[发明专利]用于磁谐振（MR）应用的鞘波屏障

说明书

一种用于在磁谐振(MR)成像或光谱学装置中以预定抑制频率(ω₀)抑制电缆(4)的电磁RF耦合现象的鞘波屏障(2)，其中该电缆被配置为具有至少一个内部导体(6)和外围环绕的导电电缆鞘(8)的屏蔽电缆，该鞘波电缆包括所述屏蔽电缆的段和由在第一电缆位置(12)和第二电缆位置(14)之间的所述屏蔽电缆段形成的初级电感器。由导体形成的次级电感器(16)同心地布置在所述第一和第二电缆位置之间的初级电感器内或周围。次级电感器通过相应的第一和第二RLC网络部件(M1、M2)在所述第一和第二电缆连接处电连接到电缆鞘，初级和次级电感器以补偿方式配置，使得由所述初级和次级电感器产生的磁场在鞘波屏障周围的任何区域中基本上被抵消。

技术领域

本发明总体上涉及一种用于抑制MR装置中电缆的电磁RF耦合现象的鞘波屏障(sheath wave barrier)。

背景技术

MR装置的操作，包括但不限于MR成像(MR imaging，MRI)，对成像体积附近使用的任何设备构成了恶劣的电磁环境。这种设备必须能承受强磁场和高功率射频(radio-frequency，RF)脉冲。

在MRI装置的扫描器孔(bore)内延伸的任何电缆都容易与RF场相互作用，导致电缆屏蔽(cable shield)上的表面电流。这些电流具有许多不利影响：

-在患者附近，它们会在人体组织中产生过度的能量吸收，潜在地导致组织烧伤；

-RF功率可沿电缆流出孔；

-电缆上的电流改变了孔内的RF场分布；和

-如果屏蔽不完善，表面电流会进入信号路径。

为了避免这种问题，所谓的电缆陷波器(cable trap)旨在作为表面波抑制器，也称为“鞘波屏障”，通常放置在暴露于强RF场的电缆上。然而，通过具有铁磁或亚铁磁特性的组件进行宽带抑制在MRI成像中通常是不适用的，这是因为与扫描器孔内存在的强背景磁场之间存在非常不希望有的相互作用。除此之外，在MR系统中通常使用引入高阻抗的导电和介电结构。虽然DC 和低频信号线路上不需要的RF信号通常通过引入电感器来阻挡，但是类似构造的同轴电缆和多线路电缆设备对于大多数应用来说会变得太大。然而，通过集总或分布电容将陷波器电路调谐到谐振，尽管电感器几何结构的电抗相对较低，它仍在一个或几个抑制频率下为表面波产生局部高阻抗(通过谐振的品质因数增强)。通过适当调谐谐振特性，这种陷波器可以被设计成具有至少一个预定的抑制频率。这种陷波器结构的缺点是陷波器内和陷波器周围的电磁谐振场可以直接与RF场相互作用。在这种情况下，陷波器可以转换成 RF拾波线圈(pickup-coil)。此外，由于谐振条件，陷波器对外部电磁场的灵敏度可能非常高。在最坏的情况下，电缆上的表面电流甚至会因陷波器而增加。同样，如果需要在设置中布置几个陷波器，两个陷波器之间的相互耦合可能会使单个陷波器电路失谐和/或在MRI天线和信号线路之间引入不必要的耦合。最后，陷波器也可能耦合到MRI天线结构本身，导致效率、SNR和其他性能参数的损失，以及危及整个设置的安全性和稳定性。

原则上，这些不良影响可以通过以下方式避免：

i)将陷波器放置在远离任何强外部RF场、其他陷波器和天线的地方，例如通过将陷波器放置在电缆离开MR装置的任何RF发射线圈的灵敏体积 (sensitive volume)并且彼此远离的区域；

ii)以这样的方式配置陷波器，使得由RF发射线圈产生的发射场和陷波器内部场之间的耦合最小化。