CN114264992A - 线圈控制信号发送装置、线圈、线圈控制系统、线圈控制方法及磁共振成像系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及了一种线圈控制信号发送装置、线圈、线圈控制系统及线圈控制方法。该线圈控制信号发送装置包括：调制器，设置为接收由一时钟提供的时钟信号以及能够控制线圈中的至少一个线圈单元的调谐或失谐的控制信号，将所述时钟信号与所述控制信号调制生成载波信号；以及第一天线，将所述载波信号发送至线圈，其中，所述线圈包括一用于接收所述载波信号的第二天线，并以所述时钟信号作为线圈的参考时间。通过发送控制信号以控制线圈中的一个或多个线圈单元的调谐或失谐，控制信号的发送与磁共振信号的接收之间互不干扰。

Description

线圈控制信号发送装置、线圈、线圈控制系统、线圈控制方法 及磁共振成像系统

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别是一种磁共振成像系统中无线传输关于线圈装置/单元的控制信号的技术。

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)以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。

在磁共振成像系统中，其具有如下从处理电路传输控制信号的情况，传输控制信号至局部线圈以控制线圈的状态、开关，以及接收通道选择器的应用，其中，线圈的输入通道多于接收通道。相关控制信号在磁共振成像系统扫描前被发送，并于扫描过程中被调用。

在通常的磁共振成像(MRI)装置的线圈天线的控制部/系统中，提供对应单元用以通过串行外周接口或内集成电路总线等接口，利用光纤或线缆接收控制信号，对应单元例如线圈的动态控制电路，接收信道选择器等。然后，通过线缆等方式路由至局部线圈。在此，如动态控制电路可通过向呈阵列的线圈发送调谐/失谐信号，以选择局部线圈单元的开、关，具体地，在线圈得到调谐信号后，以使线圈中的一个或多个线圈单元在调谐到一特定的磁共振信号或其它高频电磁波信号对应的频率后，从而激活以接收磁共振摄像区域中从被测对象返回磁共振信号或高频电磁波信号，线圈中的一个或多个线圈单元在失谐后将不再响应该特定的磁共振信号或其它高频电磁波信号。

发明内容

有鉴于此，本公开一方面提出了一种基于无线传输的线圈控制信号发送装置，通过控制线圈中的一个或多个线圈单元的调谐或失谐，以控制线圈从被测对象接收自所述被测对象返回的高频电磁波信号。该线圈控制信号发送装置包括：调制器，设置为接收由一时钟提供的时钟信号以及能够控制线圈中的至少一个线圈单元的调谐或失谐的控制信号，将所述时钟信号作为载波与所述控制信号调制生成载波信号；以及第一天线，用于向以所述时钟信号作为参考时间的线圈发送所述载波信号。

可选地，该线圈控制信号发送装置所述调制器被配置为将所述时钟信号作为载波与所述控制信号调制生成载波信号。

可选地，该线圈控制信号发送装置的所述调制器被配置为将一电源提供的电源信号作为载波与所述时钟信号和所述控制信号调制生成载波信号；以及所述第一天线被配置为将所述载波信号发送至所述线圈，并由所述线圈接收所述载波信号。

可选地，该线圈控制信号发送装置的所述第一天线还被配置为在所述线圈在接收所述高频电磁波信号之外的时间段向所述线圈发送所述载波信号。

本公开另一方面提供了一种基于无线传输的线圈，包括用以接收控制信号的接收单元，并依照所述控制信号控制所述线圈中的一个或多个线圈单元的调谐或失谐。该线圈的接收单元包括：第二天线，被配置为接收载波信号，所述载波信号由一时钟提供的时钟信号与控制至少一个线圈单元的调谐或失谐的控制信号调制生成；以及解调制电路，配置为从所述第二天线接收所述载波信号，分离出作为所述线圈的参考时间的所述时钟信号以及解调制出所述控制信号。

可选地，该线圈的所述第二天线还被配置为接收由所述时钟信号作为载波与所述控制信号调制生成的载波信号。

可选地，该线圈的第二天线还被配置为接收以一电源信号作为载波与所述控制信号和所述时钟信号调制生成的所述载波信号；以及解调制电路还被配置为从所述第二天线接收所述载波信号，进一步分离出所述电源信号，并由所述电源信号向所述线圈提供电能。

可选地，该解调制电路包括：变压器，设置为从所述第二天线接收所述载波信号，以调节所述所述载波信号的幅值。

可选地，该解调制电路包括：检波器，配置为在所述载波信号中检测所述时钟信号的包络部分并确定为所述控制信号。

可选地，该解调制电路的所述检波器包括二极管检波器或对数检波器。

可选地，该解调制电路包括：低通滤波器，配置为从所述检波器接收所述控制信号，并滤去所述控制信号中高于一设定频率的部分。

可选地，该解调制电路包括：电平转换器，配置为从所述检波器至少接收所述控制信号，调节所述控制信号的电平。

可选地，该线圈还包括：解析电路，配置为从所述解调制电路接收所述控制信号，通过解析所述控制信号，以根据所述控制信号控制所述线圈中的线圈单元的调谐或失谐。

本公开的另一方面提供了一种线圈控制系统，包括：调谐/失谐控制部，以提供控制线圈中的一个或多个线圈单元的调谐或失谐的控制信号；如前所述的线圈控制信号发送装置；以及如前所述的线圈，其中，所述线圈控制信号发送装置通过无线传将输控制信号发送至所述线圈，以控制所述线圈接收经被测体的高频电磁波信号。

本公开的另一方面提供了一种基于无线传输的线圈控制方法。该线圈控制方法包括：接收一调谐/失谐控制部提供能够控制线圈中的至少一个线圈单元的调谐或失谐的控制信号，接收一时钟提供的时钟信号；将所述时钟信号与所述控制信号调制生成载波信号；将所述载波信号通过无线传输发送至线圈，并由所述线圈接收所述载波信号；响应于所述线圈接收所述载波信号，从所述载波信号中解调制出所述控制信号以及分离出作为线圈的参考时间的所述时钟信号。

可选地，将所述时钟信号与所述控制信号调制生成载波信号包括：将所述时钟信号作为载波与所述控制信号调制生成载波信号。

可选地，所述接收一调谐/失谐控制部提供能够控制线圈中的至少一个线圈单元的调谐或失谐的控制信号，接收一时钟提供的时钟信号包括：还接收一电源提供的电源信号。

可选地，所述还接收一电源提供的电源信号之后包括：将所述电源信号作为载波与所述控制信号和所述时钟信号调制生成载波信号；将所述载波信号通过无线传输发送至线圈，并由所述线圈接收所述载波信号；响应于所述线圈接收所述载波信号，从所述载波信号中解调出所述控制信号，并分离出所述时钟信号以及所述电源信号，其中，所述电源信号对所述线圈提供电能。

可选地，所述从所述载波信号中解调制出所述控制信号还包括：通过解析所述控制信号，以根据所述控制信号控制所述线圈中的线圈单元的调谐或失谐。

可选地，所述将所述载波信号通过无线传输发送至线圈包括：在系统控制部的控制下，在所述线圈接收高频电磁波信号之外的时间段通过无线传输将所述载波信号发送至所述线圈。

本公开的另一方面提供了一种磁共振成像系统。该磁共振成像系统包括：如前所述的线圈控制系统。

本公开所提供的线圈控制系统的优势在于，将能够控制各线圈单元的调谐或失谐的控制信号通过与提供电能的电源信号、提供线圈单元的调谐或失谐的同步的时钟信号调制为载波信号进行传输，替代了独立的控制信号传输的方式，降低了不必要的干扰对磁共振成像系统的影响。

本公开的另一个优势在于，接收天线和发送天线的尺寸紧凑，且对于载波信号相应的解调制只需通过简单的主动或被动元件实现，减少使用了接收天线和发送天线的数量。

本公开的另一个优势在于，与通常的持续发送控制信号的方式不同，由于将控制信号与时钟信号调制的载波信号作为发送至线圈的无线传输的载体，使可在磁共振信号的接收相/阶段前传输该控制信号，使得传输控制信号的过程不会干扰到磁共振信号的接收。

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系统100的构造示意图；

图2为示出根据一个示例性实施例的线圈控制信号发送装置119和线圈115的功能结构示意图；

图3为示出根据一个示例性实施例的线圈115的解调制电路1152的功能结构示意图；

图4为示出根据一个示例性实施例的基于无线传输的线圈控制方法的流程示意图；

图5为示出根据另一个示例性实施例的基于无线传输的线圈控制方法的流程示意图。

其中，附图标记如下：

100 磁共振成像系统

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 发射电路

1131 振荡器

1133 第一调制器

1135 放大器

115 线圈

1151 第二天线

1152 解调制电路

1153 线圈电源

1154 检波器

1155 线圈时钟

1156 低通滤波器

1157 变压器

1158 电平转换器

1159 解析电路

117 接收器

1171 低噪音放大器

1172 模数转换器

119 线圈控制信号发送装置

1191 调制器

1192 第一天线

121 时钟

123 接口

125 显示器

127 存储装置

129 电源

131 处理电路

1311 系统控制部

1313 调谐/失谐控制部

1315 重建部

133 孔径

1150 接收单元

P 被测体

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。

在现有的基于无线传输的磁共振成像系统的线圈/天线的控制部/系统中，可以由无线电源传输、时钟信号传输以及一无线线圈部。无线电源生成部用于提供无线电源传输以及提供整流电源。

通常，控制信号传输是和上述其他功能，即电源传输和/或时钟信号相分开的，比如，使用2.4GHz的Wifi模块线圈的控制部与(无线)线圈之间建立通信，需要一用于无线传输电源及时钟的发送天线，和对应用于接收电源和时钟传输的接收天线，以及无线传输控制信号的发送，和与之对应的用于接收控制信号的独立的另一接收天线。然而，当控制信号传输时使用2.4GHz的Wifi会给磁共振成像系统带来非必要的干扰，使电磁兼容性设计(Electro-magnetic Compatibility-EMC)变得非常复杂、冗余和更大的体积。上述方案需要多个独立的发送-接收天线，并导致独立的数据、信号传输模块，这对基于无线传输技术的线圈带来不便。

图1为示出根据一个示例性实施例的磁共振成像系统100的构造示意图。

如图1所示，磁共振成像系统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，序列控制电路109，体线圈111(或发射线圈)，发射电路113(或称发射部、发射电路)，线圈115，接收器117，线圈控制信号发送装置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可以在序列控制电路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133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系统100的检查室内。

序列控制电路109用于向梯度磁场电源105、发射电路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。序列控制电路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。

发射电路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。在序列控制电路109的控制下，发射电路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P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，在序列控制电路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(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。

体线圈111是布置于梯度线圈103内侧的射频线圈。体线圈111接收由发射电路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-局部线圈，体线圈111可以包括多个线圈单元。

线圈115可以包括射频接收线圈，布置于梯度线圈103的内侧，且可进一步被构造成靠近被测体P布置的局部线圈，以至少接收自被测体P返回的磁共振信号，线圈115可以将该磁共振信号输出至接收器117。线圈115多个线圈单元组成，且线圈单元可以具有不同的功能。线圈115可以在调谐/失谐控制部1313提供的控制信号的控制下，对线圈115中的一个或多个线圈单元调谐或失谐，在一线圈单元在调谐状态下，该线圈单元被激发以接收自被测体P在拉莫尔频率高频电磁波信号激励产生的的磁共振信号或经被测体P返回的其它高频/射频电磁波信号。

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。

在一些实施例中，线圈115可以被实施为发射-接收线圈的功能，将线圈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。

根据一实施例的磁共振成像系统100，还提供一双工器(未示出)，双工器在序列控制电路109的控制下，对发送单元113与体线圈111的连接、和体线圈111与局部线圈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可根据序列控制电路109的控制，可以基于线圈115通过传输线、或无线传输的方式馈送磁共振信号产生数字磁共振信号。

时钟121可提供磁共振成像系统的时钟信号，基于系统的时钟信号可以为多个磁共振成像系统的多个功能部提供参考时钟，如根据磁共振成像的应用，确定序列控制单元109提供的序列的时间信息，或者接收线圈在接收高频电磁波信号时，比如局部线圈115的通过不同功能部分的线圈单元的调谐或失谐的控制都需要参考时钟(基于相同的参考时钟可被同步到一相同的时钟参考系)，高频电磁波信号可以是可以具有不同拉莫尔频率的磁共振信号，或者是用于监测被测体P的周期性运动的射频信号。

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系统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的系统控制部1311的控制下他，显示由重建部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对经由重建部1317填充至k空间的磁共振数据、由重建部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存储在重建部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系统100统一进行控制。处理电路131具有系统控制部1311、调谐/失谐控制部1313、重建部1315。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。

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、发射电路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通过系统控制部1311来统一控制磁共振成像系统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系统100的各种电路等。例如，处理电路131通过系统控制部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电路109，由序列控制电路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通过重建部1315，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系统100的整体结构的说明。以下，对在本实施方式中实现无线传输用于控制线圈中的一个或多个线圈单元的调谐或失谐的线圈控制信号发送装置119的具体构造进行说明。

如图2所示，根据一些实施例，线圈控制信号发送装置119包括：调制器1191，设置为接收由一时钟121提供的时钟信号以及能够控制线圈115中的至少一个线圈单元的调谐或失谐的控制信号，将时钟信号与控制信号调制生成载波信号，以及第一天线1192，用于向以时钟信号作为参考信号的线圈115发送该载波信号。在此，可以由调谐/失谐控制部1313提供控制信号以控制线圈115的各线圈单元的调谐或失谐。

需要说明的是，以时钟信号作为线圈的参考时间是有益的，由于在线圈115或基于无线传输技术的线圈115端通常还可以提供一模数转换器(Analog Digital Converter-ADC)以对接收到的高频电磁波信号进行数字化采样、处理，为此基于时钟信号将参考时间赋予以方便数字化处理高频电磁波信号。

根据一些实施例，时钟信号作为一种连续波信号，可以自然地作为载波，即以时钟信号作为载波与控制信号调制生成载波信号，例如使控制信号以幅度调制的方式与时钟信号调制生成载波信号。除了幅度调制算法外，也可以采取并不限于角度调制、频率调制或相位调制等算法。

根据一些实施例的线圈控制信号发送装置119，若在线圈115无局部供电的方式，需对线圈115通过无线传输方式提供电源的情况，调制器1191被配置为将一电源129提供的电源信号作为载波与控制信号和时钟信号调制生成载波信号，以及第一天线1192被配置为将所述载波信号发送至线圈115进行接收。在此，该载波信号由时钟信号、控制信号以及电源信号调制生成，从而线圈控制信号发送装置119利用了无线传输电源信号作为载波，将还调制了控制信号和时钟信号的该载波信号进行发送。另外，调制的方法可以但不限于幅值调制或其它调制算法。

在此，电源信号作为一种连续波信号，使控制信号和时钟信号以调制算法生成载波信号。实现了线圈115能够以无线传输的方式得到电能之外，还可以通过该载波信号传输控制线圈115的一个或多个线圈单元的调谐或失谐的控制信号以及为线圈115提供参考时间的时钟信号。

根据一些实施例的线圈控制信号发送装置119，为避免线圈控制信号发送装置119在向线圈115发送包括控制信号的载波信号时，受到接收高频电磁波信号的干扰，第一天线1192还被配置为在线圈115在接收高频电磁波信号之外的时间段向线圈115发送载波信号。在此，由于载波信号至少由时钟信号和控制信号调制生成，或以时钟信号作为载波，或可以由一电源信号作为载波与时钟信号和控制信号调制生成载波信号，在作为接收端的线圈115可以借由对该载波信号解调制，并利用时钟信号为参考，使各线圈单元除了可按照控制信号实现调谐或失谐，可非实时的、非同步的控制线圈115的各线圈单元的调谐或失谐，还进一步可在线圈115端处理其接收到的包括了磁共振信号的高频电磁波信号时提供参考时间，以至少保证在处理接收到的高频电磁波信号的时间顺序的正确。在一示出的实施例中，线圈115可在接收高频电磁波信号前从线圈控制信号发送装置119接收所述载波信号，并于线圈115在接收高频电磁波信号前对所述载波信号解调制，以在线圈115端恢复控制信号。

需要说明的是，第一天线1192可以在系统控制部1311的控制下在线圈115在接收高频电磁波信号之外的时间段内发送载波信号。另外，系统控制部1311根据序列控制单元109所提供的序列以确定线圈115对包括磁共振信号的高频电磁波信号进行接收的时间段，并据此线圈115的含部分功能的线圈单元的调谐或失谐的控制。

以下针对在本实施方式中能够对线圈控制信号发送装置119发送的载波信号进行解调制的线圈115的具体构造进行说明。

根据一些实施例，如图2所示，示出一种基于无线传输的线圈115，包括用以接收控制信号的接收单元1150，并依照控制信号控制线圈115中的一个或多个线圈单元的调谐或失谐，接收单元1150包括：第二天线1151，被配置为接收载波信号，载波信号由一时钟121提供的时钟信号与控制至少一个线圈单元的调谐或失谐的控制信号调制生成，以及解调制电路1152，配置为从第二天线1151接收载波信号，分离出作为线圈115的参考时间的时钟信号以及解调制出控制信号。线圈115可以依据时钟信号使各线圈单元在接收控制时在参考时间意义上同步，线圈115按照控制信号和时钟信号的通过对各线圈单元的调谐或失谐，以激活各线圈单元，或关闭相应线圈单元以响应接收高频电磁波信号等。在此，分离的时钟信号可以提供至线圈时钟1155，以在线圈端生成相应的时钟信号。

根据一些实施例，第二天线1151被配置为接收由时钟信号作为载波与控制信号调制生成的载波信号。对此，不再赘述。

在此，以时钟信号为线圈时钟1155提供参考时间是有益的，由于在线圈115或基于无线传输技术的线圈115端通常还可以提供一模数转换器(Analog Digital Converter-ADC)以对接收到的高频电磁波信号进行采样、处理，为此利用时钟信号将参考时间赋予需要处理的高频电磁波信号，以保证处理上述高频电磁波信号的时间顺序。

根据一些实施例的线圈115，为实现第一天线1192可以在系统控制部1311的控制下在线圈115在接收高频电磁波信号之外的时间段内发送载波信号，使线圈115可以在接收高频电磁波信号前激活，对载波信号解调制，并在线圈115端恢复控制信号，接收单元1150可以包括一存储器(未示出)用于存储所述载波信号。存储器例如是RAM(Random AccessMemory)、闪存等半导体存储器元件、硬盘驱动器、固态驱动器、光盘等。

根据一些实施例的线圈115，线圈115的第二天线1151还被配置为接收还与一电源信号作为载波与控制信号和时钟信号调制生成的载波信号，以及解调制电路1152还被配置为从第二天线1151接收该载波信号，进一步分离出电源信号，并由该电源信号向线圈1151提供电能。在此，实现了线圈115通过无线传输技术获得电能的提供。另外，分离的电源信号可以提供至线圈电源1153，由线圈电源1153进一步向线圈115提供电能，线圈电源1153可以包括电池。

根据一些实施例的线圈115，如图3所示，解调制电路1152包括：变压器1157，设置为从所述第二天线1151接收载波信号，以调节该载波信号的幅值。在此，该载波信号由时钟信号、控制信号以及电源信号调制得到，由于线圈115端用于电源信号提取部分的电阻一般具有较小的值(如10-20欧姆)，为了不影响电能的转换效率，通过变压器1157调低载波信号的幅值，从而提供到线圈115的电源信号减少其冲击，减少对在线圈115端分离而产生的时钟信号的干扰，改善供电效率，也进一步便于提取时钟信号和/或控制信号。其中，接收电路1150可以提供一定阻值的电阻或负载以提取时钟信号或电源信号，变压器1157可以通过绕组变压器或者通过电感、电容等集总元件组成。

根据一些实施例，解调制电路1152包括：检波器1154，配置为在载波信号中检测时钟信号的包络部分并确定为控制信号。为此，检波器包括二极管检波器或对数检波器，通过二极管检波器或对数检波器实现从载波信号中获取控制信号的包络波形，以解调制出控制信号。

根据一些实施例，解调制电路1152包括：低通滤波器1156，配置为从检波器1154接收控制信号，并滤去控制信号中高于一设定频率的部分。在此，低通滤波器1156可以由被动元件(如电感、电容)或者主动元件，如运算放大器可以提供额外的电压增益。

根据一些实施例，解调制电路1152包括：电平转换器1158，配置为从检波器1154至少接收所述控制信号，调节所述控制信号的电平。在此，电平转换器1158可以根据后续输入信号的电压将控制信号的电压幅值调节到一合适的电压水平(如3.3V或5V)。

在一示出的实施例中，如图3所示，解调制电路1152从第二天线1151接收如线圈控制信号发送装置119发送的载波信号，该载波信号由时钟信号与控制线圈115的一个或多个线圈单元调谐或失谐的控制信号调制而得，一电源信号还可以作为载波与时钟信号和控制信号调制生成载波信号以向线圈115提供/传输电能，解调制电路1152可以提供变压器1157，将接收到包含电源信号的载波信号的幅值调节到合适的值，变压器1157的另一侧连接至检波器1154，向其提供调节后的载波信号，检波器1154可以从该载波信号中检测时钟信号的包络部分以确定控制信号，检波器1154向低通滤波器1156输出控制信号，使低通滤波器1156滤去控制信号中高于一设定频率的部分，电平转换器1158可以从低通滤波器1156接收控制信号，将控制信号的电平调至一合适的幅值，使控制信号可作为后续的解析电路1159合适的输入信号。需要说明的是，解调制电路1152至少需要检波器1154以从载波信号中的时钟信号的包络部分确定控制信号。另外，解调制电路1152中的变压器1157、检波器1154、低通滤波器1156以及电平转换器1158可以具有不同的组合和顺序实现上述技术效果。

根据一些实施例的线圈115，线圈115还包括：解析电路1159，配置为从解调制电路接收所述控制信号，通过解析所述控制信号，以根据所述控制信号控制所述线圈中的线圈单元的调谐或失谐。在此，解析电路可以是可编程器件实现，如现场可编程逻辑门电路(FPGA-Field Programmable Gate Array)、特殊应用集成电路(ASIC)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)等。

本公开的另一方面提供了一种线圈控制系统，包括：调制/失谐控制部1311，以提供控制线圈114中的一个或多个线圈单元的调谐或失谐的控制信号，如前述的线圈控制信号发送装置119，以及前述的线圈115，线圈控制信号发送装置119通过无线传输将控制信号发送至线圈115，以控制线圈115接收经被测体P的高频电磁波信号。高频电磁波信号可以包括拉莫尔频率的因被测体P在一匀磁场或非匀磁场和高频电磁波/脉冲信号激励下产生。

本公开的另一方面提供了一种磁共振成像系统100。该磁共振成像系统100包括：本实施例所涉及的线圈控制系统。

以下本实施例还涉及了一种基于无线传输的线圈控制方法，通过将控制线圈115的各线圈单元的调谐或失谐的控制信号与时钟信号调制，并在线圈115端利用解调制电路解调制控制信号和分离时钟信号，并依此控制各线圈单元的调谐或失谐。

图4为示出根据一个示例性实施例的基于无线传输的线圈控制方法的流程示意图。

如图4所示，该实施例的线圈控制方法包括如下步骤：

在步骤202中，接收一调谐/失谐控制部1311提供能够控制线圈115中的至少一个线圈单元的调谐或失谐的控制信号，接收一时钟121提供对应于线圈单元的调谐或失谐变化的时钟信号。

在步骤204中，将时钟信号与控制信号调制生成载波信号。

在此，可通过线圈控制信号发送装置119的调制器1191将时钟信号与控制信号调制生成载波信号，调制器1191可以采用如幅值调制的算法将控制信号调制到时钟信号，使控制信号可包络于时钟信号。

在此，将时钟信号作为载波与控制信号生成载波信号，例如可以利用幅值调制的算法将控制信号调制到时钟信号，在此不做赘述。

在步骤206中，将载波信号通过无线传输发送至线圈115，并由线圈115接收载波信号。

在此，可通过线圈控制信号发送装置119的第一天线1192发送载波信号，线圈115可通过第二天线1151接收该载波信号以实现无线传输。

在此，根据一些实施例，将载波信号通过无线传输发送至线圈115还包括：在系统控制部1311的控制下，在线圈115接收高频电磁波信号之外的时间段通过无线传输将该载波信号发送至线圈115。

在步骤208中，响应于线圈115接收该载波信号，从该载波信号中解调制出控制信号以及分离出时钟信号，并以该时钟信号作为线圈115的参考时间。

在此，可通过线圈115的调制解调电路1152从载波信号中解调出控制信号，并依此控制线圈115的一个或多个线圈单元的调谐或失谐，以及分离得到时钟信号以同步多个线圈单元的参考时间，进一步对线圈115的各线圈单元接收到的高频电磁波信号、磁共振信号基于时钟信号进行数字化的处理，以实现处理高频电磁波信号或其它具有测量意义的高频电磁波信号等。

以下实施例还示出一线圈控制方法，将控制信号、时钟信号以及由电源121提供的电源信号调制的载波信号发送至线圈115接收，以实现线圈115的调谐或失谐的控制和无线供电。

图5为示出根据另一个示例性实施例的基于无线传输的线圈控制方法的流程示意图。

如图5所示，在本实施例的线圈控制方法包括如下步骤：

在步骤302中，接收一调谐/失谐控制部1313提供能够控制线圈115中的至少一个线圈单元的调谐或失谐的控制信号，接收一时钟121提供的时钟信号，以及接收一电源129提供的电源信号。

在步骤304中，将电源信号作为载波与控制信号和时钟信号调制生成载波信号。

在此，所述载波信号由电源信号作为载波与时钟信号、控制信号调制生成，以进一步实现线圈115的无线供电。

在步骤306中，将该载波信号通过无线传输发送至线圈115，由线圈115接收该载波信号。

根据一些实施例，将该载波信号通过无线传输发送至线圈115包括：在系统控制部1311的控制下，在线圈115接收高频电磁波信号之外的时间段通过无线传输将载波信号发送至线圈115。在此，系统控制部1311可控制第一天线1192将该载波信号于线圈115接收高频电磁波信号之外的时间段发送至线圈115接收。因之，可在按需要控制部分线圈单元调谐或失谐时，在线圈115端恢复控制信号。例如，可在线圈115在接收高频电磁波信号前对该载波信号解调制。

在步骤308中，响应于线圈115接收该载波信号，从载波信号中解调出控制信号，并分离出时钟信号以及电源信号，其中，电源信号对线圈115提供电能。

在此，实现了对线圈115无线传输的方式提供电能，为此接收电路1150可以提供一定阻值的电阻或负载以提取时钟信号或电源信号，并可进一步利用变压器1157以调低该载波信号的幅值从而降低电源信号的冲击。

在此，可以基于接收电路1150的解调制电路1152从第二天线1151接收该载波信号，分离出时钟信号以及解调制出控制信号，并向线圈115提供时钟信号和控制信号。进一步，基于时钟信号，在线圈115端可以使用一模数转换器对线圈115所接收的高频电磁波信号或磁共振信号进行采样的数据进行处理，如对于各线圈单元所接收的高频电磁波信号相关的数字化数据提供参考时间，给予时序区别。

在此，为使解调制电路1152在该载波信号中解调制出控制信号，解调制电路1152可包括：检波器1154，配置为在载波信号中检测时钟信号的包络部分并确定为控制信号。检波器1154可以是对数检波器或二极管检波器。

在步骤310中，通过解析控制信号，以根据控制信号控制线圈115中的线圈单元的调谐或失谐。

在此，线圈115中的线圈单元通过调谐以激活用于接收包括磁共振信号的高频电磁波信号，并在失谐后关闭接收磁共振信号。用于解析控制信号的解析电路可以是可编程器件实现，如现场可编程逻辑门电路(FPGA-Field Programmable Gate Array)、特殊应用集成电路(ASIC)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)等。

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 (21)

1.一种线圈控制信号发送装置(119)，通过无线传输控制信号以控制线圈(115)中的一个或多个线圈单元的调谐或失谐，以控制所述线圈(115)接收经被测体(P)的高频电磁波信号，其特征在于，包括：

调制器(1191)，配置为接收由一时钟(121)提供的时钟信号以及能够控制线圈(115)中的至少一个线圈单元的调谐或失谐的控制信号，将所述时钟信号与所述控制信号调制生成载波信号；以及

第一天线(1192)，用于向以所述时钟信号作为参考时间的线圈(115)发送所述载波信号。

2.根据权利要求1所述的线圈控制信号发送装置(119)，其中，

所述调制器(1191)被配置为将所述时钟信号作为载波与所述控制信号调制生成载波信号。

3.根据权利要求1所述的线圈控制信号发送装置(119)，其中，

所述调制器(1191)被配置为将一电源(129)提供的电源信号作为载波与所述时钟信号和所述控制信号调制生成载波信号；以及

所述第一天线(1192)被配置为将所述载波信号发送至所述线圈，并由所述线圈(115)接收所述载波信号。

4.根据权利要求1至3任一项所述的线圈控制信号发送装置(119)，其中，

所述第一天线(1192)还被配置为在所述线圈(115)在接收所述高频电磁波信号之外的时间段向所述线圈(115)发送载波信号。

5.一种线圈(115)，包括用以接收一控制信号的接收单元(1150)，并按照所述控制信号控制所述线圈(115)中的一个或多个线圈单元的调谐或失谐，其特征在于，所述接收单元(1150)包括：

第二天线(1151)，被配置为接收载波信号，所述载波信号由一时钟(121)提供的时钟信号与控制至少一个线圈单元的调谐或失谐的控制信号调制生成；以及

解调制电路(1152)，配置为从所述第二天线(1151)接收所述载波信号，分离出作为所述线圈(115)的参考时间的所述时钟信号以及解调制出所述控制信号。

6.根据权利要求5所述的线圈(115)，其中，所述第二天线(1151)还被配置为接收由所述时钟信号作为载波与所述控制信号调制生成的载波信号。

7.根据权利要求5所述的线圈(115)，其中，所述第二天线(1151)还被配置为接收以一电源信号作为载波与所述控制信号和所述时钟信号调制生成的载波信号；以及

解调制电路(1152)还被配置为从所述第二天线(1151)接收所述载波信号，进一步分离出所述电源信号，并由所述电源信号向所述线圈(115)提供电能。

8.根据权利要求7所述的线圈(115)，其中，解调制电路(1152)包括：变压器(1157)，设置为从所述第二天线(1151)接收载波信号，以调节所述载波信号的幅值。

9.根据权利要求5至7一项所述的线圈(115)，其中，解调制电路(1152)包括：检波器(1154)，配置为在所述载波信号中检测所述时钟信号的包络部分并确定为所述控制信号。

10.根据权利要求9所述的线圈(115)，其中，所述检波器(1154)包括二极管检波器或对数检波器。

11.根据权利要求9所述的线圈(115)，其中，解调制电路(1152)包括：低通滤波器(1156)，配置为从所述检波器(1154)接收所述控制信号，并滤去所述控制信号中高于一设定频率的部分。

12.根据权利要求9所述的线圈(115)，解调制电路(1152)包括：电平转换器(1158)，配置为从所述检波器(1154)至少接收所述控制信号，调节所述控制信号的电平。

13.根据权利要求5至7任一项所述的线圈(115)，其特征在于，还包括：

解析电路(1159)，配置为从所述解调制电路(1152)接收所述控制信号，通过解析所述控制信号，以根据所述控制信号控制所述线圈(115)中的线圈单元的调谐或失谐。

14.一种线圈控制系统，其特征在于，包括：调谐/失谐控制部(1313)，以提供控制线圈(115)中的一个或多个线圈单元的调谐或失谐的控制信号；

如权利要求1至4任一项所述的线圈控制信号发送装置(119)；以及

如权利要求5至13任一项所述的线圈(115)，其中，所述线圈控制信号发送装置(119)通过无线传输将控制信号发送至线圈(115)，以控制所述线圈(115)接收经被测体(P)的高频电磁波信号。

15.一种基于无线传输的线圈控制方法，其特征在于，该方法包括：

接收一调谐/失谐控制部(1313)提供能够控制线圈(115)中的至少一个线圈单元的调谐或失谐的控制信号，接收一时钟(121)提供的时钟信号；

将所述时钟信号与所述控制信号调制生成载波信号；

将所述载波信号通过无线传输发送至线圈(115)，并由所述线圈(115)接收所述载波信号；

响应于所述线圈(115)接收所述载波信号，从所述载波信号中解调制出所述控制信号以及分离出所述时钟信号，以所述时钟信号作为所述线圈(115)的参考时间。

16.根据权利要求15所述的线圈控制方法，将所述时钟信号与所述控制信号调制生成载波信号包括：

将所述时钟信号作为载波与所述控制信号调制生成载波信号。

17.根据权利要求15所述的线圈控制方法，所述接收一调谐/失谐控制部(1313)提供能够控制线圈(115)中的至少一个线圈单元的调谐或失谐的控制信号，接收一时钟(121)提供的时钟信号包括：

还接收一电源(129)提供的电源信号。

18.根据权利要求17所述的线圈控制方法，所述还接收一电源(129)提供的电源信号之后包括：

将所述电源信号作为载波与所述控制信号和所述时钟信号调制到载波信号；

将所述载波信号通过无线传输发送至线圈(115)，并由所述线圈(115)接收所述载波信号；

响应于所述线圈(115)接收所述载波信号，从所述载波信号中解调出所述控制信号，并分离出所述时钟信号以及所述电源信号，其中，所述电源信号对所述线圈(115)提供电能。

19.根据权利要求15至18任一项所述的线圈控制方法，所述从所述载波信号中解调制出所述控制信号还包括：

通过解析所述控制信号，以根据所述控制信号控制所述线圈(115)中的线圈单元的调谐或失谐。

20.根据权利要求15至18任一项所述的线圈控制方法，所述将所述载波信号通过无线传输发送至线圈(115)包括：

在系统控制部(1311)的控制下，在所述线圈(115)接收高频电磁波信号之外的时间段通过无线传输向将所述载波信号发送至所述线圈(115)。

21.一种磁共振成像系统，其特征在于，包括：如权利要求14所述的线圈控制系统。

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