磁共振射频发射系统的制作方法

1.本实用新型涉及磁共振成像技术领域，特别是涉及一种磁共振射频发射系统。


背景技术：

2.磁共振成像(magnetic resonance imaging，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，由头顶开始，一直到脚部。
3.磁共振系统工作过程中，需将患者放置于强磁场中，并利用发射线圈向人体发射射频激发脉冲来激发原子核，射频发射脉冲完成后，再通过接收线圈接收原子核发射出来的核磁共振信号。该磁共振信号的强度与主磁场强度直接正相关，因此为了追求更高的信噪比和灵敏度，高场磁共振系统是一个重要研发方向。
4.但是高场磁共振系统带来信噪比提升的同时也会导致图像均匀性的问题，其主要原因是由于高场磁共振系统中，用来激发人体氢原子核的射频激发脉冲的频率升高，射频激发脉冲本质上是一种电磁波，其频率升高会导致波长变短，在磁场强度大于或等于3t(tesla)的磁共振系统，射频激发脉冲在人体组织中的波长会降低到人体各个身体部位的空间大小尺度，当射频激发脉冲的波长小于人体组织尺寸时，会在人体生物组织内出现各自透射、反射和相干叠加等物理现象，从而产生驻波效应。由于在驻波出现的局部部位中，射频激发脉冲的能量自我抵消，致使人体该部位的氢原子核不能被有效激发，产生的磁共振信号强度降低，射频发射场不均匀最终使临床图像上也出现局部部位的黑斑，影响整体图像的均匀性。
5.解决高场磁共振发射场不均匀的一种主要方法是增加磁共振系统中射频功率放大器与射频发射线圈的通道数，利用不同发射通道直接的发射场不同的覆盖区域，再辅助以某种的发射场匀场算法，综合互补产生更为均匀的射频发射场，从而提高超高场磁共振图像的均匀性。
6.现有磁共振射频发射系统的链路中的布局大致如图1所示，控制计算机发送指令给射频信号发生器产生射频信号，射频信号在传输到射频功率放大器中放大为射频功率信号，射频功率信号传输到通道开关单元进行发射选择控制。如图1所示，这种设计上系统可用的射频发射通道数是固定的，射频通道选择开关可用在体线圈发射与病床上的局部发射线圈发射两种模式之间切换，但每个射频输出端口的功率能力也是固定的。扫描实验时，不能够动态的选择与组合各个通道的射频发射能量，射频功率输出能力单一，不利于提高超高场磁共振图像的均匀性。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的在于提供一种磁共振射频发射系统，在固定射频通道输入的情况下，实现动态的选择与组合各个射频通道的射频发射能量，达到输出功率能力大小可以变化的目的。
8.为达到上述目的，本实用新型提供一种磁共振射频发射系统，包括：
9.至少两个射频信号发生器，用于产生射频信号；
10.至少两个射频功率放大器，对应连接所述信号发生器，用于分别将所述射频信号放大为射频功率信号；
11.至少两个通道选择开关，连接所述射频功率放大器，用于接收所述射频功率信号并进行选择；
12.至少一个通道合成器，每个所述通道合成器分别与至少两个所述通道选择开关连接，用于对所述射频功率信号进行合成；以及
13.发射线圈，用于接收所述通道合成器输出的射频功率信号。
14.可选的，所述发射线圈包括体发射线圈和/或局部发射线圈。
15.可选的，所述局部发射线圈可拆卸的设置于病床，所述局部发射线圈与通道合成器通过病床接口进行射频功率信号传输。
16.所述通道选择开关与所述体发射线圈连接。
17.可选的，所述通道选择开关分别对应连接所述射频功率放大器。
18.可选的，所述射频信号发生器均为氢核射频信号发生器。
19.可选的，所述射频信号发生器包括氢核射频信号发生器和杂核射频信号发生器。
20.可选的，所述氢核射频信号发生器的数量小于或大于所述杂核射频信号发生器的数量。
21.可选的，与所述杂核射频信号发生器对应连接的所述射频功率放大器为宽带功率放大器。
22.可选的，所述氢核射频信号发生器的数量大于或者等于2。
23.本实用新型提供的磁共振射频发射系统中，通过在通道选择开关后设置通道合成器，组合通道选择开关和通道合成器的连接关系，以在射频功率放大器和线圈接口之间设计形成射频开关选择矩阵，在固定射频通道输入的情况下，能够动态的选择与组合各个射频通道的射频发射能量，达到输出功率能力大小和射频通道数可以变化的目的，能够适配发射线圈不同的发射通道数要求。进一步的，本实用新型通过通道合成器将磁共振杂核发射的链路整合到射频开关控制矩阵之中，从而达到变频率的射频功率输出可在任意线圈接口输出的目的，提高杂核核磁共振使用时的便捷性。
附图说明
24.图1为一种磁共振射频发射系统的结构示意图；
25.图2为本实用新型一实施例提供的磁共振射频发射系统的结构示意图；
26.图3为本实用新型另一实施例提供的磁共振射频发射系统的结构示意图。
具体实施方式
27.以下结合附图和具体实施例对本实用新型提供的磁共振射频发射系统作进一步详细说明。根据下面的说明和附图，本实用新型的优点和特征将更清楚，然而，需说明的是，本实用新型技术方案的构思可按照多种不同的形式实施，并不局限于在此阐述的特定实施例。附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
28.在说明书中的术语“第一”“第二”等用于在类似要素之间进行区分，且未必是用于描述特定次序或时间顺序。要理解，在适当情况下，如此使用的这些术语可替换，例如可使得本文所述的本实用新型实施例能够以不同于本文所述的或所示的其他顺序来操作。类似的，如果本文所述的方法包括一系列步骤，且本文所呈现的这些步骤的顺序并非必须是可执行这些步骤的唯一顺序，且一些所述的步骤可被省略和/或一些本文未描述的其他步骤可被添加到该方法。若某附图中的构件与其他附图中的构件相同，虽然在所有附图中都可轻易辨认出这些构件，但为了使附图的说明更为清楚，本说明书不会将所有相同构件的标号标于每一图中。
29.实施例一
30.图2为本实施例提供的磁共振射频发射系统的结构示意图，如图2所示，本实施例提供的磁共振射频发射系统包括：
31.至少两个射频信号发生器，用于产生射频信号；
32.至少两个射频功率放大器，对应连接所述射频信号发生器，用于分别将所述射频信号放大为射频功率信号；
33.至少两个通道选择开关，连接所述射频功率放大器，用于接收所述射频功率信号并进行选择；
34.至少一个通道合成器，每个所述通道合成器分别与至少两个所述通道选择开关连接，用于对所述射频功率信号进行合成；以及
35.发射线圈，用于接收所述通道合成器输出的射频功率信号。
36.本实施例中，所述发射线圈包括体发射线圈和/或局部发射线圈，所述局部发射线圈可以是与病床连接的局部头线圈、局部膝盖线圈等，所述线圈接口分布在与病床连接的所述局部发射线圈。所述通道选择开关均与所述体发射线圈连接，所述通道选择开关对射频功率信号进行发射选择控制，以使磁共振射频发射系统在体线圈发射与病床上的局部发射线圈发射两种模式之间切换。
37.本实施例中所述通道选择开关对应连接所述射频功率放大器，如图2所示，例如通道选择开关采用单刀多掷开关实现射频功率放大器的对应连接。在其他实施例中，通道选择开关采用多刀多掷开关实现与射频功率放大器的多对一连接，即一个通道选择开关连接至少两个射频功率放大器。
38.本实施例提供的磁共振射频发射系统还包括控制计算机，用于控制所述射频信号发生器产生所述射频信号。每个射频信号发生器产生的射频信号的大小可以相同，也可以不同。
39.本实用新型提供的磁共振射频发射系统中，所述射频信号发生器可以为同一种类的射频信号发生器，也可以为不同种类的射频信号发生器。如本实施例中，所述射频信号发
生器为同一种类的射频信号发生器，均为用于发射氢核射频信号的氢核射频信号发生器，对应于单核磁共振成像(x nucleus mri)，
40.示例性的，如图2所示，所述磁共振射频发射系统包括四个射频通道，所述控制计算机分别与四个射频信号发生器连接，控制四个所述射频信号发生器产生射频信号，与所述射频信号发生器对应连接的射频功率放大器分别将所述射频信号放大为射频功率信号，与所述射频功率放大器对应连接的通道选择开关接收所述射频功率信号并进行发射选择控制，四个通道合成器分别与所有的所述通道选择开关连接，并在所述通道选择开关的发射选择控制下，对所述射频功率信号进行合成，并输送到发射线圈与通道合成器对应连接的线圈接口上。
41.本实施例中，四个通道选择开关和四个通道合成器在射频功率放大器与线圈接口之间组合形成一射频开关控制矩阵，通过该射频开关控制矩阵可以把上述四个射频通道中任意一通道的射频功率选择输出至任意一线圈接口，或可以把上述四个射频通道中任意通道的射频功率合并输出至任意一线圈接口，到达射频通道数可调，并且可以达到独立通道(独立线圈接口)的射频功率能力可调的目的，通过射频开关控制矩阵，在系统总射频发射功率不变的情况下，进行射频通道的选择及射频功率合成，调整射频病床上局部发射通道数量。
42.在高场磁共振系统的使用中，射频功率放大器的通道数与每个通道的功率能力一般是固定的，但射频发射线圈的发射通道数与功率需求可能会根据扫描部位大小，扫描实验的目的不同而发射变化。因此，本实施例提供的磁共振射频发射系统中，通过在通道选择开关后设置通道合成器，组合通道选择开关和通道合成器的连接关系，以在射频功率放大器和线圈接口之间设计形成射频开关选择矩阵，在固定射频通道输入的情况下，能够动态的选择与组合各个射频通道的射频发射能量，达到输出功率能力大小和射频通道数可以变化的目的，能够适配发射线圈不同的发射通道数要求。
43.本实施例中，所述射频信号发生器的数量(即射频通道的数量)大于或者等于2，如图2所示，所述氢核射频信号发生器的数量为4，在本实用新型其他实施例中，所述射频信号发生器的数量也可以为2、8、12或16。需要说明的是，本实施例中所述通道合成器的数量与所述射频信号发生器的数量相同，即与射频通道的数量相同。在本实用新型其他实施例中，所述通道合成器的数量也可以小于所述射频信号发生器的数量，可以结合发射线圈实际需要的线圈接口数量设置。另外，与氢核射频信号发生器连接的射频功率放大器可以是窄带功率放大器也可以是宽带功率放大器
44.实施例二
45.图3为本实施例提供的磁共振射频发射系统的结构示意图，如图3所示，本实施例中提供的磁共振射频发射中，所述射频信号发生器包括两种不同种类的射频信号发生器，如包括氢核射频信号发生器和杂核射频信号发生器，对应多核磁共振成像(multi nuclei mri)。
46.具体参考图3所示，所述磁共振射频发射系统包括五个射频通道，其中，四个射频通道用于输出氢核射频信号，一个射频通道用于输出杂核射频信号。
47.所述控制计算机分别与五个射频信号发生器连接，控制四个所述射频信号发生器产生射频信号，与所述射频信号发生器对应连接的射频功率放大器分别将所述射频信号放
大为射频功率信号，与所述射频功率放大器对应连接的通道选择开关接收所述射频功率信号并进行发射选择控制，四个通道合成器分别与所有的所述通道选择开关连接，并在所述通道选择开关的发射选择控制下，对所述射频功率信号进行合成，并输送到发射线圈与通道合成器对应连接的线圈接口上。
48.本实施例中，五个通道选择开关和四个通道合成器在射频功率放大器与线圈接口之间组合形成一射频开关控制矩阵，通过该射频开关控制矩阵可以把上述五个射频通道中任意一通道的射频功率选择输出至任意一线圈接口，或可以把上述五个射频通道中任意通道的射频功率合并输出至任意一线圈接口，到达射频通道数可调，并且可以达到独立线圈接口的射频功率能力倍增可调的目的。另外，由于五个射频通道中包括一个用于输出杂核射频信号射频通道，即把磁共振杂核发射的链路也整合到射频开关控制矩阵之中，从而达到变频率的射频功率输出可在任意线圈接口输出的目的，简化杂核核磁共振使用时的便捷性。
49.本实施例中，所述射频信号发生器的数量(即射频通道的数量)为5，在本实用新型其他实施例中，所述射频信号发生器的数量也可以为其他数值，所述射频信号发生器中，所述氢核射频信号发生器的数量可以为2、4、8、12或16，考虑到成本问题，所述氢核射频信号发生器的数量大于所述杂核射频信号发生器的数量，一般在多个射频通道中选择一个用于杂核射频信号输出。另外，本实施例中所述通道合成器的数量与所述氢核射频信号发生器射频信号发生的数量相同。在本实用新型其他实施例中，所述通道合成器的数量也可以大于或等于所述氢核射频信号发生器的数量，如所述通道合成器的数量与射频通道的数量相同。
50.所述杂核射频信号的产生，一般采用c-13、na-23、d-2或xe-129等核素激发，与所述杂核射频信号发生器对应连接的射频功率放大器为宽带功率放大器，即本实施例把磁共振杂核发射的链路整合到射频开关控制矩阵之中，并通过外接宽带功率放大器来扩展不同核素的激发能力。相应的，与氢核射频信号发生器连接的射频功率放大器可以是窄带功率放大器也可以是宽带功率放大器。
51.需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于结构实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
52.上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。