CN107797084B - 磁共振信号接收装置、接收线圈通道选择器及磁共振成像系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种磁共振信号接收装置、接收线圈通道选择器及磁共振成像系统。所述磁共振信号接收装置包括：多个局部线圈，其能够分别接收对被检测体进行磁共振检测时产生的磁共振信号，每个所述局部线圈包括多个天线单元和一个时分复用模块，利用所述时分复用模块能够使各所述天线单元分别接收到的磁共振信号仅由一条输出线输出；一接收线圈通道选择器，其具有多个输入接口，且所述输入接口与多个所述局部线圈各自的输出线分别对应连接；所述接收线圈通道选择器中设置有一合成器，利用所述合成器将由各所述局部线圈的所述输出线输出的全部或一部分磁共振信号在时间或功率上进行合成而合并成一个或多个磁共振合成信号。

Description

磁共振信号接收装置、接收线圈通道选择器及磁共振成像 系统

技术领域

本发明涉及一种磁共振信号接收装置、接收线圈通道选择器及磁共振成像系统。

背景技术

现在，采用全身成像阵列(TIM：total imaging matrix)来获取全身的影像，其具有最大的覆盖范围、最大的信噪比以及最大的速度。在全身成像阵列中必须使用多天线单元线圈。在扫描过程中，用户通常将其需要同时使用的线圈与系统连接，并且对于特定检查区域，选择线圈中特定的部分天线单元的组合，从而不需要在扫描过程中更换线圈和重新定位患者。因此，这就需要对于期望的线圈中特定的天线单元能够任意地与射频接收器接通。

图6例示了现有的局部线圈的磁共振信号接收链路。在图6中，一个局部线圈40包括M个天线单元(coil element)41，每个天线单元41具有一个配属于它的放大器42和一条配属于它的线缆。因此，对于每个局部线圈40均需要配置M条线缆，线缆的体积和数量较大，除了造价高昂且不很舒适。此外，来自各天线单元41的磁共振信号经过接收线圈通道选择器(RCCS)50而进入射频接收器60。接收线圈通道选择器40为一个L*M个输入端，N个输出端的开关阵列，具体来说，L*M个天线单元41的磁共振信号通过接收线圈通道选择器50被切换到N个输出通道。进而接收线圈通道选择器50的N个输出通道与射频接收器60的N个接收通道连接。此外，射频接收器60包括放大器61、压缩器62、模数转换器63及数字处理单元64。

由此，在上述现有的技术方案中，对于每个局部线圈，需要设置M根线缆，每个接收器60还需要具备N个接收通道，因此，线缆和接收器的成本高昂，而且，在这种现有的磁共振信号接收链路中，有时会造成接收线圈通道选择器50的输出通道或射频接收器60的接收通道的浪费。尤其当磁共振成像设备具备多个局部线圈时，这些成本提高更加明显。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种利用简单结构且较低成本即能实现使用多个局部线圈进行磁共振成像的磁共振信号接收装置、接收线圈通道选择器及磁共振成像系统。

本发明的一实施例提供一种磁共振信号接收装置，其中，包括：多个局部线圈，其能够分别接收对被检测体进行磁共振检测时产生的磁共振信号，每个所述局部线圈包括多个天线单元和一个时分复用模块，利用所述时分复用模块能够使各所述天线单元分别接收到的磁共振信号仅由一条输出线输出；一接收线圈通道选择器，其具有多个输入接口，且所述输入接口与多个所述局部线圈各自的输出线分别对应连接；所述接收线圈通道选择器中设置有一合成器，利用所述合成器将由各所述局部线圈的所述输出线输出的全部或一部分磁共振信号在时间或功率上进行合成而合并成一个或多个磁共振合成信号。

此外，在上述磁共振信号接收装置中，优选所述局部线圈还包括与各所述天线单元分别串联设置的第一放大器和带通滤波器，且使经过所述放大器和带通滤波器处理后的磁共振信号输入到所述时分复用模块。

此外，在上述磁共振信号接收装置中，优选所述合成器是功率合成器或时分复用模块中的任一种。

此外，在上述磁共振信号接收装置中，优选所述功率合成器包括多个并联连接的放大电阻电路，每个放大电阻电路包括一个第二放大器和一个第一电阻，该多个并联连接的放大电阻电路进一步与第二电阻串联连接。

此外，在上述磁共振信号接收装置中，优选所述磁共振信号接收装置还包括一射频接收器，该射频接收器具有一个或多个射频接收通道，所述射频接收通道与所述接收线圈通道选择器的输出接口连接，利用所述合成器合并而成的所述磁共振合成信号经由所述射频接收通道输入到所述射频接收器。

此外，在上述磁共振信号接收装置中，优选所述接收线圈通道选择器中还设置有一开关阵列，该开关阵列能够选择性地使来自各所述局部线圈的所述输出线输出的一部分磁共振信号通过，并使通过该开关阵列后的磁共振信号输入到所述合成器。

此外，在上述磁共振信号接收装置中，优选所述时分复用模块还包括一可编程逻辑器件，利用该可编程逻辑器件控制多个天线单元中特定的天线单元输出磁共振信号所用的时隙。

此外，在上述磁共振信号接收装置中，优选所述接收线圈通道选择器设置多个合成器，且经过所述开关阵列选择后的磁共振信号进行分组，并按组输入到对应的各所述合成器。

此外，在上述磁共振信号接收装置中，优选所述射频接收器中射频接收通道的数量与利用所述合成器合并而成的磁共振合成信号的数量相同。

此外，本发明的另一实施例提供一种接收线圈通道选择器，其中，用于接收来自多个局部线圈的磁共振信号，且在一时刻仅接收来自一个所述局部线圈的磁共振信号，所述接收线圈通道选择器包括一合成器，利用所述合成器将由各所述局部线圈输出的全部或一部分磁共振信号在时间或功率上合并成一个或多个磁共振合成信号。

此外，本发明的再一实施例提供一种磁共振成像装置，其中包括上述的磁共振信号接收装置。

在本发明的磁共振信号接收装置中，通过在具备多个天线单元的局部线圈中设置一个时分复用模块，能够在某一时隙内仅选择一个天线单元输出磁共振信号，从而不需要为每个天线单元均分别对应地配置一条线缆，减少了局部线圈线缆的体积和使用量，降低了成本。进而，通过在接收线圈通道选择器中设置功率合成器，能够进一步减少接收线圈通道选择器的用于输出信号的输出线缆个数，从而能够相应地减少射频接收器的射频接收通道的个数，实现低成本化。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：

图1A是本发明的第一实施例涉及的磁共振信号接收装置的结构示意图。

图1B是本发明的第一实施例涉及的磁共振信号接收装置中功率合成器的结构示意图。

图2是时分复用模块进行磁共振信号输出控制的示意图。

图3是本发明的第二实施例涉及的磁共振信号接收装置的结构示意图。

图4是本发明的第三实施例涉及的磁共振信号接收装置的结构示意图。

图5是本发明的第四实施例涉及的磁共振信号接收装置的结构示意图。

图6为现有的局部线圈的磁共振信号接收链路的示意图。

其中，附图标记如下：

1、磁共振信号接收装置；

10、局部线圈；

11、天线单元；

12、时分复用模块；

121、复杂可编程逻辑器件；

13、放大器；

14、声表面波滤波器；

20、接收线圈通道选择器；

21、开关阵列；

211、输入端；

212、输出端；

22、功率合成器；

30、射频接收器；

31、射频接收通道；

32、放大器；

33、压缩器；

34、模数转换器；

35、数字处理单元

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进一步详细说明。

在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，为使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。

第一实施例

图1A示出了本发明的第一实施方式涉及的磁共振信号接收装置1，其中，包括多个局部线圈10、接收线圈通道选择器20、射频接收器30。在此，例如设置有L个局部线圈10，利用该局部线圈10能够分别接收对被检测体进行磁共振检测时产生的磁共振信号，每个局部线圈10进而包括多个天线单元11和一个时分复用模块12，例如每个局部线圈10包括M个天线单元11。在本实施例中，在每个天线单元11进而分别连接有第一放大器13和声表面波滤波器(SAWF)14。第一放大器13对天线单元11接收到的微小的磁共振信号进行放大处理。经放大处理后的磁共振信号经过声表面波滤波器14而得到具有一定带宽的滤波信号。声表面波滤波器14是一种射频信号处理器件，其主要由压电基片和制作在基片上的输入换能器、输出换能器组成。输入换能器将输入电信号转换成声信号(逆压电效应)，声信号沿压电基片表面传播，并在输出换能器被转换成电信号(压电效应)，通过选择适当的基片材料，并对两个换能器进行加权，可是不同频率的信号有不同的转换效率，进而实现频率选择功能(滤波)。需要说明的是，在此例示了利用声表面波滤波器14对经放大处理后的磁共振信号进行滤波，但并不限定于声表面波滤波器，只要能够对放大处理后的磁共振信号进行滤波而得到具有适于时分复用模块12的一定带宽的带通滤波器即可。

进而，经过第一放大器13和声表面波滤波器14处理后的磁共振信号进一步输入到时分复用模块(TDM，Time-division multiplexing)12。时分复用模块12是采用同一物理连接的不同时段来传输不同的信号，达到多路传输的目的。时分多路复用以时间作为信号分割的参量，使各路信号在时间轴上互不重叠。时分复用模块12将提供给整个信道传输信息的时间划分成若干时间片(简称时隙)，并将这些时隙分配给每一个信号源使用。从而利用时分复用模块12能够使多个天线单元分别接收到的磁共振信号TDM Signal1仅由一条输出线输出，在此将该磁共振信号TDM Signal1称为第一信号。此外，需要说明的是，该时分复用模块12还包括一个复杂可编程逻辑器件121(CPLD：Complex Programmable LogicDevice)，利用该复杂可编程逻辑器件121可以按照磁共振成像设备的控制要求选择需要的天线单元11所用的时隙。需要说明的是，在此例示了复杂可编程逻辑器件121，但只要是能够对时分复用模块12进行控制的可编程逻辑器件均可。

图2例示了局部线圈10利用复杂可编程逻辑器件121进行磁共振信号输出控制的示意图。在此，以具备三个局部线圈10为例进行说明。如图2所示，对第一个局部线圈10选择两个时隙T1即两个天线单元11进行输出，接着对第二个局部线圈10选择三个时隙T2即三个天线单元11进行输出，再接下来对第三个局部线圈10选择三个时隙T3即三个天线单元11进行输出。

返回到图1A，由局部线圈10的输出线经由设置于病床上的插头15与后述的接收线圈通道选择器20的线缆连接，并进而连接到接收线圈通道选择器20的输入接口。如图1所示，在本实施例中，接收线圈通道选择器20包括一个L*3的开关阵列21和一个功率合成器22，也就是说，由L个局部线圈10检测到并经时分复用模块12输出的第一信号分别输入到开关阵列21的L个输入端211，进而由开关阵列21选择其中三个磁共振信号并从开关阵列21的三个输出端212输出，从三个输出端212输出的磁共振信号TDM Signal2称为第二信号，该第二信号进而输入到功率合成器22中，并由功率合成器22将该三个输入的第二信号进行功率合并而形成一个磁共振合成信号TDM Signal3，在此称为第三信号。

图1B示出了上述功率合成器22的具体结构。本实施例涉及的功率合成器22包括多个并联连接的放大电阻电路221，每个放大电阻电路221包括一个第二放大器222和一个第一电阻223。如上述有三个输入到功率合成器22的第二信号，则仅需具备分别连接输入端的三个并联连接的放大电阻电路221即可。该多个并联连接的放大电阻电路221进一步与第二电阻224串联连接。在本实施例中，通过设置第二放大器222，利用第二放大器22的输入输出之间的隔离，从而能够改善多个输入到功率合成器22的磁共振信号之间由于第一电阻223导致的解耦以及由于第一电阻223及第二电阻224导致的信噪比损失。

由于在接收线圈通道选择器20中设置有功率合成器22，从而从接收线圈通道选择器20只输出一个磁共振合成信号，相应地射频接收器30只需要具备一个射频接收通道31即可，通过将射频接收器30的射频接收通道31与功率合成器22的输出接口连接，从功率合成器22向射频接收器30输出磁共振合成信号(第三信号)。进而，输入到射频接收器30的磁共振合成信号经过第三放大器32、压缩器33输入到模数转换器34转换为数字信号，进而由数字处理单元35进行处理。在此，数字处理单元35例如可以是现场可编程门阵列。

在本实施例中，例示了开关阵列21具有三个输出端212，但并不限定于此，也可以具有其他数量的输出端。

在本实施例中，通过在局部线圈10中设置一个时分复用模块12，能够在某一时隙内仅选择一个天线单元11输出磁共振信号，从而不需要为每个天线单元均分别对应地配置一条线缆，减少了局部线圈线缆的使用量，降低了成本。进而，通过在接收线圈通道选择器20中设置功率合成器22，能够进一步减少接收线圈通道选择器20的用于输出信号的输出线缆个数，从而能够相应地减少射频接收器30的射频接收通道31的个数，实现低成本化。

第二实施例

下面参照图3，对本申请的第二实施例进行说明。

在本实施例中，局部线圈100与第一实施例相同，每个局部线圈100包括多个天线单元101和一个时分复用模块102，在每个天线单元101进而分别连接有第一放大器103和声表面波滤波器104。

局部线圈100经过插头105与接收线圈通道选择器200连接。但接收线圈通道选择器200包括一个L*6的开关阵列201和多个功率合成器202(在此例示了三个功率合成器)。下面具体说明，由L个局部线圈100检测到并经时分复用模块102输出的第一信号TDM Signal1输入到开关阵列201的L个输入端2011，进而经过开关阵列201选择地输出六路磁共振信号TDM Signal2即第二信号，并从开关阵列201的六个输出端2012输出，输出的该六个第二信号中按每两个第二信号为一组，分为三组分别输入到三个功率合成器202中，并由每个功率合成器202分别将该输入的两个第二信号进行功率合并而形成一个磁共振合成信号TDMSignal3即第三信号。从每个功率合成器202输出的磁共振合成信号进而输入到射频接收器300。需要说明的是，本实施例中，功率合成器202的结构与上述第一实施例相同。

在本实施例中，射频接收器300具有三个射频信号接收通道301。如上述第一实施例，每个射频信号接收通道301还包括第三放大器302、压缩器303、模数转换器304以及数字处理单元305。

在上述实施例中例示了，开关阵列201具有六个输出端2012，但并不限定于此，也可以根据需要采用具有不同输出端数量的开关阵列。此外，在本实施例中，例示了将六个第二信号按每两个信号为一组的方式进行分组，但并不限定于此，也可按每三个第二信号为一组的方式平均分为二组，或者一组包括四个第二信号，另一组包括两个第二信号的方式分为两组，并设置两个功率合成器202，在这种情况下，射频接收器300中射频信号接收通道301的数量也只要设置两个即可。

第三实施例

下面参照图4，对本申请的第三实施例进行说明。

在本实施例中，包括三个局部线圈100和三个插头105，局部线圈100与第一实施例相同，每个局部线圈100包括多个天线单元101和一个时分复用模块102，在每个天线单元101进而分别连接有第一放大器103和声表面波滤波器104。

此外，接收线圈通道选择器200’仅包括一个功率合成器202’。由三个局部线圈100分别检测到并经时分复用模块102输出的第一信号输入到功率合成器202’中，并由功率合成器202’将该三个输入的磁共振信号进行功率合并而形成一个磁共振合成信号TDMSignal3即第三信号。进而，第三信号输入到射频接收器300，由于从接收线圈通道选择器200’只输出一个磁共振合成信号，因此，射频接收器300只需要具备一个射频接收通道301即可。输入到射频接收器300的磁共振合成信号进一步经过第三放大器302、压缩器303输入到模数转换器304转换为数字信号，进而由数字处理单元305进行处理。需要说明的是，本实施例中，功率合成器202’的结构与上述第一实施例相同。

在上述实施例中，例示了使用三个局部线圈100，但局部线圈的数量并不限定于此，也可设置为四个局部线圈100等其他数量的局部线圈。

第四实施例

图5是本发明的第四实施例的结构说明图。下面参照图5，对本申请的第四实施例进行说明。

在本实施例中，局部线圈100与第一实施例相同，每个局部线圈100包括多个天线单元101和一个时分复用模块102，在此称为第一时分复用模块。在每个天线单元101进而分别连接有第一放大器103和声表面波滤波器104。在图5中省略了插头。

在本实施例中，接收线圈通道选择器200”仅包括一个第二时分复用模块202”，以代替上述三个实施例中的功率合成器。由多个局部线圈100分别检测到并经时分复用模块102输出的第一信号输入到第二时分复用模块202”中，并由第二时分复用模块202”将该多个输入的磁共振信号按不同时隙合并而形成一个磁共振合成信号TDM Signal3即第三信号。进而，第三信号输入到射频接收器300，由于从接收线圈通道选择器200”只输出一个磁共振合成信号，因此，射频接收器300只需要具备一个射频接收通道301即可。输入到射频接收器300的磁共振合成信号进一步经过第三放大器302、压缩器303输入到模数转换器304转换为数字信号，进而由数字处理单元305进行处理。

从而，代替上述实施例中利用功率合成器将来自不同天线单元101的磁共振信号在功率上合并成一个磁共振合并信号，在本实施例中，利用第二时分复用模块202”在时间上将来自不同天线单元101的磁共振信号合并成一个磁共振合并信号。

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)

1.一种磁共振信号接收装置，其特征在于，包括：

多个局部线圈，其能够分别接收对被检测体进行磁共振检测时产生的磁共振信号，每个所述局部线圈包括多个天线单元和一个时分复用模块，利用所述时分复用模块能够使各所述天线单元分别接收到的磁共振信号仅由一条输出线输出；

一接收线圈通道选择器，其具有多个输入接口，且所述输入接口与多个所述局部线圈各自的输出线分别对应连接；

所述接收线圈通道选择器中设置有一合成器，利用所述合成器将由各所述局部线圈的所述输出线输出的全部或一部分磁共振信号在时间或功率上进行合成而合并成一个或多个磁共振合成信号，

所述合成器是功率合成器或时分复用模块中的任一种，

所述功率合成器包括多个并联连接的放大电阻电路，每个放大电阻电路包括一个第二放大器和一个第一电阻，该多个并联连接的放大电阻电路进一步与第二电阻串联连接。

2.根据权利要求1所述的磁共振信号接收装置，其特征在于，

所述局部线圈还包括与各所述天线单元分别串联设置的第一放大器和带通滤波器，且使经过所述放大器和带通滤波器处理后的磁共振信号输入到所述时分复用模块。

3.根据权利要求1所述的磁共振信号接收装置，其特征在于，

所述磁共振信号接收装置还包括一射频接收器，该射频接收器具有一个或多个射频接收通道，所述射频接收通道与所述接收线圈通道选择器的输出接口连接，

利用所述合成器合并而成的所述磁共振合成信号经由所述射频接收通道输入到所述射频接收器。

4.根据权利要求1所述的磁共振信号接收装置，其特征在于，

所述接收线圈通道选择器中还设置有一开关阵列，该开关阵列能够选择性地使来自各所述局部线圈的所述输出线输出的一部分磁共振信号通过，并使通过该开关阵列后的磁共振信号输入到所述合成器。

5.根据权利要求1所述的磁共振信号接收装置，其特征在于，

所述时分复用模块还包括一可编程逻辑器件，利用该可编程逻辑器件控制多个天线单元中特定的天线单元输出磁共振信号所用的时隙。

6.根据权利要求4所述的磁共振信号接收装置，其特征在于，

所述接收线圈通道选择器设置多个合成器，且经过所述开关阵列选择后的磁共振信号进行分组，并按组输入到对应的各所述合成器。

7.根据权利要求3中任一项所述的磁共振信号接收装置，其特征在于，

所述射频接收器中射频接收通道的数量与利用所述合成器合并而成的磁共振合成信号的数量相同。

8.一种接收线圈通道选择器，其特征在于，用于接收来自多个局部线圈的磁共振信号，且在一时刻仅接收来自一个所述局部线圈的磁共振信号，

所述接收线圈通道选择器包括一合成器，利用所述合成器将由各所述局部线圈输出的全部或一部分磁共振信号在时间或功率上合并成一个或多个磁共振合成信号，

所述合成器是功率合成器或时分复用模块中的任一种，

所述功率合成器包括多个并联连接的放大电阻电路，每个放大电阻电路包括一个第二放大器和一个第一电阻，该多个并联连接的放大电阻电路进一步与第二电阻串联连接。

9.一种磁共振成像装置，其特征在于，

包括权利要求1～7中任一项所述的磁共振信号接收装置。

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