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CN1608208A - 用在mri装置的电磁场中的电子设备 - Google Patents

用在mri装置的电磁场中的电子设备 Download PDF

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Abstract

在医疗MRI装置中,经常希望具有用于与处在所述装置的成像容积29中的患者58进行通信或对其进行监视的电子设备62,64。由于这样的装置对场干扰的强敏感性,所以这样的电子设备不应该与MRI电磁场进行干涉。根据本发明,建议一种用于这样设备的屏蔽外壳,其由通常的印刷电路板(PCB)制成。如果屏蔽层98由具有电阻率低于0.05Ωm,厚度低于40μm且屏蔽层的总表面面积小于100cm2的材料制成,则这样的屏蔽并不影响MRI场。

Description

用在MRI装置的电磁场中的电子设备
技术领域
本发明涉及一种用在医疗MRI装置的成像容积内或附近的电磁场中的电子设备。
发明背景
这种电子设备从发表的欧洲专利申请No.1 105 966中已知。在此所说明的电子设备是用于监视在MRI装置中的待检患者的电视摄像机。除了电视摄像机以外,在MRI装置的成像容积内或邻近可存在许多其它的电子设备,如用于传递生理量如脉搏跳动,血压,温度或ECG数据的设备,用于与患者进行通信(如音频通信)的设备以及用于在MRI装置的成像容积内照明的设备。这样的设备全都包括在操作期间能够产生磁场和/或发射电磁辐射的电子电路。由于MRI装置对所述装置的成像容积内的干扰场非常敏感,所以这些干扰场在即将生成的MRI记录中的假象,其可导致所述图像的解释误差。不用说这是在医疗应用中所不希望的。
发明内容
本发明的目的是提供一种在开头段落中所提到类型的设备,其并不展示与存在于成像容积中的MRI场相干涉。为了实现这个目的,根据本发明的设备的特征在于所述设备位于由保护层所提供的机壳(envelope)内,所述保护层为成像容积提供对来自所述设备的电磁辐射的屏蔽保护,此外所述机壳并不构成干扰涡流源。本发明基于这样的认识,即必须能够同时在成像容积中应用多种电子设备,而不干扰MRI装置的正当操作,并且为此目的所采取的措施必须不引起不同类型的干扰。形成部分根据本发明认识的还有:可能制造出一种屏蔽机壳,其并不仅排除来自所述设备的电磁泄露并且其本身还构成涡流的可忽略目标。
在本发明的优选实施例中,屏蔽层由具有电阻率低于0.05Ωm的材料制成,屏蔽层具有低于40μm的厚度,并且屏蔽层的总表面面积小于100cm2。在实验中已经发现所述值使良好的屏蔽能够得以实现,此外同时这个屏蔽并未变成可以由MRI装置的梯度场所产生的干扰涡流源。
在本发明进一步的有利实施例中,所述设备被容纳在由用于电子目的的印刷电路板所制成的外壳内。所述印刷电路板可容易地以比较低的价格得到并且具有重要的优点,即它被提供有导电材料,通常为铜的适当粘接层。此外,借助于这个板原始应用的性质,它被如此设置以便于并不受焊接接点的不利影响。
在本发明的另一实施例中,所述设备被设置成经由高频载波维持到成像容积外部区域的信号连接。在这个实施例中,载有信号的导体是不必要的,因为信号传输是无线的,例如经由2.4GHz的载波。通过避免这样的载有信号的导体,这样导体可引起与MRI场的干扰干涉的可能性被消除。能够建立这样的高频载波连接的设备从市场上可得到。在本发明的另外实施例中,所述设备被提供有包括相互分开的段的连接线缆,每个所述段比预定值较短,并且通过形成低频电流导体和射频交流电绝缘体的频率相关的分隔元件,造成其中所述段之间的间隔。如果所述设备具有比较长的连接线缆或者如果所述连接线缆必须传输比较大的(直流)电流,则这个实施例是有利的。在这种情况下,分段的连接线缆并不电磁地干扰MRI装置的电磁场,而且连接线缆本身还并不受所述场的影响。分段的设备线缆必须由如此段组成,在任何情况下所述段的每个均短于用于产生MRI图像的在MRI装置中所产生的射频辐射波长的1/4,但优选地这些段短于所述波长的1/20。所述段被自感元件彼此分开,正如所知,所述自感元件形成直流和低频信号的导体以及高频信号的绝缘体。在这种情况下,低频信号即将被选取以意味具有高达例如20kHz频率的信号,以便它们还包括音频信号,而高频信号即将被选取以意味具有高出例如20MHz频率的信号。在具有例如1.5T静止场(stationaryfield)的典型MRI装置中,射频信号具有大约64MHz的频率。自感元件因此形成高频的绝缘体和低频的导体。结果是,由此分段的线缆并不致使用于发射所述高频的天线(被称为在MRI装置中的RF体线圈)变得非谐振,若使用未分段的线缆则将是这种情况,并且因而将不再发生即将被成像的组织的RF激励,这样MRI成像将是不可能的。这样分段的连接线缆从所述欧洲专利申请No.1 105 966中本身得知。
附图说明
参考附图本发明将被加以说明。在所述附图中:
图1示意性地示出本发明可以被应用其中的磁谐振的总体构造;
图2是根据图1的磁谐振装置的成像容积的更详细视图;
图3示出用于根据本发明的电子设备的机壳的工作图;
图4是制成根据图3的机壳的材料的横断面视图。
具体实施方式
为了示例其中本发明可以被利用的环境,在图1中示意性示出磁谐振装置(MRI装置)。这个MRI装置包括用于产生均匀静止磁场B的第一磁系统1,用于产生磁梯度场的第二磁系统3,用于第一磁系统1的电源5及用于产生磁梯度场的第二磁系统3的电源7,用于第一磁系统1的电源5及用于第二磁系统3的电源7。射频线圈(RF)9被用来产生射频磁交替场并且为此被连接到具有射频源11的RF发射设备上。为了检测在即将被检查的目标(未被示出)中由射频发射场所产生的电子自旋谐振信号,可以交替地使用RF线圈9,为此所述RF线圈9被连接到包括信号放大器13的RF接收设备。信号放大器13的输出被连接到检测器电路15,所述检测器电路15被连接到中央控制设备17。所述中央控制设备17进一步控制RF源11的调制器19,电源7和用于图像显示的监视器21。高频振荡器23控制调制器19和处理测量信号的探测器15。前向和后向RF信号交通靠分隔电路14彼此分开。为了冷却第一磁系统1的磁线圈,使用具有冷却剂线27的冷却设备25。被设置在磁系统1和3内的RF线圈9封闭成像容积29,在所述成像容积29是用于产生用于医疗应用的图像的设备情况下,其足够大以包含待检患者或待检患者的一部分,例如头和颈。由此在成像容积29中,可以产生静止磁场B,目标部分选择梯度场,以及空间均匀RF交替场。RF线圈9可以组合发射线圈和测量线圈的功能。对于两个功能,可以交替地使用不同的线圈,例如使用表面线圈作为测量线圈。线圈1,线圈9和第二磁系统(梯度线圈)3的组件被法拉弟笼31所环绕,所述法拉弟笼31提供对RF场的屏蔽。
电源线50-1从电源7延伸到馈通设备30;同样电源线50-2从电源5延伸到馈通设备30。借助于经由馈通设备30被连接到所述待控部件的连接线32,中央控制设备17和法拉弟笼31内MRI装置受控的各种部件(未示出)被互连。此外,在分隔14和馈通设备之间提供有RF连接线34。在法拉弟笼内部,电源线50-1作为连接线46-1而继续,并且电源线50-2作为连接线46-2而继续。在法拉弟笼内连接线32束作为连接线56束而继续。
图2更详细地示出图1的MRI装置的成像容积。为了清楚起见,仅示出了用于产生均匀静止磁场B的第一磁系统1的两个线圈。在成像容积29中,待检患者58以如此方式被放置在患者载体60上,以便于可以产生头和颈的横断面图像。在成像容积29内,或在其最邻近处,存在用于维持与待检患者连接的电连接设备,在这种情况下为TV摄像机和用于照明即将由摄像机所记录的视场的灯64。然而,要注意到:其它电连接设备如用于记录患者血压,心跳或大脑活动或用于执行与患者双向通信的传感器,可以作为选择地被提供在成像容积内或其附近。
TV摄像机62和灯64经由相应的供给导体66和68被供给功率。两个供给导体66和68通过均匀磁场B且通过由线圈9所产生的RF场延伸。本发明提供措施以排除由线圈9所产生的RF场和/或均匀磁场B被如此干扰以致于借助于MRI装置即将产生的分段图像质量受到不利影响。以参考图3被更详细加以说明的方式,设备62和64的每个可以分别经由设备载体72,74被附着到患者载体60上。为了向这些设备62和64供给功率,所述设备载体的每个分别被提供有连接线缆66,68,所述连接线缆通过优选地中空的设备载体延伸。正如参考图3将被更详细地加以说明的那样,连接线缆与患者载体60侧面内凹槽76中的导体条进行电接触。在凹槽76中的导体条经由挠性的可拆卸线缆被连接到接口单元70。这个接口单元可包括用于馈给所述设备的电源,并且它还可包括用于从DC功率中分开可能的低频信号,如音频信号的滤波装置。用于排除MRI场干扰的所述措施在于连接线缆66和68包括相互分开的段,每个所述段短于预定值,即短于RF场波长的1/4且优选地短于所述波长的1/20,并且其中通过形成低频电流导体和射频交流电绝缘体的频率相关的分隔元件,造成所述段之间的间隔。这些频率相关的分隔元件优选地被如此实施以便于成为被双线缠绕的自感元件。所述段被如此实施以便于成为两个绞合线,其结果是正在流经这些线中的电流在连接线缆外部产生显著的磁场。这样的连接线缆从欧洲专利申请No.1 105 966本身中已知。
图3示出用于根据本发明的电子设备的机壳的工作图。对于起始材料使用如通常作为电子部件的支撑所使用的印刷电路板。在考虑当中的PCB材料被提供在带有具有17μm厚度的铜层的一侧上面。如果希望立方体形状的机壳,则由PCB材料形成如图中所示的表面,即由五个正方形78,80,82,84和86所组成的表面。在其中正方形被互连的位置处,提供弱化凹槽88,90,92和94,以便于材料可以被更容易地折叠成立方体。在正方形86的角点,钻有圆孔以便于在折叠期间提供空间。在正方形86中,形成更多的孔94和96,从而使能用于电源和信号传输的馈通被提供。在已经形成所示的板材料之后,它可以被折叠以便于获得在一侧开口的立方体。在这个操作中,铜层保留在立方体的里面。
图4是制成根据图3的机壳的材料的横断面视图。所述材料具有0.6mm的总厚度,并且凹槽88具有0.4mm的深度。在已经形成开口的立方体之后,大小等于所缺的侧面大小的一块PCB材料被形成,并且这块材料可以被提供有电子部件并且被焊接到开口侧。假设屏蔽层由电阻率低于0.05Ωm的材料制成,所述层具有低于40μm的厚度,并且屏蔽层的总表面面积小于100cm2,则通过这种方法,获得被屏蔽的机壳,如在实验中所示其能够以如此方式抵抗MRI场的干扰而没有出现可观察到的图像干扰。

Claims (5)

1.一种用在医疗MRI装置的成像容积(29)内或附近的电磁场中的电子设备(62,64),其特征在于:
所述设备位于提供有保护层(98)的机壳内,所述保护层(98)为成像容积提供对来自所述设备的电磁辐射的屏蔽保护,此外所述机壳并不构成干扰涡流源。
2.根据权利要求1的电子设备,其中所述屏蔽层(98)由具有电阻率低于0.05Ωm的材料制成,所述屏蔽层具有低于40μm的厚度,并且屏蔽层的总表面面积小于100cm2
3.根据权利要求2的电子设备,其中所述设备(62,64)被容纳在由用于电子目的的印刷电路板所制成的外壳内。
4.根据任何一项前述权利要求的电子设备,其中所述设备被如此设置以便于经由高频载波维持到成像容积(29)外部区域的信号连接。
5.根据任何一项前述权利要求的电子设备,所述设备被提供有包括相互分开的段的连接线缆(66,68),每个所述段比预定值较短,并且其中通过形成低频电流导体和射频交流电绝缘体的频率相关的分隔元件,造成其中所述段之间的间隔。
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