CN102279374A - 一种多通道磁共振成像信号并行传输方法 - Google Patents

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宁瑞鹏
杨光
李鲠颖
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East China Normal University
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Abstract

本发明提出一种新的多通道磁共振成像信号并行传输方法，该方法首先在扫描室内将多通道信号调制在不同频率上，并利用单根同轴电缆来传输多个通道的信号，然后在设备间内将各通道的信号分离，最后由各通道的接收机分别采集各自通道的信号。本发明将原来相同频率的多通道信号在传输之前进行频率变换，有效地减小了在信号传输过程中各个通道之间的耦合，从而保证了图像质量。本发明利用单根同轴电缆传输多个通道的信号，减少了系统所需电缆的数量，降低了系统复杂性，为系统安装和维护提供便利。

Description

一种多通道磁共振成像信号并行传输方法
技术领域
本发明涉及核磁共振技术，具体而言是一种多通道磁共振成像信号并行传输方法。
背景技术
磁共振成像技术已经成为医学临床诊断和研究的重要工具之一。磁共振成像具有空间分辨率高、软组织对比度高、非侵入式成像、无电离辐射等优点，但它也是一种灵敏度较低（磁共振信号微弱）、成像速度较慢的医学成像技术。
采用多通道接收（采集）技术可以有效地提高磁共振图像信噪比和成像速度。在磁共振成像技术中，多通道接收技术指的是采用多个接收通道采集和处理生物组织中原子核所发出的磁共振信号。因为磁共振图像信噪比和成像速度的提高在很大程度上取决于接收通道的数目，所以目前磁共振成像系统采用的接收通道越来越多。
在磁共振成像系统中，接收通道主要包括接收线圈、前置放大器和接收机。其中，接收线圈和前置放大器位于扫描室内，而接收机位于设备间。一般而言，每个通道的前置放大器与接收机之间需要一条十米左右的同轴射频电缆线连接。因此，对于通道数较多的成像系统而言，例如64通道系统或者128通道系统，所需大量电缆不但导致成本上升，而且给系统安装和维护带来不便。此外，由于各通道传输的信号频率相同，故各通道信号存在较强的电磁耦合，这将影响最终获得的图像质量。
为了解决通道间耦合的问题，目前一部分多通道系统采用光纤代替同轴电缆来传输信号。但是光纤的成本较高，且线材质地脆弱，容易损坏。此外，由于通过光纤给扫描室内的射频线圈和前放电路供电比较困难，所以在采用光纤传输信号时，仍然离不开附属的金属传输线。
另外还有一种无线电通讯技术，它将接收机中的模拟-数字变换电路从设备间前移至扫描室内，将采集得到的多通道数字信号通过无线方式传输到设备间的计算机上。然而，该技术实现起来比较复杂。此外，将数字电路置于扫描室内会引起对磁共振信号的干扰。而将这些干扰有效地屏蔽起来通常是困难的。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提出一种新的多通道磁共振成像信号并行传输方法，该方法首先在扫描室内将多通道信号调制在不同频率上，并利用单根同轴电缆来传输多个通道的信号，然后在设备间内将各通道的信号分离，最后由各通道的接收机分别采集各自通道的信号。
本发明的目的是这样实现的：
在多通道采集的磁共振成像系统中，各个通道的线圈所接收到的信号在频率上是相同的。各通道的信号首先经过前置放大器放大，然后经过频率变换器，分别被变换成不同频率的信号；各个接收通道经过频率变换的信号相加之后再通过单根同轴电缆由扫描室传输到设备间；在设备间的多通道接收机的前端，放置一个带通滤波阵列；带通滤波阵列中包括多组通带频率范围不同的滤波器，其中每一组滤波器用于选通多通道系统中一个通道的信号，而滤除其它通道的信号。经过带通滤波阵列以后，信号被按照频率分离成多个通道。最后，从滤波器阵列输出的多通道信号分别输入各自的接收机进行信号的采集和处理。
本发明的有益效果是：将原来相同频率的多通道信号在传输之前进行频率变换，有效地减小了在信号传输过程中各个通道之间的耦合，从而保证了图像质量。另外，将各个通道不同频率的信号相加起来，利用单根同轴电缆传输多个通道的信号，减少了系统所需电缆的数量，降低了系统复杂性，为系统安装和维护提供便利。此外，扫描室内接收线圈和前置放大器中相关电路的直流供电也由同一条电缆线来提供。
附图说明
图1为本发明所述磁共振成像系统框图；
图2为本发明所述的多通道磁共振成像信号并行传输方法示意图。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步阐述。
 
参阅图1， 磁共振成像系统中，磁体101上有用于放置样品的空腔。空腔周围放置梯度线圈102，用于产生选层方向、相位编码方向和读出方向的梯度，从而对样品进行空间定位。空腔周围放置射频发射线圈103和射频接收线圈104，发射线圈用于发射射频脉冲来激发样品的磁化矢量，接收线圈用于接收磁化矢量进动信号。梯度线圈102与梯度电流放大器112连接，发射线圈103和接收线圈104分别与射频功率放大器113和前置放大器114连接。
基于计算机130给出的指令，脉冲序列发生器125根据存储于其中的脉冲序列数据对梯度波形发生器122和发射机123进行控制。梯度波形发生器122输出具有预定时序和波形的梯度脉冲信号，该信号经过梯度电流放大器112放大，再通过梯度线圈102在磁体空腔内产生梯度磁场。发射机123输出具有预定时序和包络的射频脉冲信号，该信号经过射频功率放大器113放大，再通过射频发射线圈103激发样品中的核自旋。
射频接收线圈104检测到磁化矢量进动信号，该信号经过前置放大器114放大后输入到接收机124。在脉冲序列发生器125的控制下，接收机124对已放大的信号进行检波和数模转换，得到数字信号。得到的数字信号被传输到计算机130进行图像重建。显示器/打印机126用于显示/打印扫描得到的图像。
在磁共振成像系统中，接收通道主要包括接收线圈、前置放大器和接收机。其中，接收线圈和前置放大器位于扫描室内，而接收机位于设备间。一般而言，每个通道的前置放大器与接收机之间需要一条十米左右的同轴射频电缆线连接。在多通道成像系统中，包括两个或者两个以上的射频接收通道，各通道传输的信号频率相同，因此各通道信号存在较强的电磁耦合。为了降低通道间的耦合对图像质量的影响，需要采取专门的措施进行去耦。
参阅图2，本发明的多通道磁共振成像信号并行传输方法在射频接收通道中增加频率变换器和带通滤波阵列。各通道中，接收线圈接收到的信号首先经过前置放大器放大，然后经过频率变换器，将原来相同频率的多通道信号在传输之前进行频率变换，分别被变换成不同频率的信号。
以4通道为例，在频率变换器之前，4个通道信号的频率均为F0。要将同频率信号变换到N个频率上，需要n个参考频率，其中N=2n。即要对4个通道的信号进行调制，频率变换器需要2个参考频率Fr1和Fr2 (Fr1 < Fr2)。经过频率变换以后，4个通道中信号的频率分别为F1、F2、F3和F4，且满足下列关系：
Figure 2011101758925100002DEST_PATH_IMAGE001
经过频率变换的4通道信号相加之后通过单根同轴电缆由扫描室传输到设备间。在设备间的多通道接收机的前端，放置一个带通滤波阵列。带通滤波阵列中包括多组通带频率范围不同的滤波器，其中每一组滤波器用于选通多通道系统中一个通道的信号，而滤除其通道的信号。在本实施例中，使用4组带通滤波器，它们的中心频率分别为F1、F2、F3和F4，带宽分别为BW1、BW2、BW3和BW4，且满足下列关系：
Figure 412121DEST_PATH_IMAGE002
经过带通滤波阵列以后，信号被按照频率分离成4个通道。最后，各通道信号分别输入各通道接收机进行采集和处理。各通道接收机的中心频率分别设置为F1、F2、F3和F4即可完成对磁共振信号的采集。

Claims (1)

1.一种多通道磁共振成像信号并行传输方法，其特征在于：在多通道采集的磁共振成像系统中，各个通道的线圈所接收到的信号在频率上是相同的；各通道的信号首先经过前置放大器放大，然后经过频率变换器，分别被变换成不同频率的信号；各个接收通道经过频率变换的信号相加之后再通过单根同轴电缆由扫描室传输到设备间；在设备间的多通道接收机的前端，放置一个带通滤波阵列；带通滤波阵列中包括多组通带频率范围不同的滤波器，其中每一组滤波器用于选通多通道系统中一个通道的信号，而滤除其它通道的信号；经过带通滤波阵列以后，信号被按照频率分离成多个通道；最后，从滤波器阵列输出的多通道信号分别输入各自的接收机进行信号的采集和处理。
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