磁共振成像系统中的局部线圈以及磁共振成像系统的制作方法

本实用新型涉及医疗设备技术领域，尤其涉及一种磁共振成像系统中的局部线圈以及磁共振成像系统。

背景技术：

磁共振成像(MRI，Magnetic Resonance Imaging)技术的物理基础是核磁共振(NMR，Nuclear Magnetic Resonance)现象。利用NMR现象可以研究物质的微观结构。以不同的射频脉冲(RFP，Radio Frequency Pulse)序列对生物组织进行激励使其共振可产生核磁共振信号。如果再利用线性梯度场对组织信号进行空间定位，并利用接收线圈检测组织的弛豫时间和质子密度等信息，就形成了磁共振成像技术。在软组织成像、神经系统成像及脑功能成像等方面MRI有着无可替代的优势。

射频(RF，Radio Frequency)发射线圈与RF接收线圈是整个RF系统乃至在整个磁共振系统中非常重要的部件。RF发射线圈的任务是将RF发射系统传送过来的电信号转换成高频电磁场作用于受检物体；RF接收线圈则将受检物体放出的核磁共振信号转换成电信号。局部线圈的质量对最终的图像质量有着重要影响。

为了提高信噪比和加快成像速度，相控阵线圈已经广泛应用于MRI系统。相控阵线圈是由两个、四个或更多线圈组成的大线圈，每个线圈仅从自己的有效视场(FOV，Field of View)内接收信号和噪声，各个线圈的输出同时传递到各自的接收器分别处理，最后对不同图像进行处理产生完整的图像，其可反映阵列线圈所覆盖区域的解剖结构。

目前的技术是：核磁共振对患者进行扫描检查时，多选用局部线圈，例如头部线圈、脊柱线圈、表面线圈以及定位在与要成像区域相邻的患者表面的各种其他线圈。各个线圈通过线圈电缆与控制系统连接，控制系统用于接收核磁共振信号和发送控制信号给各个线圈。

为了提高信噪比，经常在线圈电缆上放置巴伦(balun)，把线圈电缆屏蔽层外部的电流扼制掉，来降低屏蔽层共模电流。在RF发射阶段，巴伦放置在线圈电缆上阻止屏蔽层上的射频电流。有时在线圈后面放置多个巴伦，以增加共模阻抗。

RF发射线圈与RF接收线圈的电缆有诸多缺点，例如：患者感到不舒服，定位摆放不便以及降低患者处理量。此外，RF场可能在线圈电缆上产生过多的射频电流，从而烧坏巴伦和同轴电缆，由于患者与他们很近，将给患者带来危险，电流可能会损坏RF发射线圈或RF接收线圈上的电子部件，并降低图像质量等。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的以上技术问题，本实用新型提供一种磁共振成像系统中的局部线圈以及磁共振成像系统，采用无线通信方式进行数据的传递，提高了患者的安全性，而且不受电磁干扰，图像质量得到提高。

本实用新型提供一种磁共振成像系统中的局部线圈，包括：至少一个RF线圈，每个RF线圈包括RF线圈元件，每个所述RF线圈元件对应一个前置放大器；还包括：模数转换器、第一Li-Fi通讯模块、线圈控制模块和第二Li-Fi通讯模块；

所述模数转换器，用于将所述前置放大器放大的RF线圈元件输出的核磁共振信号转换为数字信号；

所述第一Li-Fi通讯模块，用于将所述数字信号发送给采样处理子系统，以进行图像重建；

所述第二Li-Fi通讯模块，用于将扫描控制系统发送的控制信号转发给线圈控制模块；

所述线圈控制模块，用于控制所述RF线圈的工作模式和线圈状态。

优选地，还包括：光能转换器、循环充电模块和线圈电源；

所述光能转换器，用于接收系统电源发射的光能，将所述光能转换为电能；

所述循环充电模块，用于利用所述电能为线圈电源进行充电。

优选地，所述线圈电源为超级电容或可充电电池。

优选地，还包括：局部线圈时钟和第三Li-Fi通讯模块；

所述第三Li-Fi通讯模块，用于将所述局部线圈时钟与系统时钟进行同步；

所述局部线圈时钟，用于为所述局部线圈提供时钟信号。

优选地，所述第一Li-Fi通讯模块、所述第二Li-Fi通讯模块和所述第三Li-Fi通讯模块均包括：Li-Fi光探测器件和Li-Fi光发射器件；

所述Li-Fi光发射器件，用于发射各种数据信息；

所述Li-Fi光探测器件，用于接收各种数据信息。

本发明实施例还提供一种磁共振成像系统，包括：所述的局部线圈，还包括：主磁体、梯度线圈、梯度放大器、RF全身线圈、RF射频放大器和扫描控制系统；

所述主磁体，用于产生主磁场；

所述梯度线圈，用于产生线性变化的梯度磁场；

所述梯度放大器，用于接收所述扫描控制系统的控制信号，为所述梯度线圈提供驱动电流；

所述RF全身线圈，用于产生射频信号和接收核磁共振信号；

所述RF射频放大器，用于接收所述扫描控制系统的控制信号，为所述RF全身线圈和局部线圈提供射频脉冲；

所述扫描控制系统，用于向所述梯度放大器、RF射频放大器、RF全身线圈和所述局部线圈发送控制信号。

优选地，还包括：采样处理子系统、重建处理器和图像处理系统；

所述采样处理子系统，用于通过所述第一Li-Fi通讯模块采集局部线圈发送的核磁共振信号，并将所述核磁共振信号发送给所述重建处理器；

所述重建处理器，用于根据所述核磁共振信号进行图像重建；

所述图像处理系统，用于将重建后的数据显示为成像区域图像。

优选地，所述局部线圈作为接收线圈或发射线圈。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下优点：

由于可见光(Li-Fi，Light Fidelity)通讯是一种利用可见光波谱进行数据传输的无线传输技术，该技术通过改变光线的闪烁频率进行数据传输。使用装有Li-Fi模块的发光体，Li-Fi模块的Li-Fi信号会随着光线传播，可传播到光能到达的任何地方。Li-Fi通信与光纤通信拥有同样的优点，例如高带宽和高速率。而Li-Fi通信不需要使用任何电缆和光纤线缆，设置简单提高了工作效率，而且也保证了患者的安全性。现有技术中，RF线圈的各个线圈输出传递到各自的接收器分别处理，即每个线圈对应各自的接收通道，导致RF线圈的线圈元件数量受到接收通道的硬件技术的限制。而利用Li-Fi无线通信的RF线圈，既可以设置一个线圈元件，也可以设置多个线圈元件。当设置多个线圈元件时，可以并行输出多路核磁共振信号。多路核磁共振信号通过模数转换器转换为数字信号通过Li-Fi通讯模块传送到中央处理系统的采样处理子系统，从而形成可观测的成像区域图像，突破了硬件技术的限制。并且，Li-Fi无线通信过程不受电磁干扰的影响，电磁兼容性较好，因此，可以提高图像质量。而且Li-Fi无线通信传输速率较快，其传输速度平均可达到10Gbps。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型提供的磁共振成像系统示意图；

图2为本实用新型提供的磁共振成像系统中局部线圈和中央处理系统的示意图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1，该图为本实用新型提供的磁共振成像系统实施例一示意图。

参见图2，该图为本实用新型提供的磁共振成像系统中局部线圈和中央处理系统的示意图。

本实施例提供的磁共振成像系统，包括：以下图2对应的实施例所述的局部线圈26，还包括：主磁体21、梯度线圈22、梯度放大器41、RF全身线圈23、RF射频放大器42和扫描控制系统32；

所述主磁体21，用于产生主磁场；

所述梯度线圈22，用于产生线性变化的梯度磁场；

所述梯度放大器41，用于接收所述扫描控制系统32的控制信号，为所述梯度线圈22提供驱动电流；

所述RF全身线圈23，用于产生射频信号和接收核磁共振信号；

所述RF射频放大器42，用于接收所述扫描控制系统32的控制信号，为所述RF全身线圈23和局部线圈26提供射频脉冲；

所述扫描控制系统32，用于向所述梯度放大器41、RF射频放大器42、RF全身线圈23和所述局部线圈26发送控制信号。

磁共振成像系统20包括：主磁体21、梯度线圈22、RF全身线圈23和局部线圈26。

其中，主磁体21是磁共振成像系统20中最基本的构件，例如圆柱形磁体结构、C型磁体结构、双立柱形磁体结构等，用于产生主磁场。

梯度线圈22安装于主磁体21内，用于产生线性变化的梯度磁场。

RF全身线圈23向成像区域发射RF脉冲，并从成像区域接收核磁共振信号。

梯度放大器41通过导线连接梯度线圈22。

RF射频放大器42通过导线连接RF全身线圈23和局部线圈26。

将患者放置于患者床24上定位后进入磁体中心，将局部线圈26定位于成像区域并紧密靠近患者受检区域。

局部线圈26可以包括：头部线圈、头颈联合线圈、颈部线圈、肩部线圈、脊柱线圈、表面线圈、膝关节线圈、乳腺线圈、腕关节线圈和踝关节线圈等。

图1中局部线圈26以头部线圈为例。

中央处理系统30包括：系统时钟31、扫描控制系统32、采样处理子系统33、重建处理器34、图像处理器件35和系统电源36。

所述采样处理子系统33，用于通过所述第一Li-Fi通讯模块采集RF全身线圈23和局部线圈26发送的核磁共振信号，并将所述核磁共振信号发送给所述重建处理器34；

所述重建处理器34，用于根据所述核磁共振信号进行图像重建；

所述图像处理系统35，用于将重建后的数据显示为成像区域图像。

中央处理系统30通过Li-Fi无线通信方式向RF全身线圈23和局部线圈26发送控制信号。采集处理子系统33通过Li-Fi无线通信方式接收核磁共振信号，进而传输到重建处理器进行图像重建。可以理解的是，本实施例提供的磁共振成像系统20与中央处理系统30通过Li-Fi无线通信方式进行无线通信，避免了在主磁体内设置多条电缆和巴伦，提高了患者的安全性。

现有技术中，扫描控制系统32发送给RF全身线圈23和局部线圈26的控制信号和采集处理子系统33接收来自RF全身线圈23和局部线圈26的核磁共振信号均是以有线通信方式，而本实用新型提供的RF线圈，扫描控制系统32与RF全身线圈23和局部线圈26之间和采集处理子系统33与RF全身线圈23和局部线圈26之间的通信均是以无线方式实现，具体通过可见光通信方式。

本实施例提供的磁共振成像系统中的局部线圈26，包括：至少一个RF线圈80，每个RF线圈包括RF线圈元件，每个RF线圈元件对应一个前置放大器；还包括：模数转换器60、第一Li-Fi通讯模块61a、线圈控制模块50和第二Li-Fi通讯模块61b；

所述模数转换器60，用于将所述前置放大器放大的RF线圈输出的核磁共振信号转换为数字信号；

需要说明的是，从图1中可以看出，局部线圈26包括至少一个RF线圈80，每个RF线圈80可以包括多个RF线圈元件，例如801-80n；每个RF线圈元件对应一个前置放大器，如图1所示的811-81n。

需要说明的是，RF线圈的工作模式可以作为发射线圈，也可以作为接收线圈。

前置放大器的作用是将RF线圈元件输出的核磁共振信号进行放大。

需要说明的是，由于前置放大器输出的核磁共振信号为模拟信号，为了满足第一Li-Fi通讯模块61a传输信号的格式，需要模数转换器60将模拟信号转换为数字信号发送给第一Li-Fi通讯模块61a。

所述第一Li-Fi通讯模块61a，用于将所述数字信号发送给采样处理子系统，以进行图像重建。

需要说明的是，局部线圈26中需要设置Li-Fi通讯模块，对应地，中央处理系统30中也需要设置Li-Fi通讯模块。如图2所示，局部线圈26内设置第一Li-Fi通讯模块61a，中央处理系统30内也设置第一Li-Fi通讯模块61a。局部线圈26中的第一Li-Fi通讯模块61a用于发送信号，中央处理系统30内的第一Li-Fi通讯模块61a用于接收信号。

所述第二Li-Fi通讯模块61b，用于将扫描控制系统32发送的控制信号转发给线圈控制模块50；

扫描控制系统32选取预定的磁共振扫描序列。扫描控制系统32将控制信号通过第二Li-Fi通讯模块61b发送给线圈控制模块50。

另外，控制信号由线圈控制模块50控制RF线圈的工作模式和线圈状态。RF线圈处于发射工作模式，即控制RF线圈工作于单发射工作模式或多发射工作模式，射频放大器42向RF线圈施加适当的RF脉冲。RF线圈处于接收工作模式，即控制RF线圈工作于单接收工作模式或多接收工作模式。RF线圈状态，即发射期间，只接收线圈必须处于失谐状态以防发射功率进入接收系统；另一种在接收期间，发射线圈必须通过发射/接收开关置到开路状态，以避免噪声耦合进接收系统。

同理，局部线圈26内需要设置第二Li-Fi通讯模块61b，中央处理系统30内也需要设置第二Li-Fi通讯模块61b。局部线圈内的第二Li-Fi通讯模块61b用于接收控制信号，中央处理系统30内的第二Li-Fi通讯模块61b需要发送控制信号。

所述线圈控制模块50，用于控制所述RF线圈80的工作模式和线圈状态。

工作模式是指作为RF接收线圈还是RF发射线圈。

线圈状态指的是开启还是关闭。由于核磁共振成像系统中包括很多线圈，例如头部线圈、头颈联合线圈、颈部线圈、肩部线圈等。因此，需要拍摄患者身体哪一部位的图像，就开启该部位对应的线圈，例如，需要拍摄头部的头像，就需要控制头部线圈开启。

本实施例提供的磁共振成像系统中的局部线圈26包括：至少一个RF线圈，局部线圈26通过Li-Fi通讯模块与中央处理系统实现无线通信。由于Li-Fi通讯是一种利用可见光波谱进行数据传输的无线传输技术，该技术通过改变光线的闪烁频率进行数据传输。使用装有Li-Fi模块的发光体，Li-Fi模块的Li-Fi信号会随着光线传播，可传播到光能到达的任何地方。Li-Fi通信与光纤通信拥有同样的优点，例如高带宽和高速率。而Li-Fi通信不需要使用任何电缆和光纤线缆，设置简单提高了工作效率，而且也保证了患者的安全性。

另一方面，现有技术中，RF线圈的各个线圈输出传递到各自的接收器分别处理，即每个线圈对应各自的接收通道，导致RF线圈的线圈元件数量受到接收通道的硬件技术的限制。而利用Li-Fi无线通信的RF线圈，既可以设置一个线圈元件，也可以设置多个线圈元件。当设置多个线圈元件时，可以并行输出多路核磁共振信号。多路核磁共振信号通过模数转换器转换为数字信号通过Li-Fi通讯模块传送到中央处理系统的采样处理子系统33，从而形成可观测的成像区域图像，突破了硬件技术的限制。

并且，Li-Fi无线通信过程不受电磁干扰的影响，电磁兼容性较好，因此，可以提高图像质量。而且Li-Fi无线通信传输速率较快，其传输速度平均可达到10Gbps。

本实用新型提供的局部线圈，还包括：光能转换器(图中未示出)、循环充电模块63和线圈电源62；

所述光能转换器，用于接收系统电源36发射的光能，将所述光能转换为电能；

可以理解的是，系统电源36也需要光能转换器将电能转换为光能。

所述循环充电模块63，用于利用所述电能为线圈电源62进行充电。

可以理解的是，局部线圈的线圈电源可以通过系统电源进行循环充电。

需要说明的是，由于循环充电属于比较成熟的技术，在此不再详细赘述。

其中，所述线圈电源62可以为超级电容或可充电电池。超级电容和可充电电池可以存储电能，为用于接收到的磁共振信号的前置放大器81以及位于局部线圈26上的其他电子部件进行供电。

为了保证局部线圈和中央处理系统之间数据传输的同步性，本实用新型提供的局部线圈还包括：局部线圈时钟64和第三Li-Fi通讯模块61c；

所述第三Li-Fi通讯模块61c，用于将所述局部线圈时钟64与系统时钟31进行同步；

所述局部线圈时钟64，用于为所述局部线圈提供时钟信号。

时钟同步是为了在RF射频发射过程和核磁共振信号接收过程中，对系统各个部件进行时间同步。

所述第一Li-Fi通讯模块、所述第二Li-Fi通讯模块和所述第三Li-Fi通讯模块均包括：Li-Fi光探测器件和Li-Fi光发射器件；

所述Li-Fi光发射器件，用于发射各种数据信息；

所述Li-Fi光探测器件，用于接收各种数据信息。

另外，Li-Fi通讯模块还包括：数据处理单元，用于将数据按照Li-Fi传输协议转换为Li-Fi传输格式的数据，或将接收到的Li-Fi传输格式的数据按照Li-Fi传输协议转换为数字信息输出。

Li-Fi通讯具有双向无线通讯功能。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。