CN107874757B - 磁共振射频子系统及用于其的线圈去耦合装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种磁共振射频子系统及用于其的线圈去耦合装置及方法，该磁共振射频子系统包括用于接收磁共振信号的体线圈和表面线圈，还包括用于对该体线圈接收的磁共振信号进行放大的前置放大器；该线圈去耦合装置包括移相器，该移相器连接在前置放大器与体线圈之间，并用于接收外部的电压调节信号以调整其工作电压，该电压调节信号是根据当前的患者体重确定的。

Description

磁共振射频子系统及用于其的线圈去耦合装置及方法
技术领域
本发明涉及医疗成像领域，尤其涉及一种磁共振射频子系统及用于其的线圈去耦合装置及方法。
背景技术
磁共振系统通常具有磁体子系统、射频子系统、梯度子系统、信号采集子系统、图像重建子系统以及计算机控制子系统。
在磁共振的射频子系统中，射频激发脉冲经射频功率放大器进行放大后，经I/Q双路开关被分为I、Q两路信号传输至体线圈，则体线圈产生射频激发信号激发人体产生磁共振信号。射频激发结束后，I/Q双路开关从发射模式切换至接收模式，在接收模式，体线圈可作为接收线圈接收到该磁共振信号，也可以由表面线圈接收该磁共振信号。在磁共振信号的接收链路上设置有前置放大器，前置放大器耦合至该I/Q双路开关，该体线圈接收到的磁共振信号经I/Q双路开关传输至前置放大器进行放大，进而被数据采集子系统采集，以进行图像重建。
现有技术中提出了一种磁共振成像方法，其在接收模式时，体线圈和表面线圈同时接收磁共振信号，利用从体线圈采集的信号作为参考信号对从表面线圈采集的信号进行图像重建，能够提升图像信噪比。
但是，在对患者进行扫描时发现，体线圈的去耦合性能会由于患者体重的原因降低，使得图像信噪比降低，影响图像质量。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种新的磁共振射频子系统及用于其的线圈去耦合装置及方法，以能够提升体线圈的去耦合性能并提升图像信噪比。
本发明的示例性实施例提供了一种用于磁共振射频子系统的线圈去耦合装置，该磁共振射频子系统包括用于接收磁共振信号的体线圈和表面线圈，还包括用于对该体线圈接收的磁共振信号进行放大的前置放大器；
该线圈去耦合装置包括移相器，该移相器连接在前置放大器与体线圈之间，并用于接收外部的电压调节信号以调整其工作电压，该电压调节信号是根据当前的患者体重确定的。
本发明的示例性实施例还提供了一种磁共振射频子系统，包括用于从患者接收磁共振信号的体线圈和表面线圈以及用于对该体线圈接收的磁共振信号进行放大的前置放大器，还包括上述的线圈去耦合装置。
本发明的示例性实施例还提供了一种用于磁共振射频子系统的线圈去耦合方法，该磁共振射频子系统包括用于接收磁共振信号的体线圈和表面线圈以及用于对体线圈接收的磁共振信号进行放大的前置放大器。该前置放大器与体线圈之间连接有移相器。该线圈去耦合方法包括：获取患者体重；根据预存的患者体重和电压值之间的对应关系确定与当前的患者体重相对应的电压值；以及，向移相器发送电压调节信号以将移相器的工作电压调节至上述确定的电压值。
通过下面的详细描述、附图以及权利要求，其他特征和方面会变得清楚。
附图说明
通过结合附图对于本发明的示例性实施例进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：
图1为本发明一个实施例提供的磁共振成像子系统的结构示意图，该磁共振成像子系统包括线圈去耦合装置；
图2为利用LC谐振阻抗去除体线圈与表面线圈的耦合的原理图；
图3示出了在不同信号频率下，图1中的移相器的工作电压及其相位的对应关系；
图4示出了患者体重与移相器的工作电压的对应关系；
图5为本发明一个实施例提供的用于磁共振成像子系统的线圈去耦合方法。
具体实施方式
以下将描述本发明的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本公开的内容不充分。
除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，也不限于是直接的还是间接的连接。
本发明实施例中的磁共振成像方法可用于磁共振成像设备中以获取患者待检测部位的磁共振图像，本领域技术人员应当理解，该磁共振成像设备可以包括用于产生主磁场的主磁体、用于产生射频场的射频系统以及用于产生梯度场的梯度系统。该射频系统可以包括体线圈和接收线圈，体线圈可以作为射频发射线圈和射频接收线圈，表面线圈可以作为射频接收线圈。该磁共振成像设备还可以包括计算机系统，其可以控制脉冲发生器产生射频脉冲、梯度脉冲等
图1为本发明一个实施例提供的磁共振射频子系统的结构示意图，该射频子系统包括用于其的线圈去耦合装置。如图1所示，该磁共振射频子系统包括体线圈101、表面线圈103以及前置放大器105，表面线圈103可以放置在体线圈101用于成像的孔中。体线圈101和表面线圈103可以用于接收人体产生的磁共振信号，前置放大器105可以对该体线圈101接收的磁共振信号进行放大，放大后的磁共振信号可以被数据采集子系统采集，磁共振射频子系统的图像重建子系统可以基于采集的数据进行图像重建。表面线圈103接收的磁共振信号可以经由另外的通路被数据采集子系统采集到。
在本发明的实施例中，体线圈101和表面线圈103可以同时接收磁共振信号，并通过在体线圈101和前置放大器105之间引入高谐振阻抗来去除体线圈101对表面线圈103产生的信号耦合。在其它实施例中，体线圈101也可仅作为射频发射线圈，或者，体线圈101和表面线圈103中的其中一个用于接收磁共振信号。
本发明实施例的线圈去耦合装置包括移相器107，该移相器107连接在前置放大器105与体线圈101和表面线圈103之间的信号接收通路上，并用于接收外部的电压调节信号以调整其工作电压，该电压调节信号是根据当前的患者体重确定的。
上述前置放大器105与体线圈101之间的信号接收通路即体线圈101接收到的磁共振信号传输至前置放大器105所经过的信号传输线路，例如，包括体线圈101和前置放大器105之间的传输线。
图2为利用LC谐振阻抗去除体线圈与表面线圈的耦合的原理图，如图2所示，利用体线圈101上的感应电容Cm与传输线(可视为感应电感Lm)之间进行阻抗匹配，以在体线圈101和前置放大器105之间产生高谐振阻抗，以去除体线圈101对置于其中的表面线圈的信号耦合。结合图1所示，当患者体重影响导致感应电容Cm改变时，可能造成体线圈101对表面线圈103的去耦合性能降低，此时可以通过移相器107来改变传输线的相位，进而调整其阻抗，以降低体线圈101与表面线圈103之间的信号耦合，增强去耦合性能。
图3示出了在不同信号频率下，移相器的工作电压及其相位的对应关系。图4示出了患者体重与移相器的工作电压的对应关系。
当移相器107连接在传输线时，通过调节移相器的工作电压，可以调节该信号传输线路上的电磁波的相位延迟，进而调节信号传输线的输出阻抗以及其与体线圈101上的电容之间谐振阻抗。参考图3可知，对于由患者体重引起的线圈之间的信号耦合，可以通过在对不同体重的志愿者进行扫描时，测试传输线当前的输出阻抗，并预估要达到优化的阻抗值所需要的相位延迟，可以通过调节工作电压来达到该相位延迟。
在一种实施例中，可以通过仿真来测试当前的输出阻抗。例如，将仿真设备连接在所述传输线与体线圈的接点处，以获取所述传输线的输出阻抗。
可以通过图4所示的对应关系得知，对于不同患者体重所需的移相器的工作电压。以减少或去除由于患者体重的影响带来的体线圈101和表面线圈103之间的电磁耦合。因此，本发明的实施例中，通过对移相器施加确定的工作电压，可以补偿患者体重带来的去耦合性能的降低。
如图1所示，前置放大器105与体线圈101和表面线圈103的信号接收通路上还可以设有开关装置109。上述开关装置109可以包括I路开关和Q路开关，前置放大器105可以包括第一前置放大器和第二前置放大器，其中第一前置放大器耦合至I路开关，第二前置放大器耦合至Q路开关。
该开关装置109可以在射频接收模式和射频发射模式之间进行切换。当处于射频发射模式时，射频激发脉冲信号经功率分配器分为两路即I路和Q路，I路开关和Q路开关都处于第一位置，以导通体线圈101和射频功率放大器113之间的信号通路，则该两路射频激发脉冲信号分别经I路和Q路传输给体线圈101并发射至人体，激发人体内的质子产生共振。当处于射频接收模式时，I路开关和Q路开关都处于第二位置，以导通体线圈101与前置放大器105之间的信号通路，则体线圈101从人体接收的磁共振信号经由该I路开关和Q路开关传输至前置放大器进行放大。
在本发明的一种实施例中，该移相器107可以连接在前置放大器105和开关装置109之间，例如可以连接在开关装置109和前置放大器105之间的传输线上，也可以集成在开关装置109中。
本发明实施例的射频子系统还可以包括混频器111，用于对该第一前置放大器和第二前置放大器输出的磁共振信号进行混频，该前置放大器105可以集成在混频器111中，该移相器107也可集成在混频器111中。
在其它实施例中，当由于一些原因导致不适于将移相器连接在前置放大器105和开关装置109之间时，也可以花较大的成本，将移相器107连接在开关装置109与体线圈101之间。
上述的电压调节信号可以由磁共振射频子系统外部的控制装置产生并发送至磁共振射频子系统的电压适配器，以控制电压适配器为该移相器107提供需要的工作电压。
也可以在磁共振射频子系统中设置电压调节模块，该电压调节模块可以获取当前的患者体重、根据预存的患者体重和电压值之间的对应关系确定与当前的患者体重相对应的电压值，并向移相器107发送电压调节信号以将移相器107的工作电压调节至确定的电压值。
图5为本发明一个实施例提供的线圈去耦合方法的流程图。该方法可以用于上述实施例的磁共振射频子系统，如图5所示，该线圈去耦合方法包括以下步骤：
步骤S51：获取当前的患者体重；
步骤S53：根据预存的患者体重和电压值之间的对应关系确定与所当前的患者体重相对应的电压值；
步骤S55：向移相器107发送电压调节信号以将移相器的工作电压调节至该确定的电压值。
具体地，在上述预存的患者体重和电压值之间的对应关系中，电压值随着患者体重的增大而增大。
例如，当患者体重为70公斤时，移相器107的相位延迟需要为-16度才可使传输线达到优化的阻抗值，此时需要对移相器107施加0伏电压；当患者体重为100公斤时，移相器107的相位延迟需要为4度才能使传输线达到优化的阻抗值，此时需要对移相器107施加大于0伏的电压，上述相位、患者体重以及电压的数值仅仅作为示例，在实际情形中，上述数值有可能不同。
可选地，在根据预存的患者体重和电压值之间的对应关系确定与所述当前的患者体重相对应的电压值之前，还包括获取患者体重和电压值之间的对应关系的步骤，其可以包括以下步骤：
在对患者进行扫描时，获取患者体重并测量体线圈与前置放大器之间的传输线的输出阻抗；
通过调节移相器107的工作电压调节该传输线的相位，直至测量的输出阻抗等于优化值；
存储该工作电压和所述患者体重的对应关系。
可选地，“测量体线圈101与前置放大器105之间的传输线的输出阻抗”可以包括：通过将仿真设备连接在该传输线与体线圈101的接点处，以获取所述传输线的输出阻抗。
本发明的实施例根据不同的患者体重对移相器施加对应的电压，以对移相器的相位延迟进行微调，来优化其所连接的传输线(该传输线连接在体线圈与前置放大器之间)的传输阻抗，以补偿由于患者体重带来的体线圈和表面线圈去耦合性能降低的问题，当将本发明应用在同时利用体线圈和表面线圈接收磁共振信号的磁共振成像系统中时，能够通过补偿环境的影响来提升系统的稳定性，使得获取的图像的信噪比保持在较高的水平。
上面已经描述了一些示例性实施例。然而，应该理解的是，可以做出各种修改。例如，如果所描述的技术以不同的顺序执行和/或如果所描述的系统、架构、设备或电路中的组件以不同方式被组合和/或被另外的组件或其等同物替代或补充，则可以实现合适的结果。相应地，其他实施方式也落入权利要求的保护范围内。

Claims (13)

1.一种用于磁共振射频子系统的线圈去耦合装置，所述磁共振射频子系统包括用于接收磁共振信号的体线圈和表面线圈，还包括用于对所述体线圈接收的磁共振信号进行放大的前置放大器；
所述线圈去耦合装置包括移相器，所述移相器连接在所述前置放大器与体线圈之间，并用于接收外部的电压调节信号以调整所述移相器的工作电压，所述电压调节信号是根据当前的患者体重确定的。
2.根据权利要求1所述的线圈去耦合装置，其特征在于，所述前置放大器与体线圈之间连接开关装置，所述移相器连接在所述前置放大器和开关装置之间上。
3.根据权利要求2所述的线圈去耦合装置，其特征在于，所述开关装置被构造为能够在射频接收模式和射频发射模式之间切换，当所述开关装置切换至射频接收模式时，所述前置放大器与体线圈之间的信号接收通路导通，以将所述体线圈从患者接收的磁共振信号传输至所述前置放大器，所述表面线圈用于在所述体线圈从患者接收磁共振信号的同时也从人体接收磁共振信号。
4.根据权利要求3所述的线圈去耦合装置，其特征在于，所述开关装置包括I路开关和Q路开关，所述前置放大器包括耦合至所述I路开关的第一前置放大器以及耦合至所述Q路开关的第二前置放大器，所述磁共振射频子系统还包括混频器，用于对所述第一前置放大器和第二前置放大器输出的磁共振信号进行混频，所述移相器集成在所述混频器中。
5.根据权利要求2所述的线圈去耦合装置，其特征在于，所述移相器集成在所述开关装置中。
6.根据权利要求2所述的线圈去耦合装置，其特征在于，所述移相器连接在所述前置放大器和开关装置之间的传输线上。
7.一种磁共振射频子系统，包括：
用于从患者接收磁共振信号的体线圈和表面线圈；
用于对所述体线圈接收的磁共振信号进行放大的前置放大器；以及，
权利要求1-5任一项所述的用于磁共振射频子系统的线圈去耦合装置。
8.根据权利要求7所述的磁共振射频子系统，其特征在于，还包括电压调节模块，用于获取所述当前的患者体重、根据预存的患者体重和电压值之间的对应关系确定与所述当前的患者体重相对应的电压值，并向所述移相器发送电压调节信号以将所述移相器的工作电压调节至所述确定的电压值。
9.根据权利要求8所述的磁共振射频子系统，其特征在于，所述电压调节模块设置在磁共振成像系统的计算机控制子系统中。
10.一种用于磁共振射频子系统的线圈去耦合方法，所述磁共振射频子系统包括：用于接收磁共振信号的体线圈和表面线圈以及用于对所述体线圈接收的磁共振信号进行放大的前置放大器；所述前置放大器与体线圈之间连接有移相器；所述线圈去耦合方法包括：
获取患者体重；
根据预存的患者体重和电压值之间的对应关系确定与当前的患者体重相对应的电压值；
向所述移相器发送电压调节信号以将所述移相器的工作电压调节至所述确定的电压值。
11.根据权利要求10所述的线圈去耦合方法，其特征在于，在所述预存的患者体重和电压值之间的对应关系中，电压值随着患者体重的增大而增大。
12.根据权利要求10所述的线圈去耦合方法，其特征在于，在根据预存的患者体重和电压值之间的对应关系确定与所述当前的患者体重相对应的电压值之前，还包括获取所述患者体重和电压值之间的对应关系的步骤，其包括：
在对患者进行扫描时，获取患者体重并测量所述体线圈与前置放大器之间的传输线的输出阻抗；
通过调节所述移相器的工作电压调节所述传输线的相位，直至测量的输出阻抗等于优化值；
存储所述工作电压和所述患者体重的对应关系。
13.根据权利要求12所述的线圈去耦合方法，其特征在于，所述“测量所述体线圈与前置放大器之间的传输线的输出阻抗”包括：
通过将仿真设备连接在所述传输线与体线圈的接点处，以获取所述传输线的输出阻抗。
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