CN103777159A - 磁共振断层成像系统的高频发射装置的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种用于控制磁共振断层成像系统（1）的高频发射装置（10）的方法，该高频发射装置具有带有多个发射通道（K₁,K₂,...,K_n）的发射天线系统（15），其中在发射天线系统的不同发射通道上分别在不同时刻输出参考发射信号（RS），并且在其它发射通道中的至少一个上，借助与该发射通道关联的测量装置（30₁,30₂,...,30_n）测量由参考发射信号引发的参考测量信号（RM₁,RM₂,...,RM_n）。然后基于参考测量信号确定相位偏差指示值（PAI），其指示在所涉及的发射通道的测量装置之间的相对相位偏差。此外，描述了一种用于高频控制装置（100）的相位偏差控制单元（240）、高频控制装置、高频发射装置、和磁共振断层成像系统。

Description

磁共振断层成像系统的高频发射装置的控制方法

技术领域

本发明涉及一种用于控制磁共振断层成像系统的高频发射装置的方法，该高频发射装置具有带有多个发射通道的发射天线系统。此外，本发明涉及一种用于磁共振断层成像系统的高频发射装置的高频控制装置的相位偏差控制单元、一种用于高频发射装置的高频控制装置、一种具有这种高频控制装置的高频发射装置以及一种具有这种高频发射装置的磁共振断层成像系统。

背景技术

以磁共振断层成像系统来成像下面称作患者的检查对象基本上以三个步骤进行：首先，在待成像的身体区域中产生强的、稳定的、均匀的磁场（所谓的B₀场）和由此在所涉及的身体区域中产生质子磁化（质子自旋）的稳定对齐。然后，通过馈送电磁高频能量，即发出高频脉冲（所谓的B₁场），改变该稳定对齐。此外，又结束该能量激励并且借助合适的接收线圈测量在身体中形成的核自旋信号，以便于是对该身体区域中的组织做出推断。磁共振断层成像系统因此包括多个协作的组成部分，其中每个都需要使用现代和高开销的技术。磁共振断层成像系统的、也是本发明所涉及的中央元件是高频发射装置，其尤其负责产生待入射到身体区域中的高频脉冲。由高频发射装置的高频功率放大器发出的高频脉冲在此引向发射天线系统，借助其将高频脉冲入射到身体区域中。

随着磁共振断层成像系统的发展和被接受，为了保证患者安全而确定了边界值，其限制在人体中的最大高频入射量。为此典型的边界值是最大允许SAR值（SAR=Specific Absorption Rate（比吸收率））。例如，对于所谓的全身SAR要求：在通过6分钟求平均的时窗中由患者吸收的功率不允许超过4W/kg的值。在此，在磁共振断层成像系统中设置有测量装置，借助其可以测量高频功率。通常，为此使用在至天线系统的馈送线路中的定向耦合器。然后，借助这些定向耦合器将信号耦合输出，这些信号典型地以电压值的形式表示所输出的高频脉冲。然后可以处理所测量的值，以便由此获得合适的控制值。然后，在该控制值超过边界值的情况下，可以限制高频发射装置的功能；例如可以降低所发出的功率，完全中断测量或者采取其它措施，以便能够总是为不确定的患者安全性提供保障。

大多数如今在市场上的磁共振断层成像系统仅包含一个发射通道。用于如上述那样控制发出的高频脉冲的测量装置的稳定性已经通过宽范围的方案来保证。现在使用越来越多带有多通道发射结构的磁共振断层成像系统。在这种具有多个发射通道的发射天线系统中，可以通过各个彼此无关的发射通道发出高频脉冲，其然后应在发出后叠加并且于是产生精确限定的B₁场。在此，B₁场磁化的产生基于由各个发射通道生成的脉冲序列的正确相加。B₁场分布于是不再仅与各个通道上脉冲的幅度有关，而且还与其相对相位有关。

因此，在DE 10 2008 063 630 B4中描述了一种用于控制磁共振断层成像系统的高频发射装置的方法，其中通常对各个发射通道上的高频电压幅度求平均并且然后在考虑发射天线系统的散射参数矩阵的情况下相应地形成控制值，并且，当这种控制值达到或超过规定的边界控制值时，高频发射装置在其功能方面受限制。该方法基本上非常良好地起作用。然而，在此还必须保证，系统的各个部件、尤其是所涉及的发射通道的测量装置正确工作，其中现在还重要的是，不仅以绝对精度测量幅度，而且在各个与发射通道关联的测量装置之间可能的相移正确已知，并且不改变。为此，原则上可以执行宽范围的校准例程，或者，可以按一定的规律周期通过服务技师检验或甚至更换测量装置或与此关联的部件，并且馈送到工厂校准。

发明内容

本发明的目的是在控制共振断层成像系统的高频发射装置时提供一种用于检验为此使用的测量装置的简单可能性，其中尤其还可以在没有大开销的情况下检验与各个发射通道关联的测量装置彼此的相对相位。

该目的通过根据本发明的方法，以及通过根据本发明的相位偏差控制装置和根据本发明的高频控制装置来实现。

在根据本发明的方法中，相继地在发射天线系统的不同发射通道上分别在不同时刻发出参考发射信号，并且分别在其它发射通道的至少一个上借助与该发射通道相应关联的、例如包括所谓的定向耦合器的测量装置测量由参考发射信号引发的参考测量信号。优选地，还在发出参考发射信号时借助与发出的发射通道关联的测量装置采集参考测量信号。接下来，基于参考测量信号确定相位偏差指示值，其指示在所涉及的发射通道的各个测量装置之间的相对相位偏差。

该相位偏差指示值可以是确定的参量的绝对值，例如是时间偏移或相位角。在最简单的情况下，其也可以仅为布尔值（诸如0或1或者“是”或“否”），其说明是否存在例如相关或重要的相位偏差。参考发射信号可以是任意信号。仅需合适的是，在其它发射通道上分别还引发足够的参考测量信号。优选地，以相应的时间偏移分别在每个发射通道上发射相同的参考发射信号。

借助该方法可以以非常简单的方式随时确定两个测量装置彼此的相对相位偏差，使得然后可以在另一控制方法内采取保持患者安全性的合适措施，例如中断测量等。稍后还将阐述为此的不同可能性。

用于执行这种方法的、可以在磁共振断层成像系统内对于这种具有带有多个发射通道的发射天线系统的高频发射装置使用的、根据本发明的高频控制装置包括如下部件：

触发接口，其构建为使得分别在不同的时刻在发射天线系统不同的发射通道上输出参考信号。

与发射通道关联的测量装置和/或优选与这种测量装置通信的测量接口，用于采集参考测量信号，其在各个发射通道中通过分别在发射通道的另一个上输出的参考发射信号而引发。

最后，高频控制装置需要相位偏差控制单元，其构建为基于参考测量信号确定相位偏差指示值，其指示所涉及的发射装置之间的测量装置之间的相对相位偏差。

这种相位偏差控制单元在此可以构造为独立的部件，以便改型已经存在的高频控制单元，使得其可以以根据本发明的方式工作。

这种相位偏差控制单元需要合适的接口来采集参考测量信号和/或基于其的参考值。这种参考测量信号在此又是由所提及的（与相应的发射通道关联的）测量装置测量的信号，其通过在不同时刻在分别另一发射通道上输出的参考发射信号而引发。参考值例如可以是以合适方式进一步处理的参考测量信号，其已经彼此匹配地（或者与例如为表示幅度和相位的复数形式的参考幅度和/或参考相位值相匹配地）相关联等。这种参考值的一个典型示例是所谓的散射矩阵的矩阵元素，该散射矩阵还将在下面更详细地阐述。

该相位偏差控制单元于是构建为使得其基于参考测量信号（直接或间接地借助基于参考测量信号的参考值）确定相位偏差指示值，其指示在所涉及的测量通道的测量装置之间的相对相位偏差。

根据本发明的高频发射装置可以以通常的方式来构造，例如以一定数目的高频功率放大器和至发射天线系统的各个发射通道的相应的线路来构造，高频功率放大器接收由脉冲产生系统相应地产生的高频脉冲并且将其放大至所需的功率。此外，该高频发射装置具有之前描述的根据本发明的高频控制装置。

除了其它常见部件，诸如基本磁场磁体、带有多个梯度线圈的梯度磁体系统和带有合适天线的必要时附加高频接收装置，根据本发明的磁共振断层成像系统还具有根据本发明的高频发射装置，其具有带有多个发射通道的发射天线系统以及这种高频控制装置。

这种高频发射装置和尤其高频控制装置可以至少部分地以软件模块的形式在合适的计算单元上实施。这尤其适用于进一步处理所测量和必要时以模拟方式预处理并且数字化的信号的部件。

这尤其适用于相位偏差控制单元，其原则上可以完全或部分地以软件形式实现在合适的计算单元上。就此而言，本发明还通过计算机程序来解决，该计算机程序可以直接载入到磁共振断层成像系统的高频发射装置的、尤其高频控制装置的存储器中，该计算机程序具有合适的程序代码区段，以便在程序在高频发射装置中运行时实施根据本发明的方法的所有步骤。在此，步骤的实施理解为以合适的方式控制为此所需的硬件部件，使得执行所希望的测量以接收对于进一步的处理所需的信号，即以合适方式发出参考发射信号以及测量参考测量信号。

下面的描述和实施例包含本发明特别有利的扩展方案和改进方案。在此，尤其一种类型的实施例也可以类似于另一类型的实施例来改进。同样，可以结合确定的实施例来将本发明所提及的特征也又以其它方式来与用于实现其它实施例的其它特征组合。

基本上，一旦检测到仅微量的相位偏差，就可以进行对高频发射装置的介入。然而，在现实中，微量偏差基本上不可排除，而由于这些偏差对进一步的控制特性或控制的安全性并不重要，所以其在通常情况下是可容忍的。因此，为了避免在控制高频发射装置和整个测量流程中不必要的干扰，优选地将相位偏差指数与相位容限值相比较。为此，相位偏差控制单元优选具有边界值监控单元或者与其耦合，其确定相位偏差指示值与规定的相位容限值的偏差。

此外优选地，于是在考虑该比较的情况下控制高频发射装置。例如，优选可以在超过规定的相位容限值时才停止正在进行或排队等候的磁共振测量的实施，即中断或阻止测量。

替选地也可能的是，在超过规定的相位容限值时基于所测量的相位偏差来校正用于磁共振测量的控制参数。停止测量在大多情况下是最安全的途径，并且应该在不确定的情况下是所选的方法。然而完全可能的是，在明确清楚在此测量装置的确定的、恒定的错误导致相位偏差的情况下，则可以将最后基于该测量装置的测量信号的控制参数又校正为如同测量装置正确地进行了测量和并不存在相位偏差那样。

相位容限值原则上可以是确定的绝对值。另一方面，参考测量信号越小，或必要时参考发射信号已经越小，则相位偏差例如对于维持SAR边界值就越不关键。因此，优选根据参考测量信号和/或参考发射信号的高频电压幅度规定相位容限值。例如为此可以考虑，在小的高频电压幅度情况下增大相位容限值，即于是与在非常高的参考测量信号或参考发射信号情况下相比，允许较大一些的相位偏差。

如开头已经提及那样，原则上可以将任意信号用作参考发射信号。优选地，将参考发射信号的（最大）高频幅度选择为使得其超过确定的检验边界值。该检验边界值例如确定为使得保证在其它通道上总是可以测量到足够高的参考测量信号。特别优选地，将参考发射信号限定为使得其对应于接下来待执行的磁共振测量的高频发射信号。在此可以保证，测试或控制匹配于各个接下来的测量。特别优选地，可以从在磁共振测量中待发出的脉冲序列中选出高频脉冲，完全特别优选地选出在脉冲序列内水平最高的高频脉冲。

特别优选地，基于散射参数矩阵确定相位偏差指示值。该散射参数矩阵事先基于参考测量信号来确定。这种散射参数矩阵已在如在DE 10 2008 063630 B4中描述的控制方法中测量，并且用于进一步的控制。由此，根据本发明的方法具有如下优点：在那里执行的测量可以立即随之用于确定散射参数矩阵，并且不需要对于常见控制方法附加的测量程序。

即对于已知的控制方法，总是在确定的重要条件变化时执行对于散射参数矩阵的测量的调整，例如当更换患者，改变卧榻位置，改变用于测量的线圈或者使用其它激励模式（例如在从圆偏振转换为椭圆偏振时，或反之）。在任意情况下，当已经提供新的散射参数矩阵并且为此借助参考发射信号和其它参考测量信号确定相应的测量时，相应地可以以简单方式在根据本发明的方法中也确定相位偏差指示值。在此，例如可以对应于DE 10 2008 063 630B4使用在没有负载情况下测量的参考散射参数矩阵和/或在设备中有检查对象的情况下测量的对象特定的参考散射参数矩阵。

如已经多次提及那样，测量可以借助定向耦合器进行，其在相应的通道上不仅检测回向行进（rücklaufende）的波（即由天线系统反射或接收的电磁波），而且检测来向行进（hinlaufende）的波（至天线系统）。在两个方向上测量的复数的电压幅度（即与相位信息关联的电压幅度，其中电压幅度和相位信息共同地借助复数来编码）然后递交给相应测量装置的测量接收器，其然后以合适的形式进一步处理该值。例如，该测量接收器可以将在发射通道上在来向行进方向和回向行进方向上的测量值处理为使得将高频信号转换到基带中，其例如位于围绕0Hz的频率范围中，并且具有10MHz的带宽。到基带中的转换能够实现将电压幅度更简单地变换成数字形式。然而也可能的是，直接在所测量的复数的电压幅度的高频范围中进行合适的数字化。从DE 10 2008 063 630 B4中可以得知如何可以基于参考发射信号和对跟随其后的参考测量信号的测量来确定散射参数矩阵，从而在该方面可以参考该文献。

替代于散射参数矩阵，可以替选地考虑阻抗矩阵、电导率矩阵、K矩阵等，因为其可以换算为散射参数矩阵。散射参数矩阵的一个特别的优点却在于，当存在互易网络（reziprokes netwerk）时，散射参数矩阵是正互反矩阵（reziproke Matrix），这在如磁共振断层成像系统常见的高频发射装置的天线那样的无源网络情况下典型地是该情况。在该情况下，即可以优选地将散射参数矩阵的矩阵元素简单地与散射参数矩阵的关于该散射参数矩阵的主对角线对称设置的矩阵元素比较。于是可以优选地基于该比较来对于与这些矩阵元素关联的相应通道确定相位偏差指示值。

这种散射参数矩阵的矩阵元素是复数的数值，其包含散射幅度和散射相位。因此，可以以不同的方式进行散射参数矩阵的矩阵元素的比较。首先，可以在一个优选的变型方案中将矩阵元素的复数值相互比较。然而此外还可能的是，简单地仅比较矩阵元素的复数值的绝对值。相位偏差也对这些绝对值起作用，使得这种比较也良好地适于检测相位偏差。最后，在一个优选的变型方案中，还可以仅比较矩阵元素的值的相位角。在所有情况下，该比较例如可以通过减法进行。如果得到大于0的值，则存在相位偏差。替选地也可能的是，将各个值彼此相除。在该情况下，相位偏差通过与值1的偏差来指示。由此，借助基于差或相除来确定而简单地获得相位偏差指示值，其例如可以以数字形式特别简单地来评估。由此，可以特别简化根据本发明的控制方法。

如已经提及那样，控制方法优选以反复的间隔来重复。这些间隔可以基于一个或多个规律，即可以有规律地实施控制方法。例如，在此可以是时间规律、与所使用的高频电压幅度有关的规律、或者在患者、卧榻位置、用于磁共振测量的天线、激励模式等的变化方面的规律，如这在上面阐述过那样。为此，高频控制装置可以具有控制触发接口等，其于是与所限定的规律对应地启动控制方法的重复。

附图说明

下面借助实施例参考附图再一次详细阐述本发明。其中：

图1是带有根据本发明的高频发射装置的一个实施例的磁共振断层成像系统的部分的简单原理图，

图2是根据本发明的方法的一个实施例的简化过的流程图。

具体实施方式

根据本发明的磁共振断层成像系统1通常由用以执行实际磁共振测量的所谓扫描器以及与其关联的、控制扫描器的部件的控制装置构成。该扫描器具有测量空间，通常称作“患者隧道”，在其上可以将患者或检查对象定位在患者卧榻上。例如扫描器的发射天线系统15可以包括具有多个可单独控制的发射通道的全身线圈15，以便可以在测量空间中构建近乎任意的发射场分布。该全身线圈15在图1中示出。在此，其是所谓的“鸟笼线圈”，其具有多个（例如八个）可独立地激励的导体棒，其彼此平行地设置在围绕测量空间的圆柱型表面上，并且彼此耦合。本发明却并不限于这种发射天线系统。尤其还不必要的是发射天线系统通过全身线圈形成，而是其也可以由多个所谓的局部线圈构成。例如其可以是具有多个发射通道的头部线圈等。

此外，扫描器通常具有：带有基本场磁体的磁体系统，以便将所希望那样强的基本磁场施加在测量空间中；以及梯度磁体系统的多个梯度线圈，以便分别在三个空间方向上施加所希望的磁体梯度。然而，所有这些部件出于清楚性原因而未在图1中示出。

扫描器如通常那样由系统控制部来控制，该系统控制部通常又连接至终端等，通过该终端，整个磁共振断层成像系统1可以由操作者来操作。在此仅示出了该系统控制部的高频发射装置10和高频控制装置100。通过该高频发射装置10，为了磁共振测量而生成匹配的高频脉冲序列。这在脉冲产生系统40中进行，在该脉冲产生系统中，首先对于不同的通道产生数字的高频脉冲序列，其然后转换为模拟的小信号并且馈入到各个发射通道中。然后通过合适的高频功率放大器PA₁、PA₂、......、PA_n放大这些小信号，以便最后将其馈入到全身线圈15的各个天线棒中，如者在图1中示出那样。

系统控制部的其它部件是合适的高频接收装置，借助其可以采集并且然后进一步处理在测量中在检查对象内形成的高频信号、即磁共振信号。高频磁共振信号的该测量例如可以借助全身线圈15进行，其中于是发射通道K₁、K₂、......、K_n分别具有切换装置，以便可以从发射模式切换到接收模式中。替选地或者附加地还可以涉及单独的接收天线、例如局部线圈，借助其于是可以接收磁共振信号并且将其递交给控制装置的接收装置。

在控制装置中通常还有重建装置，以便以常见方式进一步处理所接收的磁共振信号（原始数据）并且从中重建所希望的图像。

在此指出的是，这种磁共振断层成像系统1、尤其是系统控制部还可以具有多个其它部件，利用用于连接到网络的接口，以便还将所产生的图像递交给其它站点等。然而因为磁共振断层成像系统的基本结构对于本领域技术人员是已知的，所以出于清楚性原因而在图1中没有示出和进一步阐述这些部件。

对于高频控制装置100，其最终应将高频发射装置10控制为使得在测量期间发出的高频信号的功率和其在测量空间中的叠加并未在确定的位置上超过功率边界值，分别在各个发射通道K₁、K₂、......、K_n的至发射天线系统15的馈送线路中设置定向耦合器31₁、31₂、......、31_n。这些定向耦合器31₁、31₂、......、31_n分别和与此关联的测量接收器32₁、32₂、......、32_n一起形成各个合适的测量装置30₁、30₂、......、30_n，以便对于各个发射通道K₁、K₂、......、K_n分别测量发射通道K₁、K₂、......、K_n中前向和后向行进的波的复数幅度（即如已经提及那样是幅度和相位）。所测量的参考测量信号RM₁、RM₂、......、RM_n然后递交给相应地评估这些信号的控制计算器20。

控制计算器20例如可以是磁共振断层成像系统1的控制装置内的微控制器或软件模块。控制计算器20通过测量接口20从测量装置30₁、30₂、30_N分别接收参考测量信号RM₁、RM₂、......、RM_n，并且然后进一步处理其。例如，在此首先将参考测量信号RM₁、RM₂、......、RM_n在散射参数矩阵确定单元220中用于产生散射参数矩阵S。具有总共n个端子的电网可以通过如下形式的、通常为复数的参数矩阵S来描述：

$S=\left(\begin{array}{cccc}{S}_{11}& S_{12}& \·& S_{1n}\\ S_{21}& S_{22}& \·& \·\\ \·& \·& \·& \·\\ S_{n1}& \·& \·& S_{\mathrm{nn}}\end{array}\right)$

这种参数矩阵S可以如已经提及那样来确定，其方式为相继在各个发射通道K₁、K₂、......、K_n上输出参考发射信号RS，并且同时在相应的其它的、该参考发射信号RS恰好并不通过其发出的通道K₁、K₂、......、K_n上，测量前向和后向定向的、所引发的信号的电压。在此，这样测量的信号称作参考测量信号RM₁、RM₂、......、RM_n。

这在图2中又一次以流程图形式示出。在第一方法步骤V_A中，在发射通道K₁、K₂、......、K_n中的第一个上发出参考发射信号RS。在另一法步骤V_B中，然后在相应的其它通道K₁、K₂、......、K_n上进行测量。此外，作为参考测量信号RM₁、RM₂、......、RM_n，基本上与在其它通道K₁、K₂、......、K_n上引发的参考测量信号RM₁、RM₂、......、RM_n同时地测量参考发射信号RS的复数电压幅度。这理解为，所引发的参考测量信号RM₁、RM₂、......、RM_n当然稍后到达并不进行发射的通道K₁、K₂、......、K_n，然而至这些通道K₁、K₂、......、K_n或在这些通道K₁、K₂、......、K_n中的行进时间明显小于所引发的参考测量信号RM₁、RM₂、......、RM_n或所发射的参考发射信号RS的长度，这使得在所观察的时间范围上的测量基本上是静态的、即准同时的。在此确定的参考测量信号RM₁、RM₂、......、RM_n然后在步骤V_C中相加，如果可能已经借助现有的参考测量信号RM₁、RM₂、......、RM_n例如确定散射参数矩阵S或者散射参数矩阵S的各个矩阵元素。然后依次对于所有发射通道K₁、K₂、......、K_n重复方法步骤V_A、V_B、V_C，即，先后在通道K₁、K₂、......、K_n的每一个上发射参考发射信号RS，其中优选总是使用相同的参考发射信号RS，例如简单的矩形信号。为此，散射参数矩阵确定单元220例如可以通过触发接口260（参见图1）而负责：通过触发信号TS使得脉冲产生系统40在各个发射通道K₁、K₂、......、K_n上发出所希望的参考发射信号RS。

接下来描述散射参数矩阵S的计算，其中解释，可以如何从来向和回向行进的波参量或复数的电压幅度中确定散射参数矩阵。

散射参数矩阵S的元素将在通道K₁、K₂、......、K_n内来向行进的波参量a₁、......、a_i、......、a_k、......、a_n与在这些通道K₁、K₂、......、K_n内回向行进的波参量b₁、......、b_i、......、b_k、......、b_n关联。在此，来向行进的波参量a₁、......、a_i、......、a_k、......、a_n是向量A的元素，并且回向行进的波参量b₁、......、b_i、......、b_k、......、b_n是向量B的元素，对其适用：

B=S·A   （1）

在此，得出各个散射参数S_ij和S_ik，即散射参数矩阵S的矩阵元素，例如通过如下方式：

为了借助测量确定散射参数矩阵S，相继在各个通道K₁、K₂、......、K_n上分别发射HF参考发射信号RS，并且在此在通道K₁、K₂、......、K_n的每个上独立地测量来向和回向行进的HF波的复数电压幅度U_来、U_回。来向行进的波参量a_i以如下方式从复数的所测量幅度U_来中得出：

在此，Z₀是各个通道K₁、K₂、......、K_n所谓的参考或匹配阻抗、即交流阻抗，其通常为50Ω。回向行进的HF波b_i以如下方式从复数的所测量幅度U_回中确定：

由此，可以根据参考测量信号RM₁、RM₂、......、RM_n计算向量A和B的元素，并且由此最后可以通过合适的矩阵运算计算散射参数矩阵S本身。

在此，可以在测量期间为了确定散射参数矩阵S而（例如以合适的、可切换的阻抗）将其它通道K₁、K₂、......、K_n中的一个或多个对于接收关闭。这能够实现简单地计算散射参数矩阵S。

然而优选地，所有其它通道K₁、K₂、......、K_n在发出参考发射信号RS时是可以进行接收的，并且在这些通道K₁、K₂、......、K_n的每个中采集参考测量信号RM₁、RM₂、......、RM_n，使得可以省去附加的开关装置来关闭通道K₁、K₂、......、K_n（即例如可切换的阻抗）。在该情况下于是仅必须的是，计算矩阵问题的较难执行一些的解来确定散射参数矩阵S。

散射参数矩阵S然后例如可以如在图1中示出那样递交给计算单元230，其基于该散射参数矩阵S确定用于监控高频发射装置10的控制信号KS，并且然后通过该控制信号KS例如控制并且在会存在超过确定的边界值的危险的情况下例如在功率方面降低或甚至完全关断高频功率放大器PA₁、PA₂、......、PA_n。该计算单元230的工作方式同样在DE 10 2008063 630 B4中描述。

然而，此外基于参考测量信号RM₁、RM₂、......、RM_n或间接基于参考测量信号RM₁、RM₂、......、RM_n，即基于由此建立的散射参数矩阵S建立相位偏差指示值PAI。这在方法步骤V_D中进行。为此，计算单元230还具有相位偏差控制单元240，其可以通过相应的接口241接收散射参数矩阵S。该相位偏差控制单元240同样如完整的计算单元230和散射参数矩阵确定单元220那样优选以软件形式实施在控制计算器上。

相位偏差控制单元240在此基于散射参数矩阵S确定：是否存在一个发射通道K₁、K₂、......、K_n的测量装置30₁、30₂、......、30_n与另一发射通道K₁、K₂、......、K_n的测量装置30₁、30₂、......、30_n之间的相位偏差。在此利用的是，互易网络、如所示的体线圈15具有如下特性：散射参数矩阵的关于主对角线对称的矩阵元素是相同的，即在通常条件下对于上面示出的矩阵S的元素分别使用S_ij=S_ji，其中i,j=1、......、n（其中n是测量装置的数目或发射通道的数目）。换言之：散射参数矩阵是对称的，由此还适用的是，散射参数矩阵S与其转置矩阵S^T相同。散射参数矩阵S的该互反性现在可以有利地用于检验测量装置的长时间稳定性。

为此仅需检验关于主对角线对称的矩阵元素的等同性。如果例如在最简单情况下检验仅具有两个发射通道的发射天线系统，于是仅需监视矩阵元素S₁₂是否与矩阵元素S₂₁相等。在4通道高频发射装置中，需要检验S₁₂对S₂₁，S₁₃对S₃₁，S₂₃对S₃₂，S₁₄对S₄₁，S₂₄对S₄₂和S₃₄对S₄₃。

对于等同性的检验在此可以以不同的方式来进行：

首先，检验矩阵元素的复数值的完整向量的等同性。例如可以简单地检验，矩阵元素S_ij和S_ji的向量差是否相应地小于限定的边界值。

替选地，也可以仅检验复数的矩阵元素S_ij和S_ji的绝对值的等同性。

然而同样也可以检验矩阵元素S_ij和S_ji的相位角的等同性。

为了检验等同性，可以将所提及的值，即向量、绝对值或者还有相位角彼此相减。

替选地，所提及的值也可以分别为了比较而彼此相除。

矩阵元素S_ij和S_ji的差或商在此例如是相位偏差指示值PAI。由此，在求差的情况下，优选地在没有相位偏差存在时得出为0或在0的范围中的相位偏差指示值PAI，并且在求商的情况下得出为1或在1的范围中的相位偏差指示值PAI。

该相位偏差指示值PAI可以相应地与边界值、即相位容限值PTW相比较。与这种边界值或相位容限值PTW的比较例如也可以在方法步骤V_D中进行，其中在此示出，边界值PTW由外部规定。

这也在图1中示出为示例。相位容限值PTW例如可以固定地存储在存储器中，或者通过计算规则来自动规定。也可以根据在测量装置上期待的测量电压来择边界值或相位容限值PTW，其中规定确定的规则。期待的测量电压例如可以从用于随后待执行的磁共振检查的控制协议中导出或确定。于是，例如可以在参考测量信号RM₁、RM₂、......、RM_n、即测量装置上的测量电压的幅度小的情况下将相位容限值PTW提高一些，以便顾及可能由于测量装置30₁、30₂、......、30_n有限的动态范围而随着幅度减小而增多的测量错误。这是可能的，因为随着功率减小（其当然导致测量电压减小），对于患者而言的危险也持续下降，从而允许更大的容限值。

根据图1的实施例，所确定的相位偏差指示值PAI与相位容限值PTW的比较在单独的边界值监控单元250中进行。边界值监控单元250于是在相位容限值PTW被相位偏差指示值PAI超过时例如输出相应的警报值。该信号然后通过控制计算器20或计算单元230进一步处理，或者引起：相应的控制信号KS输出给功率放大器PA₁、PA₂、......、PA_n，其在极端情况下简单地将正在进行的测量中断，或者阻止执行其它测量，直至消除错误。同时，可以将相应的警报信号输出给操作者，使得操作者得到关于该错误的通知。相位偏差控制单元240和边界值监控单元250也可以构建成共同的单元。

在另一方法步骤V_E中，到正在进行的测量中的该介入示出为可选的方法模块。

同样在此通过左侧向上至方法步骤V_A的虚线箭头表示：控制存在于时间上反复的间隔，或者对于确定的事件而重复，例如，当应成像另一新的患者或者另一新的身体部分时，或在更换天线或发射模式时等等。

如在上面的实施例中示出那样，本发明提供非常简单的可能性，在没有大的额外开销的情况下在足够小的时间间隔中也在相位偏差方面检验高频发射装置的安全性相关的测量装置，并且于是进一步提高高频发射装置的控制的安全性。

最后再次指出，之前详细描述的方法以及所示出的高频发射装置或高频控制装置是如下实施例，其可以由本领域技术人员以不同的方式修改，而不偏离本发明的范围。虽然本发明前面已借助医学领域的磁共振断层成像系统来描述，但本发明也可以用在科学和/或工业上使用的磁共振断层成像系统中。出于完整性原因而在此指出，不定冠词“一”或“一个”的使用并不排除所涉及的特征也可以复数地存在。同样，术语“单元”或“模块”并不排除其由多个部件构成，这些部件必要时也可以在空间上分布。

附图标记列表

1   磁共振断层成像系统

10  高频发射装置

15  发射天线系统/全身线圈

20  控制计算器

30₁、30₂、......、30_n 测量装置

31₁、31₂、......、31_n 定向耦合器

32₁、32₂、......、32_n 测量接收器

40  脉冲产生系统

100 高频控制装置

210 测量接口

220 散射参数矩阵确定单元

230 计算单元

240 相位偏差控制单元

241 接口

250 边界值监控单元

260 触发接口

K₁、K₂、......、K_n 发射通道

KS  控制信号

PA₁、PA₂、......、PA_n高频功率放大器

PAI 相位偏差指示值

PTW 相位容限值

RS  参考发射信号

RM₁、RM₂、......、RM_n 参考测量信号

S 散射参数矩阵

TS  触发信号

V_A、......、V_E 方法步骤

Claims (15)

1.一种用于控制磁共振断层成像系统（1）的高频发射装置（10）的方法，所述高频发射装置（10）具有带有多个发射通道（K₁,K₂,...,K_n）的发射天线系统（15），

-其中，在所述发射天线系统（15）的不同发射通道（K₁,K₂,...,K_n）上分别在不同时刻输出参考发射信号（RS），并且分别在其它发射通道（K₁,K₂,...,K_n）中的至少一个上，借助与该发射通道（K₁,K₂,...,K_n）关联的测量装置（30₁,30₂,...,30_n）测量由所述参考发射信号（RS）引发的参考测量信号（RM₁,RM₂,...,RM_n），

-并且基于所述参考测量信号（RM₁,RM₂,...,RM_n）确定相位偏差指示值（PAI），所述相位偏差指示值指示在所涉及的发射通道（K₁,K₂,...,K_n）的测量装置（30₁,30₂,...,30_n）之间的相对相位偏差。

2.根据权利要求1所述的方法，其中将所述相位偏差指示值（PAI）与相位容限值（PTW）相比较，并且优选在考虑该比较的情况下进行所述高频发射装置（10）的控制。

3.根据权利要求2所述的方法，其中在超过规定的相位容限值（PTW）时停止磁共振测量的实施，或者，其中在超过规定的相位容限值（PTW）时，基于所测量的相位偏差来校正用于磁共振测量的控制参数。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中根据所述参考测量信号（RM₁,RM₂,...,RM_n）和/或所述参考发射信号（RS）的高频电压幅度来规定所述相位容限值（PTW）。

5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其中将所述参考发射信号（RS）的高频幅度选择为使得其超过检验边界值。

6.根据权利要求1至5之一所述的方法，其中将所述参考发射信号（RS）定义为使得其对应于接下来将要执行的磁共振测量的发射信号。

7.根据权利要求1至6之一所述的方法，其中基于散射参数矩阵（S）确定所述相位偏差指示值（PAI）。

8.根据权利要求7所述的方法，其中将所述散射参数矩阵（S）的矩阵元素与所述散射参数矩阵（S）的关于所述散射参数矩阵（S）的主对角线对称设置的矩阵元素相比较，并且优选基于该比较确定相位偏差指示值（PAI）。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述散射参数矩阵（S）的矩阵元素的比较包括如下比较中的至少一个：

-比较所述矩阵元素的复数值，

-比较所述矩阵元素的值的绝对值，

-比较所述矩阵元素的值的相位角。

10.根据权利要求1至9之一所述的方法，其中以反复的间隔重复所述控制方法。

11.一种用于高频控制装置（100）的相位偏差控制单元（240），所述高频控制装置用于磁共振断层成像系统（1）的高频发射装置（10），所述高频发射装置具有带有多个发射通道（K₁,K₂,...,K_n）的发射天线系统（15），其中所述相位偏差控制单元（240）包括用于采集参考测量信号（RM₁,RM₂,...,RM_n）和/或基于其的参考值的接口（241），其中，所述参考测量信号（RM₁,RM₂,...,RM_n）通过分别与所述发射通道（K₁,K₂,...,K_n）关联的测量装置（200₁,200₂,...,200_n）来测量，并且是通过在不同时刻分别在所述发射通道（K₁,K₂,...,K_n）中的另一个上输出的参考发射信号（RS）而引发的，

并且，其中，所述相位偏差控制单元（240）构建为基于所述参考测量信号（RM₁,RM₂,...,RM_n）确定相位偏差指示值（PAI），所述相位偏差指示值指示在所涉及的发射通道（K₁,K₂,...,K_n）的测量装置（30₁,30₂,...,30_n）之间的相对相位偏差。

12.一种用于磁共振断层成像系统（1）的高频发射装置（10）的高频控制装置（100），所述高频发射装置具有带有多个发射通道（K₁,K₂,...,K_n）的发射天线系统（15），其中，所述高频控制装置（100）包括：

-触发接口（260），所述触发接口构建为使得：在所述发射天线系统（15）的不同发射通道（K₁,K₂,...,K_n）上分别在不同时刻输出参考发射信号（RS），

-与所述发射通道（K₁,K₂,...,K_n）关联的测量装置（30₁,30₂,...,30_n）和/或用于采集参考测量信号（RM₁,RM₂,...,RM_n）的测量接口（210），所述参考测量信号在相应的发射通道（K₁,K₂,...,K_n）中通过相应地在所述发射通道（K₁,K₂,...,K_n）中的另一个上输出的参考发射信号（RS）而引发，

-相位偏差控制单元（240），所述相位偏差控制单元构建为基于所述参考测量信号（RM₁,RM₂,...,RM_n）确定相位偏差指示值（PAI），所述相位偏差指示值指示在所涉及的发射通道（K₁,K₂,...,K_n）的测量装置（30₁,30₂,...,30_n）之间的相对相位偏差。

13.一种具有根据权利要求12所述的高频控制装置（100）的高频发射装置（10）。

14.一种具有根据权利要求13所述的高频发射装置（10）的磁共振断层成像系统（1）。

15.一种能够直接载入到磁共振断层成像系统（1）的高频发射装置（10）的存储器中的计算机程序，所述计算机程序具有程序代码段，以便当所述程序在所述高频发射装置（10）中执行时实施根据权利要求1到10之一所述的方法的所有步骤。

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