CN106712870A - 磁共振接收通道校准方法、校准装置及磁共振设备 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种磁共振接收通道校准方法、校准装置及磁共振设备，其中，磁共振接收通道校准方法，包括：将噪声源产生的噪声信号传输至磁共振设备的接收通道；根据所述磁共振设备的接收通道的接收信号，确定接收通道的工作状态。本发明的技术方案，使用了引入50ohm负载的噪声作为激励信号，取代了相关技术中使用磁共振射频发射链自身生成的激励信号的方案，结合噪声本身的稳定性，其作为激励信号时不会再受到发射链增益的影响，大大增强了激励信号的稳定性，从而进一步提升了测试结果的有效性。

Description

磁共振接收通道校准方法、校准装置及磁共振设备

【技术领域】

本发明涉及医疗技术领域，尤其涉及一种磁共振接收通道校准方法、校准装置及磁共振设备。

【背景技术】

目前，磁共振系统在出厂前、安装时或者在进行维修时，通常需要对磁共振射频接收通道进行检测，常用的方法是将外设的服务工具像线圈一样嵌入到射频接收链的前端，接收用于测试的激励信号，以对接收通道进行测试和功率矫正。

然而，测试环境的多样性和测试人员的操作水平等，都会影响激励信号的精度，从而影响测试结果的精确性，影响矫正工作的有效性。

因此，如何提升磁共振设备中，磁共振接收通道校准的精确性，成为目前亟待解决的技术问题。

【发明内容】

本发明实施例提供了一种磁共振接收通道校准方法、矫正装置和一种磁共振设备，能够提升磁共振设备中，磁共振接收通道校准的精确性。

第一方面，本发明实施例提供一种磁共振接收通道校准方法，包括：将噪声源产生的噪声信号传输至磁共振设备的接收通道；根据所述磁共振设备的接收通道的接收信号，确定接收通道的工作状态。

可选的，根据所述磁共振设备的接收通道的接收信号，确定接收通道的工作状态，具体包括以下步骤：判断所述接收通道的接收信号的功率是否小于预定功率阈值；当判断结果为是时，确定所述功率对应的接收通道处于故障状态；当判断结果为否时，确定所述功率对应的接收通道处于正常状态。

可选的，确定所述预定功率阈值通过以下的方式获取：将预先根据磁共振接收链路计算得到的接收通道的理论功率阈值作为所述预定功率阈值。

可选的，还包括：在确定所述接收通道处于正常状态时，根据所述预定功率阈值和接收到的噪声的功率，获取接收通道对应的矫正因子；根据所述矫正因子，矫正所述矫正因子对应的接收通道的接收信号。

第二方面，本发明实施例还提供了一种磁共振接收通道校准装置，包括：噪声源，用于产生噪声信号，并将噪声信号传输至磁共振设备的接收通道；功率检测单元，用于检测接收通道的接收信号；判断单元，用于根据所述磁共振设备的接收通道的接收信号，确定接收通道的工作状态。

可选的，所述判断单元具体用于：判断所述接收通道的接收信号的功率是否小于预定功率阈值，其中，当判断结果为是时，确定所述功率对应的接收通道处于故障状态，当判断结果为否时，确定所述功率对应的接收通道处于正常状态。

可选的，还包括：连接于所述判断单元的功率阈值设置单元，将预先根据磁共振接收链路计算得到的接收通道的理论功率阈值作为所述预定功率阈值。

可选的，还包括：矫正单元，在确定所述接收通道处于正常状态时，根据所述预定功率阈值和接收到的信号的功率，获取接收通道对应的矫正因子，并根据所述矫正因子，矫正所述矫正因子对应的接收通道的接收信号。

可选的，所述噪声源包括阻值为30-80ohm的负载。

第三方面，本发明实施例还提供一种磁共振设备，包括如上所述的磁共振接收通道校准装置，所述磁共振接收通道校准装置外设连接于所述磁共振设备，或者设置在所述磁共振设备内。

因此，本发明的技术方案中，使用了外部噪声源(例如50ohm负载)的噪声信号作为激励信号，取代了磁共振射频发射链自身生成的激励信号，可将噪声分多个传输通道传输至磁共振设备的多个接收通道中，以便确定每个接收通道的工作状态。结合噪声本身的稳定性，其作为激励信号时不会再受到发射链增益的影响，大大增强了激励信号的稳定性，从而进一步提升了测试结果的有效性。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1和图2示出了本发明的一个实施例的磁共振接收通道校准方法的流程图；

图3示出了本发明的一个实施例的磁共振接收通道校准装置的框图；

图4示出了本发明的一个实施例的磁共振设备的框图；

图5示出了根据本发明的一个实施例的磁共振系统的测试原理示意图；

图6示出了图5实施例中的磁共振接收通道校准装置的原理示意图；

图7示出了根据本发明的另一个实施例的磁共振接收通道校准装置的原理示意图。

【具体实施方式】

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

实施例一

图1示出了根据本发明的一个实施例的磁共振接收通道校准方法的流程图。

如图1所示，本发明的一个实施例的磁共振接收通道校准方法，包括：

步骤102，将噪声源产生的噪声信号传输至磁共振设备的接收通道。

本实施例一个具体的实现方式中，所述磁共振设备包括多个接收通道，本步骤中，将噪声源产生的噪声信号分别传输至磁共振设备的多个接收通道。本实施例，引入负载的噪声信号作为激励信号，传输至磁共振设备的接收通道，所述负载的阻值范围为30-80ohm，在本实施例一个具体的实现方式中，所述负载的阻值为50ohm或75ohm。取代了磁共振设备射频发射链自身生成的激励信号，结合噪声本身的稳定性，其作为激励信号时不会再受到发射链增益的影响，大大增强了激励信号的稳定性，从而进一步提升了校准结果的有效性。

步骤104，根据磁共振设备的接收通道的接收信号，确定接收通道的工作状态，其中，工作状态包括正常状态和故障状态。

由此，即可将噪声分多个传输通道传输至磁共振设备的多个接收通道中，以便确定每个接收通道的工作状态。

如图2所示，以50ohm负载为例，本实施例中的磁共振接收通道的校准方法，可以通过以下步骤具体实现：

步骤202，将50ohm负载产生的噪声信号分别传输至磁共振设备的多个接收通道。

引入50ohm负载的噪声信号作为激励信号，取代了相关技术中使用磁共振设备的射频发射链自身生成的激励信号的方案，结合噪声本身的稳定性，其作为激励信号时不会再受到发射链增益的影响，大大增强了激励信号的稳定性，从而进一步提升了测试结果的有效性。

步骤204，获取预定功率阈值。

其具体方式可以为将预先根据磁共振接收链路计算得到的每个接收通道的理论功率阈值作为预定功率阈值，当然，计算预定功率阈值并非每次测试必备的步骤，而是可以在首次测试进行计算。

进一步而言，根据磁共振设备的各链路的工作参数和噪声源的多个传输通道的输出值，可以求得理论上每个传输通道接收到的噪声功率的下限阈值，也就是预定功率阈值。

在本实施例另一个具体的实现方式中，所述步骤204获取的可以是功率阈值以外的其他参数值，比如电压阈值或电流阈值。

在本实施例又一个具体的实现方式中，所述步骤204也可以在步骤202之前执行，不限定两者执行的先后顺序。

步骤206，判断每个接收通道的接收信号的功率是否小于预定功率阈值，当判断结果为是时，进入步骤208，否则，进入步骤210。

当一个接收通道的接收信号的功率小于预定功率阈值时，说明该接收通道的接收信号的功率已低于理论上的下限阈值，可进入步骤208。反之，则进入步骤210。

在本实施例另一个具体的实现方式中，在步骤204获取的为电压阈值或电流阈值，在步骤206中，判断每个接收通道的接收信号的电压是否小于预定电压阈值；在本实施例又一个具体的实现方式中，在步骤204获取的为电流阈值，在步骤206中，判断每个接收通道的接收信号的电压是否小于预定电压阈值；当判断结果为是时，进入步骤208，否则，进入步骤210。

步骤208，确定功率对应的接收通道处于故障状态。

步骤210，确定功率对应的接收通道处于正常状态。

步骤212，在确定多个接收通道均处于正常状态时，获取每个接收通道对应的矫正因子。

矫正因子具体可以是幅度矫正因子，比如，根据预定功率阈值和接收通道的接收信号的功率之间的关系，确定一个矫正因子，相对应的，利用该矫正因子矫正的是接收信号的幅度。当然，矫正因子也可以为其他用途的矫正因子。

如果多个接收通道均处于正常状态，则可以进一步进行矫正工作。具体来说，对于不同的实际临床场景，在进行射频通路选择切换时，往往具有不同的路由选择，即具有多种路径，因此，在矫正阶段，可以针对每个路径生成一个矫正因子，以便根据该矫正因子矫正接收通道的接收信号幅度。

步骤214，根据矫正因子，矫正对应的接收通道的接收信号。

具体地，可以将一个接收通道的接收信号乘以该通道对应的幅度矫正因子，以将该通道的接收链引入的通道间幅度增益差异抹平。

实施例二

图3示出了根据本发明的一个实施例的磁共振接收通道校准装置的框图。

如图3所示，本发明的一个实施例的磁共振接收通道校准装置300，包括噪声源302、信号检测单元304和判断单元306。

其中，噪声源302用于产生噪声信号，并将噪声信号分别传输至磁共振设备的多个接收通道。

本实施例中，所述噪声源302包括一个50ohm负载，由于50ohm负载的自然低噪可靠性要远高于一个复杂的发射模块电路的可靠性，50ohm负载以一种假接收线圈的身份嵌入到磁共振的接收系统中，50ohm负载产生的噪声信号代替了磁共振接收线圈输出的射频感应信号，本方案引入50ohm负载的噪声作为激励信号，取代了相关技术中使用磁共振设备射频发射链自身生成的激励信号的方案，结合噪声本身的稳定性，其引入的外部噪声源的噪声信号作为激励信号时不会再受到发射链增益的影响，大大增强了激励信号的稳定性，从而进一步提升了测试结果的有效性。

需要补充的是，在本发明上述实施例中，可选地，磁共振接收通道校准装置外设连接于磁共振设备，也就是说，工作状态检测装置为单独的仪器，这样，一个工作状态检测装置可以应用于多个磁共振设备，提升了使用的便利性，便于降低测试成本。

在本发明上述实施例中，可选地，工作状态检测装置也可以设置在磁共振设备内。每个磁共振设备本身均可具有基于噪声的多通道测试功能，而无需外设的工作状态检测装置，大大提升了测试的便利性。比如，测试者可直接选择磁共振设备内的“噪声多通道测试”功能，然后将此装置接入到前端接口进行测试。

信号检测单元304检测磁共振设备接收通道的接收信号。

判断单元306根据所述磁共振设备的多个接收通道的接收信号，确定每个接收通道的工作状态，其中，所述工作状态包括正常状态和故障状态。

由此，即可将噪声分多个传输通道传输至磁共振设备的多个接收通道中，并且根据接收通道的接收信号，确定每个接收通道的工作状态。

在本发明上述实施例中，可选地，判断单元304具体用于：判断每个接收通道的接收信号的功率是否小于预定功率阈值，其中，当判断结果为是时，确定功率对应的接收通道处于故障状态，当判断结果为否时，确定功率对应的接收通道处于正常状态。

当一个接收通道的接收信号的功率小于预定功率阈值时，说明该接收通道接收到的噪声功率已低于理论上的下限阈值，可确定该接收通道发生故障。反之，则说明该接收通道处于正常状态，未发生故障。

在本发明上述实施例中，可选地，还包括：功率阈值设置单元308，将预先根据磁共振接收链路计算得到的每个接收通道的理论功率阈值作为所述预定功率阈值。

其具体方式可以为将预先根据磁共振接收链路计算得到的每个接收通道的理论功率阈值作为预定功率阈值，当然，计算预定功率阈值并非每次测试必备的步骤，而是可以在首次测试进行计算。

在本发明上述实施例中，可选地，磁共振接收通道校准装置300还包括矫正单元310，矫正单元310用于在确定多个接收通道均处于正常状态时，根据所述预定功率阈值和接收到的噪声的功率，获取每个接收通道对应的矫正因子，并根据矫正因子，矫正对应的接收通道的接收信号。本实施一个具体的实现方式中，所述矫正因子为幅度矫正因子，用于矫正对应的接收通道的接收信号的幅度。

如果多个接收通道均处于正常状态，则可以进一步进行矫正工作。具体来说，对于不同的实际临床场景，在进行射频通路选择切换时，往往具有不同的路由选择，即具有多种路径，因此，在矫正阶段，可以针对每个路径生成一个矫正因子，以便根据该矫正因子矫正接收通道的接收信号幅度。

具体地，可以将一个接收通道的接收信号乘以该通道对应的幅度矫正因子，以将该通道的接收链引入的通道间增益差异抹平。

实施例三

图4示出了根据本发明的一个实施例的磁共振设备的框图。

如图4所示，本发明的一个实施例的磁共振设备400，包括图3示出的磁共振设备接收通道校准装置300，因此，该磁共振设备400具有和图3示出的磁共振设备接收通道校准装置300相同的技术效果，在此不再赘述。

实施例四

图5示出了根据本发明的一个实施例的磁共振系统的测试原理示意图。

如图5所示，对磁共振系统进行多通道接收测试时，磁共振设备接收通道校准装置在射频接收系统中处于比较靠前端的位置，在系统测试、校准、安装维护时代替线圈，或者以一种假线圈的身份嵌入到接收链中，比如，插入病床上的插口。

磁共振设备接收通道校准输出n个通道的噪声信号代替射频接收线圈输出的n通道射频感应信号，并可以通过射频通路选择切换装置将这n个输出导入到后端接收链的n个通道中，这里的接收链一共含有M个通道(M>n)。

针对不同的线圈、不同的实际临床应用场景、不同的线圈接收单元，射频通路选择切换装置会有不同的路由选择，即路径。若一共有k种路径，则需要保证k种路径接收到的噪声功率都大于下限阈值Pt，若某通道测试结果小于Pt，则认为该通道故障。其中，Pt是根据实际的链路规划以及磁共振接收通道校准装置各通道的输出计算出的理论值，如果工作状态检测装置的n通道输出的不一致可以通过工艺或者出厂校准的方式补偿掉，则Pt可以更加准确。

若接收通道无故障，则在磁共振系统的矫正阶段，针对这k个路径生成k个幅度矫正因子CF。在图像重建的第一步，即可通过对每一路磁共振信号乘以CF，将接收链引入的通道间的增益差异给抹平。增益矫正可以使得矫正后合成和重建之后的图像的信噪比和亮度分布相对于应用噪声去相关优化算法的结果并没有明显的恶化，而且信噪比还要好于未经幅度矫正时的重建结果。另外，由于噪声去相关算法需要额外的预扫描来扫描噪声，并需要额外的重建时间来通过来进行矩阵求逆以及逐点的矩阵运算来进行噪声去相关以及幅相矫正，因此，在一些需要快速出图的场合，本方案可以在同样信噪比要求时，相对于未经幅度矫正的系统提升扫描和重建的速度。

在上述技术方案中，当磁共振设备接收通道校准装置的各个输出通道输出的噪声信号保持一致时测试多通道接收系统时，对各个通道的增益是否正常的判断就可以更准确，从而提升了检测多通道接收系统的增益的可靠性，便于将处于不通和半通状态的异常通道检测出来。

如果接收通道先天存在不一致性，多通道合并重建之后的图像信噪比会恶化，由于磁共振设备接收通道校准装置的各个输出通道的输出噪声信号功率一致性较好，因此，本方案可以用来矫正接收通道的不一致性，使得矫正后合成和重建之后的图像的信噪比和亮度分布相对于应用噪声去相关优化算法的结果并没有明显的恶化。

图6示出了图5实施例中的磁共振接收通道校准装置的原理示意图。

如图6所示，通过50ohm负载，经过两极LNA1、LNA2(低噪声放大器)得到放大之后的噪声信号，接着，再通过1-n功分器均分成n路，每路再经衰减器(ATT1、ATT2……ATTn)输出，衰减器可以是可调的，也可以是固定的，工艺上需要保证n路输出的噪声信号功率在系统成像带宽内相等，以保证接收通道一致性校准的准确性。

两个低噪声放大器用于最大限度降低链路上加性噪声/干扰的影响，使得来源于50ohm负载的噪声占据主导地位。

实施例五

图7示出了根据本发明的另一个实施例的磁共振接收通道校准装置的原理示意图。

如图7所示，考虑到现实器件的离散性，衰减器可采用VVA(压控衰减器)，每一路都是模拟可控，其中，控制电压是V1～Vn。本实施例中，控制模拟信号来自DAC(Digital toanalog converter，数字模拟转换器)，而DAC由FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)或CPLD(Complex Programmable Logic Device，复杂可编程逻辑器件)驱动，DAC的输入的数字量在出厂时的测试阶段计算出来并写入E2PROM(ElectricallyErasable Programmable Read-Only Memory，电可擦可编程只读存储器)，在磁共振接收通道校准装置上电时，FPGA自动从E2PROM中读取并输出到DAC的数字输入端，其中，模拟可控的目的是保证每一路输出噪声功率等于预期功率，进一步保证校准的准确性。

以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，本发明的技术方案，使用了引入50ohm负载的噪声作为激励信号，取代了相关技术中使用发射链额外生成的激励信号的方案，不会再受到发射链增益的影响，大大增强了稳定性，从而进一步提升了测试结果的有效性。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机装置(可以是个人计算机，服务器，或者网络装置等)或处理器(Processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种磁共振接收通道校准方法，其特征在于，包括：

将噪声源产生的噪声信号传输至磁共振设备的接收通道；

根据所述磁共振设备的接收通道的接收信号，确定接收通道的工作状态。

2.根据权利要求1所述的磁共振接收通道校准方法，其特征在于，根据所述磁共振设备的接收通道的接收信号，确定接收通道的工作状态，包括以下步骤：

判断所述接收通道的接收信号的功率是否小于预定功率阈值；

当判断结果为是时，确定所述功率对应的接收通道处于故障状态；

当判断结果为否时，确定所述功率对应的接收通道处于正常状态。

3.根据权利要求2所述的磁共振接收通道校准方法，其特征在于，确定所述预定功率阈值通过以下的方式获取：

将预先根据磁共振接收链路计算得到的接收通道的理论功率阈值作为所述预定功率阈值。

4.根据权利要求2或3所述的磁共振接收通道校准方法，其特征在于，还包括：

在确定所述接收通道处于正常状态时，根据所述预定功率阈值和接收到的噪声的功率，获取接收通道对应的矫正因子；

根据所述矫正因子，矫正所述矫正因子对应的接收通道的接收信号。

5.一种磁共振接收通道校准装置，其特征在于，包括：

噪声源，用于产生噪声信号，并将噪声信号传输至磁共振设备的接收通道；

信号检测单元，用于检测接收通道的接收信号；

判断单元，用于根据所述磁共振设备的接收通道的接收信号，确定接收通道的工作状态。

6.根据权利要求5所述的磁共振接收通道校准装置，其特征在于，所述判断单元具体用于：

判断所述接收通道的接收信号的功率是否小于预定功率阈值，其中，当判断结果为是时，确定所述功率对应的接收通道处于故障状态，当判断结果为否时，确定所述功率对应的接收通道处于正常状态。

7.根据权利要求6所述的磁共振接收通道校准装置，其特征在于，还包括：

连接于所述判断单元的功率阈值设置单元，将预先根据磁共振接收链路计算得到的接收通道的理论功率阈值作为所述预定功率阈值。

8.根据权利要求6或7所述的磁共振接收通道校准装置，其特征在于，还包括：

矫正单元，在确定所述接收通道处于正常状态时，根据所述预定功率阈值和接收信号的功率，获取接收通道对应的矫正因子，并根据所述矫正因子，矫正所述矫正因子对应的接收通道的接收信号。

9.根据权利要求5所述的磁共振接收通道校准装置，其特征在于，所述噪声源包括阻值为30-80ohm的负载。

10.一种磁共振设备，其特征在于，包括如权利要求5至9中任一项所述的磁共振接收通道校准装置，所述磁共振接收通道校准装置外设连接于所述磁共振设备，或者所述磁共振接收通道校准装置设置在所述磁共振设备内。