[发明专利]磁共振无线接收线圈装置、磁共振信号无线接收方法及磁共振系统

说明书

本发明提供磁共振无线接收线圈装置、磁共振信号无线接收方法及磁共振系统。装置包括：多个发射单元和多个接收单元，接收单元的数目等于或大于发射单元的数目；每个发射单元包括：一线圈组、一ADC组、两个基带低通滤波器和一IQ调制发射器，其中，线圈组连接到ADC组、ADC组连接到两基带低通滤波器、两基带低通滤波器连接到IQ调制发射器，且IQ调制发射器具有天线；每个线圈组包含一个或多个线圈，每个线圈组包含的线圈的最大数目由可用带宽、调制方式以及MR信号的带宽、采样率和采样精度确定。本发明提高了单位频带传输的磁共振信息量。

技术领域

本发明涉及MRI(Magnetic Resonance Imaging，磁共振成像)技术领域，特别涉及MR(Magnetic Resonance，磁共振)无线接收线圈装置、MR信号无线接收方法及MR系统。

背景技术

MRI局部线圈阵列是目前广泛采用的提高MRI成像质量的方式。通常，所有的局部线圈阵列元件都通过线缆连接到MR接收系统上。为了抑制线缆上的共模信号以及抑制产生大电流对病人的灼烧，MR接收器的每个通道都需要射频(RF)陷波器，且线缆的布线必须使高功率射频脉冲的感应电流最小，另外，这些线缆很笨重，导致维护成本增加和处理困难，也不便于使用。

为了解决这些问题，近年来提出了磁共振无线局域线圈的概念，主要有：1、感应耦合线圈；2、模拟调幅无线线圈；3、模拟调频无线线圈；4、使用5.8GHz ISM(IndustrialScientific Medical，工业科学医学)频段的数字无线线圈；5、使用Wi-Fi(WirelessFidelity，无线保真)标准802.11ac、802.11ad的数字无线线圈；6、60GHz频段数字无线线圈；7、使用UWB(Ultra Wide Band，超宽带)频段的数字无线线圈。

数字无线线圈具有传输信号而不损失图像质量的能力。通常，一个通道的MRI线圈需要大约+/-0.4MHz的带宽和18bit的动态范围，这导致了大约30Mbit/s数据速率的理论限制。对于具有32通道接收器的系统，带宽数据传输速率将远远超过1G bit/s。

上述现有的磁共振无线局域线圈方案存在如下缺陷：

一、现有的磁共振无线感应耦合线圈都是单线圈，这种线圈感应的磁共振信息量较小；

二、采用5.8GHzISM频段的数字无线线圈时，采用的调制方式为QAM(QuadratureAmplitude Modulation，正交振幅调制)256。由于5.8GHzISM频段仅提供150MHz带宽用于数据传输，支持的最大采样率为150MSPS，使用QAM256时，最大理论数据速率限制为8×150Mbit/s＝1.2Gbit/s，而且需要在发射端的FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)和DAC(Digital to Analog Converter，模拟数字转换器)中进行信号处理，从而使实现变得笨重，对无线线圈应用没有吸引力

三、使用现成的标准Wi-Fi产品需要操作系统实时运行Wi-Fi标准协议来进行管理，这很大程度提高了对计算能力的要求，因此需要高功率和高屏蔽要求。

四、使用60GHz频段允许使用超过1GHz的带宽，且可能用于超过1Gbit/s的数据传输。但在毫米波频率下，衣服或患者身体对信号的自由空间衰减和吸收要高得多。目前使用喇叭天线来增加波传播方向性，但传输距离仍然非常有限。

五、利用UWB频段可以实现线圈与磁共振成像系统之间的数据传输。为了以有限的传输功率密度(-41.3dBm/MHz)传输多Gbit/s数据，需要使用3.1～10.6GHz的UWB频率范围的很大一部分。最有可能的是，不同的线圈将被分配到不同的传输频率，这对线圈的设计制造造成了不利条件，也将导致系统方面的复杂性增加。根据监管要求，UWB的总功率限制非常严格，这为无线线圈的实现带来了困难。

发明内容