CN107110926B - 具有集成噪声天线的接收线圈单元和具有这种接收线圈单元的磁共振成像系统 - Google Patents

具有集成噪声天线的接收线圈单元和具有这种接收线圈单元的磁共振成像系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种接收线圈单元(140)，包括用在磁共振成像系统(110)中的接收线圈阵列(142)，所述接收线圈阵列具有对磁共振信号敏感的多个天线单元(144)，即，对B场信号敏感的天线单元(144)，其中，每个天线单元(144)包括对B场信号敏感的线圈元件(146)，并且每个天线单元(144)包括对E场信号敏感的E场天线(148)。本发明还提供了一种包括接收线圈单元(140)的磁共振成像系统(110)，所述接收线圈单元具有接收线圈阵列(142)，所述接收线圈阵列具有对磁共振信号敏感的多个天线单元(144)，即，对B场信号敏感的天线单元(144)，其中，所述接收线圈单元(140)被提供为如上面指定的接收线圈单元(140)。另外，本发明提供了一种用于磁共振成像的方法，所述方法包括以下步骤：提供接收线圈单元(140)，所述接收线圈单元包括用在磁共振成像系统(110)中的接收线圈阵列(142)，所述接收线圈阵列具有对磁共振信号敏感的多个天线单元(144)，即，对B场信号敏感的天线单元(144)，其中，每个天线单元(144)包括对B场信号敏感的线圈元件(146)，并且每个天线单元(144)包括对E场信号敏感的E场天线(148)；并且通过从自所述接收线圈单元(140)的所述线圈元件(146)接收到的所述B场信号中过滤掉自所述E场天线(148)接收到的噪声信号来执行对所述B场信号的去噪。

Description

具有集成噪声天线的接收线圈单元和具有这种接收线圈单元 的磁共振成像系统
技术领域
本发明涉及磁共振成像的领域，具体而言，涉及从包括具有对磁共振信号敏感的多个天线单元的接收线圈阵列的接收线圈单元接收到的磁共振信号(即，B场信号)的信号处理的领域。
背景技术
在磁共振(MR)成像和磁共振成像系统的领域，近年来在基于MR成像生成诊断图像的方面已经实现重要的改进。
然而，为了实现可靠的MR图像生成，避免由包括具有对磁共振信号敏感的多个天线单元的接收线圈阵列的所使用的接收线圈单元接收到的 MR信号的干扰是重要的。因此，在典型的MR系统设置中，磁体室的壁必须与RF屏蔽金属网格或金属屏障排成一行。这主要是为了避免各个外部源的RF辐射在成像时的信号接收期间进入MR接收链，因为MR接收链对噪声的影响非常敏感。此外，RF屏蔽在信号激发期间限制强大的RF辐射出现并分散其它RF接收器，例如航空飞机服务。完全装备的磁体室因此构造起来是复杂的并且是昂贵的。
无笼的MRI系统需要抑制源自发送天线在信号发送期间的辐射并抑制接收期间的外部噪声和信号干扰。在没有另外的手段的情况下，省略检查室的RF屏蔽导致MRI系统不可用。
国际申请WO2014/141109示出了具有多个表面线圈元件的多元件RF 发送线圈，所述多个表面线圈元件用作发送-接收T/R元件。此外，局部功率单元(pmu的)被提供与T/R元件相关联。
发明内容
本发明的目的是提供一种接收线圈单元，包括用在磁共振成像系统中并具有对磁共振信号敏感的多个天线单元，即对B场信号敏感的天线单元的接收线圈阵列；一种包括这种接收线圈单元的磁共振成像系统；以及一种用于这种磁共振成像系统的操作的方法，所述方法实现具有减小的噪声分量的MR信号生成，并且提供对于RF噪声不那么受影响的MR系统。
在本发明的一个方面中，该目的通过包括用在磁共振成像系统中并具有对磁共振信号敏感的多个天线单元，即对B场信号敏感的天线单元的接收线圈阵列的接收线圈单元来实现，其中，每个天线单元都包括对B场信号敏感的线圈元件，并且每个天线单元都包括对E场信号敏感的E场天线。
在本发明的另一方面中，该目的通过包括含有具有对磁共振信号敏感的多个天线单元，即对B场信号敏感的天线单元的接收线圈阵列的接收线圈单元的磁共振成像系统来实现，其中，接收线圈单元被提供为以上的接收线圈单元。
在本发明的另一个方面中，该目的通过一种用于磁共振成像的方法来实现，该方法包括以下步骤：提供接收线圈单元，该接收线圈单元包括接收线圈阵列，接收线圈阵列用在磁共振成像系统中并具有对磁共振信号敏感的多个天线单元，即对B场信号敏感的天线单元，其中，每个天线单元包括对B场信号敏感的线圈元件，并且每个天线单元包括对E场信号敏感的E场天线；并且通过从B场信号中过滤掉从E场天线接收到的噪声信号来执行从接收线圈单元的线圈元件接收到的B场信号的去噪。
在本发明的又一方面中，该目的通过一种用于更新MR成像系统的软件包来实现，其中，所述软件包包含用于根据以上方法控制MR成像系统的指令。
因此，噪声信号可以在天线单元处作为在线圈元件的区中的RF噪声的良好指示而直接获得。因此，对接收到的MR信号(即B场信号)的去噪可以基于接收到的E场信号来容易地执行。线圈元件和E场天线的得到的邻近度提供了直接位于相应的线圈元件的位置处的噪声信号。因此，去噪可以以简单的方式高效率地执行。此外，基于局部接收到的E场信号，来自远程或局部噪声源的噪声干扰可以在噪声本身不知晓的情况下被均匀地去除。这允许提供MR成像系统，其中，可以减小屏蔽要求，使得与现有技术的MR成像系统相比，在接收阶段期间，不需要RF屏蔽或仅需要减少的RF屏蔽。此外，去噪可以在临床应用的背景中实现MR成像系统的操作，在临床应用中，呈现类似于生命支持系统、治疗装置或其它的电或电子设备，它们是典型的RF噪声源并且通常在MR成像系统位于其中的屏蔽室中不可用。此外，在其中不能完全建立RF屏蔽的情况下，例如在开放的RF屏或屏蔽室的打开的门的情况下，去噪可以基于在天线单元内的噪声检测(即，使用E场天线检测E场信号)来实现具有减小的噪声的可靠的MR信号的生成。这实现了与远程噪声拾取天线相比有效的和密集的局部去噪，远程噪声拾取天线被置于远离接收线圈单元，例如位于MR成像系统的膛外部，例如，全部围绕MR成像系统。
由于B场信号和E场信号两者都从天线单元提供，因此现有的MR成像系统可以容易地被升级以实现MR信号的去噪。这仅仅需要用如上面指定的接收线圈单元替换常规的接收线圈单元。就MR成像系统的操作必须被适应而言，用于升级MR成像系统的软件包可以提供所需要的升级信息，例如所需要的代码以根据需要更改MR成像系统从而基于从相应的线圈元件的E场天线接收到的E场信号来执行去噪。
根据本发明的接收线圈单元并不限于用作接收线圈单元。通常，线圈单元被提供为接收和发送线圈。然而，在本发明的背景中，仅讨论了作为接收线圈单元的操作，因为该操作是相关的。
如上面所讨论的，每个天线单元都具有其自己的、局部的E场天线，其对于外部RF噪声是敏感的。外部RF噪声由来自E场天线的其E场来识别。对于改进的信号分离，E场天线和B场天线(即线圈元件)是去耦的。
优选地，用于MR信号接收的E场天线的灵敏度被强烈抑制，优选地，抑制到-80dB。
对于外部噪声(其是不源自MR成像系统自身的噪声)，噪声并不相关。因此，相应的天线单元的噪声拾取天线(即，E场天线)与线圈元件之间的相位差异是固定的，即使当天线单元正被移动到MR成像系统的膛内部时。通常，天线将被移动到一起，这是因为整个接收线圈单元被移动。然而，不需要在相应的天线单元的E场天线与线圈元件之间的系统校准。
根据优选的实施例，接收线圈单元包括多个去噪单元，该去噪单元用于从接收自相应的线圈元件的B场信号中过滤掉从E场天线接收到的噪声信号，其中，一个去噪单元被关联到每个天线单元，并且每个去噪单元适于基于相应的天线单元的E场天线的E场信号来执行去噪。因此，去噪单元的数量对应于天线单元的数量，原则上，仅为一些天线单元提供去噪单元也将是可能的，这对于未与去噪单元相关联的那些天线单元将具有降低的信号质量的缺点。去噪单元关联到天线单元以实现从线圈元件和E场天线接收到的信号的有效信号处理。去噪单元可以总体上在接收线圈单元处或者接收线圈单元内的任何适当的位置中提供。优选地，天线单元包括相应的去噪单元，使得可以提供集成的天线单元。这减小了从一个天线单元的B场信号和E场天线的E场信号的信号传送发生的干扰。在备选实施例中，通常在接收线圈单元中(优选地，在中央)提供去噪单元。更优选地，去噪单元具有用于将经滤波的B场信号从天线单元传输到MR成像系统的控制设备的光学输出部。因此，来自天线单元的个体信号被数字化并且由去噪单元的处理器在天线单元中进行局部处理。
根据优选的实施例，接收线圈单元包括一个去噪单元，该去噪单元用于从接收自相应的线圈元件的B场信号中过滤掉从E场天线接收到的噪声信号，其中，去噪单元连接到多个天线单元，并且每个去噪单元适于基于连接的天线单元的E场天线的E场信号来针对每个连接的天线单元执行去噪。因此，一个去噪单元从所有天线单元接收信号。原则上，仅为一些天线单元提供去噪单元也将是可能的，这对于未连接到去噪单元的那些天线单元具有降低的信号质量的缺点。去噪单元可以总体上在接收线圈单元处或者接收线圈单元内的任何适当的位置中提供。优选地，在接收线圈单元中在中央提供去噪单元。更优选地，去噪单元具有用于将经滤波的B场信号从天线单元传输到MR成像系统的控制设备的光学输出部。此外，去噪单元可以适于执行组合的数据处理。因此，可以基于相同的天线单元的E 场信号，或者在另外的天线单元的E场信号的另外的考虑下针对天线单元的B场信号执行去噪。因此，可以基于多个天线单元的E场天线的E场信号来执行一个信道的去噪，即，一个天线单元的接收到的B场信号的去噪。
根据优选的实施例，磁共振成像系统包括去噪单元，该去噪单元用于从接收自相应的线圈元件的B场信号中过滤掉从E场天线接收到的噪声信号，其中，去噪单元连接到接收线圈单元的多个天线单元，并且去噪单元适于基于连接的天线单元的E场天线的E场信号来针对每个连接的天线单元执行去噪。因此，MR成像系统的去噪单元从接收线圈单元(即，从接收线圈单元的所有天线单元)接收所有信号。原则上，仅为一些天线单元提供去噪单元也将是可能的，这对于未连接到去噪单元的那些天线单元具有降低的信号质量的缺点。去噪单元可以总体上在MR成像系统处或者MR 成像系统内的任何适当的位置中提供。优选地，去噪单元被集成地提供有 MR成像系统的控制单元。更优选地，去噪单元可以适于执行组合的数据处理。因此，可以基于相同的天线单元的E场信号，或者在另外的天线单元的E场信号的另外的考虑下针对天线单元的B场信号执行去噪。因此，可以基于多个天线单元的E场天线的E场信号来执行一个信道的去噪，即，一个天线单元的接收到的B场信号的去噪。
在以上情况中的每种情况下，去噪单元优选地适于执行如下面详细说明的去噪。去噪可以在时域、频域或图像域中单独完成。更优选地，去噪使用局部数据库来实现。为了对图像进行去噪，某些图案必须被提前训练，例如使用典型的噪声源或信号。个体信号被去噪单元的处理器数字化和处理。软件算法可以计算例如经去噪的图像。
根据优选的实施例，去噪单元适于基于反相操作和/或基于独立分量分析来执行去噪。用于去噪的该操作在噪声减小方面已经被证明是适当的和有效的。在反相操作中，为了消除例如局部生成的干扰，检测到干扰信号并生成反相位信号，其中，反相信号在其相位和幅度上进行调节，使得其在数字域中匹配不想要的信号干扰，即，局部生成的干扰，但是它是180 度反相的，有效地消除了干扰。独立分量分析(也被称为ICA)是用于将复杂数据集分解成独立的子部分的统计技术，其随后可用于确定信号的噪声分量并通过加上相等幅度的反向信号来消除它。反相操作和独立分量分析本身对本领域技术人员而言是一直的，使得关于实施方式未提供进一步的细节。
根据优选的实施例，提供了至少一个模数转换器，其用于将来自天线单元的模拟信号转换成馈送到去噪单元的数字信号。模数转换器实现了对信号数据的数字处理。数字信号尤其在具有高磁场强度和相比于模拟信号更可靠的所施加的另外的RF场的MR环境的考虑下。更优选地，数字信号被转换成光信号。光信号不受高磁场强度和所施加的RF场的影响。此外，可以在从以其它方式的电信号传输不生成另外的RF噪声的情况下执行光信号的传输。模数转换器可以被提供为用于转换所有天线单元的信号的单个转换器。或者，每个天线单元都可以包括一个转换器，更优选地，每个天线单元都可以包括用于来自线圈元件的信号的一个转换器和用于来自E 场天线的信号的一个转换器。模数转换器被提供为单个信道转换器。因此，天线单元可以被提供有集成的设计。
根据优选的实施例，E场天线被嵌入在用于每个天线单元的线圈元件中。术语“嵌入”此处指代E场天线在线圈元件的邻近的放置，使得E场天线可以将E场信号可靠地提供为相应的线圈元件处的噪声的指示。对于外部噪声(即，未从MR成像系统自身生成的噪声)，针对每个天线单元在线圈元件与E场天线之间创建固定的相位关系。因此，独立于MR成像系统的膛中的接收线圈单元的布置，不需要校准。
根据优选的实施例，线圈元件被提供为实质平面回路，并且E场天线优选地位于如由平面回路定义的线圈元件的平面中。这例如可通过使用E 场天线的偶极子类型来实现，E场天线固有地从线圈元件去耦。然而，E 场天线也可以相对于线圈元件以某一角度取向。优选地，E场天线的中点位于线圈元件的平面内。E场天线的取向优选地被选择为使得其可以拾取大多数的入射E场。因此，可以检测圆形地或椭圆形地极化的E场的设计将是有利的。更优选地，E场天线位于线圈元件内。平面回路可以另外包括耦合元件。将线圈元件提供为平面回路包括平面回路可以沿接收线圈单元的表面延伸。因此，平面回路可以指代沿接收线圈单元的周缘表面的延伸。
在备选实施例中，E场天线位于平面回路的平面外部。优选地，E场天线位于平面回路的平面径向向外处。优选地，E场天线位于平面内。
根据优选的实施例，每个天线单元的E场天线经由分集开关、平衡转换器、阻抗匹配单元或前置放大器中的至少一个连接到相应的去噪单元。另外的电子部件集成到接收线圈单元中或者优选地集成到相应的天线单元中有助于接收线圈单元和包括接收线圈单元的MR成像系统的设计。具体而言，在MR成像系统中使用电缆优选地由于其在操作时的辐射而被避免。因此，提供接收线圈单元或者已有的具有数字输出部的天线单元是优选的，更优选地具有光学输出部，其可以容易地连接到例如MR成像系统的控制单元。
根据优选的实施例，天线单元包括局部RF屏，并且天线单元的E场天线连接到局部RF屏。具体而言，可以在局部RF屏的径向向内或向外的方向上提供E场天线，然而，线圈元件位于局部RF屏的径向向内的方向上。E场天线的这种布置有助于接收线圈单元的设计。线圈元件可以从E 场天线个体地提供，使得例如可以通过将E场天线与局部RF屏添加在一起来根据本发明容易地重新设计或修改现有的接收线圈单元。当在局部RF 屏的径向向外的方向上提供E场天线时，可以在局部RF屏外部检测到指示噪声的E场信号。由于RF屏屏蔽天线单元，因此局部RF屏外部的噪声检测可以足以实现可靠的去噪。此外，局部RF屏径向向外的E场天线的布置可以由于E场天线与线圈元件的减小的耦合而容易地实现。
在备选实施例中，E场天线位于MR成像系统的膛的盖上或后方。这种布置提供了线圈元件与E场天线的结构性分离。然而，取决于置于膛中的接收线圈单元，E场天线和线圈元件可以以线圈元件和E场天线形成分布式天线单元的方式对齐，其中，E场天线根据需要相对于线圈元件被放置以实现作为对每个线圈元件局部处的噪声的指示的E场信号的可靠的接收。因此，不需要对线圈元件的修改以及因此对电线单元和接收线圈单元作为整体的修改。这尤其适用于用于大患者的表面线圈，其中，接收线圈单元的外部周缘表面被相对地提供给膛的内部周缘表面。因此，在接收线圈单元的外部周缘表面与膛的内部周缘表面之间存在小距离。
根据优选的实施例，E场天线被提供为偶极的、带状的或者螺旋形的拾取天线。这些类型的E场天线实现了作为噪声的指示的E场信号的良好接收。同时，这些类型的E场天线对于MR信号(即，B场信号)具有低灵敏度。因此，通过使用偶极、带状或螺旋形的噪声拾取天线的天线设计，针对MR信号接收的E场天线的灵敏度可以被强烈抑制，通常抑制到-80dB。
根据优选的实施例，E场天线被提供为有源噪声拾取天线。有源噪声拾取天线基于与晶体管相关联的单极结构。优选地，有源噪声拾取天线被循环地极化。
根据优选的实施例，接收线圈单元包括RF屏，其被提供为接收线圈单元中的周缘屏或者提供为其周缘外表面，线圈元件被提供为TEM线圈元件，其耦合到RF屏，并且线圈元件、E场天线和RF屏在接收线圈单元的径向向外的方向上以该顺序布置。因此，TEM线圈元件也可以用作为接收线圈单元的线圈元件。关于所使用的线圈类型没有总体限制适用。
附图说明
本发明的这些和其它方面将参考下文描述的实施例得到阐述并且将显而易见。然而，这样的实施例并不一定代表本发明的全部范围，因此参考了权利要求并且在此用于解释本发明的范围。
在附图中：
图1是根据本发明的磁共振(MR)成像系统的实施例的部分的示意性图示，
图2是根据第一优选实施例的图1中的MR成像系统的接收线圈单元的示意性图示，
图3是根据第二实施例的图1中的MR成像系统的接收线圈单元的示意性图示，
图4是图1中的MR成像系统的膛内的截面侧视图中的根据第三实施例的图1中的MR成像系统的接收线圈单元的示意性图示；
图5是图1中的MR成像系统的膛内的截面侧视图中的根据第四实施例的图1中的MR成像系统的接收线圈单元的示意性图示；
图6是根据第五实施例的图1中的MR成像系统的接收线圈单元的详细示意性图示，
图7是根据第六实施例的以上接收线圈单元中的任何接收线圈单元的天线单元的示意性图示，
图8是根据第七实施例的以上接收线圈单元中的任何接收线圈单元的天线单元的示意性图示，
图9是根据第八实施例的天线单元的示意性图示；
图10是根据第九实施例的天线单元的示意性图示；
图11是根据第十实施例的天线单元的示意性图示；
图12是根据第十一实施例的天线单元的示意性图示；
图13是根据第十二实施例的天线单元的示意性图示。
附图标记列表：
110 磁共振(MR)成像系统
112 磁共振(MR)扫描器
114 主磁体
116 RF检查空间、膛
118 中心轴
120 感兴趣对象
122 磁梯度线圈系统
124 RF屏
126 MR成像系统控制单元
128 监测器单元
130 MR图像重建单元
132 控制线
134 RF发射器单元
136 RF切换单元
138 控制线
140 射频(RF)天线设备、接收线圈单元
142 接收线圈阵列
144 天线单元
146 线圈元件
147 平面回路
148 E场天线
150 前置放大器
152 去噪单元
154 光学输出
156 模数转换器，ADC
158 局部RF屏
160 盖
162 耦合元件，感应性
164 连接(E场天线)
166 分集开关
168 平衡转换器滤波器
170 阻抗匹配单元
172 分段
174 耦合电容器
176 连接(线圈元件)
178 导线
180 解耦电路
具体实施方式
图1示出了包括MR扫描器112的磁共振(MR)成像系统110的实施例的部分的示意性图示。MR成像系统110包括被提供用于生成静态磁场的主磁体114。主磁体114具有中心膛，其提供用于感兴趣对象120(通常是待置于其中的患者)的围绕中心轴119的检查空间116。在本实施例中，中心膛以及因此主磁体114的静态磁场具有根据中心轴118的水平取向。在备选实施例中，主磁体114的取向可以不同，例如以提供具有垂直取向的静态磁场。此外，MR成像系统110包括被提供用于生成叠加于静态磁场的梯度磁场的磁梯度线圈系统122。磁梯度线圈系统122同中心地布置在主磁体114的膛内，如本领域中已知的。
此外，MR成像系统110包括被设计为具有管状体的全身线圈的射频 (RF)天线设备140。在备选实施例中，RF天线140被设计为用在MR成像系统110中的头部线圈或任何其它适当的线圈类型。RF天线设备140被提供用于在RF发送阶段期间将RF磁场施加于检查空间116以激发感兴趣对象120的核，感兴趣对象120应当由MR图像覆盖。RF天线设备140还被提供为在RF接收阶段期间从激发的核接收MR信号。在MR成像系统 110的操作的状态中，RF发送阶段和RF接收阶段以连贯的方式发生。RF 天线设备140被同中心地布置在主磁体114的膛内。如本领域中已知的，圆柱形的金属RF屏124被同中心地布置在磁梯度线圈系统122与RF天线设备140之间。
在本发明的背景下，关于其接收能力讨论了RF天线设备140。因此， RF天线设备140也被称为接收线圈单元140。
此外，MR成像系统110包括被提供用于从采集的MR信号重建MR 图像的MR图像重建单元130和具有被提供为控制MR扫描器112的功能的监测器单元128的MR成像系统控制单元126，如本领域中公知的。控制线132被安装在MR成像系统控制单元126与RF发射器单元134之间，其被提供为在RF发送阶段期间经由RF切换单元136向RF天线设备140 馈送MR射频的RF功率。RF切换单元136继而也被MR成像系统控制单元126控制，并且另一控制线138安装在MR成像系统控制单元126与RF 切换单元136之间以提供该目的。在RF接收阶段期间，RF切换单元136 在前置放大之后将MR信号从RF天线设备140引导至MR图像重建单元130。
在图2中示出了根据第一优选实施例的接收线圈单元140。接收线圈单元140包括用在磁共振成像系统110中的接收线圈阵列142。接收线圈阵列 142包括多个天线单元144，其包括对于磁共振系统敏感(即，对B场信号敏感)的线圈元件146，以及对E场信号敏感的E场天线148。E场天线 148和线圈元件146被去耦，其中，E场天线148对于MR信号接收的灵敏度被强烈抑制，在本实施例中，抑制到-80dB。
如可以在图2中看到的，线圈元件146被提供为实质平面回路147，并且E场天线148针对每个天线单元144被嵌入在线圈元件146中。如可以进一步在图2中看到的，E场天线148位于线圈元件146的平面中并位于线圈元件146内。在备选实施例中，E场天线148相对于线圈元件146以某一角度取向。将线圈元件146提供为平面回路147包括平面回路147可以沿接收线圈单元140的表面延伸。因此，E场天线148针对每个天线单元144嵌入在线圈元件146中。
天线单元144还包括前置大器150，它们利用它们的输入部连接到线圈元件146和E场天线148。天线单元144均包括去噪单元152，该去噪单元 152用于从接收自相应的线圈元件146的B场信号中过滤掉从E场天线148 接收到的噪声信号。每个去噪单元152都适于基于相应的天线单元144的E 场天线148的E场信号来执行去噪。因此，去噪单元152经由前置放大器 150从每个天线单元144的线圈元件146和E场天线148接收经前置放大的信号作为输入信号。如可以在图2中进一步看到的，去噪单元152具有用于将经滤波的B场信号从天线单元144传送到MR成像系统110的控制单元126的光学输出部154。
第一实施例的去噪单元适于基于反相操作执行去噪以例如消除局部生成的干扰。在反相操作中，检测干扰信号并生成反相信号，其中，反相信号在其相位和幅度上被调节，使得其在数字域中匹配不想要的信号干扰，即，局部生成的干扰，但是其是180度反相的，有效地消除了干扰。在备选实施例中，去噪单元适于基于独立分量分析来执行去噪。独立分量分析 (也被称为ICA)是用于将复杂的数据集分解成独立的子部分的统计技术，其随后可以用于确定信号的噪声分量并通过加上相等幅度的反信号来消除它。
图3中示出了根据第二实施例的接收线圈单元140。第二实施例的接收线圈单元140在主要方面与第一实施例的接收线圈单元140相同。如果不另外陈述，第一实施例的接收线圈单元140的原理也适于第二实施例的接收线圈单元140。
第二实施例的接收线圈单元140包括具有多个天线单元144的接收线圈阵列142。天线单元144每个都包括对于磁共振信号(即，B场信号)敏感的线圈元件146和对E场信号敏感的E场天线148。天线单元144还包括前置放大器150，其通过它们的输入部连接到线圈元件146和E场天线 148。此外，每个前置放大器150连接到模数转换器156，也被称为ADC。ADC156包括FPGA并执行线圈元件146和E场天线148的经前置放大的信号到数字信号的转换。此外，数字信号从ADC 156被提供为光信号。
根据第二实施例，接收线圈单元140包括去噪单元152，去噪单元152 用于从接收自相应的线圈元件146的B场信号中过滤掉从E场天线148接收到的噪声信号。在接收线圈单元140中中心地提供去噪单元152。去噪单元152适于基于相应的天线单元144的E场天线148的E场信号来执行去噪。因此，去噪单元152经由前置放大器150从每个天线单元144的线圈元件146和E场天线148接收经前置放大的信号作为输入信号。如可以在图3中进一步看到的，去噪单元152具有用于将经滤波的B场信号从接收单元140传输到MR成像系统110的控制单元126的光学输出部154。
在备选实施例中，去噪单元152适于执行组合的数据处理。因此，基于相同的天线单元144的E场信号并在另外的天线单元144的E场信号的另外的考虑下来在用于天线单元144的B场信号的去噪单元152中执行去噪。
图4中示出了根据第三实施例的接收线圈单元140。第三实施例的接收线圈单元140在主要方面与第一实施例的接收线圈单元140相同。如果不另外陈述，第一实施例的接收线圈单元140的原理也适于第三实施例的接收线圈单元140。
在MR成像系统110的检查空间116内示出了第三实施例的接收线圈单元140。检查空间116也被称为膛。检查空间116被主磁体114和磁梯度线圈系统122限制。
第三实施例的接收线圈单元140包括具有多个天线单元144的接收线圈阵列142。天线单元144每个都包括对于磁共振信号(即，B场信号)敏感的线圈元件146和对E场信号敏感的E场天线148。如可以在图4中看到的，接收线圈单元140包括局部RF屏158，并且E场天线148连接到局部RF屏158。具体而言，E场天线148位于在局部RF屏158径向向外的方向上，然而线圈元件146位于局部RF屏158径向内部的方向上。在该实施例中，局部RF屏158被提供为接收线圈单元中的周缘屏。
根据第三实施例，天线单元144还包括根据第一实施例的接收线圈单元的前置放大器150。因此，前置放大器150通过它们的输入部连接到线圈元件146和E场天线148。此外，每个天线单元144都包括去噪单元142，如参考第一实施例所描述的。
图5中示出了根据第四实施例的接收线圈单元140。第四实施例的接收线圈单元140在主要方面与第一实施例的接收线圈单元140相同。如果不另外陈述，第一实施例的接收线圈单元140的原理也适于第四实施例的接收线圈单元140。
在MR成像系统110的检查空间116内示出了第四实施例的接收线圈单元140。检查空间116被主磁体114和磁梯度线圈系统122限制。
第四实施例的接收线圈单元140包括具有多个天线单元144的接收线圈阵列142。天线单元144每个都包括对于磁共振信号(即，B场信号)敏感的线圈元件146和对E场信号敏感的E场天线148。接收线圈单元140 包括根据第三实施例的局部RF屏158。如可以在图5中看到的，E场天线148连接到MR成像系统110的膛116的周缘盖160，其中，提供线圈元件146和E场天线148的构造分离。在接收线圈单元140以规定的方式置于膛116中的情况下，E场天线148和线圈元件146对准，使得线圈元件 146和对应的E场天线148形成分布式天线单元144。
图6中示出了根据第五实施例的接收线圈单元140。第五实施例的接收线圈单元140在主要方面与第一实施例的接收线圈单元140相同。如果不另外陈述，第一实施例的接收线圈单元140的原理也适于第五实施例的接收线圈单元140。
利用三个天线单元144通过范例的方式在图6中示出了第五实施例的接收线圈单元140。为了简单起见，在图6中未示出ADC 156、去噪单元 152和另外的信号处理部件。
第五实施例的每个天线单元144包括线圈元件146、局部RF屏158和 E场天线148。E场天线148经由耦合元件162耦合到局部RF屏158，在本实施例中，耦合元件162是感应性的。为了优化阻抗匹配和噪声拾取，成块的元件部件与E场天线148组合。
图7涉及根据第六实施例的天线单元144。第六实施例的天线单元144 可以替代先前描述的天线单元144中的任何天线单元。如果不另外陈述，第一到第五实施例的天线单元144的原理也适于第六实施例的天线单元144。
根据第六实施例的天线单元144包括对磁共振信号敏感(即，对B场信号敏感)的线圈元件146和对E场信号敏感的E场天线148。E场天线 148和线圈元件146是去耦的，如上面所描述的。
如可以在图7中看到的，线圈元件146被提供为实质平面回路147，并且E场天线148嵌入在线圈元件146中。如可以在图7中进一步看到的，E 场天线148位于线圈元件146的平面中并位于线圈元件146内。在备选实施例中，E场天线148相对于线圈元件146以某一角度取向。
第六实施例的E场天线148被提供为具有四个连接件164的垂直偶极天线。在该实施例中，四个连接件164经由分集开关166、平衡转换器滤波器168、和阻抗匹配单元170连接到前置放大器150。分集开关166提供E 场天线148的单独段172的最佳接收模式。线圈元件146在平面回路147 内被提供有耦合电容器174。此外，线圈元件146被提供有连接件176，根据第一实施例的描述，连接件176连接到前置放大器150。
为了简单起见，在图7中未示出ADC 156、去噪单元152和天线单元144的另外的信号处理部件。
图8涉及根据第七实施例的天线单元144。第七实施例的天线单元144 可以替代先前描述的天线单元144中的任何天线单元。如果不另外陈述，第一到第六实施例的天线单元144的原理也适于第七实施例的天线单元 144。
根据第七实施例的天线单元144包括对磁共振信号敏感(即，对B场信号敏感)的线圈元件146和对E场信号敏感的E场天线148。E场天线 148和线圈元件146是去耦的，如上面所描述的。
如可以在图8中看到的，线圈元件146被提供为实质平面回路147，并且E场天线148嵌入在线圈元件146中。如可以在图8中进一步看到的，E 场天线148位于线圈元件146的平面中并位于线圈元件146内。在备选实施例中，E场天线148相对于线圈元件146以某一角度取向。
第七实施例的E场天线148被提供为具有两个连接件164的偶极天线，两个连接件164经由平衡转换器滤波器168、和阻抗匹配单元170连接到前置放大器150。线圈元件146在平面回路147内被提供有耦合电容器174。此外，线圈元件146被提供有连接件176，根据第一实施例的描述，连接件 176连接到前置放大器150。在本实施例中，E场天线148使用平衡转换器滤波器堆成地匹配。阻抗匹配单元170将阻抗转换为前置放大器150的最佳噪声阻抗。
为了简单起见，在图8中未示出ADC 156、去噪单元152和天线单元 144的另外的信号处理部件。
图9示出了根据第八实施例的天线单元144。第八实施例的天线单元144可以替代先前描述的天线单元144中的任何天线单元。如果不另外陈述，第一到第七实施例的天线单元144的原理也适于第八实施例的天线单元144。
根据第八实施例的天线单元144包括对磁共振信号敏感(即，对B场信号敏感)的线圈元件146和对E场信号敏感的E场天线148。E场天线 148和线圈元件146是去耦的，如上面所描述的。
如可以在图9中看到的，线圈元件146被提供为实质平面回路147，并且E场天线148嵌入在线圈元件146中。如可以在图9中进一步看到的，E 场天线148位于线圈元件146的平面中并位于线圈元件146内。在备选实施例中，E场天线148相对于线圈元件146以某一角度取向。
第八实施例的E场天线148被提供为具有两个连接件164的偶极带状线。线圈元件146在平面回路147内被提供有耦合电容器174。此外，线圈元件146被提供有连接件176，根据第一实施例的描述，连接件176连接到前置放大器150。为了实现局部最佳的偶极天线，传导偶极天线嵌入在具有高介电常数的陶瓷基板内部。
为了简单起见，在图9中未示出ADC 156、去噪单元152和天线单元 144的另外的信号处理部件。
图10示出了根据第九实施例的天线单元144。第九实施例的天线单元 144可以替代先前描述的天线单元144中的任何天线单元。如果不另外陈述，第一到第八实施例的天线单元144的原理也适于第九实施例的天线单元144。
根据第九实施例的天线单元144包括对磁共振信号敏感(即，对B场信号敏感)的线圈元件146和对E场信号敏感的E场天线148。E场天线 148和线圈元件146是去耦的，如上面所描述的。
如可以在图10中看到的，线圈元件146被提供为TEM线圈元件，其使用耦合电容器174耦合到天线单元144的局部RF屏158。在本实施例中，局部RF屏158被提供为接收线圈单元140中的周缘屏。E场天线148径向地嵌入在TEM线圈元件与局部RF屏158之间。E场天线148被提供有连接件164，其延伸通过局部RF屏158。此外，TEM线圈元件的馈送以未示出的方式被提供通过局部RF屏158。
为了简单起见，在图10中未示出ADC 156、前置放大器150、去噪单元152和天线单元144的另外的信号处理部件。
图11示出了根据第十实施例的天线单元144。第十实施例的天线单元 144可以替代先前描述的天线单元144中的任何天线单元。如果不另外陈述，第一到第九实施例的天线单元144的原理也适于第十实施例的天线单元144。
根据第十实施例的天线单元144包括对磁共振信号敏感(即，对B场信号敏感)的线圈元件146和对E场信号敏感的E场天线148。E场天线 148和线圈元件146是去耦的，如上面所描述的。
如可以在图11中看到的，线圈元件146被提供为实质平面回路147，并且E场天线148嵌入在线圈元件146中。如可以在图11中进一步看到的，E场天线148位于线圈元件146的平面中并位于线圈元件146内。在备选实施例中，E场天线148相对于线圈元件146以某一角度取向。
第十实施例的E场天线148被提供为螺旋拾取天线。线圈元件146在平面回路147内被提供有耦合电容器174。为了减小螺旋拾取天线的尺寸，螺旋拾取天线安装在具有高介电常数的陶瓷基板上。
为了简单起见，在图11中未示出ADC 156、前置放大器150、去噪单元152和天线单元144的另外的信号处理部件。
图12示出了根据第十一实施例的天线单元144。第十一实施例的天线单元144可以替代先前描述的天线单元144中的任何天线单元。如果不另外陈述，第一到第十实施例的天线单元144的原理也适于第十一实施例的天线单元144。
根据第十一实施例的天线单元144包括对磁共振信号敏感(即，对B 场信号敏感)的线圈元件146和对E场信号敏感的E场天线148。E场天线148和线圈元件146是去耦的，如上面所描述的。
如可以在图12中看到的，线圈元件146被提供为实质平面回路147，并且E场天线148嵌入在线圈元件146中。如可以在图12中进一步看到的， E场天线148位于线圈元件146的平面中并位于线圈元件146内。在备选实施例中，E场天线148相对于线圈元件146以某一角度取向。
第十一实施例的E场天线148被提供为具有两个连接件164的偶极天线。线圈元件146在平面回路147内被提供有耦合电容器174。此外，线圈元件146被提供有连接件176，根据第一实施例的描述，连接件176用于连接到前置放大器150。第十一实施例的E场天线148包括导线178，其缠绕在平面表面上。
为了简单起见，在图12中未示出ADC 156、前置放大器150、去噪单元152和天线单元144的另外的信号处理部件。
图13示出了根据第十二实施例的天线单元144。第十二实施例的天线单元144可以替代先前描述的天线单元144中的任何天线单元。如果不另外陈述，第一到第十一实施例的天线单元144的原理也适于第十二实施例的天线单元144。
根据第十二实施例的天线单元144包括对磁共振信号敏感(即，对B 场信号敏感)的线圈元件146和对E场信号敏感的E场天线148。E场天线148和线圈元件146是去耦的，如上面所描述的。
第十二实施例的E场天线148被提供为具有两个连接件164的偶极天线。根据第一实施例的描述，线圈元件146被提供有用于连接到前置放大器的连接件176。如可以在图13中看到的，线圈元件146和E场天线148 通过解耦电路180解耦。
为了简单起见，在图13中未示出ADC 156、前置放大器150、去噪单元152和天线单元144的另外的信号处理部件。
尽管在附图和前述描述中已经详细图示和描述了本发明，但是这种图示和描述应当被认为是图示性的或者范例性的而不是限制性的；本发明并不限于所公开的实施例。通过对附图、公开内容和权利要求的研究，本领域技术人员在实施所请求保护的发明时可以理解和实现对所公开的实施例的其它变型。在权利要求中，词语“包括”并不排除其它元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。在彼此不同的从属权利要求中陈述某些措施的纯粹事实并不指示这些措施的组合不能用于得益。权利要求中的任何附图标记不应当被理解为限制范围。

Claims (11)

1.一种接收线圈单元(140)，包括用在磁共振成像系统(110)中的接收线圈阵列(142)，所述接收线圈阵列具有对磁共振信号敏感的多个天线单元(144)，即，对B场信号敏感的天线单元(144)，其中，
每个天线单元(144)包括对B场信号敏感的线圈元件(146)，并且
每个天线单元(144)包括对E场信号敏感的E场天线(148)，并且其中，所述E场天线(148)针对每个天线单元(144)被嵌入在所述线圈元件(146)中并且其中，
所述接收线圈单元(140)包括多个去噪单元(152)，所述多个去噪单元用于从自相应的线圈元件(146)接收到的所述B场信号过滤掉自所述E场天线(148)接收到的噪声信号，其中，每个天线单元(144)与所述多个去噪单元(152)中的一个相关联，并且
每个去噪单元(152)适于基于相应的天线单元(144)的所述E场天线(148)的所述E场信号来执行去噪。
2.根据权利要求1所述的接收线圈单元(140)，其中，
所述去噪单元(152)适于基于反相操作和/或基于独立分量分析来执行去噪。
3.根据前述权利要求1至2中的任一项所述的接收线圈单元(140)，其中，
至少一个模数转换器(156)被提供用于将来自所述天线单元(144)的模拟信号转换成被馈送到所述去噪单元(152)的数字信号。
4.根据前述权利要求1至2中的任一项所述的接收线圈单元(140)，其中，
所述线圈元件(146)被提供为实质平面回路(147)，并且
所述E场天线(148)被定位于由所述平面回路(147)定义的所述线圈元件(146)的平面中。
5.根据前述权利要求1至2中的任一项所述的接收线圈单元(140)，其中，
每个天线单元(144)的所述E场天线(148)经由分集开关(166)、平衡转换器(168)、阻抗匹配单元(170)或前置放大器(150)中的至少一个被连接到相应的去噪单元(150)。
6.根据前述权利要求1至2中的任一项所述的接收线圈单元(140)，其中，
所述天线单元(144)包括局部RF屏(158)，并且所述天线单元(144)的所述E场天线(148)被连接到所述局部RF屏(158)。
7.根据前述权利要求1至2中的任一项所述的接收线圈单元(140)，其中，
所述接收线圈单元(140)包括RF屏(158)，所述RF屏被提供为所述接收线圈单元(140)中的周缘屏或者被提供为所述接收线圈单元的周缘外表面，
所述线圈元件(146)被提供为TEM线圈元件，所述TEM线圈元件被耦合到所述RF屏(158)，并且
所述线圈元件(146)、所述E场天线(148)和所述RF屏(158)在所述接收线圈单元(140)的径向向外的方向上以该顺序布置。
8.一种包括接收线圈单元(140)的磁共振成像系统(110)，所述接收线圈单元具有接收线圈阵列(142)，所述接收线圈阵列具有对磁共振信号敏感的多个天线单元(144)，即，对B场信号敏感的天线单元(144)，其中，
所述接收线圈单元(140)被提供为根据前述权利要求1至7中的任一项所述的接收线圈单元(140)。
9.根据前述权利要求8所述的磁共振成像系统(110)，其中，
所述磁共振成像系统(110)包括去噪单元(152)，所述去噪单元用于从自相应的线圈元件(146)接收到的所述B场信号过滤掉自E场天线(148)接收到的噪声信号，其中，所述去噪单元(152)被连接到所述接收线圈单元(140)的多个天线单元(144)，并且
所述去噪单元(152)适于基于连接的天线单元(144)的所述E场天线(148)的E场信号来针对每个连接的天线单元(144)执行去噪。
10.一种用于磁共振成像的方法，所述方法包括以下步骤：
提供接收线圈单元(140)，所述接收线圈单元包括多个去噪单元(152)和用在磁共振成像系统(110)中的接收线圈阵列(142)，所述接收线圈阵列具有对磁共振信号敏感的多个天线单元(144)，即，对B场信号敏感的天线单元(144)，其中，每个天线单元(144)包括对B场信号敏感的线圈元件(146)，并且每个天线单元(144)包括对E场信号敏感的E场天线(148)，其中，所述E场天线(148)针对每个天线单元(144)被嵌入在所述线圈元件(146)中，并且
由所述多个去噪单元(152)通过从自所述接收线圈单元(140)的相应的线圈元件(146)接收到的所述B场信号中过滤掉自所述E场天线(148)接收到的噪声信号来执行对所述B场信号的去噪，其中，每个天线单元(144)与所述多个去噪单元(152)中的一个相关联，并且每个去噪单元(152)适于基于相应的天线单元(144)的所述E场天线(148)的所述E场信号来执行去噪。
11.一种用于升级MR成像系统(110)的计算机可读介质，其中，所述计算机可读介质包含用于根据方法权利要求10所述的方法来控制所述MR成像系统(110)的指令。
CN201580068536.XA 2014-10-16 2015-10-16 具有集成噪声天线的接收线圈单元和具有这种接收线圈单元的磁共振成像系统 Active CN107110926B (zh)

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