[发明专利]作为用于MRI RF线圈的失谐电路的FET开关

说明书

技术领域

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。

背景技术

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B0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，B0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B1表示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B1场使得对齐的核自旋翻到与静态磁场B0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B0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。

发明内容

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。