CN102334990A - 磁共振设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磁共振设备(1)，包括：带有至少一个接收器(9)的接收系统(7)，所述接收器(9)构造为处理接收通道的至少一个接收信号，并且包括：至少一个开关装置(10，10′)以便用于将第一数量的接收通道与接收器(9)的第二数量的输入端可变地对应，所述开关装置(10，10′)具有纵横制选择器(11，11′)，其中，在纵横制选择器(11，11′)之前接入预选电路(12、12′)，所述预选电路(12、12′)对于第一组(14)接收通道的每个接收通道具有在第一组(16)输入端的与该接收通道固定对应的输入端上的直接连接(13)。

Description

磁共振设备

技术领域

本发明涉及一种磁共振设备，该磁共振设备包括带有至少一个构造为用于处理接收通道的至少一个接收信号的接收器的接收系统，并且包括至少一个用于将第一数量的接收通道与接收器的第二数量的接收器输入端的可变地对应的开关装置，所述开关装置具有纵横制选择器(Kreuzschienen-verteiler)以及预选电路。

背景技术

为拍摄具有高信噪比的磁共振图像，在磁共振设备中愈来愈多地以所谓的局部线圈工作。在此，在待拍摄物体内的受激核在局部线圈的线圈导体内感应出电压，然后该电压通常由低噪声的前置放大器(LNA)放大并且最后通过电缆连接或在磁共振频率(发射频率)下无线地被传递到接收系统的接收器的输入端上。为进一步改进信噪比，在高分辨率磁共振成像中也可使用所谓的高场装置，其基本场强为三特斯拉或更高的值。

在使用局部线圈时，通常将其在合适的插接位置处连接在患者卧榻上。通过此插接位置，局部线圈的不同的接收通道通常可与现有的接收器上的相应的输入端连接。但也可能出现的情况是连接的或可连接的接收通道的数量多于接收器上现存的输入端的数量，这意味着现存的单独线圈元件(Loops)可能多于接收系统可分析的线圈元件。因此已知的是，在磁共振设备中在线圈元件、即接收天线和接收器之间设置开关装置。此类开关装置将当前工作的接收通道路由到现存的输入端。由此实现了连接比现存的接收器更多的线圈元件，因为在全身覆盖时仅需读出在视场内或在磁共振设备的均匀性体积

内的线圈元件。

显然，在磁共振接收系统中在使用局部线圈时必须将线圈元件即接收通道在接收器的单独的输入端上进行分配。因为通常围绕患者布置的线圈元件可能多于同时位于视场内或磁体的均匀性体积内的线圈元件，所以通常提供比接收通道更少的接收器输入端以节约成本。但是，这样则要求如下开关矩阵：该开关矩阵将可连接到患者卧榻的线圈元件或由此限定的输入通道灵活地路由到现有的接收器输入端。

因此，在已知的磁共振装置中设置了可以将每个任意的接收通道切换到每个任意的接收器输入端上的开关装置。在此，该开关装置包括纵横制选择器(crossbar switch，交叉开关)。但是，该已知的解决方法在带有很高通道数(例如128或更高)的磁共振设备上带来了问题。例如，如果希望将192个接收通道在接收器的128个输入端上可自由连接，则必须设计很大并且很昂贵的开关装置，特别是很大并且很昂贵的纵横制选择器。在高频率情况下，随着所使用的开关部件(Schaltmittel)的数量增加的导线的电容性负载还导致技术上很难解决的问题。目前带有128个接收器输入端的系统通过将多个相同的纵横制选择器并联运行来实现。但是，由于成本原因并且针对空间需求，这是一种很不利的解决方法。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于，针对将较多数量的接收通道连接在接收器的较少数量的输入端上的问题，给出一种成本低并且节约空间的解决方案。

为解决该技术问题，在前述类型的磁共振设备上根据本发明，在纵横制选择器之前接入预选电路，所述预选电路对于第一组接收通道具有第一组输入端的与该接收通道固定对应的输入端上的直接连接。

因此，本发明基于如下接收系统，其中，第一数量的接收通道大于接收器的第二数量的输入端，并且将输入端分为第一组输入端和第二组输入端。在此，这些组不相交，并且第一组输入端的特征在于，第一组接收通道(接收通道因此也分为两组)中的接收通道与预先确定的输入端固定连接或可固定连接。因此存在将预先确定的输入通道与接收器的预先确定的输入固定对应的连接(硬布线)；该连接可基本上提供或可切换地构造，就此在下文中仍将详细描述。

由于所提供的与第一组输入端的该固定连接，纵横制选择器(交叉开关)仅还需构造为使其具有其数量等于第二组输入端中的输入端的数量的输出端。

根据本发明的解决方案因此提供了有利的折衷建议，这通过将用于纵横制选择器的已知的开关装置结构扩展位于前方的也可称为“预选器”的预选电路来实现，使得最后允许对于明显更多的接收通道的处理，其中当然带来了受限制的开关灵活性。该解决方案可以低成本地实现并且由于可构造更小的纵横制选择器而导致更小的空间需求。

如前所述，接收通道与局部线圈的一定的线圈元件(Loops)的对应，是通过在磁共振设备的患者卧榻上的插接位置建立的。因此，现在使用者可优选地利用在此描述的接收系统结构，该使用者必须意识到哪个插接位置或插接位置上的哪些接头(Pins)与对其存在与接收器输入端的硬布线连接的第一组接收通道对应，以便实现对于待由该使用者连接的线圈元件的优选分配。因此可建议，使得磁共振设备此外包括带有用于局部线圈的插接位置的患者卧榻，其中，至少一个插接位置(特别地所有插接位置)的预先确定的、与接收通道对应的接头，或者至少一个插接位置的所有与接收通道对应的接头，与第一组接收通道对应。对于进行插接位置的接头的该对应性的有利的可能性，将关于所提及的实施例在下文中更详细论述。但对此应指出的是，也可以为了将接收信号从局部线圈传输到开关装置而提供至少部分的无线连接。特别地，这类连接完全是无线连接。于是，频率/频带可取代接头/插接位置的作用。

在本发明的第一实施方式中，纵横制选择器可以被构造为用于将形成第二组接收通道的不与通向输入端的直接连接对应的接收通道分配到第二组输入端。在该情况中，第一组接收通道无另外的接线可能性地实际上固定地并且硬布线地仅与第一组输入端对应，使得可提供涉及输入通道数量的缩小的纵横制选择器。是否应将输入端灵活地可分配到输入端的选择仅涉及插接位置的选择或涉及在插接位置上的接头的选择，使得例如可以总是将插接位置的最后的n个接头与第一组的接收器输入端布线，其中n是自然数，例如是四。

但通常希望的是，也可将一定的接收通道与一定的输入端自由地对应，例如因为应进行共同的分析等。在此，这是本发明的第二特别地有利的实施方式的出发点。据此，预选电路可以包括至少一个开关部件，通过它可将第一组接收通道的至少一个接收通道选择地与纵横制选择器或与通向第一组输入端中的输入端的直接连接进行连接。特别地，在此可以将开关部件与第一组接收通道的每个接收通道对应，以便所述开关部件的与第一组输入端的相应的输入端或与纵横制选择器的选择的连接。

在此情况中，因此虽然纵横制选择器包括与所提供的接收通道一样多的接收器输入端，但由此也使得-特别地对于第一组的每个接收通道单独地-可选择，是否应选择与第一组输入端的一个输入端的固定的对应，或是否应实现通过纵横制选择器与第二组输入端的一个输入端灵活的对应，即更高的灵活性(特别地，对于低需求和中等需求的接收通道数，可再次形成纵横制选择器的完全的灵活性)，其中在所使用接收通道的数量超过第二组输入端的成员时，仍可通过使用与第一组输入端的固定连接而使用接收系统。仅在接收通道数的需求高时，因此必须在该实施方式中考虑对于灵活性的限制。但这被如下的优点更大程度地补偿，即提供了很成本低的、技术上简单的并且构造上小的用于带有很高通道数的磁共振设备的解决方法。

在第二实施方式中例如可以，使得患者卧榻上的一定的插接位置与第一组接收通道完全对应，这意味着所有其接头通过硬布线连接可接通到第一组输入端。

在本发明的另外的有利的变体中可以，使得预选电路构造为分开的可加装的组件(Bauteil)。预选电路作为分开的组件得到了如下可能性，即，所述预选电路与纵横制选择器分开地加装，例如当带有小的或中等的通道数的磁共振设备应改装为带有高通道数的磁共振设备时的情况。因为仅要求加装预选电路和附加的接收器，然后将其提供给第一组输入端使用。

为进一步紧凑的构造可提供中间频率结构，所述中间频率结构允许在不同的中间频率下将一个导线用于至少两个接收通道。按照这种方式可构思将单独的导线用于多个接收信号、即接收通道(Multiplexing，多路复用)。例如在DE 10 2008 023 467A1中描述了这种类型的解决方法。其中的装置具有将局部线圈连接到接收器的传输路径。局部线圈的第一接收通道具有用于接收第一磁共振信号的第一线圈元件以及与第一线圈元件连接的第一混频器，其中第一混频器从所提供的第一磁共振信号中形成第一信号的中间频率。类似地提供了带有第二混频器的局部线圈的第二接收通道，其中所形成的中间频率的第二信号处于另外的中间频率上。通过局部线圈内的用于信号整合的设备，通过频率多路复用，将第一接收通道的中间频率的第一信号和第二接收通道的中间频率第二信号进行整合，使得所描述的导线或传输路径可用于传输两个接收信号。在此，混频器可通过本地振荡器频率控制，所述本地振荡器频率也可通过传输路径输送。

现在建议，也在本发明的范围内使用该多路复用，以便进一步简化构造。如果传输路径用于两个或多个接收通道，则对于预选电路和纵横制选择器的要求进一步降低，因为应形成的连接更少。

具体而言，在这种情况中开关装置进一步包括信号处理装置，所述信号处理装置按照接收信号的传输方向在预选电路之前接入。这样的信号处理装置可对于每个引入的导线(通常是同轴电缆)包括：

-在预选电路的相应的输入端之前接入的带通滤波器，所述带通滤波器使所使用的中间频率可通过，

-在用于中间频率转换的辅助频率信号的耦合位置之前接入的高通滤波器，和

-在用于PIN二极管的控制信号的耦合位置之前接入的低通滤波器。

为了向局部线圈供给中间频率结构所需的信号，特别地供给用以控制前述混频器的本地振荡器的辅助频率信号，因此在每个引入的导线的预选电路之前安装了多路复用滤波器组，后者将局部线圈的中间频率信号与辅助频率信号(本地振荡器信号)和PIN二极管的解调信号分离。

除磁共振设备外，本发明还涉及一种使用在根据本发明的磁共振设备的接收系统内的预选电路。可用于将现有的接收系统改装为更大的通道数这样的预选电路因此具有已包括固定的预制连接的组件，以便在需要时将第一组接收通道直接与一个或多个接收器的第一组输入端连接。此外，预选电路可已包括合适的开关部件，使得第一组接收通道的一个接收通道选择地可以与纵横制选择器或者与通向第一组输入端的一个输入端的直接连接相连接。

附图说明

本发明的另外的优点和细节从如下所描述的实施例中并且结合附图可见。各图为：

图1示出了根据本发明的磁共振设备的原理草图，

图2示出了图1中图示的磁共振设备的患者卧榻的俯视图，

图3示出了接收系统的方框图，

图4示出了接收系统的开关装置，

图5示出了使用多路复用时的修改后的开关装置，

图6示出了在图5中的引入的导线上所使用的滤波器。

具体实施方式

图1中示出了根据本发明的磁共振设备1，所述设备在本例中应该从216个可能的接收通道中能够通过接收器的相应的输入端同时读取128个。磁共振设备1包括处于磁体3内的患者接纳部分(Patientenaufnahme)2，可将患者推入其中。为进行信号分析提供了接收系统5。

图2示出了患者卧榻4的俯视图。图中可见在患者卧榻4上提供了用于局部线圈的九个插接位置6。这些插接位置6的每个具有未详细图示的接头，其中24个这样的接头分别对应于一个接收通道，这意味着带有24个接收通道、即特别地带有24个线圈元件(Loops)的线圈可连接在一个插接位置6上。在此应说明的是，当然也已知具有更多的线圈元件的局部线圈，并且该局部线圈相应地可连接在更多的插接位置6上。

在本实施例中，因此最多具有216个(9×24)个可使用的接收通道，但所述接收通道通常不必同时使用，因为并非所有线圈元件同时可处于合适的位置以便可接收来自视场或均匀性体积的信号。因此，即使在216个连接的线圈元件、即总共216个可使用的接收通道的情况下，也不需要读取所有的接收通道，使得在图3中详细图示的接收系统7也仅构造为用于同时接收更少数量的接收通道。在图2中仅示意性表示的216个导线8通向接收系统7。

可以看出，接收系统7在本例中具有四个每个带有32个输入端的接收器9，因此总共提供128个输入端。

为从216个接收通道中选出当前应读取的接收通道并且与接收器9的特别的输入端对应，接收系统7包括开关装置10，所述开关装置10如基本上已知具有纵横制选择器11，通过该纵横制选择器11可将216个接收通道、即216个接收器输入端灵活地与两个右侧的接收器9的64个输入端对应。

可供使用的输入端因此被划分，即被划分为第一组输入端和第二组输入端，其中在图示的实施例中，每组包括64个输入端。第二组输入端通过纵横制选择器11与接收通道灵活地对应。

不过，开关装置10现还包括一个在纵横制选择器11之前接入的预选电路12(预选器)，利用该预选电路12可将预先确定的接收通道选择地直接与第一组输入端的一个输入端对应，或者与纵横制选择器11对应。接收通道也因此分为两个组，即，第一组接收通道和第二组接收通道，所述第一组接收通道在需要时可直接通过连接13与第一组输入端的预先确定的输入端对应，使得第一组输入通道因此也具有64个成员(Mitglieder)，并且在此为152个的所述第二组接收通道基本上通过纵横制选择器11对应。

图4示出了开关装置10，并且特别地更详细地示出了预选电路12。第一组14的X＝64个接收通道I1、...IX每个在接收通道预选电路12内对接于开关部件15，所述开关部件15具有两个位置。在第一位置处开关部件15直接与第一组输入端16的输入端DO1、...、DOX中的预先确定的一个连接，并且通过连接13进行。在开关部件15的另一个位置中，所述开关部件15与纵横制选择器11连接，并且在需要时可通过所述纵横制选择器11灵活地与第二组输入端17的输入端O1、...、OX中的一个对应。

第二组接收通道18，即IX+1、...、IM，无另外选择可能性地直接与纵横制选择器11连接，其中M如所解释在此等于216。

在此要说明的是，所述的接收通道的数量、输入端的数量和不同组的成员的数量仅是示例性的；当然，本发明也可以利用X、M和N的另外的值来实施。

通过以开关部件15实现的选择可能性，如果仅需要较少或中等的通道数(在此直至64个通道)，则通过将所有需要的接收通道与纵横制选择器11连接的可能性，得到通常的完全的灵活性。仅在高通道数(在此大于64个通道)时应接受到对于灵活性的限制，如果开关部件15被控制为使得存在与第一组输入端16的输入端DOn的直接的固定连接。

预选电路12实现为单独的分开的组件，使所述预选电路12特别地在扩展接收系统7的容量时可与第一组16输入端所需的接收器9(在此的两个左侧的接收器9)一起加装。

在此要说明的是，在该实施例中，第一组接收通道14的64个接收通道与患者卧榻4上的四个的确定的插接位置6对应，将此情况相应地例如通过系统说明书通知使用者。因此，使用者可在考虑到这些知识的情况下计划其图像拍摄，使得使用者在对于超过64个接收通道的计划的同时利用时将确定的局部线圈优选地与插接位置6对应。

在图5和图6中图示了修改后的实施方式，其中使用了多路复用方法以传输单独的接收通道的接收信号。在此，在局部线圈中已经提供了两个不同类型的混频器，通过辅助频率(本地振荡频率)来控制所述混频器，使得它们总是将不同线圈元件的两个接收信号转化到两个不同的中间频率上。两个分别对应于一个接收通道的中间频率信号然后被整合并且可通过一条单一的导线输送。参考图5，因此可实现使得仅108个导线8′从患者卧榻4到达开关装置10′，所述开关装置10′除以上所述的纵横制选择器11′和预选电路12′外现在还包括信号整理装置19，所述信号整理装置19接在预选电路12′之前，并且用于对于导线8′的每个将辅助频率信号、PIN二极管信号和接收信号通过图6中进一步示出的多路复用滤波器组分离。辅助频率信号LO1和LO2在此由相应的本地振荡器20产生，PIN二极管信号PD由PIN二极管控制器21发出并且是低频信号。

如在图6中示出的，在这里实现为同轴电缆22的引入的导线8′的每个上使用三个滤波器23、24和25。引入的辅助频率信号LO1和LO2在其通向局部线圈内的所提的混频器的路径中通过高通滤波器23。低频PIN二极管信号PD在其通向局部线圈内的PIN二极管的路径中通过低通滤波器24。最后，接收信号在其通向预选电路12′的路径中通过合适的带通滤波器25。

最后要说明的是，这样的信号整理装置19也可以已经提供在根据图3和图4的实施例中，以可耦合PIN二极管信号以解调线圈元件。

附图标号列表

1    磁共振设备

2    患者接纳部分

3    磁体

4    患者卧榻

5    接收系统

6    插接位置

7    接收系统

8    导线

8′  导线

9    接收器

10   开关装置

10′  开关装置

11    纵横制选择器

11′  纵横制选择器

12    预选电路

12′  预选电路

13    连接

14    第一组

15    开关部件

16    第一组

17    第二组

18    第二组

19    信号整理装置

20    本地振荡器

21    PIN二极管控制器

22    同轴电缆

23    滤波器

24    滤波器

25    滤波器

Claims (10)

1.一种磁共振设备(1)，包括带有至少一个构造为处理接收通道的至少一个接收信号的接收器(9)的接收系统(7)，并且包括至少一个用于将第一数量的接收通道与接收器(9)的第二数量的输入端可变地对应的开关装置(10，10′)，所述开关装置(10，10′)具有纵横制选择器(11，11′)，

其特征在于，在所述纵横制选择器(11，11′)之前接入预选电路(12，12′)，所述预选电路(12，12′)对于第一组(14)接收通道的每个接收通道具有在第一组(16)输入端的与该接收通道固定对应的输入端上的直接连接(13)。

2.根据权利要求1所述的磁共振设备，其特征在于，所述磁共振设备还包括带有用于局部线圈的插接位置(6)的患者卧榻(4)，其中，至少一个插接位置(6)、特别是所有插接位置(6)的预先确定的与接收通道对应的接头，或者至少一个插接位置(6)的所有与接收通道对应的接头，与第一组(16)接收通道对应。

3.根据权利要求1所述的磁共振设备，其特征在于，为了将接收信号从局部线圈传输到所述开关装置提供了至少部分的无线连接。

4.根据前述权利要求中任一项所述的磁共振设备，其特征在于，所述纵横制选择器(11，11′)被构造用于将形成第二组(18)接收通道的不与通向输入端的直接连接(13)对应的接收通道分配到第二组(17)输入端。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的磁共振设备，其特征在于，所述预选电路(12、12′)包括至少一个开关部件(15)，通过所述开关部件(15)能够将第一组(14)接收通道的至少一个接收通道选择地与所述纵横制选择器(11，11′)或者与通向第一组(16)输入端中的输入端的直接连接(13)进行连接。

6.根据权利要求5所述的磁共振设备，其特征在于，将开关部件(15)与第一组(14)接收通道的每个接收通道对应，以便所述开关部件(15)的与第一组(16)输入端的相应的输入端或者与纵横制选择器(11，11′)的选择的连接。

7.根据前述权利要求中任一项所述的磁共振设备，其特征在于，所述预选电路(12、12′)被构造为分开的可加装的组件。

8.根据前述权利要求中任一项所述的磁共振设备，其特征在于，提供中间频率结构，所述中间频率结构允许在不同的中间频率下将一条导线(8′)用于至少两个接收通道。

9.根据权利要求8所述的磁共振设备，其特征在于，所述开关装置(10、10′)进一步包括信号整理装置(19)，所述信号整理装置(19)对于每个引入的导线(8′)具有：

-在所述预选电路(12′)的相应的输入端之前接入的带通滤波器(25)，所述带通滤波器(25)使所使用的中间频率可通过，

-在用于中间频率转换的辅助频率信号的耦合位置之前接入的高通滤波器(23)，和

-在用于PIN二极管的控制信号的耦合位置之前接入的低通滤波器(24)。

10.一种使用在根据前述权利要求中任一项所述的磁共振设备(1)内的预选电路(12，12′)。

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