极一源极配置中的FET的电子开关和偏置网络的另一实施例的不意图。图10是根据本申请的包括电子开关的发射/接收开关的示意图。【具体实施方式】图1示出了根据文中描述的各个实施例的包括用于对MR接收线圈进行失谐和调谐的电子开关的磁共振(MR)系统8。所述电子开关替代了当前采用PIN 二极管在调谐和失谐状态之间进行切换的MRI线圈失谐电路。所述电子开关具有低导通电阻，例如，.3欧姆，并且具有高阻断电阻，例如，大于3000欧姆。此外，所述电子开关能够在截止或失谐状态能够耐受高压，例如，超过100伏特的电压。所述电子开关还能够实现在不到50微秒的时间内在调谐和失谐状态之间进行切换。所述电子开关是采用碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)等实现上述特性的技术制造的。在另一实施例中，所述电子开关包括允许在不需要任何功率的情况下在调谐和失谐状态之间进行切换的独立控制栅。例如，在所述电子开关中包含自偏置网络，以确保在缺少有源失谐信号的情况下或者在未能将线圈正确地连接至MRI扫描机的情况下使MR接收线圈适当地失谐。参考图1，MR扫描机10包括主磁体12，主磁体12生成穿过检查区域14的在时间上均匀的Btl场。主磁体12可以是环形或膛型磁体、C形开放磁体或者其他开放磁体设计等。邻近主磁体设置的梯度磁场线圈起着生成沿相对于Btl磁场的选定轴的磁场梯度的作用，所述磁场梯度用于对所感生的磁共振信号进行空间或者其他形式的编码或者用于生成磁化破坏场梯度等。所述磁场梯度线圈16可以包括被配置为沿三个正交方向生成磁场梯度的线圈段，所述三个方向统称为纵向或z向、横向或X向以及垂直或y向。射频(RF)激励线圈组件18 (例如全身射频线圈)邻近检查区域14设置。RF线圈组件18生成用于在对象的偶极子中激发磁共振的射频脉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在磁共振中使用的射频（RF）线圈组件，其包括：射频线圈（42，100）；以及电子开关（28），其在断开和闭合状态之间进行切换以使所述线圈（42，100）失谐和调谐至预选共振频率，每一电子开关（28）包括：至少一个场效应晶体管（FET）（70）和偏置网络（72）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.05.23 US 61/488,8611.一种用于在磁共振中使用的射频(RF)线圈组件，其包括: 射频线圈(42，100);以及 电子开关(28)，其在断开和闭合状态之间进行切换以使所述线圈(42，100)失谐和调谐至预选共振频率，每一电子开关(28)包括: 至少一个场效应晶体管(FET) (70)和偏置网络(72)。2.根据权利要求1所述的RF线圈组件，其中，所述RF线圈(42，100)是环形线圈，并且所述至少一个FET (70)被连接到环内以在所述至少一个FET (70)闭合时将所述环形线圈调谐至所述MR频率并且在所述FET (70)断开时使所述环形线圈失谐。3.根据权利要求1和2中任一项所述的RF线圈组件，其中，所述偏置网络(72)包括: 偏置电路(74)，其生成控制信号以将所述至少一个FET (70)从闭合状态切换至断开状态。4.根据权利要求1-3中任一项所述的RF线圈组件，其中，控制信号从有源偏置信号和自偏置信号中的至少一种生成。5.根据权利要求1-4中任一项所述的RF线圈组件，其中，所述电子开关(28)还包括: 补偿电路(90)，其在调谐状态期间去除所述电子开关(28)的寄生电容。6.根据权利要求1-5中任一项所述的RF线圈组件，其中，所述偏置电路(74)包括: 偏置限制器(80 )，其限制所述有源偏置信号和所述自偏置信号的电压。7.根据权利要求1-6中任一项所述的RF线圈组件，其中，所述电子开关(28)还包括: 自偏置网络，其通过对入射RF信号的部分进行整流而生成所述自偏置信号。8.根据权利要求1-7中任一项所述的RF线圈组件，其中，所述FET(70)是由碳化硅和氮化镓中的至少一种制造的。9.根据权利要求1-8中任一项所述的RF线圈组件，其中，多个状态之间的切换时间小于50微秒。10.根据权利要求1-9中任一项所述的RF线圈组件，其中，所述电子开关(28)在所述调谐状态期间具有小于0.3欧姆的电阻并且在所述失谐状态期间具有大于3000欧姆的电阻。11.根据权利要求1-10中任一项所述的RF线圈组件，其中，所述电子开关(28)在所述失谐状态中能够耐受大于100伏特的电压。12.根据权利要求1-11中任一项所述的RF线圈组...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·赖高斯基，R·豪森，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：
国别省市：