接收线圈和磁共振成像设备的制作方法

1.本发明涉及医疗设备领域，特别是一种接收线圈和磁共振成像设备。


背景技术：

2.在磁共振成像(magnetic resonance imaging，mri)系统中，局部线圈基本上都是通过线缆和连接器连接到磁共振系统上的，即线缆将系统端的电源(能量)和调谐失谐控制信号传输给天线，同时将天线接收到的磁共振信号传输到系统端的接收机。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明实施例中一方面提出了一种接收线圈，另一方面提出了一种磁共振成像设备，用以实现能量和磁共振信号的无线传输。
4.本发明实施例中提出的一种接收线圈，包括：能量线圈，用于对能量进行无线接收和处理，并利用处理后的能量为所述接收线圈供电；和磁共振线圈，用于对磁共振信号进行无线接收和处理，并将处理后的磁共振信号通过无线网络发送给磁共振系统端；其中，所述能量线圈和所述磁共振线圈在结构上相互独立，且在信号传输上相互去耦并谐振在不同频率。
5.在一个实施方式中，所述能量线圈调谐在第一频率，且所述能量线圈通过在第一频率通带、在第二频率阻带的滤波器来抑制磁共振信号；所述磁共振线圈调谐在第二频率，且所述磁共振线圈通过在第二频率通带、在第一频率阻带的滤波器来抑制能量信号。
6.在一个实施方式中，所述能量线圈包括：第一线圈主体，用于接收工作频率为第一频率的能量信号；第一滤波器，串联在所述第一线圈主体上，其在所述第一频率为通带，在磁共振信号对应的第二频率为阻带，用于通过所述能量信号，并抑制来自磁共振信号的干扰；第一调谐电容，串联在所述第一线圈主体上，用于使所述第一线圈主体谐振在所述第一频率；整流电路，用于将所述第一频率的能量信号由交流转换为直流；直流电压转换模块，用于对所述直流的能量信号进行电压转换，以得到与接收线圈的各模块的供电电压相适配的输出电压。
7.在一个实施方式中，所述能量线圈进一步包括：第二滤波器，其连接在所述第一线圈主体与所述整流电路之间，其在所述第一频率为通带，在所述第二频率为阻带，用于抑制来自所述整流电路的干扰信号通过所述线圈主体反向辐射出去。
8.在一个实施方式中，所述能量线圈进一步包括：第三滤波器，其连接在直流电压转换模块的输出端，在所述第一频率和所述第二频率均为阻带，用于去除直流电压转换模块输出的纹波和杂散。
9.在一个实施方式中，所述磁共振线圈包括：第二线圈主体，用于接收第二频率的磁共振信号；第二调谐电容，其串联在所述第二线圈主体上，用于使所述第二线圈主体谐振在第二频率；失谐电路，用于使得所述第二线圈主体在系统射频脉冲发射期间失谐；低噪声放大器，用于对所述磁共振信号进行放大处理；第四滤波器，其连接在所述第二线圈主体和所
述低噪声放大器之间，其在第一频率为阻带，在第二频率为通带，用于通过所述磁共振信号，并抑制来自大功率发射以及能量线圈反馈的干扰信号进入所述低噪声放大器；带通滤波器，其输入端与所述低噪声放大器的输出端连接，用于对放大处理后的磁共振信号进行带通滤波；模数转换模块，其输入端与所述带通滤波器的输出端连接，用于对带通滤波后的磁共振信号进行模数转换；数据传输模块，其输入端与所述模数转换模块的输出端连接，用于对模数转换后的磁共振信号基于无线协议进行编码，并将编码后的磁共振信号通过无线天线传输到磁共振系统端。
10.在一个实施方式中，所述失谐电路包括：反向并联在所述第二线圈主体上的第一二极管和第二二极管、与第一二极管和第二二极管串联的电感、以及串联在所述第二线圈主体上且与所述第一二极管、第二二极管和电感并联的电容。
11.在一个实施方式中，所述磁共振线圈进一步包括：第五滤波器，其与所述第一二极管和第二二极管并联连接，且在所述第一频率为通带，在所述第二频率为阻带，用于防止来自大功率发射以及能量线圈反馈的干扰信号在所述第一二极管和所述第二二极管上产生干扰。
12.本发明实施例中提出的一种磁共振成像设备，包括上述任一实施方式中所述的接收线圈。
13.从上述方案中可以看出，由于本发明实施例中的接收线圈设置了能够对磁共振信号进行无线接收和处理的磁共振线圈，并在此基础上增加了能够对能量进行无线接收和处理的能量线圈，并且设置该能量线圈和磁共振线圈在信号传输上是相互去耦并谐振在不同频率的，因此实现了能量信号和磁共振信号在相互不干扰的情况下的无线传输。
14.其中，通过使能量线圈调谐在第一频率，使磁共振线圈调谐在第二频率，同时在能量线圈上设置第一频率通带、第二频率阻带的滤波器，在磁共振线圈上设置第二频率通带、第一频率阻带的滤波器，实现了能量线圈和磁共振线圈的相互去耦。
15.进一步地，通过在能量线圈的第一线圈主体与整流电路之间进一步设置一在所述第一频率为通带、在所述第二频率为阻带滤波器，可抑制来自所述整流电路的干扰信号通过所述线圈主体反向辐射出去。
16.此外，通过在能量线圈的直流电压转换模块的输出端设置一在所述第一频率和所述第二频率均为阻带滤波器，可去除直流电压转换模块输出的纹波和杂散。
17.另外，通过为磁共振线圈的失谐电路设置一滤波器可防止来自能量线圈的干扰信号对失谐电路造成干扰。
附图说明
18.下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，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：
19.图1为本发明实施例中接收线圈的结构示意图。
20.图2为图1中的能量线圈的结构示意图。
21.图3为图1中的磁共振线圈的结构示意图。
22.其中，附图标记如下：
[0023][0024]
具体实施方式
[0025]
本发明实施例中，考虑到连接器长期多次插拔会氧化因此需要定期清洁和更换，这使得系统维护成本增加；而线缆通常会给客户带来不好的体验，特别对柔性腹部线圈，线缆压在病人身体是一个负担。因此，考虑提供一种无线线圈，无线线圈因其不需要通过连接器和线缆实现能量和磁共振信号数据的传输，从而可大大提高用户体验，并且由于没有了需要长期多次插拔的线缆因此可降低系统维护成本。
[0026]
其中，无线能量传输由发射线圈和接收线圈通过感性耦合实现，但感性耦合能量传输效率比较低，发射线圈需要很大的功率才能满足接收线圈所需要的能量，因此无线能量传输存在大功率发射。无线能量传输与系统的射频脉冲发射是独立的，存在于整个扫描过程中，包括射频脉冲发射阶段和磁共振信号采集阶段，而在磁共振信号采集阶段，接收线圈暴露在用于能量传输的大功率发射场中，因此需要抑制用于能量传输的发射信号进入磁共振线圈并最终进入到接收机，以防止在图像上产生噪声。
[0027]
为此，本发明实施例中提出一种能够实现无线能量和无线数据传输且能够抑制大功率发射进入接收机的接收线圈，该接收线圈包括用于对能量进行无线接收和处理的接收子线圈，(简称能量线圈)和用于对磁共振信号进行无线接收和处理的接收子线圈(简称磁共振线圈)。所述能量线圈和所述磁共振线圈在几何结构上相互独立，且在信号传输上是相
互去耦并谐振在不同频率的。为了使二者谐振在不同频率，本发明实施例中为两个线圈设置不同频率通带和阻带的滤波器。例如，使所述能量线圈调谐在第一频率，并在所述能量线圈中设置在第一频率通带、在第二频率阻带的滤波器来抑制磁共振信号；同时所述磁共振线圈调谐在第二频率，并在所述磁共振线圈中设置在第二频率通带、在第一频率阻带的滤波器来抑制能量信号。
[0028]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进一步详细说明。
[0029]
图1为本发明实施例中接收线圈的结构示意图。图2为图1中的能量线圈的结构示意图。图3为图1中的磁共振线圈的结构示意图。
[0030]
如图1所示，本发明实施例中的接收线圈包括能量线圈1和磁共振线圈2。
[0031]
其中，能量线圈1用于对能量进行无线接收和处理，并利用处理后的能量为所述接收线圈供电。具体实现时，能量线圈1可如图2所示包括：第一线圈主体11、第一调谐电容c1、第一滤波器f1、第二滤波器f2、整流电路(rectify)12、直流电压转换模块(dcdc)13和第三滤波器f3。
[0032]
其中，第一线圈主体11用于接收工作频率为第一频率f1的能量信号。
[0033]
第一滤波器f1加载(即如图2中所示的串联，下同)在第一线圈主体11上，其在所述第一频率f1为通带，在磁共振信号对应的第二频率f2为阻带，以用于通过所述能量信号，并抑制来自磁共振信号的干扰。
[0034]
第一调谐电容c1加载在第一线圈主体11上，用于使第一线圈主体11谐振在第一频率f1。
[0035]
整流电路12用于将所述第一线圈主体11接收的能量信号由交流转换为直流。
[0036]
第二滤波器f2加载在第一线圈主体11的端口上，位于第一线圈主体11和整流电路12之间，其在所述第一频率f1为通带，在所述第二频率f2为阻带，用于通过所述能量信号，并抑制来自整流电路12的干扰信号如开关频率和高次谐波等通过线圈主体11反向辐射出去。当然，在其他实施方式中，该第二滤波器f2也可以由其他器件代替或省略掉。
[0037]
加载在第一线圈主体11上的第一调谐电容c1和加载在第一线圈主体11的端口上的第二滤波器f2使得线圈主体11从其端口看进去像串联谐振在第一频率f1的lc电路。
[0038]
直流电压转换模块13的输入端与整理电路12的输出端连接，用于对来自整流电路12的直流的能量信号进行电压转换，以得到与接收线圈的各模块的供电电压相适配的能量电压。
[0039]
第三滤波器f3连接在直流电压转换模块13的输出端，其所述第一频率f1和所述第二频率f2均为阻带，用于去除直流电压转换模块13输出的纹波和杂散，并抑制磁共振信号对直流的影响。当然，在某些实施方式中，该第三滤波器f3也可以由其他器件代替或省略掉。
[0040]
磁共振线圈2用于对磁共振信号进行无线接收和处理，并将处理后的磁共振信号通过无线网络发送给磁共振系统端。具体实现时，磁共振线圈2可如图3所示包括：第二线圈主体21、第二调谐电容c2-c5、失谐电路22、第四滤波器f4、第五滤波器f5、低噪声放大器lna、带通滤波器bpf、模数转换(adc)模块23和数据传输模块24。
[0041]
其中，第二线圈主体21用于接收第二频率f2的磁共振信号。
[0042]
第二调谐电容c2-c5加载在第二线圈主体21上，用于使第二线圈主体21谐振在第二频率f2。也就是说，在线圈接收磁共振信号的时候，串联在第二线圈主体21上的所有电容都参与调谐，第二线圈主体21工作在第二频率f2。
[0043]
失谐电路22用于使得第二线圈主体21在系统射频脉冲发射期间失谐。具体实现时，失谐电路22可有多种实现形式。图2中示出了其中的一种具体实现，包括：反向并联在第二线圈主体21上的第一二极管d1和第二二极管d2、与第一二极管d1和第二二极管d2串联的电感l1、以及串联在第二线圈主体21上且与第一二极管d1、第二二极管d2和电感l1构成的串联电路相并联的电容c4和c5。其中，电容c4和c5以及电感l1谐振在第二频率f2。可见，当出现大发射功率的情况下，第一二极管d1和第二二极管d2会同时工作，此时可视作短路，此时第五滤波器f5可确保流过二极管的电流不会超标，在这个情况下，电容c4，c5为失谐的状态，换句话说，电容c4，c5被短路了，此时线圈主体21不再工作，以防止大功率把线圈器件损坏。
[0044]
低噪声放大器lna用于对第二线圈主体21接收的磁共振信号进行放大处理。
[0045]
第四滤波器f4连接在第二线圈主体21和低噪声放大器lna之间，其在第一频率f1为阻带，在第二频率f2为通带，用于通过第二线圈主体21接收的磁共振信号，并抑制来自大功率发射以及能量线圈反馈的干扰信号进入低噪声放大器lna。
[0046]
第五滤波器f5并联在失谐电路上，在图2中所示的失谐电路中具体并联在第一二极管d1和第二二极管d2上，其在第一频率f1为通带，在第二频率f2为阻带，用于防止来自大功率发射以及能量线圈反馈的干扰信号在第一二极管d1和第二二极管d2上产生干扰。
[0047]
带通滤波器bpf的输入端与低噪声放大器lna的输出端连接，输出端与模数转换模块23的输入端连接，用于对经低噪声放大器lna放大处理后的磁共振信号进行带通滤波。
[0048]
模数转换模块23的输出端与数据传输模块24连接，用于对经带通滤波器bpf滤波后的磁共振信号进行模数转换。
[0049]
数据传输模块24用于对模数转换后的磁共振信号基于无线协议进行编码后通过无线天线传输到磁共振系统端。
[0050]
本发明实施例中还提出一种磁共振成像设备，其包括上述任一实施方式中所述的接收线圈。
[0051]
从上述方案中可以看出，由于本发明实施例中的接收线圈设置了能够对磁共振信号进行无线接收和处理的磁共振线圈，并在此基础上增加了能够对能量进行无线接收和处理的能量线圈，并且设置该能量线圈和磁共振线圈在信号传输上是相互去耦并谐振在不同频率的，因此实现了能量信号和磁共振信号在相互不干扰的情况下的无线传输。
[0052]
其中，通过使能量线圈调谐在第一频率，使磁共振线圈调谐在第二频率，同时在能量线圈上设置第一频率通带、第二频率阻带的滤波器，在磁共振线圈上设置第二频率通带、第一频率阻带的滤波器，实现了能量线圈和磁共振线圈的相互去耦。
[0053]
进一步地，通过在能量线圈的第一线圈主体与整流电路之间进一步设置一在所述第一频率为通带、在所述第二频率为阻带滤波器，可抑制来自所述整流电路的干扰信号通过所述线圈主体反向辐射出去。
[0054]
此外，通过在能量线圈的直流电压转换模块的输出端设置一在所述第一频率和所述第二频率均为阻带滤波器，可去除直流电压转换模块输出的纹波和杂散。
[0055]
另外，通过为磁共振线圈的失谐电路设置一滤波器可防止来自能量线圈的干扰信号对失谐电路造成干扰。
[0056]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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。