CN106814244B - 一种磁共振成像系统的射频功率计算装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施方式公开了一种磁共振成像系统的射频功率计算装置和方法。该装置包括：第一功率值计算模块，用于计算通过第一接收方式接收的射频信号的第一功率值；第二功率值计算模块，用于计算通过第二接收方式接收的所述射频信号的第二功率值；差值计算模块，用于计算所述第一功率值和第二功率值的差值；射频功率计算模块，用于当所述差值小于第一门限值时，根据所述第一功率值和第二功率值计算所述射频信号的射频功率。

Description

一种磁共振成像系统的射频功率计算装置和方法
技术领域
本发明涉及医学器械技术领域，特别是涉及一种磁共振成像系统的射频功率计算装置和方法。
背景技术
磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)是随着计算机技术、电子电路技术、超导体技术的发展而迅速发展起来的一种生物磁学核自旋成像技术。它利用磁场与射频脉冲使人体组织内进动的氢核(即H+)发生振动产生射频信号，经计算机处理而成像。当把物体放置在磁场中，用适当的电磁波照射它，使之共振，然后分析它释放的电磁波，就可以得知构成这一物体的原子核的位置和种类，据此可以绘制成物体内部的精确立体图像。比如，可以通过磁共振成像扫描人类大脑获得的一个连续切片的动画。
基于病人安全性考虑，在MRI扫描中需要实时测量射频信号功率，以保证射频信号功率值满足相应的安全性规范。射频信号被放大后，大部分射频信号通过定向耦合器发送到发射线圈，而剩余的少量射频信号用于功率测量。
在现有技术中，通过一种射频信号接收方式接收用于功率测量的射频信号，并计算该射频信号的功率值。然而，现有技术的射频信号接收方式单一，难以保证病人安全性，而且计算结果并不准确。
发明内容
本发明实施方式提出磁共振成像系统的一种射频功率计算装置和方法，从而提高射频功率计算准确度。
本发明实施方式的技术方案如下：
根据本发明实施方式的一方面，提出一种磁共振成像系统的射频功率计算装置，包括：
一第一功率值计算模块，用于计算通过一第一接收方式接收的一射频信号的一第一功率值；
一第二功率值计算模块，用于计算通过一第二接收方式接收的所述射频信号的一第二功率值；
一差值计算模块，用于计算所述第一功率值和第二功率值的一差值；
一射频功率计算模块，用于当所述差值小于一第一门限值时，根据所述第一功率值和第二功率值计算所述射频信号的一射频功率。
优选地，还包括：所述射频功率计算模块，用于当所述差值小于所述第一门限值时，计算所述第一功率值和第二功率值的平均值作为所述射频功率。
还包括：
一报警模块，用于当所述差值大于等于所述第一门限值时，发出一第一报警指令；或
当所述射频功率大于一第二门限值时，发出一第二报警指令。
优选地，所述第一接收方式为一窄带接收方式，所述第二接收方式为一宽带接收方式；或
所述第一接收方式为一窄带接收方式，所述第二接收方式为另一窄带接收方式；或
所述第一接收方式为一宽带接收方式，所述第二接收方式为另一宽带接收方式。
优选地，所述第一接收方式为一窄带接收方式，所述第二接收方式为一宽带接收方式；所述第一功率值计算模块包括：
一中心频率识别单元，用于识别所述射频信号的一中心频率；
一频率补偿单元，用于对识别出所述中心频率的所述射频信号执行一频率补偿处理；
一下变频单元，用于对所述频率补偿处理后的射频信号执行一下变频处理；
一功率测量值计算单元，用于计算所述下变频处理后的射频信号的功率值。
优选地，所述功率测量值计算单元包括：一幅值提取元件；一滑动平均处理元件；一非线性校正元件；一射频功率积分运算元件；
所述第二功率值计算模块包括：一滑动平均处理元件；一非线性校正元件；一射频功率积分运算元件。
根据本发明实施方式的另一方面，提出一种磁共振成像系统的射频功率计算装置，包括：
一第一功率值计算模块，用于计算通过一第一接收方式接收的一射频信号的一第一功率值；
一第二功率值计算模块，用于计算通过一第二接收方式接收的所述射频信号的一第二功率值；
一第三功率值计算模块，用于计算通过一第三接收方式接收的所述射频信号的一第三功率值；
一差值计算模块，用于计算所述第一功率值和第二功率值的一第一差值、所述第一功率值和第三功率值的一第二差值及所述第二功率值和第三功率值的一第三差值；
一射频功率计算模块，用于当所述第一差值、第二差值和第三差值都小于一第一门限值时，根据所述第一功率值、第二功率值和第三功率值计算所述射频信号的一射频功率。
根据本发明实施方式的另一方面，提出一种磁共振成像系统的射频功率计算方法，包括：
计算通过一第一接收方式接收的一射频信号的一第一功率值；
计算通过一第二接收方式接收的所述射频信号的一第二功率值；
计算所述第一功率值和第二功率值的一差值；
当所述差值小于一第一门限值时，根据所述第一功率值和第二功率值计算所述射频信号的一射频功率。
优选地，所述第一接收方式为一窄带接收方式，所述第二接收方式为一宽带接收方式；或
所述第一接收方式为一窄带接收方式，所述第二接收方式为另一窄带接收方式；或
所述第一接收方式为一宽带接收方式，所述第二接收方式为另一宽带接收方式。
根据本发明实施方式的另一方面，提出一种磁共振成像系统的射频功率计算方法，包括：
计算通过一第一接收方式接收的一射频信号的一第一功率值；
计算通过一第二接收方式接收的所述射频信号的一第二功率值；
计算通过一第三接收方式接收的所述射频信号的一第三功率值；
计算所述第一功率值和第二功率值的一第一差值、所述第一功率值和第三功率值的一第二差值及所述第二功率值和第三功率值的一第三差值；
当所述第一差值、第二差值和第三差值都小于一第一门限值时，根据所述第一功率值、第二功率值和第三功率值计算所述射频信号的一射频功率。
从上述技术方案可以看出，在本发明实施方式中，第一功率值计算模块计算通过第一接收方式接收的射频信号的第一功率值；第二功率值计算模块计算通过第二接收方式接收的该射频信号的第二功率值；差值计算模块计算第一功率值和第二功率值的差值；射频功率计算模块，用于当差值小于第一门限值时，根据第一功率值和第二功率值计算射频信号的射频功率。由此可见，本发明比较第一功率值和第二功率值的差值，且当差值小于第一门限值时，根据第一功率值和第二功率值的计算射频信号的功率值，从而可以提高计算准确度。
而且，当接收机工作不正常以及功率测量值不正常时，可以向用户及时发出报警提示，从而提高安全性。另外，本发明在射频信号接收和处理过程中采用多种数字处理方式，所以针对模拟前端的性能要求大幅降低，从而可以节约成本。
附图说明
图1为根据本发明实施方式磁共振成像系统的功率测量过程的模拟前端示范性处理示意图。
图2为根据本发明实施方式磁共振成像系统的射频功率计算装置的结构图；
图3为根据本发明实施方式磁共振成像系统的射频功率计算装置的第一示范性应用结构图；
图4为根据本发明实施方式磁共振成像系统的射频功率计算装置的第二示范性应用结构图；
图5为根据本发明实施方式磁共振成像系统的射频功率计算装置的第三示范性应用结构图；
图6为根据本发明实施方式磁共振成像系统的射频功率计算装置的另一结构图；
图7为根据本发明实施方式磁共振成像系统的射频功率计算装置的第四示范性结构图；
图8为根据本发明实施方式磁共振成像系统的射频功率计算方法的第一示范性流程图；
图9为根据本发明实施方式磁共振成像系统的射频功率计算方法的第二示范性流程图。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以阐述性说明本发明，并不用于限定本发明的保护范围。
为了描述上的简洁和直观，下文通过描述若干代表性的实施方式来对本发明的方案进行阐述。实施方式中大量的细节仅用于帮助理解本发明的方案。但是很明显，本发明的技术方案实现时可以不局限于这些细节。为了避免不必要地模糊了本发明的方案，一些实施方式没有进行细致地描述，而是仅给出了框架。下文中，“包括”是指“包括但不限于”，“根据……”是指“至少根据……，但不限于仅根据……”。由于汉语的语言习惯，下文中没有特别指出一个成分的数量时，意味着该成分可以是一个也可以是多个，或可理解为至少一个。
图1为根据本发明实施方式磁共振成像系统的功率测量过程的模拟前端示范性处理示意图。
如图1所示，模拟前端包括：射频发射器1、射频功率放大器2、定向耦合器3、窄带接收机30和宽带接收机40。
射频发射器1发出模拟信号格式的射频信号；射频功率放大器2放大该模拟信号格式的射频信号，并将放大后的射频信号发送到定向耦合器3；定向耦合器3将大部分射频信号发送到发射线圈4，从而由发射线圈4将射频信号发射出去。定向耦合器3还将小部分的射频信号发送到窄带接收机30和宽带接收机40，以用于后续的功率测量。
窄带接收机30应用窄带接收方式接收并将射频信号转换为数字信号格式。窄带接收机30包括带通滤波器5、混频器61、低通滤波器6和模拟/数字转换器7。
宽带接收机40应用宽带接收方式接收并将射频信号转换为数字信号格式。宽带接收机40包括单片解调对数放大器62、低通滤波器8和模拟/数字转换器9。
无论窄带接收机30用窄带接收方式接收的射频信号，还是宽带接收机40用宽带接收方式接收的射频信号，都可以作为本发明的射频功率测量的输入信号。
图2为根据本发明实施方式磁共振成像系统的射频功率计算装置的结构图。
如图2所示，该装置10包括：
第一功率值计算模块11，用于计算通过第一接收方式接收的射频信号的第一功率值；
第二功率值计算模块12，用于计算通过第二接收方式接收的该射频信号的第二功率值；
差值计算模块13，用于计算第一功率值和第二功率值的差值；
射频功率计算模块14，用于当差值小于第一门限值时，根据第一功率值和第二功率值计算射频信号的射频功率。
在一个实施方式中，射频功率计算模块14，用于当差值小于第一门限值时，计算第一功率值和第二功率值的平均值作为射频功率。在另一个实施方式中，射频功率计算模块14，用于当差值小于第一门限值时，分别根据第一功率值的预设权重和第二功率值的预设权重，基于加权算法计算第一功率值和第二功率值的加权值作为射频功率。在另一个实施方式中，射频功率计算模块14，用于当差值小于第一门限值时，射频功率为第一功率值和第二功率值的平方和的平方根。
以上举例描述了根据第一功率值和第二功率值计算射频信号的射频功率的典型实例，本领域技术人员可以意识到，这种描述是示范性的，并不用于限定本发明的保护范围。
具体地，第一功率值计算模块11的输入端可以连接第一接收机，第一接收机通过第一接收方式从定向耦合器接收用于功率测量的射频信号。第一接收机执行模拟/数字转换处理，以将该射频信号转换为数字信号格式。然后，第一接收机将数字信号格式的射频信号发送到第一功率值计算模块11，从而由第一功率值计算模块11计算该数字信号格式的射频信号的第一功率值。
第二功率值计算模块12的输入端可以连接第二接收机，第二接收机通过第二接收方式从定向耦合器接收用于功率测量的射频信号。第二接收机执行模拟/数字转换处理，以将该射频信号转换为数字信号格式。而且，第二接收机将数字信号格式的射频信号发送到第二功率值计算模块12，从而由第二功率值计算模块12计算该数字信号格式的射频信号的第二功率值。
第一接收机接收的射频信号与第二接收机接收的射频信号源自相同的射频信号。理论上，第一功率值与第二功率值相等。不过，由于第一接收机和第二接收机的差异性，第一功率值与第二功率值实际上可能具有差异。
差值计算模块13计算第一功率值和第二功率值的差值。当第一功率值与第二功率值的差值小于预先设定的第一门限值时，可以确定第一接收机和第二接收机都工作正常；当第一功率值与第二功率值的差值大于或等于预先设定的第一门限值时，可以确定第一接收机和第二接收机中至少有一个工作不正常。
比如：当第一功率值与第二功率值的差值小于预先设定的第一门限值时，即第一接收机和第二接收机都工作正常时，射频功率计算模块14计算第一功率值和第二功率值的平均值，并将该平均值作为射频信号的功率测量值。而且，当该平均值不大于安全性规范所限定的第二门限值时，认定射频信号功率正常；当该平均值大于安全性规范所限定的第二门限值时，认定射频信号功率不正常。
在一个实施方式中，该装置还包括：
报警模块，用于当第一功率值和第二功率值的差值大于等于第一门限值时，发出第一报警指令；或，当第一功率值和第二功率值的平均值大于预先设定的第二门限值时，发出第二报警指令。
第一报警指令用于提示用户第一接收机和第二接收机至少有一个工作不正常。第二报警指令用于提示用户射频信号功率不符合安全规范。
在一个实施方式中，第一接收方式为窄带接收方式，第二接收方式为宽带接收方式。在窄带接收方式中，窄带接收机可以包含：带通滤波器：混频器；低通滤波器和模拟/数字转换器。在宽带接收方式中，宽带接收机可以包含：单片解调对数放大器；低通滤波器和模拟/数字转换器。
在一个实施方式中，当第一接收方式为窄带接收方式时，第一功率值计算模块包括：中心频率识别单元，用于识别射频信号的中心频率；频率补偿单元，用于对识别出中心频率的射频信号执行频率补偿处理；下变频单元，用于对频率补偿处理后的射频信号执行下变频处理；功率测量值计算单元，用于计算下变频处理后的射频信号的功率值。具体地，功率测量值计算单元包括：幅值提取元件；滑动平均处理元件；非线性校正元件；射频功率积分运算元件。
在一个实施方式中，当第二接收方式为宽带接收方式时，第二功率值计算模块包括：滑动平均处理元件；非线性校正元件；射频功率积分运算元件。
优选地，本发明的射频信号接收和处理过程中的参数为可调的，从而可以适用于多种具体应用环境。比如，可以根据实际应用定期调整非线性校正元件的校正参数、中心频率识别单元的中心频率和频率补偿单元的频率补偿因子，因此本发明可以得到高精度的校准，更加贴近用户的需求。
本发明可以采用宽带接收方式和窄带接收方式从模拟前端接收射频信号，还可以采用两种窄带接收方式或采用两种宽带接收方式从模拟前端接收射频信号。比如：在一个实施方式中，第一接收方式为窄带接收方式，第二接收方式为另一宽带接收方式。或者，第一接收方式为宽带接收方式，第二接收方式为另一宽带接收方式。
下面对本发明进行更详细的举例说明。
图3为根据本发明实施方式磁共振成像系统的射频功率计算装置的第一示范性应用结构图。
如图3所示，该射频功率计算装置10具有两路输入信号，一路输入信号是通过窄带接收机30从模拟前端接收的射频信号；另一路输入信号是通过宽带接收机40从模拟前端接收的相同的射频信号。
通过窄带接收机30接收的射频信号，被输入到第一功率值计算模块11。第一功率值计算模块11包括：中心频率识别单元110、频率补偿单元111、下变频单元112和功率测量值计算单元113。中心频率识别单元110识别窄带接收机30接收的射频信号的中心频率；频率补偿单元111对识别出中心频率的射频信号执行频率补偿处理；下变频单元112对频率补偿处理后的射频信号执行下变频处理；功率测量值计算单元113计算下变频处理后的射频信号的功率值。
具体地，下变频单元112包括：乘法器Asin(wt)；乘法器Acos(wt)；与乘法器Asin(wt)连接的数字低通处理元件1121；与乘法器Acos(wt)连接的数字低通处理元件1122。功率测量值计算单元113包括：幅值提取元件51；滑动平均处理元件52；非线性校正元件53；射频功率积分运算元件54。幅值提取元件51从射频信号中提取出幅值；滑动平均处理元件52执行滑动平均处理；非线性校正元件53执行非线性校正；射频功率积分运算元件54计算窄带接收机30通过窄带接收方式接收的射频信号的功率值，即为第一功率值。
通过宽带接收机40接收的射频信号，被输入到第二功率值计算模块12。第二功率值计算模块12包括：滑动平均处理元件121、非线性校正元件122和射频功率积分运算元件123。滑动平均处理元件121执行滑动平均处理；非线性校正元件122执行非线性校正；射频功率积分运算元件123计算通过宽带接收机40通过宽带接收方式接收的射频信号的功率值，即为第二功率值。
时间校正单元16对第一功率值和第二功率值执行时间校正。差值计算模块13计算时间校正后的第一功率值与第二功率值的差值m。当差值m小于预先设定的第一门限值K时，射频功率计算模块14计算第一功率值和第二功率值的平均值，该平均值即为射频信号的测量值。当第一功率值和第二功率值的平均值大于预先设定的第二门限值时G，射频功率计算模块14向报警模块15发出触发信号。当差值m不小于预先设定的第一门限值K时，差值计算模块13向报警模块15发送触发信号。
当报警模块15收到射频功率计算模块14发送的触发信号时，向用户发出提示射频信号功率不符合安全规范的报警指令。而且，当报警模块15收到差值计算模块13发送的触发信号时，报警模块15向用户发出提示射频信号接收不正常的报警指令。
在图3所示的实施方式中，分别采用一窄带接收方式和一宽带接收方式接收相同的射频信号，以作为射频功率计算装置的两路输入信号。实际上，也可以采用一窄带接收方式和另一窄带接收方式接收相同的射频信号，以作为射频功率计算装置的两路输入信号，或采用一宽带接收方式和另一宽带接收方式接收相同的射频信号，以作为射频功率计算装置的两路输入信号。
图4为根据本发明实施方式磁共振成像系统的射频功率计算装置的第二示范性应用结构图。
在图4中，射频功率计算装置10具有两路输入信号，一路输入信号是第一宽带接收机40通过一宽带接收方式从模拟前端接收的射频信号；另一路输入信号是第二宽带接收机40’通过另一宽带接收方式从模拟前端接收的射频信号。第一宽带接收机40与第二宽带接收机40’可以具有相同或相似的具体结构。
射频发射器1发出模拟信号格式的射频信号；射频功率放大器2放大该模拟信号格式的射频信号，并将放大后的射频信号发送到定向耦合器3；定向耦合器3将大部分射频信号发送到发射线圈4，从而由发射线圈4将射频信号发射出去。定向耦合器3还将小部分的射频信号发送到第一宽带接收机40和第二宽带接收机40’，以用于后续的功率测量。
第一宽带接收机40接收的射频信号和第二宽带接收机40’接收的射频信号，作为如图2所示的射频功率计算装置10的输入信号。
假定第一宽带接收机40接收的射频信号输入到射频功率计算装置10的第一功率值计算模块11；第二宽带接收机40’接收的射频信号输入到射频功率计算装置10的第二功率值计算模块12。射频功率计算装置10的第一功率值计算模块11包括：滑动平均处理元件；非线性校正元件；射频功率积分运算元件。类似地，射频功率计算装置10的第二功率值计算模块12包括：滑动平均处理元件；非线性校正元件；射频功率积分运算元件。
第一宽带接收机40接收的射频信号，依次经过第一功率值计算模块11的滑动平均处理元件、非线性校正元件和射频功率积分运算元件。其中：滑动平均处理元件执行滑动平均处理；非线性校正元件执行非线性校正；射频功率积分运算元件计算第一宽带接收机40接收的射频信号的功率值，即为第一功率值。
第二宽带接收机40’接收的射频信号，依次经过第二功率值计算模块12的滑动平均处理元件、非线性校正元件和射频功率积分运算元件。其中：滑动平均处理元件执行滑动平均处理；非线性校正元件执行非线性校正；射频功率积分运算元件计算第二宽带接收机40’接收的射频信号的功率值，即为第二功率值。
射频功率计算装置10的时间校正单元对第一功率值和第二功率值执行时间校正。
差值计算模块13计算时间校正后的第一功率值与第二功率值的差值m。当差值m小于预先设定的第一门限值K时，射频功率计算模块14计算第一功率值和第二功率值的平均值，该平均值即为射频信号的测量值。当第一功率值和第二功率值的平均值大于预先设定的第二门限值时G，射频功率计算模块14向报警模块发出触发信号。当差值m不小于预先设定的一第一门限值K时，差值计算模块13向报警模块发送触发信号。
当报警模块收到射频功率计算模块14发送的触发信号时，向用户发出提示射频信号功率不符合安全规范的报警指令。而且，当报警模块收到差值计算模块13发送的触发信号时，向用户发出提示射频信号接收不正常的报警指令。
图5为根据本发明实施方式磁共振成像系统的射频功率计算装置的第三示范性应用结构图。
在图5中，射频功率计算装置10具有两路输入信号，一路输入信号是第一窄带接收机30通过一窄带接收方式从模拟前端接收的射频信号；另一路输入信号是第二窄带接收机30’通过另一窄带接收方式从模拟前端接收的射频信号。第一窄带接收机30与第二窄带接收机30’可以具有相同或相似的具体结构。
射频发射器1发出模拟信号格式的射频信号；射频功率放大器2放大该模拟信号格式的射频信号，并将放大后的射频信号发送到定向耦合器3；定向耦合器3将大部分射频信号发送到发射线圈4，从而由发射线圈4将射频信号发射出去。定向耦合器3还将小部分的射频信号发送到第一窄带接收机30和第二窄带接收机30’，以用于后续的功率测量。
第一窄带接收机30和第二窄带接收机30’接收的射频信号，作为如图2所示的射频功率计算装置10的输入信号。
假定第一窄带接收机30接收的射频信号输入到第一功率值计算模块11，第二窄带接收机30’接收的射频信号输入到第二功率值计算模块12。射频功率计算装置10的第一功率值计算模块11包括中心频率识别单元；频率补偿单元；下变频单元；功率测量值计算单元。类似地，射频功率计算装置10的第二功率值计算模块12包括中心频率识别单元；频率补偿单元；下变频单元；功率测量值计算单元。
第一窄带接收机30接收的射频信号，依次被输入到第一功率值计算模块11的中心频率识别单元、频率补偿单元、下变频单元和功率测量值计算单元。在第一功率值计算模块11中：中心频率识别单元识别射频信号的中心频率；频率补偿单元对识别出中心频率的射频信号执行频率补偿处理；下变频单元对频率补偿处理后的射频信号执行下变频处理；功率测量值计算单元计算下变频处理后的射频信号的功率值。具体地，第一功率值计算模块11的功率测量值计算单元包括：幅值提取元件；滑动平均处理元件；非线性校正元件；射频功率积分运算元件。幅值提取元件从射频信号中提取出幅值；滑动平均处理元件执行滑动平均处理；非线性校正元件执行非线性校正；射频功率积分运算元件计算通过窄带接收方式接收的射频信号的功率值，即为第一功率值。
第二窄带接收机30’接收的射频信号，依次被输入到第二功率值计算模块12的中心频率识别单元、频率补偿单元、下变频单元和功率测量值计算单元。在第二功率值计算模块12中：中心频率识别单元识别射频信号的中心频率；频率补偿单元对识别出中心频率的射频信号执行频率补偿处理；下变频单元对频率补偿处理后的射频信号执行下变频处理；功率测量值计算单元计算下变频处理后的射频信号的功率值。具体地，第二功率值计算模块12的功率测量值计算单元包括：幅值提取元件；滑动平均处理元件；非线性校正元件；射频功率积分运算元件。幅值提取元件从射频信号中提取出幅值；滑动平均处理元件执行滑动平均处理；非线性校正元件执行非线性校正；射频功率积分运算元件计算通过窄带接收方式接收的射频信号的功率值，即为第二功率值。
射频功率计算装置10的时间校正单元对第一功率值和第二功率值执行时间校正。差值计算模块13计算时间校正后的第一功率值与第二功率值的差值m。当差值m小于预先设定的第一门限值K时，射频功率计算模块14计算第一功率值和第二功率值的平均值，该平均值即为射频信号的测量值。当第一功率值和第二功率值的平均值大于预先设定的第二门限值时G，射频功率计算模块14向报警模块发出触发信号。当差值m不小于预先设定的一第一门限值K时，差值计算模块13向报警模块发送触发信号。
当报警模块收到射频功率计算模块14发送的触发信号时，向用户发出提示射频信号功率不符合安全规范的报警指令。而且，当报警模块15收到差值计算模块13发送的触发信号时，向用户发出提示射频信号接收不正常的报警指令。
在上述实施方式中，射频功率计算装置的输入信号为两路。实际上，射频功率计算装置的输入信号还可以为三路，甚至更多路。
图6为根据本发明实施方式磁共振成像系统的射频功率计算装置的另一结构图。在图6中，射频功率计算装置的输入信号为三路。
如图6所示，磁共振成像系统的射频功率计算装置20，包括：
第一功率值计算模块21，用于计算通过第一接收方式接收的射频信号的第一功率值；
第二功率值计算模块22，用于计算通过第二接收方式接收的该射频信号的第二功率值；
第三功率值计算模块23，用于计算通过第三接收方式接收的该射频信号的第三功率值；
差值计算模块24，用于计算第一功率值和第二功率值的第一差值、第一功率值和第三功率值的第二差值及第二功率值和第三功率值的第三差值；
射频功率计算模块25，用于当第一差值、第二差值和第三差值都小于预先设定的第一门限值时，计算第一功率值、第二功率值和第三功率值的平均值。该平均值即为该射频信号的射频功率测量值。
图7为根据本发明实施方式磁共振成像系统的射频功率计算装置的第四示范性结构图。
在图7中，该射频功率计算装置20具有三路输入信号，第一路输入信号是第一宽带接收机40通过一宽带接收方式从模拟前端接收的射频信号；第二路输入信号是第二宽带接收机40’通过另一宽带接收方式从模拟前端接收的射频信号；第三路输入信号是第一窄带接收机30通过一窄带接收方式从模拟前端接收的射频信号。
射频发射器1发出模拟信号格式的射频信号；射频功率放大器2放大该模拟信号格式的射频信号，并将放大后的射频信号发送到定向耦合器3；定向耦合器3将大部分射频信号发送到发射线圈4，从而由发射线圈4将射频信号发射出去。定向耦合器3还将小部分的射频信号发送到第一宽带接收机40、第二宽带接收机40’和第一窄带接收机30，以用于后续的功率测量。
第一宽带接收机40、第二宽带接收机40’和第一窄带接收机30接收的射频信号，作为如图6所示的射频功率计算装置20的输入信号。
假定第一宽带接收机40接收的射频信号输入到射频功率计算装置20的第一功率值计算模块21；第二宽带接收机40’接收的射频信号输入到射频功率计算装置20的第二功率值计算模块22；第一窄带接收机30接收的射频信号输入到射频功率计算装置20的第三功率值计算模块23。
第一功率值计算模块21包括滑动平均处理元件；非线性校正元件；射频功率积分运算元件。类似地，第二功率值计算模块22包括滑动平均处理元件；非线性校正元件；射频功率积分运算元件。第三功率值计算模块23包括中心频率识别单元；频率补偿单元；下变频单元；功率测量值计算单元。该功率测量值计算单元包括幅值提取元件；滑动平均处理元件；非线性校正元件；射频功率积分运算元件。
第一宽带接收机40接收的射频信号，依次经过第一功率值计算模块21的滑动平均处理元件、非线性校正元件和射频功率积分运算元件。第一功率值计算模块21的滑动平均处理元件执行滑动平均处理；第一功率值计算模块21的非线性校正元件执行非线性校正；第一功率值计算模块21的射频功率积分运算元件计算第一宽带接收机40接收的射频信号的功率值，即为第一功率值。
第二宽带接收机40’接收的射频信号，依次经过第二功率值计算模块22的滑动平均处理元件、非线性校正元件和射频功率积分运算元件。第二功率值计算模块22的滑动平均处理元件执行滑动平均处理；第二功率值计算模块22的非线性校正元件执行非线性校正；第二功率值计算模块22的射频功率积分运算元件计算第二宽带接收机40’接收的射频信号的功率值，即为第二功率值。
第一窄带接收机30接收的射频信号，依次被输入到第三功率值计算模块23的中心频率识别单元、频率补偿单元、下变频单元和功率测量值计算单元。中心频率识别单元识别射频信号的中心频率；频率补偿单元对识别出中心频率的射频信号执行频率补偿处理；下变频单元对频率补偿处理后的射频信号执行下变频处理；功率测量值计算单元计算下变频处理后的射频信号的功率值。具体地，功率测量值计算单元包括：幅值提取元件；滑动平均处理元件；非线性校正元件；射频功率积分运算元件。幅值提取元件从射频信号中提取出幅值；滑动平均处理元件执行滑动平均处理；非线性校正元件执行非线性校正；射频功率积分运算元件计算第一窄带接收机30接收的射频信号的功率值，即为第三功率值。
射频功率计算装置20的时间校正单元对第一功率值、第二功率值和第三功率值执行时间校正，并将时间校正后的第一功率值、第二功率值和第三功率值发送到差值计算模块24。
差值计算模块24计算第一功率值与第二功率值的差值m1、第一功率值与第三功率值的差值m2以及第二功率值与第三功率值的差值m3。当差值m1、m2和m3都小于预先设定的第一门限值K时，平射频功率计算模块25计算第一功率值、第二功率值和第三功率值的平均值，该平均值即为射频信号的测量值。当第一功率值、第二功率值和第三功率值的平均值大于预先设定的第二门限值时G，射频功率计算模块25向报警模块发出触发信号。当差值m1、m2和m3中至少有一个不小于预先设定的第一门限值K时，差值计算模块24向报警模块发送触发信号。
当报警模块收到射频功率计算模块25发送的触发信号时，向用户发出提示用户射频信号功率不符合安全规范的报警指令。而且，当报警模块收到差值计算模块24发送的触发信号时，向用户发出提示射频信号接收不正常的报警指令。
可以通过现场可编程门阵列(FPGA)、金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、支持ARM的微处理器系统等多种具体方式实施图2～图7所示的射频功率计算装置。
基于上述描述，本发明还提出了一种磁共振成像系统的射频功率计算方法。
图8为根据本发明实施方式磁共振成像系统的射频功率计算方法的第一示范性流程图。
如图8所示，该方法包括：
步骤801：计算通过第一接收方式接收的射频信号的第一功率值；
步骤802：计算通过第二接收方式接收的射频信号的第二功率值；
步骤803：计算第一功率值和第二功率值的差值；
步骤804：当差值小于预先设定的一门限值时，计算第一功率值和第二功率值的平均值。
在一个实施方式中，第一接收方式为窄带接收方式，第二接收方式为宽带接收方式。
图9为根据本发明实施方式磁共振成像系统的射频功率计算方法的第二示范性流程图。
如图9所示，该方法包括：
步骤901：计算通过第一接收方式接收的射频信号的第一功率值；
步骤902：计算通过第二接收方式接收的所述射频信号的第二功率值；
步骤903：计算通过第三接收方式接收的所述射频信号的第三功率值；
步骤904：计算第一功率值和第二功率值的第一差值、第一功率值和第三功率值的第二差值及第二功率值和第三功率值的第三差值；
步骤905：当第一差值、第二差值和第三差值都小于预先设定的门限值时，计算第一功率值、第二功率值和第三功率值的平均值。
综上所述，在本发明实施方式中，第一功率值计算模块计算通过第一接收方式接收的射频信号的第一功率值；第二功率值计算模块计算通过第二接收方式接收的所述射频信号的第二功率值；差值计算模块计算所述第一功率值和第二功率值的差值；射频功率计算模块，用于当所述差值小于预先设定的第一门限值时，计算第一功率值和第二功率值的平均值。
由此可见，本发明比较第一功率值和第二功率值的差值，且当差值小于第一门限值时，根据第一功率值和第二功率值计算出射频功率测量值，从而可以提高计算准确度。而且，当接收机工作不正常以及功率测量值不正常时，可以向用户及时发出报警提示。
另外，本发明在射频信号接收和处理过程中采用多种数字处理方式，因此针对模拟前端的性能要求大幅降低，从而可以节约成本。具体地，本发明对模拟电路频率响应的平坦度、模拟电路的线性度和模拟信号链路延迟时间差异度都显著降低了要求。比如，可以根据实际应用定期调整非线性校正元件的校正参数、中心频率识别单元的中心频率和频率补偿单元的频率补偿因子，因此本发明可以得到高精度的校准，更加贴近用户的需求。
不仅于此，本发明的射频信号接收和处理过程中的参数优选为可调的，从而可以适用于多种具体应用环境。
以上所述，仅为本发明的较佳实施方式而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种磁共振成像系统的射频功率计算装置，其特征在于，包括：
一第一功率值计算模块，用于计算通过一第一接收方式接收的一射频信号的一第一功率值；
一第二功率值计算模块，用于计算通过一第二接收方式接收的所述射频信号的一第二功率值；
一差值计算模块，用于计算所述第一功率值和第二功率值的一差值；
一射频功率计算模块，用于当所述差值小于一第一门限值时，根据所述第一功率值和第二功率值计算所述射频信号的一射频功率，
所述第一功率值计算模块包括：
一中心频率识别单元，用于识别所述射频信号的一中心频率；
一频率补偿单元，用于对识别出所述中心频率的所述射频信号执行一频率补偿处理；
一下变频单元，用于对所述频率补偿处理后的射频信号执行一下变频处理；
一功率测量值计算单元，用于计算所述下变频处理后的射频信号的功率值。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述射频功率计算模块，用于当所述差值小于所述第一门限值时，计算所述第一功率值和第二功率值的一平均值作为所述射频功率。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：
一报警模块，用于当所述差值大于等于所述第一门限值时，发出一第一报警指令；或
当所述射频功率大于一第二门限值时，发出一第二报警指令。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述第一接收方式为一窄带接收方式，所述第二接收方式为一宽带接收方式；或
所述第一接收方式为一窄带接收方式，所述第二接收方式为另一窄带接收方式；或
所述第一接收方式为一宽带接收方式，所述第二接收方式为另一宽带接收方式。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述功率测量值计算单元包括：一幅值提取元件；一滑动平均处理元件；一非线性校正元件；一射频功率积分运算元件；
所述第二功率值计算模块包括：一滑动平均处理元件；一非线性校正元件；一射频功率积分运算元件。
6.一种磁共振成像系统的射频功率计算装置，其特征在于，包括：
一第一功率值计算模块，用于计算通过一第一接收方式接收的一射频信号的一第一功率值；
一第二功率值计算模块，用于计算通过一第二接收方式接收的所述射频信号的一第二功率值；
一第三功率值计算模块，用于计算通过一第三接收方式接收的所述射频信号的一第三功率值；
一差值计算模块，用于计算所述第一功率值和第二功率值的一第一差值、所述第一功率值和第三功率值的一第二差值及所述第二功率值和第三功率值的一第三差值；
一射频功率模块，用于当所述第一差值、第二差值和第三差值都小于一第一门限值时，根据所述第一功率值、第二功率值和第三功率值计算所述射频信号的一射频功率，
所述第一功率值计算模块包括：
一中心频率识别单元，用于识别所述射频信号的一中心频率；
一频率补偿单元，用于对识别出所述中心频率的所述射频信号执行一频率补偿处理；
一下变频单元，用于对所述频率补偿处理后的射频信号执行一下变频处理；
一功率测量值计算单元，用于计算所述下变频处理后的射频信号的功率值。
7.一种磁共振成像系统的射频功率计算方法，其特征在于，包括：
计算通过一第一接收方式接收的一射频信号的一第一功率值；
计算通过一第二接收方式接收的所述射频信号的一第二功率值；
计算所述第一功率值和第二功率值的一差值；
当所述差值小于一第一门限值时，根据所述第一功率值和第二功率值计算所述射频信号的一射频功率，
计算通过一第一接收方式接收的一射频信号的一第一功率值包括：
识别所述射频信号的一中心频率；
对识别出所述中心频率的所述射频信号执行一频率补偿处理；
对所述频率补偿处理后的射频信号执行一下变频处理；
计算所述下变频处理后的射频信号的功率值。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一接收方式为一窄带接收方式，所述第二接收方式为一宽带接收方式；或
所述第一接收方式为一窄带接收方式，所述第二接收方式为另一窄带接收方式；或
所述第一接收方式为一宽带接收方式，所述第二接收方式为另一宽带接收方式。
9.一种磁共振成像系统的射频功率计算方法，其特征在于，包括：
计算通过一第一接收方式接收的一射频信号的一第一功率值；
计算通过一第二接收方式接收的所述射频信号的一第二功率值；
计算通过一第三接收方式接收的所述射频信号的一第三功率值；
计算所述第一功率值和第二功率值的一第一差值、所述第一功率值和第三功率值的一第二差值及所述第二功率值和第三功率值的一第三差值；
当所述第一差值、第二差值和第三差值都小于一第一门限值时，根据所述第一功率值、第二功率值和第三功率值计算所述射频信号的一射频功率，
计算通过一第一接收方式接收的一射频信号的一第一功率值包括：
识别所述射频信号的一中心频率；
对识别出所述中心频率的所述射频信号执行一频率补偿处理；
对所述频率补偿处理后的射频信号执行一下变频处理；
计算所述下变频处理后的射频信号的功率值。
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