CN114200365A - 磁共振成像装置 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及了一种磁共振成像装置，向处于静态磁场的被测体施加高频电磁场，并基于磁共振信号重建图像，包括：接收线圈，包括多个接收线圈单元，用于接收磁共振信号，并将磁共振信号馈送至接收器；以及耦合器，被配置为与接收线圈中至少一个第一接收线圈单元之间进行耦合，且耦合器设置为至少与接收器定向耦合，第一接收线圈单元被配置为通过耦合器接收一高频电磁波信号，其中，调节耦合器与接收器之间的定向耦合值，使第一接收线圈单元将高频电磁波信号发射至被测体，以感测生理运动信号。该构造实现了磁共振成像装置的接收线圈复用为发射具有感测频率的高频电磁波信号以监测被测体的生理运动信号的线圈天线，取得结构简单和高信噪比的优势。

Description

磁共振成像装置
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，特别是一种在磁共振成像检查中测量与患者呼吸运动相关的测量布置和磁共振成像设备。
背景技术
磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)是一种在特定的磁场条件下，如在一均匀静磁场上施加外部磁场，将检查被测体的核自旋(如氢核H+)对齐，并且通过天线将具有拉莫尔频率(Larmor Frequency)的交变磁场(或射频脉冲)激励核自旋围绕对齐进动的成像设备。上述对齐的核自旋在射频脉冲激励的作用下从该激励状态到具有较小的能量的状态的进动或激励，而该激励的衰减作为磁共振信号被测量，并经由天线接收磁共振信号。通过分析接收的交变磁场或磁共振信号可以得知该区域的解剖信息，如构成上述区域的原子核的空间信息和种类信息，据此可获得人体内部的精确图像信息。
借助梯度磁场对这些施加于物体进行照射的射频脉冲信号进行位置编码，位置编码允许接收到的信号能够与体积元素相关联。然后，对接收到的信号进行分析，并且提供检查被测体的立体成像。
在磁共振成像检查中产生错误或造成伪影的可能的原因来自病患的运动。自磁共振成像的获取需要一定的时间，在整个磁共振检查的过程中病患保持于静态的状态是重要的。但是在检查腹部或胸部区域的过程中，由于病患的呼吸所引起的运动使得病患保持全程的静态是不现实的。为此，发展了许多用以针对病患呼吸的修正获取的磁共振数据的方法。将病患的呼吸数据作为触发测量的技术方案已提出。如磁共振数据和呼吸数据被同时获取，呼吸数据可被评估用于其后根据呼吸的相位区分磁共振数据(例如：回顾性门控)。
发明内容
有鉴于此，本公开一方面提出了一种磁共振成像装置，被构造为向处于静态磁场的被测体施加高频电磁场，并基于获取的磁共振信号重建图像，并基于将接收线圈中至少一个接收线圈单元复用为高频电磁波信号的发送/发射天线，向处于静态磁场的被测体发射高频电磁波信号，并接收该高频电磁波信号的返回信号，以监测被测体的机械性周期生理运动信号，如呼吸信号、心跳信号等，以解决接收线圈/天线的设计、布置和电磁退耦所引起的干扰问题。该磁共振成像装置包括：接收线圈，包括多个接收线圈单元，至少用于接收包括磁共振信号，并将所述磁共振信号馈送至一接收器；以及耦合器，被配置为与所述接收线圈中至少一个第一接收线圈单元之间进行耦合，且所述耦合器设置为至少与所述接收器定向耦合，所述第一接收线圈单元被配置为通过所述耦合器接收一高频电磁波信号，其中，调节所述耦合器与所述接收器之间的定向耦合值，使所述第一接收线圈单元将所述高频电磁波信号发射至所述被测体，以感测所述被测体的生理运动信号。
可选地，所述接收器与所述耦合器相连，且所述接收器被配置为接收从所述被测体返回的高频电磁波信号；以及调节所述耦合器与所述接收器之间的定向耦合值，使从所述耦合器耦合至所述接收器的所述高频电磁波信号减少，以隔离所述接收器接收到所述高频电磁波信号，且使自所述第一接收线圈单元返回的所述磁共振信号和/或所述返回的高频电磁波信号在经所述耦合器向所述接收器传递的过程中减少衰减。
可选地，所述耦合器具有接收所述高频电磁波信号的第一端口，向所述第一接收线圈单元发送所述高频电磁波信号的第二端口，以及与所述接收器相连的第三端口。
可选地，所述磁共振成像装置还包括：调谐控制电路，设置于所述所述第一接收线圈单元与所述耦合器之间，通过调节所述第一接收线圈单元与所述耦合器之间的阻抗匹配。
可选地，所述耦合器与所述第一接收线圈单元之间通过一馈送线进行耦合。
可选地，所述第一接收线圈单元的边缘与相邻所述接收线圈单元的边缘重叠，使所述第一接收线圈单元与相邻所述接收线圈单元之间电磁退耦。
可选地，所述耦合器包括定向耦合器。可选地，所述第一接收线圈单元向所述被侧体发射的所述高频电磁波信号包括导频音信号。
本公开所提供的磁共振成像装置的一个优势在于，将接收线圈中的至少一个接收线圈单元复用为向被测体发射/发送具有感测生理运动信号的高频电磁波信号，使接收线圈天线的设计变化较小，结构简单。
另一个优势在于，作为复用的接收线圈中各接收线圈单元之间具有较好的电磁退耦，特别是处于中间位置的接收线圈单元的电磁退耦的性质更佳。
另一个优势在于，作为复用的接收线圈中的至少一个接收线圈单元可以通过与接收器部分之间减少定向耦合，使由该接收线圈单元发射的载波信号更强，以加强对生理运动信号，如呼吸运动信号的探测或取得更高的信噪比。
附图说明
下面将通过参照附图详细描述本公开的实施例，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为示出根据一个示例性实施例的磁共振成像装置100的构造示意图；
图2为示出根据一个示例性实施例的复用为感测生理运动信号的接收线圈115的构造示意图；
图3为示出根据一个示例性实施例的由集总元件构成的耦合器119与第一接收线圈单元1152和低噪音放大器1171之间的连接示意图。
其中，附图标记如下：
100磁共振成像装置
101静态场磁体
103梯度线圈
105梯度磁场电源
107诊床
109序列控制单元
111体线圈
113发射单元
1131振荡器
1133第一调制器
1135放大器
1137第二调制器
115接收线圈
1151接收线圈单元
1152第一接收线圈单元
1153馈送线
117接收器
1171低噪音放大器
1172模数转换器
119耦合器
121调谐控制电路
123接口
125显示器
127存储装置
129孔径
131处理电路
1311系统控制功能
1313调谐控制功能
1315触发脉冲生成功能
1317重建功能
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。
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，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们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”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。在本文中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示它们的重要程度及顺序、以及互为存在的前提等。
在磁共振成像系统中，可以利用射频信号发送(RF transmission)至患者/被检对象/被测体，然后检查/测量在磁场环境中经患者受该射频信号激励而反射的交变磁场信号，以探测如呼吸运动信号。上述用于测量呼吸运动信号的射频信号的发射载波频率具有和磁共振信号相近的频率，即拉莫尔频率，因而以通过磁共振成像设备的接收频道的复用作为向患者的组织部分发送该射频信号，其中，接收部至少包括：线圈天线，低噪声放大器(LNA-Low noise amplifier)以及模数转换器等。
在此，为了减少在磁共振成像、扫描的过程中的信号干扰的问题，用于测量呼吸运动信号的射频信号发送的生理运动信号感应环呈小型的环状以布置为与主要的磁共振接收线圈组件或阵列解耦。生理运动信号感应环可以通过接收返回的高频电磁波信号用于感测呼吸运动信号、心律/心跳信号等。
通常用于接收线圈的组件或阵列的解耦方式包括，将相邻的接收线圈单元(coilelement)布置为在边缘处相互重叠以减少电磁耦合。在此，可以将测量呼吸运动信号的生理运动信号感应环放置于相邻的接收线圈单元的重叠处，实现生理运动信号感应环与接收线圈之间的电磁解耦。但是，在测量中上述解耦的方式仅在相邻的接收线圈单元有效，对于邻接于所述相邻的接收线圈单元与生理运动信号感应环解耦效果不佳。为此，生理运动信号感应环被制作成更小的尺寸，然而这会降低接收和生理运动信号相关的交变磁场信号的质量。另外，通过实施和布置更多附加的生理运动信号感应环，但上述构造会严重影响到磁共振天线的布置和设计。
图1为示出根据一个示例性实施例的磁共振成像装置100的构造示意图。
如图1所示，磁共振成像装置100包括一静态场磁体101，一梯度线圈103，一梯度磁场电源105，诊床107，序列控制单元109，体线圈111(或发射线圈)，发射单元113(或称发射部、发射电路)，接收线圈115，接收器117，耦合器119以及处理电路131。
静态场磁体101提供均匀的静态磁场B0，以对齐测量区域内的核自旋。静态场磁体101通常使用超导磁体。
梯度线圈103可布置于静态场磁体101的内侧，由三组互相正交的分别对应于X轴、Y轴及Z轴的线圈组成。梯度线圈103的三组线圈独立的接收梯度磁场电源105所提供的电流，并产生分别沿X轴、Y轴和Z轴呈磁场强度变化的梯度场。
由梯度线圈103产生的关于X轴、Y轴和Z轴的梯度场分别对应于如切片选择梯度场、相位编码梯度场及频率编码梯度场(或称为读出梯度场)。其中，切片选择梯度场用于适合的确定一图像的切片。相位编码梯度场用于根据空间位置使磁共振信号产生相位变化。频率编码梯度场用于根据空间位置使磁共振信号产生频率变化。
梯度磁场电源105可以在序列控制单元109的控制下对一梯度磁场线圈103提供电流，电流可以是脉冲序列的形式，使梯度线圈103被激励后发送梯度脉冲序列。
诊床107是具备供被测体P载置的床板的装置。诊床107根据一诊床控制电路的控制，将载有被测体P的床板在孔径129内引导、移动。诊床107可例如长边方向与静态场磁体101的中心轴平行的方式被设置在本公开的磁共振成像设备100的检查室内。
序列控制单元109用于向梯度磁场电源105、发射单元113提供脉冲序列，使梯度线圈103、体线圈111等分别根据脉冲序列对测量区域发送梯度射频脉冲(序列)和射频脉冲(序列)的激励。序列控制单元109可以根据不同的检查、序列的种类、扫描、成像协议或成像的组织特征提供对应的脉冲序列，脉冲序列相关的参数包括：电流的大小、时序、幅值和重复周期(Repetition time)和频谱功率分布的射频脉冲(或高频脉冲)等。
根据一示出实施例的磁共振成像装置100，序列控制单元109可以按照处理电路131输出的序列以及由后续解码获得的关于被测体P的生理运动的生理运动信号来控制梯度磁场电源105，发送单元113、双工器以及接收器117等，以执行对被测体P的成像/摄像。
根据一示出实施例的磁共振成像装置100，序列控制单元109可以基于生理运动信号来控制对配置在静态磁场中的被测体P照射高频/射频磁场的摄像所涉及的序列。以生理运动信号为呼吸信号而言，序列控制单元109使用通过处理电路131中触发脉冲生成功能1315利用被测体P的呼吸信号而生成的触发脉冲来控制序列。在使用了触发脉冲的序列的控制下的摄像/成像，相当于与被测体P的呼吸信号同步的摄像，可有效降低因呼吸运动所引入的干扰和伪影，同时提升了成像/摄像的效率。
发射单元113包括一振荡器1131，第一调制器1133，放大器1135以及一个第二调制器1137。在序列控制单元109的控制下，发射单元113可以将射频脉冲(或高频脉冲)调制到磁共振频率(即拉莫尔频率-Larmor frequency)提供至体线圈111。磁共振频率可以根据磁共振成像被测体的原子的旋磁比以及静态磁场B0的磁通量密度进行预先设定。例如，当磁通量密度为1.5T时，磁共振频率大致在64MHz。振荡器1131可认为是使用了具备晶体振子、频率倍增器的振荡器电路的晶体振荡器。振荡器1131被设置为与第一调制器1133相连，在序列控制单元109的输出控制下，振荡器1131输出第一振荡频率的信号，第一调制器1133将振荡器1131输出的第一振荡频率的信号调制到磁共振频率(即拉莫尔频率)，并进一步通过一射频脉冲波形生成器形成磁共振频率的射频脉冲，第一调制器1133将该射频脉冲(序列)提供至放大器1135进行放大。在此，第一调制器1133为射频调制器，放大器1135则可为射频放大器，且放大器1135至少可以与体线圈111相连以向其提供放大的射频脉冲，以激励体线圈111产生正交于静态磁场B0的高频磁场B1。在此，放大器1135可以是射频放大器，将具有磁共振频率的射频脉冲放大到合适的振幅。
振荡器1131还可以与第二调制器1137相连，第二调制器1137将振荡器1131输出的第二振荡信号调制到高频电磁波信号，具有一定能够监测机械性周期生理运动的频率，第二调制器1137可以连接与一发射天线/线圈，通过发射天线向被测体P照射该高频电磁波信号。根据一些实施例，可以设置一独立的振荡器1131以提供第二振荡信号。根据一些实施例，高频电磁波信号可以是导频音信号，即第二调制器1137可以调制导频音信号。此外，用于生成能够监测被测体P的生理运动信号的所述高频电磁波信号，也可以由部分小信号高频信号生成电路提供，如直接式数字频率合成器(digital direct synthesizer-DDS)或锁相环(Phase locked loop-PLL)等电路实现。
体线圈111是布置于梯度线圈103内侧的射频线圈。体线圈111接收由发射单元113提供的射频脉冲(序列)并生成一高频磁场B1。体线圈111将高频磁场B1应用于处在静态磁场B0下的被测体P。体线圈111可以同时用作发射-接收线圈，体线圈111可以包括多个线圈单元。
根据一实施例的磁共振成像装置100，还提供一双工器(未示出)，双工器在序列控制单元109的控制下，对发送单元113与体线圈111的连接、和体线圈111与接收线圈115的连接进行切换。即双工器可以按照序列控制109基于针对被测体P的成像的序列的控制，将体线圈111的连接目的地切换为发送单元113和接收器117，以实现体线圈111作为根据磁共振成像的需要在发射-接收磁共振信号的功能之间切换。
接收器117可根据序列控制单元109的控制，可以基于接收线圈115通过传输线馈送的磁共振信号产生数字磁共振信号。
接口123具有受理来自操作者的各种指示、信息输入的电路或端口。接口123例如具有如鼠标的指向器件、或者键盘等输入器件有关的电路或装置。此外，接口123所具有的电路并不限于与鼠标、键盘灯物理操作部件有关的电路。例如，接口123也可以具有电信号的处理电路，该电信号的处理电路/部从与本公开的磁共振成像装置100独立设置的外部的输入设备接收与输入操作对应的电信号，并将接收到的电信号向各种电路输出。
另外接口123在处理电路131的控制下，从经由网络等连接或者直接连接的外部存储装置、各种模态装置(Modality)、放射科信息管理系统(RIS-Radiology Informationsystem)等取得各种数据。
显示器125在处理电路131的系统控制功能1311的控制下他，显示由重建功能1319生成的磁共振图像、与成像/摄像以及图像处理有关的各种信息、由接收器117处分离得到的返回的高频电磁波信号，如导频音信号的相位变化，并由此获得的生理运动信号，如呼吸信号/呼吸运动信号等。显示器125例如是CRT(cathode-Ray Tube)显示器、液晶显示器、有机EL(Electro Luminesence)显示器、LED显示器或者本技术领域公知的其它任意显示器件。
存储装置127对经由重建功能1317填充至k空间的磁共振数据、由重建功能1317生成的磁共振图像的数据进行存储。存储装置127可对各种序列，包括用于规定成像序列的多个成像参数在内的条件进行存储。存储装置127存储在重建功能中使用的各种重建方法所涉及的程序。此外，存储装置127存储于处理电路131中执行的各种功能对应的程序。存储装置127例如是RAM(Random Access Memory)、闪存等半导体存储器元件、硬盘驱动器、固态驱动器、光盘等。另外，存储装置127也可以是与CD-ROM驱动器、DVD驱动器、闪存等便携式存储介质之间读写各种信息的驱动装置。
处理电路131具有未图示的处理器、ROM(Read only Memory)、RAM等存储器等作为硬件资源，对本公开的磁共振成像装置100统一进行控制。处理电路131具有系统控制功能1311、触发脉冲生成功能1313、调谐控制功能1315、重建功能1317。上述功能以能够有计算机执行的程序的形态被存储于存储装置127。处理电路131是从存储装置127读出与这些功能对应的程序并加以执行以实现与各项程序对应的功能的处理器。
此外，也可以将多个独立的处理器组合来构成处理电路131，通过各处理器执行程序来实现功能。换言之，可以是上述的各个功能被构成为程序并有一个处理电路执行各程序的情况，也可以是特定的功能被安装于专用的独立的程序执行电路的情况。此外，处理电路131所具有的系统控制功能1311、调谐功能1313、触发脉冲生成功能1315和重建功能1317分别是系统控制部/单元、调谐部、触发脉冲生产部、重建部的一个例子。
处理器例如是CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics ProcessingUnit)、专用集成电路(ASIC:Application Specific Integrated Circuit)、或者可编程逻辑器件(例如，简单可编程逻辑器件(Simple Programmable Logic Device:SPLD)、复杂可编程逻辑器件(CPLD:Complex Programmable Logic Device)、以及现场可编程门阵列(FPGA:Field Programmable Gate Array))等电路。
处理器通过读出存储装置127中保存的程序并加以执行来实现各种功能。此外，也可以取代将程序保存于存储装置127，而在处理器的电路内直接装入程序。该情况下，处理器通过读出电路内所装入的程序并加以执行来实现功能。此外，诊床控制电路、发射单元113、接收器117、序列控制电路109等也可以偶上述处理器等电子电路构成。
处理电路131通过系统控制功能1311来统一控制磁共振成像装置100。具体而言，处理电路131读出存储于存储装置127的系统控制程序并将其在存储器上展开，按照被展开的系统控制程序来控制磁共振成像装置100的各种电路等。例如，处理电路131通过系统控制功能1311，基于由操作者经由接口123输入的摄像条件，来从存储装置127读出关于摄像的序列。处理电路131也可以基于摄像条件来生成摄像序列。处理电路131将摄像序列发送至序列控制单元109，由序列控制单元109据此生成射频脉冲序列，控制针对被测体P的摄像。
处理电路131通过重建功能1317，例如按照梯度磁场的强度沿着读出方向对k空间填充磁共振数据。处理电路131具有运算功能，通过对填充至k空间的(数字)磁共振数据进行(逆)傅里叶变换生成磁共振图像。此外，磁共振图像的生成并不限于上述的顺序，也可使用平行成像以及压缩传感检测等方式通过使用伴随缺失(稀疏)数据的磁共振数据的正则化来重建磁共振图像、或者使用通过伴随缺失(稀疏)数据的磁共振数据而学习、训练得到的深度神经网络来执行。处理电路131将磁共振图像输出至显示器125、存储装置127。
以上是针对本实施方式的磁共振成像装置100的整体结构的说明。以下，对在本实施方式中实现接收线圈115复用为发射用于感测生理运动信号的高频电磁波信号的线圈天线，以及接收器117复用为接收返回的高频电磁波信号以得到生理运动信号的具体构造进行说明。
图2为示出根据一个示例性实施例的复用为感测生理运动信号的接收线圈115的构造示意图。
接收线圈115可以包括射频线圈，布置于梯度线圈103的内侧，且进一步被靠近被测体P布置。接收线圈115用于在成像时向被测体P施加的高频电磁场接收从被测体P反射出的磁共振信号。接收线圈115将该磁共振信号输出至接收器117。
如图2所示，接收线圈115可以包括由线圈阵列组成，即多个接收线圈单元1151。接收线圈115可以作为局部线圈布置于被测体P近端，如作为安装于诊床107的床板位置的脊柱线圈，分别覆盖于被测体P腹部、胸部的腹部线圈和胸部线圈，上述局部线圈用以接收对应解剖位置的磁共振信号，因距离对应解剖位置近，如腹部线圈、脊柱线圈及胸部线圈可以用以监测一些重要的具有机械性运动生理运动信号的脏器：心脏、肺部等，且具有较高的信噪比。接收器117可以包括将从接收线圈115输出的磁共振信号进行放大处理的低噪声放大器1171(Low noise amplifier-LNA)，以及提供将接收线圈115输出的模拟的磁共振信号转换成数字化的磁共振信号的模数转换器1172。图2示出了在接收线圈115中，通过安排接收线圈单元1151间的相对位置以抑制电磁耦合，即相邻的接收线圈单元1151之间的边缘或部分相互重叠实现电磁退耦。
在一些实施例中，接收线圈115可以被实施为发射-接收线圈的功能，将接收线圈115作为在高频信号(或射频信号)的激励下向被测体P发射一高频磁场。基于上述可被实施为发射-接收线圈功能的启发，接收线圈115也可设置为向被测体P的反映机械性周期运动生理运动信号的脏器部位发送具有感测频率的高频电磁波信号(高频信号/射频信号)，并产生包含机械性运动生理信息的返回高频电磁波信号。
本公开提供了的磁共振成像装置100，基于复用接收线圈115，作为向被测体P的反映机械性周期运动生理运动信号的脏器部位发送具有感测频率的电磁波信号，用于监测被测体P的生理运动信号，如呼吸信号、心跳信号等。根据示出实施例的磁共振成像装置100包括：接收线圈115，包括多个接收线圈单元1151，至少用于接收包括磁共振信号，并将磁共振信号馈送至一接收器117，以及耦合器119，被配置为与接收线圈1151中至少一个第一接收线圈单元1152之间进行耦合，且耦合器119还设置为至少与接收器117定向耦合，第一接收线圈单元1152被配置为通过耦合器119接收一高频电磁波信号，其中，调节耦合器119与接收器117的定向耦合值，使所述第一接收线圈单元1152将高频电磁波信号发射至被测体P，以感测被测体P的生理运动信号。在此，第一接收线圈单元1152作为监测生理运动信号的感应线圈，耦合器119可以包括定向耦合器。
在此，通过第一接收线圈单元1152向被测体P发射用于监测生理运动信号的高频电磁波信号，可以根据磁共振成像的需要和部位，可以是连续的，也可以间断的。在此，第一接收线圈单元1152可以处于接收线圈115的中间位置，且通过第一接收线圈单元1152与周围接收线圈单元1151之间部分或边缘处重叠，实现与周围接收线圈单元1151之间的电磁退耦，在此，第一接收线圈单元1152与非领接的接收线圈单元1151的电磁退耦性能亦较好。另外，根据一些实施例，第一接收线圈单元1152向被侧体P发射的高频电磁波信号包括导频音信号。
在此，第一接收线圈单元1152可以具有未图示的匹配电路。匹配电路具有可变电容器。匹配电路可以在一调谐控制功能1313的控制下，根据第一接收线圈单元1152发射的高频电磁波信号的频率来变更可变电容器中的静电容，以实现第一线圈接收器1152的灵敏度与高频电磁波信号的频率相匹配。
在此，第一接收线圈单元1152可以通过耦合器119与发射单元113相连，由第二调制器1137将振荡器1131馈送的振荡信号调制到高频电磁波信号，并将该高频电磁波信号通过耦合器119馈送至第一接收线圈单元1152，由第一接收线圈单元1152将该高频电磁波信号向被测体P的监测的脏器部位进行照射，并可由接收线圈115接收自被测体P返回的高频电磁波信号。据此，可以从接收到的高频电磁波信号中提取由于被测体P的身体或脏器的机械性周期运动所产生的幅值变化和/或相移。
为此，振荡器1131可以生产具有合适的高频信号，使该高频电磁波信号的频率可以选择在拉莫尔频率附近或者拉莫尔频率的范围内。第二调制器1137可以被设计为利用代码对高频电磁波信号进行调制。代码被设计为，使高频电磁波信号可以唯一地与磁共振成像装置在图像采集中的其它高频信号区分，如磁共振信号。代码可以被设计为用于对经过调制的高频电磁波信号的相位进行编码，使在接收器117在接收到的高频电磁波信号中，可以检测到由于传输、被测体P的机械性生理活动而产生的相移。
根据一示出的实施例，第二调制器1137可将振荡器1131馈送的振荡信号调制为导频音信号，从而第一接收线圈单元1152通过耦合器119的定向耦合将该导频音信号向被测体P的监测的脏器部位进行照射，从而由接收线圈115接收自被测体P返回的导频音信号。
另外，考虑在第一接收线圈单元1152连续地向被测体P发射用于监测生理运动信号的高频电磁波信号而同时采集磁共振信号，使接收器117处将同时接收到磁共振信号和用于监测生理运动信号的高频电磁波信号的便于分离的问题，以进一步处理、分析所得到的返回的高频电磁波信号。在此，可以利用第二调制器1137将高频电磁波信号设计为与磁共振信号正交，使正交的高频电磁波信号与磁共振信号具有很少的相互作用或者没有相互作用，从而利用该高频电磁波信号的监视生理运动信号/运动和借助磁共振信号的图像采集不相互干扰。借助于调制高频电磁波信号与磁共振信号正交，可使在存储装置127经由重建功能1317向k空间填充时，高频电磁波信号在k空间中占据与预期的磁共振信号在频率和/或相位上不同，以实现分离，从而针对每个脉冲串(Pulse train)，在k空间中重新确定返回的高频电磁波信号。
在k空间中不相交的信号使得以有利的方式在整个序列期间发送和分析高频电磁波信号，而不会干扰图像分析的磁共振信号。
另外，在间断地通过第一接收线圈单元1152向被测体P发射用于监测生理运动信号的高频电磁波信号，可以想到该高频电磁波信号在时间上与磁共振信号正交，使在接收磁共振信号期间，可以暂时中断或减弱高频电磁波信号。另，以有利的方式通过高频电磁波信号与脉冲序列的时间上的交织，实现没有干扰的情况下并行地采集图像和生理运动信号/生理参数。
在另一个实施方式中，可以在接收器117侧设置正交性。接收器117可以具有滤波器，滤波器从收到的返回信号中滤出返回的关于监测生理运动相关的高频电磁波信号。例如，在存在k空间的正交性的情况下，可以通过k空间中的选择和傅里叶变化来实现滤波器。在存在时间上的正交性的情况下，可以通过相应的时间上的加权来实施滤波器。例如，可以通过借助伪随机码进行编码，或者通过借助类似的模板通过未加权的模板相乘进行编码来实现滤波器，以便在接收器117处识别伪随机码。在此，可基于高频电磁波信号与磁共振信号的标量积为零进行分离。
根据一些实施例，耦合器119与第一接收线圈单元1152之间通过一馈送线1153进行耦合。在此，馈送线1153可以是线缆的形式，也可以是通过无线传输的方式实现耦合器119与第一接收线圈单元1152之间的耦合。
在此，为第一接收线圈单元1152在发射高频电磁波信号时增强该载波信号的强度，以获得更佳的信噪比，根据一些实施例，接收器117与耦合器119相连，且接收器117还被配置为接收被测体P返回的高频电磁波信号，以及调节耦合器119与接收器117之间的定向耦合值，使从耦合器119耦合至接收器117的高频电磁波信号减少，以隔离所述接收器117接收到所述高频电磁波信号，且使自所述第一接收线圈单元1152返回的所述磁共振信号和/或所述返回的高频电磁波信号在经所述耦合器119向所述接收器117传递的过程中减少衰减，即自第一接收线圈单元119接收的磁共振信号和/或返回的高频电磁波信号可直接向接收器117传递。在此，可以通过调节耦合器119与接收器117之间的定向耦合值，将从耦合器119耦合至接收器117的高频电磁波信号减少到一最小值，且使自第一接收线圈单元119向接收器117传递的磁共振信号和/或返回的高频电磁波信号的衰减最小。
需要说明的是，所述高频电磁波信号至接收器117之间的定向耦合减少，使第一接收线圈单元1152可以通过耦合器119接收到高频电磁波信号，并作为发射该高频电磁波信号的发射线圈/天线，从而增加了第一接收线圈单元1152在发射高频电磁波信号时该载波信号的强度。在此，耦合器119可以连接至低噪音放大器1171，使低噪音放大器1171可以接收自第一接收线圈单元1152返回的高频电磁波信号，其蕴含被测体P的生理运动信号。
在此，需要说明的是，接收器117可以通过以下路径接收到经被测体P返回的高频电磁波信号，即通过通常的多个接收线圈单元1151将包括返回的高频电磁波信号和磁共振信号馈送至接收器117进行接收，另外一路可以是由于第一接收线圈单元1152与耦合器119之间具有阻抗匹配，因被测体P的机械性周期生理运动导致两者间的阻抗变化，使得接收器117可以通过第一接收线圈单元1152和耦合器119一路接收到另一部分返回的高频电磁波信号。
根据一示出的实施例，如图3所示，耦合器119可以基于集总元件实现，在第一接收线圈单元1152与接收器117之间设置了串接的电容Cs，通过调节耦合器119中C1/C2/C3的比值、L1电感的值以及电阻R1/R2的比值的方式调节耦合器119与接收器117之间的定向耦合值，使高频电磁波信号输入到接收器117或低噪音滤波放大器1171的定向耦合被消除。该耦合器119具有较小的尺寸和涡电流的问题。另外，简易的定向耦合器119还可以通过耦合器线缆实现，但这建立在大型印刷电路板之上，且引入涡电流问题。
根据一些实施例，耦合器119具有接收高频电磁波信号的第一端口，向第一接收线圈单元1152发送高频电磁波信号的第二端口，以及与接收器117相连的第三端口。在此，耦合器119自第二调制器1137接收高频电磁波信号。另外，耦合器119还具有用于连接匹配负载的第四端口。
根据一些实施例，如图2所示，第一接收线圈单元1152的边缘与相邻接收线圈单元1151的边缘或部分重叠，使第一接收线圈单元1152与相邻接收线圈单元1151之间电磁退耦。在此，第一接收线圈单元1152可选择处于接收线圈115的中间位置。
根据一些实施例，磁共振成像装置100还包括：调谐控制电路121，设置于第一接收线圈单元1152与耦合器119之间，通过调节第一接收线圈单元1152与耦合器119之间的阻抗匹配以使第一接收线圈单元1152与耦合器119之间耦合。在此，由被测体P的机械性周期生理运动会引起第一接收线圈单元1152与耦合器119之间阻抗的变化，使第一接收线圈单元1152与耦合器119之间阻抗匹配产生错配，这导致部分由第一接收线圈单元1152向被测体P发射的用于监测其生理运动信号的高频电磁波信号，自被测体P返回的部分高频电磁波信号因第一接收线圈单元1152与耦合器119之间阻抗配合的错配而可被接收器117接收，例如在接收器117的低噪音滤波放大器1171的输出端可以包含返回的高频电磁波信号。在此，通过分析自被测体P返回的高频电磁波信号的相位变化，可以探测包括呼吸信号和/或心跳信号等生理运动信号。
在此，处理电路131可通过调谐控制功能1313来控制调谐控制电路121，以便执行第一接收线圈单元1152与耦合器119之间的阻抗匹配。
基于上述复用第一接收线圈单元1152作为发射用于监测被测体P的生理运动信号的高频电磁波信号，利用第一接收线圈单元1152与耦合器119之间因被测体P的呼吸、心跳等运动而产生两者的阻抗匹配的错配，接收器117因之会接收到部分返回的高频电磁波信号。按照相应的试验，以单个被复用的第一接收线圈单元1152为例，以呼吸运动为例，其呼吸信号的调制深度达到了5.6％，而对比于惯常的发射方式，如利用小型的感应环或者利用阻抗变化等方式只能提供调制深度为千分之几的水平。此外，这使接收信号(如接收器117接收的返回的高频电磁波信号)的基准线的变动非常小，使得在磁共振扫描过程中能对干扰具有更低的敏感度。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
以上所述仅为本发明的实施例而已，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 (8)

1.一种磁共振成像装置，被构造为向处于静态磁场的被测体(P)施加高频电磁场，并基于获取的磁共振信号重建图像，包括：
接收线圈(115)，包括多个接收线圈单元(1151)，至少用于接收磁共振信号，并将所述磁共振信号馈送至一接收器(117)；以及
耦合器(119)，被配置为与所述接收线圈(115)中至少一个第一接收线圈单元(1152)之间进行耦合，且所述耦合器(119)设置为至少与所述接收器(117)定向耦合，所述第一接收线圈单元(1152)被配置为通过所述耦合器(119)接收一高频电磁波信号，其中，
调节所述耦合器(119)与所述接收器(117)之间的定向耦合值，使所述第一接收线圈单元(1152)将所述高频电磁波信号发射至所述被测体(P)，以感测所述被测体(P)的生理运动信号。
2.根据权利要求1所述的磁共振成像装置，其中，所述接收器(117)与所述耦合器(119)相连，且所述接收器(117)被配置为接收从所述被测体(P)返回的高频电磁波信号；以及
调节所述耦合器(119)与所述接收器(117)之间的定向耦合值，使从所述耦合器(119)耦合至所述接收器(117)的所述高频电磁波信号减少，以隔离所述接收器(117)接收到所述高频电磁波信号，且使自所述第一接收线圈单元(1152)返回的所述磁共振信号和/或所述返回的高频电磁波信号在经所述耦合器(119)向所述接收器(117)传递的过程中减少衰减。
3.根据权利要求2所述的磁共振成像装置，其中，所述耦合器(119)至少具有接收所述高频电磁波信号的第一端口，向所述第一接收线圈单元(1152)发送所述电磁波信号的第二端口，以及与所述接收器(117)相连的第三端口。
4.根据权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征在于，还包括：调谐控制电路(121)，设置于所述第一接收线圈单元(1152)与所述耦合器(119)之间，以调节所述第一接收线圈单元(1152)与所述耦合器(119)之间的阻抗匹配。
5.根据权利要求1所述的磁共振成像装置，其中，所述耦合器(119)与所述第一接收线圈单元(1152)之间通过一馈送线(1153)进行耦合。
6.根据权利要求1所述的磁共振成像装置，其中，所述第一接收线圈单元(1152)的边缘与相邻所述接收线圈单元(1151)的边缘重叠，使所述第一接收线圈单元(1152)与相邻所述接收线圈单元(1151)之间电磁退耦。
7.根据权利要求1至6任一项所述的磁共振成像装置，其中，所述耦合器(119)包括定向耦合器。
8.根据权利要求1至7任一项所述的磁共振成像装置，其中，所述第一接收线圈单元(1152)向所述被侧体(P)发射的所述高频电磁波信号包括导频音信号。
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