用于磁共振（MR）系统的具有低损耗失谐电路的接收线圈以及其操作方法与流程

本系统涉及一种用于磁共振(MR)成像(MRI)系统和磁共振波谱分析(MRS)系统的射频(RF)接收线圈，并且更具体地，涉及具有用于降低热增益并且用于利用能量的低损耗开关布置的仅RF接收电路以及其操作方法。

背景技术：

MRI系统包括RF线圈，所述RF线圈采集MR信号(例如，模拟或回波信号)，然后，所述MR信号被采样和数字化。在其他模拟RF线圈中，MR信号由RF线圈进行放大，并且之后被作为模拟数据经由诸如RF线缆的电流线缆发送到控制器，以用于诸如采样和数字化的进一步处理，从而在例如图像重建过程期间形成对应的图像数据。遗憾的是，可以在RF线缆的长的延伸上经历大的信号损耗。另外，由RF线缆发射的辐射可以使被扫描的患者暴露于高的局部SAR水平。此外，诸如RF线缆的电流导体需要昂贵和人体工学不期望的换衡器(balun)，以保护患者免于由RF发送诱发的高电流造成的RF灼伤。

因此，为了避免在电流导体上的RF发射，一些RF线圈在对应RF线圈的壳体内局部地执行模拟放大、采样和数字化。这可以使与长RF线缆延伸相关联的信号损耗最小化，并且如果需要，作为数字化的结果而生成的数字数据可以在RF线圈内局部地使用。遗憾的是，这些RF线圈通常需要直流(DC)功率以用于恰当的操作。该DC功率通常由诸如同轴线缆的电流线缆来供应，所述电流线缆将RF线圈耦合到提供用于恰当操作的DC功率的系统连接器端口。遗憾的是，这些电流线缆出于上文参考RF线缆所讨论的一些原因中的至少一些原因是不期望的。

为了避免使用电流线缆，可以使用仅接收类型的RF线圈，其局部地生成功率并且其发送光学数据。因为仅接收类型的RF线圈可以局部地生成功率，因此不需要诸如电流线缆的外部功率线缆以供应DC功率。此外，因为仅接收类型的RF线圈可以采集来自一个或多个接收线圈的MR数据并且此后数字化并经由光纤线缆来发送经数字化的数据，也不需要用于发送模拟数据的电流线缆，诸如RF线缆。遗憾的是，其他仅接收类型的RF线圈局部地生成热，如果所述热不恰当地被消散，可能引起不稳定的操作并且导致过早的电路故障。此外，因为仅接收类型的RF线圈通常被定位为靠近或接触被扫描的患者，所消散的热可能引起对患者的不舒适。

技术实现要素：

在本文中所描述的(一个或多个)系统、(一个或多个)设备、(一种或多种)方法、(一个或多个)布置、(一个或多个)用户接口、(一个或多个)计算机程序、过程等(在下文中将其中的每者均称为系统，除非上下文另行指示)解决了现有技术系统中的问题。

根据本系统的实施例，公开了一种用于采集磁共振(MR)信号的射频(RF)线圈组件。所述RF线圈组件可以包括如下中的一个或多个：至少一个射频(RF)接收线圈，其用于采集MR信号；失谐电路，其包括串联耦合到所述至少一个RF接收线圈的一个或多个电路臂，一个或多个电路臂中的每个电路臂具有串联耦合到彼此的至少两个低损耗开关；电荷控制电路，其在所述一个或多个电路臂中的每个电路臂的至少两个串联耦合的低损耗开关之间的位置处被耦合到所述一个或多个电路臂中的每个电路臂，并且被配置为在失谐状态期间从所述RF接收线圈汲取功率；以及能量存储设备，其被耦合到所述电荷控制电路并且被配置为存储所汲取的功率。

还设想到了，所述电荷控制电路还可以包括至少一个功率控制开关，所述至少一个功率控制开关被配置为选择性地控制从所述RF接收线圈对功率的所述汲取。此外，所述至少一个功率控制开关可以被选择性地控制以控制所述失谐电路的阻抗。所述RF线圈组件还可以包括控制器，其被配置为确定是否进入所述失谐状态。还设想到了，所述控制器可以在确定进入所述失谐状态时将所述一个或多个电路臂中的每个电路臂的所述至少两个低损耗开关中的每个控制为基本上(substantially)不导电。所述控制器还可以在确定不进入所述失谐状态时将所述一个或多个电路臂中的每个电路臂的所述至少两个低损耗开关中的每个控制为基本上导电。所述电荷控制电路还可以包括至少一个功率控制开关，所述至少一个功率控制开关被配置为选择性地控制从所述RF接收线圈对功率的所述汲取。还设想到了，所述控制器可以在确定不进入所述失谐状态时将所述至少一个功率控制开关控制为基本上不导电。

此外，设想到了，所述一个或多个电路臂可以并联耦合到彼此，以形成全桥电路。所述失谐电路还可以被配置为当在调谐状态中时将所述至少一个RF接收线圈调谐到共振频率，并且当在所述失谐状态中时将所述至少一个RF接收线圈失谐。

根据本系统的其他实施例，公开了一种用于采集磁共振(MR)信号的射频(RF)线圈组件，并且其包括：至少一个射频(RF)接收线圈，其用于采集MR信号；失谐电路，其包括串联耦合到所述至少一个RF接收线圈并且并联耦合到彼此的两个电路臂，所述两个电路臂中的每个电路臂具有串联耦合到彼此的至少两个低损耗开关；和/或电荷控制电路，其包括被配置为存储功率的能量存储设备，所述电荷控制电路可以在所述两个电路臂中的每个电路臂的至少两个串联耦合的低损耗开关之间的位置处被耦合到所述两个电路臂中的每个电路臂，并且可以被配置为从所述至少一个RF接收线圈汲取功率并且将所汲取的功率存储在所述能量存储设备中。

还设想到了，所述电荷控制电路还可以包括耦合在所述两个电路臂中的一个电路臂与所述能量存储设备之间的至少一个功率控制开关，以控制从所述RF接收线圈对功率的所述汲取。控制器可以被提供并且被配置为通过控制所述至少一个功率控制开关的占空比来选择性地控制从所述RF接收线圈对功率的所述汲取。例如，所述控制器可以被配置为通过控制所述至少一个功率控制开关的占空比来选择性地控制所述失谐电路的阻抗。还设想到了，所述RF线圈组件还可以包括壳体，所述壳体被配置为包含所述至少一个RF接收线圈、所述失谐电路以及所述电荷控制电路。此外，对所述回波信号的处理可以发生在所述壳体内，使得例如所述壳体的输出可以包括重建数据，诸如图像数据。所述控制器可以被配置为将所述两个电路臂中的每个电路臂的所述至少两个低损耗开关中的每个控制为在调谐状态期间基本上导电并且在失谐状态期间基本上不导电。还设想到了，所述失谐电路可以被配置为当在调谐状态中时将所述至少一个RF接收线圈调谐到共振频率，并且当在失谐状态中时将所述至少一个RF接收线圈失谐。

根据本系统的其他实施例，公开了一种磁共振(MR)系统，其包括：至少一个主磁体，其用于生成主磁场，所述主磁场包括扫描体积内的基本均匀的磁场；射频(RF)部分，其包括RF发送线圈和RF接收部分，所述RF发送线圈被配置为输出RF脉冲，所述RF接收部分被配置为在调谐状态期间从所述扫描体积采集MR信号并且在RF接收部分的壳体内将所采集的MR信号数字化。所述RF接收部分可以包括：至少一个射频(RF)接收线圈，其用于采集MR信号；失谐电路，其被耦合到所述至少一个RF接收线圈并且被配置为在失谐状态期间将所述至少一个RF接收线圈失谐；以及能量存储部分，其被配置为当所述RF接收部分在所述失谐状态中时存储来自所述至少一个RF接收线圈的能量，并且当所述RF接收部分在所述调谐状态中时从所述至少一个RF接收线圈去耦合。

根据本系统的实施例，所述RF接收部分可以包括多个通道，其中，所述多个通道中的一个或多个包括如下中的至少一个：所述至少一个射频(RF)接收线圈；所述失谐电路；以及所述能量存储部分。还设想到了，所述能量存储部分还可以包括具有占空比的开关，所述占空比被控制以控制当在所述失谐状态中时被存储在所述存储部分中的能量的量。

附图说明

将在下文的示范性实施例中并参考附图来更加详细地解释本发明，在附图中，部分地通过相同或相似的附图标记表示等同或相似的元件，并且不同示范性实施例的特征是可结合的。在附图中：

图1示出了具有根据本系统的实施例操作的RF部分的MR系统的部分的剖面侧视图；

图2示出了根据本系统的实施例的仅接收RF部分的部分的示意图；

图3示出了使用根据本系统的实施例操作的半桥配置的回路阵列的低损耗开关电路(LLS)的部分的详细视图；

图4示出了使用根据本系统的实施例操作的全桥配置的回路阵列的低损耗开关电路(LLS)的部分的详细视图；

图5示出了使用根据本系统的实施例操作的全桥配置的回路阵列的低损耗开关电路(LLS)的部分的详细视图；

图6示出了根据本系统的实施例的系统的部分；

图7示出了根据本系统的实施例的场效应晶体管(FET)测试电路的部分的示意图；

图8示出了根据本系统的实施例获得的功率相对于连续波(CW)峰电压的曲线图；并且

图9示出了根据本系统的实施例获得的回路电流相对于CW峰电压的曲线图。

具体实施方式

下文是对说明性实施例的描述，其在结合如下附图进行时，将展示上述特征和优点以及其他特征和优点。在下文的描述中，出于解释的目的，而非限制，阐述了说明性细节，例如架构、接口、技术、元件属性等。然而，对于本领域的普通技术人员而言显而易见的是，脱离这些细节的其他实施例仍然被理解为在所附权利要求的范围之内。此外，为了清晰起见，省略对公知的设备、电路、工具、技术和方法的详细描述，以免使本系统的描述模糊。应当明确理解，附图被包括以用于说明目的，并且不代表本系统的全部范围。在附图中，不同附图中相似的附图标记可以表示相似的元件。

图1示出了具有根据本系统的实施例操作的RF部分120的MR系统100(下文为清楚起见被称为系统100)的部分的剖面侧视图。系统100可以包括如下中的一个或多个：控制器110、存储器、显示器、主体102、主磁体104、梯度线圈106和RF部分120。可以提供患者支撑体140，以支撑诸如患者101的感兴趣对象，和/或在控制器110的控制下将患者101相对于主体102定位在期望的位置和/或取向上。

主体102可以包括位于相对端114之间的至少一个腔108以及主膛112。主膛112可以被配置为接收诸如患者101(例如，人类患者)的感兴趣对象。至少一个腔108可以被配置为接收如下中的一个或多个：主磁体104、梯度线圈106以及RF部分120的至少部分。如果期望的话，主体102还可以包括冷却机构(例如，低温冷却系统等)，其被配置为冷却系统100的诸如主磁体104的各部分。

控制器110可以控制系统100的总体操作，并且可以包括诸如处理器(例如，微处理器等)等的一个或多个逻辑设备。控制器110可以操作作为如下中的一个或多个：主磁体控制器、梯度控制器、RF控制器和重建器。所述主磁体控制器可以控制主磁体的操作。梯度控制器可以控制梯度线圈106的操作。RF控制器可以控制RF部分120的操作。重建器可以获得基于所采集的回波数据的数字化数据，并且重建数字化数据以形成期望的数据，诸如图像数据、谱摄影数据、位置数据等，例如，用于存储和/或在绘制设备上进行绘制(例如，参见图6)。控制器110还可以确定或者以其他方式获得扫描序列、扫描参数等，并且在扫描序列期间对其进行应用。例如，控制器110可以从存储器获得扫描序列，并且相应地控制梯度线圈106和/或RF部分120。

主磁体104可以具有膛，并且可以被配置为在主膛112内生成主磁场(例如，B₀场)。在主膛112的扫描体积116内，主磁场可以是基本均匀的。主磁体104可以包括一个或多个主磁体，每个主磁体被配置为生成主磁场的至少部分。主磁体104可以是环形(例如，圆圈形)磁体。然而，在其他实施例中，主磁体可以包括任何适当的一个或多个磁体，诸如环形或圆圈形磁体、平面磁体、分裂式磁体、开放式磁体、半圆形磁体(例如，C形磁体)等。主磁体104或其部分可以由诸如超导材料的任何适当的材料形成，和/或可以在控制器110的控制下操作。

梯度线圈106可以包括一个或多个梯度线圈(例如，x梯度线圈、y梯度线圈和z梯度线圈)，所述梯度线圈可以在控制器110的控制下沿着一个或多个对应轴产生一个或多个梯度场。

RF部分120可以包括RF线圈中的一个或多个，诸如至少一个RF线圈部分(组件)122，以及至少一个仅接收RF线圈部分124。然而，出于清楚地目的，描述了仅单个RF线圈部分122和仅单个仅接收RF线圈部分124。RF线圈部分122可以包括多个RF发送线圈，其被配置为在控制器110的控制下发送RF激励脉冲和/或接收(诱发的)MR信号(例如，回波数据)。如果期望的话，RF线圈部分122可以位于主体102内的固定位置中，并且可以在控制器110的控制下操作。

仅接收RF线圈部分124可以是接收RF类型的以接收MR信号，并且可以包括一个或多个接收回路(诸如，接收回路阵列)、与每个接收回路相关联的失谐开关部分、功率存储部分以及根据本系统的实施例的处理部分。每个接收回路可以包括传导性射频(RF)线圈，其被配置为在一个或多个期望的频率处共振。接收RF线圈部分124可以被配置为根据本系统的实施例操作。更具体而言，接收RF线圈部分124可以具有两个或更多个操作状态，诸如调谐状态和失谐状态。

在调谐状态下，失谐开关部分可以操作用于对一个或多个接收回路进行调谐，使得其可以采集MR信号(为清楚起见下文称为回波数据)。之后，不管状态如何，仅接收RF线圈部分124可以对回波数据进行局部地采样，并对采样的回波数据数字化，以形成对应的数字数据(例如，k空间数据)。然后，所述数字数据可以被重建以形成重建的MR数据，诸如图像数据、谱摄影数据、位置数据(例如，用于MR引导的介入流程)等。可以使用任何适当的光学和/或无线通信方法将所述数字数据和/或重建的MR数据从仅接收RF线圈部分124进行发送。例如，可以提供光纤线缆130，以将仅接收RF线圈部分124耦合到控制器110。通过使用无线和/或光学通信方法，可以避免对诸如RF线缆的电流导体的使用。

在失谐状态下，失谐开关部分可以被配置为使用适当方法是接收线圈失谐。例如，在失谐状态期间，开关部分可以增加阻抗(例如，通过断开开关以形成断开线圈)，使得对应的接收回路的共振频率被移位，并且因此，接收回路在RF发送线圈正在发送(例如，在RF发送时段期间)时从所述RF发送线圈有效地去耦合。因此，这可以保护敏感电路，所述敏感电路可能被大的电流损坏，所述大的电流是在RF发送时段期间这些回路被耦合到发送线圈的情况下可能在这些回路中诱发的。此外，当开关部分使接收回路失谐时，所述开关部分可以无线地从接收回路收获诱发的能量，和/或将该能量存储在局部功率存储部分(PSP)中，诸如电池、超级电容器和/或类似物。

图2示出了根据本系统的实施例的仅接收RF部分200的部分的示意图。仅接收RF200部分可以类似于仅接收部分124并且可以包括具有一个或多个通道(例如，N通道等)的处理器240，每个通道被耦合到回路阵列242的回路电路，所述回路电路分别包括接收回路246-1至246-N中的至少一个接收回路246-x(通常246-x)以及对应耦合的(例如，串联或以其他方式耦合的)低损耗开关电路(LLS)248-1至248-N(通常248-x)。LLS 248-x可以被配置为控制对应接收回路246-x的阻抗，以分别在调谐或失谐状态期间将每个对应接收回路246-x调谐或失谐。例如，在调谐状态期间，LSS 248-x的阻抗可以匹配耦合(例如，串联或以其他方式耦合)到其的一个或多个接收回路246-x的阻抗。根据本系统的实施例，图示性地，失谐电路阻挡阻抗可以具有从大约200至400欧姆的范围，使得线圈回路中的诱发的电流在发送相位期间是安全的和/或互不干扰。因此，LSS 248-x中的每个可以被配置为操作为RF调谐/失谐电路。例如，在失谐状态期间，LSS 248-x可以被配置为将对应的接收回路246-x失谐，并且将由于接收回路246-x中的诱发的电流造成的能量存储在能量存储部分252中。然后，在调谐状态期间，LSS 248-x可以被配置为调谐对应接收回路246-x并且采集来自对应接收回路246-x中的每个的模拟数据，诸如回波数据。处理器240可以包括信号处理部分，其可以对由与对应通道相关联的接收回路246-x中的每个采集并且从其输出的信号(例如，回波数据)进行放大、调整和/或采样。如上文所讨论的，处理器240然后可以对所述回波数据进行采样并且之后数字化经采样的回波数据，以形成对应的数字数据。然后，可以根据执行的MR过程的类型(例如，MRI、MRS等)对数字数据进行重建，以形成重建的MR数据，诸如图像数据、谱摄影数据、位置数据等。然后，可以使用任何适当的光学和/或无线通信方法将数字数据和/或重建的MR数据发送到控制器110。例如，然后，可以使用光纤线缆130将重建的MR数据发送到控制器110。

处理器240可以选择性地经由控制导线250输出控制信号(CNTR)，以控制LSS 248-x中的每个进入调谐或失谐状态，和/或从在对应接收回路246-x中诱发的电流选择性地收获能量。在失谐状态期间，LSS 248-x可以将高阻抗插入到由LSS 248-x形成的线圈回路中的一个或多个以及对应接收回路246-x中的一个或多个中，如在端子(例如，端口或节点)P1与P2 之间测量的。所收获的能量然后可以被存储在能量存储部分(ESP)252中，所述能量存储部分可以包括任何适当的能量存储设备，诸如电池、电容器(例如，超级电容器)、电感器和/或类似物。此外，所收获的能量可以被用于在收获和/或之后被存储在ESP 252中的时间时向系统的一个或多个部分供电。

在RF发送时段期间，LSS 248-x被控制为进入失谐状态(例如，高阻抗状态)，以将接收电路246-x失谐并且将接收电路246-x从处理器240去耦合。因此，接收线圈246-x和/或耦合到其的处理器240中的敏感电子电路被保护免受接收线圈246-x中诱发的电流的影响。不管操作状态如何，LSS 248-x提供比接收线圈246-x的阻抗高得多的阻抗，并且因此，跨接收线圈246-x和例如串联耦合的LSS 248-x下降的电压(例如，回路电压(V_L))可以被假设为跨LSS 248-x下降。LSS 248-x可以形成包括至少一个二极管的无源共振电路，所述至少一个二极管被配置为在接收状态中提供电容性电抗以及在失谐状态中显著高于(例如，五十(50)倍高)电容性电抗的电阻。当LSS 248-x基本上不导电时，回路电压(V_L)可以被假设为断开电路电压(V₀)。在LSS 248-x内(例如，当LSS 248-x基本上不导通时)局部地耗散的功率(P_dis)可以被假设为等于断开电路电压的平方(V₀²)除以阱(trap)的有效电阻(R_trap)，其中，R_trap可以被表达为R_trap＝(2pi*freq*L)^2/(Rind+Rdiode)，并且

P_dis可以被表达为：

P_dis＝V_o²/R_trap

其中，freq指的是开关的操作频率，L指的是跨对应开关(例如，对应开关248-x)的电感(H)，Rind指的是对应电感器L的串联损耗电阻，Rdiode指的是二极管的串联损耗电阻。

并非在LSS 486-x(例如，P_dis)内局部地耗散该功率，其可以导致不期望的局部加热并且如果不正确地耗散的化则可以导致过早电路故障，本系统的实施例可以将该功率存储在功率存储部分中，诸如ESP 252中。根据一些实施例，FET阱的电容可以在大约10到300V的电压范围上说明性地从大约8pF到大约50pF变化。

现在将参考图3至图5描述低损耗开关电路。然而，因为多个低损耗开关电路可以类似于彼此，因此出于清楚地目的，将描述针对根据本系统的实施例的多个低损耗开关电路中的每个的单个开关低损耗电路。

图3示出了使用根据本系统的实施例操作的半桥配置的回路阵列的低损耗开关电路(LLS)300(例如，失谐电路或阱)的部分的详细视图。当在失谐状态中时，代替于其他失谐电路，低损耗开关350和352以及对应的反并行二极管354和356可以可控地将高阻抗插入到耦合(例如，串联或者以其他方式耦合)到其的至少一个接收电路246-x中。如果关态电阻基本上高于(例如，当在端子P1与P2之间测量时)其他失谐电路(例如，基于二极管的失谐电路)的关态电阻时，那么在失谐状态(例如，其中，失谐状态被同步到于随着诸如RF线圈122的发送RF线圈的发送相位而发生)期间，通过耦合到失谐电路(例如，串联或以其他方式耦合)的接收回路246-x中的感应而采集的一些功率可以被发送(例如，在负载端子(LOAD)处)到能量存储设备(例如，ESP 252)。根据本系统的实施例，LLS 300可以包括由耦合到其(串联或以其他方式耦合)的开关形成的开关，诸如场效应晶体管(FET)350和352以及分别跨FET 350和352耦合的反并行二极管354和356。根据这些实施例，FET 350和352可以被配置为正常地关闭。因此，当控制电压(CNTRL＝高)被施加到FET 350和352的栅极时，它们可以导电。然而，当没有控制电压(CNTRL＝低)被施加到FET 350和352的栅极时，它们可以基本上不导电。假设在失谐状态中没有施加控制电压(CNTRL＝低)并且在调谐状态中施加控制电压(CNTRL＝高)。然后，当没有施加控制电压时，FET 350和352将基本上不导电，并且二极管354和356两者将充当整流器，以阻挡跨端子P1和P2施加的大的正或者负电压。更具体而言，二极管354和356中的一个二极管将阻挡大的正电压(例如，跨端子P1和P2)并且二极管354和356中的另一个二极管将阻挡大的负电压(例如，跨端子P1和P2)。因此，在这种情况下，LLS 300可以被认为是常关开关，其具有跨端子P1和P2的高阻抗。然而，当控制电压被施加到FET 350和352的栅极时，这些FET将变得基本上导电，并且二极管354和356两者将工作为短路并且LLS 300可以被认为是闭合的开关，其具有跨P1和P2的仅相对低的阻抗。不同于其他失谐电路，在接收状态中，LSS 300将非常接近于短路(例如，基本上导电)，同时在关闭状态中，其将具有一些电容。根据本系统的实施例，该电容可以利用跨端子(例如，参见L1，图7)放置的电感器来调谐，以使特定频率(诸如调谐频率(f_t))处的阻抗最大化。然而，根据本系统的其他实施例，例如，在其中关闭状态中的开关的电容为低的实施例中，不能够利用电感器。当在失谐状态中(例如，在关闭状态中)时，由于耦合的接收回路246-x中的一个或多个中的感应的电流造成的能量可以由充电电路372汲取，以被存储在根据本系统的实施例操作的能量存储部分370中。充电电路372可以被耦合在低损耗开关350与352之间。根据本系统的实施例，功率控制开关368的占空比可以变化以控制被供应到功率存储部分370的功率。例如，电荷信号(CHR)可以由系统的控制器(诸如处理器240)生成，以控制功率控制开关368的操作(导电性)，以改变功率控制开关368的占空比，这实际上可以控制被递送到负载370的电荷的量。另外，通过控制功率控制开关368的占空比，LSS 300以及因此被耦合到其的接收回路348-x的阻抗也可以变化。

如在图3中所示，低损耗开关电路300可以包括被布置在半桥配置中的至少两个开关。然而，在其他实施例中，低损耗开关电路300可以包括例如被布置在桥配置中的四个低损耗开关，其具有与负载串联的任选开关，如将关于图4描述的。

图4示出了使用根据本系统的实施例操作的全桥配置的回路阵列242的低损耗开关电路(LLS)400的部分的详细视图。LSS 400可以包括分别具有第一和第二支路(例如，环)A和B的桥490，所述第一和第二支路跨端子P1和P2并行耦合。第一支路A可以包括多个耦合的低损耗开关(例如，串联或者以其他方式耦合的FET等)450和452，其以反并行方式来配置。第二支路B包括多个耦合的低损耗开关454和456(例如，串联或以其他方式耦合的)，其以反并行方式来类似地配置。低损耗开关450、452、454和456可以被认为环形开关并且可以包括常闭FET等。低损耗开关450、452、454和456中的每个的栅极(g)通常被耦合到控制信号(CNTRL)，其由诸如处理器240的控制器来控制。二极管458和460被示为分别跨第一支路A的低损耗开关450和460以反并行方式来耦合。此外，二极管464和466分别跨第二支路B的低损耗开关454和456以反并行方式来耦合。使用时分多路复用器的时分多路复用(TDM)方法可以被用于在存在相对低阻抗的发送时段的部分期间提供充电，其中，在其他时间期间具有阻挡动作。通过设置用于充电相对于阻挡的时间的相对量，可以产生较低(但是足够)的平均阻挡阻抗。例如，由一些局部智能(例如，ARM控制器、微处理器等)或者由模拟比较(例如，使用比较器和固定电压，例如)控制的额外的开关可以被用于例如使用控制信号在区间处将负载带入到电路中，所述区间被设计为使得回路中的平均电流保持高于安全水平，同时给定该约束提取尽可能多的能量。

充电电路472可以包括耦合到功率控制开关468(例如，串联或者以其他方式耦合的中心支路开关)的负载470中一个或多个，并且可以被并行耦合到第一支路A的低损耗开关450和460并且到第二支路B的低损耗开关454和456。充电电路472可以形成桥490的中心支路。功率控制开关468的占空比可以变化以控制供应到负载470的功率，所述负载可以包括功率存储部分。电荷信号(CHR)可以由系统的控制器(诸如处理器240)来生成，以控制功率控制开关468的操作(导电性)，从而改变功率控制开关468的占空比，这实际上控制被递送到负载470的电荷的量。通过控制占空比，LSS 300的阻抗也可以变化。功率存储部分可以包括任何适合的功率存储设备，诸如电池、电容器等。然而，为了清楚的目的，将假设功率存储部分使用至少一个电池。此外，至少一个电池可以包括用于多个通道(例如，用于中心功率存储设备)的单个电池或者用于多个通道中的每个通道的电池。

在调谐状态中，控制信号(CNTRL)可以闭合低损耗开关450、452、454和456(例如，环状开关)中的每个，使得LSS 400可以操作为跨端子P1和P2的闭合开关。然而，在失谐状态中，控制信号(CNTRL)可以断开(环的)低损耗开关450、452、454和456中的每个，使得当功率控制开关468断开时，LSS 400可以操作为具有跨端子P1和P2的最高最大阻抗的断开电路。此外，当功率控制开关468闭合并且正向负载470递送功率时，可以跨端子P1和P2提供较低最大阻抗。换言之，在关闭状态中，当电荷控制开关468断开并且因此没有功率流向负载470时，LSS 400(跨端子P1和P2)的阻抗可以被假设为最大阻抗(例如，10000欧姆)。然而，当在失谐状态中时，LSS 248-x的有效最大电阻可以基于被供应到负载470的功率的量而减小。因此，在失谐状态中，LSS 268-x的有效最大电阻可以通过控制功率控制开关468的占空比来可变地降低，以控制被递送到负载470的功率的量。

根据本系统的实施例，低损耗开关电路(例如，LSS 400)可以包括经修改的全桥失谐电路，以利用失谐功能获得有效RF能量收获。在该实施方式中，全桥失谐电路的所有环状开关(例如，低损耗开关450、452、454和456)可以共享公共控制信号(CNTRL)，以在控制信号电压关闭(例如，CNTRL＝低)时产生整流器二极管功能。如果在全桥失谐电路的中心支路中的开关(例如，功率控制开关468)也关闭，则全桥失谐电路可以被认为是与另外两个开关(例如，两个其他的串联耦合的环状开关)并行的两个开关(例如，两个串联耦合的环状开关)，由此产生期望的关闭阻抗。如果用于中心支路中的开关的电荷控制信号(CHR)被选择性地激活(例如，闭合或者以其他方式导电)，则环的二极管可以操作为全波整流器，所述全波整流器将DC功率递送到耦合到负载(例如，电池、电容器等)的充电端口。对电荷控制信号(CHR)的精细时间修改可以允许从耦合到全桥失谐电路的接收线圈提取期望量的功率。当控制信号(CNTRL)闭合环状开关时，LSS充当短路(例如，在端子P1与P2之间)，使得接收线圈可以被用于在调谐状态(例如，与接收模式对应)中接收感生的MR信号。在接收模式期间，电荷控制信号(CHR)不被激活，使得中心支路中的开关断开。

图5示出了使用根据本系统的实施例操作的全桥配置的回路阵列242的低损耗开关电路(LLS)500的部分的详细视图。LSS 500实质上类似于上文所描述的LSS 400，并且提供了类似的附图标记。然而，由于没有提供LSS 400的二极管458、460、464和466(其分别与图4的低损耗开关450、452、454和456并联安装)，因此期望对低损耗开关450、452、454和456和功率控制开关468的更精确控制，以在失谐状态期间从接收回路存储设备提取功率。通过与接收回路的RF相位协调控制低损耗开关450、452、454和456和功率控制开关468，能够将过量功率从接收回路路由到负载470，负载470是能量存储部分，诸如电池、电容器等。然而，在其他实施例中，可以不提供功率控制开关468，因为对低损耗开关450、452、454和456的控制可能足以控制从接收回路到负载的功率递送，以将选定量的电荷递送到负载470，并且可以控制LSS 400的阻抗。

充电电路472可以包括耦合到功率控制开关468(例如串联或者以其他方式耦合到)的负载470中一个或多个，并且可以被并行耦合到第一支路A的低损耗开关450和460并且到第二支路B的低损耗开关454和456。充电电路472可以形成桥490的中心支路。功率控制开关468的占空比可以变化以控制供应到负载470的功率。电荷信号(CHR)可以由系统的控制器(诸如处理器240)来生成，以控制功率控制开关468的操作(导电性)，以改变功率控制开关468的占空比，这实际上控制被递送到负载470的电荷的量。负载470可以被局部地或者远离LSS地定位。例如，在一些实施例中，负载470可以被定位在RF线圈部分124的主体内，并且可以接收来自多个LSS中的一个或多个的电荷。

因此，本系统的实施例可以包括在具有额外的功率供应开关的半桥或全桥配置中的至少两个低损耗开关，所述额外的功率供应开关与负载串联耦合，并且被耦合到在两个低损耗开关的公共连接点(例如，中点(M))之间的点。当被配置为全桥(例如，如在图4和5中所示)时，LSS(400、500)可以提供作为全波整流器的功能，其中，桥内部的负载可以被认为是包括能量存储部分的充电电路(例如，472)。功率控制开关的可控制特征可以允许对功率提取占空比的时域控制，并且可以在功率控制开关打开时可控地提供基本上高达LSS的最大阻抗(如在失谐状态中测量的)的任意有效电阻。然而，当功率控制开关闭合时，LSS的有效最大阻抗可以至少部分基于功率控制开关的占空比来降低。因此，充电对阻挡的相对时间百分比可以提供有效的阻抗。

例如，假设完全关闭状态(例如，环的所有低损耗开关断开)中的LSS的阻抗(例如，跨端子P1和P2)是10000欧姆，并且最小回路阱失谐电阻针对安全操作仅需要2500欧姆，然后，通过选择性地将对接收回路可用的功率递送到功率存储部分以用于存储和之后的使用，诸如通过仅接收RF线圈的内部电路，LSS的有效电阻可以被降低(例如，从10000欧姆)到2500欧姆的最小回路阱失谐电阻。根据本系统的实施例，这相比于其他失谐方法能够不有害地影响仅接收RF电路的操作，并且可以降低电路加热。这可以提供对在其他情况下在其他失谐电路中会被耗散为热的能量的收获，从而避免非期望的定位的加热和对应的患者不舒适。此外，因为最小回路阱失谐电阻通常由电路加热问题(与图像质量和患者安全相对)支配，通过降低电路加热，针对本系统的实施例的最小阱失谐电阻可以小于其他失谐电路的最小回路阱失谐电阻。

还设想到了，其他基于二极管的失谐电路(例如，基于二极管的回路阱)也可以与根据本系统的实施例操作的充电电路一起使用。充电电路可以包括开关，所述开关串联耦合到负载，诸如电池、电容器等。功率控制开关的占空比可以变化以控制供应到负载的功率。电荷信号(CHR)可以由系统的控制器(诸如处理器)来生成，以控制功率控制开关的操作(导电性)，从而改变功率控制开关的占空比，这实际上控制被递送到负载的电荷的量。被递送到负载的功率将使接收线圈的有效RF电阻减小，这意味着接收线圈将不具有与如可以期望的一样低的调谐状态(例如，在RF发送期间)中的RF电流。然而，LSS的固有电阻(例如，没有负载)可以增加(当相比于其他失谐电路时)以克服由于递送到负载的有效电阻中任何减小。因此，具有固有较高有效电阻的失谐阱可以是用于“免费”提取能量的使能元件。

图6示出了根据本系统的实施例的系统600的部分。例如，本系统的部分可以包括处理器610(例如，控制器)，其被可操作地耦合到存储器620、诸如显示器630的绘制设备、传感器640、RF部分660、磁线圈692以及用户输入设备670。存储器620可以是用于存储应用数据以及与所描述的操作相关的其他数据的任意类型的设备。所述应用数据和其他数据由处理器610接收，用于将处理器610配置(例如，编程)为执行根据本系统的操作动作。这样配置的处理器610变为尤其适用于根据本系统的实施例来执行的专用机器。

所述操作动作可以包括通过例如控制任选支撑致动器、磁线圈692和/或RF部分660来配置可以由壳体围绕的MRI系统690。如果需要的话，所述支撑致动器可以控制患者的物理位置(例如，在x、y和z轴中)。RF部分660可以由处理器610来控制，以控制诸如RF发送线圈和RF接收线圈的RF换能器以及诸如调谐/失谐状态的RF状态(模式)。磁线圈692可以包括主磁线圈、梯度线圈(例如，x、y和z梯度线圈)等，并且可以被控制从而以期望方向和/或强度发射主磁场和/或梯度场。所述控制器可以控制一个或多个电源，以向电磁线圈692供电，使得在预期时间处发射期望的磁场。RF换能器660可以被控制为在失谐状态期间在患者处发送RF脉冲，和/或在调谐状态期间接收来自患者的回波数据。重建器可以对诸如(MR)回波数据的接收到的信号进行处理，并且(例如，使用本系统的实施例的一种或多种重建技术)将接收到的信号变换为可以包括图像数据(例如，静态或视频图像(例如，视频数据))、数据和/或图表的内容，所述内容可以被绘制在例如包括本系统的用户接口(UI)的绘制设备上，诸如显示器630上。此外，然后可以将所述内容存储在该系统的存储器中，诸如存储到存储器620中，以供后续使用。因此，操作动作可以包括请求、提供和/或绘制内容，诸如根据回波数据获得的重建的图像数据。

用户输入部670可以包括键盘、鼠标、跟踪球或其他设备，诸如触摸屏显示器，其可以是独立的或者是系统的部分、诸如如下项的部分：MRI系统、个人计算机、个人数字助理(PDA)、移动电话(例如，智能电话)、监测器、智能或者简易终端或者用于经由任何可操作链路与处理器610通信的其他设备。用户输入设备670可以可操作用于与处理器610交互，所述处理器包括在UI内的使能交互，如在本文中所描述的。清楚地，处理器610、存储器620、显示器630和/或用户输入设备670可以全部或者部分为计算机系统或其他设备的部分，所述其他设备诸如为根据本系统的实施例的MRI系统。

本系统的方法尤其适于通过计算机软件程序执行，这样的程序包含对应于本系统描述和/或设想的个体步骤或动作中的一个或多个的模块。当然，可以将这样的程序嵌入在计算机可读介质当中，所述计算机可读介质诸如是集成芯片、外围设备或存储器，诸如耦合至处理器610的存储器620或其他存储器。

存储器620中包含的程序和/或程序部分可以将处理器610配置为实施在本文中所公开的方法、操作动作和功能。所述存储器可以分布在例如客户端和/或服务器之间，或者局部地分布，并且在其中提供额外的处理器的处理器610也可以是分布式的，或者可以是单个的。可以将存储器实施为电、磁或光学存储器，或者是这些或其他类型的存储设备的任意组合。此外，“存储器”一词应当足够宽泛地被解释，使之涵盖能够从可由处理器610访问的可寻址空间当中的地址读出或者写入到该地址的任何数据。就这一定义而言，可通过网络680访问的信息仍然在该存储器内，例如，因为处理器610可以从所述网络检索该数据，以实施根据本系统的操作。

处理器610可操作用于响应于来自用户输入设备670的输入信号以及响应于网络的其他设备而提供控制信号和/或执行操作，并且运行存储在存储器620中的指令。处理器610可以包括微处理器、专用集成电路或(一个或多个)通用集成电路、逻辑器件等中的一个或多个。此外，处理器610可以是用于根据本系统执行的专用处理器，或者可以是通用处理器，其中，许多功能中的仅一种用于根据本系统而执行。处理器610可以利用程序部分、多个程序段来操作，或者可以是利用专用或多用途集成电路的硬件设备。本系统的实施例可以提供用于采集和重建图像的快速成像方法。适当的应用可以包括诸如磁共振成像(MRI)系统的成像系统。

根据本系统的实施例，功率生成和信号处理在RF部分内局部地执行，不需要用于DC功率和RF发送的电流线缆。这可以防止患者暴露于由于从电流线缆的RF发射造成的SAR，并且当与使用电流线缆进行功率和/或RF传递的其他RF线圈相比时可以降低患者SAR暴露。此外，增强了人体工学和美学，因为可以避免对耦合到RF部分的笨重电流线缆的使用。另外，可以防止与电流线缆的长延伸相关联的信号损耗，这可以导致改进的图像质量。此外，因为仅单个光纤线缆可以被耦合到RF部分，因此可以改进RF部分的美学和操纵。

因此，本系统的实施例可以提供仅接收RF线圈部分，其可以从一个或多个RF接收线圈收获能量，并且将该能量存储在功率存储设备中，诸如电池、电容器(例如，超级电容器等)等。所收获的能量然后可以被用于运行DC控制电路、放大器和/或被定位在仅接收RF线圈部分的主体中的RF线圈的接收器。因此，通过使用机载电源，本系统的实施例可以消除对电流导体以及与其相关联的部件(诸如不平衡变换器等)的需要。此外，通过存储在其他情况下会作为浪费热在失谐电路中被耗散的收获的能量。此外，因为可以降低局部加热，因此本系统的实施例的最小回路阱失谐电阻可以小于其他失谐电路的最小回路阱失谐电路。

图7示出了根据本系统的实施例的FET测试电路700的部分的示意图。FET测试电路700可以包括切换控制电路702、低损耗开关电路710以及接收回路746。切换控制电路可以操作于控制低损耗开关U1和U2的栅极，所述低损耗开关中的每个包括反并行二极管(D)，使得当在失谐状态中时，低损耗开关U1和U2以及对应的反并行二极管D可以可控地将高阻抗插入到跨端子7P1和7P2放置的接收回路746中。如所示的，电源V1提供用于低损耗开关U1和U2的切换控制(例如，5伏切换控制)。V2表示由MR发送器在线圈中诱发的电压，并且是在回路746中产生电流的源。图7中所示的电路图示了使用具有控制电压V1的FET开关的本系统的原理。为了简化讨论和附图，该电路并不示出充电性能并且说明作为阻挡阻抗的功能。L1被选择为与FET开关的残余电容共振，以使在V2的更高的电平处的阻挡最大化。R2、R3和R4被提供以允许对具有源V1的两个栅极电压的控制。

在图8和9中示出了从对根据本系统的实施例的FET测试电路700的测试获得的测试结果。更具体而言，图8示出了根据本系统的实施例获得的功率相对于连续波(CW)峰电压的曲线图800；并且图9示出了根据本系统的实施例获得的作为CW峰电压的函数的回路电流的曲线图900。图8中的曲线图说明了FET开关系统中耗散的功率相对于RF源电压V2相对于在二极管开关的状态中从相同源电压耗散的功率。如从附图中清楚的，FET开关耗散较少功率并且这样一来，将比二极管开关更少得多地加热。另外，这些功率水平之间的差异潜在地可用于经由根据本系统的实施例的能量收获提取有用能量。图9示出了作为电压V2的函数的回路中的电流。因为FET开关电容随着FE电压而变化，因此阻挡在高电压处最有效(因为电感器L1已经被选择为在可允许的最高电压处与FET开关的电容共振，并且因此阻抗在调谐点处被最大化)。在其中电容更高的较低电压处，阻挡阻抗更低并且允许更多回路电流。应当注意，阻抗在低于共振电压电平时最活跃(其中，开关具有最小电容)。图9示出了该残余电流在较低电压处增加，并且两个曲线图示出了非线性行为创建在源电压的谐波处的一些电流，但是电流中的多数是与源电压相同频率的。应当注意，开关的较低的电容是有利的，因为阻挡较高并且低电压处的限制电流较低。

尽管已经参考特定示范性实施例示出并描述了本发明，但是本领域技术人员应当理解本发明不限于此，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以对其做出各种形式和细节方面的变化，包括对各种特征和实施例的组合。

本领域的普通技术人员容易想到本系统的其他变化，其由如下权利要求所涵盖。

最后，以上讨论旨在仅对本系统进行说明并且不应被理解为将权利要求局限于任何特定实施例或任何一组实施例。因而，尽管已经参考示范性实施例描述了本系统，但是还应意识到，在不背离如下权利要求中阐述的本系统的更加宽泛的意指精神和范围的情况下本领域普通技术人员可以设想各种修改和备选实施例。因此，应当按照举例说明的方式考虑说明书和附图，而不应认为其限定了权利要求的范围。

在解释权利要求时应当理解：

a)词语“包括”不排除除了在给定的权利要求中列出的元件或动作以外的其他元件或动作的存在；

b)元件前面的词语“一”或“一个”不排除多个这样的元件的存在；

c)权利要求中的任何附图标记不限制其范围；

d)若干“单元”可以由相同项或者硬件或软件实施的结构或功能来表示；并且

e)所公开的元件中的任何一个均可以由硬件部分(例如，包括分立的和集成的电子电路)、软件部分(例如，计算机编程)及其任意组合构成；

f)硬件部分可以由模拟和数字部分中的一者或两者构成；

g)可以将任何所公开的设备或其部分结合到一起，或者进一步划分成更多的部分，除非另行明确说明；

h)不旨在要求操作或步骤具有任何特定的顺序，除非具体指出；并且

i)“多个”元件的表述包括两个或更多所主张的元件，其不暗示任何元件的任何具体数量范围；也就是说，多个元件可以少到只有两个元件，也可以包括无限多个元件。