专利名称：Mri装置和rf脉冲发生电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种MRI装置和RF脉沖发生电路。更具体地，本发明 涉及一种可降低产生RF脉冲时所引入的噪声的MRI装置以及在该MRI 装置中用于产生RF脉沖的RF脉冲发生电路。
背景技术：
RF脉沖频率要求高精度。因此，使用直接数字合成器(以下称作 DDS )来产生数字信号形式的RF脉冲(以下称作数字RF脉沖信号)， 并且通过数字-模拟转换器(以下称作D/A转换器)将这些脉沖转换成 模拟信号形式的RF脉冲(以下称作模拟RF脉冲信号)。在下文中，"RF 脉冲"指的是那些从RF线圈发射的脉冲。当施加有才莫拟RF脉沖信号的RF线圈发射RF脉冲时，置于f兹场中 的对象(subject)将产生磁共振信号。磁共振信号被RF线圏接收并通 过模拟-数字转换器(以下称作A/D转换器)转换为数字形式的磁共振 信号(以下称作数字磁共振信号)。在下文中，已被RF线圏接收，但 还未经A/D转换器转换为数字磁共振信号的磁共振信号被称作模拟磁共 振信号。这里通常提及的"磁共振信号"指的是那些由对象产生并被RF 线圏接收的信号。当噪声叠加在模拟磁共振信号上时，噪声在由MRI装置再现 (reconstruct)的图像中表现为伪影(artifact)并降低图像质量。 然而，RF线圈的接收灵敏度必须尽可能地高以接收微弱的磁共振信号。 这导致噪声很容易地叠加在模拟磁共捧信号上。因此，为降低噪声影响， 采取了多种不同的手段。例如，采取了一种方法用于防止图像质量降低， 该图像质量降低是由于数字电路中的时钟信号所引起的噪声叠加在模 拟磁共振信号上所导致的(例如参见专利文档l)。然而，如果防止叠加在模拟磁共振信号上的噪声成为可能，这将是 最理想的。由于RF脉沖被发射用来激励磁共振信号，所以RF脉沖的频率等于 磁共振信号的频率。因此，叠加到模拟磁共振信号上的噪声可能是由配线通路(wiring path)产生的，冲莫拟RF脉冲信号通过该配线通路传送 至RF线圈。为了避免这样，对配线通路采取措施如阻抗匹配，用来防 止产生噪声，所述配线通路用来传送经D/A转换器转换后的模拟RF脉 沖信号。日本未审专利公开号Hei 5 ( 1993 ) -7570。
发明内容
本发明要解决的技术问题
然而，数字总线也会产生叠加到模拟磁共振信号上的弱噪声，数字 RF脉沖信号经所述数字总线传送至所述D/A转换器。
综上，需要可降低由数字总线上传输的数字RF脉冲信号叠加在模 拟;兹共振信号上的噪声的MRI装置，以及在MRI装置中用于产生RF脉 沖的RF脉沖发生电路。
解决技术问题的技术手段
本发明的MRI装置包括RF线圈，才莫拟RF脉沖信号施加给该RF线 圈；RF脉冲发生电路，其产生所述冲莫拟RF脉沖信号；以及磁共振信号 接收电路，其接收模拟磁共振信号并将这些信号转换为基带数字磁共振 信号，所述RF脉沖发生电路包括载波信号发生器，其产生具有预定 数量比特的数字载波信号；数字调制器，其用数字包络信号来调制所述 数字载波信号，因此产生数字RF脉冲信号；数字-模拟转换器，其将 所述数字RF脉沖信号转换为模拟RF脉冲信号；以及逆变单元，其产生 与所述数字载波信号具有二进制补码关系的数字逆变载波信号并将该 数字逆变载波信号传送至所述磁共振信号接收电路，所述磁共振信号接 收电路包括模拟-数字转换器，其将所述模拟磁共振信号转换为具有 预定数量比特的数字磁共振信号；以及数字解调器，其使用数字逆变载 波信号解调所述数字磁共振信号，从而将这些信号转换为所述基带数字 磁共振信号。
在本发明的所述MRI装置中，优选地，所述载波信号发生器包括第 一相存储器，其存储相位增量，第一相累积器，其中在初始化时，设定 第一相位的初始值，通过对每个时钟周期增加所述相位增量来计算第一 累积相位，以及第一波形表，其存储所述数字载波信号并且，当向其输 入所述第 一 累积相位时，输出与所述第 一 累积相位相对应的所述数字载波信号。在本发明的MRI装置中，优选地，所述逆变单元通过将所述载波信 号发生器所产生的所述数字载波信号变换为二进制补码形式产生所述 数字逆变载波信号。在本发明的MRI装置中，优选地，所述逆变单元包括第二相存储器，其存储所述相位增量，第二相累积器，其中在初始化时设定第二相位的 初始值并且通过对每个时钟周期增加所述相位增量计算第二累积相位， 以及笫二波形表，其存储所述数字逆变载波信号并且，当向其输入所述 第二累积相位时，输出与所述第二累积相位相对应的所述数字逆变载波 信号，并且通过调整所述第一相位初始值和所述第二相位初始值可设定 所述数字载波信号和所述数字逆变载波信号间的任意相位差。在本发明的MRI装置中，优选地，所述数字调制器是数字混频器。在本发明的MRI装置中，优选地，所述数字解调器是数字混频器。优选地，本发明的所述MRI装置进一步包括低通滤波器，其移除包 含在所述模拟RF脉沖信号中的高次谐波分量。在本发明的MRI装置中，优选地，将已经移除高次谐波分量的模拟 RF脉冲信号被放大并施加到所述RF线圈中。在本发明的MRI装置中，优选地，当对象并不存在于孔中时，设定 所述第一相位的初始值和所述第二相位的初始值以最小化叠加在所述 模拟磁共振信号上的噪声。为了应用于MRI装置，该MRI装置包括磁共振信号接收电路，该电 路使用数字逆变载波信号解调具有预定数量比特的数字磁共振信号，从 而将这些信号转换为基带数字磁共振信号，本发明的RF脉沖发生电路 包括载波信号发生器，其产生具有预定数量比特的数字载波信号；数 字调制器，其用数字包络信号调制所述数字载波信号，从而产生数字RF 脉沖信号；数字-模拟转换器，其将所述数字RF脉冲信号转换为模拟 RF脉冲信号；以及逆变单元，其产生与所述数字栽波信号具有二进制补 码关系的数字逆变载波信号并将该数字逆变载波信号传送至所述磁共 振信号接收电路。在本发明的所述RF脉沖发生电路中，优选地，所述载波信号发生 器包括第一相存储器，其储存相位增量，第一相累积器，其中在初始化 时，设定第一相位的初始值，通过对每个时钟周期增加所述相位增量来计算第一累积相位，以及第一波形表，其存储所述数字载波信号并且， 当向其输入所述第 一 累积相位时，输出与所述第 一 累积相位相对应的所 述数字载波信号。在本发明的所述RF脉沖发生电路中，优选地，所述逆变单元通过将所述载波信号发生器所产生的所述数字载波信号变换为二进制补码 形式产生所述数字逆变载波信号。在本发明的RF脉沖发生电i 各中，优选地，所述逆变单元包括第二 相存储器，其存储所述相位增量，第二相累积器，其中在初始化时设定 第二相位的初始值并且通过对每个时钟周期增加所述相位增量计算第 二累积相位，以及第二波形表，其存储所述数字逆变载波信号并且，当 向其输入所述第二累积相位时，输出与所述第二累积相位相对应的所述 数字逆变载波信号，并且通过调整所述第一相位初始值和所述第二相位 初始值可设定所述数字载波信号和所述数字逆变载波信号间的任意相 位差。在本发明的RF脉沖发生电路中，优选地，所述数字调制器是数字混频器。在本发明的RF脉沖发生电路中，优选地，所述数字解调器是数字混频器。优选地，本发明的所述RF脉冲发生电路进一步包括低通滤波器， 其移除包含在所述模拟RF脉冲信号中的高次谐波分量。 发明效果如上所述，根据本发明，可能提供可降低来自于数字总线上传输的 数字RF脉沖信号并且叠加在模拟磁共振信号上的噪声的MRI装置，， 还提供在所述MRI装置中用于产生RF脉沖的RF脉冲发生电路。
图1是MRI装置图；图2是RF脉沖发生电路实例的方框图； 图3是DDS、 D/A转换器以及LPF的输出实例的图示； 图4是由64MHz数字正弦波信号单独比特采用的值的图示； 图5是根据本发明的实施例的RF脉沖发生电路和磁共振信号接收 电路实例的方框图；图6是噪声移除的原理图；图7是RF脉沖发生电路的方框图；图8是本发明方面的流程图。
具体实施方式
图l为一框图，示出了MRI装置。所述MRI装置IO,如图l所示， 包括磁系统ll、支架(cradle) 12、梯度磁场驱动电路13、 RF脉沖发 生电路14、磁共振信号接收电路15、控制单元16以及操作员控制台17。磁系统11包括实际上为横向圆柱形内部空间(孔)111,如图1所 示，以及其上放置有对象20的支架12,支撑在垫子(cushion)上，通 过输送机构(未示出)移动至孔111中。在磁系统ll中，在孔ll的磁中心(扫描中心位置)附近，放置有 静磁场发生器112、梯度磁场线圏组件113和RF线圏组件14,如图1 所示。静磁场发生器112在孔111中形成静磁场。静磁场的方向为，例如 与对象20身体的轴方向平行。然而，静磁场的方向也可与对象20身体 的轴方向垂直。梯度》兹场线圏组件113产生梯度磁场以倾斜(slope)由静磁场发 生器112形成的静磁场的强度，这样RF线圏组件114所接收的磁共振 信号即可提供三维位置信息。梯度磁场线圏组件U3所产生的梯度磁场 有三种类型用于薄片(slice)选择的梯度磁场、用于频率编码的梯 度磁场、用于相位编码的梯度磁场。为提供这三种类型的梯度磁场，梯 度磁场线圈组件113包括三个梯度磁场线圏系统。RF线圏组件114发射RF脉冲以激励由静磁场发生器112所形成的 静磁场的空间中的对象20体内的质子自旋(spin),由此产生磁共振信 号。与此同时，RF线圏组件114接收由对象20产生的磁共振信号。RF 线圈组件114可构造成分别具有发射RF线圏单元和接收RF线圈单元， 或者被构造成由同一个RF线圈单元执行RF脉冲发射和磁场共振信号接 收。基于控制单元16发出的命令，梯度磁场驱动电路13向梯度磁场线 圏组件113提供驱动信号DR以产生梯度f兹场。梯度》兹场驱动电路13包 括三个驱动电路系统，其未示出，对应于梯度磁场线圏组件113的三个梯度磁场线圈系统。RF脉沖发生电路14包括RF脉冲频率合成器，其将在随后描述，并 使用RF脉沖频率合成器产生^t拟RF脉沖信号。向RF线圈组件114施 加冲莫拟RF脉冲信号，RF线圈组件114发射RF脉冲。磁共振信号接收电路15,其将在随后描述，获取RF线圈组件114 所接收的模拟磁共振信号，将这些信号转换为基带数字磁共振信号，并 将后者信号输出至操作员控制台17内的数据处理单元171。控制单元16根据预定脉沖序列控制梯度磁场驱动电路13和RF脉 沖发生电路14以产生驱动信号DR和^t拟RF脉冲信号。此外，控制单 元16控制磁共振信号接收电路15。操作员控制台17包括数据处理单元171、图象数据库172、操作单 元173和显示单元174,如图1所示。数据处理单元171整体控制MRI 装置10、图像再现处理等等。控制单元16连接到数据处理单元171, 数据处理单元171控制着控制单元16的运行。此外，图像数据库172、 操作单元173和显示单元174连接到数据处理单元171。图像数据库172 包括，例如能够记录/能够重现(recordable/reproducible)的硬盘设 备或类似设备以记录再现的图像数据等。操作单元173包括键盘、鼠标 等，并且显示单元174包括图形显示器或类似设备。孔11是本发明中包括的孔的实例，RF线圏组件114是本发明中包 括的RF线圏组件的实例，RF脉冲发生电路14是本发明中包括的RF脉 沖发生电路的实例，以及磁共振信号接收电路15是本发明中包括的磁 共振信号接收电路的实例。图2为一方框图，示出了 RF脉沖发生电路的实例。RF脉冲发生电 路14包括RF脉沖频率合成器30、 D/A转换器40以及低通滤波器50(以 下称作LPF)。在图1和图2中，相同的附图标记表示相同的元件。RF脉沖频率合成器30包括直接数字合成器31 (以下称作DDS)、 数字包络(envelope)信号发生器32和数字混频器(mixer) 33。 DDS31 包括相存储器311、相累积器(accumulator) 312以及波形表313。在 相存储器311中，存储有相位增量。相累积器312存储累积相位。在初 始化时，在相累积器312中设定相位的初始值，并通过对每个时钟周期 增加相位增量来计算累积相位。这里，时钟周期为D/A转换器4G的采 样频率fs的倒数。累积相位输入至波形表313中。波形表313,例如由R0M形成，并在其中存储有与累积相位对应的数字载波信号值。将累积 相位输入至ROM的地址，ROM就会输出存储在那个地址的数字载波信号 值。数字包络信号发生器32产生数字包络信号。数字混频器33使用数 字包络信号调制数字载波信号，并由此产生具有预定带宽的数字RF脉沖信:)并通过D/A转换器40转换为模拟RF脉冲信号。由于从D/A转换器40 输出的模拟RF脉沖信号包含谐波，所以脉沖信号通过LPF50, LPF50移 除了高次谐波分量。此后，模拟RF脉沖信号被功率放大器放大并被传 送至RF线圏组件114。在模拟RF脉冲信号通过RF线圈组件114期间，为了最大程度地抑 制可被叠加在模拟磁共振信号上的噪声的产生，对于连接LPF50和RF 线圈组件114的配线通路采取措施如阻抗匹配，以防止产生噪声。RF脉沖频率依赖于静磁场的强度来确定。例如，在具有1.5T(特 斯拉)的静磁场强度的MRI装置中，RF脉冲频率约为64MHz。 D/A转换 器40的采样频率fs必须等于或大于尼奎斯特(Nyquist )频率(约64MHz x2)。在图2中，例如采样频率fs = 200 MHz。此时，RF脉沖频率合 成器30运行在200 MHz,并每间隔5nsec向数字总线输出数字RF脉冲 信号。图3为一图示，示出了DDS、 D/A转换器以及LPF的输出实例。DDS 31的输出为，例如12比特长度并用二进制补码方式来表示。在这种情 况下，例如，如图3(a)所示，每隔5nsec输出数字值。这里，t0至 t4为时间常数，彼此间间隔5nsec。尽管DDS 31的输出由数字混频器 33调制并被转换为具有预定带宽的数字RF脉沖信号，图3示出一实例， 其中出于简化的目的，从RF脉沖频率合成器30输出数字RF脉沖信号， 其为64MHz正弦波。此时，如图3(b)所示，D/A转换器40输出一具 有阶式(stepwise)波形的信号，并且LPF 50输出64 MHz正弦波的才莫拟波形信号，其中的高次谐波分量已被移除。图4是一图示，示出了 64 MHz数字正弦波信号单独比特采用的值。 T代表所述64 MHz正弦波的一个周期。64 MHz数字正弦波信号，例如 用二进制补码形式表示，正弦波采用正峰值=0111 1111 1111 ,负峰 值=1000 0000 0000 。此时，当数字正弦波信号为正时，MSB处于^^电平，当数字正弦波信号为负时，MSB处于高电平。因此，MSB是在周期T 内变化的矩形波的采样结果，如图4(b)所示。当数字正弦波信号的值 等于或大于正峰的一半或在0和负峰的一半之间时，第二高比特(MSB-1 ) 处于高电平；反之，该比特处于低电平。因此，比特(MSB-l)是在周 期T内变化的波形的采样结果，如图4(c)所示。同理，第三高比特 (MSB-2)是在周期T内变化的波形的采样结果，如图4 (d)所示。例 如，如图3 (a)所示时间常数TO处，MSB=0， (MSB-1)-1， ( MSB-2) =1, 分别如图4 (b) 、 4 (c) 、 4(d)所示。如图3 (a)所示时间常数T2 处，MSB= 1， (MSB-1)=0, (MSB-2)=0，分别如图4 (b) 、 4 (c) 、 4(d) 所示。相应地，在DDS 31的输出比特中，MSB、 (MSB-l)比特、(MSB-2)比 特是那些在200MHz时，通过波形采样得到的，如图4 (b)-4 (d)所示。 因此，这些比特包括64MHz频率分量。DDS的其它输出比特也包括在周 期T内变化的64MHz频率分量。如上所述，在200MHz时，数字RF脉沖信号在数字总线上传送，但 是其中每个比特都包括64MHz频率分量。由于该原因，即使在数字总线 上也会产生叠加在模拟磁共振信号上且由于与模拟磁共振信号频率相 同而无法通过过滤器移除的噪声，数字RF脉沖信号通过数字总线传送 至D/A转换器40。图5为一方框图，示出了根据本发明的实施例的RF脉沖发生电路 和磁共振信号接收电路的实例。RF脉沖发生电路14A包括RF脉冲频率 合成器30A、D/A转换器40和LPF 50, RF脉冲频率合成器30A包括DDS 31、 数字包络信号发生器32、数字混频器33和逆变(inversion )单元34。 磁共振信号接收电路包括数字混频器60和A/D转换器70。在图1、图2 和图5中，相同的附图标记表示同一元件。通过频率设定信号来设定由DDS 31输出的数字载波信号的相位初 始值和频率，频率设定信号由包括在操作员控制台17中的数据处理单 元171通过控制单元16提供。数字混频器33使用数字包络信号发生器 32输出的数字包络信号调制DDS 31输出的数字载波信号，并由此产生 数字RF脉沖信号。通过数字总线A将数字RF脉沖信号传送至D/A转换器40。 200MHz 时采样的数字RF脉冲信号流经数字总线A。当发射RF脉沖时，数字RF脉沖信号具有与薄片宽度一致的预定带宽，但是当接收磁共振信号时，包络信号保持不变。因此，当接收磁共振信号时，从200MHz采样数字 RF脉沖信号得到的64MHz正弦波信号流经数字总线A。如上所述，64MHz 的噪声是从这个64MHz数字正弦波信号的每个单独的比特产生的。通过 D/A转换器40将64MHz数字正弦波信号转换为模拟信号，并且其中的高 次谐波分量通过LPF50被移除。当接收磁共振信号时，64MHz模拟正弦 波信号在施加到RF线圈之前就被终止，并且它不是从RF线圏发射的。逆变单元34通过将DDS 31输出的数字载波信号转换为二进制补码 形式而产生数字逆变(inverted)载波信号。通过数字总线B将数字逆 变载波信号传送至磁共振信号接收电路15。当数字逆变载波信号流经数 字总线B时，其中的每个单独比特也会产生64固z的噪声。另一方面，A/D转换器70将RF线圈组件114接收的冲莫拟磁共振信 号转换为数字磁共振信号。数字混频器60使用数字逆变载波信号解调 数字磁共振信号，并将它们转换为中心频率为0 Hz的基带数字磁共振 信号。图6为噪声移除的原理图。ai和bi分别代表流经数字总线A和数字 总线B的每个单独比特的波形。图6 ( a )涉及在数字总线B上传送数字 载波信号的实例，而图6 (b)涉及在数字总线B上传送数字逆变载波信 号的实例。在图6(a)中，两波形a;和bi同时进行电平变换。因此， 增加了由a;和bi引起的噪声并产生了大的组合噪声。因此，在数字总线 B上传送数字载波信号会引起大的噪声，其被叠加在模拟磁共振信号上。 另一方面，在图6 (b)中，波形a;和bi以相反的方向进行电平变换。 因此，在图6(b)中，ai和bi所引起的噪声相互抵消。然而，流经数字 总线B的数字逆变载波信号与流经数字总线A的数字载波信号具有二进 制补码(two， s complement)关系。由于凄t字逆变载波信号的 一些專交 低比特与数字载波信号的相应比特不具有逆变(inversion)关系，所 以由数字逆变载波信号的所有比特和数字载波信号的所有比特所引起 的噪声无法相互抵消。然而，数字总线A产生的噪声C是流经数字总线A的信号的所有比 特引起的噪声的总和，并且它是在64丽z变化的模拟信号的噪声。同理， 数字总线B产生的噪声D是流经数字总线B的信号的所有比特引起的噪 声的总和，并且它是在64MHz变化的模拟信号的噪声。噪声C和噪声D的关系特征在于两噪声相互抵消。相应地，在数字总线B上传送的数字 逆变载波信号能够降低叠加在模拟磁共振信号上的噪声。对于数字混频器60而言，不考虑相对于RF脉冲的中心频率相位差， 至少要求用于解调的信号的频率等于RF脉冲的中心频率，数字逆变载 波信号可被用于解调数字磁共振信号。RF脉冲发生电路14A是本发明中涉及的RF脉沖发生电路的实例， DDS 31是本发明中涉及的载波发生器的实例，数字混频器33是本发明 中涉及的数字调制器的实例，D/A转换器40是本发明中涉及的数字 -模 拟转换器的实例，逆变单元34是本发明中涉及的逆变单元的实例，磁 共振信号接收电路15是本发明中涉及的磁共振信号接收电路的实例， A/D转换器70是本发明中涉及的模拟-数字转换器的实例，以及数字混 频器6 0是本发明中涉及的数字解调器的实例。图7是方框图，示出了根据本发明的另一实施例的RF脉冲发生电 路的实例。RF脉沖发生电路14B包括RF脉冲频率合成器30B、 D/A转换 器40以及LPF50。 RF脉冲频率合成器30B包括DDS-A 3U、 DDS-B 31B、 数字包络信号发生器32以及数字混频器33。在附图5和附图7中，相 同的附图标记表示相同的元件。与RF脉沖发生电路14A不同，RF脉沖 发生电路14A中，逆变单元34产生数字逆变载波信号，DDS-B 31B在 RF脉沖发生电路14B中产生数字逆变载波信号。DDA-A 31A与DDS-B 31B的功能与图5中的DDS 31相同。特殊地， DDA-A 31A与DDS-B 31B中的每一个均包括相存储器311、相累积器312 以及波形表313。相位增量存储在相存储器311中。相累积器312存储 有累积相位。初始化时，在相累积器312中设定相位的初始值，通过对每个时钟周期增加相位增量来计算累积相位。累积相位输入至波形表 313中。波形表313由例如ROM形成并在其中存储有与累积相位对应的 数字载波信号值。累积相位输入至ROM的地址，ROM输出存储在那个地 址的数字载波信号值。由频率与相位设定信号A设定DDS-A 31A输出的数字载波信号的频 率和相位的初始值，由频率与相位设定信号B设定DDS-B 31B输出的数 字逆变载波信号的频率和相位的初始值。使用频率与相位设定信号A和 频率与相位设定信号B,可调整数字载波信号和数字逆变载波信号，使 它们之间具有任意相位差。然而，为了降低叠加在磁共振信号上的噪声，将数字载波信号和数字逆变载波信号的频率设定成等于RF脉沖的中心频率。
存在延迟，其由产生叠加在磁共振信号上的噪声的每条通路决定。
因此，即使当在数字总线B上传送与数字载波信号具有二进制补码关系 的数字逆变载波信号时，数字总线A产生的噪声C和数字总线B产生的 噪声D并不能总是相互抵消。为了最小化叠加在磁共振信号上的噪声，
需要调整数字载波信号和数字逆变载波信号间的相位差。因此，在本实 施例中，通过使用DDS-A 31A和DDS-B 31B来调整数字载波信号和数字 逆变载波信号间的相位差。
RF脉冲发生电路14B是本发明中涉及的RF脉沖发生电路的实例， DDS-A 31A是本发明中涉及的载波信号发生器的实例，以及DDS-B 31B
是本发明中涉及的逆变单元的实例。
图8为一流程图，示出了调整数字载波信号和数字逆变载波信号间 相位差的方法的实例。在捕获对象20的图像之前，当对象20不在MRI 装置10的孔111中时，设定DDS-A 31A和DDS-B 31B之间的相位差(步 骤S1)。亦即，当对象20没有躺在支架12上时，为了最小化叠加在磁 共振信号上的噪声，使用频率与相位设定信号A和频率与相位设定信号 B来调整流经数字总线A的数字RF脉冲信号和流经数字总线B的数字逆 变载波信号之间的相位差。此后，将其上躺有对象20的支架12经输送 机构传送至孔lll中，并实施图像捕获，同时保持步骤S1中设定的相 位差(步骤S2)。由于在一定时间内，DDS-A 3U和DDS-B 31B之间的 相位差保持不变， 一旦已经调整了 DDS-A 31A和DDS-B 31B之间的相位 差，则可以在最小噪声条件下给对象20成像。
由于在上面已经借助于实例讨论了具有1.5T静磁场强度的MRI装 置，所以无需说本发明可应用于具有其它静磁场强度(例如3T)的MRI 装置中。
如上所述，本发明可在经D/A转换器被转换为模拟RF脉沖信号前， 降低来自于数字RF脉冲信号并被叠加在模拟磁共振信号上的噪声。
在多数情况下，RF脉沖发生电路14A和RF脉沖发生电路14B通常 用可编程LSI,如FPGA来制造。如果是那样的话，在没有强加由于增加 外部电路带来的额外成本以及不改变衬底上的布线图案的情况下，即可 降低噪声。虽然在上文中已经描述了本发明的实施例，但是应当理解，便于设
的本发明和以本发明的实施例的方式描述的特定实施例所限定的本发 明的保护范围内。
10: MRI装置； 111:孔；
14、 14A、 14B: RF脉沖发生电路;
15:磁共振信号接收电路；
31: DDS
31A: DDS-A
31B: DDS-B
33:数字混频器
34:逆变单元
40: D/A转换器
60:数字混频器
70: A/D转换器
图1:
10: MRI装置 11:磁系统 111:孔 20:对象
112:静磁场发生器 113:梯度磁场线圈组件 114: RF线圈组件 12:支架
15:磁共振信号接收电路 14: RF脉沖发生电路 13:梯度磁场驱动电路 才莫拟RF脉冲信号 16:控制单元171:数据处理单元 17 3:操作单元 174:显示单元 图2:
14: RF脉冲发生电路
30: RF脉沖频率合成器
311:相存储器
312:相累积器
313:波形表
33:数字混频器
20函Hz It字通3各
32:数字包络信号发生器
图3: D/A转换器40
图4: 64MHz正弦波
图5:基带信号
磁共振信号
数字总线B
频率设定信号
34:逆变单元
数字总线A
RF脉冲
图7:
14B: RF脉冲发生电路 数字总线B 频率&相位设定信号B 频率&相位设定信号A 数字总线A 图8: 开始
Sl:调整DDS-A和DDS-B之间的相位差
S2:图像捕获
结束
权利要求
1、一种MRI装置，包括RF线圈，模拟RF脉冲信号施加给该RF线圈；RF脉冲发生电路，其产生所述模拟RF脉冲信号；以及磁共振信号接收电路，其接收模拟磁共振信号并将这些信号转换成基带数字磁共振信号，所述RF脉冲发生电路包括载波信号发生器，其产生具有预定数量比特的数字载波信号；数字调制器，其使用数字包络信号调制所述数字载波信号，由此产生数字RF脉冲信号；数字-模拟转换器，其将所述数字RF脉冲信号转换成模拟RF脉冲信号；以及逆变单元，其产生与所述数字载波信号具有二进制补码关系的数字逆变载波信号，并将所述数字逆变载波信号传送至所述磁共振信号接收电路，所述磁共振信号接收电路包括模拟-数字转换器，其将模拟磁共振信号转换成具有预定数量比特的数字磁共振信号；以及数字解调器，其使用所述数字逆变载波信号解调所述数字磁共振信号，由此将这些信号转换成基带数字磁共振信号。
2、 根据权利要求1所述的MRI装置，其中所述载波信号发生器包括第一相存储器，其存储相位增量；第 一相累积器，在该第 一相累积器中，初始化时设定第一相位的初 始值并且通过对每个时钟周期增加所述相位增量来计算第一累积相位； 以及第一波形表，其存储所述数字载波信号，并且，当向其输入所迷第 一累积相位时，输出与所述第 一 累积相位相对应的所述数字载波信号。
3、 根据权利要求2所述的MRI装置，其中所述逆变单元通过将所 述载波信号发生器所产生的所述数字载波信号变换成二进制补码形式， 而产生所述数字逆变载波信号。
4、 才艮据权利要求2所述的MRI装置，其中所述逆变单元包括 第二相存储器，其存储所述相位增量；第二相累积器，在该第二相累积器中，初始化时设定第二相位的初 始值并且通过对每个时钟周期增加所述相位增量来计算第二累积相位； 以及第二波形表，其存储所述数字逆变载波信号，并且，当向其输入所 述第二累积相位时，输出与所述第二累积相位相对应的所述数字逆变载波信号，以及其中通过调整所述第一相位的初始值和所述第二相位的初始值，能 够设定所述数字载波信号和所述数字逆变载波信号之间的任意相位差。
5、 根据权利要求3或4所述的MRI装置，其中所述数字调制器为数字混频器。
6、 根据权利要求5所述的MRI装置，其中所述数字解调器为数字混频器。
7、 根据权利要求6所述的MRI装置，进一步包括低通滤波器，其 移除包含在所述模拟RF脉冲信号中的高次谐波分量。
8、 根据权利要求7所述的MRI装置，从其中移除了所述高次谐波 分量的所述冲莫拟RF脉冲信号 ^支放大并施加给所述RF线圈。
9、 根据权利要求4所述的MRI装置，当对象不在孔中时，设定所 述第一相位的初始值和所述第二相位的初始值，以最小化叠加在才莫拟不兹 共振信号上的噪声。
10、 一种用于MRI装置的RF脉冲发生电路，其包括磁共振信号接 收电路，该磁共振信号接收电路使用数字逆变载波信号解调具有预定数 量比特的数字磁共振信号，由此将这些信号转换成基带数字磁共振信 号，所述RF脉冲发生电路包括载波信号发生器，其产生具有预定数量比特的数字载波信号； 数字调制器，其使用数字包络信号调制所述数字载波信号，由此产生数字RF脉沖信号；数字-模拟转换器，其将所述数字RF脉冲信号转换成模拟RF脉冲信号；以及逆变单元，其产生与所述数字载波信号具有二进制补码关系的数字 逆变载波信号并且将所述数字逆变载波信号传送至所述磁共振信号接收电路。
11、 根据权利要求10所述的RF脉沖发生电路，其中所述载波信号发生器包括第一相存储器，其存储相位增量；第一相累积器，在该第一相累积器中，初始化时设定第一相位的初 始值并且通过对每个时钟周期增加所述相位增量来计算第一累积相位； 以及第一波形表，其存储所述数字载波信号，并且，当向其输入所述第 一累积相位时，输出与所述第 一 累积相位相对应的所述数字载波信号。
12、 根据权利要求11所述的RF脉冲发生电路，其中所述逆变单元 通过将所述载波信号发生器所产生的所述数字载波信号变换成二进制 补码形式，而产生所述数字逆变载波信号。
13、 根据权利要求11所述的RF脉冲发生电路，其中所述逆变单元 包括第二相存储器，其存储所述相位增量；第二相累积器，在该第二相累积器中，初始化时设定第二相位的初 始值并且通过对每个时钟周期增加所述相位增量来计算第二累积相位； 以及第二波形表，其存储所述数字逆变载波信号，并且，当向其输入所 述第二累积相位时，输出与所述第二累积相位相对应的所述数字逆变载波信号，以及其中通过调整所述第一相位的初始值和所述第二相位的初始值，能 够设定所述数字载波信号和所述数字逆变载波信号之间的任意相位差。
14、 根据权利要求12或13所述的RF脉沖发生电路，其中所述数 字调制器为数字混频器。
15、 根据权利要求14所述的RF脉冲发生电路，其中所述数字解调 器为数字混频器。
16、 根据权利要求15所述的RF脉沖发生电路，进一步包括低通 滤波器，其移除包含在所述模拟RF脉沖信号中的高次谐波分量。
全文摘要
本发明提供MRI装置和RF脉冲发生电路，该MRI装置包括模拟RF脉冲信号施加给的RF线圈，RF脉冲发生电路，其产生模拟RF脉冲信号；以及磁共振信号接收电路，其接收模拟磁共振信号并将这些信号转换成基带数字磁共振信号。RF脉冲发生电路包括载波信号发生器，数字调制器，数字-模拟转换器，以及逆变单元。所述磁共振信号接收电路包括模拟-数字转换器以及数字解调器。
文档编号A61B5/055GK101288588SQ20081009333
公开日2008年10月22日 申请日期2008年4月18日 优先权日2007年4月18日
发明者N·尤施扎瓦 申请人:Ge医疗系统环球技术有限公司