[发明专利]具有光学后端的射频(RF)天线元件

说明书

一种射频(RF)天线装置包括RF天线元件和光学后端。所述RF天线元件包括导电回路、电子前置放大器以及光电转换元件。所述光学后端包括光功率源和光电探测器。所述RF天线元件和所述光学后端被光学耦合，并且其中，所述光功率源被光学耦合到所述光电转换元件。所述光电转换元件在来自所述光功率源的光功率入射时生成去往所述前置放大器的电功率信号。所述光电转换元件根据由所述导电回路拾取的电数据信号来生成光学数据信号。所述光电转换元件将所述光学数据信号施加到所述光电探测器。

技术领域

具有光学后端的射频(RF)天线元件被提供用于在磁共振检查系统中使用以拾取磁共振信号。

磁共振成像(MRI)方法利用磁场与核自旋之间的相互作用来形成二维或三维图像，这在当今已被广泛使用，尤其是在医学诊断领域中，因为它们对于软组织成像在许多方面优于其他成像方法，不需要电离辐射，并且通常是无创的。

通常，根据MRI方法，将要被检查的患者的身体布置在强而均匀的磁场B₀中，其方向同时限定了与测量有关的坐标系的轴(通常为z轴)。磁场B₀会对个体核自旋产生取决于磁场强度的不同能级，该磁场强度能够通过施加定义频率(所谓的拉莫尔频率或MR频率)的电磁交变场(RF场)来激励(自旋共振)。从宏观的角度来看，个体核自旋的分布会产生总体磁化，能够通过施加适当频率的电磁脉冲(RF脉冲)使总体磁化偏离平衡状态，同时该RF脉冲的对应磁场B₁垂直于z轴延伸，使得磁化绕z轴进行进动。进动描述了圆锥的表面，其孔径角被称为翻转角。翻转角的大小取决于所施加电磁脉冲的强度和持续时间。在所谓的90°脉冲的示例中，磁化从z轴偏转到横向平面(翻转角90°)。

在RF脉冲终止后，磁化弛豫回到原始的平衡状态，在该原始的平衡状态下，以第一时间常数T₁(自旋晶格或纵向弛豫时间)重新建立z方向上的磁化，并且以较短的第二时间常数T₂(自旋-自旋或横向弛豫时间)使垂直于z方向的方向上的磁化弛豫。横向磁化及其变化能够借助于接收RF天线(线圈阵列)进行检测，该接收RF天线以如下方式被布置和定向在磁共振检查系统的检查体积内：在垂直于z轴的方向上测量磁化的变化。横向磁化的衰减伴随有由局部磁场不均匀性引起的在RF激励后发生失相，该失相促进了从具有相同信号相位的有序状态到所有相角均匀分布的状态的转变。能够借助于重新聚焦RF脉冲(例如，180°脉冲)来补偿失相。这会在接收线圈中产生回波信号(自旋回波)。

为了在诸如要被检查的患者之类的被成像对象中实现空间分辨率，沿着三条主轴延伸的磁场梯度被叠加在均匀磁场B₀上，从而使得自旋共振频率具有线性空间依赖性。然后，在接收天线(线圈阵列)中拾取的信号包含不同频率的分量，这些分量能够与身体中的不同位置相关联。经由接收线圈获得的信号数据对应于磁共振信号的波向量的空间频域并且被称为k空间数据。k空间数据通常包括以不同相位编码采集的多条线。通过收集大量样本将每条线数字化。借助于傅立叶变换将一组k空间数据转换为MR图像。

在存在磁场梯度的情况下，横向磁化也会失相。能够通过适当的梯度反转形成所谓的梯度回波来反转该过程，这类似于RF引发的(自旋)回波的形成过程。然而，在梯度回波的情况下，与RF重新聚焦(自旋)回波相比，不会重新聚焦主场不均匀性效应、化学位移效应和其他失谐效应。

背景技术

从美国专利申请US 2007/0164746中可知利用光学后端的射频(RF)天线元件。

已知的RF天线元件包括局部线圈和前置放大器。已知的RF天线元件被提供有光学接口电路。该光学接口电路形成光学后端。前置放大器使其输出被耦合到光学接口电路中的激光二极管，以生成沿着光纤传播的光信号。光学接口电路还包括光电管。当环形天线必须被解耦时，光电管会从激光二极管接收光学信号。光学接口电路的光电管被电连接到被耦合到环形天线的有源解耦电路。光学接口电路包括另外的光电池以接收光功率并将其转换成被施加到前置放大器的电功率。

发明内容