CN110794349B - 头颈线圈、射频信号处理方法和磁共振成像装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种头颈线圈、射频信号处理方法和磁共振成像装置。所述头颈线圈包括：头线圈模块，其输出第一组射频信号；颈线圈模块，其输出第二组射频信号；头颈间射频通道切换模块，其在所述第一组射频信号中的至少一部分与所述第二组射频信号之间进行选通切换；附加线圈接口模块，其能够连接至少一个附加线圈；线圈间射频通道切换模块，其在所述至少一个附加线圈输出的第三组射频信号与全部或部分的所述第一组射频信号和第二组射频信号之间进行选通切换。

Description

头颈线圈、射频信号处理方法和磁共振成像装置

技术领域

本发明涉及磁共振成像领域，特别涉及一种用于磁共振成像装置的头颈线圈、射频信号处理方法以及包括该头颈线圈的磁共振成像装置。

背景技术

磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)是利用磁共振现象进行成像的一种技术。磁共振成像系统通常包括一个腔型超导磁体、环绕在超导磁体内的梯度线圈、位于梯度线圈内的腔型的体线圈、放置病人的检查台床板，以及用于覆盖病人某个部位的局部线圈，如膝盖线圈、肩线圈、脊柱线圈、手腕线圈、体部线圈以及头颈线圈等。

目前，随着并行采集技术(integrated Parallel Acquisition Techniques,iPAT)和同时多层成像技术(Simultaneous Multi-Slice,SMS)成像技术等新技术的发展，对各个方向上的局部线圈元件数量的要求越来越多，这将导致线圈和病床上的连接器和电缆也越多，进而导致成本增加，因而难以应用到技术要求较高且成本目标较低的低端磁共振成像系统。

通常许多头颈线圈采用直接插接的方式连接到病床，因而可减少笨重的电缆，提高了可用性且成本相对较低。然而，由于头颈线圈大部分时间占据着病床上的直插插座，如果需要使用组合线圈进行扫描，例如，使用体部线圈和头部/颈线圈，则必须在病床上另外预留一些插座，这会增加电缆和连接器，同样导致系统成本增加。

虽然现在已有在其上额外设置有插座的头颈线圈从而节省了电缆和连接器的使用，但是在头颈线圈和其他附加线圈同时使用时，多个线圈采集到的信号的有效处理仍然是难点。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种头颈线圈，所述头颈线圈包括：头线圈模块，其输出第一组射频信号；颈线圈模块，其输出第二组射频信号；头颈间射频通道切换模块，其在所述第一组射频信号中的至少一部分与所述第二组射频信号之间进行选通切换；附加线圈接口模块，其能够连接至少一个附加线圈；线圈间射频通道切换模块，其在所述至少一个附加线圈输出的第三组射频信号与全部或部分的所述第一组射频信号和第二组射频信号之间进行选通切换。

在一个实施例中，所述头线圈模块包括多个头线圈节和与所述多个头线圈节对应设置的多个第一模式矩阵模块，所述多个第一模式矩阵模块分别对与其对应设置的头线圈节的射频信号进行合成，得到所述第一组射频信号。

在一个实施例中，所述颈线圈模块包括多个颈线圈节和与所述多个颈线圈节对应设置的多个第二模式矩阵模块，所述多个第二模式矩阵模块分别对与其对应设置的颈线圈节的射频信号进行合成，得到所述第二组射频信号；或者，所述颈线圈模块包括多个颈线圈节，所述多个颈线圈节直接输出所述第二组射频信号。

在一个实施例中，所述头颈间射频通道切换模块包括多个头颈间射频通道切换子模块，每个头颈间射频通道切换子模块用于在一个设置于所述头线圈模块的第一模式矩阵模块输出的射频信号中的一部分与一个设置于所述颈线圈模块的颈线圈节输出的射频信号或一个设置于所述颈线圈模块的第二模式矩阵模块输出的射频信号之间进行选通切换。

在一个实施例中，所述头线圈模块包括：M1个头线圈节，每个头线圈节包括N1个头线圈单元；和M1个第一模式矩阵模块，每个第一模式矩阵模块对应一个头线圈节，用于对所述头线圈节的N1个头线圈单元的射频信号进行合成处理，并输出合成后的N2个射频信号；其中，M1为2或4；N1、N2均为大于1的自然数，且N1≥N2；M1*N2＝P，P为磁共振成像系统的接收机通道数；所述颈线圈模块包括：两个颈线圈节，每个颈线圈节包括N3个颈线圈单元；和M2个第二模式矩阵模块，其中，M2为0或2，在M2为2时，每个第二模式矩阵模块对应一个颈线圈节，用于对所述颈线圈节的N3个颈线圈单元的射频信号进行合成处理，并输出合成后的N4个射频信号；其中，N3、N4均为大于或等于1的自然数，且N3≥N4；N3为1或2时，M2为0，所述颈线圈模块直接输出所述两个颈线圈节各自包括的N3个颈线圈单元的N3个射频信号；其中，N3为大于2的自然数时，M2为2；所述附加线圈接口模块包括至少一个附加线圈接口子模块，每个附加线圈接口子模块能够连接一个附加线圈；所述头颈间射频通道切换模块包括：M1个头颈间射频通道切换子模块，当M1为2，M2为0时，每个头颈间射频通道切换子模块用于在一个颈线圈节输出的N3个射频信号和一个第一模式矩阵模块输出的N2个射频信号中的N3个射频信号之间进行选通切换；当M1为2，M2为2时，每个头颈间射频通道切换子模块用于在一个第二模式矩阵模块输出的N4个射频信号和一个第一模式矩阵模块输出的N2个射频信号中的N4个射频信号之间进行选通切换；当M1为4，M2为0时，N3为2，每个头颈间射频通道切换子模块用于在一个颈线圈单元输出的一个射频信号和一个第一模式矩阵模块输出的N2个射频信号中的一个射频信号之间进行选通切换；当M1为4，M2为2时，每个头颈间射频通道切换子模块用于在一个第二模式矩阵模块输出的N4/2个射频信号和一个第一模式矩阵模块输出的N2个射频信号中的N4/2个射频信号之间进行选通切换；所述线圈间射频通道切换模块包括：第一线圈间切换模块，用于在M3个头颈间射频通道切换子模块选通的射频信号与所述至少一个附加线圈输出的N5个射频信号中的与所述M3个头颈间射频通道切换子模块选通的射频信号数量相同的射频信号之间进行切换；和第二线圈间切换模块，用于在M3个第一模式矩阵模块输出的除去提供给所述M3个头颈间射频通道切换子模块的射频信号之外的射频信号与所述至少一个附加线圈输出的N5个射频信号中除去提供给所述第一线圈间切换模块的射频信号之外的射频信号之间进行切换；其中，M3和N5均为自然数，且M1≥M3，P≥N5；所述线圈间射频通道切换模块选通的射频信号输出给磁共振成像系统的接收机；当M1＞M3时，剩余的(M1-M3)个头颈间射频通道切换子模块选通的射频信号和剩余的(M1-M3)个第一模式矩阵模块输出的除去提供给所述(M1-M3)个头颈间射频通道切换子模块的射频信号之外的射频信号直接输出给所述磁共振成像系统的接收机。因此，

在一个实施例中，P＝12，所述M1、M2、M3、N1、N2、N3、N4、N5的取值为下述取值中的任一种：M1＝2，N3＝1或2，M2＝0，N1≥N2＝6，M3＝1或2，N5＝6或12；M1＝2，N3＞2，M2＝2，N4＝1或2，N1≥N2＝6，M3＝1或2，N5＝6或12；M1＝4，N3＝2，M2＝0，N1≥N2＝3，M3＝2或4，N5＝6或12；和M1＝4，N3＞2，M2＝2，N4＝2，N1≥N2＝3，M3＝2或4，N5＝6或12。

在一个实施例中，每个所述第一模式矩阵模块输出的合成后的N2个射频信号中包括至少一个头部边缘信息信号和至少一个头部主要信息信号；每个所述第二模式矩阵模块输出的合成后的N4个射频信号中包括至少一个颈部主要信息信号；每个头颈间射频通道切换子模块用于在一个颈线圈单元节输出的N3个射频信号与一个所述第一模式矩阵模块输出的N2个射频信号中的N3个头部边缘信息信号之间进行选通切换；或者在一个第二模式矩阵模块输出的N4个射频信号和一个第一模式矩阵模块输出的N2个射频信号中的N4个头部边缘信息信号之间进行选通切换；或者在一个颈线圈单元输出的一个射频信号和一个第一模式矩阵模块输出的N2个射频信号中的一个头部边缘信息信号之间进行选通切换；或者在一个第二模式矩阵模块输出的N4/2个射频信号和一个第一模式矩阵模块输出的N2个射频信号中的N4/2个头部边缘信息信号之间进行选通切换。

在一个实施例中，在单独使用所述头线圈模块时，所述头颈间射频通道切换模块和所述线圈间射频通道切换模块均选通来自所述头线圈模块的射频信号；在单独使用所述颈线圈模块时，所述头颈间射频通道切换模块和所述线圈间射频通道切换模块均选通来自所述颈线圈模块的射频信号，同时头线圈模块失谐；在同时使用所述头线圈模块和所述颈线圈模块而不使用附加线圈时，所述头颈间射频通道切换模块选通来自所述颈线圈模块的射频信号，所述线圈间射频通道切换模块中的第一线圈间切换模块选通来自头颈间射频通道切换子模块的射频信号，所述线圈间射频通道切换模块中的第二线圈间切换模块选通来自第一模式矩阵模块的射频信号；在单独使用所述附加线圈时，所述线圈间射频通道切换模块选通来自所述附加线圈的射频信号；在同时使用所述头线圈模块、所述颈线圈模块和所述附加线圈时，所述头颈间射频通道切换模块选通来自所述颈线圈模块的射频信号，所述线圈间射频通道切换模块中的第一线圈间切换模块选通来自头颈间射频通道切换子模块的射频信号，所述线圈间射频通道切换模块中的第二线圈间切换模块选通来自所述附加线圈的射频信号。

在一个实施例中，所述头颈线圈包括上部和下部两部分，所述头颈线圈的下部一体化地集成在磁共振成像系统的病床上，或者所述头颈线圈的下部与所述病床之间采用电缆连接。

在一个实施例中，所述至少一个附加线圈包括一个或两个体线圈。

在本发明的另一实施例中，还提供了一种利用上述头颈线圈进行的射频信号处理方法，所述方法包括：根据头颈线圈的使用需求，通过头线圈模块输出第一组射频信号，和/或通过颈线圈模块输出第二组射频信号；在所述第二组射频信号和所述第一组射频信号中的一部分之间进行选通切换；判断在所述头颈线圈上是否连接有附加线圈；如果是，则根据对所述头颈线圈及所述附加线圈的使用需求，在所述附加线圈输出的第三组射频信号与所述第二组射频信号和所述第一组射频信号中的一部分或全部进行选通切换。

在一个实施例中，所述第一组射频信号包括：头部边缘信息信号和头部主要信息信号；

所述在第二组射频信号和所述第一组射频信号中的一部分之间进行选通切换为：在所述第二组射频信号和所述头部边缘信息信号中的一部分之间进行选通切换。

在一个实施例中，如果所述头颈线圈上连接有所述附加线圈；所述附加线圈输出的第三组射频信号包括：第三方边缘信息信号和第三方主要信息信号；所述在附加线圈输出的第三组射频信号与所述第二组射频信号和所述第一组射频信号中的一部分或全部进行选通切换为：在所述第三方边缘信息信号中的一部分与所述第二组射频信号中的一部分或全部之间进行切换；在所述第三组射频信号中的剩余信号与所述第一组射频信号中的一部分或全部之间进行切换。

根据本发明的另一实施例，还提供了一种磁共振成像装置，其中，所述磁共振成像装置包括上述头颈线圈。

从上述方案中可以看出，由于本发明所提供的头颈线圈能够应用于应用要求较高的低端磁共振成像系统，并且在头颈线圈上设置有附加线圈接口模块来额外地连接附加线圈，从而头颈线圈和附加线圈能够组合使用，因而特别适用于多线圈组合使用的情况。在组合使用时，通过头颈间射频通道切换模块和线圈间射频通道切换模块能够有效的进行各种信号的选通切换，最终系统接收机能够从头颈线圈接收到有效的射频信号。

另外，通过将头颈线圈的下部集成在病床上，能够使用成本更低且尺寸更小的连接器，从而具有良好的适用性并可节省昂贵的连接器成本。

另外，可在不修改原始磁共振成像系统的情况下增加系统接收机的接收射频通道的数量。一个附加线圈接口模块可以支持多种局部线圈，并且不需要复杂的通信协议，使用调谐/失谐控制信号线便能实现射频通道切换。

此外，操作者能够更方便地将多个局部线圈放在一起，并为诸如全像素矩阵的高级应用带来许多益处。

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1是根据本发明的实施例的头颈线圈的示意性框图；

图2是根据本发明的实施例的头颈线圈和附加线圈的一个示例性信号处理框图；

图3是根据本发明的实施例的头颈线圈和附加线圈的一个示例性信号处理框图；

图4是根据本发明的实施例的头颈线圈和附加线圈的一个示例性信号处理框图；

图5是根据本发明的实施例的射频信号处理方法的流程图。

其中，附图标记如下：

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。

参照图1，图1为根据本发明的实施例的头颈线圈10的示意性框图，本发明所提供的头颈线圈10可大体上分成连接在一起的上下两部分，其中下部可一体地集成到病床20上。例如，下部可通过连接器而连接到病床上。在将头颈线圈10连接到病床之后，除了对头颈线圈10或其下部进行维修等操作否则头颈线圈10的下部便可一直安装在病床上而不被频繁地拔出。因此，相较于之前所使用的较为昂贵的连接器，本发明提供的头颈线圈10在连接时可使用成本更低但却具有良好的可用性的小型连接器16，诸如对拔插次数要求不高的连接器，该连接器可连接到病床20上的电缆17。此外，因为插拔频率较低，也可以直接将头颈线圈10的下部用电缆连接到病床。

在头颈线圈10上还另外设置有附加线圈接口模块14，该附加线圈接口模块14可包括至少一个附加线圈接口子模块，分别用来与诸如体线圈、脊柱线圈等其他局部线圈连接。附加线圈接口模块14可呈插槽或插座等任何适合于其他局部线圈连接的连接器形式。在头颈线圈10上设置的附加线圈接口模块14的数量可根据具体需求而设定，例如，可设置一个、两个或更多个。

在本实施例中，头颈线圈10可包括头线圈模块110和颈线圈模块120，如图2所示。头线圈模块110可包括多个头线圈节，每一个头线圈节可包括多个头线圈单元。例如，在一个实施例中，头线圈模块110可包括M1个头线圈节，每个头线圈节可包括N1个头线圈单元，因此，头线圈单元的总数量为M1*N1。另外，在头颈线圈10内还可包括M1个第一模式矩阵模块12，每一个第一模式矩阵模块12可对应一个头线圈节，两者数量相同。第一模式矩阵模块12可用于对与其连接的那一个头线圈节的N1个头线圈单元采集到的射频信号进行合成处理，并输出合成后的N2个射频信号。因此，头线圈模块110输出的第一组射频信号的总数量可以为M1*N2。每一个第一模式矩阵模块输出的合成信号的数量可少于或等于其对应的头线圈节的头线圈单元数量，即，N1≥N2。在一个实施例中，M1可以为2或者4，而N1和N2可以均为大于1的自然数，并且在假设磁共振成像系统的接收机通道数为P时，P可满足以下等式：M1*N2＝P。

类似地，颈线圈模块120通常可包括两个颈线圈节，每一个颈线圈节可包括多个颈线圈单元。例如，在一个实施例中，每个颈线圈节可包括N3个颈线圈单元，因此，颈线圈单元的总数量为2*N3。在一个实施例中，颈线圈单元的数量可小于头线圈单元的数量，头线圈单元和颈线圈单元可在头颈线圈10内以矩阵形式排布，以能够采集到患者头颈部位各个方位的射频信号。另外，颈线圈模块120还可包括M2个第二模式矩阵模块，M2可以为0或者2。在M2为2时，两个第二模式矩阵模块可分别与两个颈线圈节对应地设置，用于对各自的颈线圈节的N3个颈线圈单元的射频信号进行合成处理，并输出合成后的N4个射频信号。因此，颈线圈模块120输出的第二组射频信号的总数量可以为2*N4。其中，N3和N4均是大于或等于1的自然数，并且N3≥N4。在另一实施例中，N3可以为1或2时，M2可以为0，在这种情况下，在颈线圈单元采集到信号之后，颈线圈模块120输出的信号是两个颈线圈节各自包括的N3个颈线圈单元的N3个射频信号，即，此时第二组射频信号共有2*N3个射频信号。在另一实施例中，N3可以为大于3的自然数，这时M2可以为2。

此外，在头颈线圈10的内部还设置有头颈间射频通道切换模块13，头颈间射频通道切换模块13可包括M1个头颈间射频通道切换子模块，M1头颈间射频通道切换子模块可与M1个头线圈节一一对应地设置或连接，用于在头线圈模块110和颈线圈模块120之间进行射频信号的选通切换操作，即，可在第一组射频信号中的一部分与第二组射频信号之间进行选通切换。

在一个实施例中，M1为2，M2为0，每个头颈间射频通道切换子模块用于在一个颈线圈节输出的N3个射频信号和一个第一模式矩阵模块输出的N2个射频信号中的N3个射频信号之间进行选通切换。在另一个实施例中，M1为2，M2为2，每个头颈间射频通道切换子模块用于在一个第二模式矩阵模块输出的N4个射频信号和一个第一模式矩阵模块输出的N2个射频信号中的N4个射频信号之间进行选通切换。在另一个实施例中，M1为4，M2为0，N3为2，每个头颈间射频通道切换子模块用于在一个颈线圈单元输出的一个射频信号和一个第一模式矩阵模块输出的N2个射频信号中的一个射频信号之间进行选通切换。在另一个实施例中，M1为4，M2为2，每个头颈间射频通道切换子模块用于在一个第二模式矩阵模块输出的N4/2个射频信号和一个第一模式矩阵模块输出的N2个射频信号中的N4/2个射频信号之间进行选通切换。

头颈线圈10的内部还可设置有线圈间射频通道切换模块15，用于在头颈线圈10与附加线圈之间进行射频信号的选通切换操作，即，在至少一个附加线圈输出的第三组射频信号与全部或部分的第一组射频信号和第二组射频信号之间进行选通切换。

线圈间射频通道切换模块15可包括第一线圈间切换模块和第二线圈间切换模块。对于可连接到头颈线圈10上的附加线圈而言，附加线圈输出的第三组射频信号可包括第三方边缘信息信号和第三方主要信息信号。在线圈间射频通道切换模块15内，第一线圈间切换模块用于在M3个头颈间射频通道切换子模块选通的射频信号与附加线圈输出的N5个射频信号中的与M3个头颈间射频通道切换子模块选通的射频信号数量相同的第三方边缘信息信号之间进行切换。第二线圈间切换模块用于在M3个第一模式矩阵模块输出的除去提供给M3个头颈间射频通道切换子模块的射频信号之外的射频信号与至少一个附加线圈输出的N5个射频信号中除去提供给第一线圈间切换模块的射频信号之外的射频信号之间进行切换。在一个实施例中，M3和N5均为自然数，且M1≥M3，P≥N5。

另外，在线圈间射频通道切换模块15执行选通操作之后，被选通的射频信号被输送到磁共振成像系统的接收机30。当M1＞M3时，剩余的(M1-M3)个头颈间射频通道切换子模块选通的射频信号和剩余的(M1-M3)个第一模式矩阵模块输出的除去提供给(M1-M3)个头颈间射频通道切换子模块的射频信号之外的射频信号直接输出给磁共振成像系统的接收机30。

在一个实施例中，第一模式矩阵模块输出的N2个合成的射频信号可大体包括头部边缘信息信号和头部主要信息信号，这两种信号的数量均至少为一个。头部边缘信息信号可以是患者头部不太重要部位的射频信号，而头部主要信息信号可以是患者头部比较重要部位的射频信号。第二模式矩阵模块输出的N4个射频信号可包括至少一个颈部主要信息信号来指示患者颈部重要部位的射频信号。

在本发明的实施例中，上述头线圈模块110和颈线圈模块120以及头颈间射频通道切换模块13和线圈间射频通道切换模块15可按照任何合适的布置进行构造。例如，在本发明的一些实施例中，对于系统的接收机30内有12个接收机通道的情况下，可有如下的多种实现方式：M1＝2，N3＝1或2，M2＝0，N1≥N2＝6，M3＝1或2，N5＝6或12。或者，M1＝2，N3＞2，M2＝2，N4＝1或2，N1≥N2＝6，M3＝1或2，N5＝6或12。或者，M1＝4，N3＝2，M2＝0，N1≥N2＝3，M3＝2或4，N5＝6或12。或者，M1＝4，N3＞2，M2＝2，N4＝2，N1≥N2＝3，M3＝2或4，N5＝6或12。同样，对于其它个数的接收机通道的情况，则有其它对应的多种实现方式，此处不再一一赘述。

下面以有12个接收机通道的情况为例列举几个具体例子进行具体说明。

第一个例子

参照图2所示，在本实施例中，M1＝4，N1＝4，N2＝3，M2＝0，N3＝2，N4＝2。具体地说，头颈线圈10的头线圈模块110可包括四个头线圈节111-114，每个头线圈节均可包括四个头线圈单元。具体地，第一个头线圈节111可包括头线圈单元HL1-HL4，第二个头线圈节112可包括头线圈单元HU1-HU4，第三个头线圈节113可包括头线圈单元HL5-HL8，第四个头线圈节114可包括头线圈单元HU5-HU8。颈线圈模块120可包括两个颈线圈节1201和1202，每个颈线圈节可包括两个颈线圈单元。具体地，第一个颈线圈节1201可包括颈线圈单元NL1和NL2，第二个颈线圈节1202可包括颈线圈单元NU1和NU2。头线圈单元和颈线圈单元上均连接有放大器LNA，并通过该放大器LNA输出射频信号。第一模式矩阵模块121-124和头颈间射频通道切换子模块131-134的数量均为4个，且成对地进行连接。具体地说，每个头线圈节均连接到一个第一模式矩阵模块，而每个第一模式矩阵模块均连接到一个头颈间射频通道切换子模块，每个颈线圈单元均连接到一个头颈间射频通道切换子模块。即，在头颈线圈10内共有20个线圈通道，而系统的接收机30的接收通道可以为12个。

另外，可以连接到头颈线圈10上的附加线圈40可包括两个附加线圈节41和42，其中，一个附加线圈节41包括附加线圈单元B11-B13，另一个附加线圈节42包括附加线圈单元B21-B23。每个附加线圈节均连接有一个对应的附加线圈模式矩阵模块43和44。该附加线圈模式矩阵模块43和44可与头颈线圈10内的模式矩阵模块12类似。

在单独使用处于调谐状态的头线圈模块110时，颈线圈模块120失谐。每一个头线圈节111-114的四个头线圈单元将各自采集到的信号分别发送到对应的第一模式矩阵模块121-124。四个第一模式矩阵模块121-124分别合成出三个射频信号，并将其中一个头部边缘信息信号分别输出到四个头颈间射频通道切换子模块131-134。然后头颈间射频通道切换子模块131-134将该头部边缘信息信号选通并将其发送到线圈间射频通道切换模块15或者接收机30。然后，在线圈间射频通道切换模块15内使该信号选通，然后将其输出到接收机30。第一模式矩阵模块121-124的其余两个射频信号则被发送到线圈间射频通道切换模块15或者接收机30，并且在线圈间射频通道切换模块15内选通这两个射频信号并最终也被发送到接收机30。

或者，在本示例中，从头颈间射频通道切换子模块131-134选通的信号可都被发送到线圈间射频通道切换模块15，而第一模式矩阵模块121-124内的其余两个射频信号也可都被发送到线圈间射频通道切换模块15，然后这些射频信号在线圈间射频通道切换模块15内选通。

在单独使用颈线圈模块120同时头线圈模块110失谐时，两个颈线圈节1201和1202的四个颈线圈单元将各自采集到的射频信号分别发送到对应的四个头颈间射频通道切换子模块131-134，并在头颈间射频通道切换子模块131-134被选通，而被发送到线圈间射频通道切换模块15或者接收机30。这些射频信号在线圈间射频通道切换模块15内被选通而最终被发送到接收机30，或者在头颈间射频通道切换子模块131-134被选通的射频信号还可直接发送到接收机30。

在同时使用头线圈模块110和颈线圈模块120而不使用附加线圈40时，在头线圈模块110内的四个第一模式矩阵模块121-124合成出三个射频信号之后，将其中一个表示头部边缘信息信号的射频信号分别发送到四个头颈间射频通道切换子模块131-134，同时这四个头颈间射频通道切换子模块131-134还从四个颈线圈单元各自接收到一个表示颈部的射频信号。然后，每个头颈间射频通道切换子模块均选通来自颈线圈单元的射频信号。然后，头颈间射频通道切换子模块131和133将选通的射频信号发送到接收机30，其余两个头颈间射频通道切换子模块132和134将选通的射频信号发送到线圈间射频通道切换模块15。同时，第一模式矩阵模块121和123将其余的两个射频信号发送到线圈间射频通道切换模块15，而另外两个第一模式矩阵模块122和124将其余的两个射频信号发送到接收机30。在线圈间射频通道切换模块15内，第一线圈间切换模块选通来自头颈间射频通道切换子模块131和133的射频信号，第二线圈间切换模块选通来自第一模式矩阵模块121和123的射频信号，然后它们将选通的射频信号均发送到接收机30。

在单独使用附加线圈40时，附加线圈40内的两个附加线圈节41和42将各自采集到的射频信号分别发送到附加线圈模式矩阵模块43和44，而合成出第三组射频信号。然后第三组射频信号被发送到线圈间射频通道切换模块15并在线圈间射频通道切换模块15内被选通而被输送到接收机30。在附加线圈40输出信号时可以舍弃一些不重要的边缘信息信号。然后线圈间射频通道切换模块15在将这些信号选通之后输出到接收机30。

在同时使用头线圈模块110、颈线圈模块120和一个附加线圈40时，头线圈模块110与颈线圈模块120之间的选通操作与头线圈模块110和颈线圈模块120使用时相同，具体如下：每一个头线圈节111-114将射频信号发送到相应的第一模式矩阵模块121-124中，从而在四个第一模式矩阵模块121-124中分别合成出三个合成信号。然后第一模式矩阵模块121-124可将各自合成的其中一个表示头部边缘信息信号的射频信号分别发送到头颈间射频通道切换子模块131-134。与头线圈节111和113对应的第一模式矩阵模块121和123可将其余的射频信号输出到线圈间射频通道切换模块15，而与头线圈节112和114对应的第一模式矩阵模块122和124可将其余的射频信号输出到接收机30。同时，每一个颈线圈单元NL1-NU2将各自采集到的射频信号分别发送到头颈间射频通道切换子模块131-134。这样，每个头颈间射频通道切换子模块将接收到的颈线圈单元的射频信号与从第一模式矩阵模块12接收到的射频信号进行选通切换，最终使颈线圈单元的射频信号选通。头颈间射频通道切换子模块131和133均将各自选通的颈线圈单元的射频信号输出到线圈间射频通道切换模块15，而头颈间射频通道切换子模块132和134将各自选通的颈线圈单元的射频信号输出到接收机30。同时，附加线圈40将第三组射频信号发送到线圈间射频通道切换模块15。在线圈间射频通道切换模块15内，第一线圈间切换模块选通来自头颈间射频通道切换子模块131和133的射频信号，第二线圈间切换模块选通来自附加线圈40的射频信号，然后它们将选通的射频信号均发送到接收机30。

第二个例子

参照图3所示，在本实施例中，M1＝4，N1＝3，N2＝3，M2＝2，N3＝3，N4＝2。具体地说，头颈线圈10的头线圈模块110可包括四个头线圈节111-114，每个头线圈节均可包括三个头线圈单元。具体地，第一个头线圈节111可包括头线圈单元HL1-HL3，第二个头线圈节112可包括头线圈单元HU1-HU3，第三个头线圈节113可包括头线圈单元HL4-HL6，第四个头线圈节114可包括头线圈单元HU4-HU6。颈线圈模块120可包括两个颈线圈节1201和1202，每个颈线圈节可包括三个颈线圈单元。具体地，第一个颈线圈节1201可包括颈线圈单元NL1-NL3，第二个颈线圈节1202可包括颈线圈单元NU1-NU3。两个颈线圈节分别连接到两个第二模式矩阵模块125和126。头线圈单元和颈线圈单元上均连接有放大器LNA，并通过该放大器LNA输出射频信号。第一模式矩阵模块121-124和头颈间射频通道切换子模块131-134的数量均为4个，且成对地进行连接。具体地说，每个头线圈节均连接到一个第一模式矩阵模块，而每个第一模式矩阵模块均连接到一个头颈间射频通道切换子模块，第二模式矩阵模块125连接到头颈间射频通道切换子模块131和132，第二模式矩阵模块126连接到头颈间射频通道切换子模块133和134。即，在头颈线圈10内共有18个线圈通道，而接收机30的接收通道可以为12个。

另外，可以连接到头颈线圈10上的附加线圈40可包括两个附加线圈节41和42，其中，一个附加线圈节41包括附加线圈单元B11-B13，另一个附加线圈节42包括附加线圈单元B21-B23。每个附加线圈节均连接有一个对应的附加线圈模式矩阵模块43和44。该附加线圈模式矩阵模块43和44可与头颈线圈10内的模式矩阵模块12类似。

在本实施例中，各种使用情况下的信号选通切换操作大体相同，除了在颈线圈模块120内进行的信号处理操作，如下：在颈线圈模块120中，对于颈线圈节1201而言，其内的三个颈线圈单元采集的射频信号被发送到第二模式矩阵模块125内并被合成为两个射频信号，这两个射频信号分别被输出到头颈间射频通道切换子单元131和133，然后分别在头颈间射频通道切换子单元131和133内与来自头线圈模块的射频信号进行选通切换。对于颈线圈节1202而言，其内的三个颈线圈单元采集的射频信号被发送到第二模式矩阵模块126内并被合成为两个射频信号，这两个射频信号分别被输出到头颈间射频通道切换子单元132和134，然后分别在头颈间射频通道切换子单元132和134内与来自头线圈模块的射频信号进行选通切换。

第三个例子

参照图4所示，在本实施例中，M1＝4，N1＝3，N2＝3，M2＝0，N3＝2，N4＝2。具体地说，头颈线圈10的头线圈模块110可包括四个头线圈节111-114，每个头线圈节均可包括三个头线圈单元。具体地，第一个头线圈节111可包括头线圈单元HL1-HL3，第二个头线圈节112可包括头线圈单元HU1-HU3，第三个头线圈节113可包括头线圈单元HL4-HL6，第四个头线圈节114可包括头线圈单元HU4-HU6。颈线圈模块120可包括两个颈线圈节1201和1202，每个颈线圈节可包括两个颈线圈单元。具体地，第一个颈线圈节1201可包括颈线圈单元NL1-NL2，第二个颈线圈节1202可包括颈线圈单元NU1-NU2。头线圈单元和颈线圈单元上均连接有放大器LNA，并通过该放大器LNA输出射频信号。模式矩阵模块12和头颈间射频通道切换模块13的数量均为4个，且成对地进行连接。具体地说，每个头线圈节均连接到一个第一模式矩阵模块121-124，而每个第一模式矩阵模块121-124均连接到一个头颈间射频通道切换子模块131-134，每个颈线圈单元均连接到一个头颈间射频通道切换子模块131-134。即，在头颈线圈10内共有16个线圈通道，而接收机30的接收通道可以为12个。

另外，在该实施例中，头颈线圈10上连接有两个附加线圈40和50。附加线圈40的结构可与上述实施例中的结构大体相同，而附加线圈50的结构可类似于附加线圈40或者可采用其他结构形式。例如，附加线圈可包括一个或两个体线圈。

在本实施例中，在本实施例中，各种使用情况下的信号选通切换大体相同，除了在线圈间切换模块15内进行的信号选通操作，如下：第一个附加线圈40将第三组射频信号发送到线圈间切换模块15内，同时，第二个附加线圈50将其自身的第四组射频信号也发送到线圈间切换模块15内；这样，在线圈间切换模块15内，第一线圈间切换模块选通来自头颈间射频通道切换子模块的射频信号，第二线圈间切换模块选通来自附加线圈40和50的射频信号，并且线圈间切换模块15选通的信号的数量不超过12个，并将选通的信号发送到接收机30。

在以上各个操作模式中，经由头颈线圈10最终连接到接收机30的输出通道不超过12个。因此，可节省头颈线圈内的链路成本，尤其是接收机模数转换器的通道数量。并且在经过多个选通操作之后，最终接收机能够接收到有效的射频信号，从而能够获得精确的诊断结果。

另外，需要说明的是，虽然在上述各个操作中，头颈线圈10内的线圈通道数为16或18，而系统接收机的接收通道数为12，但是本发明并不限于此，头颈线圈10和系统接收机内可被设置有其他数量的通道，比如分别为32和24等，或者可设置更多或更少数量的通道，以满足更高端或更低端的磁共振系统的性能要求和低成本要求。

在本发明的另一实施例中，还提供了一种用于在磁共振成像系统中进行射频信号处理的方法，如图5中的步骤S1所示，首先，根据头颈线圈10的使用需求，即具体的操作模式，而通过头线圈模块110输出第一组射频信号，和/或通过颈线圈模块120输出第二组射频信号。然后，在步骤S2处，如果头线圈模块110和颈线圈模块120均处于使用状态时，可通过头颈间射频通道切换模块13而在第二组射频信号和第一组射频信号中的一部分之间进行选通切换，例如，在头线圈模块110和颈线圈模块120均处于使用状态时，可选通第二组射频信号。在步骤S3处，可判断在头颈线圈10上是否连接有附加线圈，例如上述附加线圈40。如果在头颈线圈10上已连接有处于调谐状态的附加线圈，则在步骤S4处，根据对头颈线圈10及附加线圈的使用需求，可以在线圈间射频通道切换模块15内在附加线圈输出的第三组射频信号与第二组射频信号和第一组射频信号中的一部分或全部进行选通切换。例如，附加线圈输出的第三组射频信号可包括第三方边缘信息信号和第三方主要信息信号，在线圈间射频通道切换模块15内，可在第三方边缘信息信号中的一部分与第二组射频信号中的一部分或全部之间进行切换，可在所述第三组射频信号中的剩余信号与所述第一组射频信号中的一部分或全部之间进行切换。之后，可将选通的信号发送到磁共振成像系统的接收机内。

在头颈线圈的各种操作模式下，具体的射频信号处理方法中的信号发送和选通操作与上述类似，在此不再赘述。

另外，在本发明的另一实施例中，还提供了一种磁共振成像系统，该磁共振成像系统可包括上述头颈线圈并可执行上述射频信号处理方法。

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 (11)

1.一种头颈线圈(10)，其特征在于，包括：

头线圈模块(110)，其能够输出第一组射频信号；

颈线圈模块(120)，其能够输出第二组射频信号；

头颈间射频通道切换模块(13)，其在所述第一组射频信号中的至少一部分与所述第二组射频信号之间进行选通切换；

附加线圈接口模块(14)，其能够连接至少一个附加线圈；

线圈间射频通道切换模块(15)，其在所述至少一个附加线圈输出的第三组射频信号与全部或部分的所述第一组射频信号和第二组射频信号之间进行选通切换，

所述头线圈模块(110)包括：M1个头线圈节，每个头线圈节包括N1个头线圈单元；和M1个第一模式矩阵模块(12)，每个第一模式矩阵模块(12)对应一个头线圈节，用于对所述头线圈节的N1个头线圈单元的射频信号进行合成处理，并输出合成后的N2个射频信号；其中，M1为2或4；N1、N2均为大于1的自然数，且N1≥N2；M1*N2＝P，P为磁共振成像系统的接收机通道数；

所述颈线圈模块(120)包括：两个颈线圈节，每个颈线圈节包括N3个颈线圈单元；和M2个第二模式矩阵模块，其中，M2为0或2，在M2为2时，每个第二模式矩阵模块对应一个颈线圈节，用于对所述颈线圈节的N3个颈线圈单元的射频信号进行合成处理，并输出合成后的N4个射频信号；其中，N3、N4均为大于或等于1的自然数，且N3≥N4；N3为1或2时，M2为0，所述颈线圈模块(120)直接输出所述两个颈线圈节各自包括的N3个颈线圈单元的N3个射频信号；其中，N3为大于2的自然数时，M2为2；

所述附加线圈接口模块(14)包括至少一个附加线圈接口子模块，每个附加线圈接口子模块能够连接一个附加线圈；

所述头颈间射频通道切换模块(13)包括：M1个头颈间射频通道切换子模块，当M1为2，M2为0时，每个头颈间射频通道切换子模块用于在一个颈线圈节输出的N3个射频信号和一个第一模式矩阵模块(12)输出的N2个射频信号中的N3个射频信号之间进行选通切换；当M1为2，M2为2时，每个头颈间射频通道切换子模块用于在一个第二模式矩阵模块输出的N4个射频信号和一个第一模式矩阵模块(12)输出的N2个射频信号中的N4个射频信号之间进行选通切换；当M1为4，M2为0时，N3为2，每个头颈间射频通道切换子模块用于在一个颈线圈单元输出的一个射频信号和一个第一模式矩阵模块(12)输出的N2个射频信号中的一个射频信号之间进行选通切换；当M1为4，M2为2时，每个头颈间射频通道切换子模块用于在一个第二模式矩阵模块输出的N4/2个射频信号和一个第一模式矩阵模块(12)输出的N2个射频信号中的N4/2个射频信号之间进行选通切换；

所述线圈间射频通道切换模块(15)包括：第一线圈间切换模块，用于在M3个头颈间射频通道切换子模块选通的射频信号与所述至少一个附加线圈输出的N5个射频信号中的与所述M3个头颈间射频通道切换子模块选通的射频信号数量相同的射频信号之间进行切换；和第二线圈间切换模块，用于在M3个第一模式矩阵模块(12)输出的除去提供给所述M3个头颈间射频通道切换子模块的射频信号之外的射频信号与所述至少一个附加线圈输出的N5个射频信号中除去提供给所述第一线圈间切换模块的射频信号之外的射频信号之间进行切换；其中，M3和N5均为自然数，且M1≥M3，P≥N5；

所述线圈间射频通道切换模块(15)选通的射频信号输出给磁共振成像系统的接收机；

当M1＞M3时，剩余的(M1-M3)个头颈间射频通道切换子模块选通的射频信号和剩余的(M1-M3)个第一模式矩阵模块(12)输出的除去提供给所述(M1-M3)个头颈间射频通道切换子模块的射频信号之外的射频信号直接输出给所述磁共振成像系统的接收机。

2.根据权利要求1所述的头颈线圈，其特征在于，P＝12，所述M1、M2、M3、N1、N2、N3、N4、N5的取值为下述取值中的任一种：

M1＝2，N3＝1或2，M2＝0，N1≥N2＝6，M3＝1或2，N5＝6或12；

M1＝2，N3＞2，M2＝2，N4＝1或2，N1≥N2＝6，M3＝1或2，N5＝6或12；

M1＝4，N3＝2，M2＝0，N1≥N2＝3，M3＝2或4，N5＝6或12；和

M1＝4，N3＞2，M2＝2，N4＝2，N1≥N2＝3，M3＝2或4，N5＝6或12。

3.根据权利要求1所述的头颈线圈，其特征在于，每个所述第一模式矩阵模块(12)输出的合成后的N2个射频信号中包括至少一个头部边缘信息信号和至少一个头部主要信息信号；

每个所述第二模式矩阵模块输出的合成后的N4个射频信号中包括至少一个颈部主要信息信号；

每个头颈间射频通道切换子模块用于在一个颈线圈单元节输出的N3个射频信号与一个所述第一模式矩阵模块(12)输出的N2个射频信号中的N3个头部边缘信息信号之间进行选通切换；或者在一个第二模式矩阵模块输出的N4个射频信号和一个第一模式矩阵模块(12)输出的N2个射频信号中的N4个头部边缘信息信号之间进行选通切换；或者在一个颈线圈单元输出的一个射频信号和一个第一模式矩阵模块(12)输出的N2个射频信号中的一个头部边缘信息信号之间进行选通切换；或者在一个第二模式矩阵模块输出的N4/2个射频信号和一个第一模式矩阵模块(12)输出的N2个射频信号中的N4/2个头部边缘信息信号之间进行选通切换。

4.根据权利要求1所述的头颈线圈，其特征在于，所述至少一个附加线圈输出的第三组射频信号包括：第三方边缘信息信号和第三方主要信息信号；

所述第一线圈间切换模块用于在M3个头颈间射频通道切换子模块选通的射频信号与所述至少一个附加线圈输出的N5个射频信号中的与所述M3个头颈间射频通道切换子模块选通的射频信号数量相同的第三方边缘信息信号之间进行切换。

5.根据权利要求1所述的头颈线圈，其特征在于，

在单独使用所述头线圈模块(110)时，所述头颈间射频通道切换模块(13)和所述线圈间射频通道切换模块(15)均选通来自所述头线圈模块(110)的射频信号；

在单独使用所述颈线圈模块(120)时，所述头颈间射频通道切换模块(13)和所述线圈间射频通道切换模块(15)均选通来自所述颈线圈模块(120)的射频信号，同时所述头线圈模块(110)失谐；

在同时使用所述头线圈模块(110)和所述颈线圈模块(120)而不使用附加线圈时，所述头颈间射频通道切换模块(13)选通来自所述颈线圈模块(120)的射频信号，所述线圈间射频通道切换模块(15)中的第一线圈间切换模块选通来自头颈间射频通道切换子模块的射频信号，所述线圈间射频通道切换模块(15)中的第二线圈间切换模块选通来自第一模式矩阵模块(12)的射频信号；

在单独使用所述附加线圈时，所述线圈间射频通道切换模块(15)选通来自所述附加线圈的射频信号；

在同时使用所述头线圈模块(110)、所述颈线圈模块(120)和所述附加线圈时，所述头颈间射频通道切换模块(13)选通来自所述颈线圈模块(120)的射频信号，所述线圈间射频通道切换模块(15)中的第一线圈间切换模块选通来自头颈间射频通道切换子模块的射频信号，所述线圈间射频通道切换模块(15)中的第二线圈间切换模块选通来自所述附加线圈的射频信号。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的头颈线圈，其特征在于，所述头颈线圈(10)包括上部和下部两部分，所述头颈线圈(10)的下部一体化地集成在磁共振成像系统的病床上，或者所述头颈线圈(10)的下部与所述病床之间采用电缆连接。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的头颈线圈，其特征在于，所述至少一个附加线圈包括一个或两个体线圈。

8.一种利用如权利要求1至5中任一项所述的头颈线圈(10)进行的射频信号处理方法，其特征在于，包括：

根据头颈线圈(10)的使用需求，通过头线圈模块(110)输出第一组射频信号，和/或通过颈线圈模块(120)输出第二组射频信号；

在所述第二组射频信号和所述第一组射频信号中的一部分之间进行选通切换；

判断在所述头颈线圈(10)上是否连接有附加线圈；

如果是，则根据对所述头颈线圈(10)及所述附加线圈的使用需求，在所述附加线圈输出的第三组射频信号与所述第二组射频信号和所述第一组射频信号中的一部分或全部进行选通切换。

9.根据权利要求8所述的射频信号处理方法，其特征在于，所述第一组射频信号包括：头部边缘信息信号和头部主要信息信号；

所述在第二组射频信号和所述第一组射频信号中的一部分之间进行选通切换为：在所述第二组射频信号和所述头部边缘信息信号中的一部分之间进行选通切换。

10.根据权利要求9所述的射频信号处理方法，其特征在于，如果所述头颈线圈(10)上连接有所述附加线圈；所述附加线圈输出的第三组射频信号包括：第三方边缘信息信号和第三方主要信息信号；

所述在附加线圈输出的第三组射频信号与所述第二组射频信号和所述第一组射频信号中的一部分或全部进行选通切换为：在所述第三组边缘信息信号中的一部分与所述第二组射频信号中的一部分或全部之间进行切换；在所述第三组射频信号中的剩余信号与所述第一组射频信号中的一部分或全部之间进行切换。

11.一种磁共振成像装置，其特征在于，所述磁共振成像装置包括如权利要求1至8中任一项所述的头颈线圈(10)。

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