具有高速串行接口的磁共振接收線圈制造技術

本實用新型專利技術涉及一種具有高速串行接口的磁共振接收線圈，其特征在于，線圈陣列和磁共振信號接收前端單元共同封裝在線圈外罩之內，磁共振信號接收前端單元包括：將線圈感應的模擬NMR信號轉換成數字NMR信號的模擬前端通道，以及數字前端發送單元，該單元將模擬前端通道輸出的并行的數字NMR信號轉換成串行數據，通過高速串行數據通道傳送至全數字化磁共振成像譜儀。本實用新型專利技術模數轉換功能位于接收線圈之內，對接收線圈所感應的NMR信號直接量化采樣，減少了NMR信號在傳輸過程中損失，提高了系統成像質量；并具有通用性；省略了傳統磁共振成像系統接收NMR信號鏈路中的器件，減少系統材料成本，縮短系統設計調試時間，簡化系統復雜度，減少系統功耗。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種醫用成像診斷設備，具體涉及一種具有高速串行接口的磁共振接收線圈。
技術介紹
磁共振成像具有較高的軟組織對比度與空間分辨率，且具有無電離輻射、無損傷等特點，因此成為了臨床醫學影像檢查最重要的手段之一。隨著超導磁體技術的發展，磁共振成像系統的主磁場不斷提高，高場磁共振成像系統的應用越來越廣泛。高場磁共振成像系統應用序列對系統成像的信噪比、空間分辨率、成像速度要求越來越高。系統中影響這三個要素的關鍵為接收信號鏈路，所以如何優化接收信號鏈路，成為研制開發磁共振系 統的主要工作任務之一。為此很多磁共振設備廠商進行了不同方法的嘗試，例如申請號為201010537429. 6的《局部線圈裝置中的MR信號傳輸》，申請號為200810212813. I的《用于從成像目標接收磁共振信號的系統和設備》等報道采用的中頻采樣結構，即接收線圈接收NMR信號之后經變頻、增益調整、濾波之后變成某一頻率相對低的中間頻率供模數轉換器件數字化處理。這顯然在磁共振接收鏈路中增加了大量電子器件，這些電子器件只能增加由線圈感應NMR信號的電子噪聲，而且對于多通道并行接收(接收通道大于4)應用來說，系統材料成本也會成倍增加。專利號為ZL200580031185. I的《具有動態范圍控制的磁共振接收線圈》，接收信號鏈路采用直接采樣，采樣之后進行數據壓縮再傳給系統成像的數據存儲器供重建處理。這種方式雖然取消了對線圈接收到NMR信號中間變頻環節，但為保證足夠的接收動態范圍，需要對每一接收通道的增益進行特殊處理以便壓縮從線圈感應的NMR信號。對于多通道并行接收而言，這種方式同樣需要增加額外的增益處理器件，另外還需要在線圈側做過多的數據壓縮數字信號處理，這對噪聲特別敏感的接收線圈來說，某種程度上降低了其接收靈敏度，加之該報道線圈通用性較差，只能用于其自家設備之上，相對維護難度及維護成本較高。
技術實現思路
針對現有技術的上述不足之處，本技術提供了一種具有高速串行接口的磁共振接收線圈，以優化磁共振成像系統多通道并行接收系統信號鏈路，解決高場磁共振成像系統NMR (磁共振)信號多通道并行接收信號鏈路互聯復雜、NMR信號處理數據量大、開發成本及開發周期長、接收通道之間隔離度差、接收靈敏和信噪比低、通用性差等一系列應用難點。本技術為實現上述目的所采用的技術方案是一種具有高速串行接口的磁共振接收線圈，其特征在于，線圈陣列和磁共振信號接收前端單元共同封裝在線圈外罩之內，磁共振信號接收前端單元包括模擬前端通道將線圈陣列感應的模擬NMR信號轉換成數字NMR信號；接收數字前端發送單元的采樣同步信號、帶寬選擇信號；數字前端發送單元將多條模擬前端通道輸出的并行的數字NMR信號轉換成串行數據，通過高速串行數據通道傳送至全數字化磁共振成像譜儀；并接收來自全數字化磁共振成像譜儀的射頻門控信號和時鐘同步信號；發送失諧控制信號至線圈陣列。所述模擬前端通道包括順序連接的低噪聲放大器、可調帶寬濾波器、模數轉換器。所述線圈陣列中的每一個線圈環路與一個模擬前端通道相連。所述多條模擬前端通道輸出至一個數字前端發送單元。所述數字前端發送單元包括數字串行編碼單元用于將模擬前端通道輸出的數字NMR信號轉換成串行數據，并通過高速串行數據通道傳送至全數字化磁共振成像譜儀；前端管理單元接收全數字化磁共振成像譜儀的射頻門控信號；輸出失諧控制信號至線圈，輸出采樣同步信號至模擬前端通道的模數轉換器，輸出帶寬選擇信號至模擬前端通道的濾波器；輸出編碼控制信號至數字串行編碼單元；時鐘管理單元接收全數字化磁共振成像譜儀的同步信號；輸出采樣時鐘至模擬前端通道；輸出高速時鐘和系統時鐘至數字串行編碼單元；電源管理單元接收前端管理單元的休眠控制信號；并給數字串行編碼單元、時鐘管理單元和模擬前端通道供電。所述數字串行編碼單元包括數據接收緩沖單元、數據編碼單元、高速串行編碼單元和驅動單元；數據接收緩沖單元接收模擬前端通道中模數轉換器的數據隨路時鐘信號和數據，還接收時鐘管理單元的系統時鐘和復位信號，將模擬前端通道的數字NMR數據在不同時鐘控制下輸出并行的NMR數據至數據編碼單元和高速串行編碼單元；數據編碼單元接收時鐘管理單元的高速時鐘和編碼控制信號以及復位信號，將并行的NMR數據進行編碼并輸出至高速串行編碼單元；高速串行編碼單元接收時鐘管理單元的高速時鐘、系統時鐘和編碼控制信號，將編碼后的并行的NMR數據轉換成串行數據，經驅動單元轉換成光信號，由高速串行數據通道輸出。所述高速串行數據通道采用線纜或光纖，為多條。所述數字串行編碼單元采用專用數字集成電路或FPGA，并選用無磁器件或材料。所述磁共振信號接收前端單元由電磁屏蔽材料封裝在同一個PCB板基之上，其間互聯信號以高密度互聯技術實現。本技術具有以下優點I.模數轉換功能位于接收線圈之內，對接收線圈所感應的NMR信號直接量化采樣，減少了 NMR信號在傳輸過程中損失，提高了系統成像質量。2.對于多通道接收應用而言，在增加接收通道數量同時，系統互聯線沒有顯著增力口，減小了系統成本。3.該具有高速串行接口的磁共振接收線圈，具有通用性，可以適用于不同種類的數字磁共振成像譜儀。4.可以長距離傳送高速串行化的NMR信號。5.多通道接收同步采樣。6.省略了傳統磁共振成像系統接收NMR信號鏈路中混頻器、本振、中頻放大器、中頻濾波器等一系列器件，減少系統材料成本，縮短系統設計調試時間，簡化系統復雜度，減少系統功耗。附圖說明圖I為具有高速串行接口的磁共振線圈系統應用框圖；圖2為具有高速串行接口的磁共振線圈構成框圖；圖3為數字串行編碼單元構成框圖；圖4為前端管理單元框圖；圖5為電源管理單元框圖；圖6為I. 5T 8通道相控陣列I通道串行輸出頭線圈框圖。具體實施方式以下結合附圖及實施例對本技術做進一步的詳細說明。如圖I所示為具有高速串行接口的磁共振線圈系統應用框圖。整個成像系統分別由全數字化磁共振成像譜儀、醫師操作臺9、數字射頻功率放大器、數字梯度放大器、磁體管理及患者監控前端、主磁體4、射頻線圈5、梯度線圈6、由線圈陣列I和磁共振信號接收前端單元2構成的高速串口接收線圈等部件組成。其中，全數字化譜儀集成了專用計算機及與該專用計算機連接的數字化NMR信號接收單元，數字化射頻激勵發送單元，數字化梯度波形發送單元和數字化磁體管理及患者監控單元；發送單元，數字化梯度波形發送單元和數字化磁體管理及患者監控單元；其中，數字化NMR信號接收單元具有L個高速串行NMR信號數據接收通道，每個接收通道與接收線圈的高速串行NMR信號數據發送通道相連；其中，數字化射頻激勵發送單元與數字射頻功率放大器連接，將數字化射頻激勵波形發送至數字射頻功率放大器；其中，數字化梯度波形發送單元與數字梯度放大器連接，將數字化梯度波形發送至數字梯度放大器；其中，數字化磁體管理及患者監控單元與磁體管理及患者監控前端連接，讀取磁體系統的工作狀態信息和對患者的監控信息。其中，主磁體為超導磁體，射頻線圈和梯度線圈位于其內。如圖2所示，線圈陣列I為相控陣多通道接收線圈，該線圈陣列和磁共振信號接收前端單元2共同封裝在線圈外罩3之內，組成多通道磁共振接收線圈部件，即具有高速串行接口的磁共振線圈。該多通道磁共振接收線圈部件本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種具有高速串行接口的磁共振接收線圈，其特征在于，線圈陣列（1）和磁共振信號接收前端單元（2）共同封裝在線圈外罩（3）之內，磁共振信號接收前端單元包括：模擬前端通道：接收線圈陣列感應的模擬NMR信號和數字前端發送單元的采樣同步信號、帶寬選擇信號，并輸出數字NMR信號至數字前端發送單元；數字前端發送單元：接收多條模擬前端通道輸出的并行的數字NMR信號，還接收來自全數字化磁共振成像譜儀的射頻門控信號和時鐘同步信號；發送失諧控制信號至線圈陣列；輸出串行數據，通過高速串行數據通道傳送至全數字化磁共振成像譜儀。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張丙春，丁志文，潘奎，王君杰，施金泉，盧廣，
申請(專利權)人：遼寧開普醫療系統有限公司，
類型：實用新型
國別省市：