本发明涉及磁共振成像技术领域，特别是涉及一种磁共振成像系统的接收线圈组件和充电方法。
背景技术：
磁共振成像(magneticresonanceimaging，mri)是随着计算机技术、电子电路技术、超导体技术的发展而迅速发展起来的一种生物磁学核自旋成像技术。它利用磁场与射频脉冲使人体组织内进动的氢核(即h+)发生振动产生射频信号，经计算机处理而成像。当把物体放置在磁场中，用适当的电磁波照射它，使之共振，然后分析它释放的电磁波，就可以得知构成这一物体的原子核的位置和种类，据此可以绘制成物体内部的精确立体图像。比如，可以通过磁共振成像扫描人类大脑获得的一个连续切片的动画。
在mri系统中，发射线圈发射射频脉冲以实现磁共振。接收线圈接收磁共振信号，并发送磁共振信号到接收线圈通道选择器(rccs)以及接收机。磁共振信号在接收机中被数字化。图像重建装置利用数字化后的数字信号重现图像。接收线圈通常包括无线接收线圈和有线接收线圈。接收线圈通常包含内置电池以及用于开启和关闭内置电池的电池开关。
在现有技术中，需要定期将接收线圈与外部电源连接以给内置电池充电。而且，当需要使用接收线圈时，用户手动操作电池开关以开启内置电池；当不需要使用接收线圈时，用户手动操作电池开关以关闭内置电池。
然而，连接外部电源充电以及手动操作电池开关都导致用户使用不方便。
技术实现要素：
本发明实施方式提出一种磁共振成像系统的接收线圈组件和充电方法。
一种磁共振成像系统的接收线圈组件，包括：
一射频线圈；
一可充电电源，其能够向所述射频线圈供电；
一感应线圈，用于基于所述磁共振成像系统的一主磁场和/或一梯度磁场，感应出为所述可充电电源充电的一感应电动势。
在一个实施方式中，还包括：
一开关信号生成模块，用于基于由所述感应线圈感应产生的所述感应电动势的一方向和所述感应电动势的一持续时间生成一电源开关信号；
一电源开关，用于基于所述电源开关信号接通或关闭所述可充电电源向所述射频线圈的供电。
在一个实施方式中，所述电源开关信号包括用于接通所述可充电电源的一电源开启信号和/或用于关闭所述可充电电源的一电源关闭信号；
所述开关信号生成模块，用于当所述方向符合预定的一第一方向且所述持续时间大于预定的一第一门限值时，生成所述电源开启信号，或，当所述方向符合预定的一第二方向且所述持续时间大于预定的一第二门限值时，生成所述电源关闭信号，所述第二方向与所述第一方向相反。
在一个实施方式中，还包括：
一整流模块，用于将所述感应电动势整流为一直流电压，利用所述直流电压为所述可充电电源充电。
在一个实施方式中，所述感应线圈的一横截面与所述主磁场的一方向和/或所述梯度磁场的一方向相交叉。
在一个实施方式中，所述感应线圈布置在一屏蔽外罩中；或，所述感应线圈为一双线圈，所述双线圈的绕组方向相反。
一种如上的磁共振成像系统的接收线圈组件的充电方法，包括：
当所述接收线圈组件进入或离开所述磁共振成像系统的一主磁场时，在所述感应线圈中感应出一感应电动势；
将所述感应电动势转换为一直流电压；
利用所述直流电压为所述可充电电源充电。
在一个实施方式中，还包括：
基于所述感应电动势的一方向和所述感应电动势的一持续时间生成一电源开关信号；
基于所述电源开关信号接通或关闭所述可充电电源。
在一个实施方式中，所述电源开关信号包括用于接通所述可充电电源的一电源开启信号和/或用于关闭所述可充电电源的一电源关闭信号；所述基于感应电动势的一方向和感应电动势的一持续时间生成一电源开关信号包括：
当所述方向符合预定的一第一方向且所述持续时间大于预定的一第一门限值时，生成所述电源开启信号，或，当所述方向符合预定的一第二方向且所述持续时间大于预定的一第二门限值时，生成所述电源关闭信号，所述第二方向与所述第一方向相反。
一种如上的磁共振成像系统的接收线圈组件的充电方法，包括：
当所述磁共振成像系统执行磁共振脉冲序列扫描时，基于梯度磁场在所述感应线圈中感应出一感应电动势；
将所述感应电动势转换为一直流电压；
利用所述直流电压为所述可充电电源充电。
从上述技术方案可以看出，在本发明实施方式中，接收线圈组件包括：射频线圈；可充电电源,其能够向射频线圈供电；感应线圈，用于基于磁共振成像系统的主磁场和/或梯度磁场，感应出为可充电电源充电的感应电动势。可见，本发明实施方式通过感应线圈感应出的感应电动势为可充电电源充电，从而无需与外部电源相连接即可以为接收线圈的电源充电，既方便了用户操作，还节约了充电能源。
而且，本发明实施方式还可以基于感应电动势自动控制电池开关，无需用户人工介入控制电池开关，因此本发明实施方式还进一步方便了用户操作。
附图说明
图1为根据本发明实施方式磁共振成像系统的接收线圈组件的结构图。
图2为根据本发明实施方式接收线圈组件进入主磁场时的充电示意图。
图3为根据本发明实施方式接收线圈组件在梯度磁场中的充电示意图。
图4为根据本发明实施方式接收线圈组件离开主磁场时的充电示意图。
图5为根据本发明实施方式主磁场为接收线圈组件充电的流程图。
图6为根据本发明实施方式梯度磁场为接收线圈组件充电的流程图。
图7为根据本发明实施方式脉冲序列扫描过程中接收线圈组件的充电流程图。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以阐述性说明本发明，并不用于限定本发明的保护范围。
为了描述上的简洁和直观，下文通过描述若干代表性的实施方式来对本发明的方案进行阐述。实施方式中大量的细节仅用于帮助理解本发明的方案。但是很明显，本发明的技术方案实现时可以不局限于这些细节。为了避免不必要地模糊了本发明的方案，一些实施方式没有进行细致地描述，而是仅给出了框架。下文中，“包括”是指“包括但不限于”，“根据……”是指“至少根据……，但不限于仅根据……”。由于汉语的语言习惯，下文中没有特别指出一个成分的数量时，意味着该成分可以是一个也可以是多个，或可理解为至少一个。
鉴于现有技术中需要将接收线圈与外部电源相连接才可以为接收线圈的电源充电的缺陷，本发明实施方式提出一种无需连接外部电源的接收线圈组件，通过电磁感应即可为接收线圈的电源充电。
磁共振成像系统中的磁场通常包含主磁场和梯度磁场。主磁场通常由诸如超导磁体等主磁体产生，梯度磁场由梯度线圈产生。
图1为根据本发明实施方式磁共振成像系统的接收线圈组件的结构图。
如图1所示，该接收线圈组件100包括：
射频线圈101；
可充电电源102，其能够向射频线圈101供电；
感应线圈103，用于基于磁共振成像系统的主磁场和/或梯度磁场，感应出为可充电电源102充电的感应电动势。
具体地，射频线圈101用于接收磁共振信号。可充电电源102为射频线圈101提供接收磁共振信号所需要的电功率。
接收线圈组件100可以实施为无线接收组件或有线接收组件。
当接收线圈组件100实施为无线接收组件时，接收线圈组件100进一步包含无线接口，接收线圈组件100通过无线接口将射频线圈101接收的磁共振信号发送到接收线圈通道选择器以及接收机。当接收线圈组件100实施为有线接收组件时，接收线圈组件100进一步包含有线接口，接收线圈组件100通过有线接口将射频线圈101接收的磁共振信号发送到接收线圈通道选择器以及接收机。
优选地，可充电电源102具体可以实施为：镍镉电池；镍氢电池；锂离子电池；锂聚合物电池，等等。
以上详细列举了可充电电源102的典型实例，本领域技术人员可以意识到，这种举例仅是示范性的，并不用于限定本发明实施方式的保护范围。
不同于现有技术，本发明实施方式提出的接收线圈组件100中还包括感应线圈103。具体地，感应线圈103可以实施为具有线圈匝数n的电动线圈。电动线圈缠法可以包括弹簧式缠法或者层叠式缠法。
优选地，为防止感应线圈103中产生的感应电动势对主磁场或梯度磁场的电磁干扰，还可以对感应线圈103执行防电磁干扰处理。比如，可以将感应线圈103的一部分或整个感应线圈103布置在屏蔽外罩中，或者将感应线圈103设置为一双线圈，而且该双线圈的绕组方向相反。
以上举例描述了感应线圈103的防电磁干扰处理方式，本领域技术人员可以意识到，这种描述仅是示范性的，并不用于对本发明实施方式的保护范围构成限定。
在一个实施方式中，感应线圈103的横截面与主磁场的方向和/或梯度磁场的方向交叉(即，具有一定的倾角)。优选地，感应线圈103的横截面与主磁场的方向和/或梯度磁场的方向相垂直。相比较感应线圈103的横截面与主磁场的方向和/或梯度磁场的方向不垂直的情形，当感应线圈103的横截面与主磁场的方向和/或梯度磁场的方向相垂直时，感应线圈103中的磁通量可以较大。
感应线圈103可以基于主磁场和/或梯度磁场感应出为可充电电源102充电的感应电动势。基于法拉第电磁感应定律，感应线圈103上的感应电动势e的大小与穿过感应线圈103的磁通量的变化率成正比，即e＝n*δφ/δt，其中δφ为磁通量变化量；δt为时间；δφ/δt为磁通量变化率。
当通过感应线圈103的主磁场磁通量发生变化时，感应线圈103作为布置在主磁场中的导体，基于电磁感应原理可以产生电动势。类似地，当通过感应线圈103的梯度磁场磁通量发生变化时，感应线圈103作为布置在梯度磁场中的导体，基于电磁感应原理同样可以产生电动势。
无论是基于主磁场磁通量变化所产生的感应电动势，还是基于梯度磁场磁通量变化所产生的感应电动势，都可以用于为可充电电源102充电。由于感应电动势通常为不连续的脉冲信号，因此在利用感应电动势为可充电电源102充电之前，通常需要对感应电动势进行整流。
在一个实施方式中，该接收线圈组件100还包括：
整流模块104，用于将感应线圈103中的感应电动势整流为直流电压，利用直流电压为可充电电源102充电。
具体地，整流模块104可以利用半波整流方式、全波整流方式或桥式整流方式等整流方式，将感应线圈103中的感应电动势整流为适于为可充电电源102充电的直流电压。比如，整流模块104可以包含二极管，并利用二极管的单向导电性将感应线圈103中的感应电动势变为单向脉动电压。
以上举例描述了整流模块104的典型实例，本领域技术人员可以意识到，这种举例仅是示范性的，并不用于限定本发明实施方式的保护范围。
在一个实施方式中，该接收线圈组件100还包括：
开关信号生成模块105，用于基于感应电动势的方向和感应电动势的持续时间生成电源开关信号；
电源开关106，用于基于电源开关信号接通或关闭可充电电源102向射频线圈101的供电。
电源开关信号包括用于接通电源开关106的电源开启信号和/或用于关闭电源开关106的电源关闭信号。
在一个实施方式中，开关信号生成模块105，用于当感应电动势的方向符合预定的第一方向且感应电动势的持续时间大于预定的第一门限值时，生成电源开启信号，或，当感应电动势的方向符合预定的第二方向且感应电动势的持续时间大于预定的第二门限值时，生成电源关闭信号，其中第二方向与第一方向相反。
具体地，从接收线圈组件100开始进入主磁场的第一时刻起，到接收线圈组件100完全进入主磁场的第二时刻止，感应线圈103中的主磁场磁通量将持续增加，此时感应线圈103中将感应出感应电动势，而且该感应电动势的方向符合楞次定律，假定该方向为方向s。从接收线圈组件100开始离开主磁场的第三时刻起，到接收线圈组件100完全离开主磁场的第四时刻止，感应线圈103中的主磁场磁通量将持续减少，此时感应线圈103中将感应出感应电动势，而且该感应电动势的方向符合楞次定律，假定该方向为方向p。方向s与方向p互为反方向。
基于感应电动势方向性可以判断接收线圈组件100的移动状态，从而为自动生成电源开启指令或电源关闭信号提供关键依据。
比如，当基于感应电动势方向判定接收线圈组件100的移动状态为进入主磁场时，可以认定需要开启电源，开关信号生成模块105生成电源开启指令，电源开关106基于该电源开启指令接通可充电电源102向射频线圈101的供电回路。
再比如，当基于感应电动势方向判定接收线圈组件100的移动状态为离开主磁场时，可以认定需要关闭电源，开关信号生成模块105生成电源关闭指令，电源开关106基于该电源关闭指令关闭可充电电源102向射频线圈101的供电回路。
优选地，为了防止误判断，在判断接收线圈组件100的移动状态时，除了感应电动势方向性之外，还可以进一步考虑感应电动势的持续时间。比如，当感应电动势的持续时间能够达到秒级别(比如，大于2秒)时，认定基于感应电动势方向性判断出的接收线圈组件100的移动状态为准确的。
下面描述应用图1所示的接收线圈组件100的应用实例。
图2为根据本发明实施方式接收线圈组件进入主磁场时的充电示意图。
由图2可见，图1中的接收线圈组件100布置在病床200上。而且，在接收线圈组件100中布置有感应线圈103。磁共振成像系统具有主磁体201以及梯度线圈202。主磁体201具有主磁场b0。
如图2所示，病床200开始被移入主磁场b0，接收线圈组件100相应地被移入主磁场b0。在这一过程中，穿过接收线圈组件100的感应线圈103的主磁场磁通量持续增加，感应线圈103中将产生第一感应电动势，假定该第一感应电动势具有如图2中箭头s所示的第一方向。
病床200移入主磁场b0的移动时间通常为秒级别。接收线圈组件100中的整流模块将第一感应电动势整流为直流电压，利用该直流电压为接收线圈组件100中的可充电电源充电。而且，接收线圈组件100中的开关信号生成模块基于第一方向判断接收线圈组件100的移动状态为进入主磁场，并当确认第一感应电动势的持续时间大于预定持续时间门限值(比如2秒)时，生成电源开启信号。接收线圈组件100中的电源开关基于该电源开启信号接通接收线圈组件100中的可充电电源的供电回路。此时，接收线圈组件100中的可充电电源开始为接收线圈组件100中的射频线圈供电，射频线圈开始处于工作模式，可以执行接收射频信号等处理。
当接收线圈组件100完全被移入主磁场b0后，还可以利用梯度磁场为接收线圈组件充电。
图3为根据本发明实施方式接收线圈组件在梯度磁场中的充电示意图。
如图3所示，当病床200完全被移入主磁场b0后，接收线圈组件100相应地完全被移入主磁场b0。此时，穿过感应线圈103的主磁场磁通量将不再变化，感应线圈103中的第一感应电动势将消失。当开始执行磁共振脉冲序列扫描后，梯度线圈202产生梯度磁场bxyz。梯度磁场bxyz的梯度磁场强度在x轴、y轴和z轴方向上都将发生变化，穿过感应线圈103的梯度磁场磁通量发生变化，因此感应线圈103中将产生第二感应电动势。
梯度脉冲时间通常为毫秒级，感应线圈103中产生的第二感应电动势的持续时间也为毫秒级，远小于秒级的持续时间门限值，因此接收线圈组件中的开关信号生成模块并不生成电源开关信号，射频线圈持续处于工作模式，可以执行接收射频信号等处理。而且，接收线圈组件100中的整流模块将第二感应电动势整流为直流电压，利用该直流电压为接收线圈组件100中的可充电电源充电。
当磁共振脉冲序列扫描结束后，病床200需要被移出主磁场。在接收线圈组件100被移出主磁场b0的过程中，还可以利用主磁场b0为接收线圈组件充电100。
图4为根据本发明实施方式接收线圈组件离开主磁场时的充电示意图。
当磁共振脉冲序列扫描结束后，梯度线圈202不再产生梯度磁场bxyz。相应地，感应线圈103中的第二感应电动势将消失。
病床200开始被移出主磁场b0，接收线圈组件100相应地被移出主磁场b0。在接收线圈组件100移出主磁场b0的过程中，穿过感应线圈103的主磁场磁通量持续减少，感应线圈103中将产生第三感应电动势，假定该第三感应电动势具有如图4中箭头p所示的第二方向，第二方向与图2中的第一方向s相反。
病床200移出主磁场b0的移动时间通常为秒级别。接收线圈组件100中的整流模块将第三感应电动势整流为直流电压，利用该直流电压为接收线圈组件100中的可充电电源充电。而且，接收线圈组件100中的开关信号生成模块基于第二方向判断接收线圈组件100的移动状态为移出主磁场，并当确认第三感应电动势的持续时间大于预定持续时间门限值(比如2秒)时，生成电源关闭信号。接收线圈组件100中的电源开关基于该电源关闭信号断开接收线圈组件100中的可充电电源的供电回路。此时，接收线圈组件100中的可充电电源停止为射频线圈供电，射频线圈处于关闭模式，停止接收射频信号。
本发明实施方式还提出了一种利用主磁场为接收线圈组件充电的方法，该方法适用于图1所示的接收线圈组件。
图5为根据本发明实施方式主磁场为接收线圈组件充电的流程图。
如图5所示，该方法包括：
步骤501：当接收线圈组件进入或离开磁共振成像系统的主磁场时，在感应线圈中感应出感应电动势。
步骤502：将感应电动势转换为直流电压。
步骤503：利用直流电压为可充电电源充电。
在一个实施方式中，该方法还包括：
基于感应电动势的方向和感应电动势的持续时间生成电源开关信号；
基于电源开关信号接通或关闭可充电电源。
在一个实施方式中，电源开关信号包括用于接通可充电电源的电源开启信号和/或用于关闭可充电电源的电源关闭信号；基于感应电动势的方向和感应电动势的持续时间生成电源开关信号包括：当感应电动势的方向符合预定的第一方向且感应电动势的持续时间大于预定的第一门限值时，生成电源开启信号，或，当感应电动势的方向符合预定的第二方向且感应电动势的持续时间大于预定的第二门限值时，生成电源关闭信号，第二方向与第一方向相反。
本发明实施方式还提出了一种利用梯度磁场为接收线圈组件充电的方法，该方法适用于图1所示的接收线圈组件，该接收线圈组件位于梯度磁场中。
图6为根据本发明实施方式梯度磁场为接收线圈组件充电的流程图。
如图6所示，该方法包括：
步骤601：当磁共振成像系统开始磁共振脉冲序列扫描时，基于梯度磁场在感应线圈中感应出感应电动势。
步骤602：将感应电动势转换为直流电压。
步骤603：利用直流电压为可充电电源充电。
可见，本发明实施方式即可以利用主磁场，还可以利用梯度磁场为接收线圈组件充电。因此，在一个完整的脉冲序列扫描过程中，在接收线圈组件进入主磁场、接收线圈组件在梯度磁场中以及接收线圈组件离开主磁场的过程中，都可以为接收线圈组件充电。
图7为根据本发明实施方式脉冲序列扫描过程中接收线圈组件的充电流程图，该方法适用于图1所示的接收线圈组件。
如图7所示，该方法包括：
步骤701：开始将接收线圈组件移动到用于产生主磁场的主磁体中心。
步骤702：在接收线圈组件的感应线圈中感应出第一感应电动势，该第一感动电动势具有第一方向。
步骤703：接收线圈组件中的整流模块将第一感应电动势转换为直流电压，利用该直流电压为接收线圈组件中的可充电电源充电。而且，当接收线圈组件中的开关信号生成模块确定第一感应电动势的第一方向与预定方向符合且第一感应电动势的持续时间大于预定的持续时间门限值时，生成电源开启信号。电源开关基于电源开启信号接通可充电电源的供电回路，从而可充电电源开始为射频线圈供电，射频线圈开始处于工作模式。
步骤704：开始执行磁共振脉冲序列扫描。
步骤705：每个扫描周期中的梯度磁场磁通量变化在感应线圈中产生第二感应电动势。接收线圈组件中的整流模块将第二感应电动势转换为直流电压，利用直流电压为可充电电源充电。
步骤706：结束磁共振脉冲序列扫描。
步骤707：开始将接收线圈组件移出主磁体中心。
步骤708：在接收线圈组件的感应线圈中感应出第三感应电动势，该第三感动电动势具有第二方向，第二方向与第一方向相反。
步骤709：接收线圈组件中的整流模块将第三感应电动势转换为直流电压，利用直流电压为可充电电源充电。而且，当接收线圈组件中的开关信号生成模块确定第三感应电动势的第二方向与预定方向相反且第三感应电动势的持续时间大于预定的持续时间门限值时，生成电源关闭信号。电源开关基于电源关闭信号关闭可充电电源的供电回路。可充电电源停止为射频线圈供电，射频线圈处于关闭模式。
综上所述，在本发明实施方式中，接收线圈组件包括：射频线圈；可充电电源，其能够向射频线圈供电；感应线圈，用于基于磁共振成像系统的主磁场和/或梯度磁场，感应出为可充电电源充电的感应电动势。可见，本发明实施方式可以通过感应线圈感应出的感应电动势为可充电电源充电，从而接收线圈无需与外部电源相连接即可以为接收线圈的电源充电，既方便了用户操作，还节约了充电能源。
而且，本发明实施方式还可以基于感应电动势自动控制电池开关，无需用户人工介入控制电池开关，因此本发明实施方式还进一步方便了用户操作。
以上所述，仅为本发明的较佳实施方式而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。