CN103536288A - 磁共振系统及其射频线圈性能检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磁共振系统及其射频线圈性能检测方法，所述磁共振系统包括至少一接收链路，所述每一接收链路串联有线圈和低噪声放大器，其中所述线圈和低噪声放大器之间串联有双向定向耦合器，所述双向定向耦合器通过切换开关接入测试信号。本发明提供的磁共振系统及其射频线圈性能检测方法，通过设置双向定向耦合器和切换开关测量线圈的散射参数，计算出线圈的谐振频率和品质因素Q值，从而快速方便的判断线圈故障，不需要进行摆放水模等成像操作，简单易行，结果可靠。
Description
技术领域
本发明涉及一种医用诊断设备及其性能检测方法，尤其涉及一种磁共振系统及其射频线圈性能检测方法。
背景技术
现有磁共振系统包括有至少一接收链路(RX)，如图1所示，射频线圈(Coil)直接和低噪声放大器(LNA)串联在接收链路(RX)中。当前一般的磁共振系统里检测局部发射/接收线圈的方法是通过水模成像得到的图像来判断该线圈是否在指标规范之内，指标规范包括水模图像在感兴趣区域内的亮度，均匀度，该方法通过摆放水模等成像操作，非常复杂麻烦。
现有的磁共振系统，没有用射频散射参数来验证局部发射/接收线圈是否正常工作的设计，事实上，射频的散射参数是衡量线圈的正常工作与否，性能是否满足要求的有效方法。因此有必要改进磁共振系统中的线圈性能检测方法，通过测量线圈的散射参数，计算出线圈的谐振频率和Q值，从而判断线圈是否损坏。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种磁共振系统及其射频线圈性能检测方法，通过运行简单的磁共振序列即可短时间检测局部射频线圈的性能，简单易行，结果可靠。
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种磁共振系统，包括至少一接收链路，所述每一接收链路串联有线圈和低噪声放大器，其中所述线圈和低噪声放大器之间串联有双向定向耦合器，所述双向定向耦合器通过切换开关接入测试信号。
进一步地，所述切换开关设置在所述接收链路上，所述双向定向耦合器串联在线圈和切换开关之间。
进一步地，所述切换开关单独与双向定向耦合器相连。
进一步地，所述磁共振系统包括多个接收链路；每个接收链路中的双向定向耦合器均通过同一个多路切换开关和一个测试信号相连。
本发明为解决上述技术问题而采用的另一技术方案是提供一种磁共振系统中射频线圈性能的检测方法，包括如下步骤：a)接入磁共振序列作为测试信号；b)所述测试信号通过双向定向耦合器分别向前向和反向的支路发射信号，通过采集双向定向耦合器的前向电压和反向电压的幅度和相位，计算出射频线圈的散射参数；c)根据散射参数计算该射频线圈的谐振频率和品质因素Q值，判断谐振频率和品质因素Q值是否在正常范围内，从而判定该射频线圈是否损坏。
进一步地，所述步骤a)中的磁共振序列为正弦波、方波或锯齿波信号。
进一步地，所述步骤b)中的散射参数|S11|计算如下：|S11|=|反向电压/前向电压|。
进一步地，所述前向电压为测试信号通过双向定向耦合器前向支路后接收到的耦合电压信号，所述反向电压为测试信号通过双向定向耦合器反向支路后接收到的耦合电压信号。
进一步地，所述步骤c)中的射频谐振频率为散射参数|S11|的最小值对应的频率。
进一步地，所述步骤c)中品质因素Q值计算如下：
Q=w*L/R
其中w为工作角频率，L为电感值，R为等效串联电阻，L，R，C的值通过如下公式把计算得到的三个点的S11(w)值代入，解三元三次方程组计算得到：
S11(w)=j*w*L+1/(j*w*C)+R；
其中，S11(w)为散射参数，C为电容值。
本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的磁共振系统及其线圈性能检测方法，通过在接收链路中增加设置双向定向耦合器和切换开关测量线圈的散射参数，计算出线圈的谐振频率和品质因素Q值，多单元的线圈阵列只需多增加一路的测试信号即可完成测试，不需要线圈和水模的摆位，只需插上线圈运行序列即可检测，从而快速方便的判断线圈工作性能，简单易行；而通过射频散射参数能准确判断线圈的工作状态，因此本发明方法检测结果可靠，检测结果可通过人机交互界面显示；且双向定向耦合器和切换开关测试信号切换开关等体积小，对接收信号噪声系数几乎没影响。
附图说明
图1为现有磁共振系统中接收链路的电气连接示意图；
图2为本发明磁共振系统中接收链路的电气连接示意图；
图3为本发明磁共振系统中另一种接收链路的电气连接示意图；
图4为本发明磁共振系统中多个接收链路的电气连接示意图；
图5为本发明的磁共振系统中线圈性能检测流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
图2为本发明磁共振系统中接收链路的电气连接示意图。
请参见图2，本发明提供的磁共振系统包括至少一接收链路(RX)，每一接收链路(RX)串联有线圈(Coil)和低噪声放大器(LNA)，线圈(Coil)和低噪声放大器(LNA)之间串联有双向定向耦合器(DICO)，双向定向耦合器(DICO)通过切换开关(switch)接入测试信号(Test TX)。
切换开关(switch)可设置在接收链路(RX)上，双向定向耦合器(DICO)串联在线圈(Coil)和切换开关(switch)之间，如图2所示；切换开关(switch)也可单独与双向定向耦合器(DICO)相连，如图3所示。磁共振系统包括多个接收链路(RX)时；每个接收链路(RX)中的双向定向耦合器(DICO)均通过同一个多路切换开关(switch)和一个测试信号(Test TX)相连。
本发明提供的磁共振系统，将双向定向耦合器(DICO)串联在接收链路(RX)中，因为耦合能量非常小，双向定向耦合器(DICO)的损耗也很小，所以几乎不影响接收链路的噪声系数，多路切换开关(switch)是小功率的集成开关，可以把双向定向耦合器(DICO)的前向或反向支路连接到测试信号(Test TX)，检测的过程中，通过切换开关(switch)控制，分别向双向定向耦合器前向和反向的支路发射测试信号，从磁共振系统的接收机获取接收耦合到的前向或反向信号。双向定向耦合器包括前向支路和反向支路，每条支路和一个副端口相耦合。接收信号具体采集如下：在图2中，信号直接在接收端RX处接收。在图3中，测试信号(Test TX)传输到前向和反向支路后，双向定向耦合器并不是被作为测试信号的耦合分配，而是接收信号的耦合分配，选择性的接收某一方向的信号。此时，通过双向定向耦合器分别从副端口(DICO下方的两个端口)处接收信号：副端口的左侧端口接收反向电压，右侧端口接收前向电压。通过采集前向和反向的幅度和相位，可以计算出射频线圈(Coil)的散射参数和Q值，通过判断就可确定线圈谐振频率和效率是否正常。由于该检测装置的体积非常小，方便直接集成在线圈(Coil)中，测试信号(Test TX)是多个线圈单元通过切换开关公用，多单元的线圈阵列只需多增加一路的测试信号(Test TX)即可完成测试，不需要线圈(Coil)和水模的摆位，只需插上线圈运行序列即可检测，因此本发明结构简单可行，而通过射频散射参数能准确判断线圈的工作状态，因此本发明检测结果可靠，检测结果可通过人机交互界面显示。
图5为本发明的磁共振系统局部线圈性能检测流程示意图。
请继续参见图5，本发明提供的磁共振系统中线圈性能检测方法，包括如下步骤：
步骤S501：接入磁共振序列作为测试信号(Test TX)；磁共振序列可以为简单的任意磁共振序列，如正弦波、方波或锯齿波等，其目的是获取前向和反向电压的比值，和波形无关。
步骤S502：测试信号(Test TX)通过双向定向耦合器(DICO)分别向前向和反向的支路发射信号，通过采集双向定向耦合器(DICO)的前向电压和反向电压的幅度和相位，计算出射频线圈(Coil)的散射参数；散射参数|S11|计算如下：|S11|=|反向电压/前向电压|，前向电压和反向电压分别为通过双向定向耦合器前向支路的前向耦合电压和反向耦合电压。
步骤S503：根据散射参数计算该射频线圈的谐振频率和品质因素Q值，判断谐振频率和品质因素Q值是否在正常范围内，从而判定该射频线圈是否损坏。谐振频率为散射参数|S11|的最小值对应的频率。品质因素Q值计算如下：
Q=w*L/R
其中w为工作角频率，L为电感值，R为等效串联电阻，L，R，C的值通过如下公式把计算得到的三个点的S11(w)值代入，解三元三次方程组计算得到：
S11(w)=j*w*L+1/(j*w*C)+R；
其中，S11(w)为散射参数，C为电容值，散射参数S11为复数，j表示虚部的符号。
由于每个线圈都不一样，根据谐振频率，Q值判断没有通用的指标，只有针对具体的线圈才有指标，如：一个线圈的谐振频率63.8MHz(对应1.5T磁共振)，那么我们可以定义谐振频率63.8MHz+/-0.5MHz范围内线圈是正常的，否则损坏；Q值也一样，如果设计的线圈Q值100，那么我们可以定义Q值的正常范围是80～120，超出此范围可以认为线圈有问题。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。
Claims (10)
1.一种磁共振系统，包括至少一接收链路，所述每一接收链路串联有线圈和低噪声放大器，其特征在于，所述线圈和低噪声放大器之间串联有双向定向耦合器，所述双向定向耦合器通过切换开关接入测试信号。
2.如权利要求1所述的磁共振系统，其特征在于，所述切换开关设置在所述接收链路上，所述双向定向耦合器串联在线圈和切换开关之间。
3.如权利要求1所述的磁共振系统，其特征在于，所述切换开关单独与双向定向耦合器相连。
4.如权利要求1所述的磁共振系统，其特征在于，所述磁共振系统包括多个接收链路；每个接收链路中的双向定向耦合器均通过同一个多路切换开关和一个测试信号相连。
5.一种如权利要求1-4任一权利要求所述的磁共振系统中射频线圈性能的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
a)接入磁共振序列作为测试信号；
b)所述测试信号通过双向定向耦合器分别向前向和反向的支路发射信号，通过采集双向定向耦合器的前向电压和反向电压的幅度和相位，计算出射频线圈的散射参数；
c)根据散射参数计算该射频线圈的谐振频率和品质因素Q值，判断谐振频率和品质因素Q值是否在正常范围内，从而判定该射频线圈是否损坏。
6.如权利要求5所述的磁共振系统中射频线圈性能的检测方法，其特征在于，所述步骤a)中的磁共振序列为正弦波、方波或锯齿波信号。
7.如权利要求5所述的磁共振系统中射频线圈性能的检测方法，其特征在于，所述步骤b)中的散射参数|S11|计算如下：|S11|=|反向电压/前向电压|。
8.如权利要求7所述的磁共振系统中射频线圈性能的检测方法，其特征在于，所述前向电压为测试信号通过双向定向耦合器前向支路后接收到的耦合电压信号，所述反向电压为测试信号通过双向定向耦合器反向支路后接收到的耦合电压信号。
9.如权利要求7所述的磁共振系统中射频线圈性能的检测方法，其特征在于，所述步骤c)中的射频谐振频率为散射参数|S11|的最小值对应的频率。
10.如权利要求7所述的磁共振系统中射频线圈性能的检测方法，其特征在于，所述步骤c)中品质因素Q值计算如下：
Q=w*L/R
其中w为工作角频率，L为电感值，R为等效串联电阻，L，R，C的值通过如下公式把计算得到的三个点的S11(w)值代入，解三元三次方程组计算得到：
S11(w)=j*w*L+1/(j*w*C)+R；
其中，S11(w)为散射参数，C为电容值。
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