CN108541303A - 具有增加的无线信道吞吐量的磁共振(mr)系统及操作其的方法 - Google Patents

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Abstract

一种磁共振(MR)系统，包括：至少一个无线射频(RF)线圈，其包括用于接收感应的MR信号的天线以及包括发射天线和接收天线的天线阵列；具有包括多个发射天线和接收天线的天线阵列的基站发射机系统(BTS)，其被配置为使用选择的空间分集(SD)方法与所述RF线圈进行通信；以及至少一个控制器，其用于控制所述BTS和所述RF线圈以确定可用的发射天线和接收天线的数量，将所述发射天线和所述接收天线耦合以形成对应的天线配对，并且确定所述天线配对的信号特性信息(SCI)，并且基于所确定的天线的数量和所确定的SCI来选择SD传输方法以用于在所述BTS与所述RF线圈之间进行通信，并且根据选择的SD传输方法在所述BTS与所述RF线圈之间建立通信信道。

Description

具有增加的无线信道吞吐量的磁共振(MR)系统及操作其的 方法
技术领域
本系统涉及采用高吞吐量无线通信以用于在包括系统控制器的MR系统与线圈之间的通信的磁共振(MR)系统，并且更具体地涉及用于在射频(RF)线圈与包括MRI系统的系统控制器的系统之间传输数据的针对MR成像(MRI)和MR光谱(MRS)系统的高吞吐量无线通信系统，以及操作其的方法。
背景技术
MRI是一种使用质子的频率和相位编码进行图像重建的成像技术。最近，无线型MRI射频(RF)线圈已经变得可用并且依靠无线通信来将采集的信息(例如，图像信息)传输到系统控制器以用于进一步处理、呈现和/或存储。
更具体地，无线型RF线圈可以包括多个换能器(例如，换能器阵列或回路)以采集MR信号，然后对所采集的MR信号进行采样和数字化，以形成可以包括原始MR信号或重建的图像信息的数字化信号。此外，无线型RF线圈可以包括图像处理部分(IPP)，其可以根据所采集的MR信号形成重建的图像信息。该数字化信号(原始的或重建的)然后可以从一个或多个耦合的天线被传输到耦合到系统控制器的一个或多个天线，以用于进一步处理、存储和/或输出在系统的显示器上。
无线型RF线圈的优点在于它们可以无线地传输数字化信息，因此不需要诸如RF线缆的电缆，其可能引入信号噪声并且导致不期望的加热和辐射发射，特别是在被损坏时。此外，物理线缆从处理、存储、安全性和美学观点来看是不理想的。此外，由于MR系统的膛内拥挤和/或受限的物理环境，在对应天线(例如，无线型RF线圈天线和对应的控制器天线)之间的视线(LOS)通信信号可能难以建立，这可能导致重建的MR图像的图像清晰度降低。
因此，虽然可能期望使用无线型RF线圈，但无线型RF线圈需要高带宽通信，其可能经常超过每信道20Mbps或者例如对于下游32信道线圈高达640Mbps以与系统控制器恰当地通信。例如，许多应用需要高SNR/分辨率，例如包括神经成像、诸如应用例如在心脏成像、儿科成像等中的运动校正的并行成像技术的任何高分辨率MR流程。如容易理解的，对于其中无线线圈被控制用于成像的任何应用，大量的数据在无线线圈与系统控制器之间通信。此外，伴随封装、前导码、纠错和数据重传的额外开销，32信道线圈所需的总通信信道容量可能超过1Gbps。
另外，将控制信息传输到线圈的上游要求需要低延迟以实现恰当的同步。在对应的天线之间通信控制信息需要及时和准确以在操作期间恰当地支持无线线圈。然而，由于在对应的天线之间不能保证LOS通信，所以恰当地控制无线线圈是困难的。
因此，由于诸如系统噪声、干扰、无线型RF的移动和物理限制等许多原因，这些通信特性通常难以在MR环境中建立和/或保持。例如，假定信号编码方法可以容忍高达特定最大值的误码率(BER)，则信道容量受带宽和信噪比(SNR)的限制。由于这些原因和其他原因，很难在MR环境中建立具有期望吞吐量的无线通信信道。
此外，无线型RF线圈需要与系统时钟精确同步以避免由于伪像等引起的不期望的图像劣化。另外，诸如控制信号的通信信号的延迟应当是低的并且是可预测的，以确保足够的图像捕获和线圈控制。
因此，本系统的实施例可以克服常规MRI和MRS系统的这些和其他缺点。
发明内容
本文所描述的(一个或多个)系统、(一个或多个)设备、(一个或多个)方法、(一个或多个)布置、(一个或多个)用户接口、(一个或多个)计算机程序、过程等(下文中将其中的每个称为系统，除非上下文中另有指示)解决现有技术系统中的问题。
根据本系统的实施例，公开了一种磁共振(MR)系统，包括：至少一个无线射频(RF)线圈，其包括用于接收感应的MR信号的天线环路以及包括发射(WTx)天线和接收(WRx)天线的天线阵列；具有包括多个发射(BTx)天线和接收(BRx)天线的天线阵列的基站发射机系统(BTS)，其被配置为使用选择的空间分集(SD)传输方法与所述至少一个无线RF线圈进行通信；以及至少一个控制器，其被配置为控制所述BTS和所述至少一个无线RF线圈，并且：确定针对在所述BTS与所述至少一个无线RF线圈之间的通信可用的所述发射天线和所述接收天线中的至少一个的数量，将所述BTS的所述多个发射(BTx)天线和接收(BRx)天线耦合到所述至少一个无线RF线圈的所述发射(WTx)天线和所述接收(WRx)天线以形成对应的天线配对，并且确定所述天线配对中的每个的信号特性信息(SCI)，基于所确定的发射天线和接收天线的数量以及所确定的SCI来选择用于与所述至少一个无线RF线圈进行通信的SD传输方法以使得能够在所述BTS与所述至少一个无线RF线圈之间通信给定类型的信息，并且根据选择的SD传输方法在所述BTS与所述至少一个无线RF线圈之间建立至少一个通信信道。所述至少一个控制器还可以被配置为根据在所述至少一个无线RF线圈处所确定的天线的数量来确定来自以下项中的至少一个的所述选择的SD传输方法：多输入多输出(MIMO)，多输入单输出(MISO)，单输入多输出(SIMO)；以及单输入单输出(SISO)传输方法，以用于实现在所述BTS与所述至少一个无线RF线圈之间的通信。所述至少一个控制器可以确定用于实现在所述BTS与所述至少一个无线RF线圈之间的通信的在所述至少一个无线RF线圈处的天线的数量是否大于一。
所述至少一个控制器还可以被配置为：当确定可用的发射天线和接收天线的数量不大于一时，选择所述MISO和SISO通信方法之一；并且当确定可用的发射天线和接收天线的数量大于一时，选择所述MIMO和SIMO通信方法之一。所述至少一个控制器还可以被配置为对可用的天线配对进行分类，并基于对所述可用的天线配对的所述分类来选择天线配对。所述至少一个控制器还可以被配置为确定要在所述BTS与所述至少一个无线RF线圈之间传输的信息的类型，并选择具有适合于要被传输的所确定的类型的信息的给定分类的可用的天线配对。被分类为视线的一个或多个天线配对可以被选择用于传输实时操作系统(RTOS)信息，并且被分类为具有障碍物的直接路径/直接信号的一个或多个天线配对可以被选择用于传输高数据速率(HDR)信息。
根据本系统的实施例，公开了一种操作磁共振(MR)系统的方法，所述方法由至少一个控制器控制并且包括以下动作：从包括天线环路以及包括发射(WTx)天线和接收(WRx)天线的天线阵列的至少一个无线射频(RF)线圈接收感应的MR信号；使用选择的空间分集(SD)传输方法在所述至少一个无线RF线圈与具有包括多个发射(BTx)天线和接收(BRx)天线的天线阵列的基站发射机系统(BTS)之间进行通信；确定针对在所述BTS与所述至少一个无线RF线圈之间的通信可用的所述发射天线和所述接收天线中的至少一个的数量；将所述BTS的所述多个发射(BTx)天线和接收(BRx)天线耦合到所述至少一个无线RF线圈的所述发射(WTx)天线和所述接收(WRx)天线以形成对应的天线配对；确定所述天线配对中的每个的信号特性信息(SCI)；基于所确定的发射天线和接收天线的数量以及所确定的SCI来选择用于与所述至少一个无线RF线圈进行通信的SD传输方法以使得能够在所述BTS与所述至少一个无线RF之间通信给定类型的信息；并且根据选择的SD传输方法在所述BTS与所述至少一个无线RF线圈之间建立至少一个通信信道。所述方法可以包括以下动作：根据在所述至少一个无线RF线圈处所确定的天线的数量来确定来自以下项中的至少一个的所述选择的SD传输方法：多输入多输出(MIMO)，多输入单输出(MISO)，单输入多输出(SIMO)；以及单输入单输出(SISO)传输方法，以用于实现在所述BTS与所述至少一个无线RF线圈之间的通信。所述方法可以包括以下中的一个或多个动作：确定用于实现在所述BTS与所述至少一个无线RF线圈之间的通信的在所述至少一个无线RF线圈处的天线的数量是否大于一；当确定可用的发射天线和接收天线的数量不大于一时，选择所述MISO和SISO通信方法之一；并且当确定可用的发射天线和接收天线的数量大于一时，选择所述MIMO和SIMO通信方法之一。所述方法可以包括以下中的一个或多个动作：对可用的天线配对进行分类，基于对所述可用的天线配对的所述分类来选择天线配对，确定要在所述BTS与所述至少一个无线RF线圈之间传输的信息的类型，选择具有适合于要被传输的所确定的类型的信息的给定分类的可用的天线配对，选择被分类为视线的一个或多个天线配对以用于传输实时操作系统(RTOS)信息，并且选择被分类为具有障碍物的直接路径/直接信号的一个或多个天线配对以用于传输高数据速率(HDR)信息。
根据本系统的实施例，公开了一种存储在针对磁共振(MR)系统的计算机可读非暂态存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括计算机程序指令，所述计算机程序指令当由处理器运行时，使所述处理器执行包括以下动作的方法：从包括天线环路以及包括发射(WTx)天线和接收(WRx)天线的天线阵列的至少一个无线射频(RF)线圈接收感应的MR信号；使用选择的空间分集(SD)传输方法在所述至少一个无线RF线圈与具有包括多个发射(BTx)天线和接收(BRx)天线的天线阵列的基站发射机系统(BTS)之间进行通信；确定针对在所述BTS与所述至少一个无线RF线圈之间的通信可用的所述发射天线和所述接收天线中的至少一个的数量；将所述BTS的所述多个发射(BTx)天线和接收(BRx)天线耦合到所述至少一个无线RF线圈的所述发射(WTx)天线和所述接收(WRx)天线以形成对应的天线配对；确定所述天线配对中的每个的信号特性信息(SCI)；基于所确定的发射天线和接收天线的数量以及所确定的SCI来选择用于与所述至少一个无线RF线圈进行通信的SD传输方法以使得能够在所述BTS与所述至少一个无线RF之间通信给定类型的信息；并且根据选择的SD传输方法在所述BTS与所述至少一个无线RF线圈之间建立至少一个通信信道。所述计算机程序可以包括以下动作：根据在所述至少一个无线RF线圈处所确定的天线的数量来确定来自以下项中的至少一个的所述选择的SD传输方法：多输入多输出(MIMO)，多输入单输出(MISO)，单输入多输出(SIMO)；以及单输入单输出(SISO)传输方法，以用于实现在所述BTS与所述至少一个无线RF线圈之间的通信。
所述处理器当运行所述程序时还可以执行以下中的一个或多个动作：确定用于实现在所述BTS与所述至少一个无线RF线圈之间的通信的在所述至少一个无线RF线圈处的天线的数量是否大于一；当确定可用的发射天线和接收天线的数量不大于一时，选择所述MISO和SISO通信方法之一；并且当确定可用的发射天线和接收天线的数量大于一时，选择所述MIMO和SIMO通信方法之一。所述计算机程序可以包括以下中的一个或多个动作：对可用的天线配对进行分类，基于对所述可用的天线配对的所述分类来选择天线配对，确定要在所述BTS与所述至少一个无线RF线圈之间传输的信息的类型，选择具有适合于要被传输的所确定的类型的信息的给定分类的可用的天线配对，选择被分类为视线的一个或多个天线配对以用于传输实时操作系统(RTOS)信息，并且选择被分类为具有障碍物的直接路径/直接信号的一个或多个天线配对以用于传输高数据速率(HDR)信息。
附图说明
在以下示例性实施例中并参考附图更详细地解释了本发明，其中相同或相似的元件部分地由相同或相似的附图标记表示，并且各种示例性实施例的特征是可组合的。在附图中：
图1示出了根据本系统的实施例的MR系统的一部分的示意性框图；
图2示出了可以根据本系统的实施例执行的过程的功能流程图；
图3示出了根据本系统的实施例的MR系统的一部分的示意性框图；
图4A示出了根据本系统的实施例操作的SISO通信方法的图形表示；
图4B示出了根据本系统的实施例操作的SIMO通信方法的图形表示；
图4C示出了根据本系统的实施例操作的MISO通信方法的图形表示；
图4D示出了根据本系统的实施例操作的MIMO通信方法的图形表示；
图5示出了可以根据本系统的实施例执行的过程的功能流程图；并且
图6示出了根据本系统的实施例的系统的一部分。
具体实施方式
下文是说明性实施例的描述，其当结合下面的附图理解时将展示上述特征和优点以及其他特征和优点。在下面的描述中，为了解释而非限制的目的，阐述了诸如架构、接口、技术、元件属性等的说明性细节。然而，对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，背离这些细节的其他实施例仍将被理解为处在所附权利要求的范围内。此外，为了清楚起见，省略了众所周知的设备、电路、工具、技术和方法的详细描述，以免使本系统的描述模糊不清。应当明确地理解，附图是为了说明的目的而被包括，并不表示本系统的整个范围。在附图中，不同附图中的相似附图标记可以表示相似的元件。应当理解术语和/或其构成意味着所记载的元件中的仅仅一个或多个可以需要适当地存在于根据权利要求记载以及根据本系统的一个或多个实施例的系统中(例如，存在仅一个所记载的元件，可以存在所记载的元件中的两个，等等，直到可以存在所记载的元件中的全部)。
本系统的实施例提供了一种无线型通信系统，其使用诸如多输入多输出(MIMO)方法的空间分集(SD)(在下文中为分集方法)方法来增加无线信道容量，多输入多输出(MIMO)方法可以使用可以使用空间分集使用相同的频率和带宽沿着相同的一个或多个信道传播的但是具有不同的空间分布的信号。本系统的实施例可以采用空间分集方法来使用任何合适的方法生成数据的数据整形正交集的空间正交流，例如通过生成具有不同程度的光角动量(OAM)的数据流，和/或发射束的整形正交集。本系统的实施例利用在控制与图像发射天线和接收天线(例如，天线对)之间的传输特性来选择用于通信的天线，以实现对无线型RF线圈的确定性控制(例如，控制信息的及时到达)，同时还支持将图像信息从无线型RF线圈无线传输到系统控制器。
图1示出了根据本系统的实施例的MR系统100(为了清楚起见，在下文中称为系统100)的一部分的示意性框图。系统100可以包括主体102、MRI系统控制器(控制器)104、支撑部分115、存储器110、用户接口(UI)112和传感器114中的一个或多个。控制器104可以控制系统100的整体操作。
主体102可以包括具有膛126(例如主膛)的主磁体120、梯度线圈122和RF部分124中的一个或多个，其中的一个或多个可以在控制器104的控制下操作。主体102可以包括开放式或闭合式MRI主体(例如，分别对应于开放式或闭合式MRI系统)。然而，为了清楚起见，将讨论闭合式MRI主体(例如，具有位于膛126内的扫描体积)。下面的讨论也应当被理解为应用于开放式MRI主体。主体102还可以包括至少一个开口128，其可以通向膛126。然而，在开放式MRI系统中，扫描体积可以位于主磁体的膛的外部，主磁体可以是开放式主磁体。
主磁体116可以包括一个或多个主磁体，其可以生成主磁场(B0)，所述主磁场可以在扫描体积内基本均匀并且可以由控制器104控制。RF部分124可以包括一个或多个RF线圈，例如RF线圈123和125。更具体地，RF线圈123可以包括发射和/或接收(TRX)RF线圈，其可以包括固定和/或硬连线的RF线圈。如本文可能讨论的，RF线圈125可以包括一个或多个无线RF线圈(WRF)125-x。WRF 125可以包括一个或多个WRF，例如WRF 125-1至125-M(通常称为125-x)，其中M是整数。可以根据例如传输的数据的类型、确定性定时要求、系统设置、支持的(一个或多个)通信方法、可用于通信的天线的数量、天线之间的通信质量等选择RF线圈(例如123和/或125-x)中的一个或多个，如本文进一步描述的。为了清楚起见，将假定WRF125-x中的每个可以彼此相似。因此，除非上下文另外指示，否则可以提供对WRF 125-x中的仅仅一个的描述。然而，在没有限制的情况下，应当假定WRF 125-x中的一个或多个可以彼此相同或不同。例如，一个或多个WRF 125-x可以是4通道膝盖线圈，而另一个可以是32通道头部线圈等。
梯度线圈122可以包括至少一个线圈，该至少一个线圈可以在控制器104的控制下沿着一个或多个轴(例如Gx、Gy和Gz)生成一个或多个梯度场(例如，梯度激励脉冲)。这些梯度场可以形成可以在扫描体积的至少一部分内应用于诸如患者101的感兴趣对象(OOI)的编码序列的至少一部分。
在诸如扫描之前、扫描期间和/或扫描之后的操作期间，基站收发机(BTS)135可以选择性地与WRF 125-x中的一个或多个进行通信。BTS 135可以包括多个天线，例如L个天线(例如，ANT(1)至ANT(L)(通常称为ANT))，其中L是整数，用于根据本系统的实施例选择性地与WRF 125-x中的一个或多个的一个或多个天线进行通信。对于L个天线，这些天线一起可以形成天线阵列(AA)。假设AA的所有ANT形成组，则可以将这些ANT中的一个或多个分组在一起以形成AA的天线的组的子组。可以提供天线选择器(SEL)以选择可以在扫描期间用于与对应的WRF 125-x进行通信的天线ANT(例如，以形成组、子组或单个天线)。根据一些实施例，BTS 135的一个或多个选择的天线ANT可以与选择的WRF 125-x的一个或多个选择的天线ANT进行通信，并且可以例如形成天线配对(对)。
根据本系统的实施例，BTS 135的天线ANT中的一个或多个可以用于对齐WRF 125-x的部分。例如，BTS 135的接收天线ANT-2可以接收位置信号(例如，经由ANT-1从无线型RF线圈发射的位置信号，如下所述)，并且可以将该信号提供给控制器104以用于进一步处理，例如以确定WRF 125-1的ANT-1相对于ISO的位置和/或将ANT-1与ISO对齐。确定RF线圈的天线的位置的方法在对应于飞利浦案卷号2015PF00594(“2015PF00594申请”)的共同待审的美国专利申请中进行了讨论，其内容通过引用并入本文。
关于对齐，BTS 135的天线中的一个或多个(例如，ANT-2)可以基本上位于期望的位置处，例如系统100的主磁场(B0)的等中心轴(ISO)处。为了清楚起见，该天线可以被称为ISO天线。等中心轴(ISO)可以被定义为可以基本上垂直于系统100的主磁场(B0)的轴或平面。根据本系统的实施例，ISO天线可以接收从选择的WRF 125-x发射的位置信号以用于与等中心轴(ISO)对齐，如可以在2015PF00594申请中所描述的。
BTS 135的天线ANT中的一个或多个可以位于或邻近于主磁体120的膛126。例如，根据本系统的实施例，BTS 135的天线ANT中的一个或多个可以耦合到主膛126内的主体102的内表面。然而，也可以设想BTS 135的一个或多个天线可以位于主膛126和/或主体102的外部。
BTS 135可以使用任何合适的方法耦合到控制器104，以便实现与控制器104的通信。因此，从控制器104接收到的用于传输的信号可以经由BTS 135的一个或多个天线(例如，全部或选择的天线ANT)传输，并且从BTS 135的一个或多个天线ANT(例如，全部或选择的天线)接收到的信号可以被传输到控制器104以用于进一步处理。
TRX RF线圈123可以从控制器104接收用于传输的RF序列信号，并且可以发射对应的RF场(例如，可以形成RF编码序列的一部分的RF激励脉冲，所述RF编码序列的一部分可以形成编码序列的一部分)。TRX RF线圈123还可以接收来自患者101的感应的MR信号，并且可以将这些信号(以原始或处理形式)提供给控制器，和/或可以处理这些信号以重建图像数据并将重建的图像信息提供给控制器104以用于进一步处理。
WRF 125-x可以包括任何合适的一个或多个移动线圈，例如可以是移动线圈的无线型数字RF线圈。WRF 125-x中的一个或多个的位置可以由控制器104直接或间接地控制。例如，WRF 125-x中的一个或多个可以耦合到或以其他方式停靠在其一个或多个支撑部分上，一个或多个支撑部分诸如为将在下面讨论的支撑平台106(例如，患者支撑物)。然而，也设想，WRF125-x中的一个或多个可以在操作期间耦合到轨道和/或用户101。例如，当作为诸如头部、膝盖、肩部线圈等的体积线圈进行操作时，WRF 125-x可以停靠在支撑平台106上，并围绕要被扫描的患者101的对应身体部分(例如，膝盖、头部、肩部等)。还设想，WRF 125-x中的一个或多个可以位于轨道上，使得主膛126内的对应的WRF 125-x位置可以在控制器104的控制下进行手动调整和/或自动调整。这些轨道可以位于膛126内并且可以如图所示平行于主磁场(B0)或z轴。
WRF 125-x中的一个或多个可以包括平面和/或体积型RF线圈，并且可以包括一个或多个线圈阵列，其可以包括一个或多个接收环路，该一个或多个接收环路被调谐以接收来自患者101的感应的MR信号并且生成对应的信号(例如图像信号)以用于进一步处理。WRF125-x中的一个或多个可以包括一个或多个信道(CH)，其中的每个可以与线圈阵列的一个或多个对应的接收环路相关联，以在扫描期间接收来自患者101的感应的MR信号。
WRF 125-x中的一个或多个可以彼此相同或不同。例如，WRF 125-1可以是头部线圈，WRF-2可以是膝部线圈，并且WRF 125-M可以是肩部线圈。此外，WRF 125-x中的每个可以具有相同或不同数量的天线ANTx，以用于经由BTS 135与控制器104进行通信。根据一些实施例，每个WRF 125-x可以向控制器识别可以可用于在上行链路和/或下行链路方向上与BTS 135建立通信的天线。
为了清楚起见，将假定WRF 125-x中的每个可以彼此相似。因此，在没有限制的情况下，为了清楚起见，本系统的实施例可以仅参考单个WRF 125-1进行描述。参考WRF 125-1执行的操作可以类似地通过添加和/或替代一个或多个其他WRF 125-x来执行。
WRF 125-1可以包括控制器132、RF线圈阵列、存储器以及诸如ANT-1的至少一个天线ANT中的一个或多个。一个或多个天线可以是发射天线和/或接收天线，并且当多于一个天线可用于形成天线阵列时，天线可以被分组和/或分子组。
控制器132可以控制WRF 125-1的整体操作。WRF 125-1可以接收来自患者101的感应的MR信号，并且可以重建这些信号以生成重建的MR信息，其可以包括例如图像信息和/或光谱信息。然后，可以将重建的MR信息提供给控制器104。然而，还设想WRF 125-1可以将以任何合适的格式(例如，原始数字化等)的与感应的MR信号有关的信号提供给控制器104以用于进一步处理和/或重建。因此，重建可以在WRF 125-1中本地执行和/或远离WRF 125-1执行。
WRF 125-1可以使用诸如空间分集方法的任何合适的传输方法与控制器104进行通信。例如，WRF 125-1可以使用多输入多输出(MIMO)、多输入单输出(MISO)、单输入多输出(SIMO)和单输入单输出(SISO)传输方法中的至少一个与控制器104进行通信。可以根据针对在WRF-1 125-1与BTS 135之间的通信可用的或选择的发射天线和/或接收天线ANT的数量来选择这些通信方法中的一个或多个。然而，还设想可以根据在WRF 125-x与控制器104之间的系统特性、操作参数、扫描类型、系统设置和/或通信特性(例如视线(LOS))来选择通信方法。例如，通信特性可以包括信道知识，例如关于可用的无线通信方法、天线、组等的数量和/或类型的先验信息。
关于系统扫描类型，每种扫描类型(例如，膝部扫描、头部扫描、肩部扫描、脚踝扫描、躯干扫描等)可以具有与其相关联的对应的一个或多个通信方法，并被存储在系统的存储器中以用于进一步使用。类似地，系统设置可以由系统和/或用户设置，并可以定义扫描类型以用于使用。系统设置可以由用户设置/重置和/或被存储在系统的存储器中以用于进一步使用。系统特性可以阐明BTS 135的类型(例如，用于与WRF 125-x进行通信的发射天线和/或接收天线的数量)以及类型WRF 125-x(例如，用于与BTS进行通信的发射天线和/或接收天线的数量)。
在其中知识在放置WRF 125-x之前未知的实施例中，控制器104可以查询BTS 135和/或WRF 125-x以在执行扫描之前确定操作特性(例如，其可以包括与所支持的空间分集方法(例如，SISO、MISO、SIMO或MIMO通信方法)的类型相关的信息)，和/或该信息可以根据扫描类型(例如，头部扫描、使用MIMO通信等)被输入和/或以其他方式提供(例如，存储在存储器中)。
根据另外的其他实施例，系统和/或用户可以设置默认的通信方法(例如，MIMO)，并将其存储在系统的存储器中以供进一步使用。关于操作参数，例如当系统检测到一个或多个天线不工作和/或不能接收超过阈值吞吐量、质量、误码率(BER)等的信号时(例如，指示到对应天线的传输路径被阻塞，这将指示该路径不是视线(LOS))，系统可以切换和/或以其他方式选择天线(ANT)，使得一个或多个其他天线和/或天线的组可以被选择以支持选择的通信方法(例如，SISO、MISO、SIMO或MIMO)、阈值通信速率等。
支撑部分115可以包括支撑平台106和可以控制支撑平台106的位置的至少一个致动器108。支撑部分106可以支撑患者101以进行扫描，并且可以在控制器104的控制下由至少一个致动器108定位。因此，支撑部分106可以在控制器104的控制下将患者和WRF 125-x定位在期望的位置和/或取向中，例如位于磁体120的膛126内的MR场的等中心内，使得可以在期望的位置处扫描患者101的至少一部分。WRF125-x中的一个或多个可以在扫描期间基于它们相对于诸如ISO的系统的部分的位置来选择，反之亦然。
至少一个致动器104可以包括任何合适的源，例如电动机(例如线性、旋转、步进器等)、气动致动器和/或液压致动器，其可以在控制器104的控制下将支撑部分106定位在期望的位置中。例如，至少一个致动器108可以在控制器104的控制下沿着如由箭头105所示的一个或多个轴(例如z轴)移动支撑部分106。
在操作期间，控制器104可以操作用于生成可以施加给的处于扫描体积内的患者101的编码序列(其可以包括梯度和/或RF激励脉冲)。响应于对编码序列的应用，患者101可以发射可以由RF部分124(例如由WRF 125-x)接收到的MR信号。
然后，WRF 125-x可以将接收到的感应的MR信号数字化以形成数字化MR信息。根据本系统的实施例，WRF 125-x可以压缩数字化MR信息以便形成压缩的数据流。前向纠错可以被添加到被压缩的数据流中，或者以其他方式来减少整体误码率(BER)，并且允许检测数据流中的不可纠正的比特错误。然后可以根据诸如IEEE 802.11规范的合适的无线传输方法，在例如数据分组中将数据流(例如压缩、纠错等的数据流)传输到接收器。根据实施例，无线传输方法可以采用根据本系统的实施例的空间分集方法。给定足够的信道容量，例如可以通过对损坏的数据分组的重传来进一步改进BER。本系统的实施例可以调整数据分组的大小，使得数据流可以支持高数据速率数据和确定性数据。
由于针对MRI的图像质量要求可能非常高，因此针对无线数字化MR数据的保真度要求也非常高，这可能导致有限的信道容量，假设在编码之前本系统的实施例所使用的信号编码方法可以容忍特定最大BER，并进一步假设传输信道具有特定的带宽和信噪比(SNR)。为了满足保真度要求，本系统提供了增加信道容量的系统，例如通过增加可以被传输的RF信号的数量，和/或进一步改进这些信号的保真度，如本文进一步描述的。
传感器114可以感测本系统的一个或多个各种条件和/或参数，例如ANTx中的一个或多个的发射功率和/或接收功率、信道状态信息(CSI)、支撑平台106的位置、至少一个致动器108的位置、系统参数等。例如，传感器114可以包括位置传感器，其可以感测支撑平台相对于固定参考(例如，ISO)的位置，并且将该信息提供给控制器104以供进一步处理。在这个意义上，ANTx也可以用作用于确定例如关于发射功率/接收功率等的信息的一个或多个传感器。然后，控制器104可以基于所确定的位置来选择性地与WRF 125-x中的一个或多个进行通信和/或控制。因此，当每个WRF 125-x进入用于扫描的期望位置时，控制器104可以操作用于控制WRF 125-x中的一个或多个以采集可以用于重建的感应的MR信息。
图2示出了可以根据本系统的实施例执行的过程200的功能流程图。过程200可以使用通过网络通信的一个或多个计算机来执行，并且可以从一个或多个存储器获得信息和/或将信息存储到一个或多个存储器，这些存储器可以是本地的和/或彼此远离的。根据本系统的实施例，过程200可以包括以下动作中的一个或多个，并且可以操作用于在BTS与一个或多个WRF之间建立通信方法。此外，这些动作中的一个或多个可以被组合和/或分离成子动作。此外，取决于设置，可以跳过这些动作中的一个或多个。在操作中，该过程可以在动作201期间开始，然后行进到动作203。
在动作203期间，可以确定针对在针对上行链路信道和下行链路信道中的一个或多个的基站发射机(BTS)和至少一个无线射频线圈(WRF)之间的通信(例如，SD通信)可用的天线的数量。然而，为了简单起见，假设上行链路信道和下行链路信道可以使用类似的设置和传输方法，除非上下文另外指示。根据本系统的实施例，上行链路信道和下行链路信道可以使用不同的设置和/或传输方法。根据本系统的实施例，可以查询BTS和/或WRF以获得该信息，但是根据实施例，该信息也可以是先前已知的(例如，先前存储在存储器中)和/或可以通过如本文讨论的天线之间的通信来确定。
响应于其中查询被提供的实施例中的查询，BTS和/或至少一个WRF可以提供与针对上行链路信道和下行链路信道中的一个或多个中的通信可用的天线的数量有关的信息。一旦获得该信息，该过程就可以将其存储在系统的存储器中供以后使用。类似地，还设想，该过程可以从系统的存储器获得该信息，例如从系统配置信息表获得，如可以参考下面的表1讨论的。
表1
关于表1，可以针对一个或多个RF线圈(例如，WRF)和/或针对BTS定义系统配置信息。关于RF线圈，可以根据扫描类型来选择这些线圈。根据本系统的实施例，在扫描类型具有两个或更多个WRF的情况下，可以选择这些WRF中的一个或多个作为默认WRF，如表1中的“x”所示。系统然后可以使用与选择的和/或默认的WRF对应的系统配置信息的设置。线圈的类型可以包括例如类型I、类型II等的标识符，其可以识别线圈传输类型以例如实现交叉引用。例如，相同传输类型的线圈可以具有可以被预先定义的相同数量的发射天线和/或接收天线。空间分集(SD)列可以指示对应的线圈是否支持空间分集。对于每个线圈，可以列出多个发射天线和/或接收天线，如所示出的，但是可以类似地定义其他数量。关于BTS，可以提供多个发射天线和/或接收天线，如图所示。还设想可以列出支持的MIMO通信模式。系统配置信息可以(例如，在发现新的WRF等时)由系统更新和/或由用户更新。(更新的)系统配置然后可以存储在系统的存储器中以供使用。
根据另外的其他实施例，该系统可以(例如，经由用户设置和/或查询)确定用于当前扫描的WRF中的至少一个的类型(如表1的类型列中所示)，并且随后可以基于类型信息来确定在至少一个WRF处可用的天线的数量和/或天线的类型。因此，天线信息可以关联WRF传输类型信息(例如，与1个天线相关联的类型1头部线圈，与2个天线相关联的类型2头部线圈，与5个天线相关联的类型3头部线圈，类型4天线不支持SD等)，使得对于一种或多种类型的WRF，可以确定对应的天线数量和/或类型。这些类型可以是用户定义的和/或系统定义的。
进一步设想，用户可以选择在扫描期间用于BTS和/或WRF中的每个的通信的天线的数量，取决于用户设置，该天线的数量可以小于或等于在对应的BTS和/或WRF处可用的天线的数量。例如，用户可以选择两个天线、三个天线、单个天线等用于传输。进一步设想，取决于设置，该过程可以根据从天线信息获得的默认天线设置来选择默认天线配置。例如，用户可以选择特定天线(例如，上阵列、下阵列、多个天线等)用于传输。在完成动作203之后，该过程可以继续动作205。
在动作205期间，该过程可以使用任何合适的方法来选择用于在BTS与至少一个WRF之间建立通信的SD传输方法(例如，其可以被称为SD模式)。SD传输方法可以包括例如SISO、SIMO、MISO和MIMO通信方法。例如，该过程可以从系统的存储器获得用于选择SD通信方法的SD传输信息，其阐述了例如基于针对BTS和WRF中的至少一个的确定的天线数量和/或传输能力的预先定义的SD通信方法和/或设置。该过程可以基于SD传输信息和针对在BTS中的一个或多个和对应的(一个或多个)WRF处通信可用的天线的数量来选择针对在扫描期间使用的每个对应的WRF(例如，头部线圈、肩部线圈、膝盖线圈、脚踝线圈等)的SD通信方法。此外，可以对SD传输对进行分类(例如，视线等)，并且可以基于如本文所讨论的要被传输的信息的分类和类型来选择天线对以及对SD通信方法的选择。然而，为了清楚起见，仅进一步详细地讨论单个WRF，但是可以理解当多于一个被选择或另外可用时这可以类似地应用于一个或多个其他WRF。
SD传输信息可以存储在系统的存储器中的SD模式表中，并且可以包括与在BTS中的一个或多个和/或至少一个WRF处可用的天线的数量和/或类型有关的信息以及对应的SD通信方法，如下表2所示。SD传输信息还可以包括线圈类型信息(线圈类型I、线圈类型II)。
表2
参考表2可以看出，当BTS具有1个发射天线和1个接收天线并且WRF具有2个天线用于发射和接收(2+/2+)时，选择的SD通信方法(模式)可以被确定为SIMO通信方法。类似地，当BTS具有2个或更多个发射天线和接收天线并且WRF具有2+个发射天线和接收天线时，选择的SD通信方法(模式)是MIMO通信方法。该过程可以选择针对发射和/或接收(例如，上行链路和下行链路)通信中的每个的通信方法。
为了清楚起见，可以假设针对在BTS和WRF处的上行链路信道和下行链路信道可用的天线的数量是相同的。然而，在没有限制的情况下，设想发射天线和接收天线的数量可以彼此不同。该过程然后可以通过匹配天线和/或从可以由可用的天线支持的通信方法中选择最高容量通信方法来匹配SD通信方法(例如，SIMO、SISO、MISO、MIMO)。例如，当仅仅单个发射天线可用并且仅仅单个接收天线可用于下行链路信道时，该过程可以选择针对该通信信道的SISO(SD)通信方法。然而，当两个或更多个接收天线可用于接收信道时，该过程可以选择针对下行链路信道的SIMO(SD)通信方法。参考图4A至图4D图示在下面更详细地讨论的SD通信方法类型。
天线信息还可以包括针对BTS和/或(一个或多个)WRF的一个或多个默认天线设置。例如，默认天线设置可以设置BTS(如图所示)和/或WRF的天线的数量等于2，等等。然后，在默认设置中，在WRF具有两个天线的情况下，选择的SD通信方法可以说明性地是如表2中所示的MIMO通信方法。默认天线设置可以由用户和/或系统来设置。此外，关于类型信息，WRF可以由诸如类型I、II等的唯一标识符和/或类型来识别，每种类型的线圈可以识别用于SD通信的可用的天线的数量、支持的通信的类型、天线的分组等等。在完成动作205之后，该过程可以继续到动作207。
在动作207期间，该过程可以根据针对上行链路通信信道和/或下行链路通信信道的对应的通信信道、组等的选择的SD传输方法在BTS与WRF之间建立至少一个通信信道。例如，当选择的SD传输方法是针对上行链路信道和下行链路信道中的每个的MIMO传输方法时，该过程可以在对应的WRF与BTS之间建立针对上行链路信道和下行链路信道的MIMO通信信道。以这种说明性的方式，可以使用在BTS与WRF之间的双向传输方法来传输数字数据，并在系统控制器与对应的WRF之间建立双向通信。还设想，在其他实施例中，上行链路信道和下行链路信道可以采用彼此不同的SD通信方法(例如，MISO上行链路和MIMO下行链路)。在完成动作207之后，该过程可以继续到动作209，在那结束。
图3示出了根据本系统的实施例的MR系统300(为了清楚起见在下文中为系统300)的一部分的示意性框图。系统300可以类似于系统100，并且可以包括具有膛126的MRI主体、MRI系统控制器(控制器)304、支撑患者101的支撑部分、BTS 335和RF部分323中的一个或多个。通常，控制器304、BTS 335和RF部分323可以分别类似于系统100的控制器104、BTS 135和RF部分123。根据本系统的实施例，控制器304可以控制系统300的整体操作，并且可以包括说明性地示出为BTS 335的一个或多个BTS。为了清楚起见，本文说明性地讨论BTS 335。根据本发明，然而本文所讨论的说明性示例应理解为应用于多个BTS，在适用的情况下多个BTS可以与BTS 335相同或相似，除非指出，否则无需进一步阐述。
BTS可以包括天线选择器(SEL)设备340和诸如ANT(1)至ANT(L)(通常为ANTx)的L个发射天线和/或接收天线(TRX)，其中L是整数。SEL 340可以选择与其耦合的一个或多个天线ANT以用于在控制器304的控制下到系统300的其他部分(例如到RF部分324)的传输。此外，选择器340可以选择性地切换从与其耦合的一个或多个天线ANTx接收到的信号，并将这些接收到的信号提供给控制器304以供进一步处理。接收到的信号可以包括从RF部分323接收到的信号。
RF部分323可以包括多个WRF，例如WRF 325-1至325-M(一般为325-x)，其中M是整数。WRF 325-x中的一个或多个可以彼此相似或不同。因此，为了清楚起见，可以仅给出对WRF 325-1的描述，假设其他WRF 325-x类似于WRF 325-1，除非上下文另有指示。
WRF 325-1可以包括控制器350、MR天线环路阵列352、天线选择器(SEL)354以及N个发射和/或接收(TRX)天线ANT(n)，例如ANT(1)到ANT(N)(通常是ANTx)，其中N是整数。控制器350可以控制WRF 325-1的整体操作。
天线环路阵列352可以包括多个接收环路356，其被调谐以接收来自患者101的感应的MR信号并且将接收到的感应的MR信号传输到控制器350以进行进一步处理，例如使用模数A/D转换器358进行数字化以形成数字化的MR信息(原始信息)和/或形成重建的MR信息，如可能期望的那样。接收环路356可以根据RF线圈(例如，头部线圈、肩部线圈、膝盖线圈、脚踝线圈、身体线圈等)的预期用途进行编号、定形、确定尺寸和/或定位，但是也设想可以应用于多于一个应用的一般形状。接收环路356中的一个或多个可以在控制器350的控制下在任何时间处被选择用于接收。
选择器354在控制器350的控制下选择ANT天线中的一个或多个用于接收和/或发射信号。例如，选择器354可以接收由一个或多个选择的ANTx接收到的信号(例如，从BTS335发射的控制、同步和/或序列信息)，并将这些信号提供给控制器350以用于进一步处理。类似地，选择器354可以在控制器350的控制下选择一个或多个ANTx以将控制、同步和/或数字化的MR信息(例如，数字化的MR和/或重建的MR信息)传输到BTS 335。
在BTS 335处，选择器340可以接收由与其耦合的一个或多个选择的ANTx接收到的信号，并将这些信号提供给控制器304以供进一步处理。类似地，选择器340可以在控制器350的控制下选择一个或多个ANTx以将控制、同步和/或序列信息传输到WRF 325-1。因此，根据本系统的实施例，选择器(例如，340、354)可以在它们各自的控制器(例如304、350)的控制下能控制地选择一个或多个天线用于发射和/或接收信号。
在操作期间，BTS 335的一个或多个选择的天线ANTx可以通信地耦合到选择的WRF325-x的一个或多个选择的天线ANTx，如虚线h11至hLN所示，其可以表示通信耦合(耦合)或传输矩阵。假设BTS可以具有L个天线并且每个WRF 325-x可以具有N个天线，则可以存在N×M个通信耦合。这些耦合可以在控制器(例如，控制器304)的控制下在任何时间被选择和/或改变。如本文所使用的，术语“耦合”旨在指示不排斥其他路径的通信路径(例如，BTS 335的一个ANTx与选择的WRF 325-x的两个ANTx耦合等)。根据本系统的实施例，可以拆分原始信号以在一个或多个天线之间传输。此后，一个或多个天线可以接收传输的信号，然后该传输的信号可以被组合以形成原始信号。以这种方式，可以基于可用的耦合、可用的耦合的带宽和被传输的特定类型的信号的要求(例如，定时、传输的数据量等)来优化和选择发射/接收能力。因此，可以评估针对选择的天线ANTx的通信耦合，以确定支持的传输方法以及天线之间的通信质量。例如，天线配对可以被评估为(a)视线(LOS)配对(例如，潜在的最高吞吐量路径)，例如耦合h11；(b)具有障碍物的直接路径/直接信号，例如耦合h22；(c)没有信号的实质损失的多路径/间接路径，例如耦合hLN；和(d)从对象反射/散射(例如，潜在的最低吞吐量路径)，例如由于WRF 325-1引起的WRF 325-2与BTS 335的一些天线配对，然后可以相应地对对应的天线配对进行分类。该分类可以被利用于选择针对例如被传输的数据类型的天线配对和通信方法以支持要求(例如，定时、传输的数据量等)。例如，在可用的配对之外，可以选择LOS配对来传输控制信息，同时可以选择具有障碍物的多个直接路径/直接信号配对以满足对诸如图像数据的高数据速率数据的传输。此外，可以在多路径/间接配对路径上传输例如支持图像数据的纠错数据。当然，如容易理解的，只要期望的天线配对可用于支持吞吐量和确定性要求，就可以利用例如LOS通信路径来支持多于一个传输的数据类型(例如，控制数据和图像数据)。此外，根据本系统的实施例，给定数据类型可以由多于一种配对分类(例如，部分LOS，部分阻塞路径；部分LOS，部分多路径/间接路径；部分LOS，部分从对象反射/散射，以及LOS、具有障碍物的直接路径/直接信号、多路径/间接路径和反射/散射配对的其他组合)支持。
以上参考图5例如为了清楚起见提供了关于(一个或多个)天线对选择的分类的进一步讨论。参考图4A至4D在下文示出并描述了由本系统的实施例使用的SD通信方法的图形表示，其中：图4A示出了根据本系统的实施例操作的单输入单输出(SISO)通信方法的图形表示；图4B示出了根据本系统的实施例操作的单输入多输出(SIMO)通信方法的图形表示；图4C示出了根据本系统的实施例操作的多输入单输出(MISO)通信方法的图形表示；并且图4D示出了根据本系统的实施例操作的多输入多输出(MIMO)通信方法的图形表示。在图4A至图4C中的每个中，示出了发射机(Tx)和接收机(Rx)以及对应的天线(ANT)以简化讨论，但是本系统容易应用于如本文所讨论的多于单个发射机和接收机可用的实施例中。
图5示出了可以例如由根据本系统的实施例描述的处理器执行的过程500的功能流程图。过程500可以使用通过网络进行通信的一个或多个计算机、处理器、微控制器等来执行，并且可以从一个或多个存储器获得信息和/或将信息存储到一个或多个存储器，这些存储器可以是本地的和/或彼此远离的。根据本系统的实施例，过程500可以包括以下动作中的一个或多个，并且可以操作用于在BTS与一个或多个WRF之间建立通信方法。此外，如果期望，则这些动作中的一个或多个可以被组合和/或分离成子动作。此外，取决于设置，这些动作中的一个或多个可以被跳过。在操作中，该过程可以在动作501期间开始，然后行进到动作503。此外，虽然为了清楚起见关于单个WRF描述了过程500的动作，但是可以针对可以用于执行扫描的MRI系统中的多个WRF(例如，头部、膝盖、肩部RF线圈等)中的两个或更多个中的每个重复该过程的动作。
在动作503期间，可以获得与用于当前扫描的系统过程有关的系统过程信息(SPI)。例如，系统过程可以包括同步过程、序列生成过程、图像采集过程以及数据传输过程中的一个或多个。SPI可以包括对应的定时信息，并且可以从系统的存储器获得。根据本系统的实施例，定时信息可以被利用于设置、校正或以其他方式促进在BTS与一个或多个WRF之间的同步，如本文所讨论的。此外，SPI可以包括针对每个对应的系统过程的传输设置。例如，同步过程可以被利用于使用视线(LOS)通信方法设置线圈同步。视线(LOS)通信方法可以利用(例如，容忍)例如小于0.01ms的阈值信号延迟，而数据传输过程(例如，用于传输数字化的MR信息)可以利用通信方法，其使用3个最快(就吞吐量而言)的天线配对或多个天线配对来提供如可以由吞吐量阈值(例如，1Gbps)定义的吞吐量。
根据本系统的实施例，SPI可以包括从SISO、SIMO、MISO和MIMO通信方法中的一个或多个中选择的期望的SD通信方法。系统过程信息可以由用户和/或系统设置并存储在系统的存储器中以供以后使用。为了清楚起见，将假定用于序列生成过程、图像采集过程和数据传输过程的SPI相同或相似，以便讨论，但是根据本系统的实施例可以不同。在完成动作503之后，该过程可以继续到动作505。
在动作505期间，可以在具有多个天线ANTSBTS的BTS与具有多个天线ANTSRF的WRF之间建立或尝试通信。可以利用由诸如MIMO通信方法的天线配对支持的合适的SP通信方法。在完成动作503之后，该过程可以继续到动作505。
在动作505期间，在BTS的多个天线ANTSBTS中的一些与WRF的多个天线ANTSRF中的一些(例如，成对的测试耦合)之间建立和/或测试无线耦合。因此，参考图3，假设BTS具有L个天线并且WRF具有N个天线，则可以存在如所讨论的可以被称为天线配对的L×N个天线耦合(例如，天线配对)。因此，例如，参考图3，在BTS的L个天线中的一个天线与对应的WRF的N个天线之间的每个天线配对(hnl)可以具有对应的索引(例如，hnl)，如图所示形成N×L个潜在的天线配对。因此，天线配对(h)可以形成N×L配对矩阵。在完成动作505之后，该过程可以继续到动作507。
在动作507期间，可以针对每个天线配对hnl中的一个或多个确定信号特性信息(SCI)。对于天线配对(hnl)中的每个，SCI可以包括信号特性，例如信号功率损失、信号吞吐量、信号延迟、(关于定时的)信号稳定性等中的一个或多个。为了确定信号特性，可以在每个配对中的发射天线与接收天线之间的一个或多个方向上传输一个或多个信号。此后，可以分析这些信号以确定SCI。在完成动作507之后，该过程可以继续到动作509。
在动作509期间，可以对天线配对hnl中的每个的一个或多个进行分类。因此，该过程可以分析SCI以确定天线配对是否是例如以下中的一个或多个(以可能递减的吞吐量次序提供)：(a)视线(LOS)配对(例如，潜在的最高吞吐量路径)；(b)具有障碍物的直接路径/直接信号；(c)没有信号的实质丢失的多路径/间接路径；以及(d)从对象反射/散射(例如，潜在的最低吞吐量路径)，并且然后可以相应地对对应的天线配对hnl进行分类。SCI可以被更新以反映针对天线配对hnl中的一个或多个的这个信息，和/或可以利用这个信息以基于用于传输给定类型的信息的适合性来对用于选择天线对的各个天线对进行分类，如本文所讨论的。在完成动作509之后，该过程可以继续到动作511。在动作511期间，该过程可以选择针对每个系统过程的通信和/或SD通信方法的天线配对hnl，如可以由SPI定义的。
例如，关于同步过程，针对同步过程的SPI可以要求具有例如小于0.01ms的阈值信号延迟的LOS通信方法。该延迟可以提供如例如由无线线圈的实时操作系统(RTOS)控制例如控制无线线圈的操作和或定时所需的确定性定时要求。相应地，该过程可以基于所确定的天线配对的信号特性根据系统处理信息来选择已经被分类为具有小于0.01ms的信号延迟的LOS配对的一个或多个天线配对hnl(例如，将天线配对分类为LOS、阻塞等)。
类似地，用于数据传输过程的天线配对hnl和/或SD通信模式可以通过选择满足给定信号类型的吞吐量和定时要求的可用的天线配对hnl来确定。例如，可以选择3个最快(就吞吐量而言)的天线配对hnl作为高数据速率(HDR)配对来传输诸如图像数据的HDR数据。如本文所使用的，HDR数据可以利用超过数据阈值(例如>1Gb/秒)的数据速率。还设想，该过程可以确定3个最快的天线配对是否能够提供满足或大于数据阈值的数据速率。在确定这3个最快的天线配对能够提供满足或大于数据阈值的数据速率的情况下，则该过程可以选择这3个最快的天线配对作为HDR配对。然而，在其中确定这3个最快的天线配对不提供满足或大于数据阈值的数据速率的情况下，则该过程可以向该组添加更多配对，使得其可以提供满足或大于数据阈值的数据速率。因此，该过程可以选择可以满足例如要被传输的给定信息类型的特定吞吐量阈值和/或定时要求的天线配对(单个配对或配对的组合)。
该过程可以进一步基于SCI和/或所选择的天线配对hnl来确定SD通信方法(例如，通信模式)(例如，从MIMO、SIMO、SISO和MISO通信方法之一中选择)。例如，在其中在BTS与WRF之间的上行链路和下行链路方向中的每个中选择两个或更多个发射天线和两个或更多个接收天线的情况下，可以选择MIMO通信模式。
因此，关于数据传输过程，可以根据选择的天线配对hnl来确定用于该过程的SD通信方法。例如，在三个最快的天线配对hnl使用至少两个不同的发射天线和至少两个不同的接收天线的情况下，该过程可以选择MIMO通信方法。然而，在三个最快的天线配对hnl使用相同的发射天线和至少两个不同的接收天线的情况下，该过程可以选择SIMO通信方法。类似地，在其中三个最快的天线配对hnl使用相同的发射天线和相同的接收天线的情况下，该过程可以选择SISO通信方法。此外，在其中三个最快的天线配对hnl使用至少两个不同发射天线和单个接收天线的情况下，该过程可以选择MISO通信方法。以上关于图4A到4D所示的这些说明性方法并不旨在作为排他性考虑，因为促进在天线对与系统之间的传输的其他方法也可以被适当地应用。此外，可以选择混合通信以满足传输要求(例如吞吐量)，例如选择一个或多个LOS配对以及具有障碍对的一个或多个直接路径/直接信号。在完成动作511之后，该过程可以继续到动作513。
在动作513期间，可以使用选择的(一个或多个)天线配对hnl和/或选择的(一个或多个)SD通信方法来建立通信。因此，根据针对每个对应的系统过程(例如，同步、序列生成、图像采集和数据传输过程等)的选择的天线配对和选择的(一个或多个)SD通信方法，可以在BTS与WRF之间建立通信。然后可以使用针对每个系统过程的建立的天线配对和/或选择的SD通信方法来执行扫描。例如，在本实施例中，该过程可以使用具有所确定的(一个或多个)天线配对的SISO通信模式来执行同步过程，并且可以使用在所确定的(一个或多个)天线配对之间的MIMO通信模式执行序列生成、图像采集和数据传输过程。还设想，控制和/或同步过程可以使用被确定为RTOS配对的天线配对，并且可以使用被确定为HDR配对的配对来传输HDR数据。
如容易理解的，例如在使用期间可以在天线配对之间发生变化，因此根据本系统的实施例，如果配对的特性改变，则可以重复该过程的一个或多个动作(例如，动作503、505、507、509、511和513中的一个或多个)来更新天线配对。另外，由于在天线对之间传输的数据也可以随着时间而改变，所以当改变发生(例如，LOS改变为阻塞)时，例如当仪器被引入或患者在扫描期间移动时，天线配对可以被重新分类。
在完成动作513之后，该过程可以继续到动作515，在那里过程可以结束。
因此，本系统的实施例可以通过使用空间分集来增加信道容量。这通常可以被称为多输入多输出(MIMO)通信方法，其可以被根据本系统的实施例操作的MIMO通信模式采用。因此，本系统的实施例可以采用通信系统，其可以生成可以使用相同的频率和带宽沿着相同的信道传播的但是可以具有不同的空间分布的若干信号。本系统的实施例还可以确定在接收机和发射机中的一个或多个处的信道状态信息(CSI)。
本系统的实施例可以进一步采用在通信期间的预编码、波束成形、空间复用和分集编码方法中的一个或多个。这些方法通过互联网在en.wikipedia.org/wiki/MIMO处进一步详细讨论，其内容通过引用并入本文。根据本系统的实施例，可以通过选择/混合天线对及在天线对之间的通信方法来优化这些通信方法，以满足本文所描述的例如一个或多个WRF(例如，WRF 125-x)的不同通信要求。
图6示出了根据本系统的实施例的系统600的一部分。例如，本系统的一部分可以包括操作地耦合到存储器620的处理器610(例如，控制器)、包括诸如显示器630的呈现设备的用户界面(UI)、传感器640、RF部分660、磁线圈692和用户输入设备670。存储器620可以是用于存储应用数据以及与所描述的操作有关的其他数据的任何类型的设备。应用数据和其他数据由处理器610接收以用于配置(例如编程)处理器610以执行根据本系统的操作动作。如此配置的处理器610变成特别适合于根据本系统的实施例执行的专用机器。
这些操作动作可以包括本文描述的方法，包括根据系统设置通过例如控制磁线圈692和/或RF部分660来配置MRI系统。根据需要，任选的定位机构可以控制患者和/或RF部分660的(例如，在x、y和z轴中的)物理定位。RF部分660可以由处理器610控制以控制诸如RF发射线圈和RF接收线圈的RF换能器以及诸如调谐/解调和同步状态的RF状态(模式)。RF部分660可以包括可以是本地的和/或彼此远离的有线和/或无线类型的RF部分。根据实施例，RF部分660可以包括无线接收类型的RF线圈，例如提供在基座、定位器和/或顶部部分中的一个或多个中。磁线圈692可以包括主磁线圈、梯度线圈(GR)(例如，x-梯度线圈、y-梯度线圈和z-梯度线圈)、任选的梯度匀场线圈，并且可以被控制以发射主磁场(B0)和/或在期望的方向和/或强度的梯度场(例如，GX、GY和GZ)。处理器610可以控制一个或多个电源向磁线圈692提供电力，使得在期望的时间发射期望的磁场。该控制可以包括选择如本文所述的一个或多个天线对和/或通信方法以满足MRI的操作，例如图像信息、控制信息的传输、同步等中的一个或多个。
此外，可以控制RF部分660以发射RF脉冲并接收感应的MR信号。操作为适当配置的重建器的处理器或其部分(例如，处理器104、控制器350、远程系统等)可以处理诸如感应的MR信号的接收到的信号，并且将这些信号(例如，使用本系统的实施例的一种或多种重建技术)变换成可以包括图像信息(例如，静止或视频图像(例如视频信息))、数据和/或图形(例如，光谱信息)的内容，其可以被呈现在例如系统的UI上，诸如在显示器630、扬声器等上。此外，该内容然后可以存储在系统的存储器(例如存储器620)中以供以后使用。因此，操作动作可以包括设置一个或多个天线对(参见图5)，设置和控制无线RF线圈，采集/传输图像信息，重建和/或呈现内容，例如从感应的MR信息获得的重建的图像信息。处理器610可以在系统的UI(诸如系统的显示器)上呈现诸如图像信息的内容。
用户输入670可以包括键盘、鼠标、轨迹球或其他设备，例如触敏显示器，其可以是独立的或者是系统的一部分，例如以下的一部分：个人计算机、个人数字助理(PDA)、移动电话(例如，智能电话)、监视器、智能终端或哑终端或用于经由诸如有线和/或无线通信链路的任何可操作链路与处理器610进行通信的其他设备。用户输入设备670可以可操作用于与处理器610进行交互，包括使得能够在UI内进行交互，如本文所述的。显然，处理器610、存储器620、显示器630和/或用户输入设备670可以全部或部分地是计算机系统或诸如客户端和/或服务器的其他设备的一部分。
本系统的方法特别适合于通过计算机软件程序来执行，这种程序包含对应于本系统所描述和/或设想的各个步骤或动作中的一个或多个的模块。这样的程序当然可以被体现在计算机可读介质中，计算机可读介质例如为集成芯片、外围设备或存储器，诸如存储器620或耦合到处理器610的其他存储器。
包含在存储器620中的程序和/或程序部分可以配置处理器610以实施本文公开的方法、操作动作和功能。存储器可以例如在客户端和/或服务器之间或本地分布，并且处理器610(在可以提供额外处理器的情况下)也可以是分布式或者可以是单数的。存储器可以被实现为电存储器、磁存储器或光学存储器，或者这些或其他类型的存储设备的任何组合。此外，术语“存储器”应当被足够宽泛地解释为涵盖能够从可由处理器610访问的可寻址空间中的地址读取或写入该地址的任何信息。利用该定义，可通过网络访问的信息仍然处在存储器内，例如，因为处理器610可以从网络检索信息以根据本系统进行操作。
处理器610可操作用于响应于来自用户输入设备670的输入信号以及响应于网络的其他设备提供控制信号和/或执行操作，并运行存储在存储器620中的指令。处理器610可以包括微处理器、(一个或多个)专用集成电路或通用集成电路、逻辑设备等中的一个或多个。此外，处理器610可以是用于根据本系统执行的专用处理器，或者可以是通用处理器，其中用于根据本系统执行的许多功能中的仅仅一个操作。处理器610可以利用程序部分、多个程序段进行操作，或者可以是利用专用集成电路或多用途集成电路的硬件设备。本系统的实施例可以提供快速成像方法来采集和/或重建图像。合适的应用可以包括诸如MRI系统的成像系统。
本系统的实施例可以提供数字数据的单向传输或双向传输，以用于控制和/或操作无线MRI线圈(例如无线RF线圈)或例如在MRI和/或MRS系统的膛内的任何其他无线设备。
例如，本系统的实施例可以提供将MRI数据(例如，感应的MR信号(例如原始数据)、数字化的感应的MR信号和/或重建的MR信息)从MR RF线圈(例如WRF)无线传输到MRI和/或MRS系统的系统控制器(例如，MRI扫描器)的方法。通过使用无线MR线圈，不需要电缆，这可以简化工作流程，提高安全性和可靠性，和/或降低总体成本。此外，美学得到改善。
因此，本系统的实施例可以增加MRI系统的膛内的无线信道容量，同时提供所需的保真度。此外，可以增加可以跨具有所需保真度的信道被传输的无线MRI RF信号的总数。本系统的实施例可以例如通过增加能够被传输的RF信号的数量和/或改善那些信号的保真度来增加信道容量。
根据本系统的实施例，可以通过增加信道带宽来增加信道容量。然而，由于技术和/或法规的限制，这可以不总是可能的。因此，本系统的实施例可以通过采用可以编码更多每符号比特的一个或更多个更高阶调制方案来增加信道容量。例如，根据支持传输要求等等的需要，本系统的实施例可以从BPSK(1比特/符号)切换到QPSK(2比特/符号)、切换到16QAM(4比特/符号)、切换到64QAM(6比特/符号)。虽然对于相同的BER要求更高的信道SNR，可以采用更高阶的调制方案，或者对于相同的信道SNR可以导致更低的BER。本系统的进一步变化对于本领域的普通技术人员而言将容易发生并且由以下权利要求所包含。
最后，上述讨论旨在仅仅是对本系统的说明，而不应被解释为将所附权利要求限制于任何特定实施例或实施例的组。因此，虽然已经参考示例性实施例描述了本系统，但是应当理解的是，本领域的普通技术人员可以设计出许多修改和替代实施例，而不偏离本系统的更广泛和预期的精神和范围，如所附权利要求中所述。因此，说明书和附图应以说明性的方式来看待，而不是旨在限制所附权利要求书的范围。
在解释所附权利要求时，应当理解：
a)词语“包括”不排除除了给定权利要求中列出的其他元件或动作的存在；
b)元件之前的词语“一(a)”或“一个(an)”不排除多个这种元件的存在；
c)权利要求中的任何附图标记不限制其范围；
d)若干“单元”可以用同一项或硬件或软件实现的结构或功能来表示；
e)所公开的元件中的任何以包括硬件部分(例如，包括分立和集成电子电路)、软件部分(例如，计算机编程)以及它们的任何组合；
f)硬件部分可以包括模拟部分和数字部分中的一个或两者；
g)所公开的设备中的任何或其部分可以被组合在一起或分离成另外的部分，除非另有特别说明；
h)除非明确指示，否则不旨在要求动作或步骤的特定顺序；
i)术语“多个”元件包括所要求保护的元件中的两个或更多个，而不暗示元件的任何特定范围的数量；即，多个元件可以少至两个元件，并且可以包括不可测量的数量的元件；并且
j)术语和/或其构成应理解为意味着列出的元件中的仅仅一个或多个可以需要适当地存在于根据权利要求记载并且根据本系统的一个或多个实施例的系统中。

Claims (18)

1.一种磁共振(MR)系统，包括：
至少一个无线射频(RF)线圈(125-x、325-x、660)，其包括用于接收感应的MR信号的天线环路(352)以及包括发射(WTx)天线和接收(WRx)天线的天线阵列；
具有包括多个发射(BTx)天线和接收(BRx)天线的天线阵列(ANT)(i)的基站发射机系统(BTS)(135、335)，其被配置为使用选择的空间分集(SD)传输方法与所述至少一个无线RF线圈进行通信；以及
至少一个控制器(104、304、610)，其被配置为控制所述BTS和所述至少一个无线RF线圈，并且：
确定针对在所述BTS与所述至少一个无线RF线圈之间的通信可用的所述发射天线和所述接收天线中的至少一个的数量，
将所述BTS的所述多个发射(BTx)天线和接收(BRx)天线耦合到所述至少一个无线RF线圈的所述发射(WTx)天线和所述接收(WRx)天线以形成对应的天线配对，并且确定所述天线配对中的每个的信号特性信息(SCI)，
基于所确定的发射天线和接收天线的数量以及所确定的SCI来选择用于与所述至少一个无线RF线圈进行通信的SD传输方法以使得能够在所述BTS与所述至少一个无线RF线圈之间通信给定类型的信息，并且
根据选择的SD传输方法在所述BTS与所述至少一个无线RF线圈之间建立至少一个通信信道。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个控制器还被配置为根据在所述至少一个无线RF线圈处所确定的天线的数量来确定来自以下项中的至少一个的所述选择的SD传输方法：多输入多输出(MIMO)，多输入单输出(MISO)，单输入多输出(SIMO)；以及单输入单输出(SISO)传输方法，以用于实现在所述BTS与所述至少一个无线RF线圈之间的通信。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个控制器还被配置为：
当确定可用的发射天线和接收天线的数量不大于一时，选择所述MISO和SISO通信方法之一；并且
当确定可用的发射天线和接收天线的数量大于一时，选择所述MIMO和SIMO通信方法之一。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个控制器还被配置为对可用的天线配对进行分类，并基于对所述可用的天线配对的所述分类来选择天线配对。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述至少一个控制器还被配置为确定要在所述BTS与所述至少一个无线RF线圈之间传输的信息的类型，并选择具有适合于要被传输的所确定的类型的信息的给定分类的可用的天线配对。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，被分类为视线的一个或多个天线配对被选择用于传输实时操作系统(RTOS)信息，并且被分类为具有障碍物的直接路径/直接信号的一个或多个天线配对被选择用于传输高数据速率(HDR)信息。
7.一种操作磁共振(MR)系统的方法，所述方法由至少一个控制器(104、304、610)控制并且包括以下动作：
从包括天线环路(352)以及包括发射(WTx)天线和接收(WRx)天线的天线阵列的至少一个无线射频(RF)线圈(125-x、325-x、660)接收感应的MR信号；
使用选择的空间分集(SD)传输方法在所述至少一个无线RF线圈与具有包括多个发射(BTx)天线和接收(BRx)天线的天线阵列(ANT)(i)的基站发射机系统(BTS)(135、335)之间进行通信；
确定针对在所述BTS与所述至少一个无线RF线圈之间的通信可用的所述发射天线和所述接收天线中的至少一个的数量；
将所述BTS的所述多个发射(BTx)天线和接收(BRx)天线耦合到所述至少一个无线RF线圈的所述发射(WTx)天线和所述接收(WRx)天线以形成对应的天线配对；
确定所述天线配对中的每个的信号特性信息(SCI)；
基于所确定的发射天线和接收天线的数量以及所确定的SCI来选择用于与所述至少一个无线RF线圈进行通信的SD传输方法以使得能够在所述BTS与所述至少一个无线RF之间通信给定类型的信息；并且
根据选择的SD传输方法在所述BTS与所述至少一个无线RF线圈之间建立至少一个通信信道。
8.根据权利要求7所述的方法，包括以下动作：根据在所述至少一个无线RF线圈处所确定的天线的数量来确定来自以下项中的至少一个的所述选择的SD传输方法：多输入多输出(MIMO)，多输入单输出(MISO)，单输入多输出(SIMO)；以及单输入单输出(SISO)传输方法，以用于实现在所述BTS与所述至少一个无线RF线圈之间的通信。
9.根据权利要求7所述的方法，包括以下动作：
当确定可用的发射天线和接收天线的数量不大于一时，选择所述MISO和SISO通信方法之一；并且
当确定可用的发射天线和接收天线的数量大于一时，选择所述MIMO和SIMO通信方法之一。
10.根据权利要求7所述的方法，包括以下动作：
对可用的天线配对进行分类，并且
基于对所述可用的天线配对的所述分类来选择天线配对。
11.根据权利要求10所述的方法，包括以下动作：
确定要在所述BTS与所述至少一个无线RF线圈之间传输的信息的类型，并且
选择具有适合于要被传输的所确定的类型的信息的给定分类的可用的天线配对。
12.根据权利要求11所述的方法，包括以下动作：
选择被分类为视线的一个或多个天线配对以用于传输实时操作系统(RTOS)信息，并且
选择被分类为具有障碍物的直接路径/直接信号的一个或多个天线配对以用于传输高数据速率(HDR)信息。
13.一种存储在针对磁共振(MR)系统的计算机可读非暂态存储介质(110、620)上的计算机程序，所述计算机程序包括计算机程序指令，所述计算机程序指令当由处理器(104、304、610)运行时，使所述处理器执行包括以下动作的方法：
从包括天线环路(352)以及包括发射(WTx)天线和接收(WRx)天线的天线阵列的至少一个无线射频(RF)线圈(125-x、325-x、660)接收感应的MR信号；
使用选择的空间分集(SD)传输方法在所述至少一个无线RF线圈与具有包括多个发射(BTx)天线和接收(BRx)天线的天线阵列的基站发射机系统(BTS)之间进行通信；
确定针对在所述BTS与所述至少一个无线RF线圈之间的通信可用的所述发射天线和所述接收天线中的至少一个的数量；
将所述BTS的所述多个发射(BTx)天线和接收(BRx)天线耦合到所述至少一个无线RF线圈的所述发射(WTx)天线和所述接收(WRx)天线以形成对应的天线配对；
确定所述天线配对中的每个的信号特性信息(SCI)；
基于所确定的发射天线和接收天线的数量以及所确定的SCI来选择用于与所述至少一个无线RF线圈进行通信的SD传输方法以使得能够在所述BTS与所述至少一个无线RF之间通信给定类型的信息；并且
根据选择的SD传输方法在所述BTS与所述至少一个无线RF线圈之间建立至少一个通信信道。
14.根据权利要求13所述的计算机程序，所述方法包括以下动作：根据在所述至少一个无线RF线圈处所确定的天线的数量来确定来自以下项中的至少一个的所述选择的SD传输方法：多输入多输出(MIMO)，多输入单输出(MISO)，单输入多输出(SIMO)；以及单输入单输出(SISO)传输方法，以用于实现在所述BTS与所述至少一个无线RF线圈之间的通信。
15.根据权利要求13所述的计算机程序，所述方法包括以下动作：
当确定可用的发射天线和接收天线的数量不大于一时，选择所述MISO和SISO通信方法之一；并且
当确定可用的发射天线和接收天线的数量大于一时，选择所述MIMO和SIMO通信方法之一。
16.根据权利要求13所述的计算机程序，所述方法包括以下动作：
对可用的天线配对进行分类，并且
基于对所述可用的天线配对的所述分类来选择天线配对。
17.根据权利要求16所述的计算机程序，所述方法包括以下动作：
确定要在所述BTS与所述至少一个无线RF线圈之间传输的信息的类型，并且
选择具有适合于要被传输的所确定的类型的信息的给定分类的可用的天线配对。
18.根据权利要求17所述的计算机程序，所述方法包括以下动作：
选择被分类为视线的一个或多个天线配对以用于传输实时操作系统(RTOS)信息，并且
选择被分类为具有障碍物的直接路径/直接信号的一个或多个天线配对以用于传输高数据速率(HDR)信息。
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