CN111308405B - 用于监控局部线圈的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运行磁共振断层成像设备的方法以及一种用于执行该方法的磁共振断层成像设备。在该方法的步骤中，磁共振断层成像设备的发送器发送具有降低的功率的预定的检验脉冲。在另外的步骤中，磁共振断层成像设备利用局部线圈接收检验脉冲。控制器将接收到的检验脉冲与预定的脉冲响应进行比较，并且当接收到的检验信号偏离预定的脉冲响应时，输出警告信号。

Description

用于监控局部线圈的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用于运行磁共振断层成像设备的方法，其中磁共振断层成像设备具有控制器、局部线圈和用于发送激励脉冲的发送器，并且借助该方法检验局部线圈的功能。

背景技术

磁共振断层成像设备是为了对检查对象进行成像而使检查对象的核自旋与强外部磁场对齐并通过交变磁场激励核自旋围绕该对齐进动的成像设备。自旋的进动或从激励状态返回到具有较低能量的状态又作为响应产生了交变磁场，该交变磁场通过天线来接收。

借助梯度磁场在信号上施加空间编码，其随后可以实现接收到的信号与体积元的关联。然后对接收到的信号进行分析，并提供检查对象的三维成像显示。

为了实现尽可能良好的信噪比(Signal-to-Noise Ratio，SNR)，尝试尽可能靠近患者地布置用于接收的天线线圈。这通过所谓的局部线圈来实现，局部线圈通常通过电缆连接与磁共振断层成像设备连接。然而，由于激励核自旋时的高的场，当保护设备失效时，有故障的局部线圈也可能对患者造成危害。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是，使局部线圈的应用更安全。

该技术问题通过根据本发明的用于运行磁共振断层成像设备的方法和根据本发明的磁共振断层成像设备来解决。

根据本发明的方法设置用于运行磁共振断层成像设备，其中磁共振断层成像设备具有控制器、局部线圈和用于发送检验脉冲的发送器。

在根据本发明的方法的步骤中，磁共振断层成像设备利用发送器通过发送天线发送具有降低的功率的预定的检验脉冲。在此可以想到，磁共振断层成像设备的发送器被设计为用于发送具有几百瓦特至几千瓦特的功率的激励脉冲，还产生预定的检验脉冲，其具有几分之一瓦特至几瓦特的功率以及足够的线性度和频率纯度，例如方式是，电路是足够线性的或者可以针对不同的功率范围单独地激活多个发送模块。还可以想到，将衰减单元作为发送器的一部分，其将所产生的信号降低到期望的功率范围内。最后，还可以在磁共振断层成像设备中设置仅用于产生检验脉冲的特定发送器。

发送天线例如可以是磁共振断层成像设备的身体线圈。但是还可以想到单独的发送天线。在此，将小于0.1瓦、1瓦或5瓦的功率视为降低的功率。降低的功率同样可以通过在发送天线处形成的检验脉冲的幅度给出，其中有效电压小于0.5V、1V、5V或15V。

在根据本发明的方法的步骤中，局部线圈接收检验脉冲。接收到的检验脉冲可以在局部线圈中进行预处理、例如放大并转换为频率，或者进行数字化。局部线圈通常与磁共振断层成像设备的接收器处于信号连接，接收器承担进一步的分析。

在另外的步骤中，局部线圈和/或接收器将接收到的检验脉冲转发到控制器，控制器将检验脉冲与预定的脉冲响应进行比较。预定的脉冲响应可以是阈值或期望值，控制器将检验脉冲与其进行比较。还可以将在较早时间点接收到的检验脉冲作为比较值。还可以想到预先给定的时间脉冲走向，其具有例如以等式或表格的形式给出的与时间相关的值。在此，比较可以意味着，这些值是否等于、小于或大于期望值。比较还可以意味着，利用度量确定不允许超过的最大间距。例如可以想到，形成针对所有时间点的间距平方和。

在进一步的步骤中，当接收到的检验信号偏离预定的脉冲响应时，控制器输出警告信号。例如当超过或低于阈值时，或者之前说明的间距平方和超过阈值时，可以设置这一点。警告信号例如可以促使控制器禁止随后的检验，以便避免危及患者。

以有利的方式，根据本发明的方法允许在没有昂贵的附加仪器的情况下监控局部线圈的功能，从而随时确保与磁共振断层成像设备连接的局部线圈的功能和安全性。

根据本发明的磁共振断层成像设备共享根据本发明的方法的优点。

本发明还给出了其它有利的实施方式。

在根据本发明的方法的可能的实施方式中，预定的检验脉冲具有为0伏的幅度。将其理解为，例如发送器与天线连接并且如发送激励脉冲时一样进行了设置，但是发送器没有获得输入信号或具有恒定幅度的输入信号。因此，发送器不会主动发送高频，但是发送器与天线电连接并且发射发送器的背景噪声。预定的脉冲响应具有升高的噪声水平。在这种具有幅度的检验脉冲的情况下，在接收侧期望相应更高的噪声水平。如果噪声没有增加了该期望值，则例如前置放大器可能有故障。

以有利的方式，具有低幅度的检验脉冲可以实现以最小的HF发射来检验局部线圈的基本功能。

在根据本发明的方法的可想到的实施方式中，检验脉冲的幅度在检验脉冲的持续时间内从较低的起始值增加到较高的终止值。在此，例如将小于0.1瓦、0.5瓦或1瓦的功率视为低的起始值。较低的起始值同样可以由在发送天线处形成的检验脉冲的幅度给出，其中例如有效电压小于0.1V、0.5V或1V。幅度在检验脉冲的时间走向上增加到较高的终止值。在此，例如将大于1瓦、2瓦、5瓦或10瓦的功率视为较高的终止值。较高的终止值同样可以由在发送天线处形成的检验脉冲的幅度给出，其中有效电压例如大于1V、2V、5V或10V。在此，走向可以单调增加，例如随时间线性增加。但还可以想到，将增加设计为指数的、对数的、分阶段的或者带有在此期间的幅度下降。

以有利的方式，在已经识别出局部线圈的故障行为的情况下，幅度的增加允许在可能出现进一步损坏之前，已经在较低功率下中断。线性增加可以实现与预定检验响应进行简单的比较。指数的增加又允许在短时间内监控更大的功能范围。反之，对于局部线圈中的二极管，对数增加导致线性增加，使得可以轻松检验PIN二极管或保护二极管的功能。

在根据本发明的方法的可能的实施方式中，局部线圈具有失谐装置。失谐装置具有例如PIN二极管形式的可变电容或可切换的电容或以其他方式可变的电容。在此，失谐装置被设计为，在激活状态下将局部线圈的谐振频率调谐到不等于用于核自旋的激励脉冲的频率，因此通过激励脉冲不会在局部线圈中感应出危险的电压。在接收步骤期间激活局部线圈的失谐装置。

以有利的方式，失谐装置的功能导致接收到的检验脉冲的较小的幅度，该幅度可以借助相应较小的预定的脉冲响应来验证，并且由此确保了失谐装置的功能。

在根据本发明的方法的可想到的实施方式中，预定的脉冲响应具有阈值。在此，将脉冲响应的幅度的单个恒定值视为阈值。在此，根据局部线圈和检验脉冲的设置，超过或低于阈值能够表示局部线圈的故障功能。例如，如果在检验脉冲期间激活了失谐装置，则超过阈值能够表示失谐装置的故障功能。由此还可以识别保护装置的故障功能。反之，低于阈值例如能够表示输入放大器的故障功能。

以有利的方式，阈值提供了一种简单的可能性：通过简单的电路或者在数字实施中通过比较器来验证局部线圈的功能。

在根据本发明的方法的可能的实施方式中，预定的脉冲响应与检验脉冲成比例。换言之，在检验脉冲的任何时间点，检验脉冲与时间上相关联的脉冲响应的值的商是基本上恒定的。在此，将小于平均商的20％、10％、5％或1％的偏差视为基本上恒定。

在接收行为中，局部线圈首先必须示出尽可能线性的行为，使得可以以简单的方式通过检验脉冲与预定的脉冲响应的比例以及与之进行比较的接收信号来进行验证。

在一种实施方式中，根据本发明的方法设置用于检验磁共振断层成像设备的天线线圈的失谐装置。对于失谐装置存在通过控制信号来针对性地激活该失谐装置的可能性。控制信号可以是施加到失谐装置的直流电压或直流电流，如其在PIN二极管或开关中常见的。然而，控制信号也可以是另外的模拟或数字信号，其在失谐装置的控制装置中导致天线线圈的失谐。

然而特别地，在本发明的意义上，信号、特别是天线线圈中感应出的高频信号(这些信号本身可能由于感应出的电压导致患者的危险)激活失谐装置不被视为失谐装置的激活，例如在无源保护装置或齐纳二极管时是这种情况。优选地，失谐装置导致天线线圈的谐振频率的偏移，其中仍然可以通过所连接的接收器来接收高频信号。失谐装置例如可以通过天线线圈的并联或串联谐振电路中的电容可变的二极管或可接通的电感或电容来实现。但是，可以想到，失谐装置还具有对感应电压或电流进行限制的无源部件。例如可以想到失谐二极管，其通过感应出的整流的电压在没有外部控制信号的情况下失谐；或者交叉开关的二极管或齐纳二极管，其将高于界限值的感应电压短路。

在该方法的步骤中，例如通过向天线线圈的控制装置施加一个电流的电压或另外的控制信号来激活天线线圈的失谐装置。

在另外的步骤中，接收器利用激活的失谐装置接收天线线圈的第一接收信号。在此，将高频的电流信号和/或电压信号视为接收信号，这些信号经过模拟地或以模拟的方式进行处理和/或数字化，到达接收器。特别地，接收信号具有关于幅度、相位和/或频谱分布的信息。在此，接收器可以是用于检验失谐装置的专用接收器，但是优选地是磁共振断层成像设备的接收器，其还用于接收磁共振信号以由磁共振断层成像设备进行成像。

在另外的步骤中，利用接收器接收天线线圈的第二接收信号。在此，如本发明随后分别实施的，根据该方法的实施方式激活或者不激活失谐装置。关于接收信号和接收器适用已经提到的内容。

在另外的步骤中，检验控制器将第一接收信号与第二接收信号进行比较。在此，检验控制器例如可以是磁共振断层成像设备的控制器或图像分析器的控制器或专用的处理器。作为第一接收信号与第二接收信号的比较例如可以形成差或形成商，以及与预定的差值或商进行比较，或者是平均或最大的幅度或能量的关系。优选地，比较不限于精确的值，而是也可以由值范围来限定，值范围例如是第一或第二接收信号的两个值中的一个的至多5％、10％、20％或50％宽，或者在商的情况下是相对于值1偏离了小于0.1、0.2或0.5的因数。还可以想到在比较的范围中对这些关系进行进一步的数学计算。本发明随后给出了对此的示例性实施方式。

如果比较的结果与预定的值范围不一致，则控制器通过输出设备向用户输出警告信号和/或中断进一步的图像采集。

可以想到，例如输入信号的时间变化、例如衰减取决于激活的失谐装置，并且由此可以通过比较两个接收信号来推断出失谐装置的功能。以有利的方式，根据本发明方法利用磁共振断层成像设备的部件可以实现对失谐装置的快速检验。

在根据本发明的方法的可能的实施方式中，该方法具有停用失谐装置的步骤。接收第一接收信号的步骤是在激活的失谐装置的情况下进行的，而接收第二接收信号的步骤是在关断的失谐装置的情况下进行的。在比较步骤中，将第一接收信号的噪声水平与第二接收信号的噪声水平进行比较。例如，可以通过形成差或形成商来比较噪声的幅度或能量。还可以想到，在较大的动态范围内通过对数来表示结果。还可以想到，考虑噪声的能量的频谱分布，该频谱分布是通过由失谐装置改变谐振频率引起的。

将利用激活的和利用停用的失谐装置的两个接收信号进行比较允许以简单的方式检验失谐装置的有源部件的功能。

在根据本发明的方法的可想到的实施方式中，磁共振断层成像设备的发送器在接收第一接收信号和第二接收信号的步骤期间发送小信号。检验脉冲的幅度足够低，以在局部线圈故障的情况下排除对局部线圈的后续损坏或针对患者的危险并且不过控制接收器，被视为小信号。因此，小信号或检验脉冲必须具有较低的功率或降低的功率。在此，将小于0.1瓦、1瓦或5瓦的功率视为降低的功率。降低的功率同样可以由在发送天线处形成的检验脉冲的幅度给出，其中典型地，有效电压小于0.5V、1V、5V或15V。

例如，可以设置单独的信号源作为用于产生小信号的发送器。

通过小信号不会过控制接收器，利用根据本发明的方法有利地可以在第一接收信号与第二接收信号的比较中识别小的差异、例如轻微的减弱或频谱分布的变化。

在根据本发明的方法的可能的实施方式中，设置了用于产生磁共振断层成像设备的激励脉冲的发送器，以产生小信号。为此，该发送器在信号产生器与功率输出级之间具有可切换的衰减装置，衰减装置被设计为，在接收步骤期间对功率输出级的输入信号进行衰减，使得发送器不会过控制接收器。为此，发送器必须具有相应线性的电路技术，以便能够按比例地并且以足够小的失真和噪声产生相应小的信号强度。例如可以设置可切换的衰减装置，以将输入信号降低了40dB、60dB、80dB、100dB或更多，从而发送器还产生相应降低的输出信号。但是，还可以在输出侧设置相应的衰减元件，从而降低对功率输出级的线性度的要求。

以有利的方式，在检验失谐装置时使用用于产生激励脉冲的发送器可以实现将测试简单地集成到现有的硬件中。

在根据本发明的方法的可想到的实施方式中，设置用于产生磁共振断层成像设备的激励脉冲的发送器，该发送器也用于产生小信号。在此，在接收第一接收信号和接收第二接收信号的步骤期间不向功率输出级馈送输入信号。换言之，中断了激励信号的产生或者产生具有恒定输出值的信号。例如可以想到，中断在信号产生器与功率输出级之间的连接，或者将功率输出级的输入端与恒定电位连接。功率输出级然后在输出端产生噪声，该噪声在检验方法中作为小信号进行发送。

使用功率输出级的噪声还可以实现在不修改发送器的情况下根据本发明利用发送器产生并发射小信号，并且由此特别是简化了对根据本发明的检验方法的实施。

在根据本发明的方法的可能的实施方式中，在接收第一接收信号和第二接收信号的步骤期间，在患者通道内布置信号源作为小信号的发送器。信号源发送小信号，其中小信号的功率在接收第一接收信号的步骤与接收第二接收信号的步骤之间变化了预定的参量。优选地，高频交变场的频率等于拉莫尔频率或在接近拉莫尔频率的范围内。

以有利的方式，小信号的预定的参量变化给出了识别小信号和/或消除背景信号的可能性。此外，例如还可以通过接收信号的非线性行为来检验失谐装置的无源元件的有效性。

在根据本发明的方法的可想到的实施方式中，磁共振断层成像设备的有源发送器产生信号。在此，将如下发送器或振荡器视为有源发送器：这些发送器或振荡器不仅反射入射的高频或者作为谐振电路中或激励的量子状态下的高频电流进行中间存储并随后进行发送，而且还根据由能量源经由电导体馈送的电流产生高频信号。该信号是不会过控制接收器的小信号。检验控制器控制发送器在一个步骤中对功率进行改变。例如，检验控制器可以在接收第一接收信号与接收第二接收信号之间增加或减少发送器中的放大。还可以想到，检验控制器改变发送器的输入信号的幅度。

通过检验控制器可以以预定的方式改变信号，从而可以以有利的方式设置幅度，在该幅度处，可以以不同的方式、例如通过非线性或预定的衰减或能量消耗观察失谐装置以及其正确功能。

在根据本发明的方法的可能的实施方式中，发送器是无源信号源、例如是谐振器或者是具有核自旋的对象，其通过磁共振断层成像设备的高频激励信号被暂时激励，以发射交变磁场，然后通过衰减以预定的方式指数地随时间下降。以这种方式，在接收第一接收信号的步骤与接收第二接收信号的步骤之间产生随时间下降的高频信号或磁共振信号作为小信号。

以有利的方式，作为发送器的无源信号源不需要对磁共振断层成像设备进行改变或仅需要对磁共振断层成像设备进行最小的改变，并且仍然可以在期望的拉莫尔频率的频率范围内并且以适合于接收器的小幅度提供检验信号。

在根据本发明的实施方式中设置了一种磁共振断层成像设备，其用于执行根据本发明的方法。为此，磁共振断层成像设备具有控制器、局部线圈、发送器和用于发送激励脉冲的发送天线。优选地，发送天线是身体线圈、尤其是以所谓鸟笼形式的身体线圈。

此外，发送器具有小信号路径，小信号路径可以实现将小信号直接馈入到发送天线中。例如，用于提供激励脉冲的发送器可以具有带有振荡器、混频器或调制器的信号产生器，其中可以利用调制信号在幅度和频率走向上调制基本频率。这可以以模拟或数字方式进行，其中在通过功率输出级进行放大之前通过AD转换器进行数模转换。作为小信号路径，根据本发明的磁共振断层成像设备在信号产生器与发送天线(例如鸟笼)之间具有信号连接。优选地，小信号具有小于+30dBm、10dBm、0dBm或-10dBm的电平。

在此，还可以想到设置两个信号产生器或一个信号产生器，该一个信号产生器具有带有不同相位(优选地错开90度)的两个信号输出端。因此，通过双通道的小信号连接还可以利用鸟笼天线来提供具有降低的电平的循环调制。

因此，以有利的方式，在低的噪声背景的情况下可以以小的开销提供用于检验目的的小信号。

在根据本发明的磁共振断层成像设备的可能的实施方式中，小信号路径在绕开功率输入级的情况下提供发送器的高频源与发送天线之间的直接连接。例如可以想到，电子或机械的开关在控制器的控制下可以实现对信号路径的切换。

以有利的方式，绕开功率放大器可以实现在根据本发明的磁共振断层成像设备中不变地、特别是在不需要昂贵且降低效率的措施的情况下将功率放大器用于线性化。

在根据本发明的磁共振断层成像设备的可想到的实施方式中，小信号路径具有小信号放大器和/或衰减元件。优选地，小信号放大器和/或衰减元件可以通过控制器改变或者切换其衰减或放大。

以有利的方式，可切换的放大可以实现例如将信号降低到噪声界限，或者提高到二极管的非线性区域，从而检验局部线圈的其他功能。

在根据本发明的磁共振断层成像设备的可能的实施方式中，控制器被设计为，通过小信号路径和发送天线来发送具有降低的功率的预定的检验脉冲，并且通过局部线圈来接收检验脉冲。此外，控制器还被设计为，将接收到的检验脉冲与预定的脉冲响应进行比较。预定的脉冲响应例如可以作为值、值范围或值表格进行存储，或者可计算地通过控制器中的函数或者关系依据检验脉冲来确定。如果接收到的检验脉冲偏离预定的脉冲响应，例如因为由于失谐装置有缺陷而幅度过大，或者在信号线中断的情况下幅度过小，则控制器输出警告信号，警告信号例如通过操作界面输出给用户或者立即停止图像采集。

以有利的方式，小信号路径改善并扩展了磁共振断层成像设备的检验可能性，从而提高了安全性和可靠性。

在磁共振断层成像设备的实施方式中还可以想到，磁共振断层成像设备具有定向耦合器和检验开关，该检验开关与小信号路径和定向耦合器信号连接。然后可以将控制器设计为，使得在附加的检验步骤中，控制器将检验信号从小信号路径通过检验开关馈入到定向耦合器中，并且将定向耦合器的输出信号与预定的值进行比较。因此，例如可以通过幅度中的偏差来识别定向耦合器的漂移。

以有利的方式，具有检验开关的小信号路径还可以实现，对定向耦合器进行测试，从而确保SAR监控的正确功能以及患者的安全。

在一种可能的实施方式中，根据本发明的磁共振断层成像设备具有检验装置，该检验装置利用检验控制器来检验磁共振断层成像设备的天线线圈的失谐装置。在此，检验控制器可以是专用的处理器或逻辑模块，但也可以是磁共振断层成像设备的处理器，其除了图像采集之外还通过程序承担所述任务。检验控制器被设计为，用于激活天线线圈的失谐装置；利用接收器接收第一接收信号；利用接收器接收第二接收信号；将第一接收信号与第二接收信号进行比较；并且如果比较的结果与第一接收信号相对于第二接收信号的预定关系不一致，则输出警告信号。警告信号可以例如在显示器上向用户输出，或者向磁共振断层成像设备的控制器输出，以停止进一步的图像采集。

附图说明

结合下面对结合附图详细阐述的、对实施例的描述更清楚且明晰地理解上面描述的本发明的特点、特征和优点以及其实现方式。

附图中：

图1示出了具有根据本发明的局部线圈的磁共振断层成像设备的示意图；

图2示出了根据本发明的方法的示例性实施方式的示意性流程图；

图3示出了根据本发明的磁共振断层成像设备的检验装置的示意图；

图4示出了根据本发明的方法的示例性实施方式的示意性流程图。

具体实施方式

图1示出了具有根据本发明的局部线圈50的磁共振断层成像设备1的实施方式的示意图。

磁体单元10具有场磁体11，场磁体11产生静磁场B0，静磁场B0用于使样本或患者100的核自旋在记录区域中对齐。记录区域的特征在于非常均匀的静磁场B0，其中均匀性特别是涉及磁场强度或磁场的量。记录区域几乎是球形的并且布置在患者通道16中，患者通道在纵向方向2上延伸穿过磁体单元10。患者卧榻30可以通过移动单元36在患者通道16中移动。通常，场磁体11是超导磁体，其可以提供磁通密度高达3T的、在最新的设备的情况下甚至更高的磁场。然而，对于较小的场强，还可以使用永磁体或者具有正常导电线圈的电磁体。

此外，磁体单元10具有梯度线圈12，其被设计为，针对检查体积中的所采集的成像区域的空间差异，为磁场B0在三个空间方向上叠加可变磁场。梯度线圈12通常是由正常导电的电线构成的线圈，其可以在检查体积中产生相互正交的场。

磁体单元10同样具有身体线圈14，身体线圈14被设计为，将经由信号导线馈送的高频信号入射到检查体积中，并且接收由患者100发射的谐振信号，并且经由信号导线输出。

控制单元20向磁体单元10提供针对梯度线圈12和身体线圈14的不同的信号，并且分析接收到的信号。

因此，控制单元20具有梯度控制器21，梯度控制器21被设计为，经由供电线为梯度线圈12供应可变电流，其以时间协调的方式在检查体积中提供期望的梯度场。

此外，控制单元20具有高频单元22，高频单元22被设计为，产生具有预先给定的时间走向、幅值和频谱功率分布的高频脉冲，以激励患者100中的核自旋的磁共振。在此，可以实现千瓦范围内的脉冲功率。激励脉冲可以通过身体线圈14或者通过局部发送天线发射到患者100中。

控制器23通过信号总线25与梯度控制器21和高频单元22进行通信。

在患者100上布置有局部线圈50，局部线圈经由连接线33与高频单元22以及其接收器连接。

由于紧邻患者，如果例如用于使局部线圈50失谐的装置发生故障并且在激励脉冲期间在局部线圈中感应出过高的电压和/或电流，则发生故障的局部线圈50会带来特别的危险。局部线圈50由于连接的长期运动、插装和拆下还特别容易发生故障。因此，利用磁共振断层成像设备至少在每次图像采集之前在为图像采集而设置的配置中关于局部线圈10的基本功能进行测试，是有利的。

对于根据本发明的测试，首先规定，控制器23促使高频单元22发送具有预定的特性的检验脉冲。根据检验脉冲的类型，可以由此识别或排除局部线圈50中的不同的缺陷，如下面详细描述的。然而，所有的测试情形的共同点在于，检验脉冲的幅度足够低，以在局部线圈发生故障的情况下排除对局部线圈50的后续损坏或者针对患者的风险。因此，检验脉冲必须具有较低的功率或降低的功率。在此，小于0.1瓦、1瓦或5瓦的功率被视为降低的功率。降低的功率同样可以由在发送天线处形成的检验脉冲的幅度给出，其中典型地有效电压小于0.5V、1V、5V或15V。

为了产生具有这种降低的功率的检验脉冲，高频单元22必须被设计为，除了几百瓦至千瓦的功率范围内的激励脉冲之外，还产生该功率范围内的或更低的预定的检验脉冲，例如方式是使用相应线性的电路技术，灵活地耦合不同的功率范围内的功率级，或者提供高输出信号的足够强的衰减。还可以想到，高频单元22具有用于产生检验脉冲的单独的检验发送器60。

还可以通过小信号路径或到高频单元22的功率级的旁路，用于功率级的控制信号作为检验发送器60将小信号直接馈送给发送天线。优选地，该小信号路径可以通过机械或电子的开关接通，以保护检验发送器60在激励脉冲期间免受损坏。

如果用于功率级的控制信号应当具有过小的功率以在其功能上作为检验发送器，则还可以想到，小信号路径具有小信号放大器，其即使在低功率的情况下也具有足够的线性度。反之，还可以想到，在过大的功率的情况下，在小信号路径中设置衰减元件，该衰减元件进一步降低了功率。

检验脉冲通过发送天线、例如身体线圈14被发射到患者通道16中，在患者通道中根据应用对局部线圈50进行布置。然而还可以想到用于检验脉冲的单独的发送天线70，如其在图1中示例性示出的。

控制器23还被设计为，通过高频单元22和待检验的局部线圈接收检验脉冲。在此在可能的实现中，将接收到的检验脉冲的信号数字化并写入存储器，在存储器中该信号可供用于进一步处理或用于由控制器23进行分析。

最后，控制器23将接收到的检验脉冲与预定的脉冲响应进行比较。在此，比较可以是与阈值的幅度比较；或者是走向与在表格中或通过函数预先给定的、预定的脉冲响应的走向的比较。下面针对各个检验情形给出了各个示例。

如果接收到的检验脉冲偏离预定的幅度，则控制器23输出警告信号。警告信号可以通过显示器输出给操作者，或者也可以立即中断或阻止随后的图像采集，以避免危及患者100。

在此，作为偏差可以是超过或低于阈值或者是接收到的检验脉冲与预定的脉冲响应之间的间距过大。在此，间距例如可以是在检验脉冲的持续时间内接收到的检验脉冲与预定的脉冲响应的差的平方和。

在此，可以根据检验脉冲和预定的检验响应的形状和幅度来检验局部线圈50的不同的功能。

通过局部线圈以高灵敏度进行接收的基本功能例如已经可以通过发送幅度为0的检验脉冲来实现。将其理解为，虽然发送器与用于发送检验脉冲的发送天线连接，但是通过例如振荡器与输出级分离，不产生周期性的检验信号。然后，在发送天线上仅施加发送器的噪声信号，该噪声信号由局部线圈50接收，并导致明显更高的噪声水平。相对于没有将发送器与发送天线耦合的噪声水平，噪声水平增加了超过10、20、50或100的因数。在这种情况下，期望的脉冲响应例如可以是阈值，该阈值对应于局部线圈的背景噪声乘以该因数。在此，超过阈值表示具有足够高的灵敏度的局部线圈的功能。

可以通过另外的步骤来补充这种利用幅度的检验，方式是，产生具有幅度0的检验脉冲，而局部线圈50的失谐装置是激活的。例如对于身体线圈，由于发送天线的谐振，噪声信号在频谱上集中于拉莫尔频率。如果激活局部线圈的失谐装置并且其谐振频率从磁共振断层成像设备的拉莫尔频率偏移，则接收到的噪声信号也相应地下降。在该检验步骤中，预定的脉冲响应大于接收器的背景噪声，但比没有失谐的情况小了例如2、5、10、50或100的因数。也就是，在激活失谐装置的情况下，如果由局部线圈接收到的信号低于相应较小的阈值，则结合前面的检验步骤可以推断出接收路径和失谐装置的正常功能。反之，如果在具有幅度0的情况下没有超过阈值或者在具有激活的失谐装置的情况下没有低于阈值，则控制器23可以推断出接收器和/或失谐装置的相应的故障功能。然后，控制器26可以声学地或通过显示器向用户输出警告信号和/或出于安全原因中断进一步的图像采集。

在根据本发明的方法的另外的可能的实施方式中，检验脉冲的幅度在检验脉冲的持续时间内从较低的起始值增加到较高的终止值。可以想到，以斜坡形式的幅度的线性增加。然而，还可以想到其他增加的曲线形式。这也可以通过逐点或阶梯状的多个增加来近似。原则上还可以想到下降的曲线或序列。但是，最好采用增加形式，因为在较高的功率下能够导致后续损坏之前，在较低的功率下就已经可以识别出局部线圈的问题。

针对增加的走向，根据局部线圈的装备、控制或故障可以期望不同的预定的脉冲响应。针对没有干扰的局部线圈50，首先作为脉冲响应期望如下信号：由于局部线圈50对MR信号的高灵敏度，该信号非常快速地增加并且由于过控制而转入饱和。

反之，如果由控制器23激活局部线圈50的失谐装置并且降低了灵敏度，则作为来自控制器23的脉冲响应，期望接收到的信号与检验脉冲成比例地增加，使得接收到的检验脉冲与脉冲响应的期望值的商是恒定的。如果检验脉冲具有例如斜坡状的增加，则预定的脉冲响应的期望值也是斜坡。

反之，如果在没有失谐的情况下，对于斜坡状的检验脉冲，接收到的信号首先增加，以在较高的发送电平的情况下才进入饱和，则怀疑失谐装置在某种意义上是故障的，例如失谐二极管永久地转入部分导通的状态。

在此，还可以想到，相比于具有激活的失谐装置的测量，具有更少增加或商的接收到的检验脉冲的成比例的增加。如果接收到的检验脉冲的比较对应于这种预定的脉冲响应，则这例如可以表明局部线圈50的保护装置相对于感应出的过电压的故障功能(永久的导通状态)并且可以相应地由控制器23输出警告信号和/或禁止进一步的成像。

原则上，多个所描述的检验脉冲也可以组合成单个检验脉冲，该单个检验脉冲具有不同的电平和与之同步的局部线圈的活动。在此，除了加速执行检验之外，通过转换期间接收到的信号以及与期望的脉冲响应的比较还可以获得关于局部线圈50状态的更多信息，并且对于可能的故障进行警告或中断。

在此，对于所示出的故障情形根据本发明总是可以想到，例如斜坡形式的连续走向由检验脉冲中的多个离散的检验电平代替。原则上还可以改变顺序，从而不一定依次排列单调增加的幅度作为检验脉冲。

在根据本发明的磁共振断层成像设备的可想到的实施方式中，控制器23通过小信号路径和发送天线发送具有降低的功率的预定的检验脉冲。在此，将频率等于或接近磁共振断层成像设备的拉莫尔频率的预定的、优选周期性的高频信号视为降低的功率的检验脉冲，该高频信号位于输出级的噪声信号上方，例如超过了多于6dB、12dB、24dB或40dB。在优选的实施方式中，检验脉冲在此是恒定的，即其具有恒定的频率和/或幅度。

然后通过局部线圈再次接收检验脉冲。在此，控制器23将接收到的检验脉冲与预定的值或值范围进行比较。例如，在激活失谐装置的情况下，期望接收到的检验脉冲的非常小的幅度值，而在停用失谐装置的情况下，期望非常高的输入值，例如，比具有激活的失谐装置的输入值大了20dB，40dB或60dB以上。在此，小信号路径允许在低于功率输出级的线性范围的下功率范围内非常精确地控制检验脉冲，并且由此还识别并区分有源和无源的不同失谐装置的故障行为。

如果磁共振断层成像设备具有用于监控发送信号的定向耦合器，则定向耦合器中也可能存在故障，这又会危及患者的安全。相比于在激励脉冲期间馈送给身体线圈14的功率，通过定向耦合器退耦的功率非常小。因此，为了检验发送监控还需要非常低功率的检验脉冲。因此，在可想到的实施方式中，根据本发明的磁共振断层成像设备具有检验开关，该检验开关与小信号路径和定向耦合器处于信号连接。以这种方式，控制器23可以借助检验开关将检验信号从小信号路径馈入到定向耦合器的接收信号路径中，并且将定向耦合器的输出信号与预定的值进行比较。由此，可以识别定向耦合器的故障功能以及与定向耦合器连接的分析电路的故障功能。

图2示出了示例性的根据本发明的方法的示意性流程图。

在步骤(S10)中，发送器发送具有降低的功率的预定的检验脉冲。这例如可以通过天线进行。关于降低的功率适用于之前已经提到的内容。这例如可以是功率放大器的噪声信号或通过小信号路径馈送的信号。

在步骤(S20)中，局部线圈50接收检验脉冲并将信号转发给控制器23。在此可以想到，局部线圈50自己整理和/或数字化接收到的检验脉冲。但是还可以想到，这通过磁共振断层成像设备1的接收器进行并且该接收器将信号转发给控制器以进行分析。例如还可以想到，将接收到的检验脉冲作为值序列存储在由控制器23访问的存储器中。

在步骤(S30)中，控制器23将接收到的检验脉冲与预定的脉冲响应进行比较。如已经说明的，比较可以是与阈值的比较或接收到的检验脉冲到预定的脉冲响应的间距的确定。还可以想到脉冲响应或接收到的检验信号的预定的允许的值范围。

在步骤(S40)中，如果接收到的检验信号偏离预定的脉冲响应，则控制器23例如声学地或在显示器上输出警告信号，或者通过警告信号中断磁共振断层成像设备的图像采集过程。在此，根据检验脉冲和要检查的故障行为，作为偏差可能是超出或低于阈值或者过大地偏离预定的脉冲响应。还可以想到，预定的脉冲响应位于脉冲响应的预定的值范围之内或之外。

图3中示意性示出了根据本发明的方法的实施方式所需的检验装置的元件。

局部线圈50具有失谐装置51，以防止在用于核自旋的激励脉冲期间在局部线圈50的天线线圈中由于感应流过过大的电流和/或感应出过大的电压，过大的电流/电压可能会损坏局部线圈并且特别是通过电压或者热扩展还可能危及患者。优选地，失谐装置50为此具有无源失谐53和有源失谐52。无源失谐例如由两个反并联连接的二极管实现，从而在感应出的交流电压超过二极管的阈值电压的情况下，二极管变为导通，并且附加的LC元件串联到天线线圈中，由此改变了谐振频率并且限制了感应电压。

有源失谐52通过PIN二极管实现，可以由控制器向PIN二极管施加截止电压和/或正向电流，从而通过改变的结电容或者通过结合串联或并联连接的电容和/或电感的开关作用实现失谐。

在此，还可以想到失谐装置51的元件的组合和其他电路。例如，还可以在没有共同路径或组件的情况下分开实施有源失谐52和无源失谐53。特别地，根据本发明方法和根据本发明磁共振断层成像设备要解决的技术问题是，能够检验尽可能多的部件或所有部件的功能。

图4中以流程图示意性示出了根据本发明的方法的实施方式。

关于根据本发明的方法规定，在步骤S5中通过检验控制器来激活天线线圈、例如局部线圈50的失谐装置。在此，检验控制器可以是磁共振断层成像设备1的控制器23，其由相应的程序或程序模块实现。但是还可以想到专用处理器或逻辑电路、例如FPGA。在激活时，控制有源失谐52，使得与有源失谐52电连接的局部线圈50或者例如身体线圈14在激活状态下不再在对于接收情况最佳的频率下具有谐振。通常，最佳的频率是磁共振断层成像设备1的静态磁场B0中要检查的核自旋的拉莫尔频率。在根据本发明的方法的不同的实施方式中，有源失谐52的激活可以在不同的时间点进行，而不仅是如图3所示从开始进行。

根据本发明的方法的不同的实施方式的共同点在于，利用接收器在步骤S20和步骤S50中的两个不同的时间点接收第二接收信号。在此，例如在步骤S20与S50之间进行了该方法的其他步骤，或者至少接收到的信号由于物理条件(例如由于衰减或减小的激励)在步骤S20与S50之间发生了变化，被视为不同的时间点。因此，步骤S20和S50的两个时间点例如相差了超过1ms、5m、10ms、50ms或100ms。

在步骤S60中，检验控制器将第一接收信号与第二接收信号进行比较。例如两个接收信号的幅度或幅度平方形成差，可以被视为比较。还可以想到在多个或许多频率上形成相位差或进行能量分布的频谱分析。对此应用的函数、例如形成对数可以是比较的一部分。

最后，在步骤S70中，如果比较的结果与第一接收信号相对于第二接收信号的预定关系不一致，则输出警告信号。下面给出了信号和期望的预定关系的各个示例。警告信号可以通过输出端输出给操作者，或者也可以直接输出给控制单元20，使得该控制单元例如中断进一步的图像采集，以避免由于发生故障的失谐装置51而危及患者100。

在此，还可以将步骤S70视为图2中步骤S30的扩展的实施，其中预定的脉冲响应是接收到的另外的检验脉冲。

在根据本发明方法的实施方式中规定，在步骤S30中，由检验控制器停用失谐装置。因此，在激活的有源失谐52的情况下接收两个接收信号中的一个，而在停用的有源失谐52的情况下接收另外的接收信号。步骤S10例如可以在步骤S20之前进行，并且S30可以在步骤S20和S50之间进行。在此规定，磁共振断层成像设备1在步骤S20和S50期间不发送有效信号，换言之，高频单元22和/或检验发送器60不受输入信号的控制。因此，接收信号的特征在于例如发送器的输出级的噪声信号。在比较的步骤S60中，因此将第一接收信号的噪声水平与第二接收信号的噪声水平进行比较。通过有源失谐52例如可以想到，由接收器65接收的接收信号的电平和能量以特征性的方式发生改变。这可能通过天线或局部线圈50的改变的谐振频率关联或者引起。因此，还可以想到，针对比较，例如借助FFT考虑噪声信号的频谱分布的变化，这种变化由噪声源的频谱与天线的谐振频率的卷积得出，而该变化又通过有源失谐发生改变。以有利的方式，噪声信号的幅度很小，使得不会出现无源失谐53，因此只能检验有源失谐52的功能。

然而，在根据本发明的方法的实施方式中还可以想到，磁共振断层成像设备的发送器在接收步骤S20，S50期间发送小信号，小信号被设计为，不过控制接收器。

发送器一方面可以是由磁共振断层成像设备用于在图像采集时产生针对核自旋的激励脉冲的发送器。然而，发送器通常被设计为，以高效率产生几百瓦至几千瓦范围内的极强的高频脉冲。为了产生能够不过控制接收器65的小信号，磁共振断层成像设备可以具有线性输出级，以及信号产生器与线性输出级之间的可切换的衰减装置，在接收步骤S20，S50期间衰减装置充分地衰减线性输出级的输入信号，以在线性输出级的输出端产生相应的小信号。原则上还可以想到，对传统的功率输出级的输出信号进行衰减，但是其中必须将作为衰减元件功率损耗的高功率导出。

例如，可以通过作为发送天线的身体线圈14，利用作为接收天线的局部线圈50将所产生的小信号发射到患者通道16中。

还可以想到单独的检验发送器60作为根据本发明的磁共振断层成像设备1的一部分，该检验发生器受检验控制器控制地产生小信号，并且通过发送天线70将其发射到具有局部线圈50的患者通道16中。

通过功率和/或频谱在步骤S20与步骤S50之间发生变化，在根据本发明的方法中，在比较第一接收信号和第二接收信号时，小信号的主动产生给出了更大的自由度。例如，在步骤S20与S50之间小信号的功率可能变化很大，使得在较大的功率的情况下无源失谐53就已经参与，并且限制接收信号的电平。无源失谐53的功能可以借助该限制或在三个或更多个测量值情况下的非线性进行检验。

还可以想到，在步骤之间改变小信号的频谱分布，以便检验有源失谐52和/或无源失谐53的功能。在此可以想到不同的小信号与有源失谐的设置的不同组合，其检验失谐装置51的所有功能。

还可以想到，核自旋本身在激励之后用作小信号源。例如，可以使用来自先前的图像采集序列的测量值，以估计期望的磁共振信号的强度及其时间走向。对于已知的自旋密度和激励信号，可以想到对期望的磁共振信号的布洛赫仿真(Bloch-Simulation)。在此，典型的走向是磁共振信号的指数下降。已经描述的步骤同样可以由具有已知的时间走向的这种小信号来执行，特别是对有源失谐53的检验，其相对于无源失谐不需要用于响应失谐的小信号的最小幅度。

在此，核自旋还可以由模体提供。在低的信号强度下，还可以想到使用患者作为磁共振信号的源。然而，还可以想到无源谐振器、例如振荡电路或偶极子，其由高频单元22的激励脉冲进行激励，并且具有由振荡电路或偶极子的品质预定的指数信号下降。

虽然在细节上通过优选的实施例对本发明进行了详细的阐述和描述，但是本发明却不限于所公开的示例并且本领域技术人员可以从中导出其它变形方案，而不脱离本发明的保护范围。

Claims (23)

1.一种用于运行磁共振断层成像设备的方法，其中所述磁共振断层成像设备(1)具有控制器(23)、局部线圈(50)和发送器，所述发送器被设计为，用于在图像采集时产生针对核自旋的激励脉冲并且用于产生和发送检验脉冲，

其中，所述方法具有以下步骤：

通过发送器的信号产生器产生输入信号，

通过发送器的衰减装置对检验脉冲进行衰减，使得发送器的功率输出级输出具有降低的功率的预定的检验脉冲，

(S10)通过所述发送器发送具有降低的功率的预定的检验脉冲；

(S20)利用所述局部线圈(50)接收所述检验脉冲；

(S30)通过所述控制器(23)将接收到的检验脉冲与预定的脉冲响应进行比较；

(S40)当接收到的检验信号偏离预定的脉冲响应时，通过所述控制器(23)输出警告信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预定的检验脉冲具有为0伏的幅度，并且所述预定的脉冲响应具有升高的噪声水平。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述检验脉冲的幅度在检验脉冲的持续时间内从较低的起始值增加到较高的终止值。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述局部线圈具有失谐装置，并且在接收步骤期间激活所述局部线圈的失谐装置。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述预定的脉冲响应具有阈值。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述预定的脉冲响应与所述检验脉冲成比例。

7.根据权利要求1所述的方法，用于检验磁共振断层成像设备(1)的天线线圈的失谐装置(51)，其中所述方法具有以下步骤：

(S5)激活天线线圈的失谐装置(51)；

(S20)利用接收器(65)接收第一接收信号；

(S50)利用所述接收器(65)接收第二接收信号；

(S60)通过检验控制器将第一接收信号与第二接收信号进行比较；

(S70)如果比较的结果与第一接收信号相对于第二接收信号的预定关系不一致，则输出警告信号。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述方法具有停用失谐装置(51)的步骤(S25)，其中接收第二接收信号的步骤(S50)是在失谐装置(51)关断的情况下进行的，并且在比较步骤(S60)中，将第一接收信号的噪声水平与第二接收信号的噪声水平进行比较。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述磁共振断层成像设备的发送器在接收步骤(S20，S50)期间发送小信号，所述小信号被设计为，不对所述接收器(65)进行过控制。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，在接收步骤(S20，S50)期间不向发送器的功率输出级馈送输入信号。

11.根据权利要求7所述的方法，其中，在接收步骤(S20，S50)期间，在患者通道(16)内布置信号源并且发送信号，其中所述信号的功率在接收第一接收信号的步骤(S20)与接收第二接收信号的步骤(S50)之间变化了预定的参量。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述磁共振断层成像设备(1)的发送器作为信号源产生信号，并且所述信号是小信号，所述小信号不对所述接收器(65)进行过控制，并且在步骤(S40)中检验控制器控制发送器对功率进行改变。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述信号源是无源信号源，所述信号源由所述磁共振断层成像设备(1)激励以输出小信号，其中在接收第一接收信号的步骤(S20)与接收第二接收信号的步骤(S50)之间，由所述信号源发射的小信号的幅度以预定的方式随时间下降。

14.一种磁共振断层成像设备，其中，所述磁共振断层成像设备(1)具有控制器(23)、局部线圈(50)、发送器和用于发送激励脉冲的发送天线，所述发送器具有功率输出级和可切换的衰减装置，所述衰减装置被设计为对功率输出级的输入信号进行衰减，

其中所述控制器(23)被设计为，借助所述发送器和所述发送天线来发送具有降低的功率的预定的检验脉冲，

其中所述控制器(23)还被设计为，通过所述局部线圈(50)来接收所述检验脉冲；

其中所述控制器(23)还被设计为，将接收到的检验脉冲与预定的脉冲响应进行比较；并且

当接收到的检验信号偏离预定的脉冲响应时，输出警告信号。

15.根据权利要求14所述的磁共振断层成像设备，其中，所述发送器具有小信号路径，所述小信号路径能够实现将小信号直接馈入到所述发送天线中。

16.根据权利要求15所述的磁共振断层成像设备，其中，所述小信号路径在绕开功率输出级的情况下提供所述发送器的高频源与所述发送天线之间的直接连接。

17.根据权利要求16所述的磁共振断层成像设备，其中，所述小信号路径具有小信号放大器。

18.根据权利要求15至17中任一项所述的磁共振断层成像设备，其中，所述控制器(23)被设计为，通过所述小信号路径和所述发送天线来发送具有降低的功率的预定的检验脉冲；

其中所述控制器(23)还被设计为，通过所述局部线圈(50)来接收所述检验脉冲；

其中所述控制器(23)被设计为，将接收到的检验脉冲与预定的脉冲响应进行比较；并且

当接收到的检验信号偏离预定的脉冲响应时，输出警告信号。

19.根据权利要求15所述的磁共振断层成像设备，其中，所述磁共振断层成像设备具有定向耦合器和检验开关，所述检验开关与所述小信号路径和所述定向耦合器信号连接，其中将所述控制器设计为，将所述检验信号从所述小信号路径经由所述检验开关馈入到所述定向耦合器中，并且将所述定向耦合器的输出信号与预定的值进行比较。

20.根据权利要求14所述的磁共振断层成像设备，其具有检验装置，所述检验装置用于检验所述磁共振断层成像设备(1)的天线线圈的失谐装置(51)，其中，所述检验装置具有检验控制器，并且所述检验控制器被设计为，用于激活天线线圈的失谐装置(51)；

利用接收器(65)接收第一接收信号；

利用所述接收器(65)接收第二接收信号；

将第一接收信号与第二接收信号进行比较，并且如果比较的结果与第一接收信号相对于第二接收信号的预定关系不一致，则输出警告信号。

21.根据权利要求20所述的磁共振断层成像设备，其中，所述磁共振断层成像设备(1)具有用于产生激励脉冲的发送器，所述发送器具有可切换的衰减装置，并且所述检验控制器被设计为，在接收第一接收信号和/或第二接收信号的步骤(S20，S50)期间借助所述发送器和所述衰减装置发送小信号，所述小信号被设计为，不对所述接收器(65)进行过控制。

22.根据权利要求20所述的磁共振断层成像设备，其中，所述磁共振断层成像设备(1)具有有源信号源，所述信号源在接收步骤(S20，S50)期间布置在患者通道(16)中并且发送信号，其中所述检验控制器被设计为，将所述信号的功率在接收第一接收信号的步骤(S20)与接收第二接收信号的步骤(S50)之间变化了预定的参量。

23.一种计算机可读的存储介质，其具有在其上存储的电子可读的控制信息，所述控制信息被设计为，当在根据权利要求14所述的磁共振断层成像设备(1)的控制器(23)中使用存储介质时，所述控制信息执行根据权利要求1至6中任一项所述的方法。

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