RU2449304C2 - Линия передачи для радиочастотных сигналов без согласующих схем - Google Patents
Линия передачи для радиочастотных сигналов без согласующих схем Download PDFInfo
- Publication number
- RU2449304C2 RU2449304C2 RU2009132546/28A RU2009132546A RU2449304C2 RU 2449304 C2 RU2449304 C2 RU 2449304C2 RU 2009132546/28 A RU2009132546/28 A RU 2009132546/28A RU 2009132546 A RU2009132546 A RU 2009132546A RU 2449304 C2 RU2449304 C2 RU 2449304C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- conductor
- transmission line
- sections
- magnetic resonance
- transmitting
- Prior art date
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims abstract description 64
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 56
- 238000002595 magnetic resonance imaging Methods 0.000 claims description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 2
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000013152 interventional procedure Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 description 1
- 229920000131 polyvinylidene Polymers 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 210000004872 soft tissue Anatomy 0.000 description 1
- 229920001897 terpolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
- G01R33/285—Invasive instruments, e.g. catheters or biopsy needles, specially adapted for tracking, guiding or visualization by NMR
- G01R33/287—Invasive instruments, e.g. catheters or biopsy needles, specially adapted for tracking, guiding or visualization by NMR involving active visualization of interventional instruments, e.g. using active tracking RF coils or coils for intentionally creating magnetic field inhomogeneities
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
- G01R33/288—Provisions within MR facilities for enhancing safety during MR, e.g. reduction of the specific absorption rate [SAR], detection of ferromagnetic objects in the scanner room
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
- G01R33/32—Excitation or detection systems, e.g. using radio frequency signals
- G01R33/36—Electrical details, e.g. matching or coupling of the coil to the receiver
- G01R33/3628—Tuning/matching of the transmit/receive coil
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49002—Electrical device making
- Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
- Y10T29/49123—Co-axial cable
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электрически проводящей линии передачи для передачи радиочастотных сигналов, в частности для передачи магнитно-резонансных сигналов. Электрически проводящая линия (13) для передачи магнитно-резонансных сигналов между передающей и/или принимающей катушкой (11) и передающим и/или принимающим блоком (12) содержит множество участков (31) проводника, соединенных только посредством трансформаторов (32, 33), имеющих полное сопротивление ZL трансформатора, расположенных между двумя смежными участками проводника. При этом для согласования мощности двух трансформаторов (32, 33), расположенных на противоположных концах участка (31) проводника, упомянутый участок (31) проводника имеет низкое полное сопротивление Z0 участка проводника и/или высокую диэлектрическую постоянную εr и длина l упомянутого участка (31) проводника определяется посредством:
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к электрически проводящей линии передачи для передачи радиочастотных сигналов, в частности для передачи магнитно-резонансных сигналов, между передающей и/или принимающей катушкой и передающим и/или принимающим блоком.
Настоящее изобретение также относится к электрическому сопутствующему устройству или вспомогательному оборудованию, в частности катетеру, содержащему такую линию передачи.
Настоящее изобретение также относится к системе магнитно-резонансного формирования изображения.
Описание предшествующего уровня техники
Использование катетеров, содержащих проводящие элементы в оборудовании магнитно-резонансного формирования изображения, создает серьезные проблемы безопасности, которые, главным образом, обусловлены эффектами радиочастотного нагрева. Это препятствует практическому применению многих чрескатетерных интервенционных инструментов и, таким образом, затрудняет интервенционные процедуры, осуществляемые под управлением магнитно-резонансного формирования изображения, несмотря на очевидные преимущества данного способа формирования изображения, такие как получение изображения высоким контрастом мягких тканей и отсутствие ионизующего излучения.
Для надежной безошибочной визуализации катетера в магнитно-резонансном изображении необходимо соединить принимающую антенну (например, малую катушку или бесконтурную антенну) у ее конца с приемником магнитно-резонансного сканера. Одним из способов выполнения данного соединения, не вызывающего опасный радиочастотный нагрев, является выполнение трансформаторов в линии передачи как описано, например, в WO 2006/003566. Трансформаторы предотвращают наведение синфазных токов, при этом могут пропускать дифференциальные токи, подобные магнитно-резонансному сигналу.
Один из способов регулирования трансформаторов, использующих согласующие схемы с дополнительными сосредоточенными элементами, содержащие, по меньшей мере, один Т, L и π квадруполь, причем каждый содержит, по меньшей мере, два элемента полного сопротивления, в виде конденсатора и/или индуктивности, описан в WO 2005/103748.
Для оптимальной передачи сигнала необходимо согласовать полное выходное сопротивление какого-либо трансформатора в линии передачи с его комплексно-сопряженной величиной (согласование мощности). Это может быть выполнено посредством использования согласующих схем, как описано в WO 2005/103748. В частности, используется схема для согласования выходного сигнала трансформатора для линии передачи, имеющей обычно полное сопротивление Z0=50 Ом. Тогда данная линия согласована на ее конце, использующем другую схему для входного сигнала следующего трансформатора. Согласующие схемы содержат сосредоточенные элементы, обычно конденсаторы.
С одной стороны, нелегко спаять эти согласующие схемы из-за малого размера, который требуется для встраивания в катетер. С другой стороны, каждый дополнительный спаяный узел является возможным источником неисправности, особенно в гибком катетере, где может иметь место напряжение и скручивающий момент.
Сущность изобретения
Целью настоящего изобретения является обеспечение электрически проводящей линии передачи для передачи радиочастотных сигналов, в частности для передачи магнитно-резонансных сигналов, между передающей и/или принимающей катушкой и передающим и/или принимающим блоком, избегая или, по меньшей мере, количественно уменьшая согласующие схемы.
Другой целью является обеспечение соответствующего электрического сопутствующего устройства или вспомогательного оборудования, в частности катетера, а также соответствующей системы магнитно-резонансного формирования изображения.
В первом аспекте настоящего изобретения представлена электрически проводящая линия передачи, которая содержит множество участков проводника, соединенных только посредством трансформаторов, имеющих полное сопротивление ZL трансформатора, расположенных между двумя смежными участками проводника,
в которой для согласования мощности двух трансформаторов, расположенных на противоположных концах участка проводника, вышеупомянутый участок проводника имеет низкое полное сопротивление Z0 участок проводника и/или высокую диэлектрическую постоянную εr и
в которой длина l вышеупомянутого участка проводника определяется посредством
В другом аспекте настоящего изобретения представлено электрическое сопутствующее устройство или вспомогательное оборудование, в частности катетер, содержащий линию передачи, в соответствии с настоящим изобретением, в частности, для соединения электрического сопутствующего устройства или вспомогательного оборудования с соединительным блоком в системе магнитно-резонансного формирования изображения.
В другом аспекте настоящего изобретения также представлена система магнитно-резонансного формирования изображения, содержащая линию передачи в соответствии с настоящим изобретением и/или, по меньшей мере, одно электрическое сопутствующее устройство или вспомогательное оборудование в соответствии с настоящим изобретением.
Предпочтительные варианты осуществления данного изобретения определяются в зависимых пунктах формулы изобретения. Станет понятно, что электрическое сопутствующее устройство или вспомогательное оборудование по п.7 и система магнитно-резонансного формирования изображения по п.8 имеют похожие и/или идентичные варианты осуществления, как определено в зависимых пунктах формулы изобретения.
Данное изобретение основано на принципе выбора соответствующих участков проводника линии передачи. Поскольку сосредоточенные элементы или согласующие схемы не используются для согласования мощности трансформаторов, что достигается исключительно посредством самих участков проводника, также можно выполнить линию передачи намного меньшего профиля, что облегчает интеграцию в катетер.
Таким образом, может быть предотвращено генерирование синфазного сигнала на оплетке кабеля. Такой синфазный сигнал, например, в магнитном резонансном сканере вызывает сильные электрические поля на конце электрических кабелей, которые нагревают или даже обжигают окружающие ткани. На линиях передачи, имеющих короткую длину, внешнее поле не может или только в малой степени возбуждает синфазный сигнал.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления участки проводника имеют диэлектрическую постоянную εr, равную величине, по меньшей мере, 3, в частности равную 10. Диэлектрическая постоянная εr обычного коаксиального кабеля (50 Ом) соответствует величине в пределах от 2 до 3. Имеются материалы, имеющие более высокие значения диэлектрической постоянной εr, и нужно выбрать подходящие материалы в соответствии с желаемым применением кабеля, например необходимая упругость и гибкость. В качестве примера полимерных композитов могут быть использованы, например, поливинил-бутурал/свинец цирконат-титановые композиты (как, например, описаны C.Xiong и др., Поливинил-бутурал/свинец цирконат-титановые композиты с высокой диэлектрической постоянной и низкими диэлектрическими потерями, Scripta Materialia, 55(9), 835-837, 2006). Другими возможными материалами являются соединение проводящих полианилиновых частиц с поли(винилиденфторид-трифторэтилен-хлоротрифторэтилен) терполимерной решеткой (как описано C.Huang и др., Композиты полимеров, получаемые путем вымывания, с высокой диэлектрической постоянной, Письма в журнал технической физики (Applied Physics Letters), 82(20) 3502 (2003)) или композиты металлофталаоцианина олигомера или поли(винилиден-трифторэтилен) сополимера (как описано в US 6852416). Также, главным образом, можно структурно стабилизировать коаксиальный кабель и заполнить пространство между проводниками посредством соответствующей жидкости, например глицерином, имеющим высокое значение εr.
В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения участки проводника имеют полное сопротивление Z0 участка проводника величиной ниже 50 Ом, в частности ниже 10 Ом. Полное сопротивление участка проводника должно быть, по возможности изготовления, низким. Для коаксиального кабеля с полным сопротивлением 50 Ом отношение диаметра внешнего проводника к диаметру внутреннего проводника приблизительно равно 5,2, в то время как для коаксиального кабеля с полным сопротивлением коаксиального кабеля 10 Ом отношение диаметров приблизительно равно 1,3, то есть посредством уменьшения упомянутого отношения полное сопротивление участка проводника может быть снижено. Например, трехпроводные кабели имеют полное сопротивление 9 Ом между вторым и третьим проводниками (центральный проводник не используется в этом случае).
Предпочтительно участки проводника имеют длину, которая намного меньше, чем λ/2 синфазного сигнала. Это является возможным в основном благодаря использованию трансформаторов, соединяющих участки проводников, и предотвращает генерирование синфазного сигнала и резонансов, то есть линия передачи является, таким образом, магнитно-резонансно безопасной.
Участки проводника содержат преимущественно параллельные проволоки, в частности полосковые линии передачи, или коаксиальные кабели.
Предпочтительно участки проводника, в частности геометрия, материалы и покрытие участков проводника, выбраны так, что магнитное поле, генерируемое посредством стоячей волны, формируемой во время работы в линии передачи, не экранировано. Магнитное поле, сформированное такой стоячей волной в окрестности вокруг линии передачи, может, таким образом, быть измерено и видимо на изображениях, полученных посредством системы магнитно-резонансного формирования изображения, что является предпочтительным свойством для многих медицинских приложений.
Краткое описание чертежей
Эти и другие аспекты изобретения будут очевидны и разъяснены посредством ссылки на вариант(ы) осуществления, описанный в дальнейшем. На следующих чертежах
Фиг.1 изображает схематический вид сбоку аппарата магнитно-резонансного формирования изображения;
Фиг.2 изображает схематическое представление сопутствующего устройства в соответствии с изобретением;
Фиг.3 изображает вариант осуществления общеизвестной радиочастотной линии передачи; и
Фиг.4 изображает вариант осуществления радиочастотной линии передачи в соответствии с изобретением;
Подробное описание изобретения
Фиг.1, для примера, изображает компоненты открытого аппарата магнитно-резонансного формирования изображения, которые являются наиболее важными для генерации и приема магнитных полей в зоне 1 обследования. Выше и ниже зоны 1 обследования предусмотрены соответствующие магнитные системы 2, 3, которые генерируют преимущественно однородное основное магнитное поле (поле B0 для намагничивания объекта исследования, то есть для выравнивания ядерных спинов), плотность магнитного потока (магнитная индукция) которого может быть порядка величины от нескольких десятых тесла до нескольких тесла. Основное магнитное поле в основном проходит через пациента Р в направлении, перпендикулярном к продольной оси пациента (то есть в направлении оси x).
Плоские или, по меньшей мере, приблизительно плоские радиочастотные проводящие структуры (резонаторы), выполненные в виде радиочастотных передающих катушек 4 («корпусные катушки»), предусмотрены для генерации радиочастотных импульсов (поле B1) магнитно-резонансной частоты, посредством которых ядерные спины возбуждаются в исследуемой ткани, причем упомянутые радиочастотные катушки 4 для передачи расположены на соответствующих магнитных системах 2 и/или 3. Радиочастотные принимающие катушки 5 предусмотрены для приема последующих релаксационных событий в тканях; эти катушки 5 могут также быть выполнены в виде структур (резонаторов) радиочастотного проводника, предусмотренных, по меньшей мере, на одной из магнитных систем 2, 3. В качестве альтернативы, один общий радиочастотный резонатор может также быть использован для передачи и приема, если это является удобным, для переключения, или два радиочастотных резонатора 4, 5 могут совместно служить для альтернативной передачи или приема.
Кроме того, для пространственного различения и разрешения релаксационных сигналов, исходящих из ткани пациента P (местонахождение возбужденных состояний), также предусмотрено множество градиентных катушек 7, 8 магнитного поля, посредством чего генерируются три градиентных магнитных поля, которые продолжаются в направлении оси x. В соответствии с этим первое градиентное магнитное поле изменяется, главным образом, линейно в направлении оси x, в то время как второе градиентное магнитное поле изменяется, главным образом, линейно в направлении оси y, и третье градиентное магнитное поле изменяется, главным образом, линейно в направлении оси z.
Для определенных исследований необходимы электрические сопутствующие устройства или вспомогательное оборудование. Такими устройствами являются, например, радиочастотные поверхностные катушки 6, которые используются в дополнение или в качестве альтернативы к плоским радиочастотным принимающим корпусным катушкам 5 и которые расположены как радиочастотные принимающие катушки непосредственно на пациенте Р или в обследуемой зоне. Данные радиочастотные поверхностные катушки 6, главным образом, сконструированы в виде гибких накладок или манжет.
Кроме того, для выполнения обработки пациента Р, или для извлечения образца ткани, или для определения параметров ткани применяют широко распространенный катетер 10, который вводится внутрь пациента и чье положение должно быть визуализировано на экране дисплея. Различные активные способы и пассивные способы (WO 99/19739), так же как глобальное и локальное определение или стратегии слежения, являются общеизвестными для этой цели (Barlets и Bakker в статье «Эндоваскулярное интервенциональное магнитно-резонансное формирование изображения», издательство Института физики, Физика в медицине и биологии (Physics in Medicine and Biology), 48 (2003), R37-R64).
Фиг.2 изображает схематическое представление такого сопутствующего устройства, выполненного в виде катетера 10. На конце катетера (или в положении на небольшом удалении от него) может быть расположен передающий и/или принимающий блок 11, например, в форме микросхемы, на которой выполнены необходимые компоненты наподобие катушки (а также, возможно, датчики), или конец обеспечен сенсорами или другими средствами в соответствии с известным уровнем техники. На конце катетера 10, который расположен с наружной стороны пациента Р, соединительный блок 12 предусмотрен в виде блока электропитания, и/или принимающего устройства, и/или устройства управления, и/или блока переключения (не показано), который соединен посредством соединительного звена (соединительного проводника) или посредством линии 13 передачи, которая проходит через катетер, с передающим и/или принимающим блоком 11 и посредством которого передающий и/или принимающий блок 11 приводится в действие и можно передавать измеряемые величины и данные от датчиков и других компонентов.
В случае сопутствующего устройства, выполненного в виде поверхностных радиочастотных катушек 6, такие катушки также соединены посредством проводящего звена (соединительного проводника) или посредством линии 13 передачи с соответствующим соединительным блоком 12 (блоком электропитания, принимающим/передающим устройством и/или устройством управления).
Поле, генерируемое системой радиочастотных катушек, наводит радиочастотные синфазные токи в линии 13 передачи. В соответствии с изобретением предусмотрено безопасное проводящее звено (соединительный проводник) или линия 13 передачи, которая разъединена на участки проводника, соединенные посредством миниатюрных трансформаторов, которые согласованы друг с другом посредством самих участков проводника и без каких-либо дополнительных согласующих схем, как, например, описано в WO 2005/103748.
Фиг.3 изображает вариант осуществления участка такой общеизвестной радиочастотной линии 20 передачи. Упомянутая линия передачи в основном содержит участки 21 проводника, трансформаторы 22, 23 и согласующие схемы 24, 25 для согласования выходного полного сопротивления какого-либо трансформатора 22, 23 в линии передачи с его комплексно-сопряженной величиной (согласование мощности) для оптимальной передачи сигнала. Это может быть выполнено путем использования согласующих схем Т, L и π формы (как, например, показано в WO 2005/103748, например, Фиг.3). Таким образом, выходной сигнал трансформаторов 22, 23 согласован с линией передачи (участок 21 проводника), имеющей обычно полное сопротивление Z0=50 Ом. Тогда данная линия согласована на ее конце, используя другую схему для входа следующего трансформатора.
Фиг.4 изображает вариант осуществления участка радиочастотной линии 30 передачи в соответствии с данным изобретением, который лишен таких согласующих схем посредством выбора соответствующих линий передачи, содержащих только трансформаторы 32, 33 и участки 31 проводника. Поскольку сосредоточенные элементы не используются как в тех согласующих схемах, то также можно выполнить линию передачи более меньшего профиля, что облегчает интеграцию в катетер.
Можно согласовать трансформаторы без специальных согласующих схем, используя преобразующие свойства линий передачи. Известно, что (не имеющая потерь) линия передачи длины l преобразует на ее конце нагрузку ZL во входное полное сопротивление
где Z0 обозначает полное сопротивление линии передачи. β имеет вид 2π/λ, где λ - (дифференциальный сигнал) длина волны внутри кабеля, которая зависит от диэлектрической постоянной кабеля: .
Для оптимальной передачи мощности генератор должен быть ограничен его комплексно-сопряженным входным полным сопротивлением. Это подразумевает для (идентичных) трансформаторов в безопасной линии передачи:
Zinput=Z*L,
что приводит к условию:
Это может быть легко выполнено регулированием l, λ (посредством εr) и/или Z0. Полное сопротивление кабеля определяется геометрией кабеля, например:
коаксиальный кабель: (d=внешний диаметр внутреннего проводника, D=внутренний диаметр внешнего проводника)
Ограничивающим условием для радиочастотной безопасности является результирующая длина l кабелей между трансформаторами. Она должна быть намного короче, чем λ/2 синфазного сигнала, который в основном определяется диэлектрическими свойствами материала, окружающего кабель. Наиболее подходящим решением, вероятно, является кабель, имеющий высокую диэлектрическую постоянную, так что длина волны дифференциального сигнала становится достаточно короткой, что также подразумевает, что требуемая длина l, вычисленная с помощью уравнения (1), остается короткой по сравнению с резонансом синфазного сигнала.
Поскольку в предлагаемом подходе линия передачи сама становится частью резонирующей структуры, она становится видна на магнитно-резонансном изображении, если используются параллельные провода. Также являются видимыми коаксиальные кабели, которые не являются совершенно концентрическими и не являются идеально экранированными. Это дополнительно помогает в определении места катетера. С другой стороны, тот же резонансный эффект устанавливает требование к потерям кабеля. Во избежание сильного ослабления сигнала должна быть использована линия передачи, имеющая очень низкое ослабление сигнала.
Кроме того, способ согласования трансформаторов, использующий линии передачи, может быть объединен с дополнительными сосредоточенными элементами. Можно добавить, например, только один параллельный конденсатор с каждой стороны трансформатора в сочетании с предлагаемым согласованием линии передачи.
Зная полное сопротивление ZL трансформаторов, линии передачи могут быть непосредственно рассчитаны, что обеспечивает согласование мощности между ними. Существуют преимущественно три степени свободы: длина l, длина волны дифференциального сигнала λ, определяемая εr, и полное сопротивление Z0 (определяемое εr и геометрией). Оказывается, что низкое Z0 и высокая εr являются благоприятными, поскольку они обычно обеспечивают требуемую короткую длину кабеля. Это важно для радиочастотной безопасности всей сборки. Зная Z0 и εr, линия передачи может быть сокращена до требуемой длины l.
В основном как коаксиальные кабели, так и двухпроводные линии могут быть использованы для соединения с трансформаторами. Если трансформаторы в безопасной линии передачи могут быть построены с возможностью воспроизведения, можно создавать линии передачи и трансформаторы как одно целое без каких-либо дополнительных элементов.
Данное изобретение может быть использовано в сочетании с безопасной линией передачи, как описано в WO 2006/003566. Основным применением является выполнение электрических звеньев в магнитно-резонансном сканере (например, для принимающих элементов в интервенциональных устройствах), не вызывая опасный радиочастотный нагрев.
Далее, данный эффект изобретения будет показан, иллюстрируя пример. Доступный коаксиальный микрокабель имеет внешний диаметр, равный 0,5 мм, и потери около 1 дБ/м. Чтобы достичь согласования для выбранных трансформаторов, потребовались кабели 0,39λ. Поскольку кабель имеет диэлектрическую постоянную εr, равную 2,1, результирующая длина кабеля для 63,87 МГц была 1,25 м, то есть достаточно длинной. Допуская, что можно увеличить величину εr до 20, полное сопротивление кабеля будет уменьшено до приблизительно 16 Ом без изменения геометрии. При использовании этого типа кабеля для согласования необходима электрическая длина, равная 0,22λ, что, в свою очередь, приводит к тому, что длина кабеля равна 23 см. Это может рассматриваться как магнитно-резонансная безопасность, а также потери будут значительно сокращены. В качестве альтернативы, полное сопротивление кабеля может также быть изменено посредством изменения только его геометрии, то есть посредством изменения радиусов внутреннего и внешнего проводников. Если полное сопротивление изменено таким образом до 10 Ом, для согласования необходимы участки кабеля электрической длины, равной 0,15λ.
Данное изобретение основано на идее о том, что в случае трансформаторов, соединяющих участки проводника линии передачи, можно осуществить согласование мощности посредством некоторой линии передачи регулированием ее длины. Это в основном даже не требует специальных кабелей. Получаемая в результате длина, в применении к магнитному резонансу, должна быть магнитно-резонансно безопасной, что требует высокой диэлектрической постоянной εr и/или низкого полного сопротивления кабеля.
Другая идея состоит в том, что в случае согласования кабеля резонирующие токи (упомянутая выше стоячая волна) трансформатора также присутствуют в линии передачи, что внутренняя линия передачи может быть визуализирована в магнитно-резонансном изображении, что будет высоко оценено инвазивной радиологией. Если известные согласующие схемы используются для согласования, такие стоячие волны не появляются на линии передачи, поскольку они согласованы.
В соответствии с изобретением могут быть достигнуты дополнительные важные усовершенствования, поскольку создание линии передачи без согласующих схем является более легким и линия передачи может быть намного меньшей, что является большим преимуществом, учитывая использование внутри катетеров. Также риск неисправности значительно уменьшен.
Хотя данное изобретение было иллюстрировано и подробно описано в чертежах и в предшествующем описании, такую иллюстрацию и описание следует рассматривать как иллюстрирующую или как примерную, но не как ограничивающую; данное изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами осуществления. Другие варианты для раскрытых вариантов осуществления могут быть понятны и осуществлены специалистами в данной области техники при осуществлении на практике заявленного изобретения, от изучения чертежей, раскрытия и прилагаемой формулы изобретения.
В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает другие элементы или этапы, и единственное число не исключает множественного числа. Один элемент или другой блок может выполнять функции нескольких пунктов, перечисленных в формуле изобретения. Сам факт того, что некоторые оценки перечислены в различных взаимозависимых пунктах формулы изобретения, не указывает, что сочетание этих оценок не может быть использовано для преимущества.
Любая ссылка, отмеченная в формуле изобретения, не должна быть истолкована как ограничение объема изобретения.
Claims (8)
1. Электрически проводящая линия (13) передачи для передачи радиочастотных сигналов, в частности для передачи магнитно-резонансных сигналов, между передающей и/или принимающей катушкой (11) и передающим и/или принимающим блоком (12), содержащая множество участков (31) проводника, соединенных только посредством трансформаторов (32, 33), имеющих полное сопротивление ZL трансформатора, расположенных между двумя смежными участками проводника, в которой для согласования мощности двух трансформаторов (32, 33), расположенных на противоположных концах участка (31) проводника, упомянутый участок (31) проводника имеет низкое полное сопротивление Z0 участка проводника и/или высокую диэлектрическую постоянную εr, и в которой длина l упомянутого участка (31) проводника определяется посредством
где β=2π/λ, и λ0 - длина волны магнитно-резонансных сигналов в вакууме.
где β=2π/λ, и λ0 - длина волны магнитно-резонансных сигналов в вакууме.
2. Линия передачи по п.1, в которой упомянутые участки (31) проводника имеют диэлектрическую постоянную εr, имеющую величину, равную, по меньшей мере, 3, в частности равную, по меньшей мере, 10.
3. Линия передачи по п.1, в которой упомянутые участки (31) проводника имеют полное сопротивление Z0 участка проводника, имеющее величину ниже 50 Ом, в частности ниже 10 Ом.
4. Линия передачи по п.1, в которой участки (31) проводника имеют длину, которая меньше λ/2 ее синфазного сигнала.
5. Линия передачи по п.1, в которой упомянутые участки (31) проводника содержат параллельные проволоки, в частности полосковые линии передачи, или коаксиальные кабели.
6. Линия передачи по п.1, в которой участки проводника, в частности геометрия, материалы и покрытие участков проводника выбираются таким образом, что магнитное поле, генерируемое посредством стоячей волны, формируемой во время работы в линии передачи, не экранировано.
7. Электрическое сопутствующее устройство или вспомогательное оборудование, в частности катетер (10), содержащий линию (13) передач, по меньшей мере, по одному из пп.1-6, в частности, для соединения электрического сопутствующего устройства или вспомогательного оборудования с соединительным блоком (12) в системе магнитно-резонансного формирования изображений.
8. Система магнитно-резонансного формирования изображений, содержащая линию (13) передачи, по меньшей мере, по одному из пп.1-6, и/или, по меньшей мере, одно электрическое сопутствующее устройство (10) или вспомогательное оборудование по п.7.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP07101384.1 | 2007-01-30 | ||
| EP07101384 | 2007-01-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009132546A RU2009132546A (ru) | 2011-03-10 |
| RU2449304C2 true RU2449304C2 (ru) | 2012-04-27 |
Family
ID=39325510
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009132546/28A RU2449304C2 (ru) | 2007-01-30 | 2008-01-24 | Линия передачи для радиочастотных сигналов без согласующих схем |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8571630B2 (ru) |
| EP (1) | EP2109780B1 (ru) |
| JP (1) | JP5208964B2 (ru) |
| CN (1) | CN101600969B (ru) |
| RU (1) | RU2449304C2 (ru) |
| WO (1) | WO2008093262A1 (ru) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2932338A1 (fr) * | 2008-06-10 | 2009-12-11 | Commissariat Energie Atomique | Systeme de tranmission d'un signal electrique, notamment frequentiel et dispositif de mesure de rayonnements equipe d'un tel systeme |
| WO2017174533A1 (en) | 2016-04-05 | 2017-10-12 | Koninklijke Philips N.V. | Amplifier device for an antenna-like mri transducer and corresponding mri apparatus |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0721592A1 (en) * | 1994-07-28 | 1996-07-17 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Rf coil arrangement for a magnetic resonance apparatus |
| EP0803069A1 (en) * | 1995-11-14 | 1997-10-29 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Coaxial cable for use in magnetic resonance apparatus |
| EP1004886A2 (en) * | 1998-11-25 | 2000-05-31 | Picker International, Inc. | RF Interface circuit for use in magnetic resonance imaging |
| WO2007130696A2 (en) * | 2006-05-09 | 2007-11-15 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Mri rf coil decoupling circuit for a transmit coil array |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0998959A (ja) * | 1995-10-04 | 1997-04-15 | Toshiba Corp | Mri装置 |
| KR0164368B1 (ko) * | 1995-10-25 | 1999-02-01 | 김광호 | 고주파 전력합성기 |
| US6284971B1 (en) * | 1998-11-25 | 2001-09-04 | Johns Hopkins University School Of Medicine | Enhanced safety coaxial cables |
| US6766185B2 (en) | 2000-05-22 | 2004-07-20 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Transmission line techniques for MRI catheter coil miniaturization and tuning |
| DE10105984C1 (de) * | 2001-02-09 | 2002-10-31 | Siemens Ag | Koaxialkabel und Magnetresonanzanlage mit einem solchen Koaxialkabel |
| US6852416B2 (en) | 2001-03-30 | 2005-02-08 | The Penn State Research Foundation | High dielectric constant composites of metallophthalaocyanine oligomer and poly(vinylidene-trifluoroethylene) copolymer |
| US20030030504A1 (en) * | 2001-08-10 | 2003-02-13 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson | Tunable impedance matching circuit for RF power amplifier |
| DE10249239A1 (de) * | 2002-10-23 | 2004-05-06 | Philips Intellectual Property & Standards Gmbh | Magnetresonanz-Bildgerät mit elektrischer Zusatzeinrichtung |
| JP3699968B2 (ja) * | 2003-12-17 | 2005-09-28 | 株式会社東芝 | 多重同調rfコイル |
| EP1743186B1 (en) | 2004-04-23 | 2017-07-26 | Koninklijke Philips N.V. | Magnetic resonance imaging system provided with an electrical accessory device |
| EP1763679A1 (en) | 2004-06-28 | 2007-03-21 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Transmission line for use in rf fields |
| CN100536767C (zh) * | 2004-11-15 | 2009-09-09 | 梅德拉股份有限公司 | 在使用高磁场核磁共振系统获取腔内结构的图像和频谱时使用的腔内探针及其接口 |
| US7777588B2 (en) * | 2004-12-20 | 2010-08-17 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Transmission path for use in RF fields |
-
2008
- 2008-01-24 JP JP2009546853A patent/JP5208964B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2008-01-24 US US12/524,001 patent/US8571630B2/en active Active
- 2008-01-24 EP EP08702507.8A patent/EP2109780B1/en active Active
- 2008-01-24 WO PCT/IB2008/050252 patent/WO2008093262A1/en not_active Ceased
- 2008-01-24 CN CN200880003394.9A patent/CN101600969B/zh active Active
- 2008-01-24 RU RU2009132546/28A patent/RU2449304C2/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0721592A1 (en) * | 1994-07-28 | 1996-07-17 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Rf coil arrangement for a magnetic resonance apparatus |
| EP0803069A1 (en) * | 1995-11-14 | 1997-10-29 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Coaxial cable for use in magnetic resonance apparatus |
| EP1004886A2 (en) * | 1998-11-25 | 2000-05-31 | Picker International, Inc. | RF Interface circuit for use in magnetic resonance imaging |
| WO2007130696A2 (en) * | 2006-05-09 | 2007-11-15 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Mri rf coil decoupling circuit for a transmit coil array |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101600969A (zh) | 2009-12-09 |
| JP5208964B2 (ja) | 2013-06-12 |
| US20100094123A1 (en) | 2010-04-15 |
| US8571630B2 (en) | 2013-10-29 |
| JP2010516374A (ja) | 2010-05-20 |
| RU2009132546A (ru) | 2011-03-10 |
| EP2109780B1 (en) | 2013-04-17 |
| WO2008093262A1 (en) | 2008-08-07 |
| EP2109780A1 (en) | 2009-10-21 |
| CN101600969B (zh) | 2013-04-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7205768B2 (en) | Connection lead for an electrical accessory device of an MRI system | |
| Ladd et al. | Reduction of resonant RF heating in intravascular catheters using coaxial chokes | |
| US11500048B2 (en) | Flexible resonant trap circuit | |
| US7728594B2 (en) | Magnetic resonance imaging system provided with an electrical accessory device | |
| JP5681699B2 (ja) | 多重共鳴磁気共鳴システムで用いられる装置及びケーブル | |
| US7750637B2 (en) | Transmission line for use in RF fields | |
| US12487297B2 (en) | MRI radio-frequency heating amelioration for metallic braided catheters | |
| EP3141921B1 (en) | Transmission path for use in rf fields | |
| RU2449304C2 (ru) | Линия передачи для радиочастотных сигналов без согласующих схем | |
| US7019527B2 (en) | Combiner/splitter device for an MRI system | |
| CN112313523A (zh) | 用于磁谐振(mr)应用的鞘波屏障 | |
| CN1003475B (zh) | 用于高频的有传输一测量线圈的mr(magnetic resonance磁共振)设备 |