CN111880132A - 磁共振线圈组件、扫描设备及磁共振成像系统 - Google Patents

磁共振线圈组件、扫描设备及磁共振成像系统 Download PDF

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CN111880132A CN202010558869.3A CN202010558869A CN111880132A CN 111880132 A CN111880132 A CN 111880132A CN 202010558869 A CN202010558869 A CN 202010558869A CN 111880132 A CN111880132 A CN 111880132A
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Abstract

本申请涉及一种磁共振线圈组件、扫描设备及磁共振成像系统。上述磁共振线圈组件包括收发控制模块、超导滤波器以及收发一体线圈。所述收发控制模块生成的射频激发信号经所述超导滤波器滤波后通过所述收发一体线圈发送至待检对象，并且所述收发一体线圈接收到所述待检对象激发的磁共振信号，经所述超导滤波器滤波后，将所述磁共振信号发送至所述收发控制模块。本申请通过在所述收发控制模块与收发一体线圈之间设置所述超导滤波器，滤除大功率射频激发信号的杂散以及滤除小功率磁共振信号的带外噪声，上述磁共振线圈组件不需要在收发控制模块中额外设置滤波器，降低了设备的复杂度。并且通过超导滤波器提高了信号的选择性，提高了信噪比。

Description

磁共振线圈组件、扫描设备及磁共振成像系统
技术领域
本申请涉及医用设备技术领域，特别是涉及一种磁共振线圈组件、扫描设备及磁共振成像系统。
背景技术
现代磁共振系统主要包含磁体，梯度线圈，射频线圈，接收链路几个子系统。由超导磁体产生一个均匀的静态磁场，通过射频发射线圈激发氢核自旋进动产生磁共振信号，利用梯度线圈对信号进行空间信息编码。由射频接收线圈采集上述磁共振信号，经过接收链路转换为数字信号，最终使用计算机重建得到磁共振图像。
传统的磁共振系统的发射机和接收机集成于设备间或者集成到磁体侧，为了滤除杂散信号和带外噪声，需要分别在发射机中和接收机中设置声表滤波器或者带通滤波器。并且，由于滤波器的选择性不高，导致在带外的干扰很容易进入到后级的电路，在采样或者混频的过程中迭代到通带内，造成信噪比的减小。
发明内容
基于此，有必要针对传统的磁共振系统采集的信号信噪比小且需要在分别在发射机中和接收机中设置声表滤波器或者带通滤波器的问题，提供一种磁共振线圈组件、扫描设备及磁共振成像系统。
一种磁共振线圈组件，包括：
收发控制模块；
超导滤波器，所述超导滤波器的第一端与所述收发控制模块连接；以及
收发一体线圈，与所述超导滤波器的第二端连接；
其中，所述收发控制模块生成的射频激发信号经所述超导滤波器滤波后发送至所述收发一体线圈，并且所述收发一体线圈接收到的磁共振信号，经所述超导滤波器滤波后，发送至所述收发控制模块。
在其中一个实施例中，所述超导滤波器集成于所述收发一体线圈。
在其中一个实施例中，所述收发一体线圈的制作材料为超导材料。
在其中一个实施例中，还包括：
壳体，具有真空容纳腔，所述收发一体线圈和所述超导滤波器均置于所述真空容纳腔中。
在其中一个实施例中，所述收发一体线圈包括多个线圈单元，多个所述线圈单元阵列排布。
在其中一个实施例中，所述收发控制模块包括：
发射器，用于根据扫描序列生成所述射频激发信号；
收发转换器，所述收发转换器的第一端与所述发射器连接，所述收发转换器的第二端与所述超导滤波器的第一端连接；以及
接收器，与所述收发转换器的第三端连接。
在其中一个实施例中，所述发射器包括：
信号发生器，与所述收发转换器的第一端连接，用于根据扫描序列生成所述射频激发信号。
在其中一个实施例中，所述收发转换器包括：
开关驱动单元，用于接收主控开关指令；以及
转换开关，所述转换开关的第一端与所述信号发生器连接，所述转换开关的第二端与所述超导滤波器的第一端连接，所述转换开关的第三端与所述接收器连接，所述转换开关的第四端与所述开关驱动单元连接。
在其中一个实施例中，所述接收器包括：
放大电路，所述放大电路的第一端与所述转换开关的第三端连接；以及
信号调理电路，与所述放大电路的第二端连接。
一种扫描设备，包括如上述实施例中任一项所述的磁共振线圈组件。
在其中一个实施例中，还包括磁体，所述超导滤波器和所述收发一体线圈设置于所述扫描腔体内，设置于所述磁体的腔体内,所述收发控制模块设置在所述磁体的一侧。
一种磁共振成像系统，包括如上述实施例所述的扫描设备。
上述磁共振线圈组件包括收发控制模块、超导滤波器以及收发一体线圈。所述收发控制模块生成的射频激发信号经所述超导滤波器滤波后发送至所述收发一体线圈，并且所述收发一体线圈接收到的磁共振信号，经所述超导滤波器滤波后，发送至所述收发控制模块。本申请通过在所述收发控制模块与收发一体线圈之间设置所述超导滤波器，滤除了大功率射频激发信号的杂散，并且滤除小功率磁共振信号的带外噪声，上述磁共振线圈组件不需要在收发控制模块中额外设置滤波器，降低了设备的复杂度。并且通过超导滤波器提高了信号的选择性，提高了信噪比。
附图说明
图1为本申请一个实施例提供的磁共振线圈组件结构连接关系图；
图2本申请一个实施例提供的磁共振线圈组件结构连接关系图；
图3本申请一个实施例提供的磁共振线圈组件结构连接关系图。
主要元件附图标号说明
收发控制模块10 超导滤波器20 收发一体线圈30
壳体40 真空容纳腔101 发射器110
收发转换器120 接收器130 信号发生器111
开关驱动单元121 转换开关122 放大电路131
信号调理电路132
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。
需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本申请一个实施例提供一种磁共振线圈组件。所述磁共振线圈组件包括收发控制模块10、超导滤波器20以及收发一体线圈30。
所述超导滤波器20的第一端与所述收发控制模块10连接。所述收发一体线圈30与所述超导滤波器20的第二端连接。其中，所述收发控制模块10生成的射频激发信号经所述超导滤波器20滤波后通过所述收发一体线圈30发送至待检对象，并且所述收发一体线圈30接收到所述待检对象激发的磁共振信号，经所述超导滤波器20滤波后，将所述磁共振信号发送至所述收发控制模块10。
具体的，请参见图1，所述磁共振线圈组件通过电源连接器获取工作电压。所述磁共振线圈组件通过对外接口与上位机进行通信。所述对外接口可以为光接口。所述上位机通过所述光接口下发发射参数。所述发射参数可以为扫描指令、序列等信息。所述收发控制模块10用于控制所述收发一体线圈30的收发。所述收发控制模块10与所述收发一体线圈30之间可以通过射频/电源/信号连接器以及线缆连接，一个所述收发控制模块10与一个所述收发一体线圈30之间设置一个所述超导滤波器20。
所述发射参数经主控分析后通过所述收发控制模块10生成用于激发的大功率射频信号，并通过所述超导滤波器20滤波后经所述收发一体线圈30发射至所述待检对象。所述超导滤波器20可以为高温超导滤波器，置于所述收发控制模块10与所述收发一体线圈30之间，可以进一步滤除大功率发射信号的杂散。采集的过程中，信号通过线圈部分采集回来，经过所述高温超导滤波器进行滤波，可以滤除小功率磁共振信号的带外噪声，然后通过射频/电源/信号连接器传递回所述总控，所述总控将收集到的信号通过所述对外接口传递回所述上位机进行成像。
本实施例中，上述磁共振线圈组件包括收发控制模块10、超导滤波器20以及收发一体线圈30。所述收发控制模块10生成的射频激发信号经所述超导滤波器20滤波后通过所述收发一体线圈30发送至待检对象，并且所述收发一体线圈30接收到所述待检对象激发的磁共振信号，经所述超导滤波器20滤波后，将所述磁共振信号发送至所述收发控制模块10。本申请通过在所述收发控制模块10与收发一体线圈30之间设置所述超导滤波器20，滤除大功率射频激发信号的杂散以及滤除小功率磁共振信号的带外噪声，上述磁共振线圈组件不需要在收发控制模块中额外设置滤波器，降低了设备的复杂度。并且通过超导滤波器提高了信号的选择性，提高了信噪比。
在其中一个实施例中，所述超导滤波器20集成于所述收发一体线圈30。即所述超导滤波器20靠近所述收发一体线圈30设置，或者，所述超导滤波器20和所述收发一体线圈30设置于同一电路板上。所述超导滤波器20集成于所述收发一体线圈30提高了系统的集成度。所述超导滤波器20集成于所述收发一体线圈30，使得所述超导滤波器20与所述收发一体线圈30之间不需要线缆或者仅需要特别短的线缆连接，减少了线缆造成的信号损失。并且，所述超导滤波器20集成于所述收发一体线圈30，可以避免有用信号在所述收发控制模块10被滤除。
请一并参见图2，进一步地，在其中一个实施例中，所述收发一体线圈30的制作材料为超导材料。射频发射线圈与接收线圈使用同一个线圈，并且，所述收发一体线圈30的材质和所述超导滤波器20的材质均使用超导材料，降低射频大功率损耗，增加了线圈的Q值，减小了大功率射频信号的损耗以及小功率接收信号的噪声，使得所述收发一体线圈30在发射端处理低功率信号成为可能。所述收发一体线圈30的制作材料为超导材料，降低射频大功率损耗，增加了线圈的Q值，并且所述超导滤波器20集成于所述收发一体线圈30，减少了线缆造成的信号损失，并且由于收发一体线圈30的制作材料为超导材料，本身Q值高，且经过超导滤波器20进行滤波后，可以极大地滤除小功率磁共振信号的带外噪声，即使经收发一体线圈30到收发控制模块10的长线缆传输，带外的干扰也不会进入到后级的电路，不会产生额外的带外噪声，因此，在所述收发一体线圈30侧不需要集成额外的前置放大器。在本申请的一个实施例中，只需要将放大电路设置在磁体侧或者设备控制间的收发控制模块10上，通过在接收机内设置放大电路，对经超导滤波器20后的小功率磁共振信号进行放大，也不会造成信噪比的减小。
可选的，所述磁共振线圈组件还包括壳体40。所述壳体40具有真空容纳腔101，所述收发一体线圈30和所述超导滤波器20均置于所述真空容纳腔101中。利用制冷机为所述真空容纳腔101内部的所述收发一体线圈30和所述超导滤波器20提供低温环境，所述真空容纳腔101保证了线圈的与外界无热交换。具体的，所述收发一体线圈30和所述超导滤波器20均置于冷头的载体上。所述冷头可以为GM制冷机的冷头，也可以为斯特林制冷机的冷头。本实施例中，制冷机的其他部分未示出。
所述壳体40设置于扫描腔体的内部，超导滤波器20和收发一体线圈30设置在磁体的内腔中，所述收发控制模块10设置于所述扫描腔体的外侧的设备控制间或者靠近磁体一侧设置。将所述超导滤波器20和所述收发一体线圈30集成于所述扫描腔体内，不需要在收发控制模块中额外设置滤波器，降低了设备的复杂度。并且通过超导滤波器提高了信号的选择性，提高了信噪比，可以满足高磁场强度的动物磁共振扫描。
工作时，通过所述制冷机将所述真空容纳腔101内部温度降温到超导材料工作温度，以使得所述收发一体线圈30和所述超导滤波器20工作在稳定的低温环境中，降低了其噪声系数。
示例性地，所述收发一体线圈30为表面线圈，所述收发一体线圈30包括多个线圈单元。多个所述线圈单元沿平面排布，多个所述线圈单元沿横向和纵向至少一个方向展开分布，多个所述线圈单元两两之间分布方向的夹角可以为0°到180°之间的任意值。例如，六个线圈单元沿横向和纵向两个方向展开分布。六个线圈单元分布成两行，且所有线圈单元存在于同一水平面上。在其它实施例中，线圈单元的数量可设置成6个、9个、12个或者更多个，可以分布成三行、四行，只需至少分布成两行即可，增加所述线圈单元的密度可以有效提高线圈覆盖范围的成像质量。示例性地，相邻线圈之间可采用交叠去耦、电容去耦、电感去耦等一种或多种去耦方式。例如，相邻两个所述线圈单元之间有部分重叠，即相邻线圈单元之间采用交叠去耦方式。
在其中一个实施例中，所述收发控制模块10包括发射器110、收发转换器120以及接收器130。
所述发射器110用于根据扫描序列生成所述射频激发信号。所述收发转换器120分别与所述发射器110和所述超导滤波器20连接。所述接收器130与所述收发转换器120连接。
具体的，请参见图3，所述发射器110和所述接收器130可以集成于一块电路板。工作时，通过所述收发转换器120控制所述收发一体线圈30的收发。所述收发转换器120与所述收发一体线圈30之间可以通过射频/电源/信号连接器以及线缆连接。
可选的，所述发射器110包括信号发生器111。所述信号发生器111与所述收发转换器120的第一端连接，用于根据扫描序列生成所述射频激发信号。可选的，所述发射器110还包括放大器，所述放大器连接在所述信号发生器111与所述收发转换器120的第一端之间。所述射频激发信号经所述放大器放大后经过连接器发送所述超导滤波器20滤波最后发送至所述收发一体线圈30。
可选的，所述收发转换器120包括开关驱动单元121和转换开关122。所述开关驱动单元121用于接收主控开关指令。所述转换开关122的第一端与所述信号发生器111连接，所述转换开关122的第二端与所述超导滤波器20的第一端连接，所述转换开关122的第三端与所述接收器130连接，所述转换开关122的第四端与所述开关驱动单元121连接。所述主控通过控制所述开关驱动单元121从而控制所述转换开关122的转换。当处于发射阶段时，通过所述转换开关122将所述发射器110与所述超导滤波器20连接。当处于信号采集阶段，通过所述转换开关122将所述接收器130与所述超导滤波器20连接。
在本申请的一个实施例中，接收器130包括放大电路131和信号调理电路132。放大电路131的第一端与转换开关122的第三端连接。信号调理电路132与放大电路131的第二端连接。收发一体线圈30采集回来的信号在所述真空容纳腔101内经所述超导滤波器20滤波后，通过连接器发送至放大电路131，经放大电路131放大后，发送至所述信号调理电路132，以提取到接收信号，发送至上位机。在本实施例中，通过将超导滤波器20集成到收发一体线圈30，放大电路131设置于外部的接收器130，放大电路131与集成的超导滤波器20之间通过线缆连接，放大电路131对经超导滤波器20后的小功率磁共振信号进行放大，也不会造成信噪比的减小。
可以理解的，所述接收器130还可以仅包含所述放大电路131。所述信号调理电路132可独立于所述接收器130，而设置在后端处理器中，所述接收器130获得的射频信号经所述放大电路131后被发送至磁共振系统的后端处理器处理。
本申请一个实施例提供一种扫描设备。所述扫描设备包括如上述实施例中任一项所述的磁共振线圈组件。扫描设备还包括磁体，超导滤波器20和收发一体线圈30设置于磁体的腔体内,收发控制模块10设置在所述磁体的一侧。所述扫描设备通过在所述收发控制模块10与收发一体线圈30之间设置所述超导滤波器20，滤除大功率射频激发信号的杂散以及滤除小功率磁共振信号的带外噪声，上述磁共振线圈组件不需要在收发控制模块中额外设置滤波器，降低了设备的复杂度。并且通过超导滤波器提高了信号的选择性，提高了信噪比。所述扫描设备不需要在收发控制模块中额外设置滤波器，降低了设备的复杂度。并且通过超导滤波器提高了信号的选择性，提高了信噪比，可以对具有高磁场强度的动物进行扫描。
本申请一个实施例提供一种磁共振成像系统。所述磁共振成像系统包括如上述实施例所述的扫描设备。所述磁共振成像系统通过在所述收发控制模块10与收发一体线圈30之间设置所述超导滤波器20，滤除大功率射频激发信号的杂散以及滤除小功率磁共振信号的带外噪声，上述磁共振线圈组件不需要在收发控制模块中额外设置滤波器，降低了设备的复杂度。并且通过超导滤波器提高了信号的选择性，提高了信噪比。所述磁共振成像系统不需要在收发控制模块中额外设置滤波器，降低了设备的复杂度。并且通过超导滤波器提高了信号的选择性，提高了信噪比，可以对具有高磁场强度的动物进行扫描。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种磁共振线圈组件，其特征在于，包括：
收发控制模块(10)；
超导滤波器(20)，所述超导滤波器(20)的第一端与所述收发控制模块(10)连接；以及
收发一体线圈(30)，与所述超导滤波器(20)的第二端连接；
其中，所述收发控制模块(10)生成的射频激发信号经所述超导滤波器(20)滤波后发送至所述收发一体线圈(30)，并且所述收发一体线圈(30)接收到的磁共振信号，经所述超导滤波器(20)滤波后，发送至所述收发控制模块(10)。
2.根据权利要求1所述的磁共振线圈组件，其特征在于，所述超导滤波器(20)集成于所述收发一体线圈(30)。
3.根据权利要求1所述的磁共振线圈组件，其特征在于，所述收发一体线圈(30)的制作材料为超导材料。
4.根据权利要求3所述的磁共振线圈组件，其特征在于，还包括：
壳体(40)，具有真空容纳腔(101)，所述收发一体线圈(30)和所述超导滤波器(20)均置于所述真空容纳腔(101)中。
5.根据权利要求1所述的磁共振线圈组件，其特征在于，所述收发控制模块(10)包括：
发射器(110)，用于根据扫描序列生成所述射频激发信号；
收发转换器(120)，所述收发转换器(120)的第一端与所述发射器(110)连接，所述收发转换器(120)的第二端与所述超导滤波器(20)的第一端连接；以及
接收器(130)，与所述收发转换器(120)的第三端连接。
6.根据权利要求5所述的磁共振线圈组件，其特征在于，所述发射器(110)包括：
信号发生器(111)，与所述收发转换器(120)的第一端连接，用于根据扫描序列生成所述射频激发信号。
7.根据权利要求6所述的磁共振线圈组件，其特征在于，所述收发转换器(120)包括：
开关驱动单元(121)，用于接收主控开关指令；以及
转换开关(122)，所述转换开关(122)的第一端与所述信号发生器(111)连接，所述转换开关(122)的第二端与所述超导滤波器(20)的第一端连接，所述转换开关(122)的第三端与所述接收器(130)连接，所述转换开关(122)的第四端与所述开关驱动单元(121)连接。
8.根据权利要求7所述的磁共振线圈组件，其特征在于，所述接收器(130)包括：
放大电路(131)，所述放大电路(131)的第一端与所述转换开关(122)的第三端连接；以及
信号调理电路(132)，与所述放大电路(131)的第二端连接。
9.一种扫描设备，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项所述的磁共振线圈组件。
10.根据权利要求9所述的扫描设备，其特征在于，还包括磁体，所述超导滤波器(20)和所述收发一体线圈(30)设置于所述磁体的腔体内,所述收发控制模块(10)设置在所述磁体的一侧。
11.一种磁共振成像系统，其特征在于，包括如权利要求10所述的扫描设备。
CN202010558869.3A 2020-06-18 2020-06-18 磁共振线圈组件、扫描设备及磁共振成像系统 Pending CN111880132A (zh)

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