CN218037286U - 一种滤波器及磁共振成像系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种滤波器及磁共振成像系统。该滤波器设置在射频线圈控制装置的输入端和输出端中的至少一个，用于滤除共模和差模干扰，射频线圈控制装置用于控制磁共振成像系统的射频放大器输出的射频功率流向，且滤波器包括无磁电感，无磁电感包括非磁芯，以及并排地绕设在非磁芯上的两路绝缘线。

Description

一种滤波器及磁共振成像系统

技术领域

本申请涉及磁共振成像系统，尤其涉及一种磁共振成像系统中的滤波器。

背景技术

通常地，磁共振成像系统包括射频线圈组件，射频放大器以及射频线圈控制装置，射频线圈控制装置可以控制射频放大器输出的射频功率的输出流向，以控制选择射频发射线圈的具体类型和/或射频接收线圈的具体类型，射频线圈控制装置与射频线圈组件连接，而射频线圈控制装置中会存在差模和/或共模干扰，而这些干扰对于射频线圈具有较大的影响，因此，必须对射频线圈控制装置的输入和/或输出，尤其是输出端，进行信号的过滤。

射频线圈控制装置通常都设置在具有强磁场的扫描室中，而射频驱动模块设置在设备间中，驱动模块和射频线圈控制装置通常是通过有线连接的，通过设置在设备间和扫描室之间的穿墙板上的过滤器以实现差模或共模干扰的过滤，这种设置使得走线复杂且过滤效果较差。此外，由于共模和差模干扰很难进行区分，滤波器很难单独对差模或共模干扰进行滤除。

实用新型内容

本申请提供一种滤波器以及磁共振成像系统。

本申请的示例性实施例提供了一种滤波器，所述滤波器设置在射频线圈控制装置的输入端和输出端中的至少一个，用于滤除共模和差模干扰，所述射频线圈控制装置用于控制磁共振成像系统的射频放大器输出的射频功率流向，且所述滤波器包括无磁电感，所述无磁电感包括非磁芯，以及并排地绕设在所述非磁芯上的两路绝缘线。

具体的，所述滤波器进一步包括连接在所述非磁芯的同一端的两路绝缘线之间的至少一个差模电容。

具体的，所述滤波器进一步包括连接在所述非磁芯的任一路绝缘线的一端与地之间的至少一个共模电容。

具体的，所述至少一个共模电容和所述无磁电感构成π型滤波器。

具体的，所述非磁芯包括青稞纸或电工纸。

具体的，所述绝缘线为三重绝缘线。

具体的，所述滤波器和所述射频线圈控制装置设置在扫描间。

本申请的示例性实施例还提供了一种磁共振成像系统，该磁共振成像系统包括射频放大器，射频线圈控制装置以及上述的滤波器，所述射频放大器用于输出射频功率，所述射频线圈控制装置用于控制所述射频功率的输出流向，滤波器设置在射频线圈控制装置的输入端和输出端中的至少一个。

具体的，所述滤波器进一步包括连接在所述非磁芯的同一端的两路绝缘线之间的至少一个差模电容。

具体的，所述滤波器进一步包括连接在所述非磁芯的任一路绝缘线的一端与地之间的至少一个共模电容。

具体的，所述至少一个共模电容和所述无磁电感构成π型滤波器。

具体的，所述非磁芯包括青稞纸或电工纸。

具体的，所述绝缘线为三重绝缘线。

具体的，所述滤波器和所述射频线圈控制装置设置在扫描间。

通过下面的详细描述、附图以及权利要求，其他特征和方面会变得清楚。

附图说明

通过结合附图对于本申请的示例性实施例进行描述，可以更好地理解本申请，在附图中：

图1是根据本申请一些实施例的磁共振成像系统的示意图；

图2是根据图1所示的磁共振成像系统的射频线圈控制装置的示意图；

图3是根据本申请一些实施例的滤波器示意图；以及

图4是根据图3所示的滤波器中的无磁电感的示意图。

具体实施方式

以下将描述本申请的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本公开的内容不充分。

除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，也不限于是直接的还是间接的连接。

在一些实施例中，在磁共振成像系统(MRI)中，滤波器可被设置在射频线圈控制装置的输入端和/或输出端，以用于滤除输入端和/或输出端的共模和差模干扰。需要指出的是，从本领域或者相关领域普通技术人员的角度来看，这样的描述不应当理解为只将本申请限制在射频线圈控制装置的输入端和/或输出端，实际上，这里描述的滤波器可以被合理地应用到其他相关的场合，例如，通信以及医疗等等。

图1示出了根据本申请一些实施例中的MRI系统100的示意图。如图1所示，MRI系统100包括扫描仪110、控制器单元120和数据处理单元130。上述MRI系统100仅作为一个示例进行描述，在其它实施例中，该MRI系统100可以具有多种变换形式，只要能够从被检测对象采集图像数据即可。

扫描仪110可以用于获取被检测对象116的数据，控制器单元120耦合至扫描仪110，以用于控制扫描仪110的操作。扫描仪110可以包括主磁体111、射频发射线圈112、射频发射链路(图中未示出)、梯度线圈系统117、梯度线圈驱动器118以及射频接收线圈119。

主磁体111通常包括例如环形超导磁体，该环形超导磁体安装在环形的真空容器内。该环形超导磁体限定了环绕被检测对象116的圆柱形的空间，即扫描腔体(bore)。主磁体111可以沿圆柱形空间的Z方向生成恒定的主磁场，如主磁场B0。MRI系统100利用所形成的主磁场B0将静磁脉冲信号发射至放置在成像空间中的被检测对象116，使得被检测对象116体内的质子的进动有序化，产生纵向磁化矢量。

射频发射链路包括频率综合器101、射频放大器103、发射/接收(T/R)开关(图中未示出)。

频率综合器101用于产生射频脉冲，射频脉冲可以包括射频激发脉冲，该射频激发脉冲经射频放大器103放大后经过T/R开关施加至射频发射线圈112，使得射频发射线圈112向被检测对象116发射正交于主磁场B0的射频磁场B1以激发被检测对象116体内的原子核，纵向磁化矢量转变为横向磁化矢量。当射频激发脉冲结束后，被检测对象116的横向磁化矢量逐渐恢复为零的过程中产生自由感应衰减信号，即能够被采集的磁共振信号。

射频发射线圈112可以为体线圈，该体线圈可以连接T/R开关，通过控制该T/R开关可以使得体线圈在发射和接收模式进行切换，在该接收模式时，体线圈可以用于接收来自被检测对象116的磁共振信号。此外，射频发射线圈112也可以为局部线圈，例如头线圈。

在一些实施例中，射频发射线圈并不限于本申请中提到的体线圈和局部线圈，也可以包括其他各种适宜的线圈类型，射频接收线圈也并不限于本申请中提到的体线圈，局部线圈和表面线圈，也可以包括其他各种适宜的线圈类型。

射频发射链路进一步包括射频线圈控制装置106，射频线圈控制装置106可以用于控制射频放大器103输出的射频功率的输出流向。具体的，开关电源105与射频线圈控制装置106的输入端连接，并被配置用于给射频线圈控制装置106供电。

在一些实施例中，射频线圈控制装置106可以控制在体线圈和局部线圈中选择一个作为射频发射线圈。在一些实施例中，射频线圈控制装置106可以控制在体线圈和局部线圈中选择一个作为射频发射线圈。在一些实施例中，射频线圈控制装置106可以包括开关(图中未示出)，当所述开关导通时，所述射频功率流向体线圈，以控制体线圈工作，当所述开关关断时，所述射频功率流向局部线圈(例如，头线圈)，以控制局部线圈(例如，头线圈)工作。

而在射频线圈控制装置106中，通常存在共模和/或差模干扰，需要在射频线圈控制装置106的输出端设置滤波器200以用于滤除这些干扰，以避免共模和/或差模干扰进入射频发射线圈112。当然的，还可以进一步在射频线圈控制装置106的输入端设置滤波器。以进一步滤除共模和/或差模干扰。

滤波器200和射频线圈控制装置106均可以设置在扫描间内。

在回路中一般存在两条信号线以及一条地线，术语“差模干扰”是指干扰电压存在于信号线及其地线之间，电流一般是通过一条信号线流向另一条信号线，两条信号线上的电压或电流有一定幅度的波动。

术语“共模干扰”是指干扰电压在信号线及其地线上的幅度相同，电流分别通过两条信号线流向地线，也就是说，每一条信号线上的电压或电流对地线(参考地)都会有一定幅度的波动。

梯度线圈系统117在成像空间中形成磁场梯度以便为上述磁共振信号提供三维位置信息。该磁共振信号可以由射频接收线圈119或者接收模式下的体线圈或局部线圈所接收，数据处理单元130可以对接收到的磁共振信号进行处理以获得需要的图像或图像数据。

具体地，梯度线圈系统117可以包括三个梯度线圈，三个梯度线圈中的每一个生成倾斜到互相垂直的三个空间轴(例如X轴、Y轴和Z轴)之一中的梯度磁场，并且根据成像条件在切片选择方向、相位编码方向和频率编码方向中的每一个上生成梯度场。更具体地，梯度线圈系统117在被检测对象116的切片选择方向上施加梯度场以便选择切片；并且射频发射线圈112将射频激发脉冲发射至被检测对象116的所选的切片并激发该切片。梯度线圈系统117也在被检测对象116的相位编码方向上施加梯度场，以便对被激发的切片的磁共振信号进行相位编码。梯度线圈系统117随后在被检测对象116的频率编码方向上施加梯度场，以便对被激发的切片的磁共振信号进行频率编码。

梯度线圈驱动器118用于响应控制器单元120发出的序列控制信号为上述三个梯度线圈分别提供合适的功率信号。

扫描仪110还可以包括数据采集单元114，数据采集单元114用于采集由射频表面线圈119或者体线圈接收的磁共振信号，该数据采集单元114可以包括，例如射频前置放大器(未示出)、相位检测器(未示出)以及模拟/数字转化器(未示出)，其中射频前置放大器用于对射频表面线圈119或者体线圈接收的磁共振信号进行放大，相位检测器用于对放大后的磁共振信号进行相位检测，模拟/数字转换器用于将经相位检测的磁共振信号从模拟信号转换为数字信号。上述数字化的磁共振信号可以经由数据处理单元130进行运算、重建等处理，以获得医学图像。

数据处理单元130可以包括计算机和存储介质，在该存储介质上记录要由计算机执行的预定数据处理的程序。数据处理单元130可以连接至控制器单元120，并且基于从控制器单元120接收到的控制信号来执行数据处理。数据处理单元130也可以连接至数据采集单元114，以接收数据采集单元114输出的磁共振信号以便执行上述数据处理。

控制器单元120可以包括计算机和存储介质，该存储介质用于存储可以由计算机执行的程序，当计算机执行程序时，可以使扫描仪110的多个部件实施对应于成像序列的操作。还可以使数据处理单元130执行预定的数据处理。

控制器单元120和数据处理单元130的存储介质可以包括例如ROM、软盘、硬盘、光盘、磁光盘、CD-ROM、或非易失性存储卡。

控制器单元120可以被设置和/或布置成以不同的方式使用。例如，在一些实现中，可以使用单个控制器单元120；在其他实现中，多个控制器单元120被配置成一起(例如，基于分布式处理配置)或单独地工作，每个控制器单元120被配置成处理特定方面和/或功能，和/或处理用于生成仅用于特定的医学成像系统100的模型的数据。在一些实现中，控制器单元120可以是本地的(例如，与一个或多个医学成像系统100同地，例如在同一设施和/或同一局部网络内)；在其他实现中，控制器单元120可以是远程的，因此只能经由远程连接(例如，经由因特网或其他可用的远程访问技术)来访问。在特定实现中，控制器单元120可以以类似云的方式配置，并且可以以与访问和使用其他基于云的系统的方式基本上相似的方式被访问和/或使用。

MRI系统100还包括用于承载和/或移动被检测对象116的检测床140。可以基于来自控制器单元120的控制信号通过移动检测床140将被检测对象116移入或移出成像空间。

MRI系统100还包括连接至控制器单元120的操作控制台单元150，操作控制台单元150可以将获取的操作信号发送给控制器单元120，以控制例如检测床140、扫描仪110的上述各部件的工作状态。该操作信号可以包括，例如通过手动或自动方式选择的扫描协议、参数等、该扫描协议可以包括上述的成像序列，此外，操作控制台单元150可以将获取的操作信号发送给控制器单元120，以控制数据处理单元130以便获得期望的图像。

操作控制台单元150可以包括用户输入设备，诸如键盘、鼠标、语音激活控制器或任何其他适合的输入设备等，操作者可以通过用户输入设备来向控制器单元120输入操作信号/控制信号。

MRI系统100还可以包括显示单元160，其可以连接操作控制台单元150以显示操作界面，还可以连接数据处理单元130以显示图像。

在某些实施例中，系统100可以经由一个或多个可配置的有线和/或无线网络，诸如互联网和/或虚拟专有网络，来连接至一个或多个显示单元、云网络、打印机、工作站和/或位于本地或远程的类似装置。

图2示出了图1所示的射频线圈控制装置106的示意图。如图2所示，如图2所示，射频线圈控制装置106包括控制开关27，半桥电路30，以及电压转换装置50。

在一些实施例中，电压转换装置50被配置用于通过端子21接收第一驱动信号，并可以将第一驱动信号转换成第一控制信号。在一些实施例中，电压转换装置50的第一端与开关电源105连接。在一些实施例中，电压转换装置50包括光电耦合器。

在一些实施例中，射频线圈控制装置106进一步包括缓冲单元55，缓冲单元55被配置用于通过端子22接收第二驱动信号，并可以对第二驱动信号进行缓冲以生成第二控制信号。

在一些实施例中，半桥电路30包括串联的第一开关31和第二开关32，第一开关31的驱动端(即栅极)与电压转换装置50的第二端连接，以接收所述第一控制信号，第一开关31的漏极与高压电源25连接，第一开关31的源极与第二开关32的漏极以及电压转换装置50的第三端连接，第二开关32的驱动端(即栅极)与缓冲单元55连接，以接收所述第二控制信号，第二开关32的源极与恒流源26连接。在一些实施例中，第一开关31和第二开关32可以是任何合适的固态半导体开关器件，例如，绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate BipolarTransistor,IGBTs)和金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semi-ConductorField Effect Transistors，MOSFETs)。

在一些实施例中，控制开关27连接于第一开关31和第二开关32之间的连接点23，并被配置用于基于第一开关31和第二开关32的导通和关断以控制射频功率的输出流向。在一些非限制性实施例中，控制开关27可以为二极管，当第一开关31导通而第二开关32关断时，控制开关27反向截止，没有电流流过控制开关27，当第一开关31关断第二开关32导通时，电流会通过控制开关27流向第二开关32以及电流源26，即相当于控制开关27导通。在一些实施例中，控制开关27的其它非限制性实例包括晶体管、门极换流晶闸管、场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、门极可关断晶闸管、静态感应晶体管、静态感应晶闸管或其组合。

在一些实施例中，可以通过控制第一驱动信号和第二驱动信号，以控制第一开关31和第二开关32的导通和关断，例如，当第一驱动信号为高电平且第二驱动信号为低电平时，第一开关31导通且第二开关32关断，当第一驱动信号为低电平且第二驱动信号为高电平时，第一开关31关断且第二开关32导通。在一些实施例中，当第一开关31或第二开关32的栅极电压比源极电压高15V时，第一开关31或第二开关32才可以导通，因此，第一驱动信号和第二驱动信号通常为15V，然而由于第二开关31的源极(即连接点23)处的电压是浮动变化的，第一开关31的栅极电压不一定比源极电压高15V，导致第一开关31不一定导通，因此，需要提供一种开关电源给开关转换装置50供电，以使得开关转换装置50输出的电压(即第二端和第三端之间的电压)等于开关电源105所提供的电压(例如，15V)。

图3示出了本申请一些实施例的滤波器200的电路图，图4示出了图3所示的滤波器中的无磁电感210的示意图。如图3至图4所示，滤波器200包括无磁电感210，无磁电感210包括非磁芯215，以及并排地绕设在非磁芯215上的两路绝缘线211和212，无磁电感210能够同时滤除射频线圈控制装置的输出端的共模和差模干扰。

具体的，两路绝缘线211和212紧密地并排地绕设在非磁芯215上，其中，绝缘线211和212为三重绝缘线。由于绝缘线211和212之间的耦合，会使得无磁电感210能够用于滤除共模干扰。

在一些实施例中，滤波器进一步包括连接在非磁芯的任一路绝缘线的一端与地之间的至少一个共模电容。具体的，共模电容包括连接在第一路绝缘线211的第一端201与地之间的第一共模电容C_m1，连接在第一路绝缘线211的第二端203与地之间的第二共模电容C_m2，连接在第二路绝缘线212的第一端202与地之间的第三共模电容C_m3，连接在第二路绝缘线212的第二端204与地之间的第四共模电容C_m4。通过设置四个共模电容可以更好地过滤共模干扰。至少一个共模电容和无磁电感210构成π型滤波器。

其中，π型滤波器是指电感和两个电容连接形成π型结构。

具体的，非磁芯215包括青稞纸或电工纸。在一些实施例中，非磁芯215也可以是空芯的。具体的，由于无磁电感210中心的圆筒(即非磁芯)采用非磁的材料或空芯，使得无磁电感(或滤波器)可以在高磁场的扫描间使用，而且由于采用非磁芯，两路绝缘线之间的耦合较差，进而使得两路绝缘线之间的漏感较大，因此无磁电感210也可以用于过滤差模干扰。

在一些实施例中，滤波器200进一步包括连接在非磁芯的同一端的两路绝缘线之间的至少一个差模电容。具体的，差模电容包括连接在第一路绝缘线211的第一端201与第二路绝缘线212的第一端202之间的第一差模电容C_d1，连接在第一路绝缘线211的第二端203与第二路绝缘线212的第二端204之间的第二差模电容C_d2，通过在同一端的两路绝缘线之间设置电容，可以更好地过滤差模干扰。

尽管本申请中的滤波器主要设置在射频线圈控制装置的输出端，当然的，为了更好的实现过滤效果，也可以在射频线圈控制装置的输入端设置至少一个滤波器。

上述的滤波器因为无磁设置，也可以用在扫描间内的其他设备中。

本申请中提出的滤波器，一方面采用无磁电感，可以解决传统的电感或滤波器无法在强磁场环境中工作的问题，另一方面，由于非磁芯的设置，使得无磁电感之间的漏磁较大，在对共模干扰进行过滤的基础上还能够对差模干扰进行过滤，解决了需要对两种干扰信号进行区分并分别进行过滤的问题。

上面已经描述了一些示例性实施例，然而，应该理解的是，可以做出各种修改。例如，如果所描述的技术以不同的顺序执行和/或如果所描述的系统、架构、设备或电路中的组件以不同方式被组合和/或被另外的组件或其等同物替代或补充，则可以实现合适的结果。相应地，其他实施方式也落入权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种滤波器，其设置在射频线圈控制装置的输入端和输出端中的至少一个，用于滤除共模和差模干扰，所述射频线圈控制装置用于控制磁共振成像系统的射频放大器输出的射频功率流向，其特征在于，所述滤波器包括：

无磁电感，其包括非磁芯，以及并排地绕设在所述非磁芯上的两路绝缘线。

2.如权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述滤波器进一步包括连接在所述非磁芯的同一端的两路绝缘线之间的至少一个差模电容。

3.如权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述滤波器进一步包括连接在所述非磁芯的任一路绝缘线的一端与地之间的至少一个共模电容。

4.如权利要求3所述的滤波器，其特征在于，所述至少一个共模电容和所述无磁电感构成π型滤波器。

5.如权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述非磁芯包括青稞纸或电工纸。

6.如权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述绝缘线为三重绝缘线。

7.如权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述滤波器和所述射频线圈控制装置设置在扫描间。

8.一种磁共振成像系统，其特征在于，所述磁共振成像系统包括：

射频放大器，其用于输出射频功率；

射频线圈控制装置，其用于控制所述射频功率的输出流向；以及

如权利要求1至7中任一项所述的滤波器，其设置在射频线圈控制装置的输入端和输出端中的至少一个。

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