CN114114111B - 一种局部线圈、磁共振成像系统的功率控制系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施方式公开了一种局部线圈、磁共振成像系统的功率控制系统和方法。局部线圈，包括：无线功率接收器，用于将以无线方式从功率源接收的电能转换为交流电；交流‑直流转换器，用于将所述交流电转换为具有第一电压的第一直流电；直流‑直流转换器，用于将所述第一直流电转换为具有第二电压的第二直流电；比较器，用于比较所述第一电压和所述第二电压，基于比较结果生成电平信号；传输模块，用于将所述电平信号发送到功率源，从而由所述功率源基于所述电平信号调节所述电能的输出功率。本发明实施方式实现以无线方式为局部线圈供电以及功率的反馈控制，可以提高能量传输效率和系统鲁棒性。

Description

一种局部线圈、磁共振成像系统的功率控制系统和方法
技术领域
本发明涉及磁共振成像技术领域，特别是涉及一种局部线圈、磁共振成像系统的功率控制系统和方法。
背景技术
磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)是随着计算机技术、电子电路技术、超导体技术的发展而迅速发展起来的一种生物磁学核自旋成像技术。它利用磁场与射频脉冲使人体组织内进动的氢核(即H+)发生振动产生射频信号，经计算机处理而成像。当把物体放置在磁场中，用适当的电磁波照射它，使之共振，然后分析它释放的电磁波，就可以得知构成这一物体的原子核的位置和种类，据此可以绘制成物体内部的精确立体图像。比如，可以通过磁共振成像扫描人类大脑获得的一个连续切片的动画，由头顶开始，一直到脚部。
在MRI系统中，射频线圈发射射频脉冲以实现磁共振。局部线圈(Local Coil)接收磁共振信号，并发送磁共振信号到接收线圈通道选择器(RCCS)以及接收机。
图1为现有技术中局部线圈的示范性接线示意图。
由图1可见，在当前的MRI系统中，局部线圈10经由电线11连接到病床13上的插座(socket)12。病床13内还设置有将插座12连接到外部电源的电线(图1中没有示出)。局部线圈通过插座12可以从外部电源获取电能。
然而，在移动局部线圈10时，电源线11相应移动并可能触碰到扫描对象。另外，局部线圈10的扫描区域还受到电源线11的长度限制。还有，在病床中设置电线还导致病床结构复杂化。
发明内容
本发明实施方式提出一种局部线圈、磁共振成像系统的功率控制系统和方法。
本发明实施方式的技术方案如下：
一种磁共振成像系统的局部线圈，包括：
无线功率接收器，用于将以无线方式从功率源接收的电能转换为交流电；
交流-直流转换器，用于将所述交流电转换为具有第一电压的第一直流电；
直流-直流转换器，用于将所述第一直流电转换为具有第二电压的第二直流电；
比较器，用于比较所述第一电压和所述第二电压，基于比较结果生成电平信号；
传输模块，用于将所述电平信号发送到所述功率源，从而由所述功率源基于所述电平信号调节所述电能的输出功率。
可见，本发明实施方式提出通过无线方式获取电能的局部线圈，克服了电源线的布线困难，避免了电源线触碰扫描对象的危险性，而且局部线圈的扫描范围不再受到电源线的长度限制。而且，局部线圈还可以向功率源提供功率反馈，从而提高能量传输效率和鲁棒性。另外，本发明实施方式通过电平信号实现功率反馈，具有结构简单且便于实施的优点。
在一个实施方式中，还包括：
滤波器，布置在无线功率接收器与交流-直流转换器之间。
因此，本发明实施方式通过滤波器可以过滤杂波。
一种磁共振成像系统的功率控制系统，包括：
功率源，用于以无线方式提供电能；
局部线圈，包括：无线功率接收器，用于将以无线方式从功率源接收的电能转换为交流电；交流-直流转换器，用于将所述交流电转换为具有第一电压的第一直流电；直流-直流转换器，用于将所述第一直流电转换为具有第二电压的第二直流电；比较器，用于比较所述第一电压和所述第二电压，基于比较结果生成电平信号；传输模块，用于将所述电平信号发送到功率源；
其中所述功率源，还用于基于所述电平信号调节所述电能的输出功率。
因此，本发明实施方式提出磁共振成像系统的功率控制系统，可以通过无线方式为局部线圈提供电能，还可以基于功率反馈提高能量传输效率和鲁棒性。另外，本发明实施方式通过电平信号实现功率反馈，具有结构简单且便于实施的优点。
在一个实施方式中，其中：
当第一电压大于第二电压时，电平信号的电平值为高，所述功率源基于所述电平信号降低所述输出功率；当第一电压小于第二电压时，电平信号的电平值为低，所述功率源基于所述电平信号增高所述输出功率；或
当第一电压大于第二电压时，电平信号的电平值为低，所述功率源基于所述电平信号降低所述输出功率；当第一电压小于第二电压时，电平信号的电平值为高，所述功率源基于所述电平信号增高所述输出功率；或
当第一电压大于第二电压时，电平信号的电平值为高，所述功率源基于所述电平信号降低所述输出功率；当第一电压等于第二电压时，电平信号的电平值为低，所述功率源基于所述电平信号保持所述输出功率；或
当第一电压大于第二电压时，电平信号的电平值为低，所述功率源基于所述电平信号降低输出功率；当第一电压等于第二电压时，电平信号的电平值为高，所述功率源基于所述电平信号保持所述输出功率；或
当第一电压小于第二电压时，电平信号的电平值为高，所述功率源基于所述电平信号增高所述输出功率；当第一电压等于第二电压时，电平信号的电平值为低，所述功率源基于所述电平信号保持所述输出功率；或
当第一电压小于第二电压时，电平信号的电平值为低，所述功率源基于所述电平信号增高所述输出功率；当第一电压等于第二电压时，电平信号的电平值为高，所述功率源基于所述电平信号保持所述输出功率。
可见，本发明实施方式可以通过多种电平信号实现功率反馈，适用范围广。
一种磁共振成像系统的局部线圈，包括：
无线功率接收器，用于将以无线方式从功率源接收的电能转换为交流电；
耦合器，用于基于预定比例分配所述交流电的功率；
交流-直流转换器，用于将从耦合器输入的交流电转换为直流电；
运算放大器，用于基于从耦合器输入的交流电，确定对应于分配前的交流电的功率的直流电压；
模拟数字转换器，用于将所述直流电压转换为数字量；
传输模块，用于将所述数字量的直流电压发送到功率源，从而由所述功率源基于所述数字量的直流电压调节所述电能的输出功率。
可见，本发明实施方式提出通过无线方式获取电能的局部线圈，克服了电源线的布线困难，避免了电源线触碰扫描对象的危险性，而且局部线圈的扫描范围不再受到电源线的长度限制。而且，局部线圈还可以向功率源提供功率反馈，从而提高能量传输效率和鲁棒性。另外，本发明实施方式通过数字量的直流电压实现功率反馈，具有精确调节以及抗干扰能力强的优点。
在一个实施方式中，还包括：
滤波器，布置在无线功率接收器与耦合器之间。
因此，本发明实施方式通过滤波器可以过滤杂波。
一种磁共振成像系统的功率控制系统，包括：
功率源，用于以无线方式提供电能；
局部线圈，包括：无线功率接收器，用于将以无线方式从功率源接收的电能转换为交流电；耦合器，用于基于预定比例分配所述交流电的功率；交流-直流转换器，用于将从耦合器输入的交流电转换为直流电；运算放大器，用于基于从耦合器输入的交流电，确定对应于分配前的交流电的功率的直流电压；模拟数字转换器，用于将所述直流电压转换为数字量；传输模块，用于将所述数字量的直流电压发送到功率源；
所述功率源，还用于基于所述数字量的直流电压调节所述电能的输出功率。
因此，本发明实施方式提出磁共振成像系统的功率控制系统，可以通过无线方式为局部线圈提供电能，还可以基于功率反馈提高能量传输效率和鲁棒性。本发明实施方式通过数字量的直流电压实现功率反馈，具有精确调节以及抗干扰能力强的优点。
在一个实施方式中，所述功率源保存有包含直流电压与功率源的输出功率更新值之间的对应关系的表；
所述功率源，用于从所述表中查询出对应于所述直流电压的输出功率更新值，将所述输出功率调整为所述输出功率更新值。
因此，本发明实施方式通过查表方式调节电能的输出功率，降低了运算复杂度。
一种磁共振成像系统的功率控制方法，包括：
生成射频信号；
发送射频信号，从而以无线方式向局部线圈传输电能；
从局部线圈接收电平信号；
基于所述电平信号调节所述电能的输出功率；
其中在局部线圈处：所述电能被转换为交流电，所述交流电被转换为具有第一电压的第一直流电，所述第一直流电被转换为具有第二电压的第二直流电，所述电平信号是基于所述第一电压和所述第二电压的比较结果生成的。
因此，本发明实施方式通过无线方式为局部线圈提供电能，克服了电源线的布线困难，避免了电源线触碰扫描对象的危险性。而且，本发明实施方式提高能量传输效率和鲁棒性，还具有结构简单且便于实施的优点。
一种磁共振成像系统的功率控制方法，包括：
生成射频信号；
发送射频信号，从而以无线方式向局部线圈传输电能；
从局部线圈接收数字量的直流电压；
基于所述数字量的直流电压调节所述电能的输出功率；
其中在局部线圈处：所述电能被转换为交流电，所述交流电的功率被测量且所述交流电被转换为直流电，所述交流电的测量功率被转换为直流电压，所述直流电压被转换为数字量。
因此，本发明实施方式通过无线方式为局部线圈提供电能，克服了电源线的布线困难，避免了电源线触碰扫描对象的危险性。而且，本发明实施方式提高能量传输效率和鲁棒性，还具有精确调节的优点。
附图说明
图1为现有技术中局部线圈的示范性接线示意图。
图2为根据本发明实施方式的局部线圈的第一示范性结构图。
图3为根据本发明实施方式的磁共振成像系统的功率控制系统的第一示范性结构图。
图4为根据本发明实施方式的磁共振成像系统的功率控制方法的第一示范性流程图。
图5为根据本发明实施方式的局部线圈的第二示范性结构图。
图6为根据本发明实施方式的磁共振成像系统的功率控制系统的第二示范性结构图。
图7为根据本发明实施方式的磁共振成像系统的功率控制方法的第二示范性结构图。
其中，附图标记如下：
具体实施方式
为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以阐述性说明本发明，并不用于限定本发明的保护范围。
为了描述上的简洁和直观，下文通过描述若干代表性的实施方式来对本发明的方案进行阐述。实施方式中大量的细节仅用于帮助理解本发明的方案。但是很明显，本发明的技术方案实现时可以不局限于这些细节。为了避免不必要地模糊了本发明的方案，一些实施方式没有进行细致地描述，而是仅给出了框架。下文中，“包括”是指“包括但不限于”，“根据……”是指“至少根据……，但不限于仅根据……”。由于汉语的语言习惯，下文中没有特别指出一个成分的数量时，意味着该成分可以是一个也可以是多个，或可理解为至少一个。
在本发明实施方式中，提出一种可以通过无线方式获取电能的局部线圈。而且，局部线圈还可以向功率源提供功率反馈，从而提高能量传输效率和鲁棒性。
图2为根据本发明实施方式的局部线圈的第一示范性结构图。
如图2所示，磁共振成像系统的局部线圈20，包括：
无线功率接收器21，用于将以无线方式从功率源(图2中没有示出)接收的电能转换为交流电；
交流-直流(AC-DC)转换器23，用于将交流电转换为具有第一电压的第一直流电；
直流-直流(DC-DC)转换器24，用于将第一直流电转换为具有第二电压的第二直流电；
比较器26，用于比较第一电压和所述第二电压，基于比较结果生成电平信号；
传输模块27，用于将电平信号发送到功率源，从而由功率源基于电平信号调节电能的输出功率。
优选的，无线功率接收器21可以通过电磁感应、磁场共振、无线电波等无线方式从功率源接收电能，并将电能转换为交流电。
具体地，在基于电磁感应的无线电能传输中，无线功率接收器21具体实施为次级线圈，在功率源中的初级线圈施加交流电，通过电磁感应在次级线圈中产生电流，从而将电能从功率源转移到局部线圈20。在基于磁场共振的无线电能传输中，功率源中包含无线功率发射线圈，无线功率接收器21具体实施为无线功率接收线圈，无线功率发射线圈与无线功率接收线圈在特定的频率上共振，从而将电能从功率源转移到局部线圈20。在基于无线电波的无线电能传输中，功率源中布置微波发射装置，无线功率接收器21具体实施为微波接收装置，微波接收装置捕捉到从墙壁弹回的无线电波能量，从而将电能从功率源传输到局部线圈20。
以上示范性描述了在功率源与局部线圈20之间无线传输电能的典型实例，本领域技术人员可以意识到，这种描述仅是示范性的，并不用于限定本发明实施方式的保护范围。优选地，本发明实施方式采用磁场共振方式在功率源与局部线圈20之间无线传输电能。
在一个实施方式中，在无线功率接收器21与交流-直流转换器23之间进一步布置有滤波器22。滤波器22用于对无线功率接收器21输出的交流电执行滤波，并将滤波后的交流电发送到交流-直流转换器23。
交流-直流转换器23将输入的交流电转换为具有第一电压的第一直流电。该第一直流电被输入到直流-直流转换器24。直流-直流转换器24将第一直流电转换为具有第二电压的第二直流电。第二直流电用于为局部线圈20中的负载25提供电能。第二电压可以为局部线圈20中的负载25的额定电压(比如3.3伏特)，等等。
优选的，局部线圈20中的负载25可以包括：接收单元，用于接收模拟磁共振信号；模拟/数字转换电路，用于将模拟磁共振信号转换为数字磁共振信号；发射单元，用于将数字磁共振信号发射到磁共振成像系统的控制主机；等等。优选地，负载25还可以包含储能元件(比如，锂电池)，从而可以存储电能。
第一直流电和第二直流电被输入到比较器26。比较器26比较第一直流电的第一电压与第二电压的第二电压，基于比较结果生成电平信号。而且，传输模块27，用于将电平信号发送到功率源，从而由功率源基于电平信号调节电能的输出功率。
传输模块27可以通过有线接口或无线接口将电平信号发送到功率源。有线接口包括下列中至少一个：通用串行总线接口、控制器局域网接口、串口，等等；无线接口包括下列中至少一个：红外接口、近场通讯接口、蓝牙接口、紫蜂接口、无线宽带接口，第三代移动通信接口、第四代移动通信接口、第五代移动通信接口，等等。
以上示范性描述了有线接口和无线接口的典型实例，本领域技术人员可以意识到，这种描述仅是示范性的，并不用于限定本发明实施方式的保护范围。
功率源基于传输模块27发送的电平信号调节电能的输出功率的具体方式包括：
(1)、当第一电压大于第二电压时，电平信号的电平值为高，功率源基于电平信号降低输出功率；当第一电压小于第二电压时，电平信号的电平值为低，功率源基于电平信号增高输出功率。其中，功率源可以按照预定的步长增高或降低输出功率。
举例1：当比较器26判定第一电压(比如10伏)大于第二电压(比如3.3伏)时，比较器26生成的电平信号的电平值为高。该电平信号经由传输模块27传输到功率源后，功率源基于10％的预定步长降低输出功率。后续，第一电压的值将降低，比较器26进一步基于第一电压的更新值与第二电压的检测结果生成用于控制功率源调整输出功率的电平信号。依此循环，当第一电压更新为等于第二电压时，比较器26不生成电平信号，从而功率源保持输出功率。
举例2：当比较器26判定第一电压(比如2伏)小于第二电压(比如3.3伏)时，比较器26生成的电平信号的电平值为低。该电平信号经由传输模块27传输到功率源后，功率源基于10％的预定步长增加输出功率。后续，第一电压的值将升高，比较器26进一步基于第一电压的更新值与第二电压的检测结果生成用于控制功率源调整输出功率的电平信号。依此循环，当第一电压更新为等于第二电压时，比较器26不生成电平信号，从而功率源保持输出功率。
(2)、当第一电压大于第二电压时，电平信号的电平值为低，功率源基于电平信号降低输出功率；当第一电压小于第二电压时，电平信号的电平值为高，功率源基于电平信号增高输出功率。
举例1：当比较器26判定第一电压(比如10伏)大于第二电压(比如3.3伏)时，比较器26生成的电平信号的电平值为低。该电平信号经由传输模块27传输到功率源后，功率源基于10％的预定步长降低输出功率。后续，第一电压的值将降低，比较器26进一步基于第一电压的更新值与第二电压的检测结果生成用于控制功率源调整输出功率的电平信号。依此循环，当第一电压更新为等于第二电压时，比较器26不生成电平信号，从而功率源保持输出功率。
举例2：当比较器26判定第一电压(比如2伏)小于第二电压(比如3.3伏)时，比较器26生成的电平信号的电平值为高。该电平信号经由传输模块27传输到功率源后，功率源基于10％的预定步长增加输出功率。后续，第一电压的值将升高，比较器26进一步基于第一电压的更新值与第二电压的检测结果生成用于控制功率源调整输出功率的电平信号。依此循环，当第一电压更新为等于第二电压时，比较器26不生成电平信号，从而功率源保持输出功率。
(3)、当第一电压大于第二电压时，电平信号的电平值为高，功率源基于所述电平信号降低所述输出功率；当第一电压等于第二电压时，电平信号的电平值为低，功率源基于所述电平信号保持输出功率。
举例：功率源起始时刻输出较大的输出功率，此时当比较器26判定第一电压(比如10伏)大于第二电压(比如3.3伏)时，比较器26生成的电平信号的电平值为高。该电平信号经由传输模块27传输到功率源后，功率源基于10％的预定步长降低输出功率。后续，第一电压的值将降低，比较器26进一步基于第一电压的更新值与第二电压的检测结果生成用于控制功率源调整输出功率的电平信号。依此循环，当第一电压更新为等于第二电压时，比较器26生成的电平信号的电平值为低。该电平信号经由传输模块27传输到功率源后，功率源保持输出功率。
(4)、当第一电压大于第二电压时，电平信号的电平值为低，所述功率源基于所述电平信号降低输出功率；当第一电压等于第二电压时，电平信号的电平值为高，所述功率源基于所述电平信号保持所述输出功率
举例：功率源起始时刻输出较大的输出功率，此时当比较器26判定第一电压(比如10伏)高于第二电压(比如3.3伏)时，比较器26生成的电平信号的电平值为低。该电平信号经由传输模块27传输到功率源后，功率源基于10％的预定步长降低输出功率。后续，第一电压的值将降低，比较器26进一步基于第一电压的更新值与第二电压的检测结果生成用于控制功率源调整输出功率的电平信号。依此循环，当第一电压更新为等于第二电压时，比较器26生成的电平信号的电平值为高。该电平信号经由传输模块27传输到功率源后，功率源保持输出功率。
(5)、当第一电压小于第二电压时，电平信号的电平值为高，功率源基于电平信号增高输出功率；当第一电压等于第二电压时，电平信号的电平值为低，功率源基于电平信号保持输出功率。
举例：功率源起始时刻输出较低的输出功率，此时当比较器26判定第一电压(比如2伏)低于第二电压(比如3.3伏)时，比较器26生成的电平信号的电平值为高。该电平信号经由传输模块27传输到功率源后，功率源基于10％的预定步长升高功率。后续，第一电压的值将升高，比较器26进一步基于第一电压的更新值与第二电压的检测结果生成用于控制功率源调整输出功率的电平信号。依此循环，当第一电压更新为等于第二电压时，比较器26生成的电平信号的电平值为低。该电平信号经由传输模块27传输到功率源后，功率源保持输出功率。
(6)、当第一电压小于第二电压时，电平信号的电平值为低，功率源基于电平信号增高输出功率；当第一电压等于第二电压时，电平信号的电平值为高，功率源基于电平信号保持输出功率。
举例：功率源起始时刻输出较低的输出功率，此时当比较器26判定第一电压(比如2伏)低于第二电压(比如3.3伏)时，比较器26生成的电平信号的电平值为低。该电平信号经由传输模块27传输到功率源后，功率源基于10％的预定步长升高功率。后续，第一电压的值将升高，比较器26进一步基于第一电压的更新值与第二电压的检测结果生成用于控制功率源调整输出功率的电平信号。依此循环，当第一电压更新为等于第二电压时，比较器26生成的电平信号的电平值为高。该电平信号经由传输模块27传输到功率源后，功率源保持输出功率。
以上示范性描述了功率源基于电平信号调整输出功率的典型实例，本领域技术人员可以意识到，这种描述仅是示范性的，并不用于限定本发明实施方式。
可见，在本发明实施方式中，可以通过局部线圈的功率反馈控制功率源的输出功率，从而可以降低功率消耗。另外，本发明实施方式基于电平信号输出功率反馈，还具有结构简单且便于实施的优点。
图3为根据本发明实施方式的磁共振成像系统的功率控制系统的第一示范性结构图。
在图3中，该功率控制系统60包括功率源40和局部线圈20。局部线圈20包含如图2所示的结构，其中图2中的无线功率接收器21具体实施为无线功率接收线圈31。
功率源40包括信号发生器41、功率控制单元42、射频功率放大器(RFPA)43、无线功率发射线圈44和传输模块45。信号发生器41产生诸如单边带(Single Side Band，SSB)之类的射频信号。功率控制单元42可以调节射频功率放大器43的输出功率。无线功率发射线圈44按照射频功率放大器43输出的、接受功率控制单元42控制的输出功率发射射频信号。无线功率发射线圈44与无线功率接收线圈31在特定的频率上共振。因此，该射频信号的电能从功率源40转移到局部线圈20。而且，功率源40中的传输模块45从局部线圈20中的传输模块27接收电平信号。功率控制单元42基于该电平信号调节射频功率放大器43的输出功率。
其中，功率源40可以布置在病床上。或，功率源40可以布置在局部线圈20所在的检查室的任意角落处，比如天花板、地板，等等。
图4为根据本发明实施方式的磁共振成像系统的功率控制方法的第一示范性流程图。该方法适用在功率源侧执行。
如图4所示，该方法400包括：
步骤401：生成射频信号。
步骤402：发送射频信号，从而以无线方式向局部线圈传输电能。
步骤403：从局部线圈接收电平信号。
步骤404：基于电平信号调节电能的输出功率；其中在局部线圈处：电能被转换为交流电，交流电被转换为具有第一电压的第一直流电，第一直流电被转换为具有第二电压的第二直流电，电平信号是基于第一电压和所述第二电压的比较结果生成的。
本发明实施方式还提出了另一种局部线圈。图5为根据本发明实施方式的局部线圈的第二示范性结构图。
如图5所示，磁共振成像系统的局部线圈50，包括：
无线功率接收器51，用于将以无线方式从功率源接收的电能转换为交流电；
耦合器53，用于基于预定比例分配交流电的功率；其中一部分功率的交流电被输出到交流-直流转换器54，剩余功率的交流电被输出到运算放大器56；
交流-直流转换器54，用于将从耦合器53输入的交流电转换为直流电；
运算放大器56，用于基于从耦合器53输入的交流电，确定对应于分配前的交流电的功率的直流电压；
模拟数字转换器57，用于将直流电压转换为数字量；
传输模块58，用于将数字量的直流电压发送到功率源，从而由所述功率源基于数字量的直流电压调节输出功率。
优选的，无线功率接收器51可以通过电磁感应、磁场共振、无线电波等无线方式从功率源接收电能，并将电能转换为交流电。
具体地，在基于电磁感应的无线电能传输中，无线功率接收器51具体实施为次级线圈，在功率源中的初级线圈施加交流电，通过电磁感应在次级线圈中产生电流，从而将电能从功率源转移到局部线圈50。在基于磁场共振的无线电能传输中，功率源中包含无线功率发射线圈，无线功率接收器51具体实施为无线功率接收线圈，无线功率发射线圈与无线功率接收线圈在特定的频率上共振，从而将电能从功率源转移到局部线圈50。在基于无线电波的无线电能传输中，功率源中布置微波发射装置，无线功率接收器51具体实施为微波接收装置，微波接收装置捕捉到从墙壁弹回的无线电波能量，从而将电能从功率源转移到局部线圈50。
以上示范性描述了在功率源与局部线圈50之间无线传输电能的典型实例，本领域技术人员可以意识到，这种描述仅是示范性的，并不用于限定本发明实施方式的保护范围。优选地，本发明实施方式采用磁场共振方式在功率源与局部线圈50之间无线传输电能。
在一个实施方式中，在无线功率接收器51与耦合器53之间进一步布置有滤波器52。滤波器52用于对无线功率接收器51输出的交流电执行滤波，并将滤波后的交流电发送到耦合器53。
耦合器53基于预定比例分配交流电的功率。其中：绝大部分的交流电被分配到交流-直流转换器54，而剩余极少部分的交流电被分配到运算放大器56(比如，实施为对数放大器)中。交流-直流转换器54将耦合器53提供的交流电转换为直流电。该直流电用于为局部线圈50中的负载55提供电能。
在一个实施方式中，在交流-直流转换器54与负载55之间，布置有直流-直流转换器(图5中没有示出)。该直流-直流转换器，用于将交流-直流转换器54提供的直流电的电压转换为负载55的额定电压(比如3.3伏特，等等)。
优选的，局部线圈50中的负载55可以包括：接收单元，用于接收模拟磁共振信号；模拟/数字转换电路，用于将模拟磁共振信号转换为数字磁共振信号；发射单元，用于将数字磁共振信号发射到磁共振成像系统的控制主机；等等。优选地，负载55还可以包含储能元件(比如，锂电池)，从而可以存储电能。
运算放大器56基于从耦合器53输入的交流电，确定对应于分配前的交流电的功率的直流电压。比如，运算放大器56确定从耦合器53输入的交流电的直流电压，再基于耦合器53的功率分配比例确定出对应于分配前的交流电的功率的直流电压。
模拟数字转换器57将运算放大器56输出的直流电压转换为数字量。传输模块58将数字量的直流电压发送到功率源，从而由功率源基于数字量的直流电压调节输出功率。
传输模块58可以通过有线接口或无线接口将电平信号发送到功率源。有线接口包括下列中至少一个：通用串行总线接口、控制器局域网接口、串口，等等；无线接口包括下列中至少一个：红外接口、近场通讯接口、蓝牙接口、紫蜂接口、无线宽带接口，第三代移动通信接口、第四代移动通信接口、第五代移动通信接口，等等。
以上示范性描述了有线接口和无线接口的典型实例，本领域技术人员可以意识到，这种描述仅是示范性的，并不用于限定本发明实施方式的保护范围。
在功率源中，保存有包含局部线圈的直流电压与功率源的输出功率更新值之间的对应关系的表。功率源基于传输模块58提供的直流电压从表中查询出对应的输出功率更新值，将输出功率调整为输出功率更新值。
比如，假定局部线圈的直流电压的期望值为5伏特。预先基于测试校准工作生成表，该表中保存：直流电压的当前值以及使得直流电压从当前值达到5伏特时的功率源的输出功率值之间的对应关系。传输模块58提供的直流电压即为直流电压的当前值，因此将传输模块58提供的直流电压作为检索项查询该表，可得到从传输模块58提供的直流电压达到5伏特时的功率源的输出功率值(即为输出功率更新值)，并将输出功率调整为输出功率更新值。在基于局部线圈的直流电压调整输出功率的实施方式中，具有功率调节速度快以及抗干扰能力强的优点。
图6为根据本发明实施方式的磁共振成像系统的功率控制系统的第二示范性结构图。在图6中，该功率控制系统70包括功率源80和局部线圈50。局部线圈50包含如图5所示的结构，其中图5中的无线功率接收器51具体实施为无线功率接收线圈91。
功率源80包括信号发生器81、功率控制单元82、射频功率放大器83、无线功率发射线圈84、查表模块85和传输模块86。信号发生器81产生诸如单边带之类的射频信号。功率控制单元82可以调节射频功率放大器83的输出功率。无线功率发射线圈84基于射频功率放大器83输出的、接受功率控制单元82控制的输出功率发射该射频信号。无线功率发射线圈84与无线功率接收线圈91在特定的频率上共振。因此，该射频信号的电能从功率源80转移到局部线圈50。而且，功率源80中的传输模块86从局部线圈50中的传输模块58接收局部线圈的直流电压。功率控制单元85基于该局部线圈的直流电压调节射频功率放大器83的输出功率。
其中，功率源80可以布置在病床上。或，功率源80可以布置在局部线圈50所在的检查室的任意角落处，比如天花板、地板，等等。
图7为根据本发明实施方式的磁共振成像系统的功率控制方法的第二示范性流程图。该方法适用在功率源侧执行。
如图7所示，该方法700包括：
步骤701：生成射频信号。
步骤702：发送射频信号，从而以无线方式向局部线圈传输电能。
步骤703：从局部线圈接收数字量的直流电压。
步骤704：基于数字量的直流电压调节所述电能的输出功率；其中在局部线圈处：电能被转换为交流电，交流电的功率被测量且交流电被转换为直流电，交流电的测量功率被转换为直流电压，所述直流电压被转换为数字量。
基于上述描述，本发明实施方式还提出了具有存储器-处理器架构的功率源。功率源包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上任一项所述的磁共振成像系统的功率控制方法。其中，存储器具体可以实施为电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、快闪存储器(Flash memory)、可编程程序只读存储器(PROM)等多种存储介质。处理器可以实施为包括一或多个中央处理器或一或多个现场可编程门阵列，其中现场可编程门阵列集成一或多个中央处理器核。具体地，中央处理器或中央处理器核可以实施为CPU或MCU或DSP等等。
需要说明的是，上述各流程和各结构图中不是所有的步骤和模块都是必须的，可以根据实际的需要忽略某些步骤或模块。各步骤的执行顺序不是固定的，可以根据需要进行调整。各模块的划分仅仅是为了便于描述采用的功能上的划分，实际实现时，一个模块可以分由多个模块实现，多个模块的功能也可以由同一个模块实现，这些模块可以位于同一个设备中，也可以位于不同的设备中。各实施方式中的硬件模块可以以机械方式或电子方式实现。例如，一个硬件模块可以包括专门设计的永久性电路或逻辑器件(如专用处理器，如FPGA或ASIC)用于完成特定的操作。硬件模块也可以包括由软件临时配置的可编程逻辑器件或电路(如包括通用处理器或其它可编程处理器)用于执行特定操作。至于具体采用机械方式，或是采用专用的永久性电路，或是采用临时配置的电路(如由软件进行配置)来实现硬件模块，可以根据成本和时间上的考虑来决定。
本发明还提供了一种机器可读的存储介质，存储用于使一机器执行如本申请所述方法的指令。具体地，可以提供配有存储介质的系统或者装置，在该存储介质上存储着实现上述实施例中任一实施方式的功能的软件程序代码，且使该系统或者装置的计算机(或CPU或MPU)读出并执行存储在存储介质中的程序代码。此外，还可以通过基于程序代码的指令使计算机上操作的操作系统等来完成部分或者全部的实际操作。还可以将从存储介质读出的程序代码写到插入计算机内的扩展板中所设置的存储器中或者写到与计算机相连接的扩展单元中设置的存储器中，随后基于程序代码的指令使安装在扩展板或者扩展单元上的CPU等来执行部分和全部实际操作，从而实现上述实施方式中任一实施方式的功能。用于提供程序代码的存储介质实施方式包括软盘、硬盘、磁光盘、光盘(如CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW)、磁带、非易失性存储卡和ROM。
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，各图中的只示意性地表示出了与本发明相关部分，而并不代表其作为产品的实际结构。另外，以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。在本文中，“一个”并不表示将本发明相关部分的数量限制为“仅此一个”，并且“一个”不表示排除本发明相关部分的数量“多于一个”的情形。在本文中，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”等仅用于表示相关部分之间的相对位置关系，而非限定这些相关部分的绝对位置。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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 (5)

1.一种磁共振成像系统的局部线圈(20)，其特征在于，包括：
无线功率接收器(21)，用于将以无线方式从功率源接收的电能转换为交流电；
交流-直流转换器(23)，用于将所述交流电转换为具有第一电压的第一直流电；
直流-直流转换器(24)，用于将所述第一直流电转换为具有第二电压的第二直流电；
比较器(26)，用于比较所述第一电压和所述第二电压，基于比较结果生成电平信号；
传输模块(27)，用于将所述电平信号发送到所述功率源，从而由所述功率源基于所述电平信号调节所述电能的输出功率。
2.根据权利要求1所述的磁共振成像系统的局部线圈(20)，其特征在于，还包括：
滤波器(22)，布置在无线功率接收器(21)与交流-直流转换器(23)之间。
3.一种磁共振成像系统的功率控制系统(60)，其特征在于，包括：
功率源(40)，用于以无线方式提供电能；
局部线圈(20)，包括：无线功率接收器(21)，用于将以无线方式从功率源(40)接收的电能转换为交流电；交流-直流转换器(23)，用于将所述交流电转换为具有第一电压的第一直流电；直流-直流转换器(24)，用于将所述第一直流电转换为具有第二电压的第二直流电；比较器(26)，用于比较所述第一电压和所述第二电压，基于比较结果生成电平信号；传输模块(27)，用于将所述电平信号发送到功率源(40)；
其中所述功率源(40)，还用于基于所述电平信号调节所述电能的输出功率。
4.根据权利要求3所述的磁共振成像系统的功率控制系统(60)，其特征在于，其中：
当第一电压大于第二电压时，电平信号的电平值为高，所述功率源(40)基于所述电平信号降低所述输出功率；当第一电压小于第二电压时，电平信号的电平值为低，所述功率源(40)基于所述电平信号增高所述输出功率；或
当第一电压大于第二电压时，电平信号的电平值为低，所述功率源(40)基于所述电平信号降低所述输出功率；当第一电压小于第二电压时，电平信号的电平值为高，所述功率源(40)基于所述电平信号增高所述输出功率；或
当第一电压大于第二电压时，电平信号的电平值为高，所述功率源(40)基于所述电平信号降低所述输出功率；当第一电压等于第二电压时，电平信号的电平值为低，所述功率源(40)基于所述电平信号保持所述输出功率；或
当第一电压大于第二电压时，电平信号的电平值为低，所述功率源(40)基于所述电平信号降低输出功率；当第一电压等于第二电压时，电平信号的电平值为高，所述功率源(40)基于所述电平信号保持所述输出功率；或
当第一电压小于第二电压时，电平信号的电平值为高，所述功率源(40)基于所述电平信号增高所述输出功率；当第一电压等于第二电压时，电平信号的电平值为低，所述功率源(40)基于所述电平信号保持所述输出功率；或
当第一电压小于第二电压时，电平信号的电平值为低，所述功率源(40)基于所述电平信号增高所述输出功率；当第一电压等于第二电压时，电平信号的电平值为高，所述功率源(40)基于所述电平信号保持所述输出功率。
5.一种磁共振成像系统的功率控制方法(400)，其特征在于，包括：
生成射频信号(401)；
发送射频信号，从而以无线方式向局部线圈传输电能(402)；
从局部线圈接收电平信号(403)；
基于所述电平信号调节所述电能的输出功率(404)；
其中在局部线圈处：所述电能被转换为交流电，所述交流电被转换为具有第一电压的第一直流电，所述第一直流电被转换为具有第二电压的第二直流电，所述电平信号是基于所述第一电压和所述第二电压的比较结果生成的。
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