CN103885011B - 一种适配器、线圈和磁共振成像系统 - Google Patents

一种适配器、线圈和磁共振成像系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适配器、线圈和磁共振成像系统，其中所述适配器，包括，一控制电路、一控制信号接口，一个第一输入信号接口和一个第二输入信号接口，一个第一输出信号接口，所述控制信号接口接收调谐/失谐信号，所述控制电路根据所述调谐/失谐信号将所述第一输入信号接口和所述第二输入信号接口切换与所述第一输出信号接口导通。本发明使磁共振成像系统在不改变任何硬件的情况下增加射频通道数，一个接口兼容多个线圈，而且不需要定义复杂的通讯协议，利用磁共振成像系统的接口当前本身具有的调谐/失谐信号就可以实现各个线圈的输入信号的切换，因此大幅度简化了系统结构以及更新成本。

Description

一种适配器、线圈和磁共振成像系统
技术领域
本发明涉及磁共振成像技术领域，具体涉及一种适配器、线圈和磁共振成像系统。
背景技术
磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)是利用磁共振现象进行成像的一种技术。磁共振现象的原理主要包括：包含单数质子的原子核，例如人体内广泛存在的氢原子核，其质子具有自旋运动，犹如一个小磁体，并且这些小磁体的自旋轴没有一定的规律，如果施加外在磁场，这些小磁体将按外在磁场的磁力线重新排列，具体为在平行于或反平行于外在磁场磁力线的两个方向排列，将上述平行于外在磁场磁力线的方向称为正纵向轴，将上述反平行于外在磁场磁力线的方向称为负纵向轴；原子核只具有纵向磁化分量，该纵向磁化分量既具有方向又具有幅度。用特定频率的射频(Radio Frequency，RF)脉冲激发处于外在磁场中的原子核，使这些原子核的自旋轴偏离正纵向轴或负纵向轴，产生共振，这就是磁共振现象。上述被激发的原子核的自旋轴偏离正纵向轴或负纵向轴之后，该原子核就具有了横向磁化分量。停止发射射频脉冲后，被激发的原子核发射回波信号，将吸收的能量逐步以电磁波的形式释放出来，其相位和能级都恢复到激发前的状态，将原子核发射的回波信号经过空间编码等进一步处理即可重建图像。
在现有技术中，磁共振成像系统一般用许多各种射频(RF)天线(下文中称为线圈)操作，所述射频天线用于传输和接收射频脉冲以便激发原子核以放射磁共振信号和/或用于采集所诱发的磁共振信号。磁共振成像(MRI)系统中包括多种线圈，例如覆盖全身范围的体线圈和只覆盖身体某个部位的接收线圈等等。磁共振系统一般具有大型整体线圈(体线圈)，其永久地安装在磁共振扫描仪中。所述整体线圈通常围绕患者采集腔以圆柱形方式布置(例如，使用一种称为鸟笼结构的结构)，在所述患者采集腔中患者在测量期间被支撑在一张床(通常也称为患者定位台)上。一般来说，由于体线圈覆盖的范围较大，因此需要较高的发射功率，并且所得到的图像的信噪比较低，图像各处的信噪比也不均匀。相对体线圈，局部线圈覆盖的范围较小，例如膝盖线圈覆盖的膝盖部位、头线圈覆盖的头部、手腕线圈覆盖的手腕等范围都比较小，所以局部线圈只接收有限的射频激发范围内的射频信号(为了区别于发射阶段的射频信号，以下将线圈接收的射频信号称为磁共振信号)，因此，所得到的图像的信噪比较高，而且图像各处的信噪比较均匀。
具体而言，局部线圈是外接在磁共振成像系统上使用的，而对于现有的磁共振成像系统来说，一般一个接口只支持一个局部线圈，而且早期的磁共振系统所配置的接口数目也比较少，对于后期全身扫像这种需要同时使用多个局部线圈的高级应用，接口数量显然已经不够了。目前为止，要使磁共振成像系统兼容多个局部线圈，通常的做法是增加接口数目或者用使用控制总线技术，将上层命令发送给解码器，解码器根据命令内容，控制相应的射频开关切换，以上方法的缺陷就是磁共振成像系统的成本增加，对于原有的接口数量不足的磁共振成像系统，不容易升级到多个接口；而使用控制总线的方法，需要修改软件；同时磁共振成像系统需要具有对应的控制线，而且会引入时钟信号，容易对磁共振成像系统产生干扰。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种适配器，该适配器可以使磁共振成像系统在不改变任何硬件的情况下增加射频通道数，一个接口兼容多个线圈，而且不需要定义复杂的通讯协议，利用磁共振成像系统的接口当前本身具有的调谐/失谐信号就可以实现各个线圈的输入信号的切换。
本发明实施例提供的适配器包括，一控制电路、一控制信号接口，一个第一输入信号接口和一个第二输入信号接口，一个第一输出信号接口，所述控制信号接口接收调谐/失谐信号，所述控制电路根据所述调谐/失谐信号将所述第一输入信号接口和所述第二输入信号接口切换与所述第一输出信号接口导通。
在本发明的一种实施方式中，所述适配器进一步包括一个第二输出信号接口，所述控制电路根据所述调谐/失谐信号将所述第一输入信号接口和所述第二输入信号接口切换与所述第一输出信号接口和所述第二输出信号接口导通。
在本发明的一种实施方式中，所述控制电路包括一第一二极管、一第二二极管、一第三二极管和一第四二极管，其中所述第一二极管和所述第二二极管的阴极与所述第一输入信号接口连接，所述第三二极管和所述第四二极管的阳极与所述第二输入信号接口连接，所述第一二极管的阳极和所述第四二极管的阴极与所述第二输出信号接口连接，所述第二二极管的阳极和所述第三二极管的阴极与所述控制信号接口和所述第一输出信号接口连接。
在本发明的一种实施方式中，所述第二输出信号接口接地。
在本发明的一种实施方式中，所述第一二极管、所述第二二极管、所述第三二极管和所述第四二极管分别与一保护电路并联。
在本发明的一种实施方式中，所述保护电路包括串联的一电阻和一电感。
在本发明的一种实施方式中，所述控制电路包括一第一二极管、一第二二极管、一第三二极管、一第四二极管、一第五二极管和一第六二极管，其中所述第一二极管和所述第二二极管的阳极与所述控制信号接口连接，所述第一二极管的阴极与所述第三二极管的阴极和所述第一输入信号接口与所述第六二极管的阳极连接，所述第二二极管的阴极与所述第四二极管的阴极和所述第二输入信号接口与所述第五二极管的阳极连接，所述第三三极管的阳极和所述第五二极管的阴极与所述第一输出信号接口连接，所述第四三极管的阳极和所述第六二极管的阴极与所述第二输出信号接口连接。
本发明实施例提供的磁共振成像系统，包括上述任一适配器。
本发明实施例提供的线圈，包括上述任一适配器。
本发明实施例提供的磁共振成像系统，包括上述线圈。
可以看出，本发明的具体实施例可以使磁共振成像系统在不改变任何硬件的情况下增加射频通道数，一个接口兼容多个线圈，而且不需要定义复杂的通讯协议，利用磁共振成像系统的接口当前本身具有的调谐/失谐信号就可以实现各个线圈的输入信号的切换，因此大幅度简化了系统结构以及更新成本。
附图说明
图1是根据本发明的第一具体实施例的适配器的原理示意图。
图2是根据本发明的第一具体实施例的适配器的控制电路的电路图。
图3是根据本发明的第二具体实施例的适配器的原理示意图。
图4是根据本发明的第二具体实施例的适配器的控制电路的电路图。
图5是将根据本发明的第一具体实施例和第二具体实施例的适配器用于磁共振成像系统的示意图。
具体实施方式
为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举例对本发明实施例进行进一步的详细说明。
为了解决背景技术中提出的问题，本发明提出了一种适配器，该适配器的核心在于应用磁共振成像系统自身的调谐/失谐信号来控制射频开关的方法，通过该射频开关控制适配器实现一个接头上面同接入多个线圈，级连的各个线圈的射频输出通过开关切换，轮流输出到系统，这样便可以在通道有限的系统上面实现多通道系统的功能，而且由于利用了现有的调谐/失谐信号，不需要对原来的磁共振成像系统做任何更改，只需要将射频开关集成到适配器或者线圈中。
第一具体实施例
图1是根据本发明的第一具体实施例的适配器的原理示意图。根据本发明的第一具体实施例的适配器需要使用磁共振成像系统本身的调谐/失谐信号来进行射频开关的切换，如图1所示，根据本发明的第一具体实施例的适配器包括控制电路RF_Switch1、控制信号接口T/D_control，第一输入信号接口RX_in1和第二输入信号接口RX_in2，第一输出信号接口RX_out1和第二输出信号接口GND。其中，所述控制信号接口T/D_control接收调谐/失谐信号，所述控制电路RF_Switch1根据所述调谐/失谐信号将所述第一输入信号接口RX_in1和所述第二输入信号接口RX_in2切换与所述第一输出信号接口RX_out1导通。
具体到磁共振成像系统而言，根据本发明的第一具体实施例的适配器包括一个射频信号输出接口，两个射频信号输入接口，射频信号输出接口通过调谐/失谐信号来选择两个射频信号输入接口之一。当其中一个射频信号输入接口接通射频信号输出接口时，另一射频信号输入接口与50欧姆电阻相通进而接地。
图2是根据本发明的第一具体实施例的适配器的控制电路的电路图。如图2所示，控制电路RF_Switch1包括第一二极管V1、第二二极管V2、第三二极管V4和第四二极管V5，其中第一二极管V1和第二二极管V2的阴极与第一输入信号接口RX_in1连接，第三二极管V4和第四二极管V5的阳极与第二输入信号接口RX_in2连接，第一二极管V1的阳极和第四二极管V5的阴极与第二输出信号接口GND连接进而接地，第二二极管V2的阳极和第三二极管V4的阴极与控制信号接口Clt_S和第一输出信号接口连接RX_out1。
在根据本发明的第一具体实施例中，第二输出信号接口GND接地，但是第二输出信号接口GND还可以与磁共振成像系统的其他部件连接从而提供相应的输出信号。第一二极管V1、第二二极管V2、第三二极管V4和第四二极管V5分别与保护电路并联，其中，保护电路包括串联的电阻和电感。
从工作原理角度而言，如图2所示，对于根据本发明的第一具体实施例来说，如果调谐/失谐控制信号Clt_S处于100mA状态，那么第二二极管V2和第四二极管V5导通，第一二极管V1和第三二极管V4截止，磁共振信号可以通过第一输入信号接口RF_In1传输到第一输出信号接口RF_out输出，而第二输入信号接口RF_In2通过导通的第四二极管V5短路到50欧姆；如果调谐/失谐控制信号Clt_S处于-30V状态，那么第二二极管V2和第四二极管V5截止，第一二极管V1和第三二极管V4截止，磁共振信号可以通过第二输入信号接口RF_In2传输到第一输出信号接口RF_out输出，而第一输入信号接口RF_In1通过导通的第一二极管V1短路到50欧姆。
第二具体实施例
图3是根据本发明的第二具体实施例的适配器的原理示意图。根据本发明的第二具体实施例的适配器需要使用磁共振成像系统本身的调谐/失谐信号来进行射频开关的切换，如图3所示，根据本发明的第一具体实施例的适配器包括控制电路RF_Switch2、控制信号接口T/D_control，第一输入信号接口RX_in1和第二输入信号接口RX_in2，第一输出信号接口RX_out1和第二输出信号接口RX_out2。其中，所述控制信号接口T/D_control接收调谐/失谐信号，所述控制电路RF_Switch1根据所述调谐/失谐信号将所述第一输入信号接口RX_in1和所述第二输入信号接口RX_in2切换与所述第一输出信号接口RX_out1和第二输出信号接口RX_out2导通。
具体到磁共振成像系统而言，根据本发明的第二具体实施例的适配器包括两个射频信号输出接口，两个射频信号输入接口，两个射频信号输出接口通过调谐/失谐信号来选择两个射频信号输入接口。当其中一个射频信号输入接口接通一个射频信号输出接口时，另一射频信号输入接口与另一射频信号输出接口。
图4是根据本发明的第二具体实施例的适配器的控制电路的电路图。如图4所示，控制电路RF_Switch2包括所述控制电路包括第一二极管V15、第二二极管V16、第三二极管V7、第四二极管V10、第五二极管V8和第六二极管V9，其中所述第一二极管V15和所述第二二极管V16的阳极与所述控制信号接口Clt_S连接，所述第一二极管V15的阴极与所述第三二极V7管的阴极和所述第一输入信号接口RX_in1与所述第六二极管V9的阳极连接，所述第二二极管V16的阴极与所述第四二极管V10的阴极和所述第二输入信号接口RX_in2与所述第五二极管V8的阳极连接，所述第三三极管V7的阳极和所述第五二极管V8的阴极与所述第一输出信号接口RX_out1连接，所述第四三极管的阳极和所述第六二极管的阴极与所述第二输出信号接口RX_out2连接。
从工作原理角度而言，如图4所示，对于根据本发明的第二具体实施例来说，如果调谐/失谐信号Clt_S处于100mA状态，那么二极管V16、V8、V15、V9导通，二极管V7、V10截止，磁共振信号可以通过第一输入信号接口RX_in1传输到第二输出信号接口RX_out2输出，而第二输入信号接口RX_in2的信号通过第一输出信号接口RX_out1输出；如果调谐/失谐信号Clt_S处于-30V状态，那么二极管V7、V10导通，二极管V16、V8、V15、V9截止，磁共振信号可以通过第一输入信号接口RX_in1传输到第一输出信号接口RX_out1输出，而第二输入信号接口RX_in2的信号通过第二输出信号接口RX_out2端口输出。
根据本发明的第一具体实施例和第二具体实施例，本发明可以使磁共振成像系统在不改变任何硬件的情况下增加射频通道数，一个接口兼容多个线圈，而且不需要定义复杂的通讯协议，利用磁共振成像系统的接口当前本身具有的调谐/失谐信号就可以实现各个线圈的输入信号的切换，因此大幅度简化了系统结构以及更新成本。
图5是将根据本发明的第一具体实施例和第二具体实施例的适配器用于磁共振成像系统的示意图。当第一线圈Coil_A和第二线圈Coil_B同时插到磁共振成像系统的接口Plug_R1上时，如果磁共振成像系统扫描应用第一线圈Coil_A，第一适配器RFswitch1_2根据调谐/失谐信号控制磁共振信号从第一输入信号接口RX_in1输入，由此实现第一线圈Coil_A的选择应用；如果磁共振成像系统应用第二线圈Coil_B，调谐/失谐信号切换状态，使得第一适配器RF switch1_2根据调谐/失谐信号控制磁共振信号从第二输入信号接口RX_in2输入，从而实现第二线圈Coil_B的选择应用。同时，第二适配器RF switch2_2的作用在于了解决有方向性问题线圈(如体矩阵线圈等)的应用，即，将不同输入信号输入至不同输出接口得到的数据不同，第二适配器RF switch2_2可以自动切换输入信号输入的输出接口，从而避免手动切换。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。在具体的实施过程中可对根据本发明的优选实施例进行适当的改进，以适应具体情况的具体需要。因此可以理解，本文所述的本发明的具体实施方式只是起示范作用，并不用以限制本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种适配器，包括，一控制电路、一控制信号接口，一个第一输入信号接口和一个第二输入信号接口，一个第一输出信号接口，所述控制信号接口接收调谐/失谐信号，所述控制电路根据所述调谐/失谐信号将所述第一输入信号接口和所述第二输入信号接口切换与所述第一输出信号接口导通，
所述适配器进一步包括一个第二输出信号接口，所述控制电路根据所述调谐/失谐信号将所述第一输入信号接口和所述第二输入信号接口切换与所述第一输出信号接口和所述第二输出信号接口导通，
所述控制电路包括一第一二极管、一第二二极管、一第三二极管和一第四二极管，其中所述第一二极管和所述第二二极管的阴极与所述第一输入信号接口连接，所述第三二极管和所述第四二极管的阳极与所述第二输入信号接口连接，所述第一二极管的阳极和所述第四二极管的阴极与所述第二输出信号接口连接，所述第二二极管的阳极和所述第三二极管的阴极与所述控制信号接口和所述第一输出信号接口连接。
2.如权利要求1所述的适配器，其特征在于，所述第二输出信号接口接地。
3.如权利要求1所述的适配器，其特征在于，所述第一二极管、所述第二二极管、所述第三二极管和所述第四二极管分别与一保护电路并联。
4.如权利要求3所述的适配器，其特征在于，所述保护电路包括串联的一电阻和一电感。
5.一种适配器，包括，一控制电路、一控制信号接口，一个第一输入信号接口和一个第二输入信号接口，一个第一输出信号接口，所述控制信号接口接收调谐/失谐信号，所述控制电路根据所述调谐/失谐信号将所述第一输入信号接口和所述第二输入信号接口切换与所述第一输出信号接口导通，
所述适配器进一步包括一个第二输出信号接口，所述控制电路根据所述调谐/失谐信号将所述第一输入信号接口和所述第二输入信号接口切换与所述第一输出信号接口和所述第二输出信号接口导通，
所述控制电路包括一第一二极管、一第二二极管、一第三二极管、一第四二极管、一第五二极管和一第六二极管，其中所述第一二极管和所述第二二极管的阳极与所述控制信号接口连接，所述第一二极管的阴极与所述第三二极管的阴极和所述第一输入信号接口与所述第六二极管的阳极连接，所述第二二极管的阴极与所述第四二极管的阴极和所述第二输入信号接口与所述第五二极管的阳极连接，所述第三二极管的阳极和所述第五二极管的阴极与所述第一输出信号接口连接，所述第四二极管的阳极和所述第六二极管的阴极与所述第二输出信号接口连接。
6.一种磁共振成像系统，其特征在于，包括权利要求1-5任一所述的适配器。
7.一种用于磁共振成像系统的线圈，其特征在于，包括如权利要求1-5中任一所述的适配器。
8.一种磁共振成像系统，其特征在于，包括权利要求7所述的线圈。
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