磁共振无线接收线圈装置、磁共振信号无线接收方法及磁共振系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供磁共振无线接收线圈装置、磁共振信号无线接收方法及磁共振系统。装置包括：多个发射单元和多个接收单元，接收单元的数目等于或大于发射单元的数目；每个发射单元包括：一线圈组、一ADC组、两个基带低通滤波器和一IQ调制发射器，其中，线圈组连接到ADC组、ADC组连接到两基带低通滤波器、两基带低通滤波器连接到IQ调制发射器，且IQ调制发射器具有天线；每个线圈组包含一个或多个线圈，每个线圈组包含的线圈的最大数目由可用带宽、调制方式以及MR信号的带宽、采样率和采样精度确定。本发明专利技术提高了单位频带传输的磁共振信息量。发明专利技术提高了单位频带传输的磁共振信息量。发明专利技术提高了单位频带传输的磁共振信息量。

【技术实现步骤摘要】
磁共振无线接收线圈装置、磁共振信号无线接收方法及磁共振系统


[0001]本专利技术涉及MRI(Magnetic Resonance Imaging，磁共振成像)
，特别涉及MR(Magnetic Resonance，磁共振)无线接收线圈装置、MR信号无线接收方法及MR系统。

技术介绍

[0002]MRI局部线圈阵列是目前广泛采用的提高MRI成像质量的方式。通常，所有的局部线圈阵列元件都通过线缆连接到MR接收系统上。为了抑制线缆上的共模信号以及抑制产生大电流对病人的灼烧，MR接收器的每个通道都需要射频(RF)陷波器，且线缆的布线必须使高功率射频脉冲的感应电流最小，另外，这些线缆很笨重，导致维护成本增加和处理困难，也不便于使用。
[0003]为了解决这些问题，近年来提出了磁共振无线局域线圈的概念，主要有：1、感应耦合线圈；2、模拟调幅无线线圈；3、模拟调频无线线圈；4、使用5.8GHz ISM(Industrial Scientific Medical，工业科学医学)频段的数字无线线圈；5、使用Wi-Fi(Wireless Fidelity，无线保真)标准802.11ac、802.11ad的数字无线线圈；6、60GHz频段数字无线线圈；7、使用UWB(Ultra Wide Band，超宽带)频段的数字无线线圈。
[0004]数字无线线圈具有传输信号而不损失图像质量的能力。通常，一个通道的MRI线圈需要大约+/-0.4MHz的带宽和18bit的动态范围，这导致了大约30Mbit/s数据速率的理论限制。对于具有32通道接收器的系统，带宽数据传输速率将远远超过1G bit/s。
[0005]上述现有的磁共振无线局域线圈方案存在如下缺陷：
[0006]一、现有的磁共振无线感应耦合线圈都是单线圈，这种线圈感应的磁共振信息量较小；
[0007]二、采用5.8GHzISM频段的数字无线线圈时，采用的调制方式为QAM(Quadrature Amplitude Modulation，正交振幅调制)256。由于5.8GHzISM频段仅提供150MHz带宽用于数据传输，支持的最大采样率为150MSPS，使用QAM256时，最大理论数据速率限制为8
×
150Mbit/s＝1.2Gbit/s，而且需要在发射端的FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)和DAC(Digital to Analog Converter，模拟数字转换器)中进行信号处理，从而使实现变得笨重，对无线线圈应用没有吸引力
[0008]三、使用现成的标准Wi-Fi产品需要操作系统实时运行Wi-Fi标准协议来进行管理，这很大程度提高了对计算能力的要求，因此需要高功率和高屏蔽要求。
[0009]四、使用60GHz频段允许使用超过1GHz的带宽，且可能用于超过1Gbit/s的数据传输。但在毫米波频率下，衣服或患者身体对信号的自由空间衰减和吸收要高得多。目前使用喇叭天线来增加波传播方向性，但传输距离仍然非常有限。
[0010]五、利用UWB频段可以实现线圈与磁共振成像系统之间的数据传输。为了以有限的传输功率密度(-41.3dBm/MHz)传输多Gbit/s数据，需要使用3.1～10.6GHz的UWB频率范围的很大一部分。最有可能的是，不同的线圈将被分配到不同的传输频率，这对线圈的设计制
造造成了不利条件，也将导致系统方面的复杂性增加。根据监管要求，UWB的总功率限制非常严格，这为无线线圈的实现带来了困难。

技术实现思路

[0011]为解决上述问题，本专利技术提供MR无线接收线圈装置，以提高单位频带传输的磁共振信息量。
[0012]本专利技术提供MR信号无线接收方法，以降低MR信号接收的实现复杂度。
[0013]本专利技术提供MR系统，以降低MR信号接收的实现复杂度。
[0014]本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0015]磁共振MR接收线圈装置，位于磁共振系统中，该装置包括：多个发射单元和多个接收单元，所述接收单元的数目等于或大于所述发射单元的数目；
[0016]每个发射单元包括：一线圈组、一模数转换器ADC组、两个基带低通滤波器和一IQ调制发射器，其中，线圈组连接到ADC组、ADC组连接到两个基带低通滤波器、两个基带低通滤波器连接到IQ调制发射器，且IQ调制发射器具有天线；
[0017]每个线圈组包含一个或多个线圈，每个线圈组包含的线圈的最大数目由可用带宽、调制方式以及MR信号的带宽、采样率和采样精度确定；每个ADC组包含的ADC的数目等于或小于每个线圈组包含的线圈的数目；
[0018]每个发射单元中的线圈组接收到MR信号，将所述MR信号输出到连接的ADC组，ADC组将输入的MR信号由模拟信号转换为数字信号后分两路分别输出到连接的两个基带低通滤波器，两个基带低通滤波器对输入的数字信号进行低通滤波，将信号的频带限制在所使用用频段支持的频带宽度以内，将低通滤波后得到的二路信号分别作为I、Q信号输出到IQ调制发射器，IQ调制发射器采用正交振幅调制QAM方式将输入的I、Q信号调制到所使用频段的频率上，将调制后的信号通过天线发射出去；
[0019]每个接收单元接收到各IQ调制发射器发出的信号后，采用QAM调制方式对应的解调方式对信号进行解调，恢复为基带I、Q信号，将基带I、Q信号由模拟信号转换为数字信号，将转换后得到的数字信号输出到信号处理器进行处理；或者，接收到各IQ调制发射器发出的信号后，降低信号的频率，然后将信号由模拟信号转换为一路中频数字信号，从中频数字信号中解调出基带I、Q信号，将数字基带I、Q信号输出到信号处理器进行处理。
[0020]每个发射单元中的线圈组通过放大器组连接到ADC组，
[0021]且每个发射单元中的线圈组接收到MR信号，将所述MR信号先输出到连接的放大器组，放大器组对输入的MR信号进行放大后，将放大的MR信号输出到连接的ADC组。
[0022]所述线圈串联有失谐控制电路和调谐电路，
[0023]所述发射单元的线圈组与放大器组之间连接有低噪声放大器组和混频器组，
[0024]所述线圈组中的每个线圈的调谐电路分别连接到低噪声放大器组中的一个低噪声放大器，低噪声放大器组中的每个低噪声放大器分别连接到混频器组中的一个混频器，混频器组中的每个混频器分别连接到放大器组中的一个放大器；
[0025]所述低噪声放大器组对线圈组输出的MR信号进行低噪声放大处理，然后将低噪声放大处理后的MR信号输出到混频器组；
[0026]混频器组对低噪声放大器组输出的MR信号进行混频处理、将MR信号的频率搬移到
预设的另一频率上，将混频处理后的MR信号输出到放大器组。
[0027]所述调谐电路通过同轴线或导线连接到本发射单元中的低噪声放大器组中的对应低噪声放大器；
[0028]所述低噪声放大器组通过同轴线或导线连接到本发射单元中的混频器组；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.磁共振MR接收线圈装置(10)，位于磁共振系统中，其特征在于，该装置包括多个发射单元(11)，每个发射单元(11)包括：一线圈组(111)、一模数转换器ADC组(113)、两个基带低通滤波器(114)和一IQ调制发射器(115)，其中，每个线圈组(111)包含一个或多个线圈(1111)，每个ADC组(113)包含的ADC的数目等于或小于每个线圈组(111)包含的线圈(1111)的数目，线圈组(111)连接到ADC组(113)、ADC组(113)连接到两个基带低通滤波器(114)、两个基带低通滤波器(114)连接到IQ调制发射器(115)，且IQ调制发射器(115)具有天线(1151)；每个发射单元(11)中的线圈组(111)接收到MR信号，将所述MR信号输出到连接的ADC组(113)，ADC组(113)将输入的MR信号由模拟信号转换为数字信号后分两路分别输出到连接的两个基带低通滤波器(114)，两个基带低通滤波器(114)对输入的数字信号进行低通滤波，将信号的频带限制在所使用用频段支持的频带宽度以内，将低通滤波后得到的二路信号分别作为I、Q信号输出到IQ调制发射器(115)，IQ调制发射器(115)采用正交振幅调制QAM方式将输入的I、Q信号调制到所使用频段的频率上，将调制后的信号通过天线(1151)发射出去。2.根据权利要求1所述的MR接收线圈装置(10)，其特征在于，所述磁共振MR接收线圈装置(10)还包括多个接收单元(12)，且所述接收单元(12)的数目等于或大于所述发射单元(11)的数目；每个接收单元(12)接收到各IQ调制发射器(115)发出的信号后，采用QAM调制方式对应的解调方式对信号进行解调，恢复为基带I、Q信号，将基带I、Q信号由模拟信号转换为数字信号，将转换后得到的数字信号输出到信号处理器(13)进行处理；或者，接收到各IQ调制发射器(115)发出的信号后，降低信号的频率，然后将信号由模拟信号转换为一路中频数字信号，从中频数字信号中解调出基带I、Q信号，将数字基带I、Q信号输出到信号处理器(13)进行处理。3.根据权利要求1所述的MR接收线圈装置(10)，其特征在于，每个发射单元(11)中的线圈组(111)通过放大器组(112)连接到ADC组(113)，且每个发射单元(11)中的线圈组(111)接收到MR信号，将所述MR信号先输出到连接的放大器组(112)，放大器组(112)对输入的MR信号进行放大后，将放大的MR信号输出到连接的ADC组(113)。4.根据权利要求3所述的MR接收线圈装置(10)，其特征在于，所述线圈(1111)串联有失谐控制电路(11111)和调谐电路(11112)，所述发射单元(11)的线圈组(111)与放大器组(112)之间连接有低噪声放大器组(116)和混频器组(117)，所述线圈组(111)中的每个线圈(1111)的调谐电路(11112)分别连接到低噪声放大器组(116)中的一个低噪声放大器，低噪声放大器组(116)中的每个低噪声放大器分别连接到混频器组(117)中的一个混频器，混频器组(117)中的每个混频器分别连接到放大器组(112)中的一个放大器；所述低噪声放大器组(116)对线圈组(111)输出的MR信号进行低噪声放大处理，然后将低噪声放大处理后的MR信号输出到混频器组(117)；混频器组(117)对低噪声放大器组(116)输出的MR信号进行混频处理、将MR信号的频率
搬移到预设的另一频率上，将混频处理后的MR信号输出到放大器组(112)。5.根据权利要求4所述的MR接收线圈装置(10)，其特征在于，所述调谐电路(11112)通过同轴线或导线连接到本发射单元(11)中的低噪声放大器组(116)中的对应低噪声放大器；所述低噪声放大器组(116)通过同轴线或导线连接到本发射单元(11)中的混频器组(117)；所述混频器组(117)通过同轴线或导线连接到本发射单元(11)中的放大器组(112)。6.根据权利要求1所述的MR接收线圈装置(10)，其特征在于，所述发射单元(11)进一步包括：一数字信号处理器(118)，所述数字信号处理器(118)连接在ADC组(113)与两基带低通滤波器(114)之间，或者内置于ADC组(113)内；数字信号处理器(118)用于对ADC组(113)通过AD转换后得到的数字信号进行滤波和混频、将数字信号的频率搬移到预设的低频率上，然后降低数字信号的采样率，再采用卷积码对数字信号进行前向纠错处理，将前向纠错处理后的数字信号分两路分别输出到连接的两个基带低通滤波器(114)。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述IQ调制发射器(115)采用QAM 16或QAM 64或QAM 256方式将输入的信号的中心频率调制到所使用频段的频率上；所述数字信号处理器(118)通过两个DAC与两基带低通滤波器(114)连接，所述两个DAC用于分别将数字信号处理器(118)输出的两路数字信号转换为模拟信号后输出到两个基带低通滤波器(114)。8.根据权利要求1所述的MR接收线圈装置(10)，其特征在于，每个发射单元(11)中的线圈组(111)通过同轴线或导线连接到本发射单元(11)中的ADC组(113)；每个发射单元(11)中的ADC组(113)通过同轴线或导线连接到本发射单元(11)中的两基带低通滤波器(114)；每个发射单元(11)中的两基带低通滤波器(114)通过同轴线或导线连接到本发射单元(11)中的IQ调制发射器(115)。9.根据权利要求2所述的MR接收线圈装置(10)，其特征在于，每个接收单元(12)包括：一接收解调器(1211)和两ADC(1212)，其中，接收解调器(1211)连接到两ADC(1212)，且接收解调器(1211)具有天线(12111)；每个接收单元(12)中的接收解调器(1211)从天线(12111)接收到各IQ调...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪坚敏，M，
申请(专利权)人：西门子医疗有限公司，
类型：发明
国别省市：