磁共振信號(hào)的樣本相關(guān)放大的制作方法

專利名稱：磁共振信號(hào)的樣本相關(guān)放大的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁共振(MR)的領(lǐng)域，尤其涉及MR系統(tǒng)中所使用的數(shù)字 化儀。
背景技術(shù)：
美國專利US6621433B1討論了一種用于MR成像系統(tǒng)的共振信號(hào)的接 收器，其中，該接收器通過在多個(gè)并行信道(每個(gè)信道以相應(yīng)的增益進(jìn)行 放大)之間分配原始共振信號(hào)而生成用于圖像處理的基帶信號(hào)。數(shù)字信道 選擇器在任意給定時(shí)刻確定要進(jìn)一步進(jìn)行處理的最低失真信道?；诤?jiǎn)單 拉莫爾振蕩器，使用復(fù)數(shù)乘法器數(shù)字地處理通過校準(zhǔn)導(dǎo)出的振幅和相位誤 差補(bǔ)償，這可以在無需樣本的情況下以及在當(dāng)測(cè)量條件發(fā)生變化時(shí)無需進(jìn) 行重復(fù)的情況下完成。
在特定的實(shí)施例中，增益設(shè)置模塊對(duì)開關(guān)進(jìn)行控制，以根據(jù)增益表從 多個(gè)經(jīng)放大的信號(hào)中選擇經(jīng)放大的信號(hào)。該增益表是通過使峰值共振信號(hào) 振幅與相位編碼電平相關(guān)的增益表校準(zhǔn)程序而創(chuàng)建的。

發(fā)明內(nèi)容
在現(xiàn)有技術(shù)中，為特定的相位編碼電平選擇的增益設(shè)置在特定的分布 圖(profile)期間是恒定的。由于無法對(duì)在特定的相位編碼電平期間采集的 MR信號(hào)的強(qiáng)度的變化作出解釋，在特定的分布圖期間設(shè)置恒定的增益的這 種方法會(huì)在最終圖像中產(chǎn)生次優(yōu)結(jié)果。因而期望具有一種用于將MR信號(hào) 數(shù)字化的數(shù)字化儀，其中，該數(shù)字化儀還能夠在特定的相位編碼電平期間 改變?cè)鲆嬖O(shè)置。
因此，在此公開了一種用于將MR信號(hào)數(shù)字化的數(shù)字化儀，該數(shù)字化 儀包括電并聯(lián)的至少兩個(gè)模擬放大器，其配置為對(duì)MR信號(hào)進(jìn)行放大， 其中，每個(gè)模擬放大器具有不同的模擬增益值；測(cè)量單元，其配置為對(duì)MR信號(hào)的特性進(jìn)行測(cè)量；樣本選擇模塊，其配置為基于所測(cè)量的特性而生成 選擇信號(hào)；以及第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，其配置為基于選擇信號(hào)而將來自 至少兩個(gè)模擬放大器之一的經(jīng)放大的MR信號(hào)數(shù)字化。
MR信號(hào)的特性(例如其振幅、信噪比(SNR)等)由測(cè)量單元進(jìn)行測(cè) 量。在典型的MR采集中，信號(hào)振幅在不同的相位編碼電平之間以及在特 定的相位編碼電平內(nèi)都會(huì)發(fā)生變化。后者的一個(gè)示例為正在采集回波信號(hào) 的情況。對(duì)于每個(gè)相位編碼電平，回波將從噪聲水平或者接近噪聲水平開 始，增大至某一最大值并且再次減小至噪聲水平或低于噪聲水平。通過對(duì) 信號(hào)振幅或SNR進(jìn)行測(cè)量，并且基于所測(cè)量的特性而選擇具有適當(dāng)增益設(shè) 置的模擬放大器，可以將整個(gè)MR信號(hào)更準(zhǔn)確地?cái)?shù)字化?；谒鶞y(cè)量的特 性設(shè)置增益的這種方法可以被稱作"樣本相關(guān)放大"。
除了用于將MR信號(hào)數(shù)字化的數(shù)字化儀之外，本文還公開了一種將MR 信號(hào)數(shù)字化的方法，該方法包括使用電并聯(lián)的至少兩個(gè)模擬放大器中的 一個(gè)或多個(gè)對(duì)MR信號(hào)進(jìn)行放大，其中，每個(gè)模擬放大器具有不同的模擬 增益值；對(duì)MR信號(hào)的特性進(jìn)行測(cè)量；基于所測(cè)量的特性而生成選擇信號(hào)； 基于選擇信號(hào)而選擇至少兩個(gè)模擬放大器之一；以及使用第一 ADC將來自 所選擇的模擬放大器的MR信號(hào)數(shù)字化。
此外，本文還公開了一種用于將MR信號(hào)數(shù)字化的計(jì)算機(jī)程序，該計(jì) 算機(jī)程序包括用于以下操作的指令使用電并聯(lián)的至少兩個(gè)模擬放大器中 的一個(gè)或多個(gè)對(duì)MR信號(hào)進(jìn)行放大，其中，每個(gè)模擬放大器具有不同的模 擬增益值；對(duì)MR信號(hào)的特性進(jìn)行測(cè)量；基于所測(cè)量的特性而生成選擇信 號(hào)；基于選擇信號(hào)而選擇至少兩個(gè)模擬放大器之一；以及使用第一ADC將 來自所選擇的模擬放大器的MR信號(hào)數(shù)字化。


以下將通過參考附圖基于下列實(shí)施例以示例的方式詳細(xì)描述這些及其 他方面，其中
圖l示意性地示出了如本文所公開的數(shù)字化儀的實(shí)施例，其中，對(duì)MR 信號(hào)的特性進(jìn)行測(cè)量并將其用于在數(shù)字化儀中選擇適當(dāng)?shù)脑鲆嬷担?br> 圖2示意性地示出了使用多個(gè)ADC實(shí)現(xiàn)的數(shù)字化儀的實(shí)施例；圖3示意性地示出了利用如本文所公開的數(shù)字化儀的MR系統(tǒng)；以及 圖4示出了如本文所公開的將MR信號(hào)數(shù)字化的方法。 相對(duì)應(yīng)的參考數(shù)字在用于各個(gè)附圖時(shí)表示附圖中相對(duì)應(yīng)的元件。
具體實(shí)施例方式
MR信號(hào)具有寬動(dòng)態(tài)范圍，即在采集期間，信號(hào)強(qiáng)度變化非常大，經(jīng)常 為2個(gè)或更多數(shù)量級(jí)。為了避免飽和效應(yīng)并且降低量化噪聲，重要的是， 具有在將模擬MR信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字表示的同時(shí)能夠處理這種寬動(dòng)態(tài)范圍的 數(shù)字化儀。
為了將ADC所引入的量化噪聲最小化，需要對(duì)模擬放大器的模擬增益 值進(jìn)行調(diào)整，以利用ADC的全動(dòng)態(tài)范圍。然而，尤其是當(dāng)SNR很低時(shí)， 以易于得到的(現(xiàn)成產(chǎn)品的)ADC部件實(shí)現(xiàn)的單個(gè)固定增益接收器仍然可 能引入不可接受的量化噪聲水平。因而，需要某種形式的可變?cè)鲆妗?shí)現(xiàn) 這種可變?cè)鲆嬖O(shè)置的方法為具有多個(gè)模擬放大器，將與具有可接受的量化 噪聲水平的工作范圍相對(duì)應(yīng)的不同的增益值分配給每個(gè)模擬放大器。然后， 基于最優(yōu)工作范圍來選擇多個(gè)模擬放大器之一的輸出。
這一文獻(xiàn)討論了具有適當(dāng)?shù)膶拕?dòng)態(tài)范圍的射頻(RF)數(shù)字接收器拓?fù)?結(jié)構(gòu)的另一實(shí)現(xiàn)方式?；谥苯訑?shù)字接收器(DDR)的該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括使 MR信號(hào)的動(dòng)態(tài)增益與數(shù)字化儀的動(dòng)態(tài)增益相匹配的一個(gè)或多個(gè)模擬RF放 大器、直接(即無需混合至中頻)對(duì)MR信號(hào)進(jìn)行采樣的ADC以及通過結(jié) 合數(shù)字濾波技術(shù)將采樣信號(hào)解調(diào)至基帶頻率而使采樣信號(hào)的采樣率與'MR 信號(hào)帶寬的采樣率相匹配的數(shù)字降頻轉(zhuǎn)換器(DDC)。如以下參考圖1和2 所解釋的，數(shù)字化儀的所得到的實(shí)現(xiàn)方式具有使得數(shù)字化儀能夠?qū)⒏邉?dòng)態(tài) 范圍的MR信號(hào)更準(zhǔn)確地?cái)?shù)字化的寬動(dòng)態(tài)范圍。這一特定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(其 中在數(shù)字化之前進(jìn)行樣本選擇)還具有對(duì)延遲失配(即模擬相位)的高靈 敏度、低功耗、不隨溫度發(fā)生變化以及低數(shù)字門數(shù)的優(yōu)點(diǎn)，但是該拓?fù)浣Y(jié) 構(gòu)實(shí)現(xiàn)起來比一些其他的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。
通常，存在為數(shù)字化儀選擇正確的增益值的多種可能的方法。 一種這 樣的方法為"分布圖相關(guān)放大"(PDA)方法，其中，增益值是基于相位編 碼電平而被選擇的，并且在特定的相位編碼電平期間保持恒定。可以從美國專利US5023552獲得關(guān)于PDA方法的進(jìn)一步的信息。通過考慮MR信號(hào) 的信號(hào)強(qiáng)度和/或SNR的預(yù)期變化可以改進(jìn)PDA方法。例如，MR信號(hào)經(jīng) 常作為再聚焦的回波而被接收；再聚焦的過程連同使用讀出梯度采集數(shù)據(jù) 的正常過程規(guī)定，再聚焦的回波的信號(hào)強(qiáng)度將從噪聲水平開始，增大至在 讀出梯度脈沖的中心周圍的最大值，并且降回至噪聲水平。信號(hào)強(qiáng)度的增 大和減小通常遵循單指數(shù)曲線或多指數(shù)曲線，并且可以使用考慮圖像采集 參數(shù)(如采集類型(是二維還是三維)、脈沖序列類型(是自旋回波還是快 速梯度回波)、脈沖序列參數(shù)(回波時(shí)間或TE、重復(fù)時(shí)間或TR)等)的預(yù) 測(cè)模型來進(jìn)行計(jì)算。因而，信號(hào)強(qiáng)度變化的包絡(luò)是己知的。因此，在特定 的相位編碼電平期間，可以基于信號(hào)強(qiáng)度的預(yù)期變化的數(shù)學(xué)模型以預(yù)定的 方式改變?cè)鲆嬖O(shè)置。
一種更準(zhǔn)確的方法為基于實(shí)際的或所測(cè)量的信號(hào)電平設(shè)置增益。如圖1 中所示，可以在ADC將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式之前或之后對(duì)實(shí)際的信號(hào) 電平進(jìn)行測(cè)量。前一測(cè)量由實(shí)線A-ANLG示出，而后者由虛線A-DIGL示 出。MR信號(hào)由并聯(lián)的各個(gè)模擬放大器102^ 1022... 102。接收，并且根據(jù) 各個(gè)模擬放大器的相應(yīng)的模擬增益設(shè)置進(jìn)行放大。樣本選擇模塊(SSM) 108生成選擇信號(hào)SS以對(duì)開關(guān)110進(jìn)行控制，從而選擇最適當(dāng)?shù)哪M放大. 器的輸出。第一ADC104接收所選擇的經(jīng)放大的模擬信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成 數(shù)字表示。還將選擇信號(hào)SS供應(yīng)至使信號(hào)選擇模塊108所引入的延遲與第 一ADC 104所引入的延遲相匹配的延遲匹配電路106。由延遲線112、 114 和有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器116組成的樣本延遲及增益補(bǔ)償單元122接 收來自ADC的數(shù)字化MR信號(hào)和來自延遲匹配電路106的延遲匹配信號(hào)， 并且將信號(hào)輸出至數(shù)字降頻轉(zhuǎn)換器(DDC) 120。
對(duì)模擬MR信號(hào)的特性(例如強(qiáng)度或SNR)進(jìn)行測(cè)量并且將其供應(yīng)至 樣本選擇模塊108 (如箭頭A-ANLG所表示的)，這提供了一種如本文所公 開的數(shù)字化儀的"快速"實(shí)現(xiàn)方式。由于響應(yīng)時(shí)間通常比包括在轉(zhuǎn)換成數(shù) 字格式之后對(duì)MR信號(hào)的特性進(jìn)行測(cè)量的實(shí)現(xiàn)方式更快，因此這一特定的 實(shí)現(xiàn)方式被稱作"快速"。此外，由于ADC和樣本選擇邏輯的延遲，包括 在轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式之后對(duì)MR信號(hào)的特性進(jìn)行測(cè)量的實(shí)現(xiàn)方式還可能限制 要采集的信號(hào)的帶寬。"快速"實(shí)現(xiàn)方式可以典型地由具有很短的上升時(shí)間和松弛的衰減時(shí)間的峰值檢測(cè)器組成，以檢測(cè)模擬信號(hào)的包絡(luò)。
為了在數(shù)字域中對(duì)所選擇的樣本進(jìn)行處理，應(yīng)當(dāng)匹配單個(gè)接收器中的
每個(gè)ADC信道的延遲。如果存在多個(gè)信道，則還需要匹配各個(gè)信道中的延 遲?？梢栽趩挝粯颖緯r(shí)鐘(示出為"延遲線"112、 114)加上實(shí)現(xiàn)為FIR 濾波器116的子樣本延遲時(shí)間中對(duì)延遲進(jìn)行控制。
來自具有不同的增益設(shè)置的不同的模擬放大器的樣本還需要在振幅上
進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)或定標(biāo)。這種定標(biāo)可以通過從FIR濾波器116中的系數(shù)庫選擇不 同組的系數(shù)來完成。基于樣本選擇模塊108所生成的選擇信號(hào)SS (其進(jìn)而 基于由A-ANLG或A-DIGL表示的所測(cè)量的特性而生成)，可以根據(jù)信道中 每個(gè)放大器的實(shí)際增益(如由所測(cè)量的信號(hào)強(qiáng)度或SNR確定的)對(duì)系數(shù)進(jìn) 行編程。關(guān)于已選擇哪個(gè)特定的樣本(即開關(guān)110已將哪個(gè)模擬放大器連 接至第一 ADC 104)的信息與樣本數(shù)據(jù)一起經(jīng)由ADC延遲匹配電路106而 被輸送，并且該信息被用于逐個(gè)樣本地選擇FIR濾波器116的系數(shù)，正如 系數(shù)選擇信號(hào)CS所表示的。ADC延遲匹配電路106用于匹配在數(shù)字化過 程期間由第一 ADC引入的附加延遲，其根據(jù)所選擇的模擬放大器的增益設(shè) 置而改變。因而，在每種情況下，關(guān)于已選擇哪個(gè)增益設(shè)置(即哪個(gè)模擬 放大器)的信息必須傳送至數(shù)字域，以便選擇適當(dāng)?shù)腇IR濾波器系數(shù)。
圖2示出了由具有"精細(xì)"路徑中的固定增益和"粗糙"路徑中的可 選增益的兩個(gè)分離的ADC組成的數(shù)字化儀的實(shí)施例。在這一實(shí)施例中，除 了如圖l的實(shí)施例中的并聯(lián)的多個(gè)模擬放大器102i、 1022...102 之外，還 將附加的模擬放大器202與多個(gè)模擬放大器102,、 1022... 102n并聯(lián)。將附 加的模擬放大器的輸出經(jīng)由抗混疊濾波器(AAF)207連接至第二 ADC 205。 將樣本增益及延遲補(bǔ)償(SGDC)電路122和第二 ADC 205的輸出都經(jīng)由 樣本選擇及定標(biāo)(SCL)電路210供應(yīng)至DDC120，以便進(jìn)行降頻轉(zhuǎn)換。
第二ADC205被認(rèn)為是在數(shù)字化儀的"高增益"或"精細(xì)"路徑中。 由于抗混疊濾波器207，可能另外干擾子采樣原理的鏡頻得以抑制。由于感 興趣的信號(hào)頻帶相對(duì)很窄，因此可以采用限帶子采樣，但需要充分抑制鏡 頻下的噪聲。然而，由于在實(shí)際的實(shí)現(xiàn)方式中，濾波器位于放大器和ADC 之間，因此陡峭抗混疊濾波器排除了模擬域中自動(dòng)增益選擇的使用。這種 濾波器的響應(yīng)時(shí)間可能太長(zhǎng)而不能允許對(duì)每個(gè)樣本的增益選擇。其他ADC 102卜1022 ... 102n可以被認(rèn)為是在數(shù)字化儀的"低增益"或 "粗糙"路徑中。由于在這一路徑中，增益電平較低，因此ADC的量化噪 聲成為主導(dǎo)。結(jié)果，不需要抗混疊濾波器。因此，選擇正確的增益所需的 時(shí)間要短得多。在這一路徑中采用(自動(dòng))動(dòng)態(tài)增益選擇改進(jìn)了大振幅樣 本的SNR，并由此減少了所得到的圖像中的可見偽影。
本文所公開的各個(gè)實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)為，由于各個(gè)模擬放大器的延遲 得以匹配，自動(dòng)選擇的增益設(shè)置從ADC產(chǎn)生k空間中的等距樣本，這獨(dú)立 于實(shí)際的增益設(shè)置而運(yùn)轉(zhuǎn)。在解調(diào)之前執(zhí)行振幅(增益)校正和相位(延 遲)校正這兩者，以便允許單個(gè)數(shù)字解調(diào)器120以具有恒定增益的等距間 隔的樣本(在k空間中)的連續(xù)流進(jìn)行操作。這一增益和延遲校正需要對(duì) 準(zhǔn)確的模擬傳播延遲和增益進(jìn)行測(cè)量的單次校準(zhǔn)。這一方法優(yōu)于在延遲補(bǔ) 償之前進(jìn)行增益校正的優(yōu)點(diǎn)為，ADC和數(shù)字域之間的接口的位寬并不增大 而是仍然等于ADC的位寬。需要進(jìn)行傳輸?shù)膬H有的附加信息為用于選擇信 息的幾位，其可以針對(duì)多個(gè)信道進(jìn)行組合。
要注意的是，匹配來自單個(gè)數(shù)字化儀中的不同的模擬放大器的樣本需 要增益校正。另外，可能需要延遲補(bǔ)償以匹配來自單個(gè)數(shù)字化儀內(nèi)的不同 的ADC (或者來自不同的數(shù)字化儀)的樣本。在單ADC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，不 需要附加的延遲補(bǔ)償。在本文所提議的實(shí)施例中，F(xiàn)IR濾波器提供了實(shí)現(xiàn)以 上所提到的增益和延遲補(bǔ)償這兩者的有效方式。
還要注意的是，粗糙路徑中的附加的模擬放大器可以具有固定模擬增 益或可變模擬增益。盡管只示出了具有單個(gè)ADC和兩個(gè)ADC的實(shí)施例， 但是也可能將本文所公開的理念推廣至涵蓋由多于兩個(gè)ADC組成的實(shí)施 例。
逐個(gè)樣本地的自動(dòng)選擇需要模擬前端中的非常好的延遲匹配。單個(gè) ADC之前的增益設(shè)置之間的延遲差必須足夠小。在溫度相關(guān)(各信道之間 或者各接收器之間的延遲差在工作溫度范圍內(nèi)發(fā)生變化)的情況下，可能 需要對(duì)實(shí)際溫度進(jìn)行測(cè)量，并且基于延遲變化的模型，對(duì)FIR濾波器系數(shù) 中的這一差進(jìn)行校正。這一方法只可應(yīng)用于例如如圖2中所示的多ADC拓 撲結(jié)構(gòu)。
因此，本文所公開的數(shù)字化儀的實(shí)施例提供在模擬輸入處的自動(dòng)或半自動(dòng)的增益選擇以及在數(shù)字域中的增益校正(在單ADC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的情況下) 或者增益和延遲校正(在多ADC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的情況下)。被看作一單元的這 種數(shù)字化儀遞送具有幾乎恒定的增益和很大的動(dòng)態(tài)范圍的數(shù)字樣本。
圖3示出了利用具有如本文所公開的數(shù)字化儀的MR系統(tǒng)的可能的實(shí) 施例。該MR系統(tǒng)包括一組主線圈301、連接至梯度驅(qū)動(dòng)單元306的多個(gè)梯 度線圈302以及連接至RF線圈驅(qū)動(dòng)單元307的RF線圈303?？梢砸泽w線 圈的形式集成到磁體中或者可以是分離的表面線圈的RF線圈303的功能還 受到接收/發(fā)射(T/R)開關(guān)313的控制。多個(gè)梯度線圈302和RF線圈由電 源單元312供電。將輸送系統(tǒng)304 (例如患者臺(tái))用于將受試者305 (例如 患者)定位于MR成像系統(tǒng)內(nèi)?？刂茊卧?08對(duì)RF線圈303和梯度線圈 302進(jìn)行控制。盡管示為單個(gè)單元，控制單元308也可以實(shí)現(xiàn)為多個(gè)單元。 控制單元308還對(duì)重建單元309的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行控制。控制單元308還對(duì)顯示 單元310 (例如監(jiān)視屏或投影儀)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元315以及用戶輸入接口單 元311 (例如鍵盤、鼠標(biāo)、軌跡球等)進(jìn)行控制。
主線圈301生成例如場(chǎng)強(qiáng)為1T、 1.5T或3T的穩(wěn)定且均勻的靜磁場(chǎng)。 也可以在其他場(chǎng)強(qiáng)下采用所公開的數(shù)字化儀。以這樣的方式布置主線圈 301，從而使得主線圈301通常圍住隧道形狀的檢查空間，可以將受試者305 引入該檢査空間中。另一常見的配置包括相對(duì)的極面，空氣間隙位于相對(duì) 的極面之間，通過使用輸送系統(tǒng)304可以將受試者305引入該空氣間隙中。 為了能夠?qū)崿F(xiàn)MR成像，響應(yīng)于梯度驅(qū)動(dòng)單元306所供應(yīng)的電流而由多個(gè) 梯度線圈302生成疊加在靜磁場(chǎng)上的可隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)梯度。適合電子 梯度放大電路的電源單元312向多個(gè)梯度線圈302供應(yīng)電流，結(jié)果生成了 梯度脈沖(也稱作梯度脈沖波形)?？刂茊卧?08對(duì)流過梯度線圈的電流的 餘性(特別是其強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間和方向)進(jìn)行控制，以創(chuàng)建適當(dāng)?shù)奶荻炔?形。RF線圈303在受試者305中生成RF激勵(lì)脈沖并且接收由受試者305 響應(yīng)于RF激勵(lì)脈沖而生成的MR信號(hào)。RF線圈驅(qū)動(dòng)單元307向RF線圈 303供應(yīng)電流，以發(fā)射RF激勵(lì)脈沖，并且對(duì)RF線圈303所接收到的MR 信號(hào)進(jìn)行放大。控制單元308經(jīng)由T/R開關(guān)313對(duì)RF線圈303或RF線圈 組的發(fā)射和接收功能進(jìn)行控制。T/R開關(guān)313設(shè)置有電子線路，該電子線路 在發(fā)射模式和接收模式之間切換RF線圈303，并且保護(hù)RF線圈303以及其他相關(guān)聯(lián)的電子線路免受穿透或其他過載等的影響。所發(fā)射的RF激勵(lì)脈 沖的特性(特別是其強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間)受到控制單元308的控制。
要注意的是，盡管在這一實(shí)施例中，發(fā)射和接收線圈示出為一個(gè)單元， 但是還可能具有分別用于發(fā)射和接收的分離的線圈。還可能具有用于發(fā)射 或接收或者發(fā)射和接收這兩者的多個(gè)RF線圈303。 RF線圈303可以以體 線圈的方式集成到磁體中，或者可以是分離的表面線圈。它們可以具有不 同的幾何形狀，例如鳥籠構(gòu)型或簡(jiǎn)單的閉環(huán)構(gòu)型等?？刂茊卧?08優(yōu)選地 以包括處理器(例如微處理器)的計(jì)算機(jī)的形式?？刂茊卧?08經(jīng)由T/R 開關(guān)313對(duì)RF脈沖激勵(lì)的施加和MR信號(hào)(包括回波、自由感應(yīng)衰減等) 的接收進(jìn)行控制。用戶輸入接口設(shè)備311 (如鍵盤、鼠標(biāo)、觸摸屏、軌跡球 等)使得操作者能夠與MR系統(tǒng)相交互。
利用RF線圈303接收的MR信號(hào)包含關(guān)于正被成像的受試者305的感 興趣區(qū)域中的局部自旋密度的實(shí)際信息。所接收的MR信號(hào)被本文所公開 的數(shù)字化儀數(shù)字化，并且被傳輸至重建單元309。重建單元309從所接收的 信號(hào)重建一個(gè)或多個(gè)MR圖像或譜，并且將其顯示在顯示單元310上?？?替代地，有可能將來自重建單元309的信號(hào)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元315中，同時(shí) 等待進(jìn)一步的處理。重建單元309有利地構(gòu)造為數(shù)字圖像處理單元，對(duì)該 數(shù)字圖像處理單元進(jìn)行編程以導(dǎo)出從RF線圈303接收的MR信號(hào)。
控制單元308能夠裝入并運(yùn)行計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序包括當(dāng)在計(jì) 算機(jī)上執(zhí)行時(shí)使得計(jì)算機(jī)能夠執(zhí)行本文所公開的方法的各方面的指令。本 文^f公開的計(jì)算機(jī)程序可以駐留在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上，例如CD-ROM、 DVD、軟盤、記憶棒、磁帶或計(jì)算機(jī)可讀的任何其他有形介質(zhì)上。計(jì)算機(jī) 程序還可以是下載或者用其他方法(例如經(jīng)由因特網(wǎng))傳輸至計(jì)算機(jī)的可 下載程序。傳輸工具可以是光驅(qū)、磁帶驅(qū)動(dòng)、軟驅(qū)、USB或其他計(jì)算機(jī)端 口、以太網(wǎng)端口等。
圖4示出了如本文所公開的將MR信號(hào)數(shù)字化的方法。該方法包括以 下步驟使用電并聯(lián)的至少兩個(gè)模擬放大器中的一個(gè)或多個(gè)對(duì)磁共振信號(hào) 進(jìn)行放大(402)，其中，每個(gè)模擬放大器具有不同的模擬增益值；對(duì)磁共 振信號(hào)的特性進(jìn)行測(cè)量(404);基于所測(cè)量的特性而生成選擇信號(hào)(406); 基于選擇信號(hào)而選擇至少兩個(gè)模擬放大器之一 (408);以及使用第一模數(shù)
12轉(zhuǎn)換器將來自所選擇的模擬放大器的磁共振信號(hào)數(shù)字化(410)。
所公開的方法在所描述的實(shí)現(xiàn)方式中的順序不是強(qiáng)制性的。在不背離 所公開的理念的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以改變步驟的順序或使用線程 模型、多處理器系統(tǒng)或多進(jìn)程同時(shí)執(zhí)行步驟。
應(yīng)當(dāng)注意到，上面提到的實(shí)施例圖示說明了本發(fā)明而不是限制本發(fā)明， 并且，在不背離所附權(quán)利要求書的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠設(shè)計(jì)許 多可替代的實(shí)施例。在權(quán)利要求書中，放在括號(hào)中的任何參考標(biāo)記不應(yīng)當(dāng) 被解釋為限制權(quán)利要求。詞語"包括"不排除除權(quán)利要求中列出的那些元 件或步驟之外的元件或步驟的存在。元件前的詞語"一"或"一個(gè)"不排 除多個(gè)這樣的元件的存在。所公開的方法可以借助于包括若干不同元件的 硬件以及借助于適當(dāng)編程的計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)。在列舉了若干裝置的系統(tǒng)權(quán)利 要求中，這些裝置中的若干項(xiàng)可以由計(jì)算機(jī)可讀軟件或硬件的一項(xiàng)和相同 項(xiàng)體現(xiàn)。在相互不同的從屬權(quán)利要求中陳述某些措施的事實(shí)并不指示這些 措施的組合不能被有利地使用。
權(quán)利要求
1、一種用于將磁共振信號(hào)數(shù)字化的數(shù)字化儀，包括電并聯(lián)的至少兩個(gè)模擬放大器(1021、1022...102n)，其配置為對(duì)所述磁共振信號(hào)進(jìn)行放大，其中，每個(gè)模擬放大器具有不同的模擬增益值；測(cè)量單元，其配置為對(duì)所述磁共振信號(hào)的特性進(jìn)行測(cè)量；樣本選擇模塊(108)，其配置為基于所測(cè)量的特性(A-ANLG、A-DIGL)而生成選擇信號(hào)(SS)；以及第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器(104)，其配置為基于所述選擇信號(hào)而將來自所述至少兩個(gè)模擬放大器之一的經(jīng)放大的磁共振信號(hào)數(shù)字化。
2、 如權(quán)利要求1所述的用于將磁共振信號(hào)數(shù)字化的數(shù)字化儀，其中， 所述測(cè)量單元配置為在單相編碼步驟期間對(duì)所述磁共振信號(hào)的所述特性進(jìn) 行測(cè)量。
3、 如權(quán)利要求1所述的用于將磁共振信號(hào)數(shù)字化的數(shù)字化儀，其中， 所測(cè)量的特性是所述磁共振信號(hào)在被所述至少兩個(gè)模擬放大器放大之前的 振幅。
4、 如權(quán)利要求1所述的用于將磁共振信號(hào)數(shù)字化的數(shù)字化儀，其中， 所測(cè)量的特性是所述磁共振信號(hào)在被所述至少兩個(gè)模擬放大器放大之前的 信噪比。
5、 如權(quán)利要求1所述的用于將磁共振信號(hào)數(shù)字化的數(shù)字化儀，其中， 所述測(cè)量單元在所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出處對(duì)所述磁共振信號(hào)的所述特 性進(jìn)行測(cè)量。
6、 如權(quán)利要求1所述的用于將磁共振信號(hào)數(shù)字化的數(shù)字化儀，還包括: 附加的模擬放大器(202)，其與所述至少兩個(gè)模擬放大器電并聯(lián)，其中，所述附加的模擬放大器(202)配置為對(duì)所述磁共振信號(hào)進(jìn)行放大；抗混疊濾波器(207)，其配置為對(duì)來自所述附加的模擬放大器的經(jīng)放 大的磁共振信號(hào)進(jìn)行濾波，以生成經(jīng)濾波的信號(hào)；以及第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器(205),其配置為將所述經(jīng)濾波的信號(hào)數(shù)字化。
7、 一種包括如權(quán)利要求1所述的用于將磁共振信號(hào)數(shù)字化的數(shù)字化儀 的磁共振系統(tǒng)，所述磁共振系統(tǒng)包括射頻接收線圈(303)，其接收來自正被檢查的受試者(305)的所述磁 共振信號(hào)；至少兩個(gè)模擬放大器，其與所述射頻接收線圈電并聯(lián)并且配置為對(duì)所 述磁共振信號(hào)進(jìn)行放大，其中，每個(gè)模擬放大器具有不同的模擬增益值； 測(cè)量單元，其對(duì)所述磁共振信號(hào)的特性進(jìn)行測(cè)量； 樣本選擇模塊，其配置為基于所測(cè)量的特性而生成選擇信號(hào)；以及 第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其配置為基于所述選擇信號(hào)而將來自所述至少兩個(gè) 模擬放大器之一 的經(jīng)放大的磁共振信號(hào)數(shù)字化。
8、 一種將磁共振信號(hào)數(shù)字化的方法，所述方法包括使用電并聯(lián)的至少兩個(gè)模擬放大器中的一個(gè)或多個(gè)對(duì)所述磁共振信號(hào) 進(jìn)行放大(402)，其中，每個(gè)模擬放大器具有不同的模擬增益值； 對(duì)所述磁共振信號(hào)的特性進(jìn)行測(cè)量(404); 基于所測(cè)量的特性而生成選擇信號(hào)(406);基于所述選擇信號(hào)而選擇所述至少兩個(gè)模擬放大器之一 (408);以及 使用第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器將來自所選擇的模擬放大器的所述磁共振信號(hào)數(shù) 字化(410)。
9、 一種用于將磁共振信號(hào)數(shù)字化的計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序包括用于以下操作的指令使用電并聯(lián)的至少兩個(gè)模擬放大器中的一個(gè)或多個(gè)對(duì)所述磁共振信號(hào) 進(jìn)行放大，其中，每個(gè)模擬放大器具有不同的模擬增益值；對(duì)所述磁共振信號(hào)的特性進(jìn)行測(cè)量；基于所測(cè)量的特性而生成選擇信號(hào)；基于所述選擇信號(hào)而選擇所述至少兩個(gè)模擬放大器之一；以及 使用第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器將來自所選擇的模擬放大器的所述磁共振信號(hào)數(shù) 字化。
全文摘要
在此公開了一種用于將磁共振(MR)信號(hào)數(shù)字化的數(shù)字化儀，該數(shù)字化儀包括電并聯(lián)的至少兩個(gè)模擬放大器(102₁、102₂…102_n)，其配置為對(duì)MR信號(hào)進(jìn)行放大，其中，每個(gè)模擬放大器具有不同的模擬增益值；測(cè)量單元，其配置為對(duì)MR信號(hào)的特性進(jìn)行測(cè)量；樣本選擇模塊(108)，其配置為基于所測(cè)量的特性而生成選擇信號(hào)(SS)；以及第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器(104)，其配置為基于選擇信號(hào)而將來自至少兩個(gè)模擬放大器之一的經(jīng)放大的MR信號(hào)數(shù)字化。
文檔編號(hào)H03M1/18GK101568848SQ200780047752
公開日2009年10月28日 申請(qǐng)日期2007年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月22日
發(fā)明者H·G·羅弗, J·H·伯夫 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司