CN102764121A - 用于感应地通信数据的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于感应地通信数据的系统和方法。提出了一种用于在磁共振成像系统(10)中感应地通信信号的系统(60)。该系统在一个实施例中包括第一初级线圈(64)阵列(62)，其设置在成像系统(10)的患者托架(66)上，并且配置成从安置在患者托架(66)上的患者(12)采集数据。另外，系统(60)包括设置在患者托架(66)下方的第二(68)次级线圈(70)阵列，其中次级线圈(70)的数量小于或等于初级线圈(64)的数量，其中该第一初级线圈(64)阵列(62)配置成将所采集的数据感应地通信至该第二次级线圈(70)阵列(68)。

Description

用于感应地通信数据的系统和方法

技术领域

本公开的实施例涉及信号通信，并且更具体地涉及成像系统中信号的感应通信。

背景技术

在最近几十年中，磁共振成像(MRI)扫描器的使用已经得到迅猛发展。MRI扫描被越来越多地用于辅助诊断多发性硬化、脑肿瘤、韧带撕裂、肌腱炎、癌症、中风等。如将意识到的，MRI是一种非侵入式医学测试，其有助于医生诊断和治疗各种医学状况。MRI扫描提供的在身体不同软组织之间增强的对比度允许医生更好地评估身体各个部分并且确定某些用例如X射线、超声或计算机断层摄影(CT)等其它成像方法不能充分评定的疾病的存在。

MRI系统典型地包括一个或多个线圈来生成磁场。另外，MRI系统还包括一个或多个MRI接收器线圈，其配置成从患者内的旋磁物质探测信号。这些MRI接收器线圈阵列典型地必须使用粗大电缆。在扫描程序之前，这些粗大电缆的使用增加了使接收器线圈处于患者之上的困难。此外，并行成像的出现致使MRI接收器通道数量增加。遗憾地是，该接收器通道数量的增加进一步加重了粗大电缆数量的相应增加的问题。

一些当前可用的技术要求将托架中线圈的子集嵌入患者下方。然而，每个线圈附连于前置放大器、电缆以及巴伦，这些中的全部必须容纳在托架中。另外，当扫描不同的解剖部位时，这些技术还要求使用开关或多路复用器以将线圈的不同子集连接到接收器电子装置。

某些其它的示范技术必须使用微波或光链路而不使用电缆来采集信号。在这些方法中，来自每个线圈的信号被放大并且然后转换成光或微波信号，该光或微波信号然后通过空间射向扫描器内腔中或者内腔外侧的接收器。在转换之前，信号可或可以不用解调到不同频率和/或数字化。然而，这些信号转换需要将附加电路放置在线圈上，这可以显著地增加线圈需要的功率量，并且致使在线圈上的热生成增加。附加电路也可以增加线圈阵列的重量和体积，并且可以潜在地干涉由线圈探测的射频(RF)场。

此外，一些其它当前可用的技术要求在托架下方的固定位点安置后阵列。尽管这些方法减少了线圈以及关联的硬件的数量，但是这些方法导致信噪比(SNR)明显损失。另外，某些其它示范技术使用患者床耦合元件(其通过内部电缆附连于局部成像线圈并且感应耦合于安置在托架侧面的基底耦合元件)而将接收线圈感应耦合于前阵列。然而，相对大的尺寸的耦合元件以及托架侧面处的有限空间限制了该方法的多功能性，由此难以以大阵列使用这些技术。

因此，发展可以容易地安置在患者上或患者下方以便克服例如电缆复杂性等关联的问题的轻量的接收器线圈阵列，这将是可取的。另外，还需要减少患者托架中前置放大器、电缆以及关联的硬件的数量。此外，实现硬件的该减少而相对常规嵌入式线圈的SNR不降级SNR，这是可取的。

发明内容

根据本技术的方面，提出用于在磁共振成像系统中感应地通信信号的系统。该系统包括第一初级线圈阵列，其设置在成像系统的患者托架上并且配置成采集来自安置在患者托架上的患者的数据。另外，该系统包括第二次级线圈阵列，其设置在患者托架下方，其中次级线圈的数量小于或等于初级线圈的数量，其中第一初级线圈阵列配置成将所采集的数据感应地通信到第二次级线圈阵列。

根据本技术的另一个方面，提出用于在磁共振成像系统中感应地通信信号的系统。该系统包括设置在第一柔性基底上的第一初级线圈阵列，其配置成设置在患者之上或之下并且配置成从安置在成像系统中的患者托架上的患者采集信号。另外，该系统包括第二次级线圈阵列，其设置在具有第一边缘和第二边缘的第二柔性基底上，其中该第二柔性基底设置在该第一柔性基底上方使得该第二次级线圈阵列中的次级线圈与该第一初级线圈阵列中的至少初级线圈的子集对准。该系统还包括沿着该第二柔性基底的一个或多个边缘设置的至少一个电连接器，其中该至少一个电连接器通过处于该第二柔性基底内部或安装在该第二柔性基底上的电缆耦合至第二次级线圈阵列中的次级线圈，并且其中该至少一个电连接器配置成可拆分地耦合于患者托架的一个或多个侧，其中该第一初级线圈阵列配置成将所采集的信号感应地通信到该第二次级线圈阵列。

根据本技术的再另一个方面，提出用于在磁共振成像系统中感应地通信信号的方法。该方法包括将第一初级线圈阵列设置在成像系统中的患者托架上，其中该第一初级线圈阵列配置成从安置在患者托架上的患者采集信号。此外，该方法包括将第二次级线圈阵列设置在患者托架下方。该方法还包括使成像系统中的患者托架前进使得该第一初级线圈阵列中的初级线圈的至少一个子集在扫描程序期间靠近该第二次级线圈阵列中的次级线圈而设置。另外，该方法包括将从该第一初级线圈阵列采集的信号感应地通信到该第二次级线圈阵列。

根据本技术的另一个方面，提出用于磁共振成像的系统。该系统包括配置成采集图像数据的采集子系统，其中该采集子系统包括用于在成像系统中感应地通信数据信号的子系统，其中该子系统包括：第一初级线圈阵列，其设置在成像系统的患者托架上，并且配置成从安置在患者托架上的患者采集信号；第二次级线圈阵列，其设置在患者托架下方，其中次级线圈的数量小于或等于初级线圈的数量，其中该第一初级线圈阵列配置成将所采集的信号感应地通信到该第二次级线圈阵列。此外，该系统包括与采集子系统在操作上关联并且配置成处理所采集的图像数据的处理子系统。

附图说明

当参照附图(在所有附图中相似的符号表示相似的部件)来阅读下列详细描述时，本发明的这些以及其它特征、方面和优点将变得更好理解，其中：

图1是采用配置成使用图2-7的系统和方法的磁共振成像(MRI)系统形式的示范性成像系统的框图图示；

图2是根据本技术的方面用于感应地通信数据的系统的图示；

图3是根据本技术的方面的图2的系统的等效电路图表示；

图4是根据本技术的方面的用于感应地通信数据的系统的另一个实施例的图示；

图5是根据本技术的方面用于感应地通信图2的数据的系统中线圈对准和未对准的图示；

图6是根据本技术的方面在感应地通信图2的数据的系统中使用的用于对准线圈的子系统的图示；以及

图7是描绘根据本技术的方面的用于感应地通信数据的示范性方法的流程图。

具体实施方式

如将在下文详细描述的，提出用于感应地通信数据的方法以及用于感应地通信数据的系统的各种实施例。通过采用下文描述的用于感应地通信数据的方法和系统，系统尺寸和复杂性可最小化，同时增强了系统的性能。

现在回到附图并且参照图1，描绘了MRI成像系统10的实施例的框图。该MRI系统10示意性图示为包括扫描器14、扫描器控制电路16以及系统控制电路18。尽管该MRI系统10可包括任何合适的MRI扫描器或探测器，在图示的实施例中，系统包括全身扫描器，该全身扫描器包括托架22可安置到其中来将患者12放置在期望的位置中用于扫描的患者内腔20。扫描器14可以是包括从0.5特斯拉变化至3特斯拉以及之外的任何合适的场强度的扫描器。如本文使用的，术语患者用于指是成像应用的对象的人类或动物。

另外，扫描器14可以包括一系列关联线圈，用于产生受控磁场、用于生成射频(RF)激励脉冲以及用于响应于这样的脉冲探测来自患者12内的旋磁物质的发射。在图1的图解视图中，可提供初级磁体线圈24用于生成与患者内腔20大体上对准的初级磁场。将一系列梯度线圈26、28和30组合在线圈组件中，用于在检查序列期间生成受控磁场梯度，如将在下文更详细描述的。提供RF线圈32，用于生成用于激励旋磁物质的射频脉冲。在图1中图示的实施例中，线圈32还用作接收线圈。因此，RF线圈32可以与采用无源和有源模式的驱动和接收电路耦合，分别用于从旋磁物质接收发射和用于施加RF激励脉冲。备选地，可提供与RF线圈32分离开的各种配置的接收线圈。这样的线圈可包括具体适于目标解剖的结构，例如头部线圈组件，等等。此外，可提供采用任何合适的物理配置的接收线圈，其包括相控阵线圈，等等。

在目前预期的配置中，梯度线圈26、28和30可具有适于它们在成像系统10中的功能的不同的物理配置。如将由本领域的技术人员意识到的，线圈包括缠绕或切割以形成当施加如在下文描述的控制脉冲时生成梯度场的线圈结构的传导线、杆或板。可采用若干不同的顺序在梯度线圈组件内放置线圈。在一个实施例中，Z轴线圈可安置在最内部位点，并且可大体上形成为对RF磁场具有相对小的影响的类似螺线管的结构。因此在图示的实施例中，梯度线圈30是Z轴螺线管线圈，而线圈26和28分别是Y轴和X轴线圈。

扫描器14的线圈由外部电路控制来生成期望的磁场和脉冲，并且以控制的方式读取来自旋磁物质的信号。如将由本领域那些技术人员意识到的，当典型地束缚在患者12的组织中的物质经受初级场时，组织中的顺磁性核的个体磁矩与场部分对准。当在偏振场的方向上产生净磁矩时，矩在垂直平面中的随机定向分量大体上彼此抵消。在检查序列期间，RF频率脉冲在感兴趣物质的Larmor频率处或附近生成，这导致净对准矩旋转来产生净的横向磁矩。该横向磁矩围绕初级磁场方向进动，从而发射由扫描器14探测并且被处理用于重建期望的图像的RF信号。

梯度线圈26，28和30可配置成起到生成典型地具有正极和负极的精确控制的磁场的作用，该磁场的强度在预定视场上变化。当每个线圈用已知电流赋能时，所得的磁场梯度叠加在初级场上并且在跨越视场的磁场强度的Z轴分量上产生期望的线性变化。场在一个方向上线性变化，但是在另外两个方向上是均匀的。三个线圈具有对于它们的变化方向互相垂直的轴线，这使线性场梯度能够随着这三个梯度线圈的适当组合而施加在任意方向上。

脉冲梯度场执行与成像过程成一体的各种功能。这些功能中的一些是切片选择、频率编码和相位编码。可以沿着初始坐标系的X轴、Y轴和Z轴或者沿着由施加于个体场线圈的脉冲电流组合而确定的其它轴线来应用这些功能。

切片选择梯度确定患者12中待成像的一块组织或解剖结构。切片选择梯度场可与频率选择RF脉冲同时施加以便在以相同频率进动的期望的切片内激励已知容积的自旋(spin)。切片厚度通过RF脉冲带宽以及跨越视场的梯度强度来确定。

频率编码梯度也称为读出梯度，并且通常在垂直于切片选择梯度的方向上施加。一般而言，频率编码梯度在由RF激励产生的磁共振(MR)回声信号形成之前以及形成期间施加。在该梯度的影响下，旋磁物质的自旋根据它们沿梯度场的空间位置而进行频率编码。通过傅立叶变换，可分析采集的信号以依靠频率编码来确认它们在所选择切片中的位点。

最后，相位编码梯度大体上在读出梯度之前以及切片选择梯度之后施加。旋磁物质在相位编码方向上的自旋的定位可通过使用稍微不同的梯度幅度(其在数据采集序列期间顺序地施加)来顺序地引发物质的进动质子的相位变化而实现。相位编码梯度允许在物质自旋之中根据它们在相位编码方向上的位置形成相位差。

如将由本领域那些技术人员意识到的，可设计大量变化形式用于采用上文描述的示范性梯度脉冲功能以及在此没有明确描述的其它梯度脉冲功能的脉冲序列。此外，可在脉冲频率中做出改变以使选择的切片以及频率和相位编码两者适当地定向来激励期望的物质并且采集所得的MR信号用于处理。

扫描器14的线圈由扫描器控制电路16控制以生成期望的磁场和RF脉冲。在图1的图解视图中，扫描器控制电路16从而包括控制电路36，其用于在检查期间命令所采用的脉冲序列并且用于处理所接收的信号。控制电路36可包括任何合适的可编程逻辑装置，例如通用或专用计算机的CPU或数字信号处理器。而且，控制电路36可进一步包括存储器电路38，例如易失和非易失性存储器装置，用于存储在由扫描器实现的检查序列期间使用的物理和逻辑轴线配置参数、检查脉冲序列描述、采集的图像数据、编程例程等等。

控制电路36和扫描器14的线圈之间的接口由放大和控制电路40以及发送和接收接口电路42来管理。放大和控制电路40包括对于每个梯度场线圈的放大器，用于响应于来自控制电路36的控制信号向场线圈供应驱动电流。发送/接收(T/R)电路42包括用于驱动RF线圈32的附加放大电路。此外，在RF线圈32起到发射RF激励脉冲以及接收MR信号两者作用的情况下，T/R电路42典型地可包括开关装置，其用于在有源或发送模式与无源或接收模式之间触发RF线圈。提供通常由图1中的标号34指示的电源，提供成用于给初级磁体24赋能。最后，扫描器控制电路16可包括用于与系统控制电路18交换配置和图像数据的接口部件44。应该指出的是，尽管在本描述中参考采用超导初级场磁体组件的水平圆柱型内腔成像系统，本技术可应用于各种其它配置，例如采用由超导磁体、永久磁体、电磁体或这些部件的组合生成的垂直场的扫描器。

系统控制电路18可包括用于经由扫描器控制电路16便于操作者或放射医生与扫描器14之间进行接口的广泛的装置。例如，在图示的实施例中，操作者控制器46以采用通用或专用计算机的计算机工作站的形式来提供。工作站典型地还包括用于存储检查脉冲序列描述、检查协议、用户和患者数据、图像数据(原始和已处理的)等的存储器电路。此外，工作站可进一步包括用于接收数据以及与本地和远程装置交换数据的各种接口和外围驱动器。在图示的实施例中，这样的装置包括常规计算机键盘50和例如鼠标52等备选的输入装置。可提供打印机54，用于生成从所采集的数据重建的文档以及图像的硬复制输出。此外，可提供计算机监视器48，用以便于操作者接口。另外，系统10可包括各种本地和远程图像访问和检查控制装置，通常由图1中的标号字56来表示。这样的装置可包括图像归档和通信系统、远程放射系统等。

如前面所提到的，MRI接收器线圈阵列典型地必须使用粗大电缆，在初始化扫描程序之前，该粗大电缆使其更加难以将MRI接收器线圈阵列安置在患者上。根据本申请的方面，提出用于将由第一初级线圈阵列62采集的数据感应地通信到第二次级线圈阵列68的示范性系统60，其克服当前可用技术的缺点。第一初级线圈阵列62包括一个或多个初级线圈64。这些初级线圈64配置成从设置在患者托架66上的患者12采集数据，例如图像数据。另外，根据本技术的方面，初级线圈64配置成将所采集的数据感应地通信到其它线圈，例如成像系统10中的次级线圈。

根据本技术的方面，初级线圈64是独立线圈或环。如本文使用的，术语“独立线圈或环”用于指没有耦合于线圈的电缆、前置放大器、多路复用器或电源的线圈。当初级线圈64没有耦合于其它部件时，第一阵列62中的初级线圈64还可称为“无栓连线圈”。因此，使用这些独立的初级线圈64不需要任何电缆将初级线圈耦合于其它部件。另外，这些初级线圈64在Larmor频率处谐振。如将意识到的，Larmor频率通常表示为：

Larmor频率＝γB_o                    (1)

其中γ是旋磁比，并且对于典型的质子成像则表示为：

$\mathrm{\γ}=42.58\frac{\mathrm{MHz}}{T}---\left(2\right)$

此外，B_o表示静磁场(以特斯拉(T)计)。通过示例，对于1.5T系统的Larmor频率为63.87MHz。因此，在1.5T的MRI系统中，初级线圈阵列的独立线圈或环将在大约63.87MHz处谐振。

根据本技术的方面，系统60包括第一初级线圈阵列62，其设置在成像系统的患者托架66中。而且，术语患者支撑、患者托架和患者台架可互换地使用。通过示例，成像系统可包括图1的MRI系统10，而患者托架66可包括图1的患者托架22。而且，第一初级线圈阵列62包括例如RF线圈32(参见图1)等MRI接收线圈。

在当前预期的配置中，第一初级线圈阵列62嵌入患者托架66中。因此，第一初级线圈阵列62直接在患者12下方嵌入患者托架66中。在另一个实施例中，第一初级线圈62阵列设置在患者托架66上。通过示例，第一初级线圈阵列62可并入垫子中。然后将该垫子设置在患者托架66上。而且，如前面所提到的，这些在第一初级线圈阵列62中的初级线圈64配置成在扫描程序期间从例如采用头向前或脚向前取向安置在患者托架66上的仰卧的患者12采集数据。此外，设置在患者托架66中的初级线圈64的数量可在从大约16至大约72的范围中。具体而言，在第一线圈阵列62中的初级线圈64被设置使得初级线圈64覆盖患者托架66的扩展区域。

此外，系统60包括第二次级线圈阵列68。特别地，第二次级线圈阵列68包括一个或多个次级线圈70设置。次级线圈70配置成从初级线圈64感应地接收数据。应指出的是，术语数据和信号可互换地使用。在一个实施例中，第二线圈阵列68中的次级线圈70可设置在基底上，例如支撑平台72。这些次级线圈70还可称为“监听”线圈。而且，术语次级线圈和监听线圈可互换地使用。根据一个实施例，第二次级线圈阵列68安置在固定位置。具体而言，在一个实施例中，第二次级线圈阵列68可在成像系统10的扫描器14(参见图1)的等深点处安置在患者托架66下方的固定位置。如本文使用的，术语扫描器14的“等深点”用于指对于仰卧或者俯卧患者而言，在上/下(S-I)以及左-右维度的中心，但不必定指前/后维度的中心。另外，在一个实施例中，次级线圈70的尺寸小于初级线圈64的尺寸。通过示例，次级线圈70的尺寸可以大约是初级线圈64尺寸的四分之一。然而，应该指出的是，在某些实施例中，次级线圈70的尺寸可与初级线圈64的尺寸基本上相似。

而且，在某些实施例中，第二次级线圈阵列68中次级线圈70的数量小于第一初级线圈62阵列中初级线圈64的数量。具体地，在Z轴方向上的次级线圈70的数量典型地不同于在Z轴方向上的初级线圈64的数量。然而，在X轴方向上的次级线圈70的数量与在X轴方向上的初级线圈64的数量基本上相似，这是可取的。通过示例，在图2的图示实施例中，在Z轴方向上的初级线圈70的数量为8，而在X轴方向上初级线圈70的数量为3。因此，在X轴方向上的次级线圈70的数量为3是可取的，在Z轴方向上的次级线圈的数量可不同于在相同方向上的初级线圈70的数量。然而，在某些其它实施例中，初级线圈64的数量可以基本上等于次级线圈70的数量。另外，在某些实施例中，次级线圈70可设置在距离初级线圈64从大约4mm至大约7cm的范围中的距离处。

继续参照图2，监听线圈70耦合于其它电子装置，其辅助将从初级线圈64接收的数据通信至成像系统10的处理电路。通过示例，监听线圈70耦合于前置放大器(图2中未示出)，其中前置放大器配置成放大由监听线圈70接收的数据中的信号。然后这些前置放大器的输出被通信至例如成像系统10中的接收器。标号74通常表示用于将次级线圈70耦合于它们各自通道的电缆。而且，标号76通常表示是来自线圈70的个体线圈的集合的线束或电缆束。

此外，在一个实施例中，第二阵列68的形状与第一阵列62的形状匹配。例如，如果患者托架66的形状是平的，则结果是第一阵列62的形状也是平的。那么支撑次级线圈70的支撑平台72也具有相似的平坦形状是可取的。然而，如果患者托架66的形状以及因此的第一阵列62的形状如在图2中示出的那样是弯曲的，那么支撑平台72也具有相似的弯曲形状是可取的。使用这样的设计便于使各初级线圈64和次级线圈70之间的间隙保持恒定值，由此导致在每个初级线圈和次级线圈对之间的相等耦合。

如上文所指出的，支撑平台72典型地设置在扫描器等深点处的固定位置。然而，根据本技术的再另一个方面，支撑平台72是配置成在成像系统10内可移动的可移动平台(图2中未示出)。该可移动支撑平台72还可设置在患者托架66的下方。该可移动支撑平台可在上/下方向(Z方向)上移动来微调监听线圈70和初级线圈64之间的对准并且将参照图5-7更详细地描述。

在一个实施例中，第二阵列68通过可移动支撑平台72沿着导轨或轨道(图2中未示出)安置在第一阵列62下方。监听线圈70的数量可以等于或小于初级线圈64的数量，使得将次级阵列68安置在第一阵列62的全部或子集的下方。导轨或轨道可以用于保持线圈沿着至少一个方向对准。在图示的示例中，对于第一阵列62和第二阵列68两者在Z轴方向上的线圈的数量是使得轨道可以用于至少沿着Z轴方向移动第二阵列68。此外，可采用例如紧定螺钉或销钉的锁定机构(图2中未示出)以在各个初级线圈64的下方使监听线圈70对准。

一旦启动扫描程序并且当患者托架66前进到成像系统10中并且更具体地前进到患者内腔20(参见图1)中时，在任意给定时间点，第一阵列62中的初级线圈64的至少一子集靠近第二阵列68中的监听线圈70设置。此外，在扫描程序期间，代表患者12的解剖区的信号由初级线圈64采集。接下来，所采集的信号被感应地通信到第二阵列68中的监听线圈70。具体而言，根据本技术的方面，由第一阵列62中的初级线圈64采集的信号从无栓连初级线圈64被感应传送至监听线圈70而无需使用任何电缆。此外，当患者托架66前进到不同位置时，患者中的不同的解剖区被瞄准。而且，初级线圈64的不同子集现在靠近监听线圈70设置。对应于不同解剖区的信号由初级线圈64采集并且从初级线圈64的子集感应地通信至监听线圈70。此外，由监听线圈70接收的信号例如由前置放大器来放大，并且放大信号被传送至成像系统10中的接收器(图2中未示出)。

还要指出的是，在RF传送期间通过在阵列中的每个线圈中使用无源RF阻塞网络可使初级线圈64失效。初级线圈64的这个失效或去谐有助于避免传送场的失真，如果接收线圈在自旋激励期间谐振则发生该失真。此外，借助DC脉冲、通过在传送期间激活如在常规电缆连接设计中的每个监听线圈70中的二极管而使次级或监听线圈70失效。

现在参照图3，描绘了将数据从第一阵列62(参见图2)中初级线圈64(参见图2)感应地传送至第二阵列68(参见图2)中的次级线圈70(参见图2)的方法的图示80。标号82通常表示初级线圈64的等效电子电路。相似地，次级线圈70的等效电子电路通常由标号84表示。

如在图3中描绘的，第一阵列62中的每个初级线圈64由包括具有感应系数L₁和第一电容器C₁的环路的电路来表示。采用相似的方式，第二阵列68中的每个次级或监听线圈70由包括具有感应系数L₂和电容器C₂与C_2b的环路的电路来表示。当次级线圈70开始靠近初级线圈64时，这两个线圈感应耦合并且展示出互感系数M。另外，电容器C_2b和电感器L_2b用于与前置放大器86阻抗匹配。监听线圈70耦合于前置放大器86，其经由传输线88依次耦合于接收器(图3中未示出)。传输线88可具有同轴或带状线几何结构。而且，传输线88可设置在次级线圈70的平面中或在次级线圈70下方稍微偏离。要指出的是，传输线88与图2的电缆74基本上相似。

此外，初级线圈64与监听线圈70一起形成耦合谐振结构。初级线圈64配置成发射RF磁通量，其中通量可与靠近初级线圈64设置的监听线圈70链接。具体而言，初级线圈64在距离监听线圈70一定距离处设置以便支持增强的信号传递。该距离依赖于患者托架66的厚度和在患者托架66和扫描器结构之间提供无阻碍移动所必需的任何间隙。因此，由初级线圈64所采集的信号在被感应地传送到监听线圈70而不使用电缆来系住初级线圈64。

此外，PIN二极管87用于有源传送阻塞。在RF传送脉冲期间，DC信号跨二极管87施加，这降低二极管87的阻抗并且允许电容器C_2b和电感器L_2b在Larmor频率处形成高阻抗阻塞电路。这阻塞了电流在监听线圈70中流动，从而减少由RF传送脉冲在初级线圈64中感应的电流。

在图2的实施例中，独立初级线圈64设置在患者托架66中，并且配置成将所采集的信号感应地传送至设置在患者托架66下方的监听线圈70。图4是用于将数据从第一初级线圈阵列92感应地通信至第二次级或监听线圈阵列96的系统的另一个实施例的图示90。在图4中描绘的实施例中，该第一初级线圈阵列92包括一个或多个设置在第一柔性基底上的初级线圈94。该第一柔性基底可使用例如聚酰亚胺膜或FR-4等薄的介电材料形成。在当前预期的配置中，该第一柔性基底是以背心形式来图案化。初级线圈94的该背心92可由患者12穿戴。此外，初级线圈94包括被调谐到Larmor频率的独立线圈。因此，初级线圈94没有与其耦合的电缆、前置放大器或开关。

初级线圈94的背心92允许从患者12的上部采集数据。根据本技术的另外的方面，具有初级线圈94的第一柔性基底92可基于正被扫描的患者12的部位而图案化。例如，如果扫描患者12的下部是可取的，则第一柔性基底92可以采用由患者12穿戴的裤子的形式而图案化。具有初级线圈94的裤子因此有助于从患者12的下部采集数据。另外，如果扫描患者12的头部是可取的，则具有初级线圈94的第一柔性基底92可以作为由患者12穿戴的头盔形式来成型。尽管图4的实施例将第一阵列92描绘为包括初级线圈94的背心，但要指出的是第一阵列92可基于正被扫描患者12的部位以不同形状来图案化。

另外，系统90包括第二次级线圈阵列96。在图4的实施例中，第二阵列96包括设置在第二柔性基底上的次级线圈或监听线圈98。该第二柔性基底可以由例如聚酰亚胺膜或FR-4等薄的介电材料形成。此外，在一个实施例中，该第二柔性基底可以毯子的形式成型。此外，监听线圈98的该毯子96固定到患者托架66的侧面。在一个实施例中，该毯子96使用至少一个电连接器100而固定到患者托架66的侧面。在某些实施例中，可采用能配对耦合于电连接器100并且靠近患者托架66设置的系统连接器(图4中未示出)来将电连接器100操作地连接至患者托架66。电连接器100通过处于毯子96内部的电缆(图4中未示出)而通常耦合于毯子96中的监听线圈98上。然而，在某些其它实施例中，电连接器100可通过安装在毯子96上的电缆(图4中未示出)耦合于毯子96中的监听线圈98。另外，毯子96可以包裹在患者背心92上。特别地，毯子96包裹在背心92上使得背心92中的初级线圈94与毯子96中的监听线圈98对准。

此外，监听线圈96的毯子可以紧固到初级线圈92的背心。为此，在某些实施例中，第一紧固件(图4中未示出)设置在监听线圈96的毯子上。而且，第二紧固件(图4中未示出)设置在初级线圈92的背心上。在一个实施例中，该第一紧固件和该第二紧固件可以是钩带和环带，例如VELCRO。备选地，非金属、摁扣按钮可用作紧固件。监听线圈96的毯子上的第一紧固件用于将毯子96固定到初级线圈96背心上的第二紧固件，由此确保毯子96中的监听线圈98与背心92中初级线圈94恰当地对准。由背心92中的初级线圈94采集的信号然后从初级线圈94感应地通信至毯子96中的监听线圈98。信号随后传送到成像系统中的前置放大器和接收器。

进一步指出的是，除了设置在背心92中的初级线圈94外，初级线圈还可嵌入托架66中以允许多个成像应用。此外，除了监听线圈70的毯子96外，监听线圈还可设置在托架66下方。

在某些实施例中，与次级线圈96的毯子相似的监听线圈的附加毯子(图4中未示出)可固定至患者托架66的另一侧。该毯子相似地与背心92中初级线圈94的至少一部分对准。

此外，在扫描程序期间，当患者托架前进进入磁体内腔中时，第一线圈阵列中的初级线圈的不同子集靠近第二线圈阵列中的监听线圈设置。然而，在某些情况中，初级线圈的子集可不与监听线圈准确地对准，由此导致由初级线圈采集并且感应地传送至监听线圈的数据中的信噪比降低。因此，确保初级线圈的子集与监听线圈准确地对准可是可取的。

图5是初级线圈和监听线圈的期望的对准112的图示110。在图5中还描绘了初级线圈和监听线圈的非期望的未对准114。在某些实施例中，初级线圈的子集与监听线圈的期望对准使初级线圈的子集必须与监听线圈中心对中心地对准。为此，在一个实施例中，基于正被扫描的患者12的解剖区来识别“标记”。一旦启动扫描程序，患者托架移动进入患者内腔使得所识别的标记被安置在扫描器的等深点处。如前面指出的，监听线圈的默认位置典型地也是扫描器的等深点。

标号116通常表示在例如图1的磁体内腔20等磁体内腔外侧的初级线圈118的位置，而在患者解剖区中选择的标记由标号120来表示。要指出的是，初级线圈118被安置使得所识别的标记120定位在扫描器的等深点126处。此外，监听线圈124围绕扫描器的等深点126安置在固定位置。备选地，在一个实施例中，监听线圈124可安装在可移动平台上。

此外，标号122通常表示初级线圈118的子集与监听线圈124的期望对准。如前面指出的，该示例中监听线圈124的尺寸小于初级线圈118的尺寸。因此，将较小的监听线圈124的中心与初级线圈118的中心对准是可取的，如标号122所描绘的。

此外，当患者托架前进进入磁体内腔中时，基于所识别的标记120，在初级线圈118和监听线圈124之间可存在非期望的未对准。该未对准通常由标号130来表示。标号128通常指示磁体内腔外侧的初级线圈118的位置。

因此，存在需要调谐初级线圈118的子集与监听线圈124的对准。根据本技术的方面，提出用于使初级线圈118的子集与监听线圈124正确地对准的子系统和方法。图6是结合图1的用于感应地通信数据的系统使用、用于将初级线圈的子集与监听线圈对准的子系统的图解图示140。特别地，在图6的实施例中，初级线圈118设置在患者托架66的第一侧142上，而监听线圈124设置在患者托架66的第二侧144下方。而且，在图6中描绘的实施例中，用于使初级线圈118的子集与监听线圈124正确地对准的系统140是光对准子系统。根据本技术的方面，该对准子系统包括非金属光反射器146、光源148和光探测器150。因此，在一个实施例中，非金属光反射器146设置在每个初级线圈118下方。在当前预期的配置中，非金属光反射器146与初级线圈118关联。特别地，在一个实施例中，非金属光反射器146在对应的初级线圈118下方居中。通过示例，如果初级线圈118设置在患者托架66的第一侧142上或者嵌入患者托架66中，则将非金属光反射器146设置在患者托架66的第二侧144上。非金属光反射器146配置成将来自光源148的光束反射。

在某些其他实施例中，非金属光反射器146还可只安置在线圈的每左右方向的行的一个初级线圈下方。特别地，在一个实施例中，非金属光反射器146安置在位于左右方向的行的中心或接近该中心处设置的初级线圈118下方。此外，在该实施例中，在整个阵列中，每个左右方向的行具有对应的非金属光反射器146，这因此在S/I方向上形成了居于每个初级线圈118中心处的非金属光反射器146列。因为对准是在S/I方向上，这可足以包括横跨S/I方向的非金属光反射器146。

此外，光源148与每个监听线圈124关联。具体地，光源148设置在每个监听线圈124上使得光源148被引导朝向患者托架66的第二侧144。另外，光探测器150与每个监听线圈124关联。在一个实施例中，光探测器150也设置在每个监听线圈124上。光探测器150配置成探测从非金属光反射器146反射的光。低功率光源148的示例包括LED(光发射二极管)或VCSEL(垂直腔面发射激光器)。而且，光探测器150的示例是被选择使得光探测器150在光源148的波长范围中具有高灵敏度的光电二极管。如前面参照初级线圈118描述的，光源/探测器对可对应于具有非金属光反射器的初级线圈只安置在每左右方向的行的一个监听线圈上。

光从光源148传送并且被引导朝向非金属光反射器146。如果光源/探测器对与设置在初级线圈118下面的非金属光反射器146准确地对准，则光由非金属光反射器146反射并且由光探测器150来探测。然而，如果监听线圈124没有与初级线圈118准确地对准，则从光源148传送的光没有有效地被非金属光反射器146反射以及被光探测器150探测。

因此，校正初级线圈118和监听线圈124之间的未对准是可取的。特别地，在一个实施例中，安装在可移动平台上的监听线圈124可在+Z方向上以小增量的步幅平移。在每个步幅，光由光源148朝向非金属光反射器146传送。如果由光探测器150的输出测量的所接收的光信号增加，则具有设置于其上的监听线圈124的可移动平台进一步在+Z方向上平移，直到光探测器150的输出开始减少。随后，具有监听线圈124的可移动平台被平移以使得监听线圈124现在安置在对应于光探测器150峰值输出的位点处。光探测器150的峰值输出对应于初级线圈118和监听线圈124的中心对中心对准。

然而，如果在具有监听线圈124的可移动平台沿着+Z轴方向平移时，由光探测器150的输出所测量的所接收的输出信号没有增加，则监听线圈124在-Z方向上平移直到光探测器150的输出开始减少。随后，监听线圈124被平移以使得监听线圈124现在设置在对应于光探测器150峰值输出的位点处，在该处光探测器150的峰值输出对应于初级线圈118和监听线圈124的中心对中心对准。遵循上文描述的程序，在扫描程序期间患者托架66前进进入磁体内腔20中时，初级线圈118和监听线圈124之间的中心对中心对准在患者托架66的期望成像位置处实现。

根据本技术的另外的方面，替代图6的光对准子系统，使用预扫描信号有助于精确对准初级线圈118和监听线圈124。尤其是，预扫描信号在监听线圈124以较小增量的步幅平移时被监测。对应监听线圈124位置(其对应峰值信号)的数据用于成像。

此外，根据本技术的一些方面，提出一种用于将信号从独立初级线圈感应地通信至监听线圈的示范性方法。现在回到图7，描绘了图示根据本技术的方面的用于感应地通信信号的示范性方法的流程图160。该方法在步骤162处开始，其中提供第一初级线圈阵列。在一个实施例中，初级线圈嵌入患者托架中或设置在其上。通过示例，初级线圈64(参见图2)的第一阵列62(参见图2)嵌入患者托架66(参见图2)中。备选地，初级线圈94(参见图4)设置在背心92中(参见图4)。随后，如步骤164指示的，提供第二监听线圈阵列。例如，在一个实施例中，第二阵列68(参见图2)的监听线圈70(参见图2)设置在患者托架66下方的扫描器的等深点处。然而，在某些其它实施例中，监听线圈98(参见图4)设置在毯子96中(参见图4)，该毯子96配置成设置在背心92上方。

此外，患者，例如患者12(参见图1)可安置在患者托架66上。然后在扫描程序期间采集对应于患者的数据。为此，患者托架可前进到成像系统(参见图1)中以有助于从患者采集数据，如由步骤166指示的。在扫描程序期间，具有设置于其上的患者12的患者托架66进入患者内腔20(参见图1)中。特别地，患者托架前进使得第一线圈阵列中的初级线圈的至少一子集靠近第二阵列中的监听线圈安置。随后，患者托架前进到不同位置，由此瞄准患者中的不同解剖区。由于患者托架的移动，初级线圈的不同子集靠近监听线圈设置。

如上文指出的，当患者托架前进到磁体内腔中时，第一线圈阵列中的初级线圈的不同子集靠近第二线圈阵列中的监听线圈安置。然而，在某些情形中，初级线圈的子集可不与监听线圈准确地对准，由此致使所采集的数据的信噪比降低。因此，核实初级线圈的子集是否与监听线圈准确地对准(如由步骤168所指示的)，这是可取的。在某些实施例中，初级线圈的子集与监听线圈对准的核实必须确保初级线圈的子集与监听线圈中心对中心地对准。

而且，在步骤168，如果核实初级线圈的子集没有与监听线圈准确地对准，则校正初级线圈的子集和监听线圈之间的未对准是可取的。因此，在步骤170，初级线圈的子集与监听线圈准确地对准。在一个实施例中，使用前面参照图5-6描述的方法使初级线圈与监听线圈对准。

根据本技术的示范性方面，在扫描程序期间，在给定的患者托架的位置处，由初级线圈的子集来采集信号。所采集的信号然后被感应地传送至监听线圈。由监听线圈接收的信号可如前面描述的那样例如由前置放大器放大并且被传送至接收器，如由步骤172描绘的。此外，当患者托架前进到不同位置时，瞄准患者的不同解剖区。由于患者托架的移动，初级线圈的不同子集靠近监听线圈设置。由初级线圈的子集在患者托架的各种位置处采集的信号被感应地通信至监听线圈。监听线圈进而将所接收的信号传送至可包括前置放大器的处理电路。然后将处理电路的输出传送至接收器。

重新参照判定块168，如果核实初级线圈的子集与监听线圈对准，则控制转到步骤172，其中由初级线圈的子集所采集的信号被感应地通信至监听线圈。如前面指出的，监听线圈进而将所接收的信号传送至可包括前置放大器的处理电路。然后将处理电路的输出传送至接收器。

如上文指出的，初级线圈的子集与监听线圈对准的核实必须确保初级线圈的子集与监听线圈中心对中心地对准。为此，在一个实施例中，基于正被扫描的患者12的解剖区来识别“标记”。一旦启动扫描程序，患者托架移动进入患者内腔使得所识别的标记安置在扫描器的等深点处。如前面指出的，监听线圈的默认位置典型地也是扫描器的等深点。

此外，前面的示例、演示以及处理步骤(例如可由成像系统10执行的那些等)可由例如通用或专用计算机等基于处理器的系统上的合适代码来实现。还应指出的是，本技术的不同实现可以用不同顺序或基本上同时(即并行)执行本文描述的步骤中的一些或全部。此外，功能可采用包括但并不局限于C++或Java的各种编程语言来实现。这样的代码可存储在或适于存储在一个或多个有形的、机器可读介质上，例如存储在可由基于处理器的系统访问来执行所存储的代码的数据储存芯片、本地或远程硬盘、光盘(即CD或DVD)、存储器或其它介质上。要指出的是，有形介质可包括在其上打印指令的纸张或另一个合适的介质。例如，可以经由光扫描纸张或其它介质来电子俘获指令，然后以合适方式编译、解释或以别的方式处理指令(如果有必要)，并且然后将指令存储在数据储存库或存储器中。

上文描述的用于感应地通信MRI信号的方法以及用于感应地通信信号的系统的各种实施例显著地增强了成像系统的性能。特别地，用于将信号从独立初级线圈感应地通信至监听线圈的感应耦合的使用避免了在线圈上或线圈附近使用有源元件，由此克服向有源元件供应电力的需要。具体而言，上文描述的用于感应地通信信号的系统的设计还消除了对线圈上的前置放大器、混合器或模数转换器(ADC)的需要。因此，该设计允许使用围绕扫描器等深点设置的相对小的监听线圈阵列以从初级线圈的不同子集接收信号，这取决于在患者托架前进时是初级线圈的哪一个子集设置在扫描器的等深点处。

此外，采用背心形式的轻量初级线圈阵列大大增加了患者的舒适度以及扫描器的吞吐量。另外，对于用于阻塞电缆中共模电流的粗大电缆巴伦的需要也被最小化或消除，由此减少由粗大电缆巴伦消散的大量的热。此外，减少患者托架中的前置放大器、电缆、巴伦以及开关的数量也降低了成像系统的成本和复杂性。

尽管本文仅图示和描述本发明的某些特征，本领域内技术人员将想到许多修改和改变。因此，要理解附上的权利要求意在涵盖所有这样的修改和改变，它们落入本发明的真正精神内。

元件列表

10：MRI成像系统

12：患者

14：扫描器

16：扫描器控制电路

18：系统控制电路

20：患者内腔

22：患者托架

24：初级磁体线圈

26-30：梯度线圈

32：射频线圈

34：电源

36：控制电路

38：存储器电路

40：放大和控制电路

42：传送/接收接口电路

44：接口部件

46：操作者控制器

48：监视器

50：键盘

52：鼠标

54：打印机

56：本地和远程图像访问和检查控制装置

60：用于感应地通信数据的系统

62：第一独立初级线圈阵列

64：初级线圈

66：患者托架

68：第二次级线圈阵列

70：次级线圈

72：基底

74：电缆

76：电缆束

80：用于感应地通信数据的系统的等效电路的图形表示

82：初级线圈的等效电路

84：监听线圈的等效电路

86：前置放大器

87：二极管

88：传输线

90：用于感应地通信数据的系统

92：初级线圈的背心

94：初级线圈

96：监听线圈的毯子

98：监听线圈

100：连接器

110：初级线圈和监听线圈的对准和未对准的图示

112：期望的对准

114：非期望的对准

116：内腔外侧的初级线圈

118：初级线圈

120：标记

122：内腔内侧监听线圈和初级线圈的对准

124：监听线圈

126：扫描器等深点

128：内腔外侧的初级线圈

130：内腔内侧监听线圈和初级线圈的未对准

140：用于使用光学部件使初级线圈和监听线圈对准的系统

142：患者托架的第一侧

144：患者托架的第二侧

146：非金属光反射器

148：光源

150：光探测器

160：图示用于感应地通信数据的方法的流程图

162-172：用于执行用于感应地通信数据的方法的步骤

Claims (10)

1.一种用于在磁共振成像系统(10)中感应地通信信号的系统(60)，所述系统(60)包括：

第一初级线圈(64)阵列(62)，其设置在所述成像系统(10)的患者托架(66)上，并且配置成从安置在所述患者托架(66)上的患者(12)采集数据；以及

第二次级线圈(70)阵列(68)，其设置在所述患者托架(66)下方，其中所述次级线圈(70)的数量小于或等于所述初级线圈(64)的数量，

其中所述第一初级线圈(64)阵列(62)配置成将所采集的数据感应地通信至所述第二次级线圈(70)阵列(68)。

2.如权利要求1所述的系统(60)，其中所述第一初级线圈(64)阵列(62)包括独立线圈，其中所述第一初级线圈(64)阵列(62)中的所述初级线圈(64)没有耦合于电缆、前置放大器、多路复用器或电源，并且其中所述第一初级线圈(64)阵列(62)嵌入所述患者托架(66)中或设置在所述患者托架(66)的顶部。

3.如权利要求1所述的系统(60)，其进一步包括对准子系统(140)，该对准子系统(140)配置成有助于使所述第二次级线圈(70)阵列(68)和所述第一初级线圈(64)阵列(62)中的初级线圈(64)的至少一个子集对准，其中所述对准子系统(140)包括：

非金属光反射器(146)，其与所述第一初级线圈(64)阵列(62)中的一个或多个初级线圈(64)关联，其中所述非金属光反射器(146)在所述患者托架(66)第二侧上的初级线圈(64)下方居中；

光源(148)，其与所述第二次级线圈(70)阵列(68)中的一个或多个次级线圈(70)关联，其中所述光源(148)配置成将光束引导朝向所述非金属光反射器(146)；以及

光探测器(150)，其与所述第二次级线圈(70)阵列(68)中的一个或多个次级线圈(68)关联，其中所述光探测器(150)配置成探测由非金属光反射器(146)反射的光束。

4.一种用于在磁共振成像系统(10)中感应地通信信号的系统(90)，所述系统包括：

设置在第一柔性基底上的第一初级线圈(94)阵列(92)，其配置成设置在患者(12)上或其下方并且配置成从安置在所述成像系统(10)中的患者托架(66)上的所述患者(12)采集信号；

第二次级线圈(98)阵列(96)，其设置在具有第一边缘和第二边缘的第二柔性基底上，其中所述第二柔性基底设置在所述第一柔性基底上方使得所述第二次级线圈(98)阵列(96)中的次级线圈(98)与所述第一初级线圈(94)阵列(92)中的初级线圈(94)的至少一子集对准；以及

至少一个电连接器(100)，其沿所述第二柔性基底的一个或多个边缘设置，其中所述至少一个电连接器(100)通过处于所述第二柔性基底内部或安装在所述第二柔性基底上的电缆耦合于所述第二次级线圈(98)阵列(96)中的次级线圈(98)，并且其中所述至少一个电连接器(100)配置成能拆卸地耦合于所述患者托架(66)的一侧或多侧，

其中所述第一初级线圈(94)阵列(92)配置成将所采集的信号感应地通信至所述第二次级线圈(98)阵列(96)。

5.如权利要求4所述的系统(90)，其进一步包括：

设置在所述第一柔性基底上的第一紧固件，其中所述第一紧固件包括钩带和环带或非金属摁扣按钮；以及

设置在所述第二柔性基底上的第二紧固件，其中所述第一紧固件和所述第二紧固件配置成将设置在所述第一柔性基底上的所述第一初级线圈(94)阵列(92)操作地紧固到设置在所述第二柔性基底上的次级线圈(98)，并且其中所述第二紧固件包括钩带和环带或非金属摁扣按钮。

6.一种用于在磁共振成像系统中感应地通信信号的方法，所述方法包括：

将第一初级线圈阵列设置在所述成像系统中的患者托架上，其中所述第一初级线圈阵列配置成从安置在所述患者托架上的患者采集信号；

将第二阵列次级线圈设置在所述患者托架下方；

使所述患者托架在所述成像系统中前进使得所述第一初级线圈阵列中的初级线圈的至少一个子集在扫描程序期间靠近所述第二次级线圈阵列中的次级线圈设置；以及

将由所述第一初级线圈阵列采集的信号感应地通信至所述第二次级线圈阵列。

7.如权利要求6所述的方法，其进一步包括当所述患者托架在所述成像系统中前进时，核实所述第二次级线圈阵列中的次级线圈与所述第一初级线圈阵列中的初级线圈的该子集对准，其中使所述第二次级线圈阵列和初级线圈的所述至少一个子集对准包括：

基于正被扫描的所述患者中的解剖区识别标记；

设置所述患者托架使得所识别的标记安置在所述成像系统的等深点处；

核实所述第二次级线圈阵列与第一初级线圈阵列的该至少一个子集中心对中心地对准，其中核实所述第二次级线圈阵列与初级线圈的所述至少一个子集中心对中心地对准包括：

用所述第一初级线圈阵列中的至少一个初级线圈来配置非金属光反射器，其中所述非金属光反射器在所述患者托架第二侧上的该至少一个初级线圈下方居中；

配置与所述第二次级线圈阵列中的至少一个次级线圈关联的光源，其中所述光源配置成将光束引导朝向所述非金属光反射器；以及

配置与所述第二次级线圈阵列中的至少一个次级线圈关联的光探测器，其中所述光探测器配置成探测由所述非金属光反射器反射的光束。

8.如权利要求7所述的方法，其中核实所述第二次级线圈阵列与初级线圈的该至少一个子集中心对中心地对准包括：

在第一方向上平移所述第二次级线圈阵列；

将由所述光源生成的光束引导朝向所述非金属光反射器；

监视由所述非金属光反射器反射的由所述光探测器探测的信号；以及

基于由所述光探测器探测的反射信号，在所述第一方向或与所述第一方向相反的第二方向上平移所述第二次级线圈阵列来使所述第二次级线圈阵列和所述第一初级线圈阵列中的初级线圈的所述至少一个子集对准。

9.如权利要求8所述的方法，其中核实所述第二次级线圈阵列与初级线圈的所述至少一个子集中心对中心地对准包括：

当所述第二次级线圈阵列在第一方向上平移时，监视预扫描信号；以及

确定对应于所述预扫描信号的最大值的所述第二次级线圈阵列的位置。

10.一种用于磁共振成像的系统，其包括：

采集子系统，其配置成采集图像数据，其中所述采集子系统包括：

用于在所述成像系统中感应地通信数据信号的子系统，所述子系统包括：

第一初级线圈阵列，其设置在所述成像系统的患者托架上，并且配置成从安置在所述患者托架上的患者采集信号；

第二次级线圈阵列，其设置在所述患者托架下方，其中次级线圈的数量小于或等于初级线圈的数量，

其中所述第一初级线圈阵列配置成将所采集的信号感应地通信至所述第二次级线圈阵列；以及

处理子系统，其在操作上与所述采集子系统关联并且配置成处理所采集的图像数据。

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