CN114325519A - 局部线圈、***接收器、无线传输***、方法和成像*** - Google Patents
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Abstract
本发明实施例中公开了一种局部线圈、***接收器、磁共振信号无线传输***、方法和磁共振成像***。其中，局部线圈包括：线圈主体，用于接收至少一路模拟的磁共振信号；至少一个模数转换模块，每个模式转换模块用于将一路模拟的磁共振信号转换为一路数字的磁共振信号；数据处理模块，用于接收至少一路数字的磁共振信号，对每路数字的磁共振信号进行下变频和下采样处理，将处理后的各路信号利用通用通信接口协议进行打包；和无线发射模块，用于将所述数据处理模块打包后的数据基于无线通信协议发射出去，以使得一***接收器中基于所述无线通信协议的无线接收模块接收所述数据。本发明实施例中的技术方案能够提高磁共振成像质量。
Description
技术领域
本发明涉及磁共振成像领域，特别是一种局部线圈、***接收器、磁共振信号无线传输***、方法和磁共振成像***。
背景技术
磁共振成像(MRI，Magnetic Resonance Imaging)是利用磁共振现象进行成像的一种技术。磁共振成像***通常包括：一个腔型超导磁体、环绕在超导磁体内的梯度线圈、位于梯度线圈内的腔型的体线圈、放置病人的检查台床板，以及用于覆盖病人某个部位的局部线圈，如膝盖线圈、肩线圈、脊柱线圈、手/腕线圈、脚/踝线圈、体阵线圈以及头颈线圈等。
局部线圈作为射频接收单元需要将接收到的磁共振信息传输给***接收器(即磁共振信号采集器)进行图像重建。为了更好的传输磁共振信号，得到较高的图像质量，提高客户的医疗体验，本领域内的技术人员一直在努力寻找磁共振信息传输的较佳实现方案。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例中一方面提出了一种局部线圈和***接收器，另一方面提出了一种磁共振信号无线传输***、方法和磁共振成像***，用以提高磁共振成像质量和病人的医疗体验。
本发明实施例中提出的局部线圈，包括：线圈主体，用于接收至少一路模拟的磁共振信号；至少一个模数转换模块，每个模式转换模块用于将一路模拟的磁共振信号转换为一路数字的磁共振信号；数据处理模块，用于接收来自所述至少一个模数转换模块的至少一路数字的磁共振信号，对每路数字的磁共振信号进行下变频和下采样处理，将处理后的各路信号利用通用通信接口协议进行打包；和无线发射模块，用于将所述数据处理模块打包后的数据基于无线通信协议发射出去，以使得一***接收器中基于所述无线通信协议的无线接收模块接收所述数据。
在一个实施方式中，所述数据处理模块包括：至少一个数据处理子模块和一个打包模块；其中，每个数据处理子模块用于对一路数字的磁共振信号进行下变频和下采样处理；所述打包模块用于对所述至少一路数据处理子模块处理后的各路信号利用通用通信接口协议进行打包。
在一个实施方式中，每路数据处理子模块包括：一端口转换模块，用于将来自一个模数转换模块的一路数字的磁共振信号由串行信号转换为并行信号；一数字下变频器，用于对来自所述接口转换模块的所述并行信号进行下变频处理；一下采样模块，用于对所述数字下变频器下变频处理后的信号进行下采样处理。
在一个实施方式中，所述数据处理模块由现场可编程门阵列芯片实现。
在一个实施方式中，所述无线发射模块为第一WiFi通信模块，所述现场可编程门阵列芯片将打包后的数据通过RGMII接口传输给所述第一WiFi通信模块；所述无线接收模块为第二WiFi通信模块。
在一个实施方式中，所述第一WiFi通信模块作为主机工作在路由器模式下，所述第二WiFi通信模块作为从机工作在AP模式下。
在一个实施方式中，所述模数转换模块和所述数据处理模块位于一模拟前端电路板上，所述模拟前端电路板设置在所述线圈主体上或设置在所述线圈主体外。
本发明实施例中提出的一种***接收器，包括：无线接收模块，用于基于无线通信协议接收来自局部线圈的无线发射模块的数据；接口转换模块，用于将来自所述无线接收模块的数据转换为适合光纤传输的数据；数据接收转换模块，用于接收通过光纤传输的所述数据，并将所接收的数据提供给测量和重建***进行磁共振图像重建。
在一个实施方式中，所述无线发射模块为第一WiFi通信模块，所述无线接收模块为第二WiFi通信模块；所述接口转换模块接收所述第二WiFi通信模块通过RGMII接口传输的数据。
在一个实施方式中，所述第一WiFi通信模块作为主机工作在路由器模式下，所述第二WiFi通信模块作为从机工作在AP模式下。
在一个实施方式中，所述接口转换模块由带有端口物理层芯片的小型可插拔板实现。
本发明实施例中提出的一种磁共振信号无线传输***，包括：上述任一实施方式所述的局部线圈和上述任一实施方式所述的***接收器。
本发明实施例中提出的一种磁共振成像***，包括：如上所述的磁共振信号无线传输***。
本发明实施例中提出的一种磁共振信号无线传输方法，其特征在于，包括：局部线圈侧接收至少一路模拟的磁共振信号；将所述至少一路中的每路模拟的磁共振信号分别转换为一路数字的磁共振信号；对每路数字的磁共振信号进行下变频和下采样处理，将处理后的各路信号利用通用通信接口协议进行打包；将打包后的数据基于无线通信协议发射出去；***接收器侧基于所述无线通信协议接收所述数据；将所述数据转换为适合光纤传输的数据；接收通过光纤传输的所述数据，并将所接收的数据提供给测量和重建***进行图像重建。
在一个实施方式中，所述将处理后的各路信号利用通用通信接口协议进行打包包括：对于满足设定要求的传输环境，采用用户数据报协议对所述处理后的各路信号进行打包；对于不满足设定要求的传输环境，采用传输控制协议对所述处理后的各路信号进行打包。
在一个实施方式中，所述将打包后的数据基于无线通信协议发射出去包括：将打包后的数据通过RGMII接口传输给第一WiFi通信模块，由所述第一WiFi通信模块将所述数据发射出去；所述基于所述无线通信协议接收所述数据包括：由第二WiFi通信模块接收来自所述第一WiFi通信模块的数据；所述将所述数据转换为适合光纤传输的数据之前进一步包括：通过RGMII接口接收来自所述第二WiFi通信模块的数据。
从上述方案中可以看出，由于本发明实施例中将原位于***接收器的模数转换模块前移至局部线圈，降低了模拟磁共振信息的传输距离，因此降低了干扰，提高了信噪比，从而提高了图像成像质量。并且，通过在局部线圈和***接收器之间采用了无线传输，因此省去了电缆接口的插拔，提高了***的使用寿命。
此外，通过采用最新的WiFi通信模块进行磁共振信号的无线传输，可以大大提高传输速率，保证磁共振信号的顺畅传输。
另外，通过为局部线圈和***接收器设置独立的板卡来承载无线传输所需的各个模块，可以无需对原有***进行较多修改，***兼容性较好。
附图说明
下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：
图1A和图1B为本发明实施例中一种磁共振信号无线传输***的示例性结构图。图1A为局部线圈的结构示意图，图1B为***接收器的结构示意图。
图2为本发明实施例中一种磁共振信号无线传输方法的示例性流程图。
其中，附图标记如下：
具体实施方式
本发明实施例中，考虑到目前局部线圈与***接收器之间都是通过电缆连接的，且电缆的长度通常为0.5m-1m，重量为300g-600g。一方面，由于电缆长度相对较长，沿电缆传输的信号的信噪比会显著降低，且还存在来自磁共振激励射频脉冲的干扰。另一方面，在临床实践中，电缆通常被放置在患者身体上，而这可能会引起患者的不舒适感。此外，电缆、接口和射频陷波器都很昂贵，反复插拔后，接口极易损坏。因此，本发明实施例中考虑提供一种磁共振信号无线传输***，用于将局部线圈采集的磁共振信息通过无线传输方式传输给***接收器。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进一步详细说明。
图1A和图1B为本发明实施例中一种磁共振信号无线传输***的示例性结构图。图1A为局部线圈的结构示意图，图1B为***接收器的结构示意图。如图1A和图1B所示，该磁共振信号无线传输***包括：局部线圈1和***接收器2。
如图1A所示，局部线圈1可包括：线圈主体11、至少一个模数转换模块(ADC)12(图中示出了两个ADC的情况)、数据处理模块13和无线发射模块14。
其中，线圈主体11用于接收至少一路模拟的磁共振信号。
每个模数转换模块12用于将一路模拟的磁共振信号转换为一路数字的磁共振信号。通常情况下，对于需要使用电缆将局部线圈连接至***接收器的传统应用，模数转换模块12是位于***接收器上的。本实施例中，是将其前移到了局部线圈上。局部线圈的线圈主体11采集的模拟信号在此转换为数字信号。由于从线圈主体11到ADC的传输距离大大缩短，因此与传统应用相比，模拟信号受到的干扰大大降低，信噪比更高。
数据处理模块13用于接收来自所述至少一个模数转换模块12的至少一路数字的磁共振信号，对每路数字的磁共振信号进行下变频和下采样处理，将处理后的各路信号利用通用通信接口协议进行打包。
具体实现时，数据处理模块13可有多种具体实现形式，图1中示出了其中一种。如图1所示，数据处理模块13包括：至少一个数据处理子模块131(图中示出了两个数据处理子模块的情况)和一个打包模块132。
每个数据处理子模块131用于对一路数字的磁共振信号进行下变频和下采样处理。具体地，每个数据处理子模块131可如图1所示，进一步包括：一端口转换模块1311、一数字下变频器1312和一下采样模块1313。
其中，端口转换模块1311用于将来自一个模数转换模块的一路数字的磁共振信号由串行信号转换为并行信号。
数字下变频器1312用于对来自所述接口转换模块的所述并行信号进行下变频处理，也即移频处理。
下采样模块1313用于对所述数字下变频器下变频处理后的信号进行下采样处理。
本实施例中，通过下变频和下采样处理后，采样率可将至2.5Msps，这可降低对***传输速率的要求，使得***易于实现。
打包模块132用于对至少一路数据处理子模块131处理后的各路信号利用通用通信接口(UCI)协议进行打包。具体实现时，因用户数据报协议(UDP)具有较低的延迟和较高的传输速率，因此对于满足设定要求的传输环境，即传输环境较好的情况，可采用UDP协议对所述处理后的各路信号进行打包。对于不满足设定要求的传输环境，即传输环境不够好的情况，可采用传输控制协议(TCP)对所述处理后的各路信号进行打包，因TCP协议具有差错和纠错功能，只是代价相对较高。
在一个实施方式中，数据处理模块13可由现场可编程门阵列(FPGA)芯片实现，即由FPGA芯片实现上述数据处理模块13的功能。
无线发射模块14用于将数据处理模块13打包后的数据基于无线通信协议发射出去。本实施例中，无线发射模块14可以为第一WiFi通信模块，例如802.11ac(WiFi5)模块。相应地，第一WiFi通信模块可通过ERNI连接器与数据处理模块13通信，接口格式可以为RGMII。即在一个实施方式中，FPGA芯片可将打包后的数据通过RGMII接口传输给所述第一WiFi通信模块，由第一WiFi通信模块将数据发射出去。在一个实施方式中，数据传输可采用5GHz频段的80MHz信道。理论上，实际传输速率超过了300bps。
具体实现时，本实施例中的模数转换模块12和数据处理模块13可位于一模拟前端(AFE)电路板上，该AFE电路板可设置在线圈主体11上或设置在线圈主体11外。
如图1B所示，***接收器2可包括：无线接收模块21、接口转换模块22和数据接收转换模块23。
其中，无线接收模块21用于基于无线通信协议接收来自局部线圈的无线发射模块的数据。与无线发射模块14相对应，本实施例中，无线接收模块21可以为第二WiFi通信模块，例如802.11ac(WiFi5)模块。相应地，无线接收模块21和接口转换模块22之间可通过ERNI连接器通信，且接口格式可以为RGMII。即在一个实施方式中，接口转换模块22接收所述第二WiFi通信模块通过RGMII接口传输的数据。第一WiFi通信模块和第二WiFi通信模块可具有相同的设计，只是二者可工作在不同模式下，即第一WiFi通信模块可作为主机工作在路由器模式下，第二WiFi通信模块可作为从机工作在AP模式下。这些工作模式可预先配置好。
接口转换模块22用于将来自无线接收模块21的数据转换为适合光纤传输的数据。具体实现时，可采用带有端口物理层(PHY)芯片的小型可插拔(SFP)板实现，其一端为连接第二WiFi通信模块的接口，另一端可以为1000BASE-X协议接口。
数据接收转换模块23用于接收通过光纤传输的所述数据，例如接收来自1000BASE-X协议接口的数据，并将所接收的数据提供给测量和重建***(MARS)进行磁共振图像重建。具体实现时，该数据接收转换模块23可为原来的***接收板，只是数模转换功能已从该原***接收板上移至局部线圈侧。
此外，在第一WiFi通信模块的前端，也即数据处理模块13上可进一步包括一用于数据缓冲的缓存，在第二WiFi通信模块的后端，也即SFP板上也可进一步包括一缓存。以防止由于传输或处理延迟而导致的数据丢失。同时在第一WiFi通信模块和第二WiFi通信模块的内部也可以具有一缓存。缓存的大小可根据最大数据速率确定。例如，在一个实施方式中，可大约设置几十或几百MB的缓存，以存储几毫秒内获取的数据。
另外，由于WiFi通信模块将在极高的磁场(如1.5-3.0Telsa)下工作，而磁共振成像***对外部磁场又非常敏感。因此，为了解决磁干扰问题，本实施例中，可将整个线圈发射端的高磁性元件全部换成低磁性或无磁性元件，如将电感器、电容器、时钟等由高磁性元件替换为低磁性或无磁性元件。对WiFi模块的硬件设计进行了相应的修改，以保持其性能。
本发明实施例中的磁共振成像设备可包括上述任一实施方式中的磁共振信号无线传输***。
以上对本发明实施例中的磁共振信号无线传输***进行了详细描述，下面再对本发明实施例中的磁共振信号无线传输方法进行描述。本发明实施例中的磁共振信号无线传输方法可由本发明实施例中的磁共振信号无线传输***实施。对于本发明方法实施例中未详细披露的细节可参考本发明***实施例中的详细描述，此处不再一一赘述。
图2为本发明实施例中一种磁共振信号无线传输方法的示例性流程图。如图2所示，该方法可包括如下处理：
步骤301，局部线圈侧接收至少一路模拟的磁共振信号。
本步骤中，可由图1A所示局部线圈1中的线圈主体11执行。
步骤302，将所述至少一路中的每路模拟的磁共振信号分别转换为一路数字的磁共振信号。
本步骤中，可由图1A所示局部线圈1中的至少一个模数转换模块12执行。
步骤303，对每路数字的磁共振信号进行下变频和下采样处理，将处理后的各路信号利用通用通信接口协议进行打包。
本步骤中，可由图1A所示局部线圈1中的数据处理模块13执行。对于满足设定要求的传输环境，可采用UDP协议对所述处理后的各路信号进行打包；对于不满足设定要求的传输环境，可采用TCP对所述处理后的各路信号进行打包。
步骤304，将打包后的数据基于无线通信协议发射出去。
本步骤中，可由图1A所示局部线圈1中的无线发射模块14执行。
步骤305，***接收器侧基于所述无线通信协议接收所述数据。
本步骤中，可由图1B所示***接收器2中的无线接收模块21执行。
步骤306，将所述数据转换为适合光纤传输的数据。
本步骤中，可由图1B所示***接收器2中的接口转换模块22执行。
步骤307，接收通过光纤传输的所述数据，并将所接收的数据提供给测量和重建***进行图像重建。
本步骤中，可由图1B所示***接收器2中的数据接收转换模块23执行。
对于无线发射模块14为第一WiFi通信模块，无线接收模块21为第二WiFi通信模块的情况，步骤103中可将打包后的数据通过RGMII接口传输给第一WiFi通信模块，由所述第一WiFi通信模块将所述数据发射出去。步骤106之前可进一步包括：通过RGMII接口接收来自所述第二WiFi通信模块的数据。
从上述方案中可以看出，由于本发明实施例中将原位于***接收器的模数转换模块前移至局部线圈，降低了模拟磁共振信息的传输距离，因此降低了干扰，提高了信噪比，从而提高了图像成像质量。并且，通过在局部线圈和***接收器之间采用了无线传输，因此省去了电缆接口的插拔，提高了***的使用寿命。
此外，通过采用最新的WiFi通信模块进行磁共振信号的无线传输，可以大大提高传输速率，保证磁共振信号的顺畅传输。
另外，通过为局部线圈和***接收器设置独立的板卡来承载无线传输所需的各个模块，可以无需对原有***进行较多修改，***兼容性较好。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (16)
1.一种局部线圈，其特征在于，包括：
线圈主体(11)，用于接收至少一路模拟的磁共振信号；
至少一个模数转换模块(12)，每个模式转换模块用于将一路模拟的磁共振信号转换为一路数字的磁共振信号；
数据处理模块(13)，用于接收来自所述至少一个模数转换模块的至少一路数字的磁共振信号，对每路数字的磁共振信号进行下变频和下采样处理，将处理后的各路信号利用通用通信接口协议进行打包；和
无线发射模块(14)，用于将所述数据处理模块打包后的数据基于无线通信协议发射出去，以使得一***接收器中基于所述无线通信协议的无线接收模块(21)接收所述数据。
2.根据权利要求1所述的局部线圈，其特征在于，所述数据处理模块(13)包括：至少一个数据处理子模块(131)和一个打包模块(132)；其中，
每个数据处理子模块(131)用于对一路数字的磁共振信号进行下变频和下采样处理；
所述打包模块(132)用于对所述至少一路数据处理子模块处理后的各路信号利用通用通信接口协议进行打包。
3.根据权利要求2所述的局部线圈，其特征在于，每路数据处理子模块(131)包括：
一端口转换模块(1311)，用于将来自一个模数转换模块的一路数字的磁共振信号由串行信号转换为并行信号；
一数字下变频器(1312)，用于对来自所述接口转换模块的所述并行信号进行下变频处理；
一下采样模块(1313)，用于对所述数字下变频器下变频处理后的信号进行下采样处理。
4.根据权利要求3所述的局部线圈，其特征在于，所述数据处理模块(13)由现场可编程门阵列芯片实现。
5.根据权利要求4所述的局部线圈，其特征在于，所述无线发射模块(14)为第一WiFi通信模块，所述现场可编程门阵列芯片将打包后的数据通过RGMII接口传输给所述第一WiFi通信模块；所述无线接收模块(21)为第二WiFi通信模块。
6.根据权利要求5所述的局部线圈，其特征在于，所述第一WiFi通信模块作为主机工作在路由器模式下，所述第二WiFi通信模块作为从机工作在AP模式下。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的局部线圈，其特征在于，所述模数转换模块(12)和所述数据处理模块(13)位于一模拟前端电路板上，所述模拟前端电路板设置在所述线圈主体(11)上或设置在所述线圈主体(11)外。
8.一种***接收器，其特征在于，包括：
无线接收模块(21)，用于基于无线通信协议接收来自局部线圈的无线发射模块(14)的数据；
接口转换模块(22)，用于将来自所述无线接收模块(21)的数据转换为适合光纤传输的数据；
数据接收转换模块(23)，用于接收通过光纤传输的所述数据，并将所接收的数据提供给测量和重建***进行磁共振图像重建。
9.根据权利要求8所述的***接收器，其特征在于，所述无线发射模块(14)为第一WiFi通信模块，所述无线接收模块(21)为第二WiFi通信模块；
所述接口转换模块(22)接收所述第二WiFi通信模块通过RGMII接口传输的数据。
10.根据权利要求9所述的***接收器，其特征在于，所述第一WiFi通信模块作为主机工作在路由器模式下，所述第二WiFi通信模块作为从机工作在AP模式下。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的***接收器，其特征在于，所述接口转换模块(22)由带有端口物理层芯片的小型可插拔板实现。
12.一种磁共振信号无线传输***，其特征在于，包括：如权利要求1-4和7中任一项所述的局部线圈和如权利要求8或10所述的***接收器；或者包括：如权利要求5所述的局部线圈和如权利要求9所述的***接收器；或者包括：如权利要求6所述的局部线圈和如权利要求10所述的***接收器。
13.一种磁共振成像***，其特征在于，包括：如权利要求12所述的磁共振信号无线传输***。
14.一种磁共振信号无线传输方法，其特征在于，包括：
局部线圈侧接收至少一路模拟的磁共振信号(301)；
将所述至少一路中的每路模拟的磁共振信号分别转换为一路数字的磁共振信号(302)；
对每路数字的磁共振信号进行下变频和下采样处理，将处理后的各路信号利用通用通信接口协议进行打包(303)；
将打包后的数据基于无线通信协议发射出去(304)；
***接收器侧基于所述无线通信协议接收所述数据(305)；
将所述数据转换为适合光纤传输的数据(306)；
接收通过光纤传输的所述数据，并将所接收的数据提供给测量和重建***进行图像重建(307)。
15.根据权利要求14所述的磁共振信号无线传输方法，其特征在于，所述将处理后的各路信号利用通用通信接口协议进行打包(303)包括：
对于满足设定要求的传输环境，采用用户数据报协议对所述处理后的各路信号进行打包；
对于不满足设定要求的传输环境，采用传输控制协议对所述处理后的各路信号进行打包。
16.根据权利要求14所述的磁共振信号无线传输方法，其特征在于，所述将打包后的数据基于无线通信协议发射出去包括：将打包后的数据通过RGMII接口传输给第一WiFi通信模块，由所述第一WiFi通信模块将所述数据发射出去；
所述基于所述无线通信协议接收所述数据包括：由第二WiFi通信模块接收来自所述第一WiFi通信模块的数据；
所述将所述数据转换为适合光纤传输的数据之前进一步包括：通过RGMII接口接收来自所述第二WiFi通信模块的数据。
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