CN103513197A

CN103513197A - 确定磁共振成像设备中的通信等待时间的方法

Info

Publication number: CN103513197A
Application number: CN201310239002.1A
Authority: CN
Inventors: J.波伦贝克; S.施瓦泽; M.维斯特
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthineers AG
Priority date: 2012-06-26
Filing date: 2013-06-17
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2033-06-17
Also published as: KR20140001134A; US20130342199A1; US9903926B2; DE102012210827A1; CN103513197B; DE102012210827B4

Abstract

一种用于确定磁共振成像设备中的通信等待时间的方法，包括如下步骤：在第一时刻发出高频脉冲；通过磁共振成像设备的局部线圈装置接收高频脉冲；将返回信号从局部线圈装置发送给接收单元并在第二时刻通过接收单元接收返回信号；以及评估第一时刻与第二时刻之间的时间差，以便确定通信等待时间。

Description

确定磁共振成像设备中的通信等待时间的方法

技术领域

本发明涉及一种用于确定磁共振成像设备中的通信等待时间的方法、一种用于磁共振成像设备的局部线圈装置的接收系统以及一种具有局部线圈装置的磁共振成像设备。

背景技术

从现有技术中已知用于医学目的的成像诊断的磁共振成像设备。磁共振成像术利用被激励的核自旋的弛豫时间与原子核环境的相关性，以便获取关于不同组织类型的空间布置的信息。

已知的是，磁共振成像设备配备有局部线圈装置，其用于提高磁共振成像设备在确定局部区域中的敏感度。同样已知的是，这种局部线圈装置被构造为用于无线传输通过该局部线圈装置所确定的数据。已知的是，在无线数据传输中会形成可能可变的等待时间。

DE 10 2008 014 751 A1描述了一种用于在磁共振成像设备的局部线圈中使接收天线失谐的装置。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种用于确定磁共振成像设备中的通信等待时间的方法。该目的通过具有本发明所述特征的方法实现。本发明的另一目的在于，提供一种用于磁共振成像设备的线圈装置的改进的接收系统。该目的通过具有本发明所述特征的局部线圈装置的接收系统实现。本发明的另一目的是提出一种改进的磁共振成像设备，其具有带有接收系统的局部线圈装置。该目的通过具有本发明所述特征的磁共振成像设备实现。优选的改进方案在实施例中说明。

一种根据本发明的、用于确定磁共振成像设备中的通信等待时间的方法，包括如下步骤：在第一时刻发出高频脉冲；通过磁共振成像设备的局部线圈装置接收高频脉冲；将局部线圈装置的返回信号传输给接收单元并在第二时刻通过接收单元接收该返回信号；以及评估第一时刻与第二时刻之间的时间差，以便确定通信等待时间。有利地，在该方法中，磁共振成像设备的发送和接收支路的全部部件构成测量链，并且由此在确定通信等待时间时被考虑。由此，该方法可以检测所有可能的子等待时间。该方法也能够考虑子等待时间的部件单独的（根据样本的）方差。这能够实现容许较大的、部件单独的方差，由此降低用于制造磁共振成像设备的制造成本。

在该方法的一个优选实施方式中，使局部线圈装置的振荡回路在接收高频脉冲之前失谐。有利地，高频脉冲于是可以具有高场强，而不需要过度调节（übersteuert）局部线圈装置的接收系统。

在该方法的一个优选实施方式中，将所接收的高频脉冲通过局部线圈装置数字化，以便获得数字信号，其于是作为返回信号来传输。有利地，通过局部线圈装置对所接收的高频脉冲进行数字化能够实现将数字信号无损耗地传输给磁共振成像设备的接收单元。

在该方法的一个优选实施方式中，返回信号从局部线圈装置无线传输给接收单元。有利地，于是可以省去在局部线圈装置与接收单元之间设置干扰性的缆线。由于通过该方法能够实现对通信等待时间的确定，可以有利地以高传输质量进行返回信号的无线传输。

在该方法的一个实施方式中，通过高频脉冲与返回信号在时域中的相关性来确定时间差。有利地，可以由此在微秒范围中确定通信等待时间。

在该方法的另一实施方式中，通过高频脉冲与返回信号在频域中的相关性来确定时间差。有利地，可以由此在纳秒范围中确定通信等待时间。

在该方法的一个实施方式中，通过磁共振成像设备的体线圈发出高频脉冲。有利地，无需额外的线圈用于发出高频脉冲。另一优点在于，通过该方法在确定通信等待时间时考虑了体线圈和所有用于控制体线圈的部件的性质。

在该方法的一个优选实施方式中，通过高频脉冲激励拉莫尔进动。有利地，高频脉冲于是同时可以用作激励自旋的发送脉冲，由此，执行该方法无需额外的时间开销。

在该方法的一个特别的优选实施方式中，将高频脉冲用于确定拉莫尔频率。有利地，该方法可以与本来就需要的、对拉莫尔频率的确定同时执行，由此，该方法并不提高对于通过磁共振成像设备进行检查所需的总时间。

一种根据本发明的、磁共振成像设备的局部线圈装置的接收系统，具有用于接收高频脉冲的振荡回路。所述接收系统在此具有第一信号支路和第二信号支路，其分别设计用于处理通过振荡回路接收的信号。在此，第二信号支路构建为与第一信号支路相比处理信号强度更大的信号。有利地，接收系统于是适于接收信号强度很小的信号和接收信号强度很大的信号，而在接收这些信号时不会使接收系统调节不足或过度调节。由此，接收系统不仅用于执行磁共振成像设备的常规的测量，也用于确定磁共振成像设备中的通信等待时间。

在所述接收系统的一个优选实施方式中，该接收系统具有用于使振荡回路失谐的失谐电路。有利地，失谐电路于是能够使振荡回路在接收信号强度很大的信号之前失谐，由此该接收系统适于接收信号强度更大的信号。

在所述接收系统的一个改进方案中，该接收系统具有HF切换器，其构建用于将通过第一信号支路或通过第二信号支路提供的信号继续传输给接收系统的后续电路部分。有利地，这些后续的电路部分于是不仅可以用于继续处理通过第一信号支路提供的信号，而且可以用于继续处理通过第二信号支路提供的信号。由此，这些后续的电路部分不仅可以用于执行磁共振成像设备的常规的测量，而且可以用于确定磁共振成像设备的通信等待时间。另一优点在于，由此在确定通信等待时间时随之考虑了接收系统的这些后续电路部分，由此也可以补偿接收系统的这些后续电路部分的等待时间的样本相关的方差。

在所述接收系统的一个适宜的实施方式中，第一信号支路包括放大器。有利地，该放大器于是可以用于放大信号强度小的信号。

在所述接收系统的一个适宜的实施方式中，第二信号支路包括衰减构件。有利地，该衰减构件于是可以用于衰减信号强度大的信号。

一种根据本发明的磁共振成像设备，包括具有上述类型的接收系统的局部线圈装置。有利地，该接收系统于是适于确定磁共振成像设备的通信等待时间。

附图说明

上面描述的本发明的性质、特征和优点，以及如何实现其的方式和方法，将结合下面对于实施例的描述而变得可以更加清楚和明确地理解，其中结合附图来详细阐述这些实施例。在此：

图1示出了磁共振成像设备的示意图；

图2示出了用于确定通信等待时间的方法的示意性流程图；以及

图3示出了磁共振成像设备的局部线圈装置的接收系统的示意性框图。

具体实施方式

图1示出了磁共振成像设备1的示意图。磁共振成像设备1可以用于医疗诊断。尤其，磁共振成像设备可以用于产生人或动物身体的剖视图。

磁共振成像设备1具有带有检查空间3的全身线圈2。检查空间3在示出的示例中构建为管状，并且用于容纳位于患者台4上的患者5。患者5可以通过移动患者台4被移入检查空间3，由此可以拍摄患者5的身体的图像。

为了以成像方式检查患者5而必须在检查空间3中产生强的静磁场，通过该强的静磁场消除了患者5身体的原子核磁矩的不同指向之间的能量简并。为此，磁共振成像设备1的全身线圈2包括磁体7。磁体7例如可以构建为超导磁体。磁体7例如可以构建为产生强度为0.2特斯拉至3特斯拉的静磁场。然而，磁体7也可以构建用于产生更强的磁场。通过磁体7产生的磁场在检查空间3的区域中优选近乎均匀地构建。

在通过磁体7产生的静磁场的影响下，患者5身体的原子核的核自旋围绕通过磁场规定的轴线进动（拉莫尔进动）。通过具有谐振频率的、垂直指向静磁场的交变磁场的入射，可以相位同步地偏转（激励）患者5身体的原子的核自旋。

为此，全身线圈2具有在此示出为体线圈8的高频天线。体线圈8适于高频磁脉冲的入射。高频激励脉冲由脉冲产生单元9产生，该脉冲产生单元由脉冲序列控制单元10控制。在通过HF放大器11放大高频激励脉冲之后，这些高频激励脉冲通过发送接收切换器18传导并且发送至体线圈8。所描述的高频系统在此仅示意性地示出。可以设计多个脉冲产生单元9、多个HF放大器11，并且对于体线圈8额外地还设计另外的高频天线。

为了产生患者5身体的分层图而需要的是，位置相关地变化通过磁体7产生的均匀磁场。为此，磁共振成像设备1具有一个或多个梯度线圈12。梯度线圈12可以在通过磁共振成像设备1执行测量期间产生梯度磁场用于选择性的层激励并且用于测量信号的位置编码。梯度线圈12由梯度线圈控制单元14控制，其通过另外的HF放大器13与梯度线圈12连接。梯度线圈控制单元14在此同样通过脉冲序列控制单元10来控制。

在断开通过体线圈8入射的交变磁场之后，通过该交变磁场激励的核自旋按照特征性弛豫时间发生弛豫，并且在此发出信号，其通过体线圈8来接收。通过体线圈8接收的信号通过发送接收切换器18引至HF前置放大器16，通过HF前置放大器16放大并且传送给接收单元17。

接收单元17继续处理所接收的信号。例如，接收单元17可以将所接收的信号数字化。可以通过数学方法根据通过接收单元17接收的数据重建患者5身体的图像。所确定的图像通过图像处理单元19处理并且例如可以通过操作台20显示或者存储在存储单元21中。计算单元22控制该流程。

磁共振成像设备1额外包括局部线圈装置6，其用于提高磁共振成像设备1在局部区域中的敏感度。由此，磁共振成像设备1可以生成该局部区域的特别有说服力的图像。为此，局部线圈装置6包括具有局部线圈60的接收系统100，该局部线圈用于接收通过患者5身体的被激励的原子的核自旋而发出的信号。

局部线圈装置6在示出的实施方式中被构建为，将通过局部线圈装置6接收的信号无线传送给接收单元17。这具有如下优点：在局部线圈装置6与接收单元17之间不必设置干扰性的缆线。由此，提高了在使用局部线圈装置6时的灵活性。然而也可以将通过局部线圈装置6接收的信号以缆线连接的方式传送给接收单元17。

局部线圈装置6具有天线66用于传输数据。磁共振成像设备1的接收单元68具有天线67，借助该天线可以接收通过局部线圈装置6的天线66发出的信号。HF前置放大器15放大通过接收单元68的天线67接收的信号，并且将其继续传送给接收单元17。在那里，将这些信号与通过体线圈8确定的信号一起继续处理。

在将通过局部线圈装置6接收的信号传输至接收单元68时，会出现时间上可变的等待时间。所使用的传输方法例如可以包括用于避免冲突的方法，其必要时要求重新发送在数据传输期间已经丢失的数据包。在此不重要的是，以数字还是模拟方式传输从局部线圈装置6向接收单元68传输的数据。该问题会在局部线圈装置6与接收单元68之间无线以及线缆连接地传输数据时出现。所出现的等待时间变化可以典型地位于微秒范围中。

在制造局部线圈装置6时出现的制造公差也会导致在局部线圈装置6与接收单元68之间传输数据期间出现的等待时间变化。

在局部线圈装置6与接收单元68之间无线传输数据的情况下，在数据传输期间出现的等待时间变化的另一原因是局部线圈装置6与固定的接收单元68之间可变的距离。在图1中示出的示例中，局部线圈装置6大约位于患者5的胸部上。通过移动患者5或者通过患者5的呼吸而时间相关地改变局部线圈装置6相对于接收单元68的位置。根据局部线圈装置6与接收单元68之间时间相关的距离而形成在局部线圈装置6的天线66与接收单元68的天线67之间传输的无线电信号的、根据时间变化的运行时间。运行时间的这些变化典型地在数纳秒的范围中，并且引起通过接收单元68接收的信号的相位变化。

为了尽管有所描述的、在从局部线圈装置6向接收单元68传输数据时出现的等待时间的变化而仍然保证可靠的数据传输，所需要的是，确定当前出现的等待时间。因此，磁共振成像设备1构建为执行用于确定该通信等待时间的方法200。在此，优选在磁共振成像设备1每次以成像方式进行测量之前，以测量技术确定通信等待时间。图2示出了方法200的示意性流程图。

在第一方法步骤210中，在第一时刻发出高频脉冲。该高频脉冲通过磁共振成像设备的适于发出HF功率的部件来发出。优选地，该高频脉冲通过本来就为了发出高频脉冲而设置的体线圈8来发出。这额外具有的优点是：在确定通信等待时间时也考虑了可能通过体线圈8造成的等待时间变化。

在第二方法步骤220中，通过局部线圈装置6接收所发出的高频脉冲。

在第三方法步骤230中，将返回信号从局部线圈装置6传输给磁共振成像设备1的接收单元68，并且在第二时刻由接收单元68接收该返回信号。该返回信号表示在第二方法步骤220中通过局部线圈装置6接收的高频脉冲。所接收的高频脉冲可以通过局部线圈装置6例如数字化，以便于是获得数字信号，然后该数字信号在第三方法步骤230中作为返回信号传输给接收单元68。然而，所接收的高频信号也可以以模拟形式在第三方法步骤230中作为返回信号传输给接收单元68。

所述返回信号在第三方法步骤230中的传输优选无线地借助局部线圈装置6的天线66和接收单元68的天线67进行。然而，方法200也适于局部线圈装置6与接收单元68之间以缆线连接方式进行的数据传输。

在第四方法步骤240中，评估第一时刻与第二时刻之间的时间差，以便确定通信等待时间。第一时刻和第二时刻在此可以通过在所发出的高频脉冲与所接收的返回信号之间在时域中的相关性来确定。由此尤其可以在微秒范围中确定大的等待时间。替选地，却也可以将所发出的高频脉冲和所接收的返回信号在频域中相关联，以便在纳秒范围中确定表达为相位旋转的通信等待时间。优选地，执行两种相关性。

用于确定通信等待时间的方法200也可以在通过磁共振成像设备1进行测量期间被多次执行。这例如在如下情况下是需要的：如果局部线圈装置6通过患者5的呼吸或者通过患者台4的移动而在通过磁共振成像设备1进行测量期间变化。

磁共振成像设备1也可以具有多个局部线圈装置。于是，对于这些局部线圈装置中的每个来确定通信等待时间。优选地，在使用仅一个通过磁共振成像设备1发出的高频脉冲的情况下同时确定各个通信等待时间。

在第一方法步骤210中发出的高频脉冲优选是本来就要通过磁共振成像设备1发出以执行成像测量的高频脉冲。例如，在方法步骤210中发出的高频脉冲可以是用于确定氢的拉莫尔频率的脉冲。在该方法步骤中发出的高频脉冲也可以是为了激励患者5身体的原子的核自旋而发出的高频脉冲。这具有的优点是，在通过磁共振成像设备1执行的成像测量期间无需额外时间来执行方法200。

但是，通过体线圈8发出的高频脉冲通常具有比通常由局部线圈装置6接收的、由患者5身体的原子的核自旋发出的信号大得多的脉冲强度。因此，通过局部线圈装置6接收通过体线圈8发出的高频脉冲会过度调节局部线圈装置6的接收系统100。这是必须阻止的，以便保证在第二方法步骤220中通过局部线圈装置6可靠地接收高频脉冲。

阻止过度调节局部线圈装置6的接收系统100的可能性在于，降低在第一方法步骤210中通过体线圈8发出的高频脉冲的脉冲功率。这例如可以通过降低HF放大器11的放大器功率或者通过完全绕过HF放大器11来进行。然后，通过体线圈8发出的高频脉冲具有较低的场强。然而，通过体线圈8发出的高频脉冲于是不可以同时用于其它适配和测量，并且也不可以用于激励患者5身体的原子的核自旋。

避免过度调节局部线圈装置6的接收系统100的替选可能性在于，将接收系统100在第二方法步骤220中接收高频脉冲之前适配于高频脉冲的高场强。在该情况下，在第一方法步骤210中发出的高频脉冲的场强可以保持不变。

图3示出了接收系统100的示意性框图。接收系统100被构建为在第二方法步骤220中接收大场强的高频脉冲，而在此不偏离线性工作（即在此不被过度调节）。同时，接收系统100却也被构建为在磁共振成像设备常见的工作中接收由核自旋发出的小场强的信号。

接收系统100具有振荡回路110，其设计用于实际接收相应的高频信号。振荡回路110可以包括局部线圈60。接收系统100此外具有失谐电路120。失谐电路120设计用于借助失谐信号112使振荡回路110失谐。为了在常见测量期间接收通过核自旋发出的信号，振荡回路110保持不失谐，即调谐到待接收信号的频率上。然而，在方法200的第二方法步骤220中接收通过体线圈8发出的高频脉冲之前，通过失谐电路120使振荡回路110失谐。这具有的结果是：即，使在第二方法步骤220中接收的大场强的高频脉冲，仍仅在振荡回路110中激励具有允许幅度的振荡。

接收系统100还具有第一信号支路101和第二信号支路102。第一信号支路101和第二信号支路102分别涉及用于处理通过振荡回路110接收的接收信号111。在此，第一信号支路101用于处理小信号强度的接收信号111。第二信号支路102用于处理大信号强度的接收信号111。

第一信号支路101包括放大器130。放大器120被构建为将由振荡回路110接收的接收信号111作为来自失谐电路120的接收信号121接收、放大并且作为放大过的信号131继续传送给HF切换器150。放大器130例如可以是LNA放大器（低噪声放大器）。

第二信号支路102包括衰减构件140。衰减构件140例如可以构建成电阻衰减构件。衰减构件140设计用于将由振荡回路110接收的接收信号111的一部分作为从失谐电路120耦合输出的信号122耦合输出、衰减并且将衰减过的信号141提供给HF切换器150。如果在失谐电路120上耦合输出的信号122已经足够弱，则也可以省去衰减构件140。

HF切换器150通过第一输入端151接收放大过的信号131，并且通过第二输入端152接收衰减过的信号141。HF切换器150被构建为，根据施加在控制信号输入端154上的控制信号而将施加在第一输入端151或者施加在第二输入端152上的信号连接至输出端153，并且在那里继续传送给接收系统100的后续电路部分。为了阻止放大器130自激，HF切换器150优选被构建为，在第二输入端152被连接到输出端153期间，在第一输入端151上提供例如50欧姆的合适负载阻抗。

第一信号支路101和第二信号支路102具有不随时间变化并且在很大程度上与负载无关的传输相位差。该传输相位差可以在磁共振成像设备1启动之前确定，并且在确定通信等待时间时作为校正值来考虑。

在借助方法200确定通信等待时间之后，可以在另外的、通过磁共振成像设备执行的成像测量期间考虑所确定的通信等待时间。

虽然通过优选的实施例详细图解和描述了本发明的细节，但是本发明并不受限于所公开的示例。本领域技术人员可以由此导出其它变型方案，而不偏离本发明的保护范围。

Claims

1.一种用于确定磁共振成像设备（1）中的通信等待时间的方法（200），具有如下步骤：

-在第一时刻发出高频脉冲；

-通过所述磁共振成像设备的局部线圈装置（6）接收所述高频脉冲；

-将返回信号从所述局部线圈装置（6）传输给接收单元（68）并在第二时刻通过所述接收单元（68）接收所述返回信号；

-评估所述第一时刻与所述第二时刻之间的时间差，以便确定通信等待时间。

2.根据权利要求1所述的方法（200），其中，在接收所述高频脉冲之前使所述局部线圈装置（6）的振荡回路（110）失谐。

3.根据上述权利要求中任一项所述的方法（200），其中，通过所述局部线圈装置（6）将接收到的所述高频脉冲数字化，以便获得数字信号，其中，将所述数字信号作为返回信号来传输。

4.根据上述权利要求中任一项所述的方法（200），其中，将所述返回信号从所述局部线圈装置（6）无线传输给所述接收单元（68）。

5.根据上述权利要求中任一项所述的方法（200），其中，通过所述高频脉冲与所述返回信号在时域中的相关性来确定所述时间差。

6.根据上述权利要求中任一项所述的方法（200），其中，通过所述高频脉冲与所述返回信号在频域中的相关性来确定所述时间差。

7.根据上述权利要求中任一项所述的方法（200），其中，通过所述磁共振成像设备（1）的体线圈（8）发出所述高频脉冲。

8.根据上述权利要求中任一项所述的方法（200），其中，通过所述高频脉冲激励拉莫尔进动。

9.根据上述权利要求中任一项所述的方法（200），其中，将所述高频脉冲用于确定拉莫尔频率。

10.一种用于磁共振成像设备（1）的局部线圈装置（6）的接收系统（100），其中，所述接收系统（100）具有用于接收高频脉冲的振荡回路（110）；其中，所述接收系统（100）具有分别设计用于处理通过所述振荡回路（110）接收的信号（111）的第一信号支路（101）和第二信号支路（102）；其中，所述第二信号支路（102）被构建为处理比所述第一信号支路（101）信号强度更大的信号（111）。

11.根据权利要求10所述的接收系统（100），其中，所述接收系统（100）具有用于使所述振荡回路（110）失谐的失谐电路（120）。

12.根据权利要求10或11所述的接收系统（100），其中，所述接收系统（100）具有高频切换器（150），所述高频切换器被构建为将通过所述第一信号支路（101）或者通过所述第二信号支路（102）提供的信号（131,141）继续传送给所述接收系统（100）的后续的电路部分。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的接收系统（100），其中，所述第一信号支路（101）包括放大器（130）。

14.根据权利要求10至13中任一项所述的接收系统（100），其中，所述第二信号支路（102）包括衰减构件（140）。

15.一种具有局部线圈装置（6）的磁共振成像设备（1），所述局部线圈装置（6）具有根据权利要求10至14中任一项所述的接收系统（100）。