专利名称：用于mri系统图像降噪的患者床控制装置和方法
技术领域：
本发明涉及用于放射诊断的仪器，具体地说，涉及一种用于MRI系统图像降噪的患者床控制装置和方法。
背景技术：
磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)也称核磁共振成像，是随着低温技术、超导技术、磁体技术、电子技术和计算机技术的发展而产生的一种非常先进的现代医学成像技术，已经在大中型医院中得到了广泛的应用。人体约70%是由水组成的，每个水分子具有两个氢核(即质子)。当人体被置于强磁场中时，人体内一部分氢核的自旋会沿着该强磁场的方向取向。此时，用适当的射频电磁波(即具有共振频率的电磁波)照射人体，会使沿所述强磁场方向取向的氢核的自旋发生反转，而当撤销了该射频电磁波之后，自旋发生了反转的氢核会恢复到原来的状态，即恢复到自旋沿所述强磁场方向取向的状态，同时辐射出一定能量的光子(即磁共振信号)。这些光子的强度与氢核密度有关，而人体中各种组织的含水率不同，即所含氢核的密度不同，因此，通过探测并分析这些氢核所辐射出的光子的能量分布，就可以将各种组织分开，从而获得人体内部的精确立体图像。进一步，如果在所述均匀的强磁场上叠加合适的梯度磁场，则可以大大提高所获图像的空间分辨率。MRI系统一般包括超导磁体子系统、梯度子系统、射频子系统、计算机图像处理子系统、患者床及其控制装置等。其中，超导磁体子系统可以提供均匀的强磁场；梯度子系统可以产生叠加在所述均匀强磁场上的合适的梯度磁场；射频子系统可以产生短而强的射频电磁脉冲、接收人体产生的磁共振信号 并输出与其对应的模拟电信号；计算机图像处理子系统将射频子系统输出的模拟信号转换成数字信号，根据其与人体观察层面各体素的对应关系得出层面的图像数据，并用不同的灰度等级显示出观察层面的图像；患者床及其控制装置则用于将患者移动到所述磁场中以进行扫描。患者床控制装置通过控制患者床水平电机和患者床垂直电机的正转和反转来移动患者床，使患者的待扫描部位精确地到达预定位置。图1是电路图，示出了现有的患者床控制装置的一个简化电路结构。如图1所示，现有的一种患者床控制装置包括但不限于变频器10、低通滤波器20、水平固态继电器30、垂直固态继电器40、以及主控单元50。变频器10的输入端与恒压恒频交流电源200电连接，变频器10的输出端与低通滤波器20的输入端电连接，低通滤波器20的输出端通过水平固态继电器30与患者床水平电机301电连接，低通滤波器20的输出端也通过垂直固态继电器40与患者床垂直电机302电连接，主控单元50分别与变频器10、水平固态继电器30和垂直固态继电器40电连接，用以对其进行控制。变频器10是一种将电压和频率固定不变的交流电(例如220V/50HZ的交流电)转换为电压或频率可变的交流电的装置。在主控单元50的控制下(如图1中的虚线11所示)，变频器10将交流电源200所提供的电压和频率恒定的交流电转换为电压或频率可调的交流电。当电压或频率可调的交流电提供给电机时，电机的转速就随之可调。低通滤波器20用来抑制变频器10所输出的交流电中的高频噪声。水平固态继电器30和垂直固态继电器40是一种无触点开关，在主控单元50的控制(如图1中的虚线31和虚线41所示)下保持“通”或“断”的状态。当水平固态继电器30处于“通”的状态时，低通滤波器20输出的电压或频率可调的交流电就会施加到患者床水平电机301上，从而使患者床在水平方向上以速度和方向可控的方式移动。同理，当垂直固态继电器40处于“通”的状态时，低通滤波器20输出的电压或频率可调的交流电就会施加到患者床垂直电机302上，从而使患者床在垂直方向上以速度和方向可控的方式移动。当水平固态继电器30或垂直固态继电器40处于“断”的状态时，相应地，患者床水平电机301或患者床垂直电机302就停止转动。现有患者床控制装置中的变频器10的工作原理决定了其对弱电信号是个干扰源。当变频器10上电时，即使没有电流输出(即水平固态继电器30和垂直固态继电器40断开，患者床水平电机301和患者床垂直电机302停止转动)，用近场探头测试后也可以发现，在变频器10的端口处有0 40MHz的噪声，其强度约为70mdB。由于MRI系统的磁共振信号极其微弱，因此，变频器10的噪声对磁共振信号的接收和解析产生很大的干扰，从而导致在MRI图像上出现亮线或亮点，这些亮线或亮点会降低图像的信噪比，从而导致磁共振信号的接收或解析的失败或导致医生对图像的误判。为了减小变频器10的噪声对MRI系统中的各设备产生的影响，通常在变频器10的输入端和输出端安装磁环，以吸收变频器10的端口处的高频噪声，但0 5MHz频率范围内的噪声的强度仍约为70mdB。另外，设置低通滤波器20可以抑制变频器10输出的交流电中的高频噪声，以防止变频器10输出的驱动三相电机的强电中的噪声干扰磁共振信号的收集和解析以及干扰其它装置的正常工作。再者，可以在变频器10的相关电路的接口处采用360°屏蔽的金属护壳ITT连接器。但上述措施仍不能完全根除变频器10的噪声对MRI图像所形成的干扰。
发明内容
本发明是为了解决现有技术中存在的上述技术问题而做出，其目的在于提供一种用于MRI系统图像降噪的患者床控制装置和方法，以便完全根除MRI系统的患者床控制装置中的变频器所产生的噪声在MRI图像中引起的亮线或亮点，从而降低MRI图像的噪声，提高MRI图像的质量。为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种用于MRI系统图像降噪的患者床控制装置，其包括前置固态继电器、变频器、水平固态继电器、垂直固态继电器和主控单元，其中，所述前置固态继电器在电路上设置在恒压恒频交流电源与所述变频器之间，所述水平固态继电器在电路上设置在所述变频器与患者床水平电机之间，所述垂直固态继电器在电路上设置在所述变频器与患者床垂直电机之间，所述主控单元分别与所述前置固态继电器、所述变频器、所述水平固态继电器和所述垂直固态继电器电连接，用于对其进行控制。优选地，上述用于MRI系统图像降噪的患者床控制装置还可以包括低通滤波器，该低通滤波器在电路上设置在所述变频器的输出端，用于对所述变频器的输出进行低通滤波。根据本发明的另一方面，提供一种用于MRI系统图像降噪的方法，该方法包括a)使用上述患者床控制装置控制患者床移动到预定位置；b)在对患者进行MRI扫描之前，使所述患者床控制装置中的变频器失电；c)对患者进行MRI扫描并获得MRI图像。优选地，在上述方法中，可以是，所述主控单元与MRI扫描单元电连接，当所述主控单元接收到MRI扫描指令时，先自动控制所述前置固态继电器断开，然后控制所述MRI扫描单元进行扫描。由上面的叙述及实践可知，在本发明所提供的患者床控制装置中，在变频器的输入端设有前置固态继电器，从而可以通过该前置固态继电器控制变频器的得电与失电。在变频器无输出时，可以使变频器失电，从而使变频器的噪声消失，以消除变频器噪声对MRI系统中的各设备正常工作的影响。特别是，在对患者进行MRI扫描之前，使变频器失电，可以消除MRI图像中的亮线和亮点，增大MRI图像的信噪比，提高MRI图像的质量。
通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中图1是电路图，示出了现有的患者床控制装置的一个简化电路结构；图2是电路图，示出了本发明的一个实施例所述的用于MRI系统图像降噪的患者床控制装置的一个简化电路结构；以及图3是方框图，示出了本发明的一个实施例所述的用于MRI系统图像降噪的方法。
在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
具体实施例方式在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。下面将参照附图来描述本发明所述的用于MRI系统图像降噪的患者床控制装置和方法的实施例。图2是电路图，示出了本发明的一个实施例所述的用于MRI系统图像降噪的患者床控制装置的一个简化电路结构。如图2所示，本发明的一个实施例所述的用于MRI系统图像降噪的患者床控制装置包括前置固态继电器60、变频器10、水平固态继电器30、垂直固态继电器40和主控单元50，其中，前置固态继电器60在电路上设置在恒压恒频交流电源200与变频器10之间，水平固态继电器30在电路上设置在变频器10与患者床水平电机301之间，垂直固态继电器40在电路上设置在变频器10与患者床垂直电机302之间，主控单元50分别与前置固态继电器60、变频器10、水平固态继电器30和垂直固态继电器40电连接，用于对其进行控制。另外，在本实施例中，优选地，患者床控制装置还包括低通滤波器20，低通滤波器20在电路上设置在变频器10的输出端，用于对变频器10的输出进行低通滤波。换言之，本发明的一个实施例所涉及的患者床控制装置除了包括图1所示的现有患者床控制装置中的变频器10、低通滤波器20、水平固态继电器30、垂直固态继电器40、以及主控电路板50外，还包括前置固态继电器60。变频器10的输入端通过前置固态继电器60与恒压恒频交流电源200电连接，并且前置固态继电器60也受主控单元50控制，如图2中的虚线61所示。前置固态继电器60相当于一个受控开关，主控单元50通过控制前置固态继电器60的通断状态来控制变频器10的得电与失电。本发明的发明构思是，当MRI系统开始工作时，通过主控单元50控制前置固态继电器60导通，从而使变频器10得电。然后或同时，可以通过主控单元50控制水平固态继电器30或垂直固态继电器40导通,从而驱动患者床水平电机301或患者床垂直电机302,使得患者床能够进行预期的水平运动或垂直运动。当患者床到达预定的位置后，在开始对患者进行MRI扫描之前，通过主控单元50控制前置固态继电器60断开，从而使变频器10失电。然后，再对患者进行MRI扫描。由于在对患者进行MRI扫描的过程中，变频器10是失电的，因此，就不会有任何变频器噪声影响MRI扫描过程中的磁共振信号的收集和解析，从而从根本上根除了变频器10所产生的噪声在MRI图像中引起的亮线或亮点。图3是方框图，示出了本发明的一个实施例所述的用于MRI系统图像降噪的方法。根据上面的叙述以及如图3所示，本发明的一个实施例所述的用于MRI系统图像降噪的方法包括下述步骤在步骤S410中，使用上述本发明提供的患者床控制装置控制患者床移动到预定位置；在步骤S420中，在对患者进行MRI扫描之前，使该患者床控制装置中的变频器失电；在步骤S430中，对患者进行MRI扫描并获得MRI图像。在上述方法中，在进行MRI扫描之前，可以单独控制前置固态继电器60断开，以使变频器10失电。在其它的实施例 中，也可以是，主控单元50与MRI扫描单元(未示出)电连接，当主控单元50接收到MRI扫描指令时，先自动控制前置固态继电器60断开，然后控制所述MRI扫描单元进行扫描。在这种情况下，表面看，操作员对本发明中的MRI系统的操作与对以前的MRI系统的操作一样，但本MRI系统在MRI扫描前却自动地断开了前置固态继电器，从而使变频器10失电。也即是，执行扫描指令时可以完成变频器断电和MRI扫描两个动作，因此就简化了操作员的操作。由上面的叙述及实践可知，在本发明所提供的患者床控制装置中，在变频器的输入端设有前置固态继电器，从而可以通过该前置固态继电器控制变频器的得电与失电。在变频器无输出时，可以使变频器失电，从而使变频器的噪声消失，从而消除了变频器噪声对MRI系统中的各设备正常工作的影响。特别是，在对患者进行MRI扫描之前，使变频器失电，可以消除MRI图像中的亮线和亮点，增大MRI图像的信噪比，提高MRI图像的质量。尽管已经结合详细示出并描述的优选实施例公开了本发明，但是本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的用于MRI系统图像降噪的患者床控制装置和方法，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。
权利要求
1.一种用于MRI系统图像降噪的患者床控制装置，包括前置固态继电器、变频器、水平固态继电器、垂直固态继电器和主控单元，其中，所述前置固态继电器在电路上设置在恒压恒频交流电源与所述变频器之间，所述水平固态继电器在电路上设置在所述变频器与患者床水平电机之间，所述垂直固态继电器在电路上设置在所述变频器与患者床垂直电机之间，所述主控单元分别与所述前置固态继电器、所述变频器、所述水平固态继电器和所述垂直固态继电器电连接，用于对其进行控制。
2.如权利要求1所述的用于MRI系统图像降噪的患者床控制装置，还包括低通滤波器，该低通滤波器在电路上设置在所述变频器的输出端，用于对所述变频器的输出进行低通滤波。
3.一种用于MRI系统图像降噪的方法，包括 a)使用权利要求1所述的患者床控制装置控制患者床移动到预定位置； b)在对患者进行MRI扫描之前，使所述患者床控制装置中的变频器失电； c)对患者进行MRI扫描并获得MRI图像。
4.如权利要求3所述的用于MRI系统图像降噪的方法，其中， 所述主控单元与MRI扫描单元电连接，当所述主控单元接收到MRI扫描指令时，先自动控制所述前置固态继电器断开，然后控制所述MRI扫描单元进行扫描。
全文摘要
本发明提供一种用于MRI系统图像降噪的患者床控制装置和方法，所述装置包括前置固态继电器、变频器、水平和垂直固态继电器以及主控单元，其中，前置固态继电器在电路上设置在恒压恒频交流电源与变频器之间，水平固态继电器在电路上设置在变频器与患者床水平电机之间，垂直固态继电器在电路上设置在变频器与患者床垂直电机之间，主控单元分别与前置固态继电器、变频器、水平和垂直固态继电器电连接，用于对其进行控制。所述方法包括在对患者进行MRI扫描之前，使所述患者床控制装置中的变频器失电，从而可以消除变频器噪声引起的MRI图像上的亮点和亮线。
文档编号A61B5/055GK103054583SQ20121058123
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者张桂娟, 胡红兵, 王延龙 申请人:东软飞利浦医疗设备系统有限责任公司