具有主动去耦的射频(RF)接收器系统的制作方法

具有主动去耦的射频(rf)接收器系统
技术领域
1.本发明涉及磁共振(mr)成像领域。具体地，本发明涉及一种具有主动去耦的射频(rf)接收器系统。本发明还涉及一种mr成像系统、一种用于射频(rf)接收器系统的主动去耦的方法、一种用于磁共振(mr)成像系统的软件包、一种用于升级磁共振(mr)成像系统的软件包、以及一种计算机程序产品。


背景技术：

2.在磁共振成像(mri)中，数十年来，阵列线圈被用于改善图像质量(信噪比snr)和速度(例如，通过加速成像，如经由灵敏度编码sense)二者。这些技术要求至少在某种程度上去耦的线圈元件。用于去耦的最常见的技术是使用相邻线圈元件的精确定义的重叠以使共享磁通量归零。
3.具有高通道计数的现代线圈通常会受到残余耦合的影响，这无法通过像重叠元件的传统去耦方法来补偿。这主要是由非相邻元件引起的。特别是在高场应用中，耦合也依赖于患者负载，这无法通过固定的重叠来补偿。到目前为止，残余耦合被认为是给定的，因为它对图像质量的影响太低，无法对对策做出合理解释。
4.但是，如今，薄而且柔性的线圈阵列正在开发和生产中，这大大增加了对补偿残余耦合的需求。对于这种类型的阵列，线圈耦合在很宽的范围内变化，因为线圈元件更接近组织，并且由于柔性和可折叠性，线圈耦合无法通过像重叠、变压器或共享电容器等的经典的静态方式来消除。因此，需要新的手段来补偿在宽的、可单独调节的范围内的残余耦合。
5.美国专利申请us2018/023978公开了一种磁共振成像系统，其包括用于rf接收线圈的电路，所述rf接收线圈使用gan fet将接收电子器件从rf线圈耦合和去耦。具体地，提供主动去耦电路以减少多线圈发射/接收系统中射频线圈之间的电感耦合。提供反馈电路，以将负通量耦合到rf接收线圈中，减轻对附近线圈的电感耦合效应。这种已知的反馈电路仅反馈rf接收器线圈的输出，以在同一rf接收器线圈中生成负通量。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种射频(rf)接收器系统，其中，能够对残余耦合进行主动补偿。
7.根据本发明，该目的通过独立权利要求的主题来解决。在从属权利要求中描述了本发明的优选实施例。
8.因此，根据本发明，提供了一种在磁共振(mr)成像系统中使用的射频(rf)接收器系统，rf接收器系统包括至少两个同时使用的rf接收线圈元件，其中，每个rf接收线圈元件包括激励路径和用于提供补偿信号的信号发生器，其中，激励路径被配置为将补偿信号耦合到rf接收线圈元件中，以通过被耦合到rf接收器线圈元件中的补偿信号来减少rf接收器系统中的残余耦合。
9.因此，一个重要的想法是，通过激励路径借助于被耦合到每个单个rf接收线圈中
的补偿信号来补偿耦合。换言之，提出将从所有rf接收线圈元件的线性组合生成的主动去耦信号馈送到rf接收器系统的线圈元件中，以便使线圈元件去耦。术语“rf接收线圈元件”在本发明的上下文中指的是如回路的单个物理接收单元，或者指的是复杂谐振器的一种模式，如鸟笼谐振器的模式。
10.rf接收器通道通过横向通信电路相互对应，并且对于每个rf接收器线圈元件(2)，其补偿信号取决于rf接收器系统的一个或多个相应的其它rf接收器线圈元件(2)的输出，并且，对于每个rf接收器线圈元件，横向通信电路被配置为将补偿信号提供给相应的激励路径。横向通信电路可以被配置作为快速双向数据总线，提供rf接收器线圈元件之间的相互对应(correspondence)。横向通信电路可以被耦合到主机，所述主机进一步处理来自rf接收器线圈元件的接收信号。备选地，横向通信电路可以被配置为从rf接收器通道到公共控制器的耦合直接组合rf信号通道中的控制器，以经由其待去耦的相应激励路径元件为若干rf接收器线圈提供服务。根据本发明的优选实施例，激励路径包括用于将补偿信号耦合到rf接收线圈元件中的环路元件。通过环路元件，可以容易地将磁通耦合到线圈元件中。
11.备选地，根据另一个优选实施例，激励路径通过耦合电路实现，所述耦合电路被配置为将补偿信号耦合到rf接收线圈元件中，其中，耦合电路包括至少一个集总元件或传输线以将补偿信号耦合到rf接收线圈元件中。
12.根据优选实施例，每个rf接收线圈元件包括匹配网络，其中，耦合电路被集成到rf接收线圈元件的匹配网络中。
13.根据本发明的另一个优选实施例，rf接收线圈元件包括数字接收链，其用于对由rf接收线圈元件接收的信号进行数字化。具有直接在rf接收线圈上的数字化的数字接收链允许容易对rf接收线圈元件进行去耦。
14.根据本发明的实施例，每个rf接收线圈的数字接收链包括控制器，其中，控制器通过快速双向数据总线连接。rf线圈的现有控制器能够用于执行去耦所需的计算。通过不同rf接收线圈的控制器之间的快速双向数据总线确保快速且容易的数据交换。
15.在本发明的实施例中，rf接收器系统包括针对每个rf接收线圈元件的数模转换器dac，其中，dac被配置为生成补偿信号。
16.根据本发明的实施例，rf接收线圈是柔性的和/或可折叠的和/或任意形状的rf接收线圈。本发明涉及所有类型的阵列接收线圈，然而，具体地对于具有强患者耦合的柔性线圈，能够利用所提出的rf接收器系统来考虑对负载变化的适配。
17.本发明还涉及一种磁共振(mr)成像系统，包括如前所述的射频(rf)接收器系统。
18.本发明还涉及一种用于射频(rf)接收器系统的主动去耦的方法，方法包括以下步骤：
[0019]-提供如前所述的射频(rf)接收器系统，
[0020]-通过每个rf接收线圈元件的信号发生器生成补偿信号，
[0021]-通过激励路径将补偿信号耦合到对应的rf接收线圈元件中，并且由所有rf接收线圈元件接收经耦合的复合信号矢量其中，是在未耦合的情况下在rf接收线圈内部接收的信号矢量，
[0022]-补偿经耦合的复合信号矢量的耦合
[0023]
根据本发明的另一个实施例，补偿经耦合的复合信号矢量的耦合的步骤包括以下步骤：
[0024]-针对每个rf接收线圈元件将矢量乘以矩阵b的对应行，并且经由激励路径将结果馈送到rf接收线圈元件的接收信号中，其中，b＝a-1-1，1是单位矩阵。
[0025]
根据优选实施例，每个rf接收线圈元件包括数字接收链，其用于对由rf接收线圈元件接收的信号进行数字化，每个rf接收线圈元件的数字接收链包括控制器，其中，将矩阵b的对应行与矢量相乘的步骤在控制器上执行。
[0026]
本发明还涉及一种用于射频(rf)接收器系统的主动去耦的方法，包括以下步骤：
[0027]-通过从左起将矢量乘以矩阵逆a-1
来补偿经耦合的复合信号矢量的耦合
[0028]
本发明还涉及一种用于磁共振(mr)成像系统的软件包，其中，软件包包含用于根据前述方法控制射频(rf)接收器系统的指令。
[0029]
本发明还涉及一种用于升级磁共振(mr)成像系统的软件包，其中，软件包包含用于根据前述方法控制射频(rf)接收器系统的指令。
[0030]
最后，本发明涉及一种包括指令的计算机程序产品，当程序由计算机执行时，所述指令使计算机执行如前所述的方法的步骤。即，发明的计算机程序产品包括指令，当程序由计算机执行时，所述指令使计算机执行权利要求11至13中定义的方法的步骤。
附图说明
[0031]
本发明的这些和其他方面将从下文所述的实施例中显而易见并参考下文所述的实施例进行阐述。但是，这样的实施例不一定代表本发明的全部范围，因此参考权利要求和本文来解释本发明的范围。
[0032]
在附图中：
[0033]
图1示意性描绘了根据本发明实施例的具有rf接收线圈元件和三个激励路径的射频(rf)接收器系统。
[0034]
图2描绘了根据本发明实施例的用于射频(rf)接收器系统的主动去耦的方法的流程图。
[0035]
附图标记列表
[0036]
射频(rf)接收器系统
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ1[0037]
射频接收线圈元件
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ2[0038]
激励路径
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耦合回路
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ5[0040]
模拟匹配/解调/前置放大器部分
ꢀꢀꢀ6[0041]
模拟/数字芯片
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ7[0042]
数字接收链
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模数转换器
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信号发生器/数模转换器
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10
[0045]
控制器
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11
[0046]
主机
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12
[0047]
双向数据总线
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13
具体实施方式
[0048]
图1示意性描绘了根据本发明实施例的具有三个rf接收线圈元件2和三个激励路径4的射频(rf)接收器系统1。rf接收线圈元件2中的每一个都配备有模拟匹配/解调/前置放大器部分6，后面跟着模拟/数字芯片7。每个rf接收线圈元件2的激励路径4在图1中由用于将通量耦合到rf接收线圈元件2中的小的耦合回路5绘制。备选地，耦合电路(其中，耦合电路包括用于将补偿信号耦合到rf接收线圈元件中的至少一个集总元件或传输线)也能够例如被集成到匹配网络。此外，rf接收器系统1的每个rf接收线圈元件2配备有用于提供补偿信号的信号发生器10。在本发明的实施例中，信号发生器10是数模转换器dac。可以提供的是，每个rf接收线圈元件2包括数字接收链8，用于对由rf接收线圈元件2接收的信号进行数字化。这是特别有利的，因为每个rf接收线圈元件2的数字接收链8能够包括控制器11，其中，不同rf接收线圈元件2的控制器11通过快速双向数据总线13彼此连接并连接到主机12。主机12还处理从rf接收器线圈元件2接收的数字化信号。在本发明的实施例中，控制器11甚至可以直接组合到公共控制器，或者一个控制器11可以服务于若干个元件。rf接收线圈元件2的控制器11不仅能够旨在用于控制rf接收线圈元件2，而且还能够用于计算对rf接收器系统1中的rf接收线圈2的耦合的补偿。
[0049]
图2描绘了根据本发明实施例的用于射频(rf)接收器系统1的主动去耦的方法的流程图。方法从步骤200开始，其中提供了射频(rf)接收器系统1。rf接收器系统1包括至少两个同时使用的rf接收线圈元件2。术语“线圈元件”还能够包括系统集成的线圈。因此，在本发明的实施例中，rf接收线圈元件还能够是系统集成的线圈(例如体线圈)和/或局部接收线圈。本发明还能够用于组合那些系统集成的线圈。每个rf接收线圈元件2包括用于提供补偿信号的信号发生器10。rf接收线圈元件2还包括激励路径4，其中，激励路径4被配置为将补偿信号耦合到rf接收线圈元件2中。激励路径4能够例如包括小的耦合回路5，用于将磁通耦合到rf接收线圈2中，如图1所示。在步骤210中，补偿信号由每个rf接收线圈元件2的信号发生器10生成。在步骤220中，由信号发生器10生成的补偿信号通过激励路径4被耦合到对应的rf接收线圈元件2中。同时，经耦合的复合信号矢量由所有rf接收线圈2接收，其中，是在未耦合的情况下在rf接收线圈2内部接收的信号矢量。在步骤230中，耦合是对经耦合的复合信号矢量的补偿。在本发明的实施例中，每个rf接收线圈元件2包括数模转换器dac，用于生成被耦合到对应的rf接收线圈元件2中的补偿信号。同时，所有rf接收线圈元件2中的模数转换器adc正在接收经耦合的复合(幅度和相位)信号矢量由于线性度，对于在未耦合的情况下在rf接收线圈2内部接收的每个信号矢量接收对应的矢量由于耦合，矩阵a是非对角线的。在本发明的补偿耦合的实施例中，后处理中将从左起与逆a-1
相乘。在本发明的另一个实施例中，通过耦合由矩阵描述的正确线性组合，能够在对由rf接收线圈2接收的信号进行数字化之前直接补偿耦合。在这种情况下，信号被接收，其恰好变为接收用于b＝(a-1-1)的信号矢量对于每个rf接收线圈2，矩阵b的对应行与矢量相乘。优选地，使用连接控制器11的快速双向数据总线13在对应
的控制器11上直接执行该乘法。
[0050]
虽然已经在附图和前述描述中对本发明进行了详细的说明和描述，但是这种说明和描述被认为是说明性的或范例性的，而不是限制性的；本发明不限于所公开的实施例。通过对附图、本公开和所附权利要求的研究，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时能够理解并实现对所公开的实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”一词不排除其他元素或步骤，不定冠词“一”或“一个”不排除复数。仅在相互不同的从属权利要求中列举了某些措施这一事实并不表明这些措施的组合不能用于有利的目的。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。此外，为了清楚起见，并非附图中的所有元件都具有附图标记。

技术特征：
1.一种在磁共振(mr)成像系统中使用的射频(rf)接收器系统，所述rf接收器系统(1)包括：两个或更多个同时使用的rf接收线圈元件(2)，以及两个或更多个rf信号通道，每个rf接收线圈被耦合到相应的rf信号通道，每个rf接收线圈元件(2)包括激励路径(4)和用于提供补偿信号的信号发生器(10)，其中，所述激励路径(4)被配置为将所述补偿信号耦合到所述rf接收线圈元件(2)中，以借助于被耦合到所述rf接收线圈元件(2)中的所述补偿信号减少所述rf接收器系统(1)中的残余耦合，其中，所述rf接收器通道(8)通过横向通信电路(13)相互对应，并且对于每个rf接收器线圈元件(2)，其补偿信号取决于所述rf接收器系统的一个或多个相应的其它rf接收器线圈元件(2)的输出，并且对于每个rf接收器线圈元件，所述横向通信电路(13)被配置为将所述补偿信号提供给相应的激励路径。2.根据权利要求1所述的射频(rf)接收器系统，其中，对于每个rf接收器线圈元件，相应的横向通信电路(13)被配置为生成从所有rf接收线圈元件的线性组合到所述rf接收器系统的所述线圈元件中的其去耦信号。3.根据权利要求1所述的射频(rf)接收器系统，其中，所述激励路径(4)包括用于将所述补偿信号耦合到所述rf接收线圈元件(2)中的环路元件(5)。4.根据权利要求1所述的射频(rf)接收器系统，其中，所述激励路径(4)由耦合电路实现，所述耦合电路被配置为将所述补偿信号耦合到所述rf接收线圈元件(2)中，其中，所述耦合电路包括至少一个集总元件或传输线，以将所述赔偿信号耦合到所述rf接收线圈元件(2)中。5.根据权利要求3所述的射频(rf)接收器系统，其中，每个rf接收线圈元件(2)包括匹配网络，其中，所述耦合电路被集成到所述rf接收线圈元件(2)的所述匹配网络(6)中。6.根据前述权利要求中任一项所述的射频(rf)接收器系统，其中，对于每个rf接收线圈元件(2)，所述rf接收器通道被配置作为数字接收链(8)，以对由所述rf接收线圈元件(2)接收的信号进行数字化。7.根据权利要求6所述的射频(rf)接收器系统，其中，每个rf接收线圈元件(2)的所述数字接收链(8)包括控制器(11)，其中，所述控制器(11)通过快速双向数据总线(13)彼此连接。8.根据前述权利要求中任一项所述的射频(rf)接收器系统，其中，所述rf接收器系统(1)包括用于每个rf接收线圈(10)的数模转换器dac(10)，其中，所述dac(10)被配置为生成所述补偿信号。9.根据前述权利要求中任一项所述的射频(rf)接收器系统，其中，所述rf接收线圈元件(2)是柔性的和/或可折叠的和/或任意形状的rf接收线圈(2)。10.一种磁共振(mr)成像系统，包括根据权利要求1至9所述的射频(rf)接收器系统(1)。11.一种用于射频(rf)接收器系统(1)的主动去耦的方法，所述方法包括以下步骤：-提供根据权利要求1至9中的一项所述的射频(rf)接收器系统(1)(200)，-通过每个rf接收线圈元件(2)的所述信号发生器(3)生成补偿信号(210)，
‑
通过所述激励路径(4)将所述补偿信号耦合到对应的rf接收线圈元件(2)中，并且，通过所有rf接收线圈元件(2)接收经耦合的复合信号矢量(220)，其中，是在未耦合的情况下在所述rf接收线圈元件(2)内部接收的信号矢量，-补偿所述经耦合的复合信号矢量的耦合(230)。12.根据权利要求11所述的方法，其中，补偿所述经耦合的复合信号矢量的耦合的步骤包括以下步骤：针对每个rf接收线圈元件(2)，将矢量乘以矩阵b的对应行，并且将结果经由所述激励路径(4)馈送到所述rf接收线圈元件(2)的所述接收信号中，其中，b＝a-1-1，1是单位矩阵，并且其中，每个rf接收线圈元件(2)包括数字接收链(8)，所述数字接收链用于对由所述rf接收线圈元件(2)接收的信号进行数字化，每个rf接收线圈元件(2)的所述数字接收链(8)包括控制器(11)，其中，将所述矩阵b的所述对应行乘以所述矢量的步骤在所述控制器(11)上执行。13.一种用于射频(rf)接收器系统(1)的主动去耦的方法，所述方法包括以下步骤：-通过从左起将与逆a-1
相乘来补偿所述经耦合的复合信号矢量的耦合14.一种用于磁共振(mr)成像系统的软件包，其中，所述软件包包含用于根据权利要求11至13所述的方法控制射频(rf)接收器系统(1)的指令。15.一种用于升级磁共振(mr)成像系统的软件包，其中，所述软件包包含用于根据权利要求11至14所述的方法控制射频(rf)接收器系统(1)的指令。

技术总结
对于在磁共振(MR)成像系统中使用的射频(RF)接收器系统(1)，将创建一种用于补偿所述射频(RF)接收器(1)系统中的RF接收线圈元件(2)的残余耦合的解决方案。这通过在磁共振(MR)成像系统中使用的射频(RF)接收器系统来实现，所述RF接收器系统(1)包括至少两个同时使用的RF接收线圈元件(2)，其中，所述RF接收线圈元件(2)包括激励路径(4)和用于提供补偿信号的信号发生器(3)，其中，所述激励路径(4)被配置为将所述补偿信号耦合到所述RF接收线圈元件(2)中，以借助于被耦合到所述RF接收线圈元件(2)中的所述补偿信号来减少所述RF接收器系统(1)中的残余耦合。本发明还涉及一种磁共振(MR)成像系统、一种用于磁共振(MRI)成像系统的射频(RF)接收器系统(1)的主动去耦的方法、一种用于磁共振(MR)成像系统的软件包、一种用于升级磁共振(MR)成像系统的软件包和包括指令的计算机程序产品，当程序由计算机执行时，所述指令使计算机执行如权利要求中所述的方法的步骤。方法的步骤。方法的步骤。


技术研发人员：C
受保护的技术使用者：皇家飞利浦有限公司
技术研发日：2021.12.22
技术公布日：2023/9/20