一种磁共振成像系统射频线圈的调谐装置及方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及医疗设备技术领域，尤其涉及一种磁共振成像系统射频线圈的调谐装置及方法。
【背景技术】
[0002]射频线圈是磁共振成像系统的关键部件之一，负责射频信号的发射和磁共振信号的接收，决定着整个影像设备的成像质量。磁共振成像系统的射频线圈按功能可分为发射线圈和接收线圈。发射线圈通常为收发一体的射频线圈，既执行射频信号的发射功能又执行磁共振信号的接收功能，而接收线圈仅执行磁共振信号的接收功能。
[0003]在磁共振成像系统中，不仅要求射频发射线圈的阻抗必须与连接射频发射线圈与射频放大器之间的射频传输线阻抗相匹配，而且要求射频线圈的本征频率与系统的磁场强度相对应，使得磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，简称为MRI)设备的射频线圈谐振在氢质子共振频率，实现磁共振信号的激励和磁共振最大信号的接收。如果不能很好地实现射频线圈的本征频率与系统的磁场强度相对应，射频线圈的品质因数Q值会降低，会造成磁共振成像系统的图像信噪比的下降。在通常情况下，通过专用水模体或标准身材受试者的反复扫描测试，离线调整线圈的本证频率F与磁场强度B0相对应，亦即F = uBO，u = 42.5764MHz/T0对于1.5T磁共振成像系统，射频线圈的本证频率被调整为63.86MHz。
[0004]但是当不同身材大小的受试者被患者床移入磁体腔内，或同一受试者在磁体内的位置发生改变时，都会引起电容效应。这种电容效应，不仅会改变射频发射线圈的阻抗，而且也会改变接收线圈的本证频率，使得接收线圈的工作频率与磁场强度不匹配，射频线圈工作频率减小和品质因数下降，导致图像信噪比降低。为了保证本证频率与磁场强度相匹配，实现最佳的图像信噪比，在受试者正式扫描之前，必须对射频线圈进行调谐处理。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本申请提供一种磁共振成像系统射频线圈的调谐装置及方法，可以快速地实现磁共振成像线圈的调谐。
[0006]为实现上述目的，本申请提供技术方案如下:
[0007]根据本申请实施例的第一方面，提出了一种磁共振成像系统射频线圈的调谐装置，包括:
[0008]所述射频接收线圈，用于在射频接收状态期间接收磁共振信号；所述射频接收线圈包括多个线圈单元，所述多个线圈单元中的每一个线圈单元均包括可变容抗器和射频阻塞器，可变容抗器串入所述每一个线圈单元中的谐振回路，所述谱仪输入给所述每一个线圈单元的线圈调谐电平经过所述射频阻塞器施加给所述可变容抗器，以调整所述谐振回路的电容量，实现所述每一个线圈单元的本证频率的改变；
[0009]所述谱仪，用于接收所述射频接收线圈中的每一个线圈单元由于磁共振产生的自由感应衰减信号，基于调谐评价函数的迭代遍历找到自由感应衰减信号的最大值，将所述最大值对应的调谐电平施加到所述谐振回路中的所述可变容抗器的两端。
[0010]根据本申请实施例的第二方面，提出了一种磁共振成像系统射频线圈的调谐方法，包括:
[0011]在射频接收状态期间通过射频接收线接收磁共振信号，其中，所述射频接收线圈包括多个线圈单元，所述多个线圈单元中的每一个线圈单元均包括可变容抗器和射频阻塞器，可变容抗器串入所述每一个线圈单元中的谐振回路，所述谱仪输入给每一个线圈单元的线圈调谐电平经过所述射频阻塞器施加给所述可变容抗器，以调整所述谐振回路的电容量，实现所述每一个线圈单元的本证频率的改变；
[0012]通过谱仪接收所述射频接收线圈中的每一个线圈单元由于磁共振产生的自由感应衰减信号，基于调谐评价函数的迭代遍历找到自由感应衰减信号的最大值，将所述最大值对应的调谐电平施加到所述谐振回路中的所述可变容抗器的两端。
[0013]由以上技术方案可见，本申请通过检测射频接收线圈获得的自由感应衰减信号来调节谱仪向线圈单元的谐振回路输出的调谐电平，该调谐电平反向施加到每一个线圈单元的谐振回路中的可变容抗器的两端，用以改变可变容抗器的端电压，根据可变容抗器的结电容随可变容抗器所被施加的端电压的变化而变化的特性，进而改变可变容抗器的结电容，从而改变每一个线圈单元的谐振回路的本证频率，达到射频接收线圈的本证频率与主磁场的磁感应强度相对应，实现射频线圈的频率调谐。
【附图说明】
[0014]图1示出了根据本申请的一示例性实施例的磁共振成像系统射频线圈的调谐装置的结构示意图；
[0015]图2A示出了根据本申请的一示例性实施例的端电压Ud与的电平Vt的关系示意图；
[0016]图2B示出了根据本申请的一示例性实施例的电平Vt与结电容Ct的关系示意图；
[0017]图2C示出了根据本申请的一示例性实施例的结电容Ct与线圈本证频率F的关系示意图；
[0018]图3示出了根据本申请的一示例性实施例示出的射频线圈调谐评价函数的曲线示意图；
[0019]图4示出了根据本申请的一示例性实施例的磁共振成像系统射频线圈的调谐方法的流程示意图；
[0020]图5示出了根据本申请的再一示例性实施例的磁共振成像系统射频线圈的调谐方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0021]这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
[0022]在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
[0023]应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
[0024]图1示出了根据本申请的一示例性实施例的磁共振成像系统射频线圈的调谐装置的结构示意图；如图1所示，磁共振成像系统射频线圈的调谐包括:谱仪11和射频接收线圈12 ;其中，射频接收线圈12，用于在射频接收状态期间接收磁共振信号；射频接收线圈12包括多个线圈单元(图1中所示的线圈单元1、…、线圈单元n，n为正整数)，多个线圈单元中的每一个线圈单元均包括可变容抗器和射频阻塞器，可变容抗器串入每一个线圈单元中的谐振回路。在一实施例中，可变容抗器可选用电容可控的部件，例如，可变容抗器采用图1所示的可变电容二极管实现，用D表示。谱仪输入给每一个线圈单元的线圈调谐电平经过射频阻塞器施加给可变容抗器，以调整谐振回路的电容量，实现每一个线圈单元的本证频率的改变；
[0025]谱仪11，用于接收射频接收线圈12中的每一个线圈单元由于磁共振产生的自由感应衰减信号，通过执行基于调谐评价函数的迭代遍历的工作流程(算法)找到自由感应衰减信号的最大值，将最大值对应的调谐电平施加到谐振回路中的可变容抗器的两端。
[0026]由上述描述可知，本申请实施例通过检测射频接收线圈获得的自由感应衰减信号来调节谱仪向线圈单元的谐振回路输出的调谐电平，该调谐电平反向施加到每一个线圈单元的谐振回路中的可变容抗器的两端，用以改变可变容抗器的端电压，根据可变容抗器的结电容随可变容抗器所被施加的端电压的增加而减小的特性，进而改变可变容抗器的结电容，从而改变每一个线圈单元的谐振回路的本证频率，达到射频接收线圈的本证频率与主磁场的磁感应强度相对应，实现射频线圈的频率调谐。
[0027]在一实施例中，在实际设计中，可以选用结电容随所加反向端电压的变化具有较大变化区间的可变容抗器，本实施例中针对射频接收线圈12，采用具有0.18-22pF结电容变化区间的可变容抗器，该可变容抗器反向串联到射频接收线圈的串联谐振电路中，谱仪输出的调谐电平经过射频阻塞器，施加到可变容抗器的两端，形成射频线圈调谐网络。