CN101118278A - 在mri***中识别射频信号接收线圈的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及核磁共振领域，具体的讲是一种在MRI***中识别射频信号接收线圈的方法及其装置。为了解决线圈识别的问题，本发明方法步骤1，通过采集单元获得待测线圈的成像射频信号；步骤2，比较单元将上述信号与各个线圈的标准成像射频信号进行比较，如果比较结果的误差在预先规定的范围之内，则确定所述待测线圈编号；步骤3，输出上述待测线圈编号。本发明的有益效果在于，能够使MRI***自动识别正在***中使用的线圈，并且准确率很高。

Description

在MRI***中识别射频信号接收线圈的方法及装置

技术领域

本发明涉及物理科学，特别涉及核磁共振领域，具体的讲是在MRI***中识别射频信号接收线圈的方法及装置。

背景技术

在MRI***中，有各种各样的射频线圈被用于临床应用或者研究。不同应用部位的线圈(例如手部线圈和头部线圈)，不同尺寸的线圈(例如大号体线圈、小号体线圈)，具有不同的成像参数。这些成像参数被存储在磁共振***的主计算机的相应文件中。这些文件称为线圈文件(Coil File)。

线圈文件(coil file)包括线圈的相关成像参数，例如线圈标识(编号)、线圈各个单元的名称、线圈尺寸、线圈各个射频发射/接收单元调谐与失谐信号控制(Tune and detunecontrol signal)、应用部位、应用核素、在病床的摆放位置、射频发射信号的电压值、复立叶变换缩放因子(FFT scale factor)、射频功率损耗因子(RF power loss)，线圈各个单元相互间的接收信号组合方式(即各个单元的信号是否可以组合)，线圈接收信号的极化性数据(圆极化Circular Polarization、反向圆极化Anti Circular Polarization或者左旋/右旋线极化Left/Right Linear Polarization)等等。

其中，线圈的复立叶变换缩放因子将被用于对线圈采集到的射频信号进行缩放从而使得线圈得到满意的图像质量。射频功率损耗因子将提供线圈自身对射频信号的吸收系数，并被用于病人单位吸收率(SAR)的计算。

通常，在现有的MRI***中磁共振信号接收线圈都是通过电缆与MRI***连接。一种广泛使用的识别接收线圈的方法是，MRI***通过读取接收线圈识别电路的电阻值，从而获得接收线圈的识别码(ID)。根据所获取的接收线圈识别码，计算机***将检索存储在文件***中的接收线圈文件，从而得到接收线圈的相关参数。

图1表明了应用本发明的磁共振***的方框图。11为无线感应线圈或者感应线圈阵列。12为与***连接的接收环路。13为用于磁共振信号采集，数字化及图像重建***。14为存储线圈文件的主计算机。15为用于图像显示，操作输入的人机界面，比如显示器、键盘、鼠标等。

感应线圈阵列具有一个或多个感应线圈组，每一个感应线圈组具有一个或多个感应线圈组成，使用多个重叠的感应线圈线圈可以增加成像覆盖面积和灵敏度。一个感应线圈构成的感应线圈组可以输出用于成像的射频信号，左旋或右旋线极化信号(LP：linearpolarization)。3个重叠的感应线圈构成的感应线圈组都将输出3个可能的用于成像的射频信号，圆极化信号(CP：circular polarization)，反向圆极化信号和左旋或右旋线极化信号(左旋或者右旋由线圈时的设计决定)。图2描述了一个感应线圈阵列的结构。21为感应线圈组1，其中包括感应线圈23、24、25。22为感应线圈组2，其中包括感应线圈26、27、28。

对于MRI***中使用感应线圈时，即由无线的感应线圈接收人体产生磁共振信号，并以感应信号的形式发送给与MRI***相连接的接收环路，或者使用无线的感应线圈接收与MRI***相连接的发射线圈的信号，并且该感应线圈向人体发射接收到的射频信号。由于感应线圈与***没有电缆相连接，因而***不能够通过类似识别电路的硬件方法自动辨认正在使用的线圈。目前解决这个问题的方法是通过人机交互界面指定正在使用的线圈名字或者编号，据此MRI***从存储***中找到相应的线圈文件，从而得到线圈特征参数，以设置成像时的图像参数和射频吸收参数。手动操作通常受制于操作人员的接受的培训或者经验，增加了出错的几率，并且容易受到线圈上标签错误或者不能识别的影响。这样使MRI***在操作上有了一定的难度，并可能出现MRI***上线圈的错误使用。

错误的线圈使用将导致MRI***选择错误的线圈文件，以至于影响SAR的正确计算，还可能致使施加给当前病人的射频能量过低(会造成成像效果的不理想)，或者过高(会使病人某个部位的体温升高造成不安全)，或者对图象质量造成明显影响。

发明内容

为了解决以上问题，本发明的目的在于提供在MRI***中识别射频信号接收线圈的方法及装置。

一种在MRI***中识别射频信号接收线圈的方法，包括，

步骤1，通过采集单元获得待测线圈的成像射频信号；

步骤2，比较单元将上述信号与各个线圈的标准成像射频信号进行比较，如果比较结果的误差在预先规定的范围之内，则确定所述待测线圈编号；

步骤3，输出上述待测线圈编号。

所述成像射频信号包括：圆极化信号，线极化信号，反圆极化信号。

所述步骤2中将成像射频信号与各个线圈的标准成像射频信号进行比较是指，执行以下三种比较方式的至少一种：将待测线圈的至少一个圆极化信号与相应的标准圆极化信号相比较；或者将待测线圈的至少一个线极化信号与相应的标准线极化信号相比较；或者将待测线圈的至少一个反圆极化信号与相应的标准反圆极化信号相比较。

在所述步骤3之前还包括一报错步骤，如果没有找到相应的标准数字化成像射频信号，则输出错误信息。

一种在MRI***中识别射频信号接收线圈的方法，包括，

步骤1，通过采集单元获得待测线圈的成像射频信号；

步骤2，对所述成像射频信号进行运算并获得结果数据；

步骤3，比较单元将上述结果数据与各个线圈的标准结果数据进行比较，如果比较结果的误差在预先规定的范围之内，则确定所述待测线圈编号；

步骤4，输出上述待测线圈编号。

所述成像射频信号包括：圆极化信号，线极化信号，反圆极化信号。

所述步骤2中的运算是指，所述圆极化信号，线极化信号，反圆极化信号中两者之间进行除法运算，以获得所述待测线圈的特性信息。

所述步骤3中的将结果数据与各个线圈的标准结果数据进行比较是指，将所述待测线圈的特性信息与各个线圈的标准特性信息相比较。

在所述步骤2之后还包括一拟合步骤，将多个所述特性信息进行拟合，拟合的结果为一次方程或者是高阶方程。

所述步骤3中的将结果数据与各个线圈的标准结果数据进行比较是指，将所述拟合结果的一次方程斜率或者高阶方程与各个线圈的标准拟合结果相比较。

所述步骤2中的运算是指，根据所述待测线圈成像射频信号计算该待测线圈的成像范围。

所述步骤3中的将结果数据与各个线圈的标准结果数据进行比较是指，将所述成像范围数据与各个线圈的标准成像范围数据相比较。

在所述步骤4之前还包括一报错步骤，如果没有找到相应的标准结果数据，则输出错误信息。

一种在MRI***中识别射频信号接收线圈的装置，包括：

采集单元，用于采集待测线圈的成像射频信号；

比较单元，与所述采集单元相连接，用于将所述待测线圈的成像射频信号与各个线圈的标准成像射频信号进行比较，或者用所述待测线圈成像射频信号的运算结果数据与各个线圈的标准结果数据进行比较；

输出单元，用于输出上述比较结果。

所述成像射频信号包括：圆极化信号，线极化信号，反圆极化信号。

还包括一运算单元，将所述待测线圈的圆极化信号，线极化信号，反圆极化信号中的两者之间进行除法运算，以获得该待测线圈的特性信息，或者根据上述成像射频信号计算出待测线圈的成像范围数据，并将运算结果传送给比较单元。

还包括一拟合单元，连接于所述运算单元与比较单元之间，将多个所述特性信息进行拟合，以获得所述特性信息的直线斜率或者高阶方程，并将结果传送给比较单元。

还包括一报错单元，连接于比较单元与输出单元之间，如果没有在线圈文件中找到相应的数字化成像射频信号，则输出错误信息。

本发明的有益效果在于，能够使MRI***自动识别正在***中使用的线圈，并且准确率很高，使MRI***应用更加方便。

附图说明

图1：现有MRI***的组成

图2：感应线圈组构成示意图；

图3为本发明方法流程图；

图4：本发明方法一种实施例流程图；

图5：本发明装置示意图。

具体实施方式

下面，结合附图对于本发明进行如下详细说明。

本发明的实施例中的线圈为3个感应线圈重叠构成的感应线圈组，这样获得CP、LP、反CP信号的准确度比较高。本发明不仅适用于这种结构的感应线圈组，也适用于一个感应线圈，或者有N个感应线圈组成的感应线圈组，或者有N个感应线圈组构成的复杂线圈阵列。本发明也适用于现有技术中带有导线的接收线圈的识别。

在本发明中，将感应线圈或者接收线圈的CP、LP、反CP信号数字化，将其中两个信号相除(可以是CP除以LP，或者LP除以CP，或者CP除以反CP等情况)，其除法的结果就是该线圈的特性信息，这个特性信息是该线圈固定的信息，不随测量条件的变化而变化。

本发明的方案中，在感应线圈或者接收线圈的线圈文件中预先存储线圈的标准成像射频信号和/或特性信息，所述成像射频信号包括但不限于CP和/或LP和/或反CP信号。或者在主计算机中建立一个映射表，其至少具有感应线圈或者接收线圈的标识，标准成像射频信号和/或标准特性信息。

在MRI***应用时，主计算机获得待测线圈的成像射频信号，再用采集的成像射频信号与每个线圈文件中的成像信息相比较；或通过计算成像射频信号得到该线圈的特性信息，与标准特性信息相比较；或者比较待测线圈的特性信息与某个已知线圈实时计算的标准特性信息两者之间的差别；从而确定该线圈的线圈文件，MRI***基于该线圈文件中的参数进行成像。

图3为本发明方法流程图。步骤1，获得待测感应线圈或接收线圈的成像射频信号；步骤2，将所述待测线圈的数据与各个线圈的标准数据相比较；步骤3，输出比较结果。

下面以感应线圈为例，说明可能的几种实现方式：

使用上面所述的感应线圈组或者单个感应线圈，对一个行相位编码(在磁场某一梯度下，对一行信号进行的空间编码)进行扫描，将用于成像的信号与多个感应线圈文件的标准成像射频信号进行比较，如果相同则可以确定使用哪个感应线圈文件。

A.对一种标准水模进行扫描，获得用于成像的CP和/或LP和/或反CP信号，将该信号数字化，然后与多个感应线圈文件中的标准CP和/或LP和/或反CP信号比较，如果比较结果的误差在可允许的范围之内，则可以确定该感应线圈应该使用的线圈文件。这种单纯比较CP和/或LP和/或反CP信号的方式，标准水模是指，水模的质地、外形等条件和制作感应线圈标准成像射频信号时使用的水模相同，并且待测感应线圈与水模的相对位置也要相同，这样可以保证测量出的成像射频信号和感应线圈文件中的成像射频信号差别不会很大，以提高本方法的准确度。可允许的误差是指，由设计人员规定的误差范围，并不做唯一限定。

B.扫描任意一种水模，将采集的CP、LP、反CP信号数字化，将其中两个信号相除(可以是CP除以LP，或者LP除以CP，或者CP除以反CP等情况)获得该待测感应线圈的特性信息，预先在每个感应线圈文件存储各自的标准特性信息，将待测线圈的特性信息与感应线圈文件的标准特性信息作比较，如果相同或者误差在一个允许的范围内，则可以确定该感应线圈应该使用的线圈文件。为了增加测量结果的准确度，可以将待测感应线圈的特性信息进行拟合(延时间轴)，如果拟合结果是线性的，则比较其斜率是否与某个感应线圈文件中存储的斜率相同或接近；如果拟合的结果是呈现高阶函数曲线的形态，则比较该高阶函数或者曲线与感应线圈文件中相应高阶函数或者曲线是否相同或接近。

使用上面所述的感应线圈组，单个感应线圈或者接收线圈，对多行相位编码(在磁场某一梯度下，对多行信号进行的空间编码)进行扫描，同时获得多个CP、LP或者反CP信号，目的是减小CP、LP、反CP信号的误差，将用于成像的信号与多个感应线圈文件中的对应信号进行比较，如果相同则可以确定使用哪个感应线圈文件。

A.对一种标准水模进行扫描，获得用于成像的CP和/或LP和/或反CP信号，将该信号数字化，然后与多个感应线圈文件中标准CP和/或LP和/或反CP信号比较，如果比较结果的误差在可允许的范围之内，则可以确定该感应线圈应该使用的线圈文件。这种单纯比较CP和/或LP和/或反CP信号的方式，标准水模是指，水模的质地、外形等条件和制作感应线圈文件时使用的水模相同，并且待测感应线圈与水模的相对位置也要相同，这样可以保证测量出的成像射频信号和感应线圈文件中的成像射频信号差别不会很大，以提高本方法的准确度。可允许的误差是指，由设计人员规定的误差范围，并不做唯一限定。

B.扫描任意一种水模，将采集的CP、LP、反CP信号数字化，将其中两个信号相除(可以是CP除以LP，或者LP除以CP，或者CP除以反CP等情况)获得待测感应线圈的特性信息，预先在每个感应线圈文件存储各自的标准特性信息，将待测线圈的特性信息与多个感应线圈文件的特性信息作比较，如果相同或者误差在一个允许的范围内，则可以确定该感应线圈应该使用的线圈文件。为了增加测量结果的准确度，可以将待测感应线圈的特性信息进行拟合(延时间轴)，如果拟合结果是线性的，则比较其斜率是否与某个感应线圈文件中存储的斜率相同或接近；如果拟合的结果是呈现高阶方程曲线的形态，则比较该高阶方程或者曲线与感应线圈文件中相应高阶方程或者曲线是否相同或接近。

在MRI***中固定的脊柱阵列线圈(在MRI***中一直固定的线圈)也能够提供CP，反向CP和LP(R/L)信号，预先或者实时计算出该脊柱阵列线圈的特性信息。待测感应线圈测量一水模获得成像射频信号，并计算出该待测感应线圈的特性信息，将该特性信息与脊柱线圈的标准特性信息进行比较，待测感应线圈的特性信息与脊柱阵列线圈的标准特性信息之间的差别是某一个特定值，判断该特定值就可以确定该感应线圈是测量身体哪部分的线圈，以配置给该感应线圈合适的线圈文件。

在MRI***中固定的体线圈是始终存在的，也能够提供CP，反向CP和LP(R/L)信号，预先或者实时计算出该体线圈的标准特性信息。得到待测感应线圈一行或者多行的成像射频信号，并计算出其特性信息，将该特性信息与体线圈的标准特性信息进行比较，待测感应线圈的特性信息与体线圈的特性信息之间的差别是某一个特定值，判断该特定值就可以确定该感应线圈是测量身体哪部分的线圈，以配置给该感应线圈合适的线圈文件。

同样，待测感应线圈可以与MRI***中已知接收线圈或者感应线圈的标准成像射频信号相比较，判断它们之间的差别，就可以确定该感应线圈是测量身体哪部分的线圈，以配置给该感应线圈合适的线圈文件。但是使用这种方法应当保证获得待测线圈成像射频信号的测量条件与标准成像射频信号的测量条件一样。

同样，待测感应线圈可以与MRI***中已知接收线圈或者感应线圈的标准特性信息相比较，判断它们之间的差别，就可以确定该感应线圈是测量身体哪部分的线圈，以配置给该感应线圈合适的线圈文件。

对于人体来说，感应耦合线圈都是只能覆盖一部分身体，比如手腕和头部的感应线圈，它们的成像范围是不同的，通过对CP、LP、反CP信号采用现有技术中的一些运算就可以得到成像范围数据，将被测量感应线圈的成像范围数据与感应多个线圈文件的成像范围数据相比较，以确定感应线圈应该使用的线圈文件。例如，被测量的感应线圈的成像范围为10平方厘米，则该感应线圈为手部的感应线圈，在MRI***应用时采用手部感应线圈的线圈文件进行配置，以获得最好的效果。

如果MRI***没有足够的接收通道，那么也可以通过多次扫描达到确定线圈的目的。

图4为本发明基于一个行相位编码行扫描的实施例流程图。

步骤1，使用两种模式扫描采样点原始数据；

步骤2，获得感应线圈CP原始数据，进入步骤4；

步骤3，获得感应线圈LP(左旋或者右旋由线圈时的设计决定)原始数据，进入步骤5；

步骤4，通过行快速傅氏变换(FFT)获得CP信号的数字化信息，进入步骤6；

步骤5，通过行快速傅氏变换(FFT)获得CP信号的数字化信息，进入步骤6；

步骤6，将得到的数字化信息与所有感应线圈文件的CP和LP信息相比较；

步骤7，如果所有感应线圈文件没有相同或者相近的信息，则报错，否则进入步骤8；

步骤8，决定线圈ID。

图5为本发明装置示意图。在主计算机中，通过采集单元获得待测感应线圈的成像射频信号；比较单元将该信号与多个线圈文件中相应的数据进行比较；输出单元将比较结果输出，输出可能为感应线圈的编号，或者是相应的感应线圈文件；在转换单元与比较单元之间还进一步具有一运算单元，该单元负责将CP、LP、反CP数字信号进行除法计算，以获得待测线圈的特性信息；或者根据CP、LP、反CP数字信号计算得出待测线圈的成像范围数据，并将运算结果输出给比较单元，由比较单元将特性信息或者成像范围与各个线圈相应的标准数据进行比较。更进一步，在运算单元与比较单元之间，还具有一拟合单元，将待测感应线圈或者接收线圈的特性信息进行拟合，形成直线或者高阶函数，比较单元将其与各个线圈的标准直线或者高阶函数进行比较，以获得更准确地测量结果。还包括一报错单元，连接于比较单元和输出单元之间，如果没有找到相应的线圈文件，则输出错误信息。

决定了线圈ID，也就相当于确定了成像区域，可以根据该感应线圈文件设定亮度的缩放因子，射频吸收功率SAR，以及该线圈用于身体哪部分的成像，摆放位置等信息。

本发明的有益效果在于，能够向MRI***自动提供成像区域的信息，避免手工选择成像区域可能出现的误操作，根据感应线圈的特性文件，使SAR计算更加准确，成像效果更好。

以上具体实施方式仅用于说明本发明，而非用于限定本发明。

Claims (18)

1.一种在MRI***中识别射频信号接收线圈的方法，其特征在于，

步骤1，通过采集单元获得待测线圈的成像射频信号；

步骤2，比较单元将上述信号与各个线圈的标准成像射频信号进行比较，如果比较结果的误差在预先规定的范围之内，则确定所述待测线圈编号；

步骤3，输出上述待测线圈编号。

2.根据权利要求1所述的一种在MRI***中识别射频信号接收线圈的方法，其特征在于，所述成像射频信号包括：圆极化信号，线极化信号，反圆极化信号。

3.根据权利要求2所述的一种在MRI***中识别射频信号接收线圈的方法，其特征在于，所述步骤2中将成像射频信号与各个线圈的标准成像射频信号进行比较是指，执行以下三种比较方式的至少一种：将待测线圈的至少一个圆极化信号与相应的标准圆极化信号相比较；或者将待测线圈的至少一个线极化信号与相应的标准线极化信号相比较；或者将待测线圈的至少一个反圆极化信号与相应的标准反圆极化信号相比较。

4.根据权利要求1所述的一种在MRI***中识别射频信号接收线圈的方法，其特征在于，在所述步骤3之前还包括一报错步骤，如果没有找到相应的标准数字化成像射频信号，则输出错误信息。

5.一种在MRI***中识别射频信号接收线圈的方法，其特征在于，

步骤1，通过采集单元获得待测线圈的成像射频信号；

步骤2，对所述成像射频信号进行运算并获得结果数据；

步骤3，比较单元将上述结果数据与各个线圈的标准结果数据进行比较，如果比较结果的误差在预先规定的范围之内，则确定所述待测线圈编号；

步骤4，输出上述待测线圈编号。

6.根据权利要求5所述的一种在MRI***中识别射频信号接收线圈的方法，其特征在于，所述成像射频信号包括：圆极化信号，线极化信号，反圆极化信号。

7.根据权利要求6所述的一种在MRI***中识别射频信号接收线圈的方法，其特征在于，所述步骤2中的运算是指，所述圆极化信号，线极化信号，反圆极化信号中两者之间进行除法运算，以获得所述待测线圈的特性信息。

8.根据权利要求7所述的一种在MRI***中识别射频信号接收线圈的方法，其特征在于，所述步骤3中的将结果数据与各个线圈的标准结果数据进行比较是指，将所述待测线圈的特性信息与各个线圈的标准特性信息相比较。

9.根据权利要求7所述的一种在MRI***中识别射频信号接收线圈的方法，其特征在于，在所述步骤2之后还包括一拟合步骤，将多个所述特性信息进行拟合，拟合的结果为一次方程或者是高阶方程。

10.根据权利要求9所述的一种在MRI***中识别射频信号接收线圈的方法，其特征在于，所述步骤3中的将结果数据与各个线圈的标准结果数据进行比较是指，将所述拟合结果的一次方程斜率或者高阶方程与各个线圈的标准拟合结果相比较。

11.根据权利要求6所述的一种在MRI***中识别射频信号接收线圈的方法，其特征在于，所述步骤2中的运算是指，根据所述待测线圈成像射频信号计算该待测线圈的成像范围。

12.根据权利要求11所述的一种在MRI***中识别射频信号接收线圈的方法，其特征在于，所述步骤3中的将结果数据与各个线圈的标准结果数据进行比较是指，将所述成像范围数据与各个线圈的标准成像范围数据相比较。

13.根据权利要求5所述的一种在MRI***中识别射频信号接收线圈的方法，其特征在于，在所述步骤4之前还包括一报错步骤，如果没有找到相应的标准结果数据，则输出错误信息。

14.一种在MRI***中识别射频信号接收线圈的装置，其特征在于包括：

采集单元，用于采集待测线圈的成像射频信号；

比较单元，与所述采集单元相连接，用于将所述待测线圈的成像射频信号与各个线圈的标准成像射频信号进行比较，或者用所述待测线圈成像射频信号的运算结果数据与各个线圈的标准结果数据进行比较；

输出单元，用于输出上述比较结果。

15.根据权利要求14所述的一种在MRI***中识别射频信号接收线圈的装置，其特征在于，所述成像射频信号包括：圆极化信号，线极化信号，反圆极化信号。

16.根据权利要求14所述的一种在MRI***中识别射频信号接收线圈的装置，其特征在于，还包括一运算单元，将所述待测线圈的圆极化信号，线极化信号，反圆极化信号中的两者之间进行除法运算，以获得该待测线圈的特性信息，或者根据上述成像射频信号计算出待测线圈的成像范围数据，并将运算结果传送给比较单元。

17.根据权利要求16所述的一种在MRI***中识别射频信号接收线圈的装置，其特征在于，还包括一拟合单元，连接于所述运算单元与比较单元之间，将多个所述特性信息进行拟合，以获得所述特性信息的直线斜率或者高阶方程，并将结果传送给比较单元。

18.根据权利要求14或16或17所述的一种在MRI***中识别射频信号接收线圈的装置，其特征在于，还包括一报错单元，连接于比较单元与输出单元之间，如果没有在线圈文件中找到相应的数字化成像射频信号，则输出错误信息。

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