CN103239229A

CN103239229A - 磁共振成像设备

Info

Publication number: CN103239229A
Application number: CN2013100508033A
Authority: CN
Inventors: 李龙锡; 权宁哲; 金俊守; 赵赫来
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2012-02-08
Filing date: 2013-02-08
Publication date: 2013-08-14
Also published as: EP2626717A1; KR20130091444A; US20130200899A1

Abstract

一种设置有RF接收器的磁共振成像设备，所述RF接收器具有电能产生器，所述电能产生器被配置为通过从RF发送线圈组件施加到对象的RF脉冲来产生将被供给到RF接收器的电能，所述磁共振成像设备包括RF接收器，所述RF接收器设置有RF发送线圈组件和电能产生器，其中，RF发送线圈组件被配置为将RF脉冲施加到对象以激励原子核，电能产生器被配置为通过接收由RF发送线圈组件施加的RF脉冲来产生电能。

Description

磁共振成像设备

技术领域

本发明的示例性实施例涉及一种被配置为用于通过使用磁共振图像来对各种疾病进行诊断的磁共振成像设备。

背景技术

通常，医学成像设备是被配置为通过获得患者的信息来提供图像的设备。医学成像设备包括x射线设备、超声波诊断设备、计算机层析成像设备以及磁共振成像设备。

在上述医学成像设备中，磁共振成像设备在允许图像拍摄的相对自由条件的同时提供具有各种诊断信息和强对比度的图像，从而在医学图像诊断中占有重要位置。

磁共振成像（MRI）是指通过使用对人体无害的磁场以及作为非电离辐射的射频（RF）在氢原子核中产生核磁共振现象来获得原子核的密度和生理化学特征的图像。

详细地，磁共振成像设备是被配置为用于通过将恒定频率以及能量提供给原子核从而对原子核施加恒定磁场并且将从原子核发射的能量转换为信号来对人体内部进行诊断的图像诊断设备。

由于构成原子核的质子被提供有旋转角动量和磁偶极子，因此当将磁场施加到质子时，质子按照磁场的方向排列，并且原子核执行针对磁场的方向的进动（precession）。通过这样的进动，可通过核磁共振现象获得人体的图像。

发明内容

因此，本公开的一方面在于提供一种设置有以下部件的磁共振成像设备：RF接收器，具有被配置为通过将磁共振信号解调到基带来执行数字信号处理的波谱仪；电能产生模块，被配置为通过使用从RF发送线圈施加到对象的RF脉冲来产生将供给到RF接收器的电能。

将在接下来的描述中部分阐述本公开另外的方面，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本公开的实施而得知。

根据本公开的一方面，一种具有磁体组件的磁共振成像设备的射频（RF）接收器，所述RF接收器包括RF接收线圈、RF放大器和电能产生器。RF接收线圈可被配置为接收从对象产生的磁共振信号。RF放大器可被配置为放大从RF接收线圈接收的磁共振信号。电能产生器可被配置为通过接收从磁体组件的RF发送线圈组件施加的RF脉冲来产生电能。

电能产生器可被配置为将电能供给到RF放大器。

电能产生器可包括取能线圈、电能存储器和电能供给调节部件。取能线圈可被配置为通过接收从RF发送线圈组件施加的RF脉冲来产生电能。电能存储器可被配置为存储从取能线圈产生的电能。电能供给调节部件可被配置为调节存储在电能存储器中的电能的供给。

RF接收器还可包括：波谱仪，可被配置为对由RF放大器放大的信号执行数字信号处理。

波谱仪可包括：模拟数字（AD）转换器。AD转换器可被配置为将由RF放大器放大的信号转换为数字信号。处理器可被配置为通过解调将由AD转换器转换的数字信号转换为基带信号。

处理器还可被配置为通过控制电能产生器来调节对RF放大器的电能供给。

处理器可被配置为控制在电能产生器处设置的电能供给调节部件的电能供给的时间，从而当由RF放大器放大磁共振信号时将电能供给到RF放大器。

根据本公开的另一方面，一种磁共振设备包括RF发送线圈组件和RF接收器。RF发送线圈组件可被配置为将RF脉冲施加到对象。RF接收器可被配置为接收从对象产生的磁共振信号，并且RF接收器设置有被配置为通过接收从RF发送线圈组件施加的RF脉冲来产生电能的电能产生器。

电能产生器可包括取能线圈、电能存储器和电能供给调节部件。取能线圈可被配置为通过接收从RF发送线圈组件输出的RF脉冲来产生电能。电能存储器可被配置为存储由取能线圈产生的电能。电能供给调节部件可被配置为调节存储在电能存储器中的电能的供给。

从电能产生器产生的电能可被发送到构成RF接收器的每个部件。

RF接收器可包括RF接收线圈、RF放大器和波谱仪。RF接收线圈可被配置为接收从对象产生的磁共振信号。RF放大器可被配置为放大从RF接收线圈接收的磁共振信号。波谱仪可被配置为对由RF放大器放大的信号执行数字信号处理。

波谱仪可包括模拟数字（AD）转换器和处理器。AD转换器可被配置为将由RF放大器放大的信号转换为数字信号。处理器可被配置为通过解调将由AD转换器转换的数字信号转换为基带信号。

磁共振设备还可包括发送器和接收器。发送器和接收器可被配置为以无线方式将经过波谱仪进行了数字信号处理的信号发送到计算机系统。

根据本公开的磁共振成像设备设置有包括在RF接收器中的波谱仪，从而可增强SNR（信号噪声比），因此可增强图像质量。

在一个示例性实施例中，提供了一种具有磁体组件的磁共振成像设备的射频（RF）接收器，所述RF接收器包括：RF接收线圈，被配置为接收从对象产生的磁共振信号；RF放大器，被配置为放大从RF接收线圈接收的磁共振信号；电能产生器，被配置为通过接收从磁体组件的RF发送线圈组件输出的RF脉冲来产生电能。

在另一个示例性实施例中，提供了一种磁共振设备，包括：射频（RF）发送线圈组件，被配置为将RF脉冲施加到对象；RF接收器，被配置为接收从对象产生的磁共振信号，并且RF接收器设置有被配置为通过接收从RF发送线圈组件输出的RF脉冲来产生电能的电能产生器。

在一个示例性实施例中，提供了一种通过射频（RF）发送线圈组件输出RF脉冲的磁共振成像设备的RF接收器，所述RF接收器包括：RF线圈，接收磁共振信号；预放大器，放大接收的磁共振信号；电能产生器，接收RF脉冲，将接收的RF脉冲转换为电能，并将电能输出到预放大器。

电能产生器可包括：线圈，接收RF脉冲并将接收的RF脉冲转换为电能；电能存储器，存储电能；电能输出部件，将存储的电能输出到预放大器。

RF接收器还可包括：处理器，控制电能输出部件，从而电能在预放大器的放大接收的磁共振信号的操作过程中被供给预放大器。

附图说明

通过下面结合附图对示例性实施例进行的描述，本公开的这些和/或其它方面将会变得清楚和更易于理解，其中：

图1是根据本公开的一个示例性实施例的磁共振成像设备的框图。

图2是示出根据本公开的一个示例性实施例的磁共振成像设备的外观的示图。

图3是由x轴、y轴和z轴划分的放置对象的空间的示图。

图4和图5是示出图1的RF接收器的结构的示图。

具体实施方式

现在，将详细参照本公开的示例性实施例，其示例在附图中示出，其中，相同的标号始终表示相同的部件。

参照图1，根据本公开的一个示例性实施例的磁共振成像设备包括磁体组件40、用于控制磁体组件40的操作的控制器20、终端10（例如，用户操作部件）以及计算机系统50。

磁体组件40包括形成静态磁场（即，B₀磁场）的主磁体41（即，静态磁场单元）、在静态磁场中形成梯度的梯度线圈组件42（即，梯度线圈）、施加RF脉冲以激励原子核的RF发送线圈组件43以及从原子核接收磁感应信号的RF接收器44（例如，RF接收线圈）。

控制器20包括静态场控制器21和脉冲序列控制器22，其中，静态场控制器21被配置为控制由主磁体41形成的静态磁场的强度和方向，脉冲序列控制器22被配置为设计（即，形成）脉冲序列并根据设计的脉冲序列控制梯度线圈组件42和RF发送线圈组件43。

根据本公开的一个示例性实施例的磁共振成像设备包括用于将梯度信号施加到梯度线圈组件42的梯度控制器31以及用于将RF信号施加到RF发送线圈组件43的RF发送器32，从而随着脉冲序列控制器22控制梯度控制器31和RF发送器32来调节在静态磁场上形成的梯度以及施加到原子核的RF脉冲。

终端10可从用户接收关于磁共振成像设备的全部操作的控制命令，具体地，接收针对扫描序列的命令，并且脉冲序列可因此产生。

终端10可包括控制操纵台11和显示器12，其中，控制操纵台11被设置用于管理员对系统进行操作，显示器12被配置为通过显示控制状态和磁共振图像而用于使用户对对象200的健康状况进行诊断。终端10通过链路连接到计算机系统50。

计算机系统50可包括彼此通过背板总线（backplane）进行通信的多个模块。所述多个模块包括图像处理模块53、存储器模块52和CPU模块51。计算机系统50可链接到具有图像数据和程序的存储器的盘存储器设备和磁带驱动器。

图2是示出根据本公开的一个示例性实施例的磁共振成像设备的外观的示图，图3是由x轴、y轴和z轴划分的放置对象的空间的示图。

参照图2，磁体组件40被设置为具有空的内部空间的圆柱形，所述内部空间被称为腔部分。躺在传送部件210（即，患者台）上的对象200被放置到腔部分中以获得磁共振信号。

如图1中所解释的，磁体组件40包括主磁体41、梯度线圈组件42、RF发送线圈组件43和RF接收器44。可将主磁体41设置为具有围绕腔部件的周围的线圈的形式，并当将电流施加到主磁体41时，恒定静态磁场形成在磁体组件40内部，即，形成在腔部分，静态磁场的方向总体上与磁体组件40的同轴方向平行。

当静态磁场形成在腔部分时，对象的原子（即，氢原子的核）按照静态磁场的方向排列，并执行围绕静态磁场的方向的进动。原子核的进动速度可被表示为进动频率，这样的频率被称为拉莫尔（Larmor）频率，所述拉莫尔频率可被表示为如下等式1：

[等式1]

ω=γB₀

这里，ω表示拉莫尔频率，γ表示比例常数，B₀表示外部磁场的强度。比例常数根据原子核的类型而变化，外部磁场的强度单位是特斯拉T或高斯G，进动频率的单位是Hz。

例如，在外部磁场为1T时，氢质子被提供大约42.58MHz的进动频率，由于人体的所有元素中占最大比例的元素是氢，故MRI通过使用氢质子的进动来获得磁共振信号。

梯度线圈组件42通过在腔部分形成的静态磁场产生梯度来形成梯度磁场。

如图3所示，与从对象200的头到脚的纵向方向平行的轴，即，与静态磁场的方向平行的轴可被设置为z轴，与沿着对象200的横向方向平行的方向可被设置为x轴，与垂直方向平行的轴可被设置为y轴。

为了获得三维空间信息，需要关于x轴、y轴和z轴中的每一个的梯度磁场，因此梯度线圈组件42包括三对梯度线圈。z轴梯度线圈形成z轴方向的梯度，并随着施加到z轴梯度线圈的电流变得越强，形成的梯度磁场具有越大的梯度，并且具有更大梯度的梯度磁场的形成使得能够进行薄切片（thinslice）的选择。因此，z轴梯度线圈用于切片的选择。

由x轴梯度线圈产生的梯度磁场被配置为提供对象200的x轴方向的空间位置，并且梯度磁场用于频率编码。此外，由y轴梯度线圈产生的梯度磁场主要用于相位编码。

梯度线圈组件42连接到梯度控制器31，梯度控制器31被配置为根据从脉冲序列控制器22发送的控制信号将驱动信号施加到梯度线圈组件42以产生梯度磁场。通过控制梯度线圈组件42的三个梯度线圈，梯度控制器31可设置有三个驱动电路。

如上所述，通过外部磁场排列的原子核以拉莫尔频率执行进动，并且多个原子核的磁化强度（magnetization）的矢量和可被表达为净磁化强度M。

难以测量净磁化强度M的z轴分量，并且仅可检测到Mxy。因此，为了获得磁共振信号，需要在XY平面上呈现净磁化强度M，这被称为原子核的激励，并且为了激励原子核，需要将在原子核的拉莫尔频率上调谐的RF脉冲施加到静态磁场。

为了激励在对象200内部的原子核，RF发送线圈组件43在静态磁场空间产生射频磁场。下面将射频磁场的产生称为RF脉冲的施加。

RF发送线圈组件43连接到RF发送器32，并且RF发送器32根据从脉冲序列控制器22发送的控制信号将驱动信号施加到RF发送线圈组件43以发射RF脉冲。

RF发送器32可包括调制电路和RF功率放大器，其中，调制电路被配置为将射频输出信号调制为脉冲信号，RF功率放大器被配置为放大脉冲信号。

作为主要用于从原子核获得磁共振信号的目的的方法，提出自旋回波脉冲序列。当RF发送线圈组件43施加RF脉冲时，在施加第一RF脉冲之后，如果以时间间隔△t再次施加一次RF脉冲，则在另一时间间隔△t之后在原子核发生强横向磁化强度，这样，能够获得磁共振信号。上述脉冲被称为自旋回波脉冲序列，且用于在第一RF脉冲之后发生磁共振信号所花费的时间称为时间回波“TE”。

质子翻转的程度可由质子从所述质子翻转之前所处的轴运动的角度来表达，通过翻转的程度，质子翻转的程度可表达为90°RF脉冲和180°RF脉冲。

图4和图5是示出图1的RF接收器44的结构的示图。

RF接收器44被配置为接收原子核发射的磁共振信号。

参照图4和图5，RF接收器44包括RF接收线圈60和RF预放大器61，其中，RF接收线圈60被配置为接收原子核发射的磁共振信号，RF预放大器61被配置为放大从RF接收线圈60接收的磁共振信号。由于原子核发射的磁共振信号弱，故磁共振信号在RF预放大器61被放大大约50dB和100dB之后经历信号处理过程。

此外，RF接收器44包括波谱仪62，波谱仪62被配置为对通过RF预放大器61放大的信号执行数字信号处理。

波谱仪62包括AD转换器（模拟到数字转换器）63和数字基带处理器64，其中，AD转换器63被配置为将通过RF预放大器61放大的信号转换为可由计算机处理的数字信号，数字基带处理器64被配置为通过对RF带的磁共振信号进行调制来将所述磁共振信号转换为基带信号。

可经由有线通信方法或无线通信方法来发送通过RF预放大器61发送到波谱仪62的信号。

在通过发送器和接收器65（例如，发送/接收部件）之后，如上通过波谱仪62转换为宽带信号的信号按照无线方式被发送到计算机系统50。

此外，RF接收器44包括电能产生模块66，该电能产生模块66在示例性实施例中以硬件实现。

电能产生模块66（即，电能产生器）可包括取能线圈67、电能存储器68和电能供给调节部件69（在示例性实施例中以硬件实现），其中，取能线圈67被配置为接收由RF发送线圈组件43输出的RF脉冲以产生电能，电能存储器68被配置为存储由取能线圈67产生的电能，电能供给调节部件69被配置为将存储在电能存储器68中的电能传递到RF接收器44的每个部件并控制RF接收器44的每个部件。

取能线圈67被配置为通过接收发射到对象200以激励原子核的RF脉冲来产生电能。

也就是说，不单独从外部接收用于产生电能所需的能量，通过使用从作为磁共振成像设备的激励部件的RF发送线圈组件43施加到对象200的RF脉冲来产生电能。

由取能线圈67产生的电能存储在电能存储器68中，并且可通过采用本领域中通常已知的各种配置来实现电能存储器68。

为了将存储在电能存储器68中的电能传递到RF接收器44的每个部件，电能供给调节部件69调节电能的供给。可通过数字基带处理器64来调节电能供给调节部件69的驱动。由电能产生模块66产生的电能被主要供给到消耗大量电能的RF预放大器61。

数字基带处理器64可通过控制电能供给调节部件69的电能供给的时间来调节供给到RF预放大器61的电能供给，从而当由RF预放大器61放大磁共振信号时将电能供给到RF预放大器61。

以下，将描述具有电能产生模块66的RF接收器44的操作。

当由RF发送线圈组件43将RF脉冲施加到对象200以激励原子核时，在由设置在RF接收器44的电能产生模块66中的取能线圈67接收RF脉冲的一部分的同时，RF脉冲激励原子核，并且由取能线圈67接收的RF脉冲用于电能产生。

由取能线圈67产生的电能存储在电能存储器68中。

RF接收器44的RF接收线圈60接收从由RF脉冲激励的原子核发射的磁共振信号，并且RF预放大器61放大由RF接收线圈60接收的磁共振信号。此时，电能产生模块66的电能供给调节部件69将电能供给到RF预放大器61，从而可放大弱磁共振信号。

通过将由RF预放大器61放大的信号发送到AD转换器63来将所述信号转换为数字信号，并通过数字基带处理器64，将RF带的磁共振信号解调为基带信号。通过发送器和接收器65按照无线方式将已这样经历数字信号处理过程的信号发送到计算机系统50。

虽然已经示出和描述了本公开的一些示例性实施例，但是本领域技术人员应理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定范围的本公开的原理和精神的情况下，可对这些实施例做出改变。

Claims

1.一种具有磁体组件的磁共振成像设备的射频(RF)接收器，所述RF接收器包括：

RF接收线圈，被配置为接收从对象产生的磁共振信号；

RF放大器，被配置为放大从RF接收线圈接收的磁共振信号；以及

电能产生器，被配置为通过接收从磁体组件的RF发送线圈组件输出的RF脉冲来产生电能。

2.如权利要求1所述的RF接收器，其中，电能产生器被配置为将电能供给到RF放大器。

3.如权利要求1所述的RF接收器，其中，电能产生器包括：

取能线圈，被配置为通过接收从RF发送线圈组件输出的RF脉冲来产生电能；

电能存储器，被配置为存储从取能线圈产生的电能；以及

电能供给调节部件，被配置为调节存储在电能存储器中的电能的供给。

4.如权利要求1所述的RF接收器，还包括：

波谱仪，被配置为对放大的磁共振信号执行数字信号处理。

5.如权利要求4所述的RF接收器，其中，波谱仪包括：

模拟数字(AD)转换器，被配置为将放大的磁共振信号转换为数字信号；以及

处理器，被配置为通过解调将数字信号转换为基带信号。

6.如权利要求5所述的RF接收器，其中，处理器还被配置为通过控制电能产生器来调节对RF放大器的电能供给。

7.如权利要求6所述的RF接收器，其中，处理器被配置为控制设置在电能产生器中的电能供给调节部件的电能供给的时间，从而当由RF放大器放大磁共振信号时将电能供给到RF放大器。

8.一种磁共振设备，包括：

射频(RF)发送线圈组件，被配置为将RF脉冲施加到对象；以及

RF接收器，被配置为接收从对象产生的磁共振信号，并且RF接收器设置有被配置为通过接收从RF发送线圈组件输出的RF脉冲来产生电能的电能产生器。

9.如权利要求8所述的磁共振设备，其中，电能产生器包括：

电能存储器，被配置为存储由取能线圈产生的电能；以及

10.如权利要求9所述的磁共振设备，其中，从电能产生器产生的电能被发送到RF接收器的RF预放大器。

11.如权利要求8所述的磁共振设备，其中，RF接收器包括：

RF接收线圈，被配置为接收从对象产生的磁共振信号；

波谱仪，被配置为对放大的磁共振信号执行数字信号处理。

12.如权利要求11所述的磁共振设备，其中，波谱仪包括：

处理器，被配置为通过解调将数字信号转换为基带信号。

13.如权利要求11所述的磁共振设备，还包括：

发送器和接收器，被配置为以无线方式将数字信号发送到计算机系统。

14.一种通过射频(RF)发送线圈组件输出RF脉冲的磁共振成像设备的RF接收器，所述RF接收器包括：

RF线圈，接收磁共振信号；

预放大器，放大接收的磁共振信号；以及

电能产生器，接收RF脉冲，将接收的RF脉冲转换为电能，并将电能输出到预放大器。

15.如权利要求14所述的RF接收器，其中，电能产生器包括：

线圈，接收RF脉冲并将接收的RF脉冲转换为电能；

电能存储器，存储电能；以及

电能输出部件，将存储的电能输出到预放大器。

16.如权利要求15所述的RF接收器，还包括：处理器，控制电能输出部件，从而电能在预放大器放大接收的磁共振信号的操作过程中被供给预放大器。