磁共振射頻勻場系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種磁共振射頻勻場系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：2n個單獨激勵脈沖源，用于產生脈沖信號，其中，n為正整數(shù)；2n個調整電路，與所述2n個單獨激勵脈沖源相連，用于對來自所述單獨激勵脈沖源的脈沖信號進行處理；發(fā)射線圈，所述脈沖信號經過所述2n個調整電路后，連接至所述發(fā)射線圈，在脈沖信號的激勵下，所述發(fā)射線圈發(fā)射電磁波；其中，所述2n個單獨激勵脈沖源和所述2n個調整電路可選擇地連入所述射頻勻場系統(tǒng)中，以形成預定通道數(shù)和源數(shù)的射頻勻場系統(tǒng)。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術中射頻勻場系統(tǒng)調控自由度少且高場射頻勻場能力不夠的技術問題，具有良好的系統(tǒng)可移植性和適用性、達到了提高勻場系統(tǒng)調控自由度和射頻勻場能力的技術效果。
【專利說明】磁共振射頻勻場系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及多通道射頻勻場【技術領域】，特別涉及一種磁共振射頻勻場系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]射頻發(fā)射場不均勻會影響圖像的對比度，使圖像失去診斷的價值，如何避免射頻發(fā)射場的不均性是現(xiàn)有的高場磁共振系統(tǒng)在臨床應用上面臨的一個技術難點。影響射頻發(fā)射場均勻性的因素主要有兩個:
[0003]I)駐波和近場效應，該效應使得射頻發(fā)射場和相應的翻轉角隨空間變化而變化。
[0004]2)電磁波的衰減常數(shù)隨組織的電導率的增加而增加，并且人體各部分組織的電導率差別很大，從而導致成像區(qū)域內翻轉角分布不均勻。
[0005]基于多通道發(fā)射的射頻勻場技術被公認為是解決這一問題最好的方法，該技術通過對不同發(fā)射通道的射頻脈沖波形以及幅度和相位的控制，來改善和優(yōu)化射頻發(fā)射場的均勻性。
[0006]目前常用的幾種多通道發(fā)射的射頻勻場技術主要包括:
[0007]I)多通道發(fā)射(Multi Transmit)，發(fā)射線圈保持傳統(tǒng)的鳥籠設計，但使用兩組獨立的射頻放大器驅動正交模式的體線圈，兩組射頻放大器可以分別調控波形，幅度，相位和頻率。
[0008]2)多通道驅動(“Multi Drive")，設計上仍然采用傳統(tǒng)的鳥籠線圈，但是驅動的方法從圓極化(發(fā)射脈沖從兩個放大器輸出，相位相差90度)改進到四端口驅動。
[0009]3)在新一代的3T磁共振系統(tǒng)(Skyra)上引入與上述第一種方式類似的二通道并行發(fā)射系統(tǒng)，使用兩組獨立的射頻放大器驅動正交模式的鳥籠體線圈，兩通道可以分別調控波形，幅度，相位和頻率。
[0010]然而，上述幾種方式的射頻勻場技術多是針對鳥籠體線圈的兩通道發(fā)射設計的，調控自由度較少，且高場射頻勻場能力不夠，效果有限。
[0011]針對上述問題，目前尚未提出有效的解決方案。


【發(fā)明內容】

[0012]本發(fā)明實施例提供了一種磁共振射頻勻場系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術中射頻勻場技術調控自由度少且高場射頻勻場能力不夠的技術問題，該磁共振射頻勻場系統(tǒng)包括:
[0013]2n個單獨激勵脈沖源，用于產生脈沖信號，其中，η為正整數(shù)；
[0014]2η個調整電路，與所述2 "個單獨激勵脈沖源相連，用于對來自所述單獨激勵脈沖源的脈沖信號進行處理；
[0015]發(fā)射線圈，所述脈沖信號經過所述2η個調整電路后，連接至所述發(fā)射線圈，在脈沖信號的激勵下，所述發(fā)射線圈發(fā)射電磁波；
[0016]其中，所述2η個單獨激勵脈沖源和所述2η個調整電路能夠根據(jù)勻場需要可選擇地連入所述射頻勻場系統(tǒng)中，以形成預定通道數(shù)和源數(shù)的射頻勻場系統(tǒng)。
[0017]在一個實施例中，上述射頻勻場系統(tǒng)還包括:
[0018]設置在所述2n個單獨激勵脈沖源和所述2 n個調整電路之間的η層分路器；
[0019]設置在所述2η個調整電路和所述發(fā)射線圈之間的η層合路器；
[0020]射頻開關組，對所述η層分路器和所述η層合路器中各個分路器和合路器與所述射頻勻場系統(tǒng)的連接關系進行控制，以形成預定通道數(shù)和源數(shù)的射頻勻場系統(tǒng)。
[0021]在一個實施例中，調整電路包括:
[0022]相移器，用于對輸入的脈沖信號進行相位調整；
[0023]調幅器，與所述相移器相連，用于對所述相移器輸出的脈沖信號進行幅度調整；
[0024]放大器，與所述調幅器相連，用于對所述調幅器輸出的脈沖信號進行放大。
[0025]在一個實施例中，所述相移器的相位和所述調幅器的調幅系數(shù)是能夠調節(jié)的。
[0026]在一個實施例中，所述η層分路器中的每個分路器設置有兩個分路端，且為每個分路器設置一非分路端，當所述射頻開關組與所述兩個分路端相連，則該分路器將一路脈沖信號分為兩路，以按照需要實現(xiàn)不同源數(shù)的射頻勻場系統(tǒng)。
[0027]在一個實施例中，所述η層合路器中的每個合路器設置有兩個合路端，且為每個合路器設置一個非合路端，當所述射頻開關組與所述兩個合路端相連，則該合路器將兩路脈沖信號合為一路，以按照需要實現(xiàn)不同通道數(shù)的射頻勻場系統(tǒng)。
[0028]在一個實施例中，η小于等于4。
[0029]在本發(fā)明實施例中，提供了一種磁共振射頻勻場系統(tǒng)，該磁共振射頻勻場系統(tǒng)中包括多個單獨激勵脈沖源和多個調整電路，通過射頻開關組和分路器和合路器的配合作用，使得多個單獨激勵脈沖源和多個調整電路可選擇連接至射頻勻場系統(tǒng)中，從而可以按照需要形成預定通道數(shù)和源數(shù)的射頻勻場系統(tǒng)。通過上述方式解決了現(xiàn)有技術中射頻勻場技術調控自由度少且高場射頻勻場能力不夠的技術問題，具有良好的系統(tǒng)可移植性和適用性、達到了提高勻場系統(tǒng)調控自由度和射頻勻場能力的技術效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本發(fā)明的限定。在附圖中:
[0031]圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的多通道射頻勻場系統(tǒng)示意圖；
[0032]圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的十六通道多源射頻勻場示意圖；
[0033]圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的十六通道單源射頻勻場示意圖；
[0034]圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的八通道多源射頻勻場系統(tǒng)示意圖；
[0035]圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例的八通道單源射頻勻場示意圖；
[0036]圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例的兩通道雙源射頻勻場示意圖；
[0037]圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例的兩通道單源射頻勻場示意圖；
[0038]圖8是根據(jù)本發(fā)明實施例的傳統(tǒng)的鳥籠線圈發(fā)射鏈路示意圖。

【具體實施方式】
[0039]為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結合實施方式和附圖，對本發(fā)明做進一步詳細說明。在此，本發(fā)明的示意性實施方式及其說明用于解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。
[0040]考慮到現(xiàn)有技術中存在的射頻勻場技術多是針對鳥籠體線圈的兩通道發(fā)射，調控自由度較少，高場射頻勻場能力不夠，效果有限，在本發(fā)明實施例中提出了一種磁共振射頻勻場系統(tǒng)，該磁共振射頻勻場系統(tǒng)可以實現(xiàn)并行發(fā)射通道數(shù)在一定范圍內自動可調(例如，可以調節(jié)為2、4、8、16等通道數(shù))，系統(tǒng)的適用性和移植性比較好。
[0041 ] 如圖1所示，該磁共振射頻勻場系統(tǒng)包括:
[0042]2n個單獨激勵脈沖源，用于產生脈沖信號，其中，η為正整數(shù)；
[0043]2η個調整電路，與所述2 "個單獨激勵脈沖源相連，用于對來自所述單獨激勵脈沖源的脈沖信號進行處理；
[0044]發(fā)射線圈，所述脈沖信號經過所述2η個調整電路后，連接至所述發(fā)射線圈，在脈沖信號的激勵下，所述發(fā)射線圈發(fā)射電磁波；
[0045]其中，所述2η個單獨激勵脈沖源和所述2η個調整電路能夠根據(jù)勻場需要可選擇地連入所述射頻勻場系統(tǒng)中，以形成預定通道數(shù)和源數(shù)的射頻勻場系統(tǒng)。
[0046]具體的，由圖1可以看出，是以η = 4為例的射頻勻場系統(tǒng)示意圖，在該射頻勻場系統(tǒng)中，輸入端是16個單獨的激勵脈沖源(il、i2…、il6)，因此可以實現(xiàn)多達16路的并行發(fā)射和射頻勻場。
[0047]進一步的，為了使得每一通道發(fā)射源的參數(shù)(例如:頻率、幅度、相位和波形等)是可進行獨立調節(jié)的，每一路都配置了一個調整電路，具體的，如圖1所示，每一路配置了一個相移器，用于控制相位的變化，在相移器后接入了調幅器，用于控制激勵信號的幅度，然后再接入放大器，對激勵信號進行放大。
[0048]同時，在相移器前的輸入端配備了分路器，可將一路信號分為兩路或者多路，在放大器后的輸出端配置了合路器，可以實現(xiàn)多路信號的合并，激勵脈沖信號經過放大器后，連接到發(fā)射線圈。
[0049]由圖1可以看出，分路器一共有4層，通過I排開關、II排開關、III排開關和IV排開關分別對每層分路器是否連入電路中進行控制，合路器一共也有4層，通過V排開關、VI排開關、VII排開關和VIII排開關分別對每層合路器是否連入電路進行控制，這些開關按照實際需要可以設計成自動控制，也可以設置為手動控制。
[0050]以圖1中eO接口后面所連接的分路器為例進行說明，eO接口后面整個弧形代表分路器，上下兩路射頻開關如果打到分路器(即，打在分路端)上，則代表將eO接口的脈沖信號分為兩路，如果射頻開關都不打到分路器(即，打在非分路端)上，則脈沖信號通過dl、d2直接與后續(xù)電路連接。也就是說，每個分路器都包含兩個分路端，旁邊有一個非分路端，根據(jù)需要，射頻開關組中的射頻開關可以與不同的分路端或非分路端連通，以實現(xiàn)不同源數(shù)的射頻勻場系統(tǒng)，同樣的合路器端也是一樣的，在此不再贅述。
[0051]S卩，通過射頻開關與分路器和合路器的配合，可以按照需要實現(xiàn)不同通道數(shù)和不同源數(shù)的射頻勻場系統(tǒng)。
[0052]下面將結合幾個具體的實施例對圖1所示的磁共振射頻勻場系統(tǒng)進行說明:
[0053]I) 16通道多源射頻勻場
[0054]將圖1中的第IV排打到下方非分路端，將第V排開關打到下方非合成端，從而使得圖1中的16路激勵脈沖分別接入輸入端16通道(al、a2…al6)，16路輸出端分別為Al、A2…A16，然后接到發(fā)射線圈，形成了如圖2所示的多源16通道并行發(fā)射，其中，每一路的幅度和相位都是可調的。
[0055]2)單源16通道射頻勻場鏈路
[0056]在圖1中接入脈沖激勵源到eO，輸入端每一排開關(I，II，III，IV排)均打到信號分路端，輸出端Α1、Α2...Α16接發(fā)射線圈，從而構成了如圖3所示的單源16通道射頻勻場鏈路。
[0057]3) 8通道多源并行發(fā)射鏈路
[0058]將圖1中輸入端的第III排射頻開關打到上方非分路端，將第IV排開關均打到分路端，將輸出端第V排開關均打到信號合成端，將第VI排開關打到上方非合成端，脈沖激勵在輸入端接bl、b2-b8，輸出口 Β1、Β2…Β8接入發(fā)射線圈，即可構成如圖4所示的8通道多源并行發(fā)射鏈路。
[0059]4) 8通道射頻勻場鏈路
[0060]將圖1中左邊輸入端的每一排開關(1、I1、II1、IV排)均打到信號分路口，輸出端第V排開關打到信號合成端，第VI排開關打到上方非合成端，接入脈沖激勵源到eO，輸出端B1、B2…B8接入到發(fā)射線圈，即可構成如圖5所示的8通道射頻勻場鏈路。
[0061 ] 5) 2通道雙源并行發(fā)射鏈路
[0062]將圖1中輸入端的第I排開關打到上方非分路端，將圖1中第I1、II1、IV排開關打至信號分路端，將輸出端第ν、νι和VII排開關打至信號合成端，將第VIII排開關打至非合成端，輸入端dl和d2接射頻脈沖，輸出端Dl和D2接發(fā)射線圈，即可構成如圖6所示的2通道雙源并行發(fā)射鏈路。
[0063]6) 2通道單源射頻勻場鏈路
[0064]將圖1中輸入端的第1、I1、III和IV排開關全打至分路端，將輸出端第V、VI和VII排開關打至信號合成端，將第VIII排開關打至非合成端，輸入端eO接射頻脈沖，輸出端Dl和D2接發(fā)射線圈，即可構成如圖7所示的2通道單源射頻勻場鏈路。
[0065]7)傳統(tǒng)的正交發(fā)射鏈路
[0066]將圖1中的發(fā)射端射頻開關(第1、I1、III和IV排)均打至信號分路端，將輸出端射頻開關(第V、V1、VII和VIII排)均打至合路端，輸入eO接射頻脈沖，輸出端只有一路總輸出E0，連接90度正交激勵裝置分為兩路，再連接鳥籠發(fā)射線圈，即可構成如圖8所示的傳統(tǒng)的正交發(fā)射鏈路。
[0067]然而，值得注意的是，上述所列舉的幾種具體實現(xiàn)形式僅是為了更好地說明本發(fā)明，采用本申請圖1中的射頻勻場系統(tǒng)，通過對射頻開關的通斷控制，還可以實現(xiàn)其它類型的射頻勻場鏈路，例如，還可以實現(xiàn)4通道單源射頻勻場鏈路、4通道雙源射頻勻場鏈路等，只需要按照上述方式調整射頻開關即可，具體采用何種方式可以按照實際需要設定。
[0068]在上述圖1至圖8中都是以η = 4為例進行說明，分別能夠實現(xiàn)，2、4、8，最多到16通道的射頻勻場，然而需要說明的是，在實際實現(xiàn)的過程中，η也可以=5，6，即實現(xiàn)多達32、64通道的射頻勻場。但是，從實際需要看，16通道一般而言就已經很多，有非常足夠的自由度去控制每個通道參數(shù)，以實現(xiàn)射頻勻場。32、64通道等相對而言成本過高，且實際研發(fā)設計中，其他因素也導致其實現(xiàn)難度很大，根據(jù)通道數(shù)能調節(jié)出的最好射頻勻場性能也具有邊際效應，例如:對于臨床成像，16通道并不會比8通道好I倍，其成像質量可能差異很小到不足以影響成像判斷。但是成本和研發(fā)難度卻增加很多。因此，在實際使用的過程中，一般最多實現(xiàn)16通道射頻勻場。對于η的取值可以按照實際需要綜合成本收益選取。
[0069]在本例中，提出了一種磁共振射頻勻場系統(tǒng)，該系統(tǒng)中的通道數(shù)是可調的，既可以用于現(xiàn)有的基于鳥籠體線圈的兩通道正交激勵，也可以用于特殊線圈的多通道并行發(fā)射，能夠實現(xiàn)并行發(fā)射通道數(shù)在一定范圍內的自動可調(例如:2、4、8、16通道數(shù))，系統(tǒng)適用性和移植性好，而且每一個通道發(fā)射源的參數(shù)(例如:頻率、幅度、相位、波形等)都可以進行獨立的調節(jié)，達到對射頻發(fā)射場的時空控制，提高了發(fā)射場的均勻性，同時控制精度高，自由度大，勻場能力強，且系統(tǒng)適用性和移植性好。
[0070]在具體實現(xiàn)的時候，因不同病人在線圈中的射頻場是不一樣的，因此其均勻性也是不一樣的，根據(jù)病人掃描時得到的射頻場特性(這種特性一般都是不均勻的)，調節(jié)各個通道相位幅度，改善其射頻場特性，實現(xiàn)其均勻性。即，在核磁共振成像(MRI)系統(tǒng)中，可以根據(jù)不同病人的尺寸和位置影響來獲得射頻勻場系數(shù)，從而來調節(jié)相移器、調幅器和射頻脈沖來實現(xiàn)射頻場的均勻性。
[0071]從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明實施例實現(xiàn)了如下技術效果:提供了一種磁共振射頻勻場系統(tǒng)，該磁共振射頻勻場系統(tǒng)中包括多個單獨激勵脈沖源，多層分路器和多層合路器，且包括一個射頻開關組，通過該射頻開關組對各個分路器和合路器是否被接入至射頻勻場系統(tǒng)進行控制，使得該射頻勻場系統(tǒng)可以按照需要形成預定的通道數(shù)和源數(shù)的射頻勻場鏈路。通過上述方式解決了現(xiàn)有技術中射頻勻場技術調控自由度少且高場射頻勻場能力不夠的技術問題，具有良好的系統(tǒng)可移植性和適用性、達到了提高勻場系統(tǒng)調控自由度和射頻勻場能力的技術效果。
[0072]顯然，本領域的技術人員應該明白，上述的本發(fā)明實施例的各模塊或各步驟可以用通用的計算裝置來實現(xiàn)，它們可以集中在單個的計算裝置上，或者分布在多個計算裝置所組成的網絡上，可選地，它們可以用計算裝置可執(zhí)行的程序代碼來實現(xiàn)，從而，可以將它們存儲在存儲裝置中由計算裝置來執(zhí)行，并且在某些情況下，可以以不同于此處的順序執(zhí)行所示出或描述的步驟，或者將它們分別制作成各個集成電路模塊，或者將它們中的多個模塊或步驟制作成單個集成電路模塊來實現(xiàn)。這樣，本發(fā)明實施例不限制于任何特定的硬件和軟件結合。
[0073]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明實施例可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種磁共振射頻勻場系統(tǒng)，其特征在于，包括: 2n個單獨激勵脈沖源，用于產生脈沖信號，其中，η為正整數(shù)； 2η個調整電路，與所述2 η個單獨激勵脈沖源相連，用于對來自所述單獨激勵脈沖源的脈沖信號進行處理； 發(fā)射線圈，所述脈沖信號經過所述2η個調整電路后，連接至所述發(fā)射線圈，在脈沖信號的激勵下，所述發(fā)射線圈發(fā)射電磁波； 其中，所述2η個單獨激勵脈沖源和所述2 "個調整電路能夠根據(jù)勻場需要可選擇地連入所述射頻勻場系統(tǒng)中，以形成預定通道數(shù)和源數(shù)的射頻勻場系統(tǒng)。
2.如權利要求1所述的磁共振射頻勻場系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 設置在所述2η個單獨激勵脈沖源和所述2 η個調整電路之間的η層分路器； 設置在所述2η個調整電路和所述發(fā)射線圈之間的η層合路器； 射頻開關組，對所述η層分路器和所述η層合路器中各個分路器和合路器與所述射頻勻場系統(tǒng)的連接關系進行控制，以形成預定通道數(shù)和源數(shù)的射頻勻場系統(tǒng)。
3.如權利要求1所述的磁共振射頻勻場系統(tǒng)，其特征在于，所述調整電路包括: 相移器，用于對輸入的脈沖信號進行相位調整； 調幅器，與所述相移器相連，用于對所述相移器輸出的脈沖信號進行幅度調整； 放大器，與所述調幅器相連，用于對所述調幅器輸出的脈沖信號進行放大。
4.如權利要求3所述的磁共振射頻勻場系統(tǒng)，其特征在于，所述相移器的相位和所述調幅器的調幅系數(shù)是能夠調節(jié)的。
5.如權利要求2所述的磁共振射頻勻場系統(tǒng)，其特征在于，所述η層分路器中的每個分路器設置有兩個分路端，且為每個分路器設置一非分路端，當所述射頻開關組與所述兩個分路端相連，則該分路器將一路脈沖信號分為兩路，以按照需要實現(xiàn)不同源數(shù)的射頻勻場系統(tǒng)。
6.如權利要求2所述的磁共振射頻勻場系統(tǒng)，其特征在于，所述η層合路器中的每個合路器設置有兩個合路端，且為每個合路器設置一個非合路端，當所述射頻開關組與所述兩個合路端相連，則該合路器將兩路脈沖信號合為一路，以按照需要實現(xiàn)不同通道數(shù)的射頻勻場系統(tǒng)。
7.如權利要求1至6中任一項所述的磁共振射頻勻場系統(tǒng)，其特征在于，η小于等于4。
【文檔編號】G01R33/38GK104515963SQ201410796260
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年12月19日 優(yōu)先權日:2014年12月19日
【發(fā)明者】陳瀟, 歐航, 李燁, 劉新, 胡小情 申請人:中國科學院深圳先進技術研究院