CN101782635A - 磁共振信号的接收器和接收方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种磁共振信号的接收器，所述接收器包括彼此独立的体内线圈和体外线圈；所述体内线圈放置于人体直肠内，用于采集由射频发射器激发产生的磁共振信号，并通过电磁耦合的方式将所采集到的磁共振信号传递到体外线圈；体外线圈放置于人体外，用于通过电磁耦合方式接收来自体内线圈的磁共振信号。本发明还公开了一种磁共振信号的接收方法。本发明方案中，磁共振成像装置的体内线圈与外部无需机械连接，使用起来十分方便。

Description

磁共振信号的接收器和接收方法
技术领域
本发明涉及磁共振成像技术领域，特别涉及一种磁共振信号的接收器和一种磁共振信号的接收方法。
背景技术
磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI))技术是一种检测人体组织的无创检测方法，由于其分辨率高，无骨质伪影，能进行多层多方位扫描，可三维成像，解剖结构清晰，所以对全身各系统疾病均具有很高的诊断价值。MRI的基本原理是：人体组织内的氢原子(也可以是其他原子，但氢原子最常用)在固定磁场的作用下会产生定向排列；当使用射频发射线圈对人体组织施加射频脉冲时，这些氢原子在射频脉冲的作用下将发生偏转，射频脉冲消失后，这些氢原子都将恢复到原来的状态；在恢复的过程中，这些氢原子将产生信号，此时，使用射频接收线圈对所产生的信号进行采集，然后使用采集到的信号进行图像重建，就可以得到人体组织的图像。
如图1所示，MRI检测装置通常包括一个磁体101、一个射频发射器102、一个或多于一个接收器103、一个放大器104和一个成像单元105组成。其中磁体101用于提供发生磁共振所需的磁场环境，可以为永磁体、常导型磁体或超导磁体；射频发射器102用于发出射频信号，人体组织中的氢原子在所述磁场环境中受到射频信号的激励，会发生磁共振现象；接收器103用于接收磁共振信号，该信号由放大器104放大后，在成像单元105构建成直观的图像。
用于进行人体泌尿器官检查的MRI检测装置，其接收器需要置入人体的直肠内，并通常制成线圈的形状，因此被称为体内线圈。现有的体内线圈由柔性材料制成，体内线圈将采集到的信号通过输出线传输到体外的放大器。
现有体内线圈主要缺点如下：
放入体内的体内线圈需要有与其具有机械连接的输出线，会造成病人使用的不适和医生使用的不方便。出于安全的考虑，需要在体内线圈和输出线的连接处加装用于抑制强脉冲信号的射频扼流圈，但射频扼流圈的体积较大，难以和体内线圈一起置入体内，因此射频扼流圈的安装成为一个难题。此外，体内线圈以及输出线都是一次性的，对于材料是一种浪费。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种磁共振信号的接收器，该接收器的体内线圈无需与外部具有机械连接。
因此，本发明提供了一种磁共振信号的接收器，所述接收器包括彼此独立的一个体内线圈和一个体外线圈；
所述体内线圈用于放置于人体内，采集人体产生的磁共振信号，并通过电磁耦合的方式将所采集到的磁共振信号传递到所述体外线圈；
所述体外线圈用于放置于人体外，通过电磁耦合方式接收来自所述体内线圈的磁共振信号。
优选地，所述体内线圈为线极化线圈。
优选地，所述体内线圈为包括多个线圈单元的圆极化线圈。
所述线圈单元为线极化线圈。
在一具体实施方式中，所述线极化线圈包括并联的三个电容器。
所述线极化线圈进一步包括一个被动解谐器，该被动解谐器与所述接收电路的电容器并联，用于保护所述接收电路。
在一实施方式中，所述被动解谐器包括一个电感器和三个二极管，其中，两个二极管串联后与另外一个二极管反向并联，所述电感器与这个并联电路串联连接。
在一实施方式中，所述体外线圈包括一个电感器、一个二极管和两个电容器，其中，所述电感器与其中一个电容器串联，所述二极管和另一个电容器分别与这个串联电路并联连接。
优选地，所述体外线圈包括一个体表线圈或者一个脊柱线圈。
本发明还提供了一种磁共振信号的接收方法，包括：
一个位于人体内的体内线圈接收由射频发射器激发产生的磁共振信号；
所述体内线圈将所述磁共振信号通过电磁耦合的方式传递到一个位于人体外的体外线圈。
从以上技术方案可以看出，接收器由彼此独立的体外线圈和体内线圈组成，体内线圈通过电磁耦合的形式将磁共振信号传递给体外线圈，体内线圈与外部无需机械连接，易于置入体内，使用起来十分方便。
附图说明
下面将通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：
图1为现有技术的磁共振成像装置示意图；
图2为本发明实施例一的磁共振信号的接收器的示意图；
图3为可用于本发明实施例一的一种体内线圈的电路示意图；
图4为可用于本发明实施例一的一种体外线圈的电路示意图；
图5为图3所示体内线圈、图4所示体外线圈以及放大器的等效电路示意图；
图6为本发明实施例二的磁共振信号的接收器的示意图；
图7为可用于本发明方案的圆极化体内线圈的电路示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细阐述。
本发明提出一种磁共振信号的接收器，该接收器为磁共振成像装置的接收器。该磁共振信号的接收器包括一个在使用时放置在人体内的体内线圈以及一个在使用时放置在人体外的体外线圈，体内线圈与体外线圈没有机械连接，而是通过线圈之间的电磁耦合，实现将体内线圈采集到的磁共振信号传递到体外线圈。
图2为本发明实施例一的用于磁共振成像装置的接收器的示意图，该接收器所在的磁共振成像装置除该接收器以外的部分，如射频发射器、放大器、成像单元和磁体均与现有技术相同，图2中省略磁共振成像装置的其它部分，而仅示出接收器102和磁体101。磁体101产生水平方向的磁场，图2中虚线箭头表示磁场方向。病人204平躺在一张病床203上，病人204体内的氢原子处于磁场环境中，在射频发射器发射的射频信号的激励下会产生磁共振信号。接收器包括两个机械上彼此独立的单元：位于病人204的直肠内的体内线圈201；位于病人204体外的体外线圈202，体外线圈202可以放置在病床203上或者病人204的体表。体内线圈201和体外线圈202之间没有机械连接。体内线圈201和体外线圈202彼此间相互距离在10cm左右，在这样的距离尺度下，这两个线圈会产生较强的电磁耦合，这样，体内线圈201接收到病人204体内的氢原子产生的磁共振信号，可以通过电磁耦合的方式将所接收的磁共振信号传输到体外线圈202。体外线圈202与磁共振成像装置的放大器具有电路连接，体外线圈202将信号送入磁共振成像装置的放大器，放大器对信号进行放大后，在成像单元构建成直观的图像。
下面用具体示例对体内线圈和体外线圈的电路进行介绍。图3示出了可用于本发明实施例一的一种体内线圈201的电路示例。其中，体内线圈201的接收电路包括一个电容器302、电容器303和电容器304以及上述电容器之间的导线，这些电容器302、304、304并联连接。体内线圈201还可以包括一个被动解谐器301，被动解谐器301与其中一个电容器(例如电容器302)并联连接，用于对体内线圈的电路进行保护。例如，被动解谐器301包括一个电感器和三个二极管，其中，两个二极管串联后与另外一个二极管反向并联，形成一个并联电路，而电感器与这个并联电路串联连接。如果信号强度过大，则被动解谐器301中的二极管导通，在体内线圈201中形成并联谐振，避免损坏接收电路。
图4示出了可用于本发明实施例一的一种体外线圈202的电路示例。该体外线圈202包括一个解谐电路，该解谐电路包括一个电感器401、一个电容器402和一个二极管403，其中电感器401与电容器402串联，形成一个串联电路，而二极管403与该串联电路并联连接。当体外线圈202工作时，在二极管403两侧加一定的电压，使其处于短路状态，这样电感器401和电容器402并联谐振，信号可以发送到磁共振成像装置的放大器。体外线圈还可以包括一个电容器404，电容器404与二极管403并联连接，其作用是对信号的相位进行调整。
下面解释图3和图4中的体内线圈201和体外线圈202如何实现电磁耦合的。本实施例中，体内线圈201和体外线圈202自身等效为电磁耦合线圈，实现相互间的电磁耦合。图5示出了图3所示体内线圈201、图4所示体外线圈202和放大器的等效电路示意图。在最左边的虚线方框中，一个电容器Cp、一个电容器Cs和一个电磁耦合线圈L1为体内线圈201的等效电容器和电磁耦合线圈。图5中间的虚线方框中，电磁耦合线圈L2是体外线圈202的等效电磁耦合线圈。正是L1和L2之间的电磁耦合，实现体内线圈201将磁共振信号传递到体外线圈202。
图5右边的虚线方框中示出了放大器的电路。放大器包括一个前置放大器501，一个射频滤波电路502和一个射频信号接收器503。其中前置放大器501将接收自体外线圈202的磁共振信号进行放大，放大后的信号由射频滤波电路503尽可能地过滤掉无关噪声，过滤后的信号由射频信号接收器503接收。
以上所述体内线圈和体外线圈的电路结构只是一种示例，并不用以限制本发明。
图6为本发明实施例二的磁共振信号的接收器的示意图。该接收器相对于实施例一，其不同之处主要在于可以使用已有的接收线圈作为体外线圈，体外线圈通过电磁耦合的方式接收体内的体内线圈的信号。如图6所示，病人204仰面躺在病床203上，体外线圈可以包括一个放置在病床203上、沿病人脊柱方向设置的脊柱线圈(Spine array)205；体外线圈还可以包括一个放置在病人204身体上的体表线圈(Body array)206。当然，病人204也可以俯卧于病床203上，则此时体表线圈206放置在病床203上，而脊柱线圈205放置于病人204的身体上。在同一时刻只能用一个体外线圈接收一个部位的信号。通过设置不同的体外线圈，可以取得病人局部和全身的图像。
以上实施例中的体内线圈201都是线极化线圈，实际上体内线圈201也可以为圆极化线圈，图7为一种圆极化线圈电路结构的示意图。图7中的圆极化线圈由两个线圈单元构成，图7中两侧的黑色圆点表示线圈单元的交叉点，但是彼此并不互相连接，不同的线圈单元分布在不同的平面上，每个线圈单元具有图3中的线极化线圈相同的结构。图7中的被动解谐器301a和被动解谐器301b对应图3中的被动解谐器301，图7中的电容器302a、电容器302b对应图3中的电容器302；图7中的电容器303a、电容器303b对应图3中的电容器303；图7中的电容器304a、电容器304b对应图3中的电容器304。圆极化线圈也可以由多于两个的线圈单元构成。由两个或两个以上的线圈单元构成的圆极化线圈可以采集到的信号强度较强，因此相对于线极化线圈具有较高的信噪比。
本发明方案具有如下有益效果：
1、体内线圈和体外线圈之间没有任何连接，使用方便；
2、由于在体内线圈和体外线圈之间没有连线，无需安装射频扼流圈，关于射频扼流圈的问题也得到彻底解决；
3、除了放入体内的体内线圈外，其他的部分都可以重复多次使用。节约成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种磁共振信号的接收器，所述接收器包括彼此独立的一个体内线圈(201)和一个体外线圈(202)；
所述体内线圈(201)用于放置于人体内，采集人体产生的磁共振信号，并通过电磁耦合的方式将所采集到的磁共振信号传递到所述体外线圈(202)；
所述体外线圈(202)用于放置于人体外，通过电磁耦合方式接收来自所述体内线圈(201)的磁共振信号。
2.根据权利要求1所述的磁共振信号的接收器，其特征在于，所述体内线圈(201)为线极化线圈。
3.根据权利要求1所述的磁共振信号的接收器，其特征在于，所述体内线圈(201)为包括多个线圈单元的圆极化线圈。
4.根据权利要求3所述的磁共振信号的接收器，其特征在于，所述线圈单元为线极化线圈。
5.根据权利要求2或4所述的磁共振信号的接收器，其特征在于，所述线极化线圈包括并联的三个电容器。
6.根据权利要求5所述的磁共振信号的接收器，其特征在于，所述线极化线圈进一步包括一个被动解谐器(301)，该被动解谐器(301)与所述接收电路的电容器并联，用于保护所述接收电路。
7.根据权利要求6所述的磁共振信号的接收器，其特征在于，所述被动解谐器(301)包括一个电感器和三个二极管，其中，两个二极管串联后与另外一个二极管反向并联，所述电感器与这个并联电路串联连接。
8.根据权利要求1所述的磁共振信号的接收器，其特征在于，所述体外线圈(202)包括一个电感器(401)、一个二极管(403)和两个电容器(402，404)，其中，所述电感器(401)与其中一个电容器(402)串联，所述二极管(403)和另一个电容器(404)分别与这个串联电路并联连接。
9.根据权利要求1所述的磁共振信号的接收器，其特征在于，所述体外线圈包括一个体表线圈或者一个脊柱线圈。
10.一种磁共振信号的接收方法，包括：
一个位于人体内的体内线圈(201)接收由射频发射器(102)激发产生的磁共振信号；
所述体内线圈(201)将所述磁共振信号通过电磁耦合的方式传递到一个位于人体外的体外线圈(202)。
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