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CN101126800B - 与hifu兼容的mri射频信号的接收线圈及其接收方法 - Google Patents

与hifu兼容的mri射频信号的接收线圈及其接收方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种与HIFU兼容的MRI射频信号的接收线圈及其接收方法。该接收线圈包括相连的天线和放大器，分别用于接收和放大MRI射频信号，在该放大器的前端设置滤波器，用来过滤该天线在接收所述的MRI射频信号同时接收到的HIFU低频信号。该接收方法用于接收该MRI射频信号后将其放大，在放大接收到的MRI射频信号之前进行滤波，用来过滤掉在接收该MRI射频信号同时接收到的HIFU低频信号。通过上述的滤波，可以在HIFU治疗的同时，将该天线同时接收到的HIFU信号和MRI射频信号中的HIFU信号过滤掉，而剩下的MRI射频信号通过放大器的放大后接入MRI系统进行实时成像。由于该放大器仅处理MRI射频信号，因此可以正常地处于线性工作状态，从而保证后续实时成像的正常进行。

Description

与HIFU兼容的MRI射频信号的接收线圈及其接收方法
技术领域
本发明涉及一种磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging；MRI)射频信号的接收线圈，特别是涉及MRI射频信号接收线圈的兼容技术。
背景技术
使用MRI引导的高强度聚焦超声(High Intensity Focused Ultrasound，HIFU)设备是当前医疗器械发展的一个重要的研究方向。
MRI与HIFU相结合的新型疗法可以使医生通过MRI对病灶进行准确定位后，再施以高能聚焦型超声波对病灶进行治疗，同时使用MRI图像实时成像来监控治疗的过程。在上述的治疗中，需要保证MRI的成像和HIFU的治疗同步才能使得MRI能够实时成像。
然而，现有的普通的MRI射频信号接收线圈并不能与HIFU兼容，使得MRI与HIFU不能同步工作，从而无法使用MRI实时成像来监控HIFU的治疗。
参阅图1和图2，该两图分别显示了普通MRI射频信号接收线圈(下称“普通线圈”)的电路原理和逻辑原理。该普通线圈的天线10用于接收MRI射频信号(当HIFU开启时，同时接收MRI射频信号以及HIFU信号)，然后经过匹配电路后，与位于接收通道中的放大器11相连，将接收到的信号放大后接入MRI系统。所述的匹配电路包括依次与该天线10并联的电容C10、C12和C13，以及串连于电容C10、C12之间的电容C11，串连于电容C12、C13之间的电感L10。
进一步参阅图5A，在HIFU系统关闭不工作时，该普通线圈可以正常接收MRI的射频信号，并将该信号放大后接入MRI系统而正常成像。但是当HIFU开启，欲使用MRI同时地实时成像来监控HIFU治疗过程时，该普通线圈却无法正常工作，导致如图5B所示的成像效果。造成上述问题的原因在于，HIFU工作时输出的功率非常高，以至于在空间中的信号强度远远高于MRI射频信号的信号强度。虽然HIFU信号的频率小于MRI射频信号的频率，但是由于其信号强度极大，导致与该天线10相连的放大器11进入非线性工作状态，从而无法正常成像。因此MRI引导的HIFU在HIFU治疗时无法使用MRI实时成像，而不得不通过HIFU和MRI的异步工作来进行治疗和监控，其实时性和准确性明显无法满足需要。
发明内容
本发明的目的在于提出一种与HIFU兼容的MRI射频信号的接收线圈及其接收方法，实现在HIFU治疗的同时正常成像。
为实现上述的目的，本发明提出一种与HIFU兼容的MRI射频信号的接收线圈，包括相连的天线和放大器，该天线用于接收MRI射频信号，该放大器用于放大接收到的MRI射频信号，其中，在该放大器的前端设置滤波器，用来过滤该天线在接收所述的MRI射频信号同时接收到的HIFU信号，该HIFU信号的频率低于该MRI射频信号的频率。
优选地，本发明的滤波器是电感输入的单级、双级或者多级π型LC高通滤波器.所述的电感输入的π型LC高通滤波器包括π型相连的输入电感、电容和输出电感.所述的输入电感并联于所述的天线的两端；所述的电容的一端与该输入电感相连，另一端与所述的输出电感相连；所述的输出电感的一端与上述的电容相连，另一端与该输入电感相连.
相应地，本发明提出一种与HIFU兼容的MRI射频信号的接收方法，用于接收该MRI射频信号后将其放大，其中，在放大接收到的MRI射频信号之前进行滤波，用来过滤掉在接收该MRI射频信号同时接收到的HIFU信号，其中，该HIFU信号的频率低于该MRI射频信号的频率。
优选地，所述的滤波是高通滤波，该高通滤波可以为单级、双级或者多级高通滤波。
通过上述的滤波，可以在HIFU治疗的同时，将该天线同时接收到的HIFU信号和MRI射频信号中的HIFU信号过滤掉，而剩下的MRI射频信号通过放大器的放大后接入MRI系统进行实时成像。由于该放大器仅处理MRI射频信号，因此可以正常地处于线性工作状态，从而保证后续实时成像的正常进行。
附图说明
图1是普通MRI射频信号接收线圈的原理图；
图2是图1的普通MRI射频信号接收线圈的逻辑框图；
图3是本发明MRI射频信号接收线圈的原理图；
图4是图3的本发明MRI射频信号接收线圈的逻辑框图；
图5A和图5B分别是图1的普通MRI射频信号接收线圈在HIFU关闭和开启时的成像效果；以及
图6A和图6B分别是图3的本发明MRI射频信号接收线圈在HIFU关闭和开启时的成像效果。
具体实施方式
参阅图3和图4，在本发明的与HIFU兼容的MRI射频信号的接收线圈(下称“本发明线圈”)中，包括相连的天线20和放大器21，其中，该天线20用于接收MRI射频信号，该放大器21用于放大接收到的MRI射频信号。与普通线圈不同的是，本发明线圈在该放大器的前端设置滤波器22，用来过滤当开启HIFU的时候，在该天线20接收所述的MRI射频信号的同时所接收到的HIFU信号，其中，该HIFU信号的频率低于该MRI射频信号的频率。
假如不进行上述的过滤，HIFU极强的信号强度通常会使得该放大器21进入非线性工作状态，从而无法在HIFU治疗的同时正常成像。由于HIFU信号的频率大大小于MRI射频信号的频率，以1.5T的MRI引导的HIFU系统为例，HIFU工作在1MHz，MRI工作在63.6MHz，因此可以通过在放大接收到的MRI射频信号之前进行滤波，用来过滤掉在接收该MRI射频信号同时接收到的HIFU低频信号。
本发明线圈所采用的上述滤波器22是高通滤波器，用来过滤HIFU低频信号。优选地，该高通滤波器是LC高通滤波器。为了取得较佳的低频过滤效果，本发明的滤波器22采用电感输入的方式，并且采用π型滤波器的方式，而且根据不同的需要，该滤波器22可以为单级滤波器、双级滤波器或者多级滤波器。在本发明中，所谓的单级滤波器、双级滤波器和多级滤波器分别是指该滤波器22中包含一个、两个和多个并联的π型滤波器的情况。
特别参阅图3，在本实施例中，以采用双级滤波器为例来说明该滤波器22的电路原理。在图3中，电感L20、C20和L21组成了其中的一个π型滤波器，电感L21、C21和L22组成了另外一个π型滤波器。其中，在电感L20、C20和L21所组成的π型滤波器中，电感L20充当输入电感，而电感L21充当输出电感；输入电感L20并联于所述的天线20的两端；所述的电容C20的一端与输入电感L20相连，另一端与所述的输出电感L21相连；所述的输出电感L21的一端与上述的电容C20相连，另一端与该输入电感L20相连。
在该滤波器22是单级滤波器的情况下，输出电感L21与所述的放大器21相连，以将过滤掉HIFU低频信号后所剩下MRI射频信号传送到该放大器21进行放大。
在本实施例的滤波器22是双级滤波器的情况下，上述的电感L20、C20和L21所组成的π型滤波器中的输出电感L21同时充当该电感L21、C21和L22组成的π型滤波器的输入电感，而电感L22充当输出电感，输入电感L21、电容C21和输出电感L22之间的连接与前述的电感L20、C20和L21组成的π型滤波器相同，在此不再重复进行说明。
同理，在滤波器22是多级滤波器的情况下，包括依次并联的多个所述的π型LC高通滤波器，其中，在前的π型LC高通滤波器的输出电感作为在后的π型LC高通滤波器的输入电感。
通过上述的本发明滤波器22，可以在HIFU治疗的同时，将该天线20同时接收到的HIFU信号和MRI射频信号中的HIFU信号过滤掉，而剩下的MRI射频信号通过放大器21的放大后接入MRI系统进行实时成像。由于该放大器21仅处理MRI射频信号，因此可以正常地处于线性工作状态，从而保证后续实时成像的正常进行。参阅图6A和6B，图6A示出了本发明线圈在HIFU关闭时正常成像的效果，而图6B则示出了本发明线圈在HIFU开启时同样正常成像的效果。

Claims (15)

1.一种与HIFU兼容的MRI射频信号的接收线圈，包括天线和放大器，该天线用于接收MRI射频信号，该放大器用于放大接收到的MRI射频信号，其特征在于：在该放大器的前端设置滤波器，用来过滤该天线在接收所述的MRI射频信号同时接收到的HIFU信号，其中，该HIFU信号的频率低于该MRI射频信号的频率。
2.根据权利要求1的与HIFU兼容的MRI射频信号的接收线圈，其特征在于：所述的滤波器是高通滤波器。
3.根据权利要求2的与HIFU兼容的MRI射频信号的接收线圈，其特征在于：所述的高通滤波器是LC高通滤波器。
4.根据权利要求3的与HIFU兼容的MRI射频信号的接收线圈，其特征在于：所述的LC高通滤波器是π型LC高通滤波器。
5.根据权利要求4的与HIFU兼容的MRI射频信号的接收线圈，其特征在于：所述的π型LC高通滤波器是电感输入的π型LC高通滤波器。
6.根据权利要求5的与HIFU兼容的MRI射频信号的接收线圈，其特征在于：所述的电感输入的π型LC高通滤波器包括π型相连的输入电感、电容和输出电感。
7.根据权利要求6的与HIFU兼容的MRI射频信号的接收线圈，其特征在于：所述的输入电感并联于所述的天线的两端；所述的电容的一端与该输入电感相连，另一端与所述的输出电感相连；所述的输出电感的一端与上述的电容相连，另一端与该输入电感相连。
8.根据权利要求7的与HIFU兼容的MRI射频信号的接收线圈，其特征在于：所述的电感输入的π型LC高通滤波器是单级滤波器，包括一个所述的π型LC高通滤波器。
9.根据权利要求7的与HIFU兼容的MRI射频信号的接收线圈，其特征在于：所述的电感输入的π型LC高通滤波器是双级滤波器，包括并联的前、后两个所述的π型LC高通滤波器，其中，前一π型LC高通滤波器的输出电感作为后一π型LC高通滤波器的输入电感。
10.根据权利要求7的与HIFU兼容的MRI射频信号的接收线圈，其特征在于：所述的电感输入的π型LC高通滤波器是多级滤波器，包括依次并联的多个所述的π型LC高通滤波器，其中，在前的π型LC高通滤波器的输出电感作为在后的π型LC高通滤波器的输入电感。
11.一种与HIFU兼容的MRI射频信号的接收方法，用于接收该MRI射频信号后将其放大，其特征在于：在放大接收到的MRI射频信号之前进行滤波，用来过滤掉在接收该MRI射频信号同时接收到的HIFU信号，其中，该HIFU信号的频率低于该MRI射频信号的频率。
12.根据权利要求11的与HIFU兼容的MRI射频信号的接收方法，其特征在于：所述的滤波是高通滤波。
13.根据权利要求12的与HIFU兼容的MRI射频信号的接收方法，其特征在于：所述的高通滤波是一级高通滤波。
14.根据权利要求12的与HIFU兼容的MRI射频信号的接收方法，其特征在于：所述的高通滤波是双级高通滤波。
15.根据权利要求12的与HIFU兼容的MRI射频信号的接收方法，其特征在于：所述的高通滤波是多级高通滤波。
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