[發明專利]用于磁諧振（MR）應用的鞘波屏障

在審

• 申請號: 201980040761.0
• 申請日: 2019-06-17
• 公開（公告）號: CN112313523A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: T.施密德;D.O.布魯納
• 申請（專利權）人: 斯科普磁共振技術公司
• 主分類號: G01R33/36
• 分類號: G01R33/36;G01R33/565;G01R33/58
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 萬里晴

一種用于在磁諧振(MR)成像或光譜學裝置中以預定抑制頻率(ω₀)抑制電纜(4)的電磁RF耦合現象的鞘波屏障(2)，其中該電纜被配置為具有至少一個內部導體(6)和外圍環繞的導電電纜鞘(8)的屏蔽電纜，該鞘波電纜包括所述屏蔽電纜的段和由在第一電纜位置(12)和第二電纜位置(14)之間的所述屏蔽電纜段形成的初級電感器。由導體形成的次級電感器(16)同心地布置在所述第一和第二電纜位置之間的初級電感器內或周圍。次級電感器通過相應的第一和第二RLC網絡部件(M1、M2)在所述第一和第二電纜連接處電連接到電纜鞘，初級和次級電感器以補償方式配置，使得由所述初級和次級電感器產生的磁場在鞘波屏障周圍的任何區域中基本上被抵消。

技術領域

本發明總體上涉及一種用于抑制MR裝置中電纜的電磁RF耦合現象的鞘波屏障(sheath wave barrier)。

背景技術

MR裝置的操作，包括但不限于MR成像(MR imaging，MRI)，對成像體積附近使用的任何設備構成了惡劣的電磁環境。這種設備必須能承受強磁場和高功率射頻(radio-frequency，RF)脈沖。

在MRI裝置的掃描器孔(bore)內延伸的任何電纜都容易與RF場相互作用，導致電纜屏蔽(cable shield)上的表面電流。這些電流具有許多不利影響：

-在患者附近，它們會在人體組織中產生過度的能量吸收，潛在地導致組織燒傷；

-RF功率可沿電纜流出孔；

-電纜上的電流改變了孔內的RF場分布；和

-如果屏蔽不完善，表面電流會進入信號路徑。

為了避免這種問題，所謂的電纜陷波器(cable trap)旨在作為表面波抑制器，也稱為“鞘波屏障”，通常放置在暴露于強RF場的電纜上。然而，通過具有鐵磁或亞鐵磁特性的組件進行寬帶抑制在MRI成像中通常是不適用的，這是因為與掃描器孔內存在的強背景磁場之間存在非常不希望有的相互作用。除此之外，在MR系統中通常使用引入高阻抗的導電和介電結構。雖然DC 和低頻信號線路上不需要的RF信號通常通過引入電感器來阻擋，但是類似構造的同軸電纜和多線路電纜設備對于大多數應用來說會變得太大。然而，通過集總或分布電容將陷波器電路調諧到諧振，盡管電感器幾何結構的電抗相對較低，它仍在一個或幾個抑制頻率下為表面波產生局部高阻抗(通過諧振的品質因數增強)。通過適當調諧諧振特性，這種陷波器可以被設計成具有至少一個預定的抑制頻率。這種陷波器結構的缺點是陷波器內和陷波器周圍的電磁諧振場可以直接與RF場相互作用。在這種情況下，陷波器可以轉換成 RF拾波線圈(pickup-coil)。此外，由于諧振條件，陷波器對外部電磁場的靈敏度可能非常高。在最壞的情況下，電纜上的表面電流甚至會因陷波器而增加。同樣，如果需要在設置中布置幾個陷波器，兩個陷波器之間的相互耦合可能會使單個陷波器電路失諧和/或在MRI天線和信號線路之間引入不必要的耦合。最后，陷波器也可能耦合到MRI天線結構本身，導致效率、SNR和其他性能參數的損失，以及危及整個設置的安全性和穩定性。

原則上，這些不良影響可以通過以下方式避免：

i)將陷波器放置在遠離任何強外部RF場、其他陷波器和天線的地方，例如通過將陷波器放置在電纜離開MR裝置的任何RF發射線圈的靈敏體積 (sensitive volume)并且彼此遠離的區域；

ii)以這樣的方式配置陷波器，使得由RF發射線圈產生的發射場和陷波器內部場之間的耦合最小化。