[發(fā)明專利]一種多核素多通道核磁共振射頻鏈路實時切換控制裝置

有效

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• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112327232B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發(fā)明（設計）人: 張志;劉朝陽;程鑫;陳方
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院精密測量科學與技術創(chuàng)新研究院
• 主分類號: G01R33/36
• 分類號: G01R33/36;H04B17/382
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所(普通合伙) 42001
• 代理人: 李鵬;王敏鋒

本發(fā)明公開了一種多核素多通道核磁共振射頻鏈路實時切換控制裝置，包括光電接收模塊，邏輯控制模塊，通道擴展與隔離模塊，開關驅(qū)動模塊，光電接收模塊與邏輯控制模塊連接，通道擴展與隔離模塊與開關驅(qū)動模塊連接，邏輯控制模塊還分別與通道擴展與隔離模塊、光電發(fā)射模塊和狀態(tài)指示模塊連接，本發(fā)明可以根據(jù)核素數(shù)量和線圈通道數(shù)進行擴展，不僅可以實現(xiàn)多核素多通道射頻鏈路的實時切換控制，可以實現(xiàn)單核素或幾個核素組合的多通道射頻鏈路的實時切換控制，靈活性強；采用光信號傳輸數(shù)據(jù)，能夠有效減小信號衰減并提高信號的抗干擾能力；邏輯控制模塊與開關驅(qū)動模塊之間進行了物理隔離，能夠防止高電壓驅(qū)動信號干擾控制模塊，提高了系統(tǒng)可靠性。

技術領域

本發(fā)明涉及核磁共振儀器技術領域，具體涉及一種多核素多通道核磁共振射頻鏈路實時切換控制裝置，適用于核磁共振成像儀或核磁共振波譜儀中，用于實現(xiàn)多核素射頻線圈或多通道射頻線圈之間的射頻鏈路狀態(tài)切換與控制。

背景技術

核磁共振射頻線圈是激發(fā)和采集磁共振信號的重要組成部分，根據(jù)不同的工作模式可以將線圈大致分為收發(fā)一體式線圈和收發(fā)分離式線圈。收發(fā)一體式線圈激發(fā)和采集磁共振信號時共用一個線圈，在這種工作模式下，為了保護與線圈直接相連的前置放大器，在信號激發(fā)階段，需要將大功率的射頻信號連接到射頻線圈，并切斷射頻線圈與前置放大器之間的連接；在信號采集階段，需要將微弱的核磁共振信號連接到前置放大器進行放大，并切斷線圈與射頻功放之間的連接，因此需要一個收發(fā)切換信號T/R(Transmit–Receive)來實時控制線圈的工作狀態(tài)。對于收發(fā)分離式線圈來說，信號激發(fā)和采集分別采用不同的線圈完成，但由于激發(fā)線圈和采集線圈具有相同的諧振頻率，如果兩種線圈同時處于工作狀態(tài)，則發(fā)射線圈和接收線圈間會有很強的耦合，使得線圈性能下降，甚至會損壞前置放大器及功率放大器。為了避免這種情況，需要在線圈上設計失諧電路，以保證發(fā)射線圈和接收線圈不會同時處于工作狀態(tài)，因此需要一個控制線圈調(diào)諧和失諧狀態(tài)的信號T/D(Tune-Detune)來控制收發(fā)分離式線圈分時工作。

隨著核磁共振技術的發(fā)展，多核素多通道并行激發(fā)和采集技術已逐漸應用于核磁共振儀器中，這種技術需要將多種不同核素的射頻線圈集成到一起，以實現(xiàn)多核素磁共振信號的并行激發(fā)和采集。然而不同核素的線圈之間同樣存在空間耦合，如果不加以消除將會極大的降低線圈的效率甚至無法產(chǎn)生諧振，因此對于多核素線圈之間同樣需要T/D信號來控制不同線圈的分時工作狀態(tài)。同時，針對多核素線圈內(nèi)的某一種核素線圈，又可以單獨用于激發(fā)和采集對應核素的信號，在這種情況下，首先需要將其他未工作的線圈失諧，然后再根據(jù)線圈的工作模式來切換線圈的工作狀態(tài)，這樣可以保證多核素線圈靈活的工作在單核素模式和多核素模式，提高線圈的利用率。綜上所述，多核素多通道射頻線圈的工作模式始終需要一組或多組信號(T/R或T/D)來進行實時切換與控制，以保證線圈處于最佳工作狀態(tài)。

目前用于實現(xiàn)多核素多通道射頻線圈工作模式實時切換控制裝置的設計方案鮮有文獻報道，現(xiàn)有技術方案中只針對某一種核素設計射頻鏈路切換裝置，無法完成多核素多通道射頻鏈路實時切換，同時，現(xiàn)有技術采用從控制系統(tǒng)直接傳輸電信號的方式進行控制，這種方案在信號傳輸距離較短時沒有問題，但是當控制系統(tǒng)與線圈距離較遠時，由傳輸線內(nèi)阻引入的信號衰減和外部噪聲干擾則會極大的影響控制信號的質(zhì)量，導致控制信號電壓下降和波形失真，降低控制可靠性甚者無法完成射頻鏈路實時切換，因此設計具有強抗干擾能力和高可靠性的射頻鏈路實時切換控制單元，是實現(xiàn)多核素多通道并行激發(fā)和采集技術的重要前提。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術中存在的上述不足之處，本發(fā)明提出了一種多核素多通道核磁共振射頻鏈路實時切換控制裝置，可以實現(xiàn)多種核素射頻鏈路信號的實時切換，保證線圈工作狀態(tài)符合設計要求。

本發(fā)明的上述目的通過以下技術方案實現(xiàn)：

一種多核素多通道核磁共振射頻鏈路實時切換控制裝置，包括光電接收模塊，還包括邏輯控制模塊、通道擴展與隔離模塊和開關驅(qū)動模塊，

光電接收模塊，用于將控制系統(tǒng)發(fā)送的射頻鏈路切換控制光信號轉(zhuǎn)換為射頻鏈路切換控制電信號輸出到邏輯控制模塊，