MRI分系統技術講解 | RF射頻接收技術(1)射頻接收通路總覽

2021-01-13 老王講技術


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     MR技術博大精深,首先對大家說一聲抱歉,上周老王的新電腦又一次出現了莫名其妙的問題,因此暫停了一期文章。本周開始老王帶大家學習射頻通路的另一半重要部分,RX接收通路。

在學習射頻接收通路之前,我們要先明白所謂的RX接收通路到底接收的是什麼信號。實際上在MR系統裡面我們只需要記住射頻系統一般只有兩種信號需要接收:


1.    在介紹射頻發射通路的時候老王介紹過PU coil,它的作用是接收強信號的QBC激發脈衝。

2.    第二個就是實際MRI成像所使用的回波信號,也就是Echo。


     Echo信號就是MR基本原理由於共振現象產生的弛豫產生的,因此其信號強度非常低,因此需要使用專用接收線圈進行接收。而這裡面的專用接收線圈一般來說分為2種:

1.       QBC

2.       專用接收線圈


無論用那種線圈接收,都可以理解為這是通路的前端的不同傳感器,而後端傳輸通路和最終將Echo存儲以及重建成圖片的系統都是一樣的。這裡首先用最基本的模擬接收方式的MR系統進行講解,整體上看射頻接收通路系統框圖如下:


       圖中QBC指的就是處於接收功能的QBC線圈,而ODU指的是專用接收線圈的接口。ODU口一般有2個,下圖中3個接口中間的哪個是在射頻發射通路的時候講過的TR線圈,這種線圈由於有發射功能,因此和普通的ODU接口不同。


接收通路的基本路徑如下:


1.   Echo通過QBC或者接收線圈接收後,傳輸到PFEI上面的MRX板接收。

2.   MRX板將接收到的Echo信號通過BNC通道線進行轉發傳輸到濾波板SFB,有幾個通道有就幾組BNC通道線。

3.   通道線從SFB傳輸到機櫃裡面CDAS系統裡面的RX板的模擬信號接收系統。

4.   在RX板內,接收通道的Echo數據進行ADC轉換,將模擬信號轉換到數位訊號,同時輸出信號的實部(Real)和虛部(Imaginary)。

5.   數字接收信號最後傳輸到重建器裡面,完成圖像重建。


      這裡面有一個通道的概念,使用線圈的時候經常會看到線圈是多少多少通道的,比如16通道頭線圈,8通道乳腺線圈等等。


      簡單來講每個通道都對應一個基礎的接收」線圈」,這裡的線圈之所以打引號是因為它準確來講是一個基礎的線圈單元,每個單元都能夠接收自己接受範圍內的信號。為了便於理解這裡用一個16通道腹部線圈為例進行說明。


      由於Echo的信號實際上是很弱的,因此為了能夠更好地提高信噪比,我們希望接收線圈儘可能靠近被掃描的部位,從而減少外界的噪聲。


     但是人體被掃描的部位比較大,為了能夠儘可能大範圍的掃描,並且能夠在小範圍接收到更強更純粹的echo信號,那麼最直接的方法就是儘可能多的布置多個接受範圍很小並且更接近被掃描物體的小「線圈」,這也就是通道。


     簡單的理解可以用像素的概念來類比,在同樣大的平面內像素點越多當然一幅圖的呈現也就越清楚,這也就是一般來說通道數越多信噪比越高的由來。


      MR技術博大精深,本篇文章從射頻接收通路的框架出發,給大家首先呈現了模擬射頻接收通路的主要組成部分,同時介紹了接收線圈裡面的通道的概念。從MR的原理出發,MR信號的強度是很弱的,而實際MR圖像的好壞很大程度上與信噪比相關。為了得到更高的信噪比,主要就是要在射頻接收通路上做文章,例如增加接收線圈的通道數,或者使用數字接收通路等等,這些都將在後續文章中介紹,敬請期待。

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