DE102005045471A1

DE102005045471A1 - Magnetresonanzsystem und -verfahren

Info

Publication number: DE102005045471A1
Application number: DE102005045471A
Authority: DE
Inventors: Glen Peter Koste; Ronald Dean Watkins; Richard Louis Frey; Matthew Christian Nielson; Josehp Alfred Iannotii; Todd Ryan Tolliver
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2004-09-29
Filing date: 2005-09-22
Publication date: 2006-04-13
Also published as: JP2006095298A; US7123015B2; US20060066311A1; CN100590447C; CN1755388A

Abstract

Geschaffen ist ein Magnetresonanz-(MR)-System und Verfahren zum Erzeugen von Daten über ein Objekt. Zu dem MR-System gehören wenigstens ein MR-Detektor, der dazu eingerichtet ist, mehrere elektromagnetische Signale zu erfassen, und ein an den MR-Detektor gekoppelter Modulator, der dazu eingerichtet ist, um optische Signale mit den elektromagnetischen Signalen zu modulieren, um entsprechende modulierte optische Signale zu erzeugen. Das MR-System enthält ferner eine Resonanzanpassungsschaltung, die konfiguriert ist, um eine Impedenaz des MR-Detektors an eine Impedanz des Modulators anzupassen, um mindestens entweder eine Spannungsverstärkung oder eine Charakteristik des Rauschens zu erzielen. Ein an den Modulator gekoppelter Optikkanal, der dazu eingerichtet ist, die modulierten optischen Signale aus dem Inneren einer abgeschirmten Umgebung zu einer äußeren abgeschirmten Umgebung zu übertragen. Ein an den Optikkanal gekoppelter Signaldetektor ist dazu eingerichtet, um die modulierten optischen Signale in elektrische Signale umzuwandeln.

Description

HINTERGRUND
Die Erfindung betrifft ganz allgemein Bildgebungs- und Spektroskopiesysteme und insbesondere Magnetresonanzsysteme und -Verfahren.
Hochfeldmagnetsysteme, z.B. Magnetresonanz-Tomographie-(MRT)-Systeme, sind gewöhnlich innerhalb einer abgeschirmten Umgebung angeordnet, beispielsweise in einem abgeschirmten Raum. In MRT-Systemen werden mehrere MR-Detektoren als Erfassungselemente verwendet, die dazu dienen, elektromagnetische Signale zu erfassen und zu übertragen. Um die elektromagnetischen Signale zur Erzeugung eines entsprechenden Bildes eines Objekts zu verarbeiten werden Rechnerprozessoren benutzt.

Typischerweise sind die Rechnerprozessoren von MRT-Systemen außerhalb des abgeschirmten Raums angeordnet. Um Schaltkreise innerhalb des abgeschirmten Raums mit Schaltkreisen außerhalb des abgeschirmten Raums zu verbinden werden gewöhnlich Koaxialkabel benutzt. Die Isolierung der Signale, die über die Kabel von außerhalb des abgeschirmten Raums in das Innere des abgeschirmten Raums verbreitet werden, bildet in derartigen Anwendungen ein Hauptproblem und wird im Allgemeinen durchgeführt, um eine Beeinträchtigung der Bildakqui rierung und -verarbeitung aufgrund von Hochfrequenzinterferenzen zu verhindern.

Um die Qualität der Bilder zu steigern, weisen MRT-Systeme gelegentlich mehrere Magnetresonanz-(MR)-Detektoren auf. Zu Beispielen von MR-Detektoren zählen Empfangsspulen. Ein Problem besteht darin, dass sich mit einer Erhöhung der Anzahl von Spulen die Zahl der zum Verbinden der Spulen mit dem Rechnerprozessor erforderlichen Koaxialkabel entsprechend erhöht. Ein Erhöhen der Anzahl von Koaxialkabeln zieht vielfältige Probleme nach sich, beispielsweise sind dies sperrige Kabelverbindungen, elektromagnetische Störungen und Übersprechen. Eine weiteres Problem im Zusammenhang mit den leitenden Koaxialkabeln, die den MR-Detektor oder die HF-Spule mit dem System verbinden, liegt darin, dass die leitenden Kabel Schlingen bilden können, die während der in der MRT verwendeten hochenergetischen Sendepulse wiederum eine örtliche Erwärmung induzieren können, die ein Sicherheitsproblem sein kann.

Es besteht daher ein Bedarf, Signale zwischen den in dem abgeschirmten Raum untergebrachten MR-Detektoren und einem außerhalb des abgeschirmten Raums angeordneten Rechnerprozessor mit hoher Wiedergabetreue zu übertragen.

KURZBESCHREIBUNG

Kurz gesagt ist gemäß einem Aspekt der Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen von Daten eines Objekts unter Verwen dung eines Magnetresonanzsystems geschaffen. Das Verfahren beinhaltet ein Erfassen mehrerer elektromagnetischer Signale unter Verwendung eines Erfassungselements und ein Anpassen der Impedanz des Erfassungselements an die Impedanz eines Modulators hinsichtlich eines Spannungsgewinns oder Rauscheigenschaften. Zu dem Verfahren gehören ferner die Schritte, optische Signale mit den elektromagnetischen Signale zu modulieren, um mittels des Modulators entsprechende modulierte optische Signale zu erzeugen, und die modulierten optischen Signale über einen Optikkanal aus dem Innern einer abgeschirmten Umgebung nach außerhalb der abgeschirmten Umgebung zu übertragen. Die modulierten optischen Signale werden anschließend in digitale elektrische Signale umgewandelt.

In noch einem Ausführungsbeispiel ist ein Magnetresonanz-(MR)-System zum Erzeugen eines Bildes eines Objekts geschaffen. Das MR-System weist wenigstens einen MR-Detektor auf, der dazu eingerichtet ist, um mehrere elektromagnetische Signale zu erfassen und eine Resonanzanpassungsschaltung, die konfiguriert ist, um eine Impedanz des MR-Detektors an eine Impedanz des Modulators anzupassen, um mindestens entweder eine Spannungsverstärkung oder eine Charakteristik des Rauschens zu erzielen. Das MR-System enthält ferner einen Modulator, der an den MR-Detektor gekoppelt ist und dazu eingerichtet ist, optische Signale mit den elektromagnetischen Signalen zu modulieren, um entsprechende modulierte optische Signale zu erzeugen. An den Modulator ist ein Optikkanal angeschlossen und dazu eingerichtet, die modulierten optischen Signale aus dem Inneren einer abgeschirmten Umgebung nach außerhalb der abgeschirmten Umgebung zu übertragen. Das MR- System enthält ferner einen an den Optikkanal gekoppelten Signaldetektor, der dazu eingerichtet ist, die modulierten optischen Signale in elektrische Signale umzuwandeln.

In noch einem Ausführungsbeispiel ist ein verfahren geschaffen, das dazu dient, unter Verwendung eines Magnetresonanz-(MR)-Systems Signale zu gewinnen, die ein Bild eines Objekts kennzeichnen. Zu dem Verfahren gehören die Schritte, unter Verwendung eines Übertragungselements Energie von außerhalb einer abgeschirmten Umgebung zu übertragen, und mehrere innerhalb der abgeschirmten Umgebung angeordnete elektronische Einrichtungen mit elektrischer Energie zu versorgen. Zu dem Verfahren gehört ferner der Schritt, elektromagnetische Signale mittels eines MR-Detektors und mindestens eines der mehreren elektronischen Schaltkreise zu erfassen und optische MR-Signale zu erzeugen, die die elektromagnetischen Signale kennzeichnen. Zu dem Verfahren gehört ferner der Schritt, die optischen MR-Signale mittels eines Optikkanals aus dem Innern einer abgeschirmten Umgebung nach außerhalb der abgeschirmten Umgebung zu übertragen.

In noch einem Ausführungsbeispiel ist ein Magnetresonanz-(MR)-System zum Erzeugen eines Bildes eines Objekts geschaffen. Das MR-System enthält wenigstens einen innerhalb einer abgeschirmten Umgebung angeordneten MR-Detektor, der dazu eingerichtet ist, mehrere elektromagnetische Signale zu erfassen, und mehrere elektronische Einrichtungen, die an den MR-Detektor gekoppolt sind. Das MR-System umfasst ferner wenigstens einen Optikkanal, der dazu eingerichtet ist, optische MR-Signale aus dem Inneren der abgeschirmten Umgebung nach außerhalb der abgeschirmten Umgebung zu übertragen, wobei die optischen MR-Signale die elektromagnetischen Signale kennzeichnen. Dieser eine Optikkanal ist ferner konfiguriert, um optische Energie von außerhalb der abgeschirmten Umgebung in das Innere der abgeschirmten Umgebung zu übertragen. Das MR-System enthält ferner eine opto-elektrische Energieumwandlungsvorrichtung, die dazu dient, die optischen Energiesignale in elektrische Energie umzuwandeln, um diese in mindestens einer der elektronischen Einrichtungen einzusetzen.

In noch einem Ausführungsbeispiel ist ein Magnetresonanz-(MR)-System zum Erzeugen eines Bildes eines Objekts geschaffen. Das MR-System enthält wenigstens einen MR-Detektor, der dazu eingerichtet ist, um mehrere elektromagnetische Signale zu erfassen. Das MR-System enthält ferner einen Modulator, der an den MR-Detektor gekoppelt ist und dazu eingerichtet ist, optische Signale mit den elektromagnetischen Signalen zu modulieren, um entsprechende modulierte optische Signale zu erzeugen. Ein erster Optikkanal ist an den Modulator angeschlossen und dazu eingerichtet, die modulierten optischen Signale aus dem Inneren einer abgeschirmten Umgebung nach außerhalb der abgeschirmten Umgebung zu übertragen. Das MR-System enthält ferner einen an den Optikkanal gekoppelten Signaldetektor, der dazu eingerichtet ist, die modulierten optischen Signale in elektrische Signale umzuwandeln, und einen Prozessor, der dazu eingerichtet ist, die modulierten Signale zu linearisieren und die elektrischen Signale zu verarbeiten, um das Bild des Objekts zu erzeugen.

ZEICHNUNGEN
Diese und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nach dem Lesen der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verständlicher, in denen übereinstimmende Teile durchgängig mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind:
1 veranschaulicht in einem Blockdiagramm ein Ausführungsbeispiel eines Magnetresonanz-Tomographie-Bildgebungssystems, das gemäß einem Aspekt der Erfindung verwirklicht ist;
2 veranschaulicht in einem Blockdiagramm eine Weise, wie ein Optikkanal verwendet wird, um Signale aus dem Inneren eines abgeschirmten Raums nach außerhalb des abgeschirmten Raums zu übertragen; und
3 veranschaulicht in einem Blockdiagramm eine Weise, wie ein Optikkanal verwendet wird, um Energiesignale von außerhalb des abgeschirmten Raums in das Innere des abgeschirmten Raums zu übertragen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
1 zeigt ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Hochfeld- Magnetresonanz-Tomographie-(MRT)-Systems, das gemäß Aspekten der Erfindung verwendet werden kann. Andere Magnetresonanzsysteme, beispielsweise Magnetresonanz-Spektroskopiesysteme, die verwendet werden können, um Materialeigenschaften zu analysieren, können ebenfalls Vorteile aus den vorliegenden Techniken ziehen. Die folgende Erörterung eines MRT-Tomographiesystems dient lediglich als ein Beispiel einer derartigen Verwirklichung und ist mit Blick auf das Verfahren oder den Aufbau nicht als beschränkend zu bewerten.
In dem hier verwendeten Sinne bezieht sich der Begriff "Hochfeld" auf durch das MRT-Tomographiesystem erzeugte Magnetfelder, die stärker als etwa 1 Tesla sind. Jede der Komponenten ist weiter unten näher beschrieben.
In dem hier verwendeten Sinne beziehen sich die Begriffe "dazu eingerichtet", "konfiguriert" und dergleichen auf Vorrichtungen in einem System, die dazu dienen, den Elementen des Systems ein Zusammenwirken zu ermöglichen, um eine beschriebene Wirkung zu erzielen; diese Begriffe beziehen sich außerdem auf operative Fähigkeiten elektronischer oder optischer Elemente, beispielsweise auf analoge oder digitale Rechner oder anwendungsspezifische Vorrichtungen (z.B. anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASIC)), Verstärker und dergleichen, die programmiert sind, um in Reaktion auf vorgegebene Eingangssignale ein Ausgangssignal auszugeben, und auf mechanische Vorrichtungen, die dazu dienen, auf optischem oder elektrischem Wege Komponenten miteinander zu verbinden.
Der Betrieb des MR-Systems wird von einer Bedienungskonsole 10 aus gesteuert, die eine Tastatur, ein Bedienfeld und ein (nicht gezeigtes) Display aufweist. Die Konsole 10 tauscht mit einem Prozessor 12 über eine Bedienungskonsole 14 Daten aus, die es einem Bediener ermöglicht, die Erzeugung von Bildern und deren Wiedergabe auf einem Display zu steuern. Der Prozessor enthält eine Anzahl von Modulen, die über eine Rückwandplatine Daten miteinander austauschen. Zu diesen Modulen gehören ein Bildprozessormodul, ein CPU-Modul, ein Pulsgeneratormodul und ein aus dem Stand der Technik als Framepuffer bekanntes Arbeitsspeichermodul, das zum Speichern von Bilddatenfeldern dient. Der Prozessor 12 ist gewöhnlich mit einem Diskspeichermedium und einem (nicht gezeigten) Bandlaufwerk verbunden, das zum Speichern von Bilddaten und Programmen dient und über ein serielles Hochgeschwindigkeitsverbindungselement mit einer (nicht gezeigten) gesonderten Systemsteuerung Daten austauscht.
Das Pulsgeneratormodul ist über ein serielles Verbindungselement mit der Bedienungskonsole verbunden. Die Systemsteuerung nimmt von dem Bediener Steuerbefehle entgegen, die die auszuführende Scansequenz anzeigen. Das Pulsgeneratormodul veranlasst die Systemkomponenten, die gewünschte Scansequenz auszuführen. Es erzeugt Daten, die die Zeitsteuerung, Stärke und Gestalt der zu erzeugenden Hochfrequenz- (HF)-Pulse sowie die Zeitsteuerung und Länge des Datenakquisitionsfensters anzeigen. Der Pulsgeneratormodul stellt eine Verbindung zu einem Satz von Gradientenverstärkern 16 her, um die Zeitsteuerung und Gestalt der während des Scanvorgangs zu erzeugenden Gradientenpulse anzuzeigen.
Die durch das Pulsgeneratormodul erzeugten Gradientenwellenformen werden auf ein Gradientenverstärkersystem 16 angewandt, das (nicht gezeigte) Gx-, Gy- und Gz-Verstärker enthält. Jeder Gradientenverstärker regt in einer allgemein mit 18 bezeichneten Anordnung eine entsprechende Gradientenspule dazu an, die Magnetfeldgradienten hervorzubringen, die für positionskodierte akquirierte Signale verwendet werden. Die Gradientenspulenanordnung 18 bildet einen Teil einer Magnetanordnung 20, die einen polarisierenden Magneten 22 und eine Ganzkörperempfangsspule 26 aufweist. In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist die Empfangsspule eine Hochfrequenzspule. Ein Volumen 28 ist als der Bereich innerhalb der Magnetanordnung 20 gezeigt, der dazu dient, eine Person 30 aufzunehmen, und enthält einen Patiententunnel. In dem hier verwendeten Sinne ist das verwendbare Volumen eines MRT-Scanners im Allgemeinen als das Volumen innerhalb des Volumens 28 definiert, das in dem Patiententunnel einen zusammenhängenden Bereich bildet, in dem die Homogenität der Haupt-, Gradienten- und HF-Felder innerhalb von bekannten, für eine Bildgebung brauchbaren Bereichen liegt.
In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel weist die Systemsteuerung im Allgemeinen einen Übertragungsmodul auf, der dazu eingerichtet ist, Pulse hervorbringen, die an die Empfangsspule 26 angelegt werden. Die Empfangsspule 26 ist konfiguriert, um mehrere elektromagnetische Signale zu erfassen. Die elektromagnetischen Signale werden durch einen Verstärker 32 amplifiziert. Die amplifizierten Signale werden durch den Modulator 34 moduliert und werden über den Optikkanal 36 an den Prozessor ausgegeben.
Die MR-Signale werden zu einem Arbeitsspeichermodul in der Systemsteuerung übertragen. Wenn der Scanvorgang zu Ende geführt ist und ein gesamtes Array von Daten in dem Arbeitsspeichermodul akquiriert ist, tritt ein (nicht gezeigter) Prozessor in Funktion, um die Daten mittels einer Fouriertransformation in ein Feld von Bilddaten zu überführen. Diese Bilddaten werden an den Prozessor 12 übermittelt, wo sie gespeichert werden. In Antwort auf von der Bedienungskonsole 10 her entgegengenommene Steuerbefehle können diese Bilddaten durch einen in dem Prozessor 12 enthaltenen Bildprozessor weiterverarbeitet, zu der Bedienungskonsole 10 befördert und anschließend abgebildet werden.
Wie in 1 zu sehen, sind der Gradientenverstärker 16, die Magnetanordnung 20 und der Verstärker 32 innerhalb des abgeschirmten Raums 38 angeordnet. Die Systemsteuerung, der Prozessor und die Bedienungskonsole sind außerhalb des abgeschirmten Raums untergebracht. Die MR-Signale werden über den Optikkanal 36 an die Systemsteuerung übertragen. In dem hier verwendeten Sinne bezeichnet der Bergriff "Optikkanal" ein oder mehrere optische Medien, beispielsweise optische Fasern oder Wellenleiter. Zu den elektronischen Einrichtungen 42 gehören Vorrichtungen wie der Verstärker 32 und der Modulator 34.
1 zeigt ferner eine außerhalb des abgeschirmten Raums 38 angeordnete Spannungsquelle 40, die zum Erzeugen e lektrischer Energie dient. Die elektrische Energie oder die optische Energie wird über ein Übertragungselement 44 zu den innerhalb des abgeschirmten Raums angeordneten elektronischen Einrichtungen 42 übertragen. Zu Beispielen von Übertragungselementen zählen (jedoch ohne darauf beschränken zu wollen) optische Fasern, Koaxialkabel und Drähte mit hohem ohmschen Widerstand.
Wie weiter oben beschrieben, werden die innerhalb des abgeschirmten Raums erfassten elektromagnetischen Signale über den Optikkanal 36 an einen außerhalb des abgeschirmten Raums angeordneten Prozessor übertragen. Die Weise, in der der Optikkanal verwendet wird, um Signale zu übertragen, wird anhand von 2 eingehender beschrieben.
2 veranschaulicht in einem Blockdiagramm ein Ausführungsbeispiel, in dem der Optikkanal ausgehend von Vorrichtungen innerhalb des abgeschirmten Raums an die Vorrichtungen außerhalb des abgeschirmten Raums gekoppelt ist. Jede Komponente wird im Folgenden näher erläutert.
Wie anhand von 1 beschrieben, ist die Empfangsspule 26 konfiguriert, um elektromagnetische Signale zu erfassen. Die elektromagnetischen Signale tragen räumliche Daten oder Frequenzdaten, die sich nutzen lassen, um Bilder von der Person 30 zu konstruieren. In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist die Empfangsspule eine Hochfrequenz-(HF)-Spule. Der Verstärker 32 verstärkt die von der Empfangsspule aufgenommenen elektromagnetischen Signale. In einem Ausführungs beispiel ist der Verstärker ein rauscharmer, impedanzarmer Verstärker.
Ein Resonanzanpassungs- und Vorspannungsschaltkreis 46 ist dazu eingerichtet, die Impedanz des rauscharmen Verstärkers an die Impedanz des Modulators 34 anzupassen. Der Anpassungsschaltkreis erhöht die Spannung der von dem rauscharmen Verstärker stammenden Signale, bevor die Spannung an den Modulator 34 angelegt wird. Da die Stärke der optischen Modulation eine Funktion der Spannung und nicht der Stärke des angelegten elektrischen Signals ist, ermöglicht die Verwendung eines passiven Anpassungsschaltkreises eine Signalverstärkung ohne zusätzliche elektrische Energie. mindestens entweder eine Spannungsverstärkung oder eine Charakteristik des Rauschens.
Der Modulator 34 empfängt von der Resonanzanpassungsschaltung 46 her analoge Signale und ist dazu eingerichtet, optische Signale mit den analogen Signale zu modulieren, um entsprechende modulierte Signale zu erzeugen. In einem Ausführungsbeispiel werden die optischen Signale mittels einer Laserquelle 66 an den Modulator ausgegeben. Der Optikkanal 36 kann verwendet werden, um die von der Laserquelle stammenden optischen Signale an den Modulator zu übertragen. Die modulierten Signale werden über den Optikkanal 36 an eine Konsole 10 außerhalb des abgeschirmten Raums übertragen. In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel werden der Verstärker, die Resonanzanpassungsschaltungen und der Modulator zusammenfassend als elektronische Einrichtungen 42 bezeichnet.
Der Optikkanal 36 weist ein erstes Ende 50 und ein zweites Ende 52 auf. Das erste Ende ist an den innerhalb des abgeschirmten Raums 38 angeordneten Modulator 34 angeschlossen, und das zweite Ende 52 ist an einen Signaldetektor 54 angeschlossen. In einem Ausführungsbeispiel basiert der Optikkanal auf optischen Fasern. Zu beachten ist, dass der Optikkanal 36, wie oben erwähnt, auch verwendet werden kann, um die durch die Laserquelle 66 erzeugten optischen Signale an den Modulator 34 zu übertragen.
Der Signaldetektor 54 ist dazu eingerichtet, die modulierten Signale umzuwandeln, um das analoge elektrische Signal zu erzeugen. Das analoge elektrische Signal wird an einen Anpassungsschaltkreis 56 ausgegeben. Hochfrequenzschaltkreise (HF) 60 filtern Rauschkomponenten aus den analogen elektrischen Signalen, verstärken die Signale und geben die Signale an einen A/D-Konverter 64 aus. Der A/D-Konverter (ADC) 64 wandelt die analogen Signale in entsprechende digitale Signale um. Die digitalen Signale werden an den Signalprozessor 12 ausgegeben.
Der Prozessor 12 führt an den digitalen Signalen vielfältige Arbeitsschritte durch, um ein Bild zu erzeugen, das den durch die Empfangsspule 26 entgegengenommenen elektromagnetischen Signalen entspricht. Der Prozessor führt ferner Linearisierungsschritte durch, um eine möglicherweise durch den Modulator 34 eingeführte Nichtlinearität zu kompensieren. Ein Verfahren zur Linearisierung beruht darauf, eine Referenztabelle zu verwenden, um die von dem ADC 64 aufgenommenen digitalen Signale vor der Bildverarbeitung auf linearisierte Sig nale abzubilden. Dies kann in dem Prozessor 12 durchgeführt werden.
3 veranschaulicht in einem Blockdiagramm die Übertragung von Energie von außerhalb des abgeschirmten Raums gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung. Wie anhand von 1 und 2 beschrieben, (sind) elektronische Einrichtungen 42 wie der Verstärker 32 und der Modulator 34 (vorhanden). Diese elektronischen Einrichtungen benötigen an der Empfangsspule elektrische Energie. Die Spannungsquelle 70 kann dafür eingesetzt werden, um die elektrische Energie bereitzustellen. In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist die Spannungsquelle außerhalb des abgeschirmten Raums angeordnet. Zu beachten ist, dass die Spannungsquelle auch innerhalb des abgeschirmten Raums angeordnet sein kann. Ein elektrooptischer Konverter 72 wandelt die elektrische Energie in optische Energie um.
In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel wird die optische Energie mittels des Optikkanals 78 von außerhalb des abgeschirmten Raums zu den elektronischen Einrichtungen innerhalb des abgeschirmten Raums übertragen. Der Optikkanal 78 überträgt die optische Energie zu innerhalb des abgeschirmten Raums 38 angeordneten fotovoltaischen Einrichtungen 74. Die fotovoltaischen Einrichtungen wandeln die optische Energie in entsprechende elektrische Energie um. Die elektrische Energie wird an die an die Empfangsspule 26 gekoppelten elektronischen Einrichtungen 42 ausgegeben.
Der Einsatz des Optikkanals eliminiert die Verwendung sperriger Koaxialkabelverbindungen, wie sie gewöhnlich für MR-Empfangsspulenarrays benötigt werden. Außerdem ist der Optikkanal unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Störungen und Übersprechen, und die Signale werden daher mit einer hohen Wiedergabetreue übertragen. Da keine elektrischen Verbindungen verwendet werden, ermöglichen derartige Systeme außerdem eine erhöhte Sicherheit für den Patienten.
Geschaffen ist ein Magnetresonanz-(MR)-System und Verfahren zum Erzeugen von Daten über ein Objekt. Zu dem MR-System gehören wenigstens ein MR-Detektor, der dazu eingerichtet ist, mehrere elektromagnetische Signale zu erfassen, und ein an den MR-Detektor gekoppelter Modulator, der dazu eingerichtet ist, um optische Signale mit den elektromagnetischen Signalen zu modulieren, um entsprechende modulierte optische Signale zu erzeugen. Das MR-System enthält ferner eine Resonanzanpassungsschaltung, die konfiguriert ist, um eine Impedanz des MR-Detektors an eine Impedanz des Modulators anzupassen, um mindestens entweder eine Spannungsverstärkung oder eine Charakteristik des Rauschens zu erzielen. Ein an den Modulator gekoppelter Optikkanal, der dazu eingerichtet ist, die modulierten optischen Signale aus dem Inneren einer abgeschirmten Umgebung zu einer äußeren abgeschirmten Umgebung zu übertragen. Ein an den Optikkanal gekoppelter Signaldetektor ist dazu eingerichtet, um die modulierten optischen Signale in elektrische Signale umzuwandeln.
Während hierin lediglich spezielle Merkmale der Erfindung veranschaulicht und beschrieben wurden, erschließen sich dem Fachmann viele Abwandlungen und Veränderungen. Es ist daher selbstverständlich, dass die beigefügten Patentansprüche sämtliche Abwandlungen und Veränderungen abdecken sollen, die in den wahren Schutzbereich der Erfindung fallen.

10: Bedienungskonsole
12: Prozessor
14: Anwenderschnittstelle
16: Gradientenverstärker
20: Magnetanordnung
22: Polarisierender Magnet
26: Empfangsspule
28: Volumen
30: Objekt
32: Verstärker
34: Modulator
36: Optikkanal
38: Abgeschirmter Raum
40: Spannungsquelle
42: Elektronische Vorrichtungen
44: Übertragungsvorrichtung
46: Resonanz- und Vorspannungsschaltkreise
50: Erstes Ende
52: Zweites Ende
54: Signaldetektor
60: HF Schaltkreise
62: Verstärker
64: A/D-Konverter
66: Laserquelle
68: Optikkanal
70: Spannungsquelle
72: EO-Konverter
74: fotovoltaische Einrichtung
78: Optikkanal

Claims

Verfahren zum Erzeugen von Daten über ein Objekt (30) unter Verwendung eines Magnetresonanzsystems, wobei zu dem Verfahren die Schritte gehören: Erfassen mehrerer elektromagnetischer Signale unter Verwendung eines Erfassungselements; Anpassen der Impedanz des Erfassungselements an die Impedanz eines Modulators (34)hinsichtlich mindestens entweder eine Spannungsverstärkung oder einer Rauschcharakteristik; Modulieren optischer Signale mit den elektromagnetischen Signalen, um mittels des Modulators entsprechende modulierte optische Signale zu erzeugen; Übertragen der modulierten optischen Signale mittels eines Optikkanals (36) aus dem Innern einer abgeschirmten Umgebung (38) nach außerhalb der abgeschirmten Umgebung; und Umwandeln der modulierten optischen Signale in digitale elektrische Signale; Linearisierung der Signale; und Verarbeiten der digitalen elektrischen Signale, um die Daten über das Objekt zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 1 ferner mit dem Schritt, unter Verwendung eines Übertragungselements (44) Energie von außerhalb der abgeschirmten Umgebung zu mehreren elektronischen Schaltkreisen (42) innerhalb der abgeschirmten Umgebung zu übertragen; wobei das Übertragungselement aus der Gruppe ausgewählt ist, zu der optische Faser, Koaxialkabel und Draht mit hohem ohmschen Widerstand gehören.
Magnetresonanz-(MR)-System zum Erzeugen eines Bildes eines Objekts (30), wobei zu dem MR-System gehören: wenigstens ein MR-Detektor (26), der dazu eingerichtet ist, mehrere elektromagnetische Signale zu erfassen; ein Modulator (34), der an den MR-Detektor gekoppelt und dazu eingerichtet ist, optische Signale mit den elektromagnetischen Signalen zu modulieren, um entsprechende modulierte optische Signale zu erzeugen; eine Resonanzanpassungsschaltung (46), die zwischen den MR-Detektor und den Modulator geschaltet ist und eingerichtet ist, um die Impedanz des MR-Detektors an die Impedanz des Modulators hinsichtlich mindestens entweder eine Spannungsverstärkung oder einer Rauschcharakteristik anzupassen; ein Optikkanal (36), der an den Modulator gekoppelt ist und dazu eingerichtet ist, um die modulierten optische Signale von innerhalb einer abgeschirmten Umgebung (38) nach außerhalb der abgeschirmten Umgebung zu übertragen; und ein an den Optikkanal gekoppelter Signaldetektor (54), der dazu eingerichtet ist, die modulierten optischen Signale in elektrische Signale umzuwandeln, und ein Prozessor (12), der dazu eingerichtet ist, die modulierten Signale zu linearisieren und die elektrischen Signale zu verarbeiten, um das Bild des Objekts zu erzeugen.
MR-System nach Anspruch 3, zu dem ferner ein Übertragungselement (44) gehört, um von außerhalb der abgeschirmten Umgebung zu mehreren innerhalb der abgeschirmten Umgebung angeordneten elektronischen Einrichtungen Energie zu übertragen; wobei die Energie optische Energie oder elektrische Energie beinhalten kann.
MR-System nach Anspruch 4, zu dem ferner fotovoltaische Einrichtungen (74) gehören, die dazu eingerichtet sind, von außerhalb der abgeschirmten Umgebung stammende optische Energiesignale in elektrische Energie umzuwandeln.
Verfahren, das dazu dient, unter Verwendung eines Magnetresonanzsystems Signale zu gewinnen, die ein Bild eines Objekts kennzeichnen, wobei zu dem Verfahren die Schritte gehören: Übertragen von Energie von außerhalb einer abgeschirmten Umgebung unter Verwendung eines Übertragungselements; wobei die Energie elektrische Energie oder optische Energie beinhaltet; wobei das Übertragungselement aus der Gruppe ausgewählt ist, zu der optische Faser, Koaxialkabel und Draht mit hohem ohmschen Widerstand gehören; Ausgeben der elektrischen Energie an mehrere elektronische Einrichtungen, die innerhalb der abgeschirmten Umgebung angeordnet sind; Erfassen elektromagnetischer Signale unter Verwendung eines MR-Detektors und mindestens eines der mehreren elektronischen Schaltkreise; Erzeugen optischer MR-Signale, die die elektromagnetischen Signale kennzeichnen; und Übertragen der optische MR-Signale mittels eines Optikkanals von dem Innern der abgeschirmten Umgebung nach außerhalb der abgeschirmten Umgebung.
verfahren nach Anspruch 6, zu dem ferner der Schritt gehört, die umgewandelte Elektrizität innerhalb der abgeschirmten Umgebung zu speichern.
Magnetresonanz-Tomographie-(MR)-System, das dazu dient, Signale zu erhalten, die ein Bild eines Objekts kennzeichnen, wobei zu dem MR-System gehören: wenigstens ein MR-Detektor, der innerhalb einer abgeschirmten Umgebung angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, mehrere elektromagnetische Signale zu erfassen; mehrere elektronische Einrichtungen, die an den MR-Detektor gekoppelt sind; wenigstens ein Optikkanal, der dazu eingerichtet ist, um optische MR-Signale aus dem Inneren der abgeschirmten Umgebung nach außerhalb der abgeschirmten Umgebung zu übertragen; wobei die optischen MR-Signale die elektromagnetischen Signale repräsentieren, wobei der wenigstens eine Optikkanal ferner konfiguriert ist, um optische Energie von außerhalb der abgeschirmten Umgebung in das Innere der abgeschirmten Umgebung zu übertragen; wobei der wenigstens eine Optikkanal einen ersten Optikkanal zum Übertragen der optischen MR-Signale und einen zweiten Optikkanal zum Übertragen der optischen Energie beinhaltet; und eine Vorrichtung zur Konvertierung von optischer in elektrische Energie, die dazu dient, die optischen Energiesignale in elektrische, Energie für die Verwendung durch mindestens eine der elektronischen Einrichtungen umzuwandeln.
Magnetresonanz-(MR)-System zum Erzeugen eines Bildes eines Objekts, wobei zu dem MR-System gehören: wenigstens ein MR-Detektor, der dazu eingerichtet ist, mehrere elektromagnetische Signale zu erfassen; ein Modulator, der an den MR-Detektor gekoppelt ist und dazu eingerichtet ist, optische Signale mit den elektromagnetischen Signalen zu modulieren, um entsprechende modulierte optische Signale zu erzeugen; ein an den Modulator gekoppelter erster Optikkanal, der dazu eingerichtet ist, die modulierten optischen Signale aus dem Inneren einer abgeschirmten Umgebung nach außerhalb der abgeschirmten Umgebung zu übertragen; ein an den Optikkanal gekoppelter Signaldetektor, der dazu eingerichtet ist, die modulierten optischen Signale in elektrische Signale umzuwandeln; und ein Prozessor, der dazu eingerichtet ist, die modulierten Signale zu linearisieren und die elektrischen Signale zu verarbeiten, um das Bild des Objekts zu erzeugen.
MR-System nach Anspruch 9, zu dem ferner gehören: ein zweiter Optikkanal, der dazu dient, optische Energie von außerhalb der abgeschirmten Umgebung zu mehreren inner halb der abgeschirmten Umgebung angeordneten elektronischen Einrichtungen zu übertragen; und fotovoltaische Einrichtungen, die dazu eingerichtet sind, optische Energie in elektrische Energie umzuwandeln.