CN104977551A - 用于磁共振断层成像系统的局部线圈的接收系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于磁共振断层成像系统的接收系统的装置，特别是磁共振断层成像系统-接收信号-进一步处理装置，所述接收系统将磁共振信号从局部线圈传输到图像处理单元，其中所述装置包括：接收和处理局部线圈模拟信号的模拟接收器，其构造为对模拟信号以互相不同的单频带和/或频带对直接采样、区分和互相不同地处理；将局部线圈的处理后的模拟信号转换为数字信号的A/D转换器；进一步处理数字信号的数字信号处理器，包含Weaver单元和后接的抽取滤波器单元。本发明还涉及接收系统从局部线圈向磁共振断层成像系统的图像处理单元传输磁共振信号的方法。本发明还涉及具有该接收系统的磁共振断层成像系统以及用于该接收信号的进一步处理装置。

Description

用于磁共振断层成像系统的局部线圈的接收系统

技术领域

本发明涉及一种用于磁共振断层成像系统(MRT)的接收系统的装置和方法，接收系统用于将磁共振信号从局部线圈传输到图像处理单元。本发明还涉及一种具有该接收系统的磁共振断层成像系统以及用于接收信号的进一步处理装置。

以下同义地使用两个术语：磁共振断层成像系统和磁共振断层成像设备。

背景技术

磁共振断层成像设备经过布置在患者上的局部天线同时接收多个磁共振信号，所述局部天线是多个局部线圈的组成部分。特别地，由此接收的模拟磁共振信号被前置放大地传输到接收系统，在那里被模拟地进一步处理、数字化和作为用于重建图像数据的原始数据被传输到图像重建单元。

在此的基本问题是，新一代的局部线圈与旧一代MRT的接收系统不兼容并且反之亦然。

在专利文献DE102008023467B4中描述了用于传输磁共振信号的装置，其中局部线圈的局部天线的单个接收信号首先成对地被转换为本身的中间频带并且然后按照2:1频率复用方法(Frequency Division Multiplex,FDM)成对地经过共同的导线被传输。在此两个中间频带与跟随的模拟/数字转换的采样率镜像对称地布置。由此在采样之后两个频带出现在基带中的相同位置处。例如，在新一代局部线圈(Tim4G 1.5T系统)的情况下，63.6MHz的接收信号与具有55MHz和75MHz的频率的局部振荡器信号一起被转换到8.6MHz和11.4MHz的中间频带。接收信号的带宽在此可以为直至±500kHz。在谱分离和然后以分别10MS/s采样之后两个信号分别位置正确地出现在1.4MHz的第二(数字)中频。Tim4G系统的接收路径例如基于在专利文献DE102008023467B4中图3和4所示的结构。得到的1.4MHz的基带信号以10MS/s的数据传输率被传输到数字信号处理。

“Tim-LC接口”在HF层面中对于每个同轴插接连接器分别引导一个MR接收信号(在1.5T系统中63.6MHz)，而“Tim4G–LC接口”对于每个同轴插接连接器在中频层面按照频率复用引导两个MR信号(在1.5T系统中8.6MHz和11.4MHz；为此参见专利文献DE102008023467B4)。

旧一代“Tim局部线圈”和新一代“Tim4G局部线圈”的其他特征是：

TiM：

-在MR频率上的局部线圈信号传输(HF-传输)

-对于每个局部线圈插头有8个局部线圈信号

TiM4G：

-在局部线圈内部局部信号的频率转换和在两个中频上的局部线圈信号传输(关于10MHz对称地2:1频率复用。例如在1.5T时，在8.6MHz和11.4MHz上，也就是10MHz+-1.4MHz)。

-对于每个局部线圈插头有24个局部线圈信号。

发明内容

由此本发明要解决的技术问题是，提出用于磁共振断层成像设备的局部线圈的改善的接收系统，所述接收系统用于传输接收的磁共振信号，其中旧一代和新一代的局部线圈既可以在旧一代MRT的接收系统处也可以在新一代MRT的接收系统处被采用。

特别地应当实现既在旧一代MRT的接收系统处也在新一代MRT的接收系统处可选地使用旧一代“Tim局部线圈”和新一代“Tim4G局部线圈”。

提出的技术问题通过按照本发明的装置和按照本发明的方法以及按照本发明的磁共振断层成像系统(MRT)解决。

用于磁共振断层成像系统的接收系统的按照本发明的装置，特别是磁共振断层成像系统-接收信号-进一步处理装置，所述接收系统用于将磁共振信号从局部线圈传输到图像处理单元，包括：

-用于接收和用于处理局部线圈的模拟信号的模拟接收器，其构造为，对具有互相不同的单频带和/或频带对的模拟信号直接采样、区分和互相不同地处理，特别是不改变频率和/或不进行频带对的谱分离，和

-用于将局部线圈的处理后的模拟信号转换为数字信号的A/D转换器，和

-用于进一步处理数字信号的数字信号处理器(DSP)，包含Weaver单元和后接的抽取滤波器单元。

术语“Weaver单元”或“Weaver结构”在此描述了按照Donald K.Weaver命名的所谓“镜像抑制接收器”。Donald K.Weaver在20世纪50年代已经发表了其思路。镜像抑制接收器具有特征：抑制在频率转换(混频)时干扰的镜像频率带。不需要在前连接滤波(镜像频率滤波器)。

“Weaver结构”可以看作是所谓“Hartley结构”的扩展，其中输入信号在90度正交混频器中按照频率位置被转换和滤波。利用正弦和余弦信号的混频导致，两个混频产物具有互相90°的相位差。然后将信号相位在两个支路中的一个中附加地以90°移动。由此产生两个信号，其对于有用带具有相同的相位和对于镜像带具有相反的相位。在然后的信号相加中镜像带的信号分量被消除。通过由减法来代替加法，镜像带相对于有用带被交换(接收带-转换)。

在Weaver结构中90°相移器通过另一个正交混频器代替。这是有利的，因为宽带相移器的实现是麻烦的(例如所谓“Hilbert滤波器”)。

在频率图的合适构造中在Weaver结构的(数字)布置中不需要“真的”复用器。仅交换符号。Weaver结构由此特别适合于数字实现。

DSP基本上具有如下任务：将两个FDM通道互相分离(在Tim4G模式中)以及将来自于ADC的数据传输率从80MS/s例如降低到10MS/s(“降低采样”)。在此输入信号被转换为低的频率位置。Weaver结构的采用在此使得可以以相对小的滤波器开销实现。

与此相反，在两个FDM通道通过经典的滤波进行谱分离的情况下对分离滤波器产生非常高的要求，例如：

从条件SR≥2x Fmax(对于低通信号的尼奎斯特-香农-采样定律)得到，分离滤波器必须以大于2x Fmax＝2x(11.4MHz+0.5MHz)＝23.8MS/s的数据传输率工作。然而为了使得对抽取滤波器过渡范围(有用带/阻带)的要求是可以实现的，信号的频带应当与各自的尼奎斯特带的边界具有足够谱距离。出于实际原因，由此选择30MS/s或40MS/s的数据传输率。

分离滤波器有用带/阻带的过渡范围从(8.6MHz+0.5MHz)延伸至(11.4MHz–0.5MHz)，也就是仅从9.1MHz至10.9MHz，或仅经过1.8MHz。该参量相对于存在的数据传输率，对在实现分离滤波器时要求的开销具有关键影响(滤波器阶数)。

用来确定在实现滤波器时的开销的另一个重要的调节参量，是导通带范围中的频率响应中的所谓波动性(波纹)。为不强烈劣化信号而通常的要求是，允许在导通带(通带)信号衰减的偏差最大直至一个分贝(也就是+-0.5dB)。如已经描述的，因为两个待分离的频带(或信道)在谱上非常密地相邻，所以当通带中低的波动性和阻带中至少-40dB的衰减应当同时实现时，产生极大要求。提到的要求只能通过高阶数字滤波器(例如高阶FIR滤波器；FIR：具有有限脉冲响应的滤波器)实现。由此需要具有大量加法器、减法器(在级联的积分梳状滤波器(CIC滤波器)中)和乘法器(按照FIR滤波器的一般形式)的昂贵的滤波器。在考虑可用的FGPA资源和主要是能源消耗的情况下在此快速达到可实现性的边界。为此，考虑到干扰信号的发射，靠近接收线圈的磁共振接收天线力争达到尽可能少的数字操作。

在示出的实施方式中，ADC信号被转换为1.4MHz的中频位置。该中频以及频率位置(相同或相反位置)对于两个运行方式(Tim4G或Tim)相同。按照如下进行转换：

TiM：在80MS/s时63.6MHz±500kHz＝>在10MS/s时1.4MHz±500kHz

TiM4G ZF1：在80MS/s时8.6MHz±500kHz＝>在10MS/s时1.4MHz±500kHz；

TiM4G ZF2：在80MS/s时11.4MHz±500kHz＝>在10MS/s时1.4MHz±500kHz。

在装置的TiM模式中对于所谓的TiM局部线圈，频带例如处于63.6MHz±500kHz并且在装置的TiM4G模式中对于所谓的TiM4G局部线圈，频带对处于例如8.6MHz和11.4MHz±500kHz。

用于将局部线圈的处理后的模拟信号转换为数字信号的模拟接收器的A/D转换器在例如80MS/s的采样频率/时钟频率下工作。

在此数字的信号处理器可以以例如40、20或10MS/s的降低的采样频率/时钟频率采样数字信号并且将输入信号频带转换为例如1.4MHz的中频带或例如1.4MHz的中频带对。

本发明具有接收器结构(模拟的信号处理和DSP)，其可以进行TiM4G接收信号(ZF频率复用信号)和Tim接收信号(HF信号、MR频率)的处理。通过灵活组合具有抽取滤波器的“Weaver结构”和FS/4-或FS/2-频率转换，得到FPGA资源和性能非常有效的接收系统。

优点：

-该结构用于两种运行模式(TiM4G和Tim)。为了频率转换仅需要滤波器和1,-1,1,-1振荡器的具体的参数化。

-TiM4G和Tim信号按照相同的频率位置(在此是在10MS/s时1.4MHz)在DSP的输出端出现。随后的处理不必在模式之间区分。

-运行模式的选择可以通过软件或通过1比特控制信号进行。

-不需要真实的NCO(Numeric Controlled Oscillator，数控振荡器)。仅以0,1,-1,0(FS/4频率转换)或1,-1,1,-1(FS/2频率转换)序列“相乘”。

特别在TiM4G模式中得到容易满足的滤波要求。

对于这样的多模式LC接口的提供，要求合适的多模式接收器，用于相应的信号处理。

其任务是，将LC接收信号在模拟预处理之后进行模拟/数字转换并且然后这样进一步处理，使得接收器输出数据按照有效的数据格式可以被传输到其他信号处理。在此输出数据的数据格式不取决于刚才选择的运行模式(Tim或TiM4G模式)。A/D转换器的输出数据的“有效的数据格式”在此是指，尽可能少的冗余的信息一起被传输，即，信号带宽与尼奎斯特带宽(或FS/2)的比应当尽可能接近1。

此外，本发明也要求保护一种方法，用于运行磁共振断层成像系统的接收系统的装置，特别是磁共振断层成像系统-接收信号-进一步处理装置，所述接收系统用于将磁共振信号从局部线圈传输到图像处理单元，其中，

-对具有至少两个互相不同的频带和/或频带对的局部线圈的模拟信号直接采样、区分和互相不同地处理，而不改变频率位置和/或不在谱上分离频带对，和

-将局部线圈的处理后的模拟信号转换为数字信号，和

-将频带对的频带互相分离并且将其以及单个频带按照频率转换并且降低数据传输率。

在此数字信号可以以例如40、20或10MS/s的降低的采样频率/时钟频率被采样并且转换到例如1.4MHz的中频带或1.4MHz的中频带对。

最后，本发明也要求保护一种磁共振断层成像系统或设备，包括按照本发明的装置和/或按照本发明的方法工作。

装置的前面提到的部件的大部分，特别是检测单元、提供单元、查明单元、确定单元和/或信号产生单元可以完全或部分地以软件模块的形式在磁共振断层成像仪的相应的控制装置的处理器中实现。这在此是有利的，因为通过软件安装也可以事后更新已经存在的控制装置，以执行按照本发明的方法。本发明由此还包括计算机程序产品，其可以直接加载到磁共振断层成像仪的可编程控制装置的处理器中，具有程序代码部件，用于当计算机程序在控制装置中被运行时执行按照本发明的方法的所有步骤。

本发明的其他、特别有利的构造和扩展从从属权利要求中以及以下描述中得出。在此按照本发明的控制装置以及按照本发明的医学成像设备也可以类似于从属的方法权利要求来扩展。

按照本发明的装置的模拟接收器具有输入端双工器，其具有高通路径和低通路径。

在输入端双工器的高通路径中，布置了换接开关，用于将局部振荡器频率反馈到输入端双工器和进一步反馈到局部线圈中。

换接开关的下游(即在A/D转换器的信号导通方向上)连接到在其中布置了放大器和带通滤波器的带通路径。

输入端双工器的低通路径的下游(即在A/D转换器的信号导通方向上)连接到其中布置了放大器和低通滤波器的低通路径。

在此滤波器(带通路径的带通滤波器、低通路径的低通滤波器)的信号输出端经过共同的求和点(Summenpunkt)与A/D转换器的输入端信号导通地相连。在该求和点处于是出现例如63.6MHz的TiM线圈的单个频带或8.6MHz和11.4MHz的TiM4G线圈的中频带对ZF，其然后也出现在A/D转换器的输入端，用于数字化。

A/D转换器以公知的方式将63.6MHz的TiM线圈的单个频带的模拟信号或8.6MHz和11.4MHz的TiM4G线圈的中频带对ZF转换为16.4MHz(频率位置转换)的TiM线圈的单个频带HF的数字信号或8.6MHz和11.4MHz(频率位置保持)的TiM4G线圈的中频带对ZF。

此外A/D转换器可选地具有抽取滤波器单元，其构造为，将输出信号的数据传输率从例如80MS/s抽取到例如40MS/s。

数字的信号处理器DSP构造为，将频带对的频带互相分离并且将其以及单个频带在谱上转换并且降低数据传输率。于是例如可以将数据传输率通过数字的信号处理器从40MS/s降低到10MHz。于是TiM线圈的单个频带HF的数字信号的频率位置可以从16.4MHz转换到1.4MHz，或者TiM4G线圈的中频带对ZF的数字信号的频率位置可以从8.6MHz/11.4MHz分别转换为1.4MHz。

数字的信号处理器的Weaver单元具有两个Weaver信号路径，在所述Weaver信号路径中分别具有第一90°正交混频器、后接的频率滤波器、后接的抽取部件和后接的第二90°正交混频器。

在此90°正交混频器构造为，单个频带和/或频带对的数字信号分别与频率相当于各自的混频器时钟频率的四分之一的振荡器信号混频。

根据局部线圈类型(TiM、TiM4G)，频率滤波器在此构造为可切换的低通滤波器(对于TiM4G)和带通滤波器(对于TiM)，从而频率滤波器在具有频带对的TiM4G模式中，对于TiM4G局部线圈被构造为低通滤波器，并且在具有单个频带的TiM模式中，对于TiM局部线圈被构造为带通滤波器。TiM配置的带通滤波器有利地由低通滤波器和高通滤波器的级联组成。低通滤波器在此用作为抽取滤波器，而高通滤波器对于随后在第二90°正交混频器中的混频作为镜像滤波器工作。该高频滤波器由此可以被布置在抽取级之后，并且以20MS/s的降低的时钟频率工作。

在Weaver单元后接的、数字的信号处理器的抽取滤波器单元DFE具有抽取滤波器单元的两个DFE信号路径，在所述DFE信号路径中分别具有频率滤波器、后接的抽取部件和后接的混频器。

抽取滤波器单元的两个DFE信号路径构造为，将两个Weaver正交信号路径的相加的数字信号馈入到一个DFE信号路径中，和将两个Weaver正交信号路径的相减的数字信号馈入到另一个DFE信号路径中。

抽取滤波器单元的频率滤波器构造为低通滤波器。

抽取滤波器单元的混频器构造为，转换数字信号对(TiM4G)的频率位置(FS/2转换)和保持数字信号(TiM)的频率位置。

附图说明

以下借助附图结合实施例再次详细解释本发明。在此在不同的附图中相同的部件具有相同的附图标记。附图通常不是按照比例的。其中：

图1示出了具有A/D-转换器的按照本发明的局部线圈-模拟-接收器的示意图，

图2示出了具有按照本发明的数字信号处理处理器(DSP)的按照图1的A/D转换器的示意图。

图3示出了磁共振断层成像设备的示意图，包含了按照图1和2的用于传输局部线圈的磁共振信号的按照本发明的接收系统。

具体实施方式

图1示出了具有AD转换器2的按照本发明的局部线圈模拟接收器1，作为按照本发明的接收系统117的部分，用于传输磁共振断层成像设备(MRT)101的局部线圈106a,106b(LC)的磁共振信号。

后面介绍的1.5T接收器结构基于以80MS/s(每秒兆样本)采样速率对局部线圈LC的接口信号的直接采样并且可选地允许对旧一代Tim接口信号或新一代Tim4G接口信号处理。

在TiM4G模式中将2:1FDM(频率复用)中频信号(ZF信号)经过输入端双工器3耦合到下面的低通接收器路径4。需要的55MHz和75MHz的局部振荡器信号(LO信号)借助换接开关5经过双工器3的高通路径6在局部线圈106a,106b(LC)的方向上耦合到输送线缆。2:1FDM-ZF信号在以80MS/s采样(尼奎斯特采样)之前在谱上不分离。在Tim模式中将63.6MHz的HF信号经过输入端双工器3的高通路径6耦合到上面的带通接收器路径7并且在通过放大器8放大和借助带通滤波器9滤波之后同样以80MS/s被采样(带通欠采样)。为了使得对于作为抗混叠滤波器起作用的滤波器9、11的要求尽可能小，放大器8在分别不活动的接收器路径7、12中断开。通过该措施防止，来自于该路径的噪声经过求和点13到达A/D转换器2(ADC)的输入端10并且通过噪声混淆(混叠)减小接收信号的信噪比(SNR)。

以63.6MHz表示的带通滤波器9表示对于TiM路径7的抗混叠滤波器。以15MHz表示的低通滤波器11表示对于TiM4G路径12的抗混叠滤波器。两个滤波器9、11将其信号传输到求和点13，其与ADC的输入端10信号导通地相连。抗混叠滤波器9、11的任务在于，将由ADC处理的模拟信号在谱上限制到采样的尼奎斯特带。滤波器9、11必须充分抑制采样的全部混叠频带(例如分别抑制40dB)。

ZF带(TiM4G)的、MR-HF带(TiM)的、以及以80MS/s采样的相关混叠频带的位置，和TiM HF-带(在63.6MHz时)通过带通欠采样如何混叠(gefaltet)到第一尼奎斯特带(16.4MHz)的方式，相应于DE 102008023467B4，其内容与此相关地全部一起要求保护。

图2示出了按照图1的A/D转换器2的示意图，其连接了按照本发明的数字的信号处理处理器(DSP)，作为用于传输磁共振断层成像设备101(MRT)的局部线圈106a,106b(LC)的磁共振信号的按照本发明的接收系统117的部分。

图2最左边的A/D转换器2在此相应于图1最右边的A/D转换器2。局部线圈模拟接收器1的经过输入端10被导入图1的在后连接的A/D转换器2的输出信号由此相应于按照图2的在数字的信号处理处理器14(DSP)前面连接的A/D转换器的输入信号。换言之，A/D转换器2(可见图1右边和图2左边)连接图2的数字的信号处理处理器14(DSP)和图1的局部线圈模拟接收器1。图1的电路1由此连接在图2的电路14之前，其中在图1和2中的A/D转换器2是共同的A/D转换器2。

框图示出了非常有效的、基于所谓“Weaver结构”的数字的信号处理处理器14(DSP)。示出的构造允许对在中频ZF(ZF＝8.6MHz和11.4MHz)上的TiM4G接收信号以及在高频RF(RF＝63.6MHz)上的Tim接收信号进行处理。

DSP的主要任务是，将两个FDM通道互相分离(在TiM4G模式中)以及将来自于ADC的数据的数据传输率降低(“降低采样”)。

对于跟随该DSP块14的数据处理，不需要系统已知当前活动的LC接口15的类型(Tim还是TiM4G)。特别地，数据传输率可以无需其他预处理降低到5MS/s。

在示出的DSP 14框图中在ADC部件2中(在此例如是德克萨斯仪器公司(Texas Instruments)的ADS5263)具有第一抽取级17、18。由此减轻了DSP 14的FPGA(现场可编程门控阵列)的负载。

第二抽取级是“Weaver结构”的部分并且对于第一19以及对于第二NCO(数控振荡器)20允许以简单的1,-1,1,-1实现(FS/4-频率转换)。

对于FS/2或FS/4-频率转换：基本的是，对于确定的频率比“振荡器频率相对于采样频率”(FS/2和FS/4)，将所需的乘法降低到符号的操作(或置零)。

在图2中如下按照MHz给出在数字的信号处理中得到的频率位置。

在Tim模式中将在第一混频器21后面的滤波器22作为带通滤波器运行。于是在3.6MHz时的噪声被抑制，所述噪声通过第二混频器24以FS/4(5MHz)随后混频而转换到1.4MHz并且会导致接收信号的SNR减小。在TiM4G模式中低通滤波足够满足从在抽取部件23中的随后的抽取而产生的要求。

运行模式的选择可以经过软件或经过1比特控制信号进行。在Tim模式和TiM4G模式之间的切换经过开关37进行，其将滤波器22在带通滤波器和低通滤波之间进行切换。

图2的电路14基本上相应于从现有技术基本公知的Weaver结构，直到在加法器级25或减法器级26后面。

以下详细描述按照图2的电路的功能，按照信号流从左向右：

混频器21作为具有交叉的圆示出。滤波器22分别直接连接并且分成两部分以作为抽取滤波器的抽取部件23(向下箭头)示出。

1)以80MS/s借助A/D转换器2的A/D部件16进行模拟-数字-转换。

2)抽取到40MS/s(抽取滤波器17、18在此在ADC转换器2中集成，通过低通滤波器17示出和抽取部件18(通过两个抽取)示出)。TiM4G模式的两个ZF信号保留在8.6MHz和11.4MHz。TiM的HF信号的频率位置通过以80MS/s的采样从63.6MHz转换到16.4MHz。

3)A/D转换器2的输出端30划分为DSP 14的两个信号路径31、32。

4)借助正交混频器21与以90°移位的振荡器信号进行混频。由此产生两个部分信号互相90°的相位偏移。因为振荡器19的选择的振荡器频率相应于时钟频率的四分之一，所以可以简单地通过1,0,-1,0…序列产生具有频率FS/4的余弦信号。具有频率FS/4的以90°移位的正弦信号相应地可以通过0,1,0,-1…序列产生。混频器21中信号的频率的混频由此降低到非常简单的符号运算。两个TiM4GZF信号在谱上相对于振荡器19的10MHz振荡器频率对称。在混频器21中混频之后，这两个信号由此在1.4MHz(11,4MHz-10MHz＝1,4MHz和10MHz-8,6MHz＝1,4MHz)出现。8.6MHz信号于是可以想象为在11.4MHz信号接收时的镜像频率信号，并且11.4MHz信号想象为在8.6MHz信号接收时的镜像频率信号。两个分量的分离经过DSP 14的Weaver单元33的“Weaver结构”进行。

5)借助滤波器22的低通滤波和借助抽取部件23从40MS/s到20MS/s的抽取(TiM4G模式)，或者借助滤波器22的带通滤波和借助抽取部件23从40MS/s到20MS/s的抽取(TiM模式)。在TIM模式中，接收信号在借助混频器21第一混频之后出现在6.4MHz。借助混频器24以5MHz的随后混频的镜像频率处于3.6MHz(ZF＝|5MHz+-F-信号|＝>接收信号频率＝6.4MHz,镜像频率＝3.6MHz)并且必须通过BP滤波器22抑制。上面的阻带的频率限制通过如下要求确定(在13,6MHz-500kHz)，即，抑制借助抽取部件23从40MS/s到20MS/s的抽取的混叠频带。TiM4G配置的BP滤波器22有利地由低通滤波器和高通滤波器的级联组成。低通滤波器在此用作为抽取滤波器，而高通滤波器对于随后在第二90°正交混频器中的混频作为镜像滤波器起作用。该高通滤波器由此可以布置在抽取级之后并且以20MS/s的降低后的时钟频率工作。在TiM4G模式中镜像频带高于5MHz的振荡器19的振荡器频率。TP滤波器22在此抑制在镜像频率和混叠频率上的信号。

6)借助正交混频器24与90°移位的振荡器信号进行混频。由此产生两个子信号互相90°的附加的相移。

7)通过在相加部件25中两个子信号相加，在TiM4G模式中导出从8.6MHz信号产生的3.6MHz ZF信号；通过在减法部件26中两个子信号的相减，在TiM4G模式中导出从11.4MHz信号产生的3.6MHz ZF信号并且在TiM模式中导出从16.4MHz信号产生的1.4MHz ZF信号。

8)分别连接具有低通滤波器27和抽取部件28以及混频器29的抽取滤波器单元34(20MS/s向10MS/s)。

9)在TiM4G模式中两个ZF信号借助FS/2转换分别从3.6MHz被转换到1.4MHz。在TiM模式中，信号被简单地通过(与1,1,1,…相乘)，因为已经处于1.4MHz。图2中的单词“静态”意味着，在TiM模式中最后的混频器29或者作为极性反转器(1,-1,1,-1…)或者是静态的，也就是仅运行“1”。运行模式的选择可以经过软件或者经过1比特控制信号进行。在Tim模式和TiM4G模式之间的切换通过开关38进行，其将混频器29在极性反转运行或静态运行之间切换。

图3现在示出了磁共振断层成像设备的示意图，包含了用于传输按照图1和2的局部线圈的磁共振信号的按照本发明的接收系统。

示出了位于屏蔽的空间或法拉第笼F中的成像的磁共振设备MRT 101，其具有全身线圈102，所述全身线圈具有在此的管形空间103，患者卧榻104连同例如检查对象(例如患者)的身体105(具有或没有简称为局部线圈的局部线圈装置106a；106b)可以按照箭头z的方向驶入其中，以便通过成像方法产生患者105的照片。在患者上在此布置两个局部线圈装置106a；106b(头部线圈106a和胸部线圈106b)，利用所述局部线圈装置分别可以在MRT的局部区域(也称为视野或FOV)产生FOV中身体105的部分区域的照片。局部线圈装置106a；106b的信号HF可以由例如可经过同轴缆线coax1,coax2连接到局部线圈装置106a；106b的MRT 101的评估装置(168,115,117,119,120,121等)评估(例如转换为图像，存储或显示)。

为了利用磁共振设备MRT 101借助磁共振成像检查身体105(检查对象或患者)，将身体置于不同的、在其时间和空间特征上最精确相互调谐的磁场中。在具有在此隧道形开口103的测量室中的强磁体(通常是低温磁体107)产生静态强主磁场B₀，其例如为0.2特斯拉至3特斯拉或更高。待检查的身体105置于患者卧榻104上并被驶入到在主磁场B₀的考察区域FoV(视野)中大约均匀的区域。身体105的原子核的核自旋的激励经过频率HF-F的磁高频激励脉冲B1(x，y，z，t)进行，所述磁高频激励脉冲经过在此作为(多部分的＝108a,108b,108c)身体线圈108非常简化示出的高频天线(和/或必要时局部线圈装置)入射。高频激励脉冲例如由脉冲产生单元109产生，其由脉冲序列控制单元110控制。在通过高频放大器111放大之后，其被传输到高频天线108。在此示出的高频系统仅示意性表示。通常在磁共振设备101中使用多于一个脉冲产生单元109、多于一个高频放大器111和多个高频天线108a、b、c。

此外，磁共振设备101具有梯度线圈112x,112y,112z，利用所述梯度线圈在测量时入射用于选择性层激励的和用于测量信号HF的位置编码的磁梯度场B_G(x,y,z,t)。梯度线圈112x,112y,112z由梯度线圈控制单元114(和必要时通过放大器Vx,Vy,Vz)控制，其与脉冲产生单元109一样与脉冲序列控制单元110相连。

由(检查对象中的原子核的)激励的核自旋发出的信号HF由身体线圈108和/或至少一个局部线圈装置106a；106b接收，通过对应的高频前置放大器116；115放大和由磁共振断层成像系统-接收信号-进一步处理装置117进一步处理和数字化。记录的测量数据被数字化并且作为复数数值存储在k空间矩阵中。从赋值的k空间矩阵中借助多维傅里叶变换可以重建所属的MR图像。对于既可以按照发送也可以按照接收模式运行的局部线圈，例如身体线圈108或局部线圈106a；106b，信号传输经过前接的发送-接收转换器118进行。

图像处理单元119从测量数据中产生图像，所述图像经过操作台120显示给应用者和/或在存储单元121中存储。中央计算机单元122控制各个设备部件。

在MR断层成像中，具有高信噪比(SNR)的图像目前通常利用所谓的局部线圈装置(Coils,Local Coils)拍摄。它们是直接靠近地布置在身体105上(前面)或下(后面)，或身体旁或身体中的天线系统。在MR测量时激励的核在局部线圈的各个天线中感应出电压，所述电压然后利用低噪声前置放大器(例如LNA，Preamp)放大并且最后传输到接收电子器件。为了在高分辨图像的情况下也改善信噪比，采用所谓的高场设备(1.5T-12T或更高)。当在MR接收系统处可以连接比现有的接收器更多个单天线时，在接收天线和接收器之间例如构建切换矩阵(也称为RCCS)。其将目前活动的接收通道(通常是刚好处于磁体的视野中的接收通道)路由到现有的接收器。由此可以连接比接收器更多的局部线圈元件，因为在全身覆盖的情况下，仅需读出处于FoV(视野)中或处于磁体的均匀体积中的局部线圈。

作为局部线圈装置106a；106b，例如一般指天线系统，其例如由一个天线元件组成或作为阵列线圈由多个天线元件(特别是局部线圈元件)组成。这些单个天线元件例如实施为环形天线(Loop)、蝶形、柔性线圈或鞍形线圈。局部线圈装置例如包括局部线圈元件、前置放大器、其他电子器件(外罩波陷波器等)、壳体、支架和通常具有插头的线缆，其通过所述插头连接到MRT设备。设备侧安装的接收器117将由局部线圈106a；106b接收的信号HF滤波和数字化并且传输数字的信号处理装置的数据，所述信号处理装置从通过测量获得的数据通常导出图像或谱，并且向用户提供，例如为了后面通过他诊断和/或存储。

为了运行MRT系统101处的局部线圈106a；106b(如图2中例如胸部线圈106a和头部线圈106b)，至少内部公知用于将(在成像MRT测量期间从患者105接收的)信号HF从局部线圈106a；106b(作为预处理的信号或没有预处理的信号，HF-a,HF-b)传输到MRT系统101的不同结构。在此区分在信号HF-a,HF-b中传输的信息的编码(特别是模拟/数字)以及信号HF-a,HF-b的传输方式(特别是电/光的)。在目前的MRT系统101中不同的提供者包括本发明人按照至少内部认识情况采用用于传输的模拟-电系统和数字-光方法并且在至少内部公知的模拟和数字系统中附加地还可以区分，信息是在(由局部线圈接收的信号HF的)原始频率被传输，还是(模拟或数字地)在中频被传输。

关于至少内部以名称“TIM4G”已知的(和/或TmM类型)装置，在DE 10 2008023 467 B4中描述了用于将MR接收天线的HF信号转换到中频ZF的装置和方法，其可以提供多种优点。为了也可以将至少内部公知的ToM(ToM-局部线圈类型例如可以是没有混频到中频范围的局部线圈类型和/或例如TIM系统)局部线圈106a，其(106a)例如将MRT系统101的高频(＝MRT系统101的拉莫尔频率)上的RX(接收)信号HF传输到MRT系统101，连接到新的至少内部公知的TmM(TmM局部线圈类型可以例如是具有到中频范围的混频的局部线圈类型和/或TIM4G系统)局部线圈106b和/或系统(具有例如MR局部线圈106b的HF信号HF到中频的转换)和/或其他另外的系统，开发了适配器解决方案，其既建立机械兼容性(不同的插接系统)也承担HF信号到中频ZF的转换。这样的适配器于是允许局部线圈接口的反向兼容性。

通过重新装备插头(例如重新装备对于不同局部线圈类型(CoTy))的局部线圈使用的插头(诸如TmM插头上的ToM插头)，也可以实现不同类型ToM,TmM ToM局部线圈106a；106b的机械兼容性。

按照本发明的构造的一个方面是对于不同的局部线圈类型诸如(例如)ToM(ToM局部线圈类型例如可以是没有到中频范围的混频的局部线圈类型)、TmM(TmM局部线圈类型例如可以是具有到中频范围的混频的局部线圈类型)或任意其他局部线圈类型的传输技术的兼容性。为此可以合适地例如存在以下特征：

1.MRT 101的接收系统(也称为RX系统，例如磁共振断层成像系统-接收信号-进一步处理-装置117)从至少一个局部线圈106a、106b(例如对于每个缆线168)获得关于连接的局部线圈类型(ToM、TmM等)的信息(例如“ToM”或“TmM”或其他)，

由此对从MRT 101、117(在利用MRT 101从患者105成像期间)接收的和进一步传输的信号(例如ToM类型局部线圈106a的HF-a和/或TmM类型局部线圈106b的信号HF-b或其他)根据局部线圈类型和由此必要时信号类型(信号HF-a、HF-b的HF传输/ZF中频传输等)在需要时不同地进一步处理(117)。

在某些情况下，在MRT 101、117中(特别地在进一步处理高频信号HF-a、HF-b的模块FPGA中)根据关于局部线圈类型(例如ToM,TmM或其他)的信息ToM,TmM可以被设置的典型的设置例如是：

-在局部线圈外部，也就是在MR系统117、101中的信号HF-a、HF-b的模拟后处理的设置，

-在MRT系统101、117中的滤波器的设置(接通、切换、关断、失谐)，

-例如用于将在中频ZF传输的信号(例如按照DE 10 2008 023 467 B4在此将其内容完全作为本申请的部分(＝“通过引用合并”))转换到另外的频率的局部振荡器信号的接通/断开，

-放大或衰减的设置，用于在两个方案之间的增益均衡，

-模拟的压缩特征的设置，

-模拟的复用器(例如关于复用器频率)的设置，特别是当信号HF-a按照频率复用从局部线圈106a被传输到MRT 101的装置(诸如168和/或167和/或117)时，

-模拟-数字-转换器ADS的采样速率的设置，

-信号HF-a、HF-b的数字后处理(在数字化之后)的设置，诸如特别是：

--在前面的模拟压缩情况下的解压，

--通过与NCO信号(数控振荡器)混频的频率转换，

--抽取

--改变数字ZF信号HF-b的频率位置(从相同位置改变或反之)。

关于呈现哪个局部线圈类型(例如ToM,TmM或其他)的信息(在此利用附图标记“ToM”或“TmM”表示)，例如可以通过在局部线圈106a；106b中实现或存储的模拟代码或数字代码，被传输到MRT系统101的装置(例如168和/或167和/或117)，和/或在文件中在MRT系统101中(特别是在磁共振断层成像系统-接收信号-进一步处理-装置117中)存储，局部线圈106a；106b中的信息可以参考该文件。除了模拟和数字编码可能性，还存在通过短路插头、RFID或接口(L-S1,L-S2)上的其他变化进行编码的可能性。根据所谓的局部线圈代码(或代码所参考的文件)可以识别MRT系统101、117是哪种局部线圈类型(ToM,TmM等)，并且然后决定，例如上面提到的(特别是关于MRT系统101、117中的信号HF-a、HF-b的进一步处理(ADC,FPGA,VE,FI,MI)的)参数，如何被设置。在此也可以区分多于两个局部线圈类型ToM,TmM等。

2.在HF结构与ZF结构(也就是例如在图1中在MRT 101，108a-c的例如63MHz的HF频率上的信号HF-a的传输和一个或多个与MRT 101108a-c的HF频率不同的例如8MHz和12MHz的中频ZF上的信号HF-b的传输)组合的情况下，可以处理两个频带的接收器可以是如下的接收系统，其既可以构造为直接接收器，超外差接收器、双超外差接收器或构造为多重超外差接收器系统。

一个方面在此是关于连接到MRT 101、117的局部线圈106a、106b等的局部线圈类型的信息(ToM,TmM等)的可用性，和接收器处理不同频带、频率位置(反相、同相)和不同的振幅的能力(例如磁共振断层成像系统-接收信号-进一步处理-装置117)。也存在可能性，在相同的测量中(也就是同时)使用不同局部线圈类型ToM,TmM的局部线圈106a；106b。如在图1中的DS接收器例如也可以在相同的成像MRT测量期间处理不同局部线圈类型ToM,TmM的局部线圈的信号HF-a、HF-b。

附加的可能实施细节可以是：

不同的局部线圈类型ToM,TmM所需的基础结构，可以/应当在局部线圈接口(L-S)上可用。例如如果一个局部线圈类型(ToM)的局部线圈的电子器件需要10V为其电子器件供电，但是另一个局部线圈类型(TmM)的局部线圈的电子器件需要3V，则两个电压可以平行地(例如在MRT 117、101上的至少一个接口L-S1和LS2上)可用或根据局部线圈类型(ToM,TmM等)相应地设置。

如果局部线圈类型ToM,TmM的识别本身以电压的存在为前提，则可以将该电压可能作为辅助电压总是提供并且然后接通实际的电子器件运行电压。

如果不同的局部线圈类型(ToM,TmM等)中的失谐电路对MRT系统具有不同的要求(例如关于电流/电压/切换速度)，则这一点同样可以作为信息存储(例如在所谓的线圈文件或线圈代码中)并且MRT系统可以相应地做出响应。

在MR接收系统和控制系统的构造中可以具有优点，该构造提供与不同的局部线圈信号传输方法兼容的多模式局部线圈接口。即使没有使用附加的适配器插头，这也可以允许与“旧的”局部线圈106a；106b的反向兼容，对于所述适配器插头在患者卧榻上可能也没有位置，或其在工作流程和成本中可能具有缺陷。

按照本发明，在MRT上例如可以采用具有HF拉莫尔频率传输的和/或其中活动的局部线圈电子器件仅由一个LNA组成的系统(“ToM”)和具有以频率复用FDM的中频(ZF)传输的、由LNA、混频器和FDM组合器等组成的(活动的)局部线圈电子器件的系统(“TmM”)。

根据线圈类型ToM,TmM可以被激活的、在接收侧(也称为RX侧)(从检查对象以局部线圈接收的)信号的进一步处理，例如可以包括关于对信号以模拟数字转换器ADC和/或FPGA和/或模拟部件诸如前置放大器(和/或放大器)VE，滤波FI和/或混频MI处理的决定。

最后再次指出，前面详细描述的方法以及示出的磁共振断层成像系统仅是实施例，其可以由专业人员以不同的方式修改，而不脱离本发明的范围。此外，不定冠词“一个”的使用不排除，涉及的特征也可以多重存在。同样，术语“单元”和“模块”也不排除，涉及的部件可以由多个必要时也在空间分布的共同作用的子部件组成。

附图标记列表

1 局部线圈-模拟-接收器

2 AD-转换器

3 输入端-双工器

4 3 的低通-接收器路径

5 换接开关

6 3 的高通-路径

7 5 处的带通-接收器路径

8 放大器

9 带通-滤波器

10 2 的输入端

11 低通-滤波器

12 4 上的接收器-路径

13 求和点

14 数字的信号处理-处理器(DSP)

15 LC-接口

16 2 的A/D部件

17 2 的抽取部件

19 33 的第一振荡器(NCO)

20 33 的第二振荡器(NCO)

21 第一混频器

22 滤波器

23 抽取部件

24 第二混频器

25 加法器-级

26 减法器-级

27 低通滤波器

28 抽取部件

29 混频器

30 2 的输出端

31 Weaver-信号路径

32 Weaver-信号路径

33 Weaver-单元

34 抽取滤波器-单元DFE

35 34 的DFE-信号路径

36 34 的DFE-信号路径

37 对于22的开关运行模式

38 对于29的开关运行模式

101 磁共振断层成像系统或设备(MRT)

102 全身线圈

103 管形空间(患者通道)

104 患者卧榻

105 例如检查对象(例如患者)的身体

106a，106b 局部线圈(LC)

107 强磁体

108 身体线圈；多部分108a,108b,108c

109 脉冲产生单元

110 脉冲序列-控制单元

111 高频放大器

112x,112y,112z 梯度线圈

114 梯度线圈-控制单元

115 评估装置

116 高频前置放大器

117 接收系统

(磁共振断层成像系统-接收信号-进一步处理-装置)

118 发送-接收-转换器

119 图像处理单元

120 操作台

121 存储器单元

122 中央计算机单元

167 无线电

168 接收器

ADC：模拟-数字-转换器

FS：采样-频率(或更好：时钟频率)

BP：带通-滤波器

LP：低通-滤波器

MS/s：时钟频率的单位，每秒兆样本

Static：最后混频器作为极性反转器或静态的

FPGA：现场可编程门控阵列

DSP：数字信号处理器

NCO：数控振荡器

TI：德克萨斯仪器公司

F：法拉第笼

coax1,coax2:同轴缆线

B_G(x,y,z,t):磁梯度场

Claims (15)

1.一种用于磁共振断层成像系统(101)的接收系统的装置(117)，特别是磁共振断层成像系统-接收信号-进一步处理装置(117)，所述接收系统用于将磁共振信号从局部线圈(106a,106b)传输到图像处理单元，其中，所述装置(117)包括：

-用于接收和用于处理局部线圈(106a,106b)的模拟信号的模拟-接收器(1)，其构造为，对模拟信号以互相不同的单频带和/或频带对直接采样、区分和互相不同地处理，和

-用于将局部线圈(106a,106b)的处理后的模拟信号转换为数字信号的A/D转换器(2)，和

-用于进一步处理数字信号的数字的信号处理器(14)，包含Weaver单元(33)和后接的抽取滤波器单元(34)。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述模拟-接收器(1)具有输入端-双工器(3)，其具有高通路径(6)和低通路径(4)，

-其中，在输入端-双工器(3)的高通路径(6)中，布置了换接开关(5)，用于将局部振荡器频率反馈到输入端-双工器(3)和进一步反馈到局部线圈(106a,106b)中，

-其中，换接开关(5)的下游连接到在其中布置了放大器(8)和带通滤波器(9)的带通路径(7)，

-其中，输入端-双工器(3)的低通路径(4)的下游连接到其中布置了放大器(8)和低通滤波器(11)的低通路径(12)，

-其中，滤波器(9，11)的信号输出端经过共同的求和点(13)与A/D转换器(2)的输入端(10)信号导通地相连。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述A/D转换器(2)具有由低通滤波器(17)和抽取器(18)组成的抽取-滤波器-单元，其构造为，将数字信号的通过以80MS/s采样而转换的频带和/或频率不变的频带对以降低的数据传输率输出。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，所述数字的信号处理器(14)构造为，将频带对的频带互相分离并且将其以及单个频带在频率位置上转换并且降低数据传输率。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中，所述数字的信号处理器(14)的Weaver单元具有两个Weaver信号路径(31，32)，在所述Weaver信号路径中分别具有第一90°正交混频器(21)、后接的频率滤波器(22)、后接的抽取部件(23)和后接的第二90°正交混频器(24)。

6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述90°正交混频器(21，24)构造为，将单个频带和/或频带对的数字信号分别与相当于混频器时钟频率的四分之一的振荡器频率混频。

7.根据权利要求5或6所述的装置，其中，根据局部线圈类型(TiM，TiM4G)所述频率滤波器(22)被构造为能够切换的低通滤波器(对于TiM4G)和带通滤波器(对于TiM)，TiM配置的带通滤波器由低通滤波器和高通滤波器的级联组成，所述低通滤波器构造为抽取滤波器，所述高通滤波器布置在抽取级之后并且以20MS/s的降低的时钟频率工作。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其中，在所述Weaver单元(33)后接的、数字的信号处理器(14)的抽取滤波器单元(34)具有抽取滤波器单元(34)的两个DFE信号路径(35，36)，在所述DFE信号路径中分别具有频率滤波器(27)、后接的抽取部件(28)和后接的混频器(29)。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述两个Weaver-信号路径(31，32)构造为，从Weaver-信号路径(31，32)中的一个中将两个Weaver-信号路径(31，32)的相加的数字信号并且从Weaver-信号路径(31，32)的另一个中将两个Weaver-信号路径(31，32)的相减的数字信号，分别导出到DFE-信号路径(35，36)中的一个中。

10.根据权利要求8或9所述的装置，其中，所述两个DFE信号路径(35，36)构造为，将两个Weaver-信号路径(31，32)的相加的数字信号馈入到DFE信号路径(35，36)中的一个中并且将两个Weaver-信号路径(31，32)的相减的数字信号馈入到在DFE信号路径(35，36)的另一个中。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的装置，其中，所述两个Weaver-信号路径(31，32)构造为，将进入Weaver-单元(33)的频带对拆开，并且将单信号分别从第一或第二Weaver-信号路径(31，32)导出并且分别导入到第一或第二DFE-信号路径(35，36)。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的装置，其中，所述抽取滤波器单元(34)的频率滤波器(27)构造为低通滤波器。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的装置，其中，所述抽取滤波器单元(34)的混频器(29)构造为，转换频带对(TiM4G)的信号的频率位置和保持频带(TiM)的频率位置。

14.一种用于运行用于磁共振断层成像系统(101)的接收系统的装置(117)、特别是磁共振断层成像系统-接收信号-进一步处理装置(117)的方法，所述接收系统用于将磁共振信号从局部线圈(106a,106b)传输到图像处理单元(119)，其中，

-对局部线圈(106a,106b)的模拟信号以至少两个互相不同的频带和/或频带对直接采样、区分和互相不同地处理，和

-将局部线圈(106a,106b)的处理后的模拟信号转换为数字信号，和

-将频带对的频带互相分离并且将其以及单个频带在频率位置中转换并且降低数据传输率。

15.一种磁共振断层成像系统(101)，包括按照权利要求1至13中任一项所述的和/或按照权利要求14的方法工作的装置(117)。