CN100526905C - 模式建立方法、模式准备方法和磁共振设备的接收单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种从磁共振回答信号建立模式的方法、一种为形成磁共振图像准备模式的方法，以及一种用于具有至少两个本地天线(L_K，M_K，R_K)的磁共振设备的接收单元(1)，该接收单元具有一个组合网络(N，O)，本地天线(L_K，M_K，R_K)分别单独连接在该组合网络(N，O)上，用于组合天线信号(L，M，R)，其中，该组合网络(N，O)至少产生两个不同的模式(P，S，T)，这些模式是天线信号(L，M，R)的线性组合，而这些信号中至少两个分别出现在组合网络(N，O)的一个输出上。

Description

模式建立方法、模式准备方法和磁共振设备的接收单元

技术领域

本发明涉及一种从至少两个磁共振回答信号建立模式的方法。本发明还涉及一种为形成磁共振图像准备模式的方法。另外，本发明还涉及一种用于具有至少两个本地天线的磁共振设备的接收单元，这两个本地天线分别单独连接在组合网络上，用于组合天线信号。

背景技术

快速的并行成像技术(Parallel Acquisition Technigues PAT)在磁共振断层造影(MR断层造影)中用来减少图像拍摄时间。其中，本地天线的位置信息用于图像再现。在具有N个本地天线的有利的设置中图像拍摄时间最多可按加速系数N缩短。因此，所使用的本地天线的数目总是大于或等于所实现的加速系数。对于每个所使用的本地天线需要一个MR成像单元的接收信道。

如果在并行成像方法中使用多个本地天线，并照射本地天线的最大拍摄区域(视野，FOV)，则如同在没有进行加速成像的情况一样，对于每个使用的本地天线需要一个接收信道。

DE 4232827 A1公开了一种本地天线装置。该装置由一个至少具有三个线性极化的本地线圈的阵列组成，各本地线圈这样相对地重叠，使得它们在几何上去耦合，其中，每个本地线圈单独连接在组合网络上，其中在三个本地线圈的各输出信号之间这样地建立起一种复杂的联系，即分别得到一个对应于一种圆极化的MR信号。

US 4825162公开了一种MR成像方法。在该方法中首先提供一个由表面线圈组成的阵列，其中，各表面线圈这样定位，使得其没有相对的交互作用。从每个线圈接收一个MR回答信号，该回答信号来自实验在拍摄区域中的部分。从每个MR回答信号构成一个MR图像，这些MR图像在点至点的基础上相互组合，以产生一幅单一的共同MR图像。

相位控制的多振子天线(Gruppenanttenne)的主题例如在Taschenbuchder Hochfrequenztechnik(高频技术手册)，Springerverlag 1986中有介绍。其中，在多振子天线的馈电网络中使用了移相器和延迟节，该移相器和延迟节在叠加之前改变单个振子的幅度和相位并影响多振子天线的方向特性。

EP 0337194公开了一种PI/2功率分配器，其将输入信号按相同幅度和90°相移分配到两个信号路径。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种建立模式的方法、一种准备模式的方法和一种磁共振设备的接收单元，使得例如可以在并行成像中灵活和简单地使用本地天线。

上述第一个技术问题是通过一种用于从至少两个磁共振回答信号建立至少两个模式的方法来解决的，该磁共振回答信号由至少两个本地天线接收，其中，通过对磁共振回答信号进行加权线性组合产生一初级模式，使得该初级模式对应于幅度和相位控制的多振子天线的磁共振信号，该多振子天线具有对本地天线检测空间中的第一目标区域优化的第一灵敏度分布，以及其中，通过对该磁共振回答信号进行第二加权线性组合产生一次级模式，使得该次级模式对应于幅度和相位控制的多振子天线的磁共振信号，该多振子天线具有在磁共振回答信号相位编码方向上与第一灵敏度分布不同的第二灵敏度分布。

模式的概念描述了与MR设备的一个或多个天线有关的、作为空间函数的在天线场中的灵敏度分布。每个模式有一个相应的模拟输出信号，该信号可以作为MR回答信号被进一步处理为MR照片。“MR回答信号的线性组合”的概念例如包括构成多个MR回答信号的和，其中，每个MR回答信号可以在该和中被相移以及被加权。这样，两个信号和的180°相移例如对应于该两个信号的差信号。在线性组合的极端情况下，可以对除一个信号外的所有信号在线性组合中使用权零，使得产生的模式对应于MR回答信号，必要时还对该信号进行相移。在正常情况下，至少对两个MR回答信号相互线性组合。

本地天线的灵敏度分布决定了在拍摄区域的信噪比。相应地，对于一个模式的灵敏度分布也同样如此，该灵敏度分布例如也与对线性组合起到贡献的本地天线的拍摄区域有关。由于本地天线的拍摄区域在待检查区域中重叠，所以多数情况下指的是一个拍摄区域，该区域在此被称为本地天线的检测空间或者本地天线的视野。

初级模式的构成优选地与本地天线的灵敏度相比以改善的、即优化的灵敏度实现。初级模式可以被理解为一种基本模式，其可以被处理为MR照片，其自身与各从单独的MR信号获得的MR照片相比表示出改善。这种改善尤其发生在检测空间的第一目标区域，在该区域中，提高了例如信噪比，其中，灵敏度例如对圆极化的核自旋信号得到优化。

相反，次级模式的构成优选是这样实现的，以保持由于本地天线相对检测空间的不同空间设置而存在的空间信息。相应地，次级模式也具有灵敏度分布，其在MR回答信号的相位编码方向上与第一种不同。例如，次级模式的信噪比在第一目标区域以外的区域提高。相位编码方向例如在使用初级模式和次级模式进行PAT时，与本地天线排列的方向重合。

用于构成模式方法的第一个优点在于，从本地天线的MR回答信号构成一个初级模式，该初级模式在第一目标区域具有提高的灵敏度。作为第二个优点，还附加地得到一个第二模式(次级模式)，该模式包含补充信息并可以与初级模式组合例如用于PAT。

用于构成模式方法的另一个优点在于，在将模式处理为MR照片时，一方面可以仅由一个输入通道接收灵敏度优化的MR照片，但另一方面还有其它的输入通道可供使用，可以将其它的模式、例如次级模式引入到成像中。这使得可以例如利用初级模式和次级模式进行PAT。优点还在于，在使用至少两个本地天线的条件下，可以将所有MR回答信号的信息内容重新分配到初级和次级模式上。其中，形成例如在分层设置中表示空间编码场函数的模式。该再分配可以例如针对一个单个模式的灵敏度分布或者针对用于PAT的两个模式进行。在优选的情况下，将一定数目的MR信号再分配到相同数目的模式上可以传递所有的信息。

上述第二个技术问题是通过一种为MR成像准备模式的方法来解决的，其中，该方法首先准备至少两个本地天线，它们同时分别接收一个MR回答信号，其中，一个MR回答信号由在空间上属于本地天线的检测空间的不同区域的信号成分组成，其次，借助于上述构成模式的方法从回答信号中至少构成两个模式，第三，将至少一个模式送至MR成像单元的一个接收信道。

该准备模式的方法除了具有用于构成模式的方法的优点之外，还具有这样的优点，即，该方法使得可以将构成模式的子组送至MR成像单元，其中，例如在子组中模式的数量和在其中包含的信息内容与MR成像单元的特性(例如可以使用的接收信道的数目)相匹配。

上述第三个技术问题是通过一种用于具有至少两个本地天线的磁共振设备的接收单元来解决的，这两个本地天线分别单独连接在组合网络上用于组合天线信号，其中，组合网络至少产生两个不同的模式，这些模式是天线信号的线性组合，这些信号中至少有两个分别出现在组合网络的一个输出上。

这种接收单元的优点例如在于，从本地天线的MR回答信号产生模式，这些模式由于其信息内容而适合于不同的MR成像方法。

使用该接收单元的另一个优点在于，一个处理这些模式的MR成像单元可以具有对于成像确定数目的接收信道，该数目不再依赖于在接收单元中使用的本地天线的数目，而是依赖于对于MR成像所需要的信息内容，该信息内容可以在模式中按照对于成像重要的观点组合而成。这使得可以造价低廉地建造MR设备，其中，在MR成像单元使用了按MR设备的预定性能优化数量的接收信道。

该接收单元的另一个优点是，相同的接收单元可以与具有不同数目接收信道的MR成像单元一同使用，或者可以在MR设备中事后扩展接收信道的数目，以便使用更多的具有附加信息内容的模式，并由此增加MR成像的效率。

在用于构成模式方法的一个特别优选的实施方式中，用于产生初级模式的线性组合具有一线性系数，其尤其依赖于本地天线相对于第一目标区域的几何位置。其优点在于，即借助于线性系数的选择可以确定第一目标区域，在其中初级模式的灵敏度分布得到优化。

在用于构成模式方法的一个特别优选的实施方式中，该线性组合具有一加权系数和/或相位系数，该系数特别考虑了不同本地天线的目标区域的不同距离和/或角度的影响。这使得可以将天线信号这样地相互组合，即例如在初级模式中从目标区域得到一个最大的信号。为此的一个例子是通过组合多个天线信号构成一个圆极化的信号。在此，例如可以将一个由于天线至目标区域的距离很小而比平均值大的天线信号，通过相应的加权系数在线性组合中调整到希望的水平。因此，例如可以对一个具有高信噪比的信号加以较重的权，即“高”调整。另外还可以，相对于目标区域的MR辐射的相位考虑本地天线的不同灵敏度，其中，例如借助于相位系数补偿相位差。

在用于构成模式方法的另一个特别优选的实施方式中，为了产生初级模式在线性组合中这样地选择至少一个系数，使得由初级模式产生的MR照片具有对于第一目标区域优化的信噪比。如果在线性组合中涉及很大数目的信号，则这点尤其有效。

在用于构成模式方法的另一个实施方式中，为了产生次级模式这样选择线性组合的至少一个系数，使得利用初级和次级模式进行的并行成像用加速系数2在第二目标区域中对信噪比进行优化。这种线性组合的次级模式具有这样的优点，即在PAT中该次级模式将初级模式用加速系数2优化地补充。在此，在第二目标区域中对信噪比的优化是在PAT测量内进行的。在PAT测量展开之后，该第二目标区域对应于在MR照片中的两个点，其对称于折叠处(Faltung)。

该实施方式的另一个优点在于，即使在使用多于两个本地天线的情况下，也可以利用加速系数2仅用两个接收信道进行并行成像。

在用于构成模式方法的一个特别优选的实施方式中，从至少三个MR回答信号中，通过对MR回答信号的加权线性组合，构成一个除了初级和次级模式外的第三模式，该模式对应于幅度和相位受控的多振子天线的一个MR信号，该多振子天线具有一第三灵敏度分布，其不同于MR回答信号相位编码方向上的第一和第二灵敏度分布。如果例如可以借助于加权线性组合对来自本地天线的三个MR回答信号进行组合，则可以将在构成次级模式之后剩余的信息、例如关于三重卷积(Dreifacheinfaltung)的空间差别的信息记录在第三模式中。在三个天线信号的情况下，可以优选地这样产生三个模式，使得它们共同具有与本地天线的三个天线信号同样的信息内容。

在用于构成模式方法的一种扩展中，为了产生第三模式这样地选择线性组合的至少一个系数，使得利用初级、次级和第三模式进行的并行成像利用加速系数3在第三目标区域中使信噪比优化。这样线性组合的第三模式具有这样的优点，即，其在PAT中利用加速系数3优化地补充了初级和次级模式。在此，该在第三目标区域中对信噪比的优化是在PAT测量中进行的。在PAT测量展开之后该第三目标区域对应于三个点，它们相对折叠处对称。另一个优点在于，即使在使用多于三个本地天线的情况下，也可以利用加速系数3仅用三个接收信道进行并行成像。

在用于构成模式方法的一个特别灵活的扩展中，首先产生一个临时的次级模式和一个临时的第三模式，它们相互正交并分别与初级模式正交，然后通过这两个临时模式的线性组合这样地产生一个次级模式，即，利用该初级模式和该次级模式进行的具有加速系数2的并行成像，在第二目标区域中使信噪比优化。这里正交性涉及一个信号空间，该信号空间通过各天线信号构成，并且在其中由模式构成一个新的基本系统。临时模式的构成具有这样的优点，即，从初级模式出发确定正交的次级和第三模式很简单。但是，单纯按照正交观点建立的临时次级模式并不能在每种情况下都能在和初级模式共同进行的具有加速系数2的并行成像中优化信噪比。但通过临时次级模式和第三模式的线性组合，可以优化利用初级模式和修改的次级模式的并行成像。这是一种简单的、为具有加速系数2的并行成像产生优化的次级模式的方法。

在用于构成模式方法的一个特别优选的实施方式中，从至少四个至其最大值由本地天线的数目给出的数目的MR回答信号中，通过MR回答信号的线性组合逐次构成另一模式，其灵敏度分布不同于所有至此构成的模式的灵敏度分布。通过这种方式可以逐步地通过线性组合MR回答信号构成新的、分别包含在至此构成的模式的组合中没有的信息内容的模式。可以利用新的信息内容构成的、非冗余的模式的最大数目由本地天线数目的本身给出。

在用于构成模式方法的一个特别优选的实施方式中，从至少四个至其最大值由本地天线的数目给出的数目的MR回答信号中，通过MR回答信号的线性组合逐次构成新的模式，这些模式在分别与所有至此构成的模式共同进行的、具有与所使用的模式的数目对应的加速系数的并行成像中，使在各可选目标区域中的信噪比优化。这具有这样的优点，即将借助于所有本地天线可以接收的信息分配到不同的模式中，使得具有一个与至此构成模式的数目对应的加速系数的并行成像分别提供优化的结果。

在用于构成模式方法的一个特别优选的实施方式中，两个模式相互正交。这具有这样的优点，即，如果构成与可供使用的MR天线信号一样多的模式，则不会构成冗余的信息。

在用于构成模式方法的一个特别优选的实施方式中，第一目标区域是在检测空间中的一个区域，该区域在MR检查中是特别感兴趣的区域。这具有这样的优点，即，可以仅使用初级模式产生一个MR照片，该MR照片在特别感兴趣的区域中例如具有最大的信噪比。

在用于构成模式方法的一个特别优选的实施方式中，第一目标区域是检测空间中由于本地天线的设置在至少一个本地天线灵敏度分布中具有低灵敏度的区域。这具有这样的优点，即，借助于所使用的模式可以在目标区域改善灵敏度。

在用于构成模式方法的一个特别优选的实施方式中，至少一个线性组合系数是可调节的，特别是用于选择各待选目标区域的系数。这具有这样的优点，即，例如可以根据不同的目标区域进行构成模式的不同的线性组合，使得MR照片分别针对不同的目标区域被优化。

在用于准备模式方法的一个优选的扩展中，在一个成像单元中将初级模式处理成第一MR照片。这具有这样的优点，即，形成这样一幅MR照片，其例如在第一目标区域以及FOV中具有非常好的信噪比，该FOV在线性组合的本地天线的检测空间上延展。

在用于准备模式方法的一个特别优选的实施方式中，将次级模式与MR成像单元的第二接收信道相连接，并在该成像单元中借助于并行成像技术将初级模式和次级模式处理成第二MR照片。这具有这样的优点，即，即使在MR成像单元中仅有两个接收信道，而次级模式是由多于两个天线信号构成的，也可以例如进行具有加速系数2的并行成像。另一个优点在于，不必首先读出所有天线信号，以产生图像处理过程的对应加速，而是由两个读出初级和次级模式的接收信道就足够了。

在用于准备模式方法的一个特别优选的实施方式中，准备至少三个本地天线，借助于上面描述的用于构成模式的方法构成一个第三模式并与MR成像单元的一个第三接收信道连接，并且在成像单元中借助于并行成像技术将初级、次级和第三模式处理成一幅第三MR照片。这类似于具有加速系数2的并行成像，具有这样的优点，即，即使在MR成像单元中仅有三个接收信道，而第三模式从多于三个天线信号构成，也可以借助于初级、次级和第三模式进行具有加速系数3的并行成像。

在用于准备模式方法的一个特别优选的实施方式中，准备至少四个本地天线，借助于构成模式的方法构成另一模式，并与MR成像单元的另一接收信道相连接，以及在成像单元中借助于并行成像技术将至少两个和最多所有模式处理成另一磁共振照片。这种实施方式的一个优点在于，可以调整MR成像单元的接收信道，即，只要将天线信号线性组合为模式的一个数组，就存在这样的可能性，根据需要将模式的一个子集引入到MR成像中。这样可以仅仅使用较少数目的接收信道利用多个天线的信号进行并行成像。

由此，用于准备模式的方法及其实施方式使得MR设备可以非常灵活地适应使用者的需要。因此，可以例如从涉及接收信道数目的MR设备费用的角度，从多个本地天线的应用中得出最大程度的利用。这例如可以这样实现，即，对应于现有数目的接收信道使用这样的模式来成像，这些模式使得图像加速或者信噪比优化。附加的接收信道可以事后加入，并改善MR设备的效率，其中，可将其它模式引入到成像中。

在接收单元的一个特别优选的实施方式中，各模式在相位编码方向上具有不同的灵敏度分布。这具有这样的优点，即，不同的模式可以相互地用于并行成像。

在接收单元的一个特别优选的实施方式中，线性组合具有移相器和/或加权系数形式的线性系数。这具有这样的优点，即，可以将天线信号加权和移相地相互组合。

在接收单元的一个实施方式中，一个模式对应于一个天线的信号，其几何结构是按照接收用单个本地天线所不能直接接收的空间场结构而构成的。这具有这样的优点，即，借助于本地天线的天线信号组合可以有针对性地接收一个完整的天线结构所需要的场结构。

在接收单元的一个优选的实施方式中，组合网络具有一个附加的移相器，用于补偿信号的延迟。这具有这样的优点，即，可以补偿信号延迟，例如由多次组合每两个信号而相互形成的信号延迟(Signal-aufzeitunterschiede)。

在接收单元的一个特别优选的实施方式中，组合网络包括一个分别具有两个输入和输出的信号组合单元，在该单元中，将加两个输入端的信号在考虑线性系数的条件下，一方面没有相位差地相加，另一方面利用一个特别是60°、90°、120°或180°的相位差相加，以便产生在两个输出上出现的信号。这种信号组合单元可以对任何两个信号进行优选的组合，其中，一方面可以在此构成的信号直接构成一个模式，或者可以借助于例如同样或类似的信号组合单元与其它信号进行组合。优选地可以将该实施方式作为无源网络实现。对于一个无源四端网络的例子是一个90°混合电路。

在接收单元的一个特别优选的实施方式中，至少有三个本地天线，而组合网络包括两个分别具有两个输入和输出的信号组合单元，其中，第一组两个天线信号与第一信号组合单元的输入连接；第一信号组合单元的第一输出与第一模式输出连接，而其第二输出与第二信号组合单元的第一输入连接；第三天线信号与第二信号组合单元的第二输入连接，而第二信号组合单元的第一输出与第二模式输出连接。

在接收单元的一种扩展中，第二信号组合单元的第二输出与第三模式输出连接。

在接收单元的另一个优选的实施方式中，第一信号组合单元将两个设置在两侧的本地天线的信号分别利用一个2^-1/2的加权系数，一方面没有相位差地相加，其结果为一个次级模式，另一方面以180°的相位差相加，其中，第二信号组合单元将这样得到的信号与设在该两侧设置的本地天线之间的第三本地天线的天线信号分别利用一个2^-1/2的加权系数，一方面以90°相位差相加，以产生第三模式，另一方面以-90°的相位差相加，以产生初级模式。该实施方式具有这样的优点，即，可以利用三个天线进行测量，其中，使用MR成像单元的一个、两个或三个接收信道进行成像。

加权系数和相位差是这样选择的，使得初级模式在三个基本上相互平行设置的天线的检测空间的中心区域对应于一种CP模式，次级模式携带关于左/右不对称的信息，而第三模式在检测空间的中心区域对应于一种反CP模式。也就是说，首先产生对应于高频信号的初级模式，该高频信号在检测空间的中心区域由具有产生MR回答信号的核自旋信号的转动方向的圆极化产生(CP模式)。其次，产生对应于一高频信号的次级模式，该高频信号包含了关于两个天线在检测空间中侧向区别的信息。第三，产生对应于一高频信号的第三模式，该高频信号在检测空间的中心区域由“反”圆极化产生(反CP模式)，即由具有与CP模式相比有相反转动方向的圆极化产生。

在接收单元的另一个优选的实施方式中，第一信号组合单元将两个设置在两侧的本地天线的信号分别利用一个2^-1/2的加权系数，一方面以60°的相位差相加，其结果为一次级模式，另一方面以120°的相位差相加，其中，第二信号组合单元将这样得到的信号与设在该两侧设置的本地天线之间的第三本地天线的天线信号分别利用一个2^-1/2的加权系数，一方面以60°的相位差相加，另一方面以120°的相位差相加，其中，一方面产生一个初级模式，另一方面产生一个第三模式。

这种结构方式具有这样的优点，即，其可以与一个头部天线一起使用，该头部天线由三个按相互60°角度设置的本地天线组成。从这样设置的天线的天线信号出发类似于前面的实施方式产生一种CP模式、一种左/右差分模式和一种反CP模式。这种实现方式具有这样另外的优点，即其可以通过简单的信号组合单元，例如两个90°混合电路实现。但是，中间天线被过高地评估，使得出现一个小的CP模式偏差。与该结构简单的优点相比可以容忍该缺陷。

在接收单元的一个特别优选的实施方式中，组合网络和/或信号组合单元至少基本上是无反射和/或无损耗的。由此，在该信号组合单元中相对于输入天线信号基本上不发生信息丢失。这具有这样的优点，即，由于信号噪声损耗的量很小。

在接收单元的一个特别优选的实施方式中，可以将一个模式输出与本地天线选择单元的一个接收信道连接。这具有这样的优点，即，为了成像可以选择不同的模式而不是对天线信号进行选择。

附图说明

下面对照附图1至21对多种实施方式做出说明。图中，

图1示出了一个接收单元构造的示意图和其与一个MR成像单元的共同作用，

图2示出了说明构成至少两个模式的方法的示意图，

图3示出了用于说明从三个MR回答信号构成三个模式的方法的示意图，

图4示出了一个具有对应空间场结构的身体接收天线的三个本地天线的设置，

图5A-5C示出了图4中左侧、中间和右侧天线的信噪比分布(SNR分布)，

图6A-6C示出了由图5A-5C中天线信号建立的初级、次级和第三模式的SNR分布，

图6D示出了在加速系数2下具有初级和次级模式的PAT测量的SNR分布，

图6E示出了在加速系数3下具有初级、次级和第三模式的PAT测量的SNR分布，

图6F示出了在加速系数2下具有初级、次级和第三模式的PAT测量的SNR分布，

图6G示出了在使用所有三个模式下非加速的MR照片的SNR分布，

图7为利用三个输入天线信号组合三个模式的模式矩阵的原理电路图，

图8示出了用对应于图7的模式矩阵产生三个模式的数学描述，

图9为构成模式矩阵的三个加权向量过程的几何表示，

图10为一个身体接收天线的线性组合网络的原理电路图，

图11示出了图10所属的借助于模式矩阵构成模式的数学描述，

图12示出了一个90°混合电路的示意图，

图13示出了一个实现图10和11描述的模式矩阵的组合网络的例子，

图14综合示出了图13中网络的各单元的功能，

图15示出了构成一个头部接收天线三个天线的设置，

图16示出了一个用于图15中头部接收天线的组合网络的例子，

图17示出了一个用于旋转次级和第三向量的网络的原理电路图，

图18示出了另一种运行多个模式矩阵的示意图，

图19示出了多个接收单元与一个信道多路复用器和一个成像单元共同作用的示意图，

图20为说明在初级模式构成中选择目标点的示意图，

图21为说明在并行成像情况下在次级模式构成中选择目标点的示意图。

具体实施方式

图1示出一个接收单元1构造的示意图和其与一个MR成像单元3的共同作用。接收单元1包括例如是线极化的本地天线5A、...5D的一种配置。这些本地天线与组合网络7连接，该组合网络具有至少两个模式输出7A、...7D。在组合网络7中本地天线5A、...5D的天线信号被组合成不同的模式。其作为模式信号出现在组合网络的模式输出7A、...7D。在模式输出7A上为初级模式，在模式输出7B上出现次级模式，在模式输出7C上出现第三模式，等等。模式输出7A与MR成像单元3的接收信道11A连接。

为了成像，将初级模式的模拟信号数字化，并由图像产生单元13将其处理成MR照片15。如果其它模式输出7B、...7D与对应的接收信道11B、...11D连接，则也可以将它们引入到图像产生单元13中用于成像，以便例如进行并行成像。例如，如果使用初级模式和次级模式，则可以进行加速系数为2的并行成像。

接收单元1与MR成像单元3的这种共同作用具有这样的优点，即，独立于所使用的天线5A、...5D的数目，根据组合网络7产生多个供MR成像单元3使用的模式。根据具有接收信道11A、...11D的MR成像单元3的不同构成，MR成像单元3可以应用不同类型的成像技术。对应地，接收单元1适合于为不同构成的MR成像单元3提供与不同要求相适应的信号。由此，接收单元1的性能是可以与接收信道11A、...11D的数目可伸缩地优化利用的。

如果例如仅使用MR成像单元3的初级模式，则可以产生一幅MR照片15，其描述了通过所有本地天线5A、...5D给出的总的拍摄区域FOV，并同时可以通过天线信号的适当线性组合在第一目标区域将MR照片15的信噪比优化。

图2中示意地示出组合网络在输入两个天线信号A1、A2和构成两个模式(初级模式P和次级模式S)情况下的工作方式。

下面将组合网络和模式矩阵的概念同等含义地使用。模式矩阵的概念说明组合网络的功能，其在于从输入的信号产生线性组合。在数学上可以将线性组合用矩阵来描述，线性组合的结果相应地称为“模式”。

在图2中看出，模式矩阵17将输入天线信号A1和A2进行组合，以产生初级模式P和次级模式S。模式矩阵17的工作方式可以通过一个矩阵MM描述，该矩阵将作为向量描述的输入天线信号转化成同样是作为向量描述的模式：

$\left(\begin{array}{c}P\\ S\end{array}\right)=\mathrm{MM}\left(\begin{array}{c}A1\\ A2\end{array}\right).$

一个组合网络优选地是接近于没有损耗的和在所有端口没有反射地与MR天线信号的网络匹配的。表示组合网络的矩阵MM必须是可逆的。此外，没有损耗要求构成矩阵MM的加权向量相互正交。这点并不是必须的。正交性将结合图7进一步解释。没有损耗有这样的附加优点，即没有信息损失由于热固有噪声在网络中出现。这点是一个特别的优点，因为由于损耗噪声可以使信噪比变差。一个优选的无源网络具有这样的特性，即矩阵可逆。这点在网络合成中有意义。

图3示出了从MR接收天线的三个MR回答信号L、M、R构成三个模式P、S、T的示意图。这种情况多数是以下列描述的例子为基础的。其中，将分别从左侧、中间和右侧天线接收的输入天线信号L、M、R送至模式矩阵19的输入M1、M2、M3。在模式矩阵19中将其组合成三个模式，即初级模式P、次级模式S和第三模式T。这些模式出现在输出M4、M5、M6上。此外，可以通过移相器改变输入信号L、M、R以及模式P、S、T的相位。

图4示出了三个天线L_K，M_K，R_K设置的实施方式，如它们在MR身体接收天线的情况下出现的那样。该天线设置具有一个拍摄区域FOV_k，该区域通过单个天线L_K，M_K，R_K的拍摄区域的叠加给出。患者身体的待检查区域优选地位于该拍摄区域FOV_k中。

此外在图4中示意地标出了表示天线灵敏度分布的、三个天线L_K，M_K，R_K的场变化FL，FM，FR。对于位于拍摄区域FOV_k的中心和天线设置的对称轴AS上的中心点Z_K，标出了三个表示灵敏度的三个天线L_K，M_K，R_K的场向量SR，SL，SM。三个场向量SR，SL，SM的方向相互具有一个90°或180°的角，而场向量SM由于从天线M_K到中心点Z_K的较小的距离，与场向量SR，SL相比强出2^1/2。

借助于用于线性组合天线信号的组合网络，此时应该构成例如在位置Z_K具有增高的灵敏度的模式。在圆极化MR激励的条件下，按圆极化MR辐射信号设置的天线结构实现最大的接收信号。较强的接收信号例如与用线极化天线在同等条件下可以得到的信噪比相比改善了信噪比。

图4中示出了三个天线L_K，M_K，R_K的场变化FL，FM，FR接近于对于圆极化信号特别敏感的模式的构成方式。为此这样地组合三个天线的信号，使其产生围绕点Z_K旋转的场变化，该场变化优选地与从点Z_K出发的圆极化辐射相匹配。为此，将信号SR和SL以180°的相位差相互叠加，即这些量按不同的符号叠加。产生的“和信号”具有与信号SM90°的相位差。相应地，将信号SM按90°的相位差与信号SR和SL的和信号相加。其中，这样地选择加权，使得考虑到不同的信号强度并产生纯圆极化灵敏度，即，信号SM与相移的SR和SL的和信号相比被更强地加权。

相位和加权系数一般地取决于目标区域的选择，该区域在图4中通过中心点Z_K给出。

存在不同的选择中心点Z_K的观点。例如中心点可以位于在医学上特别感兴趣的位置。在使用体线圈的情况下，这例如可以是患者的脊椎。另一个标准是提到的信噪比。如果整个拍摄用所有的天线进行，则可以将目标区域设置在天线装置拍摄区域中的一个点，其中用较小的信噪比进行接收。如果考虑到对称地在拍摄区域FOV_k的相对一侧放置另外一个MR身体接收天线装置，则在例如图4中拍摄区域FOV_k的中心点Z_K上具有最小的信噪比，因为点Z_K离所有拍摄天线最远。

一方面优选的是，可以为在拍摄区域中的每个点建立一个优化的初级模式。如果可以调节线性组合的线性系数，即相位系数和加权系数，则这点是可能的。另一方面优选的是，倾向与构成简单技术结构的基础的线性组合。只要实现的信噪比与可以实现的优化的信噪比的差别小得可以忽略，则简单技术结构的优点可以证明使用不是优化的相位关系和加权系数是正确的。通常优选的是，将初级模式按圆极化模式的类型产生。技术上的实施方式将结合图10和16进行描述。

图5A，5B和5C表示在拍摄区域FOV_k对图4中左侧、中间和右侧天线L_K，M_K，R_K的信噪比的分布(SNR分布)EL，EM，MR的模拟。灵敏度分别通过按灰度级别二维显示的信噪比(SNR)给出。黑表示较低的而白表示较高的SNR。在分布的中心和在图4中一样分别示出了中心点Z_K。灵敏度对应于本地天线至拍摄区域FOV_k的设置分别在接近天线处最强。在模拟中用具有250 x 250像素的像素图表示拍摄区域。明显地看出在中心点Z_K具有较低的信噪比。

图6A，6B和6C表示对身体接收单元的初级模式P、次级模式S和第三模式T产生的SNR分布EP，ES，ET的模拟。其中，初级模式P如上所述作为圆极化模式(CP模式)构成。这三个模式P，S，T如何分别构成将在下面详细描述。在初级模式P中明显地看出，在拍摄区域FOV_k靠近天线的一侧有一个增大的、具有良好信噪比的区域。特别明显的是在中心点Z_K有提高的信噪比。初级模式P覆盖了处于三个本地天线L_K，M_K，R_K一侧的、拍摄区域FOV_k的整个半部。

次级模式S和第三模式T具有分别与其它模式P，S，T不同的灵敏度分布EP，ET。这种区别尤其表现在相位编码方向ρ上，该相位编码方向在这种情况下处于三个天线侧向相互设置的方向上。在构成初级模式P之后有可能，按照图6A给出的SNR分布仅仅使用一个输入通道产生一幅MR照片。其中，CP形式的初级模式P是这样选择的，即其使得在中心点Z_K的信噪比最大。为了产生一幅这样的MR照片仅仅处理一个输入信号，并且相应地不进行并行成像。

图6B中的次级模式S是这样选择的，即，如果利用加速系数2产生一幅MR照片，则可在第二待选择的图像区域实现最大的信噪比。次级模式S在左和右天线L_K，R_K附近表现出加强的灵敏度。其中，为了并行成像使用了初级模式P和次级模式S。尽管初级和次级模式P，S在其灵敏度大小上具有一种右-左的对称，在PAT中由于模式相位的原因可能有右-左相位差。

图6D示出一个具有加速系数2的PAT测量的模拟SNR分布EPAT22，其中为了成像使用了初级模式P和次级模式S。在左和右天线L_K，R_K的区域中可以看出信噪比的改善。此外，可以看出按在SNR分布EPAT22中的结构的形式的PAT折叠的影响。没有模式矩阵必须使用所有三个信号。使用模式矩阵则可以用两个信号进行具有加速系数2的PAT。

将在图6D中的第三模式这样相应地选择，即，如果利用所有三个模式P，S，T和加速系数3进行并行成像，则可在一个较宽的图像区域中实现最大信噪比。第三模式在靠近中间天线M_K附近具有一个加强的灵敏度，以及在左和右天线L_K，R_K附近则不如此强。

图6E示出了利用所有三个模式P，S，T和加速系数3的条件下对PAT测量的SNR分布EPAT33的模拟结果。三重卷积对灵敏度的影响按结构的形式延伸到几乎整个拍摄区域。利用三个模式P，S，T进行PAT成像的结果与利用三个天线信号L，M，R进行的PAT成像没有区别，由于这种原因没有特别示出后者。

图6F中模拟了这样一种情况的SNR分布EPAT23，即在加速系数2下的PAT成像中使用了所有三个模式P，S，T。信噪比除了由于PAT成像的轻微影响外，已经非常接近在使用所有三个模式(或者所有三个天线信号)和没有图像加速的条件下实现的理想的灵敏度变化。有关的SNR分布EPST的模拟在图6G中示出，其中初级、次级和第三模式在没有加速的条件下用于产生一幅MR照片。

图6A-6G表明了在利用模式P，S，T进行MR成像中的影响和应用可能性。其中，为了说明这样表示了各SNR，即一种形式的对应于灵敏度的“量”。但是，这里没有表示出的相位对于PAT也是具有重要意义的。使用模式P，S，T替代信号L，M，R的优点在于，利用SNR分布EPAT11，EPAT12和EPAT13的PAT测量用少于三个接收信道得到。

图7示出一个将三个输入天线信号L，M，R组合到三个模式P，S，T的模式矩阵的原理电路。该模式矩阵可以作为三行向量的分组表示为所谓的初级、次级和第三加权向量WP，WS，WT。从数学上看初级模式P通过包括线性系数p₁，p₂和p₃的初级加权向量WP构成。次级模式的加权向量WS包括三个线性系数s₁，s₂和s₃，而第三模式的加权向量WT包括线性系数t₁，t₂和t₃。这些线性系数可以是复数，使得它们既影响加权系数又影响相位系数。

图8总结了利用对应于图7的模式矩阵三个模式P，S，T。天线信号L，M，R可以概括为信号向量I。初级、次级和第三模式P，S，T对应地概括为一个模式信号矩阵。为了影响到在目标区域初中级模式P的一种优化的信噪比，可以类似于在US 4825162中的措施例如为一个选出的图像点确定一个优化的初级加权向量WP。其中，初级加权向量WP从一个由在所选择的图像点上的与噪声相关矩阵的乘积构成，该噪声相关矩阵对于三个本地天线L，M，R而产生。优选的是将加权向量WP额外地进行正交化(标准化系数n)。

在简化的条件下可以将噪声相关矩阵忽略，而是通过按所选择图像点上的、具有信号L₀，M₀和R₀的信号向量I₀在天线信号形成的坐标系中给出：

$\mathrm{WP}=n\left(\begin{array}{c}{L}_0\\ M_0\\ R_0\end{array}\right)$

即，初级加权向量WP由三个天线L，M，R的信号向量L₀，M₀和R₀的标准向量和构成。

在一个无源无损耗的网络中，初级加权向量WP，次级加权向量WS和第三加权向量WT相互正交，即一个加权向量与另一个加权向量的标量乘积为零(*表示一个加权向量的共扼复数)：

WP·WS^＊＝0；WP·WT^＊＝0；WS·WT^＊＝0

通过正交性可以容易地产生临时加权向量WS′和WT′。如果构成初级加权向量WP的线性系数p₁，p₂，p₃已知，则例如

$\mathrm{WS}\′=\left(\begin{array}{c}{p}_3^{*}\\ 0\\ -p_1^{*}\end{array}\right)$

是对次级加权向量WS的可能求解。

对应地第三加权向量WT′可以根据其与初级加权向量WP和与次级加权向量WS′的正交性而产生。例如为

$\mathrm{WT}\′=\left(\begin{array}{c}-p_1^{*}{p}_2^{*}\\ {\left|p_1\right|}^2+{\left|p_3\right|}^2\\ -p_3^{*}{p}_2^{*}\end{array}\right).$

用WS′产生的次级模式S′＝WS′I满足这样的条件，即在相位编码方向上其灵敏度分布与初级模式P的灵敏度分布不同。

但是，特别优选的是一种次级模式S，其在具有加速系数2的PAT成像中对于一个选择的第二图像区域实现最大信噪比。信噪比的优化和这样一种次级模式S的构成可以例如这样实现，即，将次级加权向量WS′和第三加权向量WT′线性组合成一个新次级加权向量WS，为此将其在所在平面上转动角度θ：

WS＝cos(Θ)·WS′+sin(Θ)·WT′

系数cos(θ)和sin(θ)保持正交，即正交不变化。

图9在几何上说明为了构成三个加权向量WP，WS，WT的重叠。在初级加权向量WP确定之后，次级和第三加权向量WS以及WT处在一个垂直于初级加权向量WP的平面ST上，次级和第三加权向量WS的取向是可以自由选择的。在临时选择一个次级加权向量WS′之后，将其一直与临时的第三加权向量WT′进行组合，直到形成的次级模式S在并行成像中与初级模式共同在第二目标区域给出一个优化的信噪比。

一般地可以将产生加权向量WP，WS，WT的策略总结如下。

1.在第一图像区域固定一个图像点，对于该点应该在初级模式P中(没有图像加速)实现优化的信噪比。

2.确定构成该加权向量WP所属的线性系数。

3.用正交系数n对加权向量WP进行正交。

4.确定对加权向量WP的正交平面ST。

5.构造两个在平面ST上延伸的正交加权向量WS′和WT′。

6.在平面ST内将加权向量WS′和WT′旋转角度θ，以构成加权向量WS，其产生次级模式S，该次级模式S在与初级模式P的组合中在加速系数2的条件下对于所选择的第二图像区域实现优化的信噪比。

这种过程可以扩展到任意数目的模式。产生的模式的数目必须总是小于或等于天线信号的数目。

结合图4描述的过程在一个身体接收天线的三个天线信号L_K，M_K，R_K的线性组合中接近于图10所示的线性组合网络的原理电路。其中，按照180°混合和90°混合实现了天线信号的组合，其可以通过无源混合基本上无损耗和无反射地实现。混合的固有损耗处于大约0.1dB，而调整到所要求的带宽上可以简单地进行。180°混合以及90°混合通过两个输入信号的相加构成两个输出信号，在第一种情况下具有0°和180°的相位差，在第二种情况下具有+90°和-90°的相位差。其中，可以对两个信号额外地进行其它相移，但是相位差在相加中不改变，即两个信号相互的相对相位不变。在下面描述的90°混合中就是这种情况。

图10的实现的另一个优点在于，可以通过90°混合和一个预接的90°移相器的组合实现180°混合，其中，对于90°混合已经给出的简单的技术实现(EP 0337194)。

在给出的电路中两个侧向设置的本地天线L_K，R_K的天线信号L，R分别与四个端口的180°混合H_180°的一个输入连接。

180°混合H_180°的输出信号(其中两个本地信号相加)构成次级模式S：

$S=\frac{L+R}{\sqrt{2}}.$

另一个输出(其中两个天线信号按180°的相位差相加)与90°混合H_90°的第一输入连接。

中间天线M_K的本地天线信号M通过一个移相器

该移相器使中间天线信号的相位与和90°混合H_90°的第一输入相连的信号的相位匹配。在相位校正之后将信号M送至90°混合H_90°的第二输入。

在90°混合H_90°的第一输出出现第三模式T，该模式从三个天线信号L，M，R中如下构成：

$T=\frac{L-R}{2}+j\frac{M}{\sqrt{2}}.$

在90°混合H_90°的第二输出出现初级模式P，该模式从三个天线信号]M，R中如下构成：

$P=\frac{L-R}{2}-j\frac{M}{\sqrt{2}}.$

图11表示借助于模式矩阵构成模式的图10所属的数学描述。其中综合了不同的复数线性系数，例如±1/2，其绝对值分别用一个加权系数和复数相位表示了一个相位系数。

图12中示出了一种90°混合H_90°的实施方式。一方面输入信号H₁和H₂分别按相移38°和-52°(一个-90°的相位差)相加，并构成输出信号H3＝H1e^j38°+H2e^-j52°。另一方面它们用相移-52°及38°，+90°的相位差相加，并构成输出信号H4＝H1e^-j52°+H2e^j38°。即相位值38°和-52°从混合固有的相位值±45°附加较小的依赖于具体实施方式决定的相位而产生。

如果对于输入信号H₁使用这种具有-90°移相器的组合中的混合，则得到一个180°混合H_180°，其中信号一方面对于输出信号H3′＝H1e^-j52°+H2e^-j52°没有相对相位差，而对于输出信号H4′＝H1e^-j142°+H2e^-j52°具有一个180°的相对相位差而相加。输出信号H4′在通过这种180°混合得到的积累相位对应于-142°。

图13表示一个实现图10和11描述的模式矩阵的组合网络的举例。

组合网络N的一个优点在于，借助于两个90°混合H₁，H₂和两个移相器

作为无源网络构成。其中，移相器由一个线圈W和两个线圈W的端点设置的电容C₁，C₂组成，电容的一端分别与地连接。移相器

在本例中起到对天线信号L的相位延迟-90°的作用，而移相器

对天线信号M的相位延迟-142°。两个混合H₁，H₂分别由一个中心线圈组PS₁组成，该线圈组的输入和输出H1₁，H2₁，H3₁，H4₁通过四个连接各与一个电容K₁，K₂，K₃，K₄对应于图13相互连接。其中电容K₂和K₄仅仅用于在线圈组PS₁非理想磁性耦合的情况下进行补偿。

在组合网络N的输入N1，N2，N3施加三个天线信号L，M，R。天线信号L和M通过移相器

以及

然后左天线信号与右天线信号通过90°混合H₁进行组合。在混合H₁的输出H3₁上的信号构成次级模式S并加到组合网络N的输出N4上。

第二个输出混合H2₁被引至第二混合H₂。相位延迟的信号M被送至混合H₂的另一个输入。

在混合H₂的输出H3₂上的信号构成第三模式T并加到组合网络N的输出N5上。

在混合H₂的输出H4₂上的信号构成初级模式P并加到组合网络N的输出N6上。

90°混合H_90°的专门实现形式的一个优点在于，例如在输入端放大输入信号的前置放大器可以单独地通过90°混合用一种直流电供电。

在这种复杂的结构中，即在输入端对输入信号L，M，R进行放大的前置放大器，也可独立地通过网络N由直流供电。

图14将图13中网络N各单个单元功能进行了综合。其中给出了信号在移相器和混合中得到的各相位

信号L通过移相器

移相e^-j90°。信号M通过移相器

移相e^-j42°。90°混合的相位对应于图12。

这种组合网络可以特别优选地与身体接收天线一起使用，其中，天线L_K，M_K，R_K大致设置在一个平面内。这里，对信号在一个目标区域中进行优化，该目标区域设置在通过中间天线M_K的对称轴上，并且其至中间天线M_K的距离比至一侧设置的天线L_K，R_K的距离小一个系数

图15示出了构成一个头部接收天线一部分的三个天线L_H，M_H，R_H的设置。这里各天线不是如同前面的例子那样处于一个平面内，而是沿一个圆柱表面的周边。在拍摄区域FOV_H的中心点Z_H(该点位于所有通过天线L_H，M_H，R_H的三个对成轴A_SL，A_SM，A_SR上)上三个接收信号的信号强度大小相同，而分别可以接收的场的组成成分的方向相互具有60°或120°的角度。

在理想情况下相互邻接的天线L_H，M_H，R_H分别按60°的角度相互设置，为了构成CP类型的初级模式天线信号L，M，R的加权和相位系数为：(1，-60°)，(1，0°)，(1，60°)。

如果使用另外的加权系数，该系数在类似于为身体接收天线实现模式矩阵而使用两个90°混合给出，并与各60°相位关系相适应，则为头部接收天线用下列加权和相位系数给出一个可以简单实现的模式矩阵：(1，-60°)，

(1，60°)。

与为头部接收天线优化的线性组合相比，该不完全理想的实现对于在初级模式中的中心图像区域具有减小大约1-2％的信噪比。

图16表示一个网络O的原理电路，该网络类似与图14中的网络N构成。其具有另外的移相器

它们起到了与情形适应的其它角度的移相作用。移相器

将在输入O1上加入的信号L移动-30°的相位，该移相器与90°混合H_1′组合实现了在天线信号L和R之间一个120°的相对相位。因此，这种组合构成了一个“120°混合”H_120°。在其同时构成输出O4的第一输出H3_120°上加有下列次级模式S_H：

第二输出H4_120°与一个第二90°混合H_2′的第一输出连接。与混合H_2′的第二输入连接的是在此前通过移相器

进行-112°移相的天线信号M。因此在输出O5给出下列第三模式T_H

以及在输出O6有下列次级模式P_H

该初级模式具有上面给出的相位和加权系数。它可以在只有一个输入通道的MR成像单元的基本形式中为MR照片进行处理，该MR照片例如表示了本地天线L_H，M_H，R_H的整个拍摄区域FOV_H，其中，在MR照片的中心点Z_H上的信噪比被优化。次级和第三模式S_H以及S_T是由网络O提供的更高的模式。它们可以在具有多个输入通道的、功能更强的MR成像单元中例如用于并行成像。这些模式在相位编码方向ρ具有不同的灵敏度分布，即它们包含了例如在PAT方法中可能用于位置编码的信息。

图17表示对一个起到旋转两个加权系数一个角度

作用的网络R的实现建议。这种网络允许将次级模式根据其作用方式在并行图像处理中相对于初级模式进行优化。为此，将次级和第三模式S′，T′利用一个90°混合相互进行组合。两个输出信号分别通过一个移相器，该移相器起到

的移相。这样移相的信号借助于一个第二90°混合相互进行第二次组合。产生的模式S和T是输入模式S′和T′的线性组合：

以及

如果移相器的相位角

可调，则可以例如在尝试测量中一直改变相位角

直到在具有加速系数2的PAT测量中的信噪比在希望的目标区域上具有优化的信噪比。

由图14和图17或者由图16和图17中网络的级联电路形式的组合可以综合为一种简化的网络。

图18示意地表示一种多个模式矩阵MM1，MM2，...的结构，这些模式矩阵的模式在不同的目标区域中是按照对信噪比的改善而进行优化的。天线信号R，M和L可以通过转换开关U1，...U6与模式矩阵MM1，MM2，...连接。通过转换开关U7，...U12将分别产生的模式P₁，S₁，T₁以及P₂，S₂，T₂送至模式输出MP，MS，MT。

这种结构具有这样的优点，即，不必将模式矩阵MM1，MM2，...可以设置地实现，而是它们可以多个简单的实现的模式矩阵，其分别有目的地按其特性设置在所希望的目标区域上。这样，这种结构既提供了在选择目标区域中的灵活性，又提供了可以采用简单的技术实现的可能性。

图19示出了为了使用多个接收单元51A，51B，51N接收MR设备的MR回答信号一个举例性的复杂结构。每个接收单元51A，51B，51N的至少一个输出分别与通道多路复用器53的一个输入连接。通道多路复用器53对应于待进行的拍摄选择出至少一个输入信号，并将其传递至模拟数字转换器ADC₁的一个接收信道55A，该通道多路复用器是在接收单元51A和MR设备的成像单元57直接的一个连接节。根据成像单元57的不同效率该单元具有一个或多个接收信道55A-55D。

接收单元51A，51B，51N分别包括三个例如线极化的本地天线59A，59B，59C，这些天线例如为了去耦合而部分地重叠并共同构成一个本地天线装置。在构成初级模式时这意味着在最有利的情况下(没有噪声相关)在SNR中改善一个系数n^1/2。多个这样的本地天线装置可以例如成对地相互平行取向地设置在身体接收天线的上侧和下侧。

每个天线与一个匹配网络61A，61B，61C连接，将天线阻抗几乎没有损耗地转换到一个值上，在该值上后接的前置放大器63A，63B，63C产生最小的噪声量。该值典型地处于大约50欧姆。

信号前置放大器63A，63B，63C通过后接的组合网络65A用直流电压供电，并以最小的能量噪声量优化地放大信号。

前置放大后的天线信号L_A，M_A，R_A以及L_B，M_B，R_B以及L_N，M_N，R_N由各自的组合网络65A，65B，65N组合成新的模式P_A，S_A，T_A以及P_B，S_B，T_B以及P_N，S_N，T_N。所有这些模式优选地与通道多路复用器53连接。该通道多路复用器则对应于希望的MR照片选择需要的模式，并传递至一个或多个接收信道55A-55D。

也可以例如将一个头部天线接收装置替代身体接收天线或者除身体接收天线之外与信道多路复用器53连接。

组合网络既可以直接在天线装置59A-59C的各部件中实现，又可以作为与部件连接的模块单元实现。

图20为一个说明在初级模式构成中选择目标点的示意图。如果在本地天线装置的拍摄区域FOV中的一个目标点Z1被选定，则在产生一幅MR照片71时可以将该目标点Z1直接传递到MR照片71中的一个点Z1′。

与之相反，图21示出在一个具有加速系数2的PAT测量的拍摄区域FOV′中选择一个目标点Z2的中的关系。例如，如果在PAT测量的重叠区域73的中心选择目标点Z2并这样优化次级模式，使得该目标区域在一个具有加速系数2的加速成像中具有一个最大的信噪比，则在PAT测量的展开中该目标点Z2位于展开MR照片75的两个点Z2′和Z2＂。

为了优化初级模式选择的目标点Z1确定例如在一个中心区域信噪比的改善，反之，第二目标点Z2用于在重叠区域73(即在边缘区域)优化次级模式，使信噪比得到改善。

此外，为了尝试和测量目的可以产生逆模式矩阵，其例如将模式转换回天线信号。这允许检验一个在天线装置中空间集成的组合网络，例如使用一个为天线信号而不是为模式设置的成像单元进行。

最后要指出，在通过PAT测量减少图像拍摄时间的论题中，接收信道的造价以及图像再现的时间均起到一个关键的作用。因此希望，输入的天线信号的数目对应于PAT测量的当前加速系数进行标定。这样由于待读入的数据量较小节省了时间，并因为需要更少的接收信道而节省了费用。出于这个原因，在接收单元中不是直接将天线信号送至成像单元的接收信道，而是将其首先送至组合网络。该组合网络例如按这样的方式产生例如模式，即在加速系数R下数目R个这样的模式已经足够用来运行并行成像。如果使用一个更大数目的模式，则这在MR照片中造成信噪比进一步的本地改善。换言之，通过引入附加的元素组合网络在信号路径中这样地整理确定的信息，使得可以标定后接硬件和运行功率。

Claims (36)

1.一种用于为磁共振成像设备建立至少两个模式(P，S，T)的方法，该方法具有以下步骤：

用两个本地天线(L_K，M_K，R_K)分别接收至少两个磁共振回答信号，这两个本地天线分别单独连接在组合网络(N，O)上用于组合天线信号(L，M，R)，

通过对磁共振回答信号(L，M，R)进行第一加权线性组合产生一初级模式(P)，使得该初级模式(P)对应于幅度控制和相位控制的多振子天线的磁共振信号，该多振子天线具有对本地天线(L_K，M_K，R_K)检测空间中的第一目标区域(Z_K)优化的第一灵敏度分布(EP)，

通过对该磁共振回答信号(L，M，R)进行第二加权线性组合产生一次级模式(S)，使得该次级模式(S)对应于幅度控制的和相位控制的多振子天线的磁共振信号，该多振子天线具有在磁共振回答信号(L，M，R)相位编码方向(ρ)上与第一灵敏度分布不同的第二灵敏度分布(ES)；以及

将该初级模式(P)提供给磁共振成像单元的第一接收信道，将该次级模式(S)提供给该磁共振成像单元的第二接收信道，并且这些磁共振回答信号(L，M，R)中的至少两个分别出现在该组合网络(N，O)的一个输出(N4，N5，N6，O4，O5，O6)上。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用于产生所述初级模式(P)的线性组合具有一线性系数(p₁，p₂，p₃)，它取决于本地天线相对于第一目标区域(Z_K)的几何位置。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述线性组合具有一加权系数和/或相位系数，该系数考虑了不同本地天线(L_K，M_K，R_K)目标区域(Z_K，Z1，Z2)的不同距离和/或角度的影响。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述线性组合还具有另一相位系数(

，

)，该系数考虑了在目标区域本地天线相对于目标的磁共振辐射的相位的不同灵敏度。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，为了产生所述初级模式(P)，这样选择线性组合的至少一个系数(p₁，p₂，p₃)，使得由该初级模式产生的磁共振照片(15)具有对于第一目标区域的优化的信噪比。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为了产生所述次级模式(S)，这样选择至少一个线性组合系数，使得利用所述初级模式(P)和所述次级模式(S)进行的并行成像用加速系数二在第二目标区域(Z2)对信噪比进行优化。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从至少三个磁共振回答信号(L，M，R)通过对磁共振回答信号(L，M，R)进行加权线性组合，构成一除初级和次级模式(P，S)以外的第三模式(T)，该模式对应于幅度和相位受控的多振子天线的磁共振信号，该多振子天线具有一第三灵敏度分布(ET)，该第三灵敏度分布(ET)在磁共振回答信号(L，M，R)的相位编码方向(ρ)上与第一和第二灵敏度分布(EP，ES)不同。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，为了产生所述第三模式(T)，这样选择至少一个线性组合系数，使得利用初级模式、次级模式和第三模式(P，S，T)进行的并行成像用加速系数三在第三目标区域中使信噪比优化。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，首先产生一个临时的次级模式(S′)和一个临时的第三模式(T′)，它们相互正交并分别与初级模式(P)正交，通过这两个临时模式(S′，T′)的线性组合这样产生次级模式(S)，即使得利用初级模式(P)和该次级模式(S)进行的具有加速系数二的并行成像，在第二目标区域(Z2)中使信噪比优化。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，从至少四个至最大值数目的磁共振回答信号(L，M，R，...)中，通过这些磁共振回答信号(L，M，R，...)的线性组合逐次构成另一模式，其中，每个模式各具有一与所有至此构成的模式(P，S，T，...)的灵敏度分布(EP，ES，ET，...)不同的灵敏度分布，在此该最大值由本地天线(L_K，M_K，R_K，...)的数目给出。

11.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，从至少四个至最大值数目的磁共振回答信号(L，M，R，...)中，通过这些磁共振回答信号(L，M，R，...)的线性组合逐次构成另一模式，这些模式在分别与所有至此构成的模式(P，S，T，...)共同进行的、具有与所使用的模式的数目对应的加速系数的并行成像中，使在各可选目标区域中的信噪比优化，在此该最大值由本地天线(L_K，M_K，R_K，...)的数目给出。

12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述模式(P，S，T)两两正交。

13.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一目标区域(Z1)是检测空间(FOV_k)中磁共振检查感兴趣的区域。

14.根据权利要求2至9中任一项所述的方法，其特征在于，至少一个线性组合系数是可调节的。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述至少一个线性组合系数是用于选择各待选目标区域(Z1，Z2)的系数。

16.一种为磁共振成像准备模式(P，S，T)的方法，其具有下列方法特征：

-准备至少两个本地天线(L_K，M_K，R_K)并分别用一个本地天线(L_K，M_K，R_K)几乎同时接收一个磁共振回答信号(L，M，R)，其中，磁共振回答信号(L，M，R)由在空间上属于该本地天线(L_K，M_K，R_K)的检测空间(FOV_k)的不同区域的信号成分组成，

-借助于根据权利要求1所述的方法从这些磁共振回答信号(L，M，R)中构成至少两个模式(P，S)，

-将至少一个模式(P，S)送至磁共振成像单元(3，57)的一个接收信道(11A-11D，55A-55D)。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，在成像单元(3，57)中将所述初级模式(P)处理成第一磁共振照片(15)。

18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，将所述次级模式(S)与磁共振成像单元(3，57)的第二接收信道(11B，55B)相关联，并在该成像单元(3，57)中借助于并行成像技术将初级模式和次级模式(P，S)处理成第二磁共振照片。

19.根据权利要求16至18中任一项所述的方法，其特征在于，准备至少三个本地天线(L_K，M_K，R_K)，借助于根据权利要求1所述的方法构成一第三模式(T)，并将该第三模式(T)与磁共振成像单元(3，57)的第三接收信道(11C，55C)相关联，以及在成像单元(3，57)中借助于并行成像技术将初级模式、次级模式和第三模式(P，S，T)处理成第三磁共振照片。

20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，准备至少四个本地天线(L_K，M_K，R_K，...)，借助于根据权利要求1所述的方法构成另一模式，并将该另一模式与磁共振成像单元(3，57)的另一接收信道(11D，55D)相关联，以及在成像单元(3，57)中借助于并行成像技术将至少两个至最多全部模式(P，S，T，...)处理成另一磁共振照片。

21.一种用于磁共振设备的接收单元(1，51A，51B，N)，该磁共振设备具有至少两个本地天线(L_K，M_K，R_K)，这两个本地天线分别单独连接在组合网络(N，O)上用于组合天线信号(L，M，R)，其特征在于，所述组合网络(N，O)至少产生两个不同的模式(P，S，T)，这些模式是天线信号(L，M，R)的线性组合，这些信号中的至少两个分别出现在该组合网络(N，O)的一个输出(N4，N5，N6，O4，O5，O6)上。

22.根据权利要求21所述的接收单元(1，51A，51B，N)，其特征在于，所述模式(P，S，T)在相位编码方向(ρ)上具有不同的灵敏度分布(EP，ES，ET)。

23.根据权利要求21所述的接收单元(1，51A，51B，N)，其特征在于，在一个线性组合中为一个天线信号(L，M，R)设置一线性系数(p₁，…p₃，s₁，…s₃，t₁，...t₃)。

24.根据权利要求23所述的接收单元(1，51A，51B，N)，其特征在于，所述线性系数(p₁，...p₃，s₁，...s₃，t₁，...t₃)是一个相位系数和/或一个加权系数。

25.根据权利要求21所述的接收单元(1，51A，51B，N)，其特征在于，所述模式(P，S，T)中的一个模式对应于一个天线的信号，该天线的几何结构是为接收用单个本地天线(L_K，M_K，R_K)不能直接接收的空间场结构而构成的。

26.根据权利要求21所述的接收单元(1，51A，51B，N)，其特征在于，所述组合网络(N，O)具有一个附加的移相器(

，

)，用于补偿信号的延迟。

27.根据权利要求21至26中任一项所述的接收单元(1，51A，51B，N)，其特征在于，所述组合网络(N，O)包括一个分别具有两个输入和输出(H1₁，H2₁，H3₁，H4₁)的信号组合单元(H_90°，H_120°，H_180°)，在该单元中，在考虑线性系数的条件下一方面将在两个输入(H1₁，H2₁)的信号没有相位差地相加，另一方面利用一个相位差相加，以便产生加在两个输出(H3₁，H4₁)上的信号。

28.根据权利要求27所述的接收单元(1，51A，51B，N)，其特征在于，所述相位差是60°，90°，120°和180°。

29.根据权利要求28所述的接收单元(1，51A，51B，N)，其特征在于，至少有三个本地天线(L_K，M_K，R_K)，所述组合网络(N，O)包括两个分别具有两个输入和输出(H1₁，H2₁，H3₁，H4₁)的信号组合单元(H₁，H₂)，其中，第一组两个天线信号(L，R)与第一信号组合单元(H₁)的输入(H1₁，H2₁)连接；第一信号组合单元(H₁)的第一输出(H3₁)与第一模式输出(MS)连接，而第一信号组合单元(H₁)的第二输出(H4₁)与第二信号组合单元(H₂)的第一输入(H1₂)连接；第三天线信号(M)与第二信号组合单元(H₂)的第二输入(H2₂)连接，而第二信号组合单元(H₂)的第一输出(H1₂)与第二模式输出(MP)连接。

30.根据权利要求29所述的接收单元(1，51A，51B，N)，其特征在于，所述第二信号组合单元(H₂)的第二输出(H3₂)与第三模式输出(MT)连接。

31.根据权利要求30所述的接收单元(1，51A，51B，N)，其特征在于，所述第一信号组合单元(H₁)将两个设置在两侧的本地天线(L_K，R_K)的信号分别利用一个2^-1/2的加权系数，一方面没有相位差地相加，其结果为一个次级模式(S)，另一方面以180°的相位差相加，其中，所述第二信号组合单元(H₂)将这样得到的信号与设在该两侧设置的本地天线(L_K，R_K)之间的第三本地天线(M_K)的天线信号(M)分别利用一个2^-1/2的加权系数，一方面以90°相位差相加，以产生第三模式(T)，另一方面以-90°的相位差相加，以产生初级模式(P)。

32.根据权利要求30所述的接收单元(1，51A，51B，N)，其特征在于，所述第一信号组合单元(H₁)将两个设置在两侧的本地天线(L_H，R_H)的信号分别利用一个2^-1/2的加权系数，一方面以60°的相位差相加，相加的结果为一次级模式，另一方面以120°的相位差相加，其中，所述第二信号组合单元(H₂′)将这样得到的信号与设在该两侧设置的本地天线(L_H，R_H)之间的第三本地天线(M_H)的天线信号(M_H)分别利用一个2^-1/2的加权系数，一方面以60°的相位差相加，另一方面以120°的相位差相加，其中，一方面产生一个初级模式，另一方面产生一个第三模式。

33.根据权利要求21所述的接收单元(1，51A，51B，N)，其特征在于，所述信号组合单元(H₁，H₂，H₁′，H₂′)中的一个是无反射和/或无损耗的。

34.根据权利要求21所述的接收单元(1，51A，51B，N)，其特征在于，所述信号组合单元(H₁，H₂，H₁′，H₂′)中的一个是一个混合电路。

35.根据权利要求34所述的接收单元(1，51A，51B，N)，其特征在于，所述混合电路是四端的。

36.根据权利要求21所述的接收单元(1，51A，51B，N)，其特征在于，可将一个模式输出(MP，MS，MT)与本地天线选择单元(53)的一个接收信道连接。

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