[发明专利]一种磁共振成像系统及其线圈控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及磁共振成像(MRI)技术领域，特别涉及一种磁共振成像系统的线圈，进一步涉及一种磁共振成像装置的线圈控制电路。

背景技术

磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)是利用磁共振现象进行成像的一种技术。磁共振现象的原理主要包括：包含单数质子的原子核，例如人体内广泛存在的氢原子核，其质子具有自旋运动，犹如一个小磁体，并且这些小磁体的自旋轴没有一定的规律，如果施加外在磁场，这些小磁体将按外在磁场的磁力线重新排列，具体为在平行于或反平行于外在磁场磁力线的两个方向排列，将上述平行于外在磁场磁力线的方向称为正纵向轴，将上述反平行于外在磁场磁力线的方向称为负纵向轴；原子核只具有纵向磁化分量，该纵向磁化分量既具有方向又具有幅度。用特定频率的射频(Radio Frequency，RF)脉冲激发处于外在磁场中的原子核，使这些原子核的自旋轴偏离正纵向轴或负纵向轴，产生共振，这就是磁共振现象。上述被激发的原子核的自旋轴偏离正纵向轴或负纵向轴之后，该原子核就具有了横向磁化分量。停止发射射频脉冲后，被激发的原子核发射回波信号，将吸收的能量逐步以电磁波的形式释放出来，其相位和能级都恢复到激发前的状态，将原子核发射的回波信号经过空间编码等进一步处理即可重建图像。

在现有技术中，磁共振成像系统一般用许多各种射频(RF)天线(下文中称为线圈)操作，所述射频天线用于传输和接收射频脉冲以便激发原子核以放射磁共振信号和/或用于采集所诱发的磁共振信号。磁共振成像(MRI)系统中包括多种线圈，例如覆盖全身范围的体线圈和只覆盖身体某个部位的局部线圈等等。磁共振系统一般具有大型整体线圈(体线圈)，其永久地安装在磁共振扫描仪中。所述整体线圈通常围绕患者采集腔以圆柱形方式布置(例如，使用一种称为鸟笼结构的结构)，在所述患者采集腔中患者在测量期间被支撑在一张床(通常也称为患者定位台)上。一般来说，由于体线圈覆盖的范围较大，因此需要较高的发射功率，并且所得到的图像的信噪比较低，图像各处的信噪比也不均匀。相对体线圈，局部线圈覆盖的范围较小，例如膝盖线圈覆盖的膝盖部位、头线圈覆盖的头部、手腕线圈覆盖的手腕等范围都比较小，所以局部线圈只接收有限的射频激发范围内的射频信号(为了区别于发射阶段的射频信号，以下将局部线圈接收的射频信号称为磁共振信号)，因此，所得到的图像的信噪比较高，而且图像各处的信噪比较均匀。

图1是根据现有技术的磁共振成像系统的线圈控制装置的示意图。为了保护病人的安全和线圈自身的可靠性，如图1所示，在现有技术中，该线圈控制装置通过在一线性直流电源(通常由15V的电压V_CC驱动)和一负电压V_SS(例如，-32V)之间切换进控制，但是，目前的技术存在能量损耗过大的缺点：线圈一侧的负载是二极管，经过该二极管的灌电流I_CS对于线圈是几百毫安而对于体线圈是几安。下式可得出这些产生于控制电路的能量损耗，

P_DISS＝I_CS(V_CC-V_F)，

其中，V_F是经过该二极管的正向电压，约0.7V。由此可见，在这种情况下，能量损耗率如下式：

η＝P_DISS/P_TTL*100％＝I_CS(V_CC-V_F)/(I_CSV_CC)*100％，

其中，P_TTL是全部能量，在V_CC是15V、V_F是0.7V的情况下，能量损耗率η达到了93.5％。

如上所示，在这种线圈控制电路中，大部分能量被浪费了，而且由此导致线圈控制电路极热，这也就构成了在此类线圈控制电路中需要水冷系统的原因，因而占用空间并且成本增加。另外，此类线圈控制电路需要两个正负电压的电源，这也增加了系统复杂性和成本。

发明内容

为了降低系统复杂性并且节约能源，根据本发明的具体实施例提供一种磁共振成像系统的线圈控制装置，所述线圈控制装置包括一直流-直流切换变换器和一控制器，其中，所述直流-直流切换变换器用于将一直流电源切换变换成一直流电流或一直流电压，所述直流-直流切换变换器的输入端与所述直流电源并联，所述控制器控制所述直流-直流切换变换器切换提供所述直流电流或直流电压。