專利名稱：磁共振設(shè)備及運(yùn)行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁共振設(shè)備，包括一個(gè)基本場(chǎng)磁、多個(gè)梯度場(chǎng)線圈、一個(gè)高頻發(fā)射和接收單元，以及一個(gè)用于為實(shí)施磁共振測(cè)量而控制梯度場(chǎng)線圈與高頻發(fā)射和接收單元的控制單元。本發(fā)明還涉及一種用于運(yùn)行這種磁共振設(shè)備的方法。
根據(jù)類別的磁共振設(shè)備在醫(yī)學(xué)診斷中用于獲得患者的體內(nèi)圖像。這樣，磁共振設(shè)備可以在例如神經(jīng)學(xué)、血管造影或心臟學(xué)中用于產(chǎn)生圖像。
磁共振斷層造影的常用領(lǐng)域是在癌癥治療中顯示或監(jiān)控腫瘤。在用于治療這類腫瘤的新技術(shù)中，為了支持或代替化學(xué)療法或放射治療，也通過聚焦射入的高頻(HF)能量對(duì)腫瘤區(qū)有目標(biāo)的進(jìn)行加熱。這種新技術(shù)以“有選擇性的人工發(fā)熱”的概念而公知。在目前可用的人工發(fā)熱設(shè)備中，患者位于人工發(fā)熱電極(Applikator)中，從而使身體的待治療部分基本上位于電極下面的中部。人工發(fā)熱電極包括多個(gè)設(shè)置為陣列的高頻天線，這些天線各自都具有一個(gè)定義振幅和相位的、脈沖形或時(shí)間恒定的高頻功率。在每個(gè)天線上的高頻的相位和振幅是這樣選擇的，即，由各天線發(fā)射的高頻能量在待治療區(qū)域(即腫瘤)的位置這樣相互疊加，使得在該位置達(dá)到最大的場(chǎng)強(qiáng)。聚焦高頻能量的一部分由腫瘤區(qū)域的組織吸收，從而該區(qū)域根據(jù)入射的高頻能量而被加熱。由于有腫瘤的組織比健康組織對(duì)熱能更敏感，因此，通過加熱使有腫瘤的組織比周圍的健康組織遭到更強(qiáng)烈的破壞。通過這種有目標(biāo)的加熱治療，可以殺死有腫瘤的組織。
人工發(fā)熱治療的一個(gè)基本問題是電磁波在組織和周圍空氣中的不同傳播速度。根據(jù)患者的解剖結(jié)構(gòu)，電磁波從發(fā)射天線到腫瘤的傳播線路更多或更少地被組織或空氣填滿。然而，這影響了聚焦，使得在人工發(fā)熱治療中，到目前為止，如果沒有其它輔助手段就不能實(shí)現(xiàn)在各種情況下都最佳的高頻能量聚焦。因此，目前可用的人工發(fā)熱設(shè)備用水墊填滿患者和電極之間的空間，根據(jù)對(duì)患者的定位用一種特殊的溶劑填滿該水墊。通過該水墊，高頻輻射在患者體內(nèi)的傳播速度與其在身體與人工發(fā)熱電極之間的傳播速度接近相適應(yīng)，從而在患者解剖結(jié)構(gòu)不同時(shí)也能獲得足夠好的聚焦。然而，尤其對(duì)患有幽閉恐怖癥的患者來說，這種方法會(huì)造成很不舒服的感覺。此外，由于采用了水墊，很難同時(shí)采用其它電極，例如用于在人工發(fā)熱治療期間生理監(jiān)測(cè)患者的電極，因?yàn)橹粸槠渌姌O的定位保留了極小的空間。
此外，在人工發(fā)熱治療中還需要在治療期間監(jiān)測(cè)組織溫度。目前，這可以通過特殊的、安裝在光學(xué)纖維導(dǎo)管上的溫度傳感器做到。在治療中，將該光學(xué)纖維導(dǎo)管與溫度傳感器一起穿刺通過患者皮膚，并延伸到被輻射的組織。然而，該入侵式方法會(huì)額外增加患者的負(fù)擔(dān)。
在人工發(fā)熱治療期間用于測(cè)得組織溫度的改進(jìn)技術(shù)的嘗試中，也會(huì)考慮采用磁共振測(cè)量。在在此所跟蹤的數(shù)組(Ansatz)，通過同時(shí)用人工發(fā)熱治療進(jìn)行的磁共振檢查確定溫度。為此，在磁共振設(shè)備的檢查室中引入溫度升高電極，并同時(shí)利用加熱進(jìn)行磁共振測(cè)量。根據(jù)由感興趣身體區(qū)域獲得的磁共振信號(hào)的T1-T2位移，可以推導(dǎo)出組織溫度。
然而，在應(yīng)用該序列用于溫度測(cè)量中出現(xiàn)的問題是溫度測(cè)量的精確度。目前，精確度很難滿足，因?yàn)槿斯ぐl(fā)熱電極設(shè)置在磁共振設(shè)備的高頻發(fā)射和接收單元與患者之間，從而使磁共振設(shè)備的高頻發(fā)射和接收單元只接收到非常微弱的磁共振回波的接收信號(hào)。此外，設(shè)置在人工發(fā)熱電極和患者之間的水墊會(huì)減弱磁共振信號(hào)。另一個(gè)導(dǎo)致這種溫度測(cè)量精確度不足的原因在于對(duì)磁共振設(shè)備的高頻發(fā)射頻率的選擇。該磁共振頻率必須包含足夠的距離到人工發(fā)熱電極的高頻，以便使磁共振系統(tǒng)去掉與人工發(fā)熱系統(tǒng)的耦合，并避免兩個(gè)系統(tǒng)相互干擾的影響。公知的人工發(fā)熱電極工作的頻率范圍是100MHz，以便使高頻場(chǎng)在患者體內(nèi)足夠地聚焦。因此，磁共振頻率一般選擇為8-64MHz的范圍，以便包括到100MHz人工發(fā)熱應(yīng)用的足夠距離。然而，為了激勵(lì)磁共振所選擇的磁共振頻率需要基本場(chǎng)磁的磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)在0.2T至1.5T之間。然而在這種基本場(chǎng)強(qiáng)中，依賴于溫度的T1-T2位移不是非常明顯，由此也限制了溫度確定的精確度。
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種用于選擇性人工發(fā)熱治療的設(shè)備，該設(shè)備可以使高頻場(chǎng)足夠聚焦而無需使用水墊，并能以很高的精確度進(jìn)行無負(fù)擔(dān)的溫度測(cè)量。
該技術(shù)問題是通過根據(jù)權(quán)利要求1或8的磁共振設(shè)備以及用于運(yùn)行該磁共振設(shè)備的方法解決的。磁共振設(shè)備以及該方法的優(yōu)選擴(kuò)展記載在從屬權(quán)利要求中。
所述磁共振設(shè)備以公知方式包括一個(gè)基本場(chǎng)磁、多個(gè)梯度場(chǎng)線圈、一個(gè)高頻發(fā)射和接收單元以及一個(gè)用于為進(jìn)行磁共振測(cè)量而控制梯度場(chǎng)線圈與高頻發(fā)射和接收單元的控制單元。與公知的磁共振設(shè)備相反，高頻發(fā)射和接收單元由多個(gè)以陣列形設(shè)置在檢查室周圍的天線組成，可以控制這些天線相互獨(dú)立地通過單獨(dú)的發(fā)射信道發(fā)射預(yù)定相位的高頻輻射。此外，還為每個(gè)天線設(shè)置了單獨(dú)的接收信道?？刂茊卧沁@樣設(shè)置的，即，其可以為每個(gè)天線確定由該天線接收的、局部的磁共振信號(hào)的振幅和相位，并可以控制這些天線相互獨(dú)立地發(fā)射預(yù)定相位和振幅的高頻輻射，以便在檢查室中為人工發(fā)熱治療產(chǎn)生聚焦的高頻場(chǎng)。
在用于運(yùn)行該磁共振設(shè)備本發(fā)明的方法中，首先控制天線以及梯度場(chǎng)線圈在待檢查的身體內(nèi)進(jìn)行選定位置的磁共振測(cè)量。用天線接收磁共振信號(hào)，而來自待治療身體區(qū)域的接收的磁共振信號(hào)由控制單元為每單個(gè)接收信道、即每單個(gè)天線根據(jù)振幅和相位進(jìn)行處理，以便在待治療身體區(qū)域和每單個(gè)天線之間的路徑上測(cè)得振幅衰減和相位位移。接著，在考慮所測(cè)得的振幅衰減和相位位移的條件下，由控制單元以合適的振幅和相位相互獨(dú)立地控制各天線，以便為待治療身體區(qū)域進(jìn)行的人工發(fā)熱治療產(chǎn)生正確聚焦的高頻場(chǎng)。
通過本發(fā)明的磁共振設(shè)備的結(jié)構(gòu)以及所進(jìn)行的運(yùn)行方法，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)患者的人工發(fā)熱治療而無需使用水墊。為正確聚焦高頻場(chǎng)而對(duì)各單個(gè)天線進(jìn)行的振幅和相位正確的控制事先通過測(cè)得由各單個(gè)天線接收的、來自待治療身體區(qū)域的磁共振信號(hào)的振幅和相位進(jìn)行。通過這種方式，可以不依賴于患者的解剖結(jié)構(gòu)和天線與患者之間的中間空間而始終達(dá)到正確的振幅和相位控制，以便在待治療區(qū)域、尤其是腫瘤部位產(chǎn)生最佳的高頻場(chǎng)聚焦。因此，一方面可以設(shè)置額外的電極，例如用于在人工發(fā)熱治療期間生理監(jiān)測(cè)患者的電極，另一方面可以利用相同的磁共振設(shè)備進(jìn)行精確度很高的溫度測(cè)量，而不會(huì)增加患者的負(fù)擔(dān)。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的磁共振設(shè)備，并同時(shí)具有局部的人工發(fā)熱治療的可能性，這不是通過額外置入人工發(fā)熱電極，而是通過簡(jiǎn)單改造現(xiàn)有的磁共振設(shè)備組件而達(dá)到的。在此，這樣為天線設(shè)置一個(gè)或多個(gè)功率發(fā)射器，即，這些功率發(fā)射器一方面為人工發(fā)熱治療提供所需的持續(xù)功率，該功率的數(shù)量級(jí)為1-2kW。另一方面，功率發(fā)射器必須這樣設(shè)置，即，其能為磁共振測(cè)量提供足夠的脈沖功率，也就是數(shù)量級(jí)為20-30kW的脈沖功率。為此優(yōu)選的是，通過為每個(gè)發(fā)射信道設(shè)置更多具有較小脈沖功率的功率發(fā)射器來代替在磁共振設(shè)備中通常使用的脈沖功率發(fā)射器。
各天線優(yōu)選設(shè)置為共振器條或拉長(zhǎng)的、在高頻性能上與共振器條相應(yīng)的電導(dǎo)材料層，該材料層應(yīng)當(dāng)具有盡可能小的尺寸。各共振器條設(shè)置在用于患者的圓柱形空間周圍。此外，這些共振器條還裝備了匹配裝置，用于將至待治療身體區(qū)域的傳輸線路的阻抗與連接各功率放大器和共振器條的引線的導(dǎo)電阻抗相匹配，其中傳輸線路的阻抗會(huì)受到檢查室中的患者和幾何學(xué)的影響。該匹配裝置可以具有固定的變換系數(shù)，或針對(duì)每位患者通過個(gè)性化的調(diào)諧進(jìn)行校準(zhǔn)。
在本發(fā)明的磁共振設(shè)備的一個(gè)實(shí)施方式中，為每個(gè)天線設(shè)置了單獨(dú)的功率發(fā)射器。每個(gè)功率發(fā)射器都具有自己的發(fā)射控制電路，它可以對(duì)該天線進(jìn)行相位控制和振幅控制?？刂齐娐窇?yīng)當(dāng)可以產(chǎn)生任意的、具有非常不同脈沖持續(xù)時(shí)間的高頻脈沖形狀，以便既能利用脈沖形激勵(lì)進(jìn)行磁共振測(cè)量，又能用持續(xù)的輻射進(jìn)行人工發(fā)熱治療。每個(gè)發(fā)射控制電路都優(yōu)選地包括一個(gè)調(diào)制器，從一個(gè)支持值表中通過一個(gè)模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)對(duì)該調(diào)制器供電。該調(diào)制器可以實(shí)現(xiàn)為一個(gè)模擬IQ調(diào)制器或一個(gè)數(shù)字NCO?？梢杂肞LL環(huán)路或DDS環(huán)路為發(fā)射頻率產(chǎn)生頻率。這類用于產(chǎn)生頻率的環(huán)路對(duì)于磁共振設(shè)備領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是公知的。
在本發(fā)明的磁共振設(shè)備中，每個(gè)天線還包括一個(gè)單獨(dú)的接收信道，以便能獲得在天線中感應(yīng)的磁共振回波或磁共振信號(hào)。為此，優(yōu)選在各匹配單元和功率放大器之間分別設(shè)置一個(gè)發(fā)射接收轉(zhuǎn)換器，它可以將每個(gè)發(fā)射天線上的磁共振信號(hào)傳送到接收器電路中。該接收器電路本身實(shí)現(xiàn)為一個(gè)前置放大器電路和一個(gè)解調(diào)器電路，該解調(diào)器電路可以根據(jù)振幅和相位將各個(gè)接收信號(hào)分開。接收器電路可以具有一個(gè)模擬IQ解調(diào)器，也可以具有一個(gè)數(shù)字解調(diào)器。該接收器電路可以獲得在腫瘤周圍組織中的相位位移和高頻振幅的衰減。
本發(fā)明的磁共振設(shè)備被設(shè)計(jì)用于產(chǎn)生足夠高的磁共振頻率，該頻率可以在基本場(chǎng)磁的場(chǎng)強(qiáng)中使高頻場(chǎng)產(chǎn)生清晰的聚焦。另一方面，這樣選擇基本場(chǎng)磁的場(chǎng)強(qiáng)，即，在所屬的磁共振頻率中，還能清楚地顯示檢查組織中的溫度。對(duì)于基本場(chǎng)磁的場(chǎng)強(qiáng)，例如3T的場(chǎng)強(qiáng)是合適的，從而必須產(chǎn)生123.2MHz的磁共振頻率。該磁共振頻率對(duì)應(yīng)于患者體內(nèi)10-30cm以及空氣中2.5m的波長(zhǎng)，從而可以達(dá)到足夠強(qiáng)的高頻能量聚焦。
本發(fā)明的磁共振設(shè)備的運(yùn)行優(yōu)選地這樣進(jìn)行，即，多次短暫中斷用于加熱期望身體區(qū)域的高頻能量的入射，以便進(jìn)行用于測(cè)得相應(yīng)身體區(qū)域中溫度的磁共振測(cè)量。在此，通過用天線進(jìn)行傳統(tǒng)的磁共振測(cè)量，接著處理T1-T2位移來實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量。以公知方式通過利用梯度場(chǎng)線圈進(jìn)行頻率和相位編碼來獲得位置信息。
在加熱處理的過程中多次進(jìn)行溫度測(cè)量，以便能避免對(duì)相應(yīng)區(qū)域的過度加熱。每次溫度測(cè)量的間隔根據(jù)入射的高頻功率、入射的持續(xù)時(shí)間和身體區(qū)域進(jìn)行選擇。根據(jù)磁共振測(cè)量的類別，也就是根據(jù)脈沖序列的選擇，為溫度測(cè)量設(shè)置了一個(gè)數(shù)100ms，尤其是在100ms到1s之間的范圍。在溫度測(cè)量的間隙，重新入射高頻能量以加熱待治療的身體區(qū)域。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，磁共振設(shè)備的一個(gè)接收信道與一個(gè)表面線圈連接，該線圈可以為用于確定溫度的磁共振測(cè)量獲得極好的信噪比。為此，除了表面線圈之外，還具有一個(gè)接收器電路，其設(shè)置為對(duì)應(yīng)于高頻發(fā)送和接收單元的天線的接收器電路。在本實(shí)施方式中，高頻發(fā)送和接收單元的天線以及表面線圈都額外設(shè)置了一個(gè)失諧裝置，以避免共振器恰好未使用的部分對(duì)測(cè)量產(chǎn)生干擾影響。這種失諧裝置由傳統(tǒng)的磁共振設(shè)備公知。
為了在進(jìn)行體溫治療中獲得最佳的高頻場(chǎng)聚焦，需要有關(guān)在從各天線到患者待治療身體區(qū)域的路徑上相位位移和振幅衰減的信息，該信息對(duì)每個(gè)患者都是不同的。為了獲得該信息，根據(jù)本發(fā)明，用磁共振設(shè)備在啟動(dòng)加熱序列之前實(shí)現(xiàn)調(diào)諧序列，如已進(jìn)行的，在該調(diào)諧序列中，對(duì)來自預(yù)定身體區(qū)域的所接收的磁共振信號(hào)在各天線上接收的振幅和相位進(jìn)行處理。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，該調(diào)諧序列實(shí)現(xiàn)為FID測(cè)量，其中通過對(duì)梯度場(chǎng)線圈的合適控制，可以防止非興趣身體區(qū)向外輻射回波。從腫瘤區(qū)域，在激勵(lì)時(shí)高頻能量以磁共振信號(hào)的形式被反射，該信號(hào)然后由各天線同時(shí)接收。由不同的相位和振幅，可以推導(dǎo)出用于控制各天線在腫瘤身體區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生聚焦的高頻輻射所需的相位和振幅。然后，就用事先為每個(gè)發(fā)射天線所測(cè)得的相位和振幅對(duì)天線進(jìn)行控制。
當(dāng)然，用于測(cè)得正確相位和振幅用于控制天線的這類磁共振測(cè)量也可以在進(jìn)行加熱序列期間重復(fù)進(jìn)行，其中為磁共振測(cè)量而短暫中斷該加熱序列。通過這種方式，即使患者位置在治療期間發(fā)生改變，也能獲得最佳的聚焦結(jié)果。
下面借助附圖描述實(shí)施方式，再次簡(jiǎn)短說明本發(fā)明的磁共振設(shè)備及所屬運(yùn)行方法。在此示出了

圖1為磁共振設(shè)備極為簡(jiǎn)化的示意圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的磁共振設(shè)備的高頻發(fā)射和接收單元結(jié)構(gòu)的示例；圖3為說明由各天線產(chǎn)生的高頻場(chǎng)在患者的腫瘤身體區(qū)域中疊加的略圖；圖4為用于運(yùn)行產(chǎn)生滿足振幅和相位的高頻信號(hào)的NCO的示例；圖5為用于人工發(fā)熱治療并同時(shí)進(jìn)行溫度測(cè)量的序列示例。
圖1極為簡(jiǎn)化地示出了本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的磁共振設(shè)備的原理結(jié)構(gòu)。該圖示出了基本場(chǎng)磁23、梯度場(chǎng)線圈24、包圍檢查室27的高頻發(fā)射和接收單元25，以及控制梯度場(chǎng)線圈24與高頻發(fā)射和接收單元25的控制單元26。磁共振設(shè)備中現(xiàn)有的單元，如處理計(jì)算機(jī)、存儲(chǔ)器、脈沖序列控制裝置、脈沖波形發(fā)生器或高頻發(fā)生器都包括在該圖的控制單元26中。
圖2示例性地示出了應(yīng)用在根據(jù)本發(fā)明的磁共振設(shè)備中的高頻發(fā)射和接收單元的一種結(jié)構(gòu)。高頻發(fā)射和接收單元由多個(gè)陣列形設(shè)置的共振器條1組成，它們?cè)O(shè)置在為患者設(shè)置的圓柱形檢查室27周圍。共振器條1中的每一個(gè)都與一個(gè)自己的發(fā)射信道2以及一個(gè)自己的接收信道3連接。在該圖中，只示例性地示出了兩個(gè)共振器條的兩個(gè)接收信道和發(fā)射信道。發(fā)射信道2包括一個(gè)存儲(chǔ)器6，用于為產(chǎn)生高頻激勵(lì)脈沖而存儲(chǔ)包絡(luò)線和相位變化曲線。作為調(diào)制器7運(yùn)行的NCO將所需的脈沖波形和相位調(diào)制為載波信號(hào)f，該信號(hào)由未示出的頻率發(fā)生器獲得。接著，該信號(hào)在數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器8中被轉(zhuǎn)換，并通過功率放大器9被放大。通過這種方式放大的高頻信號(hào)由一個(gè)用于阻抗匹配的調(diào)諧電路11傳送到共振器條1。通過這種方式，控制各共振器條1互相獨(dú)立地產(chǎn)生具有所定義相位和振幅的高頻輻射或高頻脈沖。
如果為了在有腫瘤的身體區(qū)域中聚焦而測(cè)得每單個(gè)共振器條所需的相位和振幅，則首先控制各單個(gè)共振條1產(chǎn)生用于在該身體區(qū)域內(nèi)激勵(lì)磁共振激勵(lì)信號(hào)的高頻脈沖。然后，或者與該發(fā)射同時(shí)進(jìn)行，通過控制梯度場(chǎng)將發(fā)射FID信號(hào)的空間區(qū)域限制為有腫瘤的區(qū)域。接著，轉(zhuǎn)換發(fā)射/接收轉(zhuǎn)換器10，以接通共振條1的接收端，或與各自的接收信道3連接。磁共振信號(hào)由每個(gè)共振條1接收，并通過前置放大器12傳送到一個(gè)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器13。在運(yùn)行為解調(diào)器的NCO 14中根據(jù)相位和振幅分配數(shù)字化的信號(hào)，并傳送到處理計(jì)算機(jī)15，該計(jì)算機(jī)對(duì)確定的身體區(qū)域處理磁共振信號(hào)的振幅和相位，以便為每個(gè)共振器條獲得聚焦所需的振幅和相位。然后，利用為其獲得的振幅和相位控制各共振器條1，以便在有腫瘤的身體區(qū)域內(nèi)進(jìn)行正確的聚焦。為此，發(fā)射/接收轉(zhuǎn)換器10又被設(shè)定到發(fā)射信道上，并對(duì)各共振器條1加載高頻持續(xù)功率。該持續(xù)功率也可以由高頻脈沖組成。
通過相位和振幅的這種控制，無需使用水墊就可以使高頻能量在患者17有腫瘤的身體區(qū)域16中聚焦，如圖3所示。在該圖中，為了簡(jiǎn)化起見只示出了6個(gè)共振器條，它們被控制來用于產(chǎn)生具有不同相位差Δ和振幅ΔU的高頻輻射。
圖2還示出了在人工發(fā)熱治療期間進(jìn)行溫度測(cè)量的可能。為了進(jìn)行溫度測(cè)量，暫時(shí)中斷加熱階段，以便通過共振器條1產(chǎn)生用于激勵(lì)磁共振信號(hào)的高頻脈沖。所屬的脈沖序列對(duì)傳統(tǒng)的磁共振測(cè)量領(lǐng)域的技術(shù)人員是公知的?；蛘撸瑸榱私邮沾殴舱裥盘?hào)，將表面線圈4直接定位在感興趣的患者身體區(qū)域上，并與另外的接收信道5連接。該接收信道5和共振器條1的接收信道3一樣，也包括一個(gè)前置放大器12、一個(gè)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器13和一個(gè)NCO 14，并與處理計(jì)算機(jī)15連接。借助表面線圈為溫度測(cè)量而測(cè)量共振信號(hào)具有信噪比極好的優(yōu)點(diǎn)。
圖4示出了NCO 7作為調(diào)制器的錯(cuò)接示例，用于產(chǎn)生具有預(yù)定振幅和相位的高頻輻射。該NCO也以相反的方向運(yùn)行，以解調(diào)所接收的信號(hào)。
以與用于發(fā)送的NCO中相同的方式產(chǎn)生數(shù)字的數(shù)據(jù)流，該數(shù)據(jù)流表示與參考頻率有關(guān)的所接收高頻信號(hào)的正弦和余弦信號(hào)。不采用加法器，而是將所接收的、由ADC數(shù)字化的接收數(shù)據(jù)流分配到兩個(gè)乘法器上。一個(gè)信號(hào)分量與正弦數(shù)據(jù)流相乘，另一個(gè)與余弦數(shù)據(jù)流相乘。在對(duì)兩個(gè)數(shù)據(jù)流進(jìn)行了數(shù)字的低通濾波之后，將接收的高頻信號(hào)表示為與DDS產(chǎn)生的參考信號(hào)有關(guān)的實(shí)部分量和虛部分量。
最后，圖5示出了用于為人工發(fā)熱治療控制共振器條1的控制序列。上半部示出了用于加熱組織的發(fā)射脈沖20。該加熱序列20被短暫中斷，以便入射用于以公知方式進(jìn)行磁共振測(cè)量的高頻脈沖序列21，并接著在所定義的接收時(shí)間22期間通過各共振條1接收磁共振信號(hào)。隨后繼續(xù)用更新的加熱序列20進(jìn)行加熱。在該圖的下半部是控制脈沖的示意圖，該控制脈沖用于在x、y和z方向位置編碼的梯度場(chǎng)脈沖，如采用自旋回波序列時(shí)進(jìn)行的那樣。當(dāng)然，也可以將其它未在此示出的序列技術(shù)用于此目的。
在短暫中斷加熱序列的時(shí)間間隙中，在感興趣身體區(qū)域內(nèi)的組織的溫度可由磁共振測(cè)量的結(jié)果推導(dǎo)出。
本發(fā)明的系統(tǒng)可以實(shí)施所有運(yùn)行在入射高頻頻率下的磁共振應(yīng)用。采用這些應(yīng)用是為了在患者的感興趣身體區(qū)域內(nèi)進(jìn)行解剖顯示或頻譜學(xué)測(cè)量，以及測(cè)量患者體內(nèi)的溫度分布。此外，本系統(tǒng)可以控制各共振器條，使得可以達(dá)到高頻場(chǎng)有目標(biāo)的聚焦。在此，加熱序列被分配到時(shí)間槽中，以便使該加熱序列與用于溫度測(cè)量的磁共振序列交錯(cuò)進(jìn)行，從而使溫度測(cè)量和加熱幾乎能同時(shí)進(jìn)行。
在此，用于進(jìn)行磁共振測(cè)量的頻率至少是非常接近于用于進(jìn)行體溫加熱治療的頻率。這使得正確確定必須用于控制各單個(gè)共振器條的相位和振幅成為可能。
權(quán)利要求
1.一種磁共振設(shè)備，包括一個(gè)基本場(chǎng)磁(23)、梯度場(chǎng)線圈(24)、一個(gè)高頻發(fā)射和接收單元(25)以及一個(gè)用于為進(jìn)行磁共振測(cè)量而控制所述梯度場(chǎng)線圈(24)與所述高頻發(fā)射和接收單元(25)的控制單元(26)，其特征在于，所述高頻發(fā)射和接收單元(25)具有多個(gè)以陣列形式設(shè)置在檢查室(27)周圍的天線(1)，其中為每個(gè)天線(1)設(shè)置了一個(gè)自己的發(fā)射信道(2)和一個(gè)自己的接收信道(3)，以及所述控制單元(26)是這樣設(shè)置的，即，其可以為每個(gè)天線(1)確定由該天線(1)接收的磁共振信號(hào)的振幅和相位，并可以控制這些天線(1)相互獨(dú)立地發(fā)射預(yù)定相位和振幅的高頻輻射，以便在所述檢查室(27)中為人工發(fā)熱治療產(chǎn)生聚焦的高頻場(chǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁共振設(shè)備，其特征在于，每個(gè)發(fā)射信道(2)包括一個(gè)功率放大器(9)和一個(gè)調(diào)制器(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁共振設(shè)備，其特征在于，所述天線(1)設(shè)置為共振器條。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的磁共振設(shè)備，其特征在于，所述控制單元(26)這樣設(shè)置，即，其在人工發(fā)熱治療期間，在預(yù)定時(shí)刻中斷產(chǎn)生聚焦的高頻場(chǎng)一個(gè)很短的時(shí)間間隔，以便控制所述梯度場(chǎng)線圈(24)和所述高頻發(fā)射單元(25)為確定加載了聚焦高頻場(chǎng)的身體區(qū)域(16)的溫度而進(jìn)行磁共振測(cè)量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的磁共振設(shè)備，其特征在于，每個(gè)發(fā)射信道(2)與一個(gè)用于將導(dǎo)線阻抗與檢查室(27)中的阻抗?fàn)顩r相匹配的匹配電路(11)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的磁共振設(shè)備，其特征在于，所述天線(1)形成一個(gè)為圍繞檢查室(27)的圓柱形外殼形的設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的磁共振設(shè)備，其特征在于，所述基本場(chǎng)磁(23)設(shè)置為用于產(chǎn)生至少2T的場(chǎng)強(qiáng)。
8.一種用于運(yùn)行根據(jù)上述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的磁共振設(shè)備的方法，其中為了人工發(fā)熱治療患者(17)限定的身體區(qū)域(16)，-控制所述梯度場(chǎng)線圈(24)和所述高頻發(fā)射和接收單元(25)首先用調(diào)諧序列以第一磁共振測(cè)量的形式進(jìn)行依賴于位置的振幅和相位測(cè)量，-為每個(gè)天線(1)確定來自待治療身體區(qū)域的接收磁共振信號(hào)的振幅和相位，并由此為每個(gè)天線(1)獲得在所限定的身體區(qū)域(16)中進(jìn)行高頻輻射聚焦所需的振幅和相位，和-接著控制各天線(1)相互獨(dú)立地用為其獲得的振幅和相位發(fā)射高頻輻射，從而為人工發(fā)熱治療產(chǎn)生在所限定的身體區(qū)域(16)上聚焦的高頻場(chǎng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，作為用于進(jìn)行第一磁共振測(cè)量的調(diào)諧序列，采用一個(gè)FID控制序列。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述對(duì)發(fā)射高頻輻射的控制，在人工發(fā)熱治療期間被多次中斷一個(gè)很短的時(shí)間間隔，以便通過一個(gè)第二磁共振測(cè)量確定所限定身體區(qū)域(16)的溫度。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述磁共振信號(hào)在用于確定溫度的第二磁共振測(cè)量中，由與所述磁共振設(shè)備連接的表面線圈(4)獲得。
12.根據(jù)權(quán)利要求8至11中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，用相同的高頻頻率控制所述天線(1)進(jìn)行所述磁共振測(cè)量和用于人工發(fā)熱治療。
13.根據(jù)權(quán)利要求8至12中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述對(duì)發(fā)射高頻輻射的控制，在人工發(fā)熱治療期間被一次或多次中斷一個(gè)很短的時(shí)間間隔，以便為每次新獲得聚焦所需的振幅和相位而進(jìn)行一次或多次其它的磁共振測(cè)量，并接著控制所述天線(1)相互獨(dú)立地用為其新獲得的振幅和相位繼續(xù)人工發(fā)熱治療。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種磁共振設(shè)備以及運(yùn)行該設(shè)備的方法。該磁共振設(shè)備包括多個(gè)設(shè)置在檢查室(27)周圍的陣列形天線(1)，其中為每個(gè)天線(1)設(shè)置了一個(gè)自己的發(fā)送信道(2)和一個(gè)自己的接收信道(3)。磁共振設(shè)備的控制單元(26)是這樣設(shè)置的，即，其可以為每個(gè)天線(1)確定由該天線(1)接收的磁共振信號(hào)的振幅和相位，并可以控制這些天線(1)相互獨(dú)立地發(fā)射可以預(yù)定相位和振幅的高頻輻射，以便在所述檢查室(27)中為人工發(fā)熱治療產(chǎn)生聚焦的高頻場(chǎng)。利用本發(fā)明的磁共振設(shè)備，可以進(jìn)行人工發(fā)熱治療而無需額外的水墊，其中可以幾乎同時(shí)在加載的組織區(qū)域進(jìn)行精確的溫度測(cè)量。
文檔編號(hào)A61B5/055GK1533291SQ02803725
公開日2004年9月29日 申請(qǐng)日期2002年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月26日
發(fā)明者霍斯特·克羅克爾, 霍斯特 克羅克爾 申請(qǐng)人:西門子公司