[发明专利]用于在磁共振系统中使用的超声波换能器的射频屏蔽件

说明书

技术领域

本发明涉及用于超声波换能器(transducer)或者在磁共振成像或者光谱学系统中使用的类型的射频(RF)屏蔽。

背景技术

当操作超声系统，如HIFU系统时，超声能量(超声波)必须经由适合的介质从超声波换能器传输到目标主体，如病人。对于介质是液体来说，也可能有利的是能够传送热量离开换能器或者主体表面。典型地脱气水用作这样的介质。

当连同磁共振成像或者光谱学系统操作这种超声设备时，会出现几个问题，如在磁共振引导HIFU(MRg HIFU)方法中的情况一样。

一个问题是用于在磁共振系统中发射的RF天线可以与液体或者换能器本身耦合。由于磁共振中使用的高RF发射能量，这种耦合可能损坏超声波换能器。此外，可能会出现能量(功率)被液体或者被换能器吸收，以使得用于磁共振系统的RF发射功率不得不相应地增加。并且，换能器和液体的存在可能引起磁共振发射线圈失调，导致朝向与线圈连接的放大器的反射，并且再一次需要更高的发射功率。最后，介质的绝缘效果会不利地减少RF发射磁场的磁场均匀性，因此在结果图像中引起假象。在应用非常高磁场的磁共振系统中，绝缘效果可以引起特定吸收的大热点，因此引起病人不舒适，或者甚至伤害病人。

问题的另一范畴来自于磁共振系统的射频天线，磁共振系统用于与液体或者换能器本身接收耦合。该接收天线的耦合，由于在液体或者换能器中的损失，可以引起磁共振接收线圈检测(接收)更高等级的热噪。并且，接收线圈可能变得失调，在与接收线圈连接的放大器中导致更高的噪音因数，并且因此降低对同时检测的有用的磁共振信号的敏感性。

此外，被送到超声波换能器的电RF超声信号(由一个或者多个基础频率，它们的谐波和可能存在在“不清楚”的信号中的其它频率构成)会耦合到接收线圈中，该耦合进来的信号的任何部分被随后在接收MR信号的处理中被数字化，这会在重新构建的图像中引起假象。超声信号也可能引起与线圈连接的二极管的转换、从期望的阻挡状态到导通状态，因此关闭线圈(排除接收)，或者可能引起放大器饱和。

问题的另一个范畴是由于耦合介质可以自身产生磁共振信号的事实。对于磁共振系统的影像的视场而言，为了避免信号“折叠”，其被选择以使得包括由耦合介质产生的信号可能是不可避免的，并且这可能反过来增加扫描时间，或者可能降低可实现的图像分辨率。此外，如果介质呈现出流动，这可能引起在重新构建磁共振系统图像中的假象。

该超声系统的例子是HIFU系统，非病灶治疗的超声碎石术，诊断超声，引起用于基于磁共振的剪切波的流体弹性动力学的剪切波的超声设备，和其它的相当的超声系统。

已知致力于上述问题中的一些的大量技术，但是没有已知技术可以减轻所有上面举出的问题。

已知耦合介质其不会在磁共振图像中产生对比，该介质如油、全氟化碳等。假设应用的介质事实上不产生MR对比，该方法可能限制折叠假象和流动假象。该介质然而可能仍然呈现出电损失和绝缘特性，其会限定传输和接收线圈是否和如何强地与介质耦合。使用该不产生对比介质然而不会解决传输线圈与超声换能器本身的耦合问题，以及超声换能器与磁共振接收线圈之间的耦合问题。当选择可替换的液体是昂贵的时候，其它因素必须被考虑，热传载特性，超声特性，老化特性，生物相容性和与设备的其它材料的相容性。

已知信号抑制技术，如饱和波段(saturation band)和流量抑制，其减少了来源于超声耦合介质的信号。然而，该技术还没有证明有效地抑制信号，并且对信号获得有影响。此外，因为饱和波段以大的交换角度(flip angle)来执行，这进一步增加了局部特定吸收比(absorption ratio)。

超声波换能器具有接地面，因此另一个减轻超声波换能器与发射和接收天线之间的耦合的已知技术是用于分割换能器的接地面。然而，该分割不总是足够的。

为了减轻电RF超声信号和接收线圈之间的耦合，已知使用过滤掉不想要的信号的阻塞电路。该阻塞电路与接收线圈或者它们的信号链集成。因此，该方法要求使用专门的线圈，并且不能使用在已经装配传统线圈的系统中。

进一步的方法是同步超声波处理(活动)次数，以使得磁共振信号接收和超声波处理不同时发生。这需要同步电路和架构，并且可能限制超声波和/或磁共振成像的工作循环。在HIFU的情况中，例如，当HIFU活动与多切片磁共振数据获得交错，可得到的工作循环已经明显地减少。使用多切片的顺序获得实现更高的HIFU的工作循环，但是具有在磁共振信号中具有更低的信噪比以及更低的瞬时分辨率的损失(penalty)。

发明内容