CN102200569A - 用于具有双重频率转换的磁共振信号的传输方法 - Google Patents

用于具有双重频率转换的磁共振信号的传输方法 Download PDF

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Abstract

本地线圈(2)采集前置带通滤波器(6)对这些磁共振信号(s)进行滤波。前置混频器(7)混合带通滤波器的输出信号。后置混频器(9)以相应的恒定后置LO频率(LO′)混合后置带通滤波器(8)的输出信号。后置LO频率(LO′)与前置中间频率(fZ)之差的绝对值成对地互不相同。对于处于被输送给在该频率滤波器之前的后置混频器的后置LO频率(LO′)与前置中间频率(fZ)之差的范围中的频率来说是可被通过的而对于处于所有其它后置LO频率(LO′)与前置中间频率(fZ)之差的范围中的频率来说是不可通过的频率滤波器(10)，对后置混频器的输出信号进行滤波。该频率滤波器的输出信号被组合为共同的信号(S)，并被进一步传输。

Description

用于具有双重频率转换的磁共振信号的传输方法
技术领域
本发明涉及一种用于至少两个磁共振信号的传输方法，该至少两个磁共振信号分别借助本地线圈采集，
-其中，这些磁共振信号具有围绕拉莫尔频率的频率，
-其中，这些磁共振信号在相应的带通滤波器中经过滤波，
-其中，基本上在最小频率和最大频率之间以及仅在最小频率和最大频率之间可通过该带通滤波器，
-其中，带通滤波器的输出信号在相应的混频器中以相应的LO频率被混合，
-其中，该LO频率是恒定的，并且相应的LO频率与拉莫尔频率之差的绝对值成对地互不相同，
-其中，该混频器的输出信号在相应的频率滤波器中经过滤波，
-其中，该频率滤波器被设计为，使得该频率滤波器对于处于被输送给在频率滤波器之前的混频器的LO频率与拉莫尔频率之差的范围中的频率来说是可被通过的，并且对于处于所有其它LO频率与拉莫尔频率之差的范围中的频率来说是不可通过的，
-其中，该频率滤波器的输出信号被组合为共同的信号，并且该共同的信号被进一步传输。
本发明还涉及一种用于至少两个磁共振信号的传输装置，该至少两个磁共振信号分别借助本地线圈采集，其中，该传输装置具有多个信号输入端以用于分别输入磁共振信号，以及具有一个信号输出端以用于输出共同的信号。
背景技术
上述主题例如由US2009/286478A1公开。
在磁共振断层造影中，目前具有高信噪比的图像一般由所谓的本地线圈采集，而且大多被有线地传送到分析装置，这些图像由该分析装置进一步处理。一般存在很多本地线圈。如果对每个本地线圈都铺设自己的缆线，则意味着极高的缆线铺设花费。
在由US2009/286478A1公开的措施中，每个缆线传输两个磁共振信号。原则上该措施也可扩展到多于两个磁共振信号。在该方法中，借助对应的、设置在本地线圈附近的传输装置来进行转换。
该公知的传输方法已经工作得很好。但是带通滤波器必须被调谐到拉莫尔频率。因此对于每个拉莫尔频率需要具有对应设计的带通滤波器的自己的传输装置。
发明内容
本发明的任务在于，实现当拉莫尔频率可以在更大的频率范围上变化时通过同一个传输装置也能传输多个信号的可能。
该任务通过按照本发明的传输方法解决。
根据本发明，在用于至少两个磁共振信号的传输方法中，该至少两个磁共振信号分别借助本地线圈采集，规定，
-这些磁共振信号具有围绕拉莫尔频率的频率，
-这些磁共振信号在相应的前置带通滤波器中经过滤波，
-基本上在最小频率和最大频率之间以及仅在最小频率和最大频率之间可通过这些前置带通滤波器，
-前置带通滤波器的输出信号在相应的前置混频器中以对所有磁共振信号统一的前置LO频率被混合，
-该前置LO频率始终被调节为，使得前置LO频率与拉莫尔频率之差大致等于预定的前置中间频率，该前置中间频率本身高于所述最大频率，
-前置混频器的输出信号在相应的后置带通滤波器中经过滤波，
-基本上在所述前置中间频率附近以及仅在所述前置中间频率附近可通过该后置带通滤波器，
-该后置带通滤波器的输出信号在相应的后置混频器中以相应的后置LO频率被混合，
-后置LO频率是恒定的，并且后置LO频率与前置中间频率之差的绝对值成对地互不相同，
-后置混频器的输出信号在相应的频率滤波器中经过滤波，
-该频率滤波器被设计为，使得该频率滤波器对于处于被输送给在频率滤波器之前的后置混频器的后置LO频率与前置中间频率之差的范围中的频率来说是可被通过的，并且对于处于所有其它后置LO频率与前置中间频率之差的范围中的频率来说是不可通过的，以及
-该频率滤波器的输出信号被组合为共同的信号，并且该共同的信号被进一步传输。
优选的，至少一个后置LO频率小于前置中间频率，此外至少一个其它后置LO频率大于前置中间频率。该措施具有运行技术上的优点。
优选地还规定，一个后置LO频率和前置中间频率之差的绝对值大于11MHz，尤其是在11MHz和12.5MHz之间，以及另一个后置LO频率与前置中间频率之差的绝对值小于9MHz，尤其是在7.5MHz和9MHz之间。通过该措施尤其可以使用也在US2009/286478A1中使用的同一个分析装置。
上述两个优选构成优选地相互组合。尤其是在恰好有两个后置LO频率的情况下，优选地规定，一个后置LO频率比前置中间频率小少于9MHz，而另一个后置LO频率比前置中间频率大至少11MHz。
后置带通滤波器优选地构成为声表面波滤波器。这种带通滤波器很容易用所要求的频率特性来实施，并且可在市场上购买到。因此可以“离岸”地采用产品。
优选地，后置带通滤波器的输出信号在被输送给后置混频器之前将在相应的前置中间频率放大器中被放大。
优选地，后置混频器的输出信号也在被输送给所述频率滤波器之前在相应的后置中间频率放大器中被放大。在后置中间频率放大器中的放大尤其是可以利用每八音度(Oktave)(+或-)6dB的频率响应来进行。
如果后置混频器的输出信号的放大是以最后提到的每八音度6dB的频率响应来进行的，则所述共同的信号将被传输到的分析电路优选地具有互补的放大器。这在方法方面由US 2009/179705A1公开。
前置中间频率优选地比最大频率至少大5％，尤其是至少大10％。通过该构成简化了传输装置的设计。
前置带通滤波器优选地被设计为宽带的。例如，所述最小频率位于大约39MHz附近，而所述最大频率在大约300MHz附近。
此外，该任务还通过按照本发明的传输装置解决。根据本发明，开头所述类型的传输装置具有用于输入前置LO频率和后置LO频率的频率输入端，并且被构成为使得该传输装置获得根据本发明传输方法的共同的信号。
附图说明
其它优点和细节由下面结合附图对实施例的描述来给出。以原理图示出：
图1是传输装置，
图2是图1的传输装置的构成，以及
图3是图1的传输装置的细节。
具体实施方式
借助传输装置1应当根据图1将多个分别借助本地线圈2采集的磁共振信号s组合成共同的信号S。为此目的，传输装置1具有一定数量的信号输入端3。通过每个信号输入端3，分别向传输装置1输送磁共振信号之一s。这些信号输入端3一般是高频输入端。这些信号输入端例如可以构成为用于同轴电缆的接头。
传输装置1还具有信号输出端4。传输装置1通过该信号输出端4输出共同的信号S。该共同的信号S的频率一般明显比磁共振信号s低。因此信号输出端4虽然也可以构成为高频输出端，但是这不是必需的。信号输出端4可以替换地例如构成为简单的插接装置。
传输装置1还具有频率输入端5。通过频率输入端5向传输装置1输送前置LO频率LO以及后置LO频率LO′。
磁共振信号s具有在相对窄的频带中(大多小于1MHz)位于拉莫尔频率fL附近的频率f。但是拉莫尔频率fL可以根据磁共振设备的基本磁场的强度以及根据其核自旋应当被采集的核而强烈改变。在7T的基本磁场中，拉莫尔频率fL例如位于针对氧-17的大约39MHz与针对质子的将近300MHz之间。
传输装置1对每个磁共振信号s都分别具有前置带通滤波器6，在该前置带通滤波器中分别对磁共振信号s滤波。前置带通滤波器6是相同构成的。它们基本上在最小频率fu与最大频率fo之间-以及仅在最小频率fu与最大频率fo之间可被通过。因此参照前置带通滤波器6的通带曲线来使用概念“基本上”，因为该通带曲线连续变化，也就是不会突然从高值下降到低值或反过来从低值增加到高值。跃迁始终在特定的频带上延伸。
最小频率fu和最大频率fo可以根据需要来确定。如果例如相应于图2的图示最小频率fu和最大频率fo分别在大约39MHz附近和大约300MHz附近，则前置带通滤波器6对所有在7特斯拉设备中通常可以下降的拉莫尔频率fL来说都是可通过的。对于9特斯拉设备来说，对应的频率例如在大约50MHz附近和大约382MHz附近。对于11特斯拉设备来说，对应的频率例如在大约61MHz附近和大约466MHz附近。
此外，传输装置1还针对每个输送给它的磁共振信号s分别具有前置混频器7。这些前置混频器7构成相同。一方面向这些前置混频器7分别输送设置在其之前的前置带通滤波器6的输出信号。另一方面向这些前置混频器7输送前置LO频率LO。前置LO频率LO对所有前置混频器7都是统一的。
这些前置混频器7以前置LO频率LO来混合前置带通滤波器6的输出信号，从而在这些前置混频器7的输出端上形成和频率和差频率。
前置LO频率LO依据相应的拉莫尔频率fL来调节。前置LO频率LO始终被调节为，使得相应的拉莫尔频率fL与前置LO频率LO的差频率大致等于对所有磁共振信号s都统一的前置中间频率fZ。差频率与预定的前置中间频率ZF之间的偏差绝对值优选应当最大为1MHz，尤其是最大为750kHz。
前置中间频率fZ与拉莫尔频率fL无关始终具有相同的值。此外还将前置中间频率fZ选择为，使得该前置中间频率大于前置带通滤波器6的最大频率fo。因此在前置混频器7中以高值的(前置)中间频率fZ进行混频。
前置中间频率fZ优选应当比最大频率fo至少大5％。更佳的是，前置中间频率fZ比最大频率fo至少大10％。如果相应于图2的图示该最大频率fo例如为300MHz，则相应于图2的图示前置中间频率fZ例如为大约340MHz。
此外，传输装置1针对每个输送给它的磁共振信号s分别具有后置带通滤波器8。这些后置带通滤波器8都构成相同。在后置带通滤波器8中，对前置混频器7的输出信号进行滤波。后置带通滤波器8基本上让前置中间频率fZ附近的以及仅前置中间频率fZ附近的频率通过。在其附近通过后置带通滤波器8的频率范围应当相对较小。尤其是，通带范围应当具有20MHz的最大宽度，更好的甚至是仅10MHz或5MHz的最大宽度。
为了能这样实现小的通带范围，后置带通滤波器8例如相应于图2的图示而构成为声表面波滤波器(SAW＝surface acustic wave，表面声波)。
此外传输装置1还针对每个输送给它的磁共振信号s分别具有后置混频器9。后置混频器9彼此构成相同。一方面向这些后置混频器9分别输送后置带通滤波器8的输出信号。另一方面，向每个后置混频器9输送相应的后置LO频率LO′。
与前置LO频率LO相反，后置LO频率LO′是恒定的。但是后置LO频率LO′有时与对所有前置混频器7统一预定的前置LO频率LO相反是成对地相互不同的。
后置混频器9以相应的后置LO频率LO′将后置带通滤波器8的输出信号相混合，由此产生相应的和频率和差频率。后置LO频率LO′被确定为，使得后置LO频率LO′与前置中间频率fZ(下面称为后置中间频率fZ′)之差的绝对值成对地相互不同。
所有后置LO频率LO′都小于前置中间频率fZ是可能的。可替换的，同样可能的是所有后置LO频率LO′都大于前置中间频率fZ。优选的，相应于图2的图示后置LO频率LO′之一小于前置中间频率fZ，而另一个后置LO频率LO′大于前置中间频率fZ。
后置中间频率fZ′也可以根据需要来确定。原则上重要的只是，后置中间频率fZ′相互之间的间隔大于磁共振信号s的带宽。一般来说，两个任意后置中间频率fZ′之差的绝对值至少为1至2MHz就足以。尤其是，根据图2的图示可能的是一个后置中间频率fZ′大于11MHz，而另一后置中间频率fZ′小于9MHz。如图2所示，例如所述一个后置中间频率fZ′位于11MHz与12.5MHz之间，而所述另一后置中间频率fZ′位于7.5MHz与9MHz之间。
此外传输装置1还针对每个输送给它的磁共振信号s具有频率滤波器10，在该频率滤波器10中对对应的设置在其之前的后置混频器9的输出信号进行滤波。频率滤波器10被设计为，使得频率在分别设置在其之前的后置混频器9的后置中间频率fZ′的范围内通过该频率滤波器10，而频率在所有其它后置中间频率fZ′的范围内不能通过该频率滤波器10。频率滤波器10可以相应于图1的图示而被构成为带通滤波器。具有最高的后置中间频率fZ′的频率滤波器10可以替换地构成为高通滤波器。类似的，具有最低后置中间频率fZ′的频率滤波器10可被构成为低通滤波器。该图示选择在图2中。
频率滤波器10的输出信号根据图1在节点11中被组合为共同的信号S，并且从该节点11被输送给信号输出端4。从信号输出端4出发，该共同的信号S一般通过合适的导线被继续传输。
上述与图1结合的(必要时也通过根据图2的构成补充的)本发明的传输装置1可以根据图3来构成。在此图3示出多个可以替换或链式实现的构成。
根据图3，例如可以在后置带通滤波器8与后置混频器9之间分别设置前置中间频率放大器12。在这种情况下，后置带通滤波器8的输出信号在被输送给后置混频器9之前在前置中间频率放大器12中被放大。该前置中间频率放大器12可以为此目的而根据需要来构成。
替换或附加的，根据图3在后置混频器9与频率滤波器10之间可以设置后置中间频率放大器13。在这种情况下，后置混频器9的输出信号在被输送给频率滤波器10之前在后置中间频率放大器13中被放大。
后置中间频率放大器13也可以根据需要来构成。优选的，后置中间频率放大器13被构成为，使得它们以每八音度(+或-)6dB的频率响应对后置混频器9的输出信号进行放大。相应的放大器电路本身是公知的。优选的，放大器电路构成为在US2009/179705A1中结合图1至图4所描述的那样。
上面结合图1和图2解释了传输装置1，其中准确示出两个磁共振信号s及其处理。但是本发明的传输装置1还很容易地适用于合并超过两个磁共振信号s。只需要注意所有后置中间频率fZ′分布得相互之间足够远。
本发明具有很多优点。尤其是本发明可以简单而且以小的成本实现。此外，本发明可靠工作。在尤其是合适设计前置带通滤波器6的情况下，同一个传输装置1可用于在例如7T的特定的给定基本磁场情况下可能出现的所有拉莫尔频率fL。
上述说明仅用于解释本发明。本发明的保护范围应当仅通过所附权利要求来确定。
附图标记清单
1     传输装置
2     本地线圈
3     信号输入端
4     信号输出端
5     频率输入端
6，8  带通滤波器
7，9  混频器
10           频率滤波器
11           节点
12，13       中间频率放大器
F            磁共振信号的频率
fL           拉莫尔频率
fo           最大频率
fu           最小频率
fZ，fZ′     中间频率
LO，LO′LO   频率
S            磁共振信号
S            共同的信号

Claims (10)

1.一种用于至少两个磁共振信号(s)的传输方法，该至少两个磁共振信号分别借助本地线圈(2)采集，
-其中，这些磁共振信号(s)具有围绕拉莫尔频率(fL)的频率(f)，
-其中，这些磁共振信号(s)在相应的前置带通滤波器(6)中经过滤波，
-其中，基本上在最小频率(fu)和最大频率(fo)之间以及仅在最小频率和最大频率之间可通过这些前置带通滤波器(6)，
-其中，前置带通滤波器(6)的输出信号在相应的前置混频器(7)中以对所有磁共振信号(s)统一的前置LO频率(LO)被混合，
-其中，该前置LO频率(LO)始终被调节为，使得前置LO频率(LO)与拉莫尔频率(fL)之差大致等于预定的前置中间频率(fZ)，该前置中间频率本身高于所述最大频率(fo)，
-其中，前置混频器(7)的输出信号在相应的后置带通滤波器(8)中经过滤波，
-其中，基本上在所述前置中间频率(fZ)附近以及仅在所述前置中间频率附近可通过该后置带通滤波器(8)，
-其中，后置带通滤波器(8)的输出信号在相应的后置混频器(9)中以相应的后置LO频率(LO′)被混合，
-其中，后置LO频率(LO′)是恒定的，并且后置LO频率(LO′)与前置中间频率(fZ)之差的绝对值成对地互不相同，
-其中，后置混频器(9)的输出信号在相应的频率滤波器(10)中经过滤波，
-其中，该频率滤波器(10)被设计为，使得该频率滤波器对于处于被输送给在该频率滤波器之前的后置混频器(9)的后置LO频率(LO′)与前置中间频率(fZ)之差的范围中的频率来说是可被通过的，并且对于处于所有其它后置LO频率(LO′)与前置中间频率(fZ)之差的范围中的频率来说是不可通过的，以及
-其中，该频率滤波器(10)的输出信号被组合为共同的信号(S)，并且该共同的信号(S)被进一步传输。
2.根据权利要求1所述的传输方法，其特征在于，至少一个后置LO频率(LO′)小于前置中间频率(fZ)，并且至少一个其它后置LO频率(LO′)大于前置中间频率(fZ)。
3.根据权利要求1或2所述的传输方法，其特征在于，一个后置LO频率(LO′)和前置中间频率(fZ)之差的绝对值大于11MHz，尤其是在11MHz和12.5MHz之间，以及另一个后置LO频率(LO′)与前置中间频率(fZ)之差的绝对值小于9MHz，尤其是在7.5MHz和9MHz之间。
4.根据权利要求1，2或3所述的传输方法，其特征在于，所述后置带通滤波器(8)构成为声表面波滤波器。
5.根据上述权利要求之一所述的传输方法，其特征在于，所述后置低通滤波(8)的输出信号在被输送给后置混频器(9)之前将在相应的前置中间频率放大器(12)中被放大。
6.根据上述权利要求之一所述的传输方法，其特征在于，所述后置混频器(9)的输出信号在被输送给所述频率滤波器(10)之前在相应的后置中间频率放大器(13)中被放大。
7.根据权利要求6所述的传输方法，其特征在于，所述后置混频器(9)的输出信号在后置中间频率放大器(13)中以每八音度(+或-)6dB的频率响应被放大。
8.根据上述权利要求之一所述的传输方法，其特征在于，所述前置中间频率(fZ)比最大频率(fo)至少大5％，尤其是至少大10％。
9.根据上述权利要求之一所述的传输方法，其特征在于，所述最小频率(fu)位于大约39MHz附近，而所述最大频率(fo)在大约300MHz附近。
10.一种用于至少两个磁共振信号(s)的传输装置，该至少两个磁共振信号分别借助本地线圈(2)采集，其中，该传输装置多个信号输入端(3)以用于分别输入一个磁共振信号(s)，以及具有信号输出端(4)以用于输出共同的信号(S)，其特征在于，该传输装置具有用于输入前置LO频率(LO)和后置LO频率(LO′)的频率输入端(5)，并且被构成为使得该传输装置获得根据上述权利要求之一所述传输方法的共同的信号(S)。
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