專利名稱：用于mri系統圖像降噪的患者床控制裝置和方法
技術領域：
本發明涉及用于放射診斷的儀器，具體地說，涉及一種用于MRI系統圖像降噪的患者床控制裝置和方法。
背景技術：
磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)也稱核磁共振成像，是隨著低溫技術、超導技術、磁體技術、電子技術和計算機技術的發展而產生的一種非常先進的現代醫學成像技術，已經在大中型醫院中得到了廣泛的應用。人體約70%是由水組成的，每個水分子具有兩個氫核(即質子)。當人體被置于強磁場中時，人體內一部分氫核的自旋會沿著該強磁場的方向取向。此時，用適當的射頻電磁波(即具有共振頻率的電磁波)照射人體，會使沿所述強磁場方向取向的氫核的自旋發生反轉，而當撤銷了該射頻電磁波之后，自旋發生了反轉的氫核會恢復到原來的狀態，即恢復到自旋沿所述強磁場方向取向的狀態，同時輻射出一定能量的光子(即磁共振信號)。這些光子的強度與氫核密度有關，而人體中各種組織的含水率不同，即所含氫核的密度不同，因此，通過探測并分析這些氫核所輻射出的光子的能量分布，就可以將各種組織分開，從而獲得人體內部的精確立體圖像。進一步，如果在所述均勻的強磁場上疊加合適的梯度磁場，則可以大大提高所獲圖像的空間分辨率。MRI系統一般包括超導磁體子系統、梯度子系統、射頻子系統、計算機圖像處理子系統、患者床及其控制裝置等。其中，超導磁體子系統可以提供均勻的強磁場；梯度子系統可以產生疊加在所述均勻強磁場上的合適的梯度磁場；射頻子系統可以產生短而強的射頻電磁脈沖、接收人體產生的磁共振信號 并輸出與其對應的模擬電信號；計算機圖像處理子系統將射頻子系統輸出的模擬信號轉換成數字信號，根據其與人體觀察層面各體素的對應關系得出層面的圖像數據，并用不同的灰度等級顯示出觀察層面的圖像；患者床及其控制裝置則用于將患者移動到所述磁場中以進行掃描。患者床控制裝置通過控制患者床水平電機和患者床垂直電機的正轉和反轉來移動患者床，使患者的待掃描部位精確地到達預定位置。圖1是電路圖，示出了現有的患者床控制裝置的一個簡化電路結構。如圖1所示，現有的一種患者床控制裝置包括但不限于變頻器10、低通濾波器20、水平固態繼電器30、垂直固態繼電器40、以及主控單元50。變頻器10的輸入端與恒壓恒頻交流電源200電連接，變頻器10的輸出端與低通濾波器20的輸入端電連接，低通濾波器20的輸出端通過水平固態繼電器30與患者床水平電機301電連接，低通濾波器20的輸出端也通過垂直固態繼電器40與患者床垂直電機302電連接，主控單元50分別與變頻器10、水平固態繼電器30和垂直固態繼電器40電連接，用以對其進行控制。變頻器10是一種將電壓和頻率固定不變的交流電(例如220V/50HZ的交流電)轉換為電壓或頻率可變的交流電的裝置。在主控單元50的控制下(如圖1中的虛線11所示)，變頻器10將交流電源200所提供的電壓和頻率恒定的交流電轉換為電壓或頻率可調的交流電。當電壓或頻率可調的交流電提供給電機時，電機的轉速就隨之可調。低通濾波器20用來抑制變頻器10所輸出的交流電中的高頻噪聲。水平固態繼電器30和垂直固態繼電器40是一種無觸點開關，在主控單元50的控制(如圖1中的虛線31和虛線41所示)下保持“通”或“斷”的狀態。當水平固態繼電器30處于“通”的狀態時，低通濾波器20輸出的電壓或頻率可調的交流電就會施加到患者床水平電機301上，從而使患者床在水平方向上以速度和方向可控的方式移動。同理，當垂直固態繼電器40處于“通”的狀態時，低通濾波器20輸出的電壓或頻率可調的交流電就會施加到患者床垂直電機302上，從而使患者床在垂直方向上以速度和方向可控的方式移動。當水平固態繼電器30或垂直固態繼電器40處于“斷”的狀態時，相應地，患者床水平電機301或患者床垂直電機302就停止轉動?，F有患者床控制裝置中的變頻器10的工作原理決定了其對弱電信號是個干擾源。當變頻器10上電時，即使沒有電流輸出(即水平固態繼電器30和垂直固態繼電器40斷開，患者床水平電機301和患者床垂直電機302停止轉動)，用近場探頭測試后也可以發現，在變頻器10的端口處有0 40MHz的噪聲，其強度約為70mdB。由于MRI系統的磁共振信號極其微弱，因此，變頻器10的噪聲對磁共振信號的接收和解析產生很大的干擾，從而導致在MRI圖像上出現亮線或亮點，這些亮線或亮點會降低圖像的信噪比，從而導致磁共振信號的接收或解析的失敗或導致醫生對圖像的誤判。為了減小變頻器10的噪聲對MRI系統中的各設備產生的影響，通常在變頻器10的輸入端和輸出端安裝磁環，以吸收變頻器10的端口處的高頻噪聲，但0 5MHz頻率范圍內的噪聲的強度仍約為70mdB。另外，設置低通濾波器20可以抑制變頻器10輸出的交流電中的高頻噪聲，以防止變頻器10輸出的驅動三相電機的強電中的噪聲干擾磁共振信號的收集和解析以及干擾其它裝置的正常工作。再者，可以在變頻器10的相關電路的接口處采用360°屏蔽的金屬護殼ITT連接器。但上述措施仍不能完全根除變頻器10的噪聲對MRI圖像所形成的干擾。

發明內容
本發明是為了解決現有技術中存在的上述技術問題而做出，其目的在于提供一種用于MRI系統圖像降噪的患者床控制裝置和方法，以便完全根除MRI系統的患者床控制裝置中的變頻器所產生的噪聲在MRI圖像中引起的亮線或亮點，從而降低MRI圖像的噪聲，提高MRI圖像的質量。為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供一種用于MRI系統圖像降噪的患者床控制裝置，其包括前置固態繼電器、變頻器、水平固態繼電器、垂直固態繼電器和主控單元，其中，所述前置固態繼電器在電路上設置在恒壓恒頻交流電源與所述變頻器之間，所述水平固態繼電器在電路上設置在所述變頻器與患者床水平電機之間，所述垂直固態繼電器在電路上設置在所述變頻器與患者床垂直電機之間，所述主控單元分別與所述前置固態繼電器、所述變頻器、所述水平固態繼電器和所述垂直固態繼電器電連接，用于對其進行控制。優選地，上述用于MRI系統圖像降噪的患者床控制裝置還可以包括低通濾波器，該低通濾波器在電路上設置在所述變頻器的輸出端，用于對所述變頻器的輸出進行低通濾波。根據本發明的另一方面，提供一種用于MRI系統圖像降噪的方法，該方法包括a)使用上述患者床控制裝置控制患者床移動到預定位置；b)在對患者進行MRI掃描之前，使所述患者床控制裝置中的變頻器失電；c)對患者進行MRI掃描并獲得MRI圖像。優選地，在上述方法中，可以是，所述主控單元與MRI掃描單元電連接，當所述主控單元接收到MRI掃描指令時，先自動控制所述前置固態繼電器斷開，然后控制所述MRI掃描單元進行掃描。由上面的敘述及實踐可知，在本發明所提供的患者床控制裝置中，在變頻器的輸入端設有前置固態繼電器，從而可以通過該前置固態繼電器控制變頻器的得電與失電。在變頻器無輸出時，可以使變頻器失電，從而使變頻器的噪聲消失，以消除變頻器噪聲對MRI系統中的各設備正常工作的影響。特別是，在對患者進行MRI掃描之前，使變頻器失電，可以消除MRI圖像中的亮線和亮點，增大MRI圖像的信噪比，提高MRI圖像的質量。


通過參考以下結合附圖的說明及權利要求書的內容，本發明的其它目的及結果將更加明白及易于理解。在附圖中圖1是電路圖，示出了現有的患者床控制裝置的一個簡化電路結構；圖2是電路圖，示出了本發明的一個實施例所述的用于MRI系統圖像降噪的患者床控制裝置的一個簡化電路結構；以及圖3是方框圖，示出了本發明的一個實施例所述的用于MRI系統圖像降噪的方法。

在所有附圖中相同的標號指示相似或相應的特征或功能。
具體實施例方式在下面的描述中，出于說明的目的，為了提供對一個或多個實施例的全面理解，闡述了許多具體細節。然而，很明顯，也可以在沒有這些具體細節的情況下實現這些實施例。在其它例子中，為了便于描述一個或多個實施例，公知的結構和設備以方框圖的形式示出。下面將參照附圖來描述本發明所述的用于MRI系統圖像降噪的患者床控制裝置和方法的實施例。圖2是電路圖，示出了本發明的一個實施例所述的用于MRI系統圖像降噪的患者床控制裝置的一個簡化電路結構。如圖2所示，本發明的一個實施例所述的用于MRI系統圖像降噪的患者床控制裝置包括前置固態繼電器60、變頻器10、水平固態繼電器30、垂直固態繼電器40和主控單元50，其中，前置固態繼電器60在電路上設置在恒壓恒頻交流電源200與變頻器10之間，水平固態繼電器30在電路上設置在變頻器10與患者床水平電機301之間，垂直固態繼電器40在電路上設置在變頻器10與患者床垂直電機302之間，主控單元50分別與前置固態繼電器60、變頻器10、水平固態繼電器30和垂直固態繼電器40電連接，用于對其進行控制。另外，在本實施例中，優選地，患者床控制裝置還包括低通濾波器20，低通濾波器20在電路上設置在變頻器10的輸出端，用于對變頻器10的輸出進行低通濾波。換言之，本發明的一個實施例所涉及的患者床控制裝置除了包括圖1所示的現有患者床控制裝置中的變頻器10、低通濾波器20、水平固態繼電器30、垂直固態繼電器40、以及主控電路板50外，還包括前置固態繼電器60。變頻器10的輸入端通過前置固態繼電器60與恒壓恒頻交流電源200電連接，并且前置固態繼電器60也受主控單元50控制，如圖2中的虛線61所示。前置固態繼電器60相當于一個受控開關，主控單元50通過控制前置固態繼電器60的通斷狀態來控制變頻器10的得電與失電。本發明的發明構思是，當MRI系統開始工作時，通過主控單元50控制前置固態繼電器60導通，從而使變頻器10得電。然后或同時，可以通過主控單元50控制水平固態繼電器30或垂直固態繼電器40導通,從而驅動患者床水平電機301或患者床垂直電機302,使得患者床能夠進行預期的水平運動或垂直運動。當患者床到達預定的位置后，在開始對患者進行MRI掃描之前，通過主控單元50控制前置固態繼電器60斷開，從而使變頻器10失電。然后，再對患者進行MRI掃描。由于在對患者進行MRI掃描的過程中，變頻器10是失電的，因此，就不會有任何變頻器噪聲影響MRI掃描過程中的磁共振信號的收集和解析，從而從根本上根除了變頻器10所產生的噪聲在MRI圖像中引起的亮線或亮點。圖3是方框圖，示出了本發明的一個實施例所述的用于MRI系統圖像降噪的方法。根據上面的敘述以及如圖3所示，本發明的一個實施例所述的用于MRI系統圖像降噪的方法包括下述步驟在步驟S410中，使用上述本發明提供的患者床控制裝置控制患者床移動到預定位置；在步驟S420中，在對患者進行MRI掃描之前，使該患者床控制裝置中的變頻器失電；在步驟S430中，對患者進行MRI掃描并獲得MRI圖像。在上述方法中，在進行MRI掃描之前，可以單獨控制前置固態繼電器60斷開，以使變頻器10失電。在其它的實施例 中，也可以是，主控單元50與MRI掃描單元(未示出)電連接，當主控單元50接收到MRI掃描指令時，先自動控制前置固態繼電器60斷開，然后控制所述MRI掃描單元進行掃描。在這種情況下，表面看，操作員對本發明中的MRI系統的操作與對以前的MRI系統的操作一樣，但本MRI系統在MRI掃描前卻自動地斷開了前置固態繼電器，從而使變頻器10失電。也即是，執行掃描指令時可以完成變頻器斷電和MRI掃描兩個動作，因此就簡化了操作員的操作。由上面的敘述及實踐可知，在本發明所提供的患者床控制裝置中，在變頻器的輸入端設有前置固態繼電器，從而可以通過該前置固態繼電器控制變頻器的得電與失電。在變頻器無輸出時，可以使變頻器失電，從而使變頻器的噪聲消失，從而消除了變頻器噪聲對MRI系統中的各設備正常工作的影響。特別是，在對患者進行MRI掃描之前，使變頻器失電，可以消除MRI圖像中的亮線和亮點，增大MRI圖像的信噪比，提高MRI圖像的質量。盡管已經結合詳細示出并描述的優選實施例公開了本發明，但是本領域技術人員應當理解，對于上述本發明所提出的用于MRI系統圖像降噪的患者床控制裝置和方法，還可以在不脫離本發明內容的基礎上做出各種改進。因此，本發明的保護范圍應當由所附的權利要求書的內容確定。
權利要求
1.一種用于MRI系統圖像降噪的患者床控制裝置，包括前置固態繼電器、變頻器、水平固態繼電器、垂直固態繼電器和主控單元，其中，所述前置固態繼電器在電路上設置在恒壓恒頻交流電源與所述變頻器之間，所述水平固態繼電器在電路上設置在所述變頻器與患者床水平電機之間，所述垂直固態繼電器在電路上設置在所述變頻器與患者床垂直電機之間，所述主控單元分別與所述前置固態繼電器、所述變頻器、所述水平固態繼電器和所述垂直固態繼電器電連接，用于對其進行控制。
2.如權利要求1所述的用于MRI系統圖像降噪的患者床控制裝置，還包括低通濾波器，該低通濾波器在電路上設置在所述變頻器的輸出端，用于對所述變頻器的輸出進行低通濾波。
3.一種用于MRI系統圖像降噪的方法，包括 a)使用權利要求1所述的患者床控制裝置控制患者床移動到預定位置； b)在對患者進行MRI掃描之前，使所述患者床控制裝置中的變頻器失電； c)對患者進行MRI掃描并獲得MRI圖像。
4.如權利要求3所述的用于MRI系統圖像降噪的方法，其中， 所述主控單元與MRI掃描單元電連接，當所述主控單元接收到MRI掃描指令時，先自動控制所述前置固態繼電器斷開，然后控制所述MRI掃描單元進行掃描。
全文摘要
本發明提供一種用于MRI系統圖像降噪的患者床控制裝置和方法，所述裝置包括前置固態繼電器、變頻器、水平和垂直固態繼電器以及主控單元，其中，前置固態繼電器在電路上設置在恒壓恒頻交流電源與變頻器之間，水平固態繼電器在電路上設置在變頻器與患者床水平電機之間，垂直固態繼電器在電路上設置在變頻器與患者床垂直電機之間，主控單元分別與前置固態繼電器、變頻器、水平和垂直固態繼電器電連接，用于對其進行控制。所述方法包括在對患者進行MRI掃描之前，使所述患者床控制裝置中的變頻器失電，從而可以消除變頻器噪聲引起的MRI圖像上的亮點和亮線。
文檔編號A61B5/055GK103054583SQ20121058123
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月28日 優先權日2012年12月28日
發明者張桂娟, 胡紅兵, 王延龍 申請人:東軟飛利浦醫療設備系統有限責任公司