DE102007056222B4

DE102007056222B4 - Anordnung zur Übertragung digitaler Signale bei einem Magnetresonanzgerät

Info

Publication number: DE102007056222B4
Application number: DE102007056222.7A
Authority: DE
Inventors: Nikolaus Demharter; Georg Pirkl; Dr. Vester Markus
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2007-11-22
Filing date: 2007-11-22
Publication date: 2015-03-19
Anticipated expiration: 2027-11-23
Also published as: US20090137898A1; DE102007056222A1; US8269493B2

Abstract

Anordnung zur Übertragung digitaler Signale bei einem Magnetresonanzgerät, – bei der eine Empfangsantenne (L1) einer Lokalspule (LS) über einen Verstärker (V1) mit einem A/D-Wandler (ADW1) verbunden ist, so dass ein über die Empfangsantenne (L1) empfangenes Magnetresonanzsignal (MR1) analog verstärkt (AMR1) und in ein digitales Signal (DMR1) umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, – dass der A/D-Wandler (ADW1) mit einer Übertragungseinrichtung (KSE1) verbunden ist, die zur kapazitiven Kopplungsübertragung des digitalen Signals (DMR1) an eine Empfangseinrichtung (KEE1) ausgestaltet ist, – dass mehrere Empfangszweige (EZ1, ..., EZ3) zum Empfang des kapazitiv übertragenen Signals (DMR1) nebeneinander angeordnet sind, wobei die Empfangszweige (EZ1, ..., EZ3) jeweils eine Empfangseinrichtung (KEE1, ..., KEE3) aufweisen, – dass die Empfangseinrichtungen (KEE1, ..., KEE3) zur Empfangsleistungsmessung ausgebildet und mit einem Selektor (SEL) verbunden sind, wobei der Selektor (SEL) anhand der Empfangsleistung ein kapazitiv übertragenes Signal zur weiteren Verarbeitung auswählt.

Description

Die Erfindung betrifft Anordnungen zur Übertragung von digitalen Signalen bei einem Magnetresonanzgerät gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 5.
Bei Magnetresonanzgeräten werden mit Hilfe von Lokalspulen Messsignale empfangen. Jedes Messsignal wird verstärkt und über jeweils ein zugeordnetes Kabel zu einem A/D-Wandler übertragen. Danach wird jedes digitalisierte Signal über einen Lichtwellenleiter zu einer Bildverarbeitungseinheit übertragen, die aus einer Vielzahl übertragener digitaler Signale ein Magnetresonanzbild formt.
Aus der Druckschrift DE 199 11 988 A1 ist ein Analog/Digital-Wandler bekannt, der direkt in einem Spulenstecker und damit am Lokalspulen-Gehäuse angeordnet ist. Die Signalübertragung von der Lokalspulenbaugruppe zur stationär angeordneten Bildverarbeitungseinheit erfolgt wiederum über einen Lichtwellenleiter.
Der Spulenstecker wird durch seine Anordnung während der MR-Untersuchung mit dem Patiententisch bewegt, so dass der Lichtwellenleiter eine relativ große Schlaufe aufweisen muss, um ein Abreißen von der stationären Bildverarbeitungseinheit während der Tischbewegung zu verhindern.
Zusätzlich werden die jeweiligen Lichtwellenleiter bei unterschiedlichen MR-Untersuchungen mit jeweils unterschiedlichen Lokalspulen verbunden, so dass sie Verschleiß-anfälligen Steckvorgängen ausgesetzt sind. Durch die Bewegungen des Patiententisches werden am Lichtwellenleiter Biegevorgänge vorgenommen, die wiederum zu erhöhtem Verschleiß führen.
In der WO 2006/030331 A2 wird alternativ zu einer Übertragung per Lichtleiter eine drahtlose optische Übertragung oder Funkübertragung erwähnt. Ebenso beschreibt die US 5,384,536 eine Funkübertragung. Funkübertragungen haben jedoch den Nachteil, dass es zu Konflikten mit den im Magnetresonanzgerät verwendeten elektromagnetischen Signalen kommen kann. In der DE 10 2005 056 711 B3 wird schließlich eine induktive oder alternativ kapazitive Übertragung vorgeschlagen, wobei auf Seiten der Lokalspulen nur passive Bauelemente verwendet werden.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative verbesserte Anordnung zur Übertragung digitaler Signale bei einem MR-Gerät anzugeben, die wenig anfällig für Verschleiß ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung zur Übertragung digitaler Signale bei einem Magnetresonanzgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 5 gelöst.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung zur Übertragung digitaler Signale bei einem Magnetresonanzgerät ist eine Empfangsantenne einer Lokalspule über einen Verstärker mit einem A/D-Wandler verbunden, so dass ein über die Empfangsantenne empfangenes Magnetresonanzsignal analog verstärkt und in ein digitales Signal umgewandelt wird.
Der A/D-Wandler ist ausgangsseitig mit einer Übertragungseinrichtung verbunden, die zur kapazitiven Kopplungsübertragung des digitalen Signals ausgestaltet ist.
Die kapazitive Übertragung könnte beispielsweise über zwei zumindest teilweise überlappende Kondensatorplatten bzw. Kondensatorflächen erfolgen, die zueinander einen Luftspalt aufweisen.
In einer Ausgestaltung werden die digitalen Lokalspulensignale mit Hilfe einer Multiplex-Einrichtung zu einem seriellen Datenstrom zusammengefasst und dann übertragen. Durch die Verwendung des Multiplexers ist es möglich, mehrere digitalisierte Signale seriell zueinander über die Luftstrecke schnell zu übertragen.
Zur Reduzierung von Störungen ist es möglich vor und/oder nach der Zusammenfassung ein Datenscrambling-Verfahren, ein Forward-Error-Correction-Verfahren und/oder ein Verfahren zur CRC-Sicherung zu verwenden.
Die kabellose Übertragung kann mit Hilfe von Spreadspektrum-Übertragungsverfahren (CDMA) erfolgen.
Die erfindungsgemäße Anordnung ist verschleißfrei und kostengünstig realisierbar.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
1 eine Anordnung zur kapazitiven Übertragung digitaler Signale bei einem Magnetresonanzgerät,
2 mit Bezug auf 1 eine erste erfindungsgemäße Anordnung,
3 mit Bezug auf 1 und 2 eine zweite erfindungsgemäße Anordnung.
1 zeigt eine Anordnung zur kapazitiven Übertragung digitaler Signale bei einem Magnetresonanzgerät.
Eine Lokalspule LS beinhaltet hier eine erste, als Spule ausgestaltete Empfangsantenne L1, über die ein Magnetresonanzsignal MR1 bei einer Magnetresonanzuntersuchung empfangen wird.
Die Empfangsantenne L1 ist ausgangsseitig über einen Verstärker V1 mit einer Signalverarbeitungseinrichtung SVE1 verbunden, so dass das analoge Magnetresonanzsignal MR1 verstärkt wird und zur Signalverarbeitungseinrichtung SVE1 gelangt.
Die Signalverarbeitungseinrichtung SVE1 beinhaltet beispielsweise einen Filter und/oder eine Einrichtung zur Signalumsetzung in einen Zwischenfrequenzbereich oder ähnliche Einrichtungen zur analogen Signalverarbeitung.
Die Signalverarbeitungseinrichtung SVE1 ist ausgangsseitig über einen Analog/Digital-Wandler ADW1 mit einer Sendeeinrichtung KSE1 verbunden, die für eine kabellose Datenübertragung durch kapazitive Kopplung ausgestaltet ist.
Der A/D-Wandler ADW1 bildet aus dem ihm zugeführten analogen Magnetresonanzsignal AMR1 ein digitales Signal DMR1, das zur kapazitiven Übertragung der Sendeeinrichtung KSE1 zugeführt wird.
Nach erfolgter kabelloser Übertragung wird das kapazitiv übertragene Signal DMR1 von einer Empfangseinrichtung KEE1 empfangen, die für eine kapazitive Übertragung ausgestaltet ist und die aus dem empfangenen Signal wieder ein digitales Empfangssignal DES1 bildet.
Das digitale Empfangssignal DES1 gelangt dann zu einer digitalen Signalverarbeitungs-Einrichtung DSV1, die das zugeführte Signal in ein Magnetresonanzbild umwandelt.
Die Komponenten L1, V1, SVE1, ADW1 und KSE1 bilden von der Funktion her einen ersten Empfangs-Sendezweig ESZW1.
2 zeigt mit Bezug auf 1 eine erste erfindungsgemäße Anordnung.
Hier wird eine Lokalspule LS verwendet, die insgesamt n als Spulen ausgestaltete Empfangsantennen L1 bis Ln aufweist.
Über jede der n Empfangsantennen L1 bis Ln wird jeweils ein zuordenbares Magnetresonanzsignal MR1 bis MRn empfangen.
Durch die Verwendung von n Empfangsantennen L1 bis Ln werden n parallele Empfangs-Sendezweige ESZW1 bis ESZWn gebildet, die identisch aufgebaut sind.
Ein erster Empfangs-Sendezweig ESZW1 ist wie in 1 beschrieben aufgebaut. Die weiteren Empfangs-Sendezweige ESZW2 bis ESZWn sind identisch zum ersten Empfangs-Sendezweig ESZW1 aufgebaut.
Die kapazitive Übertragung des Signals sowie dessen Weiterverarbeitung erfolgt wie in 1 beschrieben.
An einem zu untersuchenden Patienten sind die Einzelantennen L1 bis Ln seriell aufeinanderfolgend befestigt, wobei die Einzelantennen während der MR-Untersuchung seriell aufeinanderfolgend in einer Bewegungsrichtung BWR-Pat bewegt werden.
Diejenige Einzelantenne, die sich in der Mitte eines Untersuchungsbereiches befindet – hier die Einzelantenne L1 – überträgt das ihr zugeordnete Signal DMR1.
Aufgrund der Patientenbewegung werden nachfolgend weitere Signale der Empfangs-Sendezweige ESZW2, ..., ESZWn seriell aufeinanderfolgend übertragen, so dass durch die Patientenbewegung eine automatische Auswahl des jeweils aktiven Empfangs-Sendezweigs durchgeführt wird.
Zur Erhöhung der Empfangssicherheit werden erfindungsgemäß empfangsseitig mehrere – hier drei – Empfangszweige EZ1 bis EZ3 verwendet, die vergleichbar zu 1 jeweils eine Empfangseinrichtung KEE1 bis KEE3 sowie eine digitale Signalverarbeitungs-Einrichtung DSV1 bis DSV3 aufweisen.
Die Empfangseinrichtungen KEE1 bis KEE3 werden zusätzlich zur Messung der Empfangsleistung – hier markiert mit a, b bzw. c – verwendet.
Das empfangene Signal mit einer größten Empfangsleistung wird vor oder nach der jeweiligen digitalen Signalverarbeitungseinrichtung DSV1 bis DSV3 mit Hilfe eines Selektors SEL ausgewählt und einer Einrichtung zur digitalen Bildverarbeitung DBV zugeführt.
In einer anderen Variante werden die empfangenen Signale einer gemeinsamen Einrichtung zur digitalen Bildverarbeitung DBV zugeführt, wobei dort basierend auf der Patientenbewegung das jeweils am stärksten empfangene Signal priorisiert zur digitalen Bildverarbeitung gelangt.
3 zeigt mit Bezug auf 1 und 2 eine zweite erfindungsgemäße Anordnung.
Vorteilhafterweise werden dort n Empfangszweige EZ1 bis EZn verwendet, von denen wie in 1 und 2 beschrieben jeder einzelne jeweils eine Einzelantenne L1 bis Ln aufweist, die vorteilhafterweise in Querrichtung zur Patientenbewegung angeordnet sind. Ferner besitzen die n Empfangszweige einen Verstärker V1 bis Vn, eine Signalverarbeitungseinrichtung SVE1 bis SVEn sowie einen A/D-Wandler ADW1 bis ADWn.
Die n A/D-Wandler ADW1 bis ADWn sind ausgangsseitig mit einem Multiplexer MUX verbunden, der die digitalisierten Signale DMR1 bis DMRn der n Empfangszweige EZ1 bis EZn zu einem Seriendatenstrom SDS zusammenfasst.
Der Seriendatenstrom SDS wird mit Hilfe der in der Figur 1 beschriebenen Sendeeinrichtung KSE übertragen.
Es ist möglich, die einzelnen digitalisierten Signale DMR1 bis DMRn mit Hilfe von Codierern COD1 bis CODN vor dem Multiplexer MUX zu codieren und/oder die Codierung mit Hilfe eines Codierers COD nach dem Multiplexer MUX vorzunehmen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung erfolgt die Übertragung unter Verwendung von CDMA- oder OFDM-Übertragungstechniken.

Claims

Anordnung zur Übertragung digitaler Signale bei einem Magnetresonanzgerät, – bei der eine Empfangsantenne (L1) einer Lokalspule (LS) über einen Verstärker (V1) mit einem A/D-Wandler (ADW1) verbunden ist, so dass ein über die Empfangsantenne (L1) empfangenes Magnetresonanzsignal (MR1) analog verstärkt (AMR1) und in ein digitales Signal (DMR1) umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, – dass der A/D-Wandler (ADW1) mit einer Übertragungseinrichtung (KSE1) verbunden ist, die zur kapazitiven Kopplungsübertragung des digitalen Signals (DMR1) an eine Empfangseinrichtung (KEE1) ausgestaltet ist, – dass mehrere Empfangszweige (EZ1, ..., EZ3) zum Empfang des kapazitiv übertragenen Signals (DMR1) nebeneinander angeordnet sind, wobei die Empfangszweige (EZ1, ..., EZ3) jeweils eine Empfangseinrichtung (KEE1, ..., KEE3) aufweisen, – dass die Empfangseinrichtungen (KEE1, ..., KEE3) zur Empfangsleistungsmessung ausgebildet und mit einem Selektor (SEL) verbunden sind, wobei der Selektor (SEL) anhand der Empfangsleistung ein kapazitiv übertragenes Signal zur weiteren Verarbeitung auswählt.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsantenne (L1), der Verstärker (V1), der A/D-Wandler (ADW1) sowie die Übertragungseinrichtung (KSE1) zu einem Empfangs-Sendezweig (ESZW1) zusammengefasst sind.
Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Empfang der Magnetresonanzsignale (MR1, ..., MRn) insgesamt n identisch aufgebaute Empfangs-Sendezweige (ESZW1, ESZWn) vorgesehen sind, von denen jeweils einer (ESZW1) ein zugeordnetes Signal zu einem zugeordneten Empfangszweig (EZ1) kapazitiv überträgt.
Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, – dass die Empfangsantennen (L1, ..., Ln) seriell aufeinanderfolgend an einem zu untersuchenden Patienten befestigt sind, so dass durch eine Bewegung des Patienten längs einer Bewegungsrichtung (BWR-Pat) die Empfangsantennen (L1, ..., Ln) und deren zugeordnete Empfangs-Sendezweige (ESZW1, ..., ESZWn) seriell aufeinanderfolgend einen Untersuchungsbereich passieren, und – dass im Untersuchungsbereich ein Empfangszweig (EZ1, EZn) derart angeordnet ist, dass durch die Patientenbewegung ein Empfangs-Sendezweig (ESZW1, ..., ESZWn) ausgewählt wird, der sein zugeordnetes kapazitiv übertragenes Signal (OSS1) an den Empfangszweig (EZ1, ..., EZn) überträgt.
Anordnung zur Übertragung digitaler Signale bei einem Magnetresonanzgerät, bei der eine Empfangsantenne (L1) einer Lokalspule (LS) über einen Verstärker (V1) mit einem A/D-Wandler (ADW1) verbunden ist, so dass ein über die Empfangsantenne (L1) empfangenes Magnetresonanzsignal (MR1) analog verstärkt (AMR1) und in ein digitales Signal (DMR1) umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Zweige verwendet werden, wobei jeder Zweig jeweils eine Empfangsantenne (L1, ..., Ln), einen Verstärker (V1, ..., Vn) und einen A/D-Wandler (ADW1, ADWn) aufweist, dass die A/D-Wandler (ADW1, ..., ADWn) ausgangsseitig mit Eingängen eines Multiplexers (MUX) verbunden sind, der aus den digitalisierten Signalen (DMR1, ..., DMRn) einen Seriendatenstrom (SDS) bildet, und dass der Multiplexer (MUX) ausgangsseitig mit einer Übertragungseinrichtung (KSE1) verbunden ist, die zur kapazitiven Kopplungsübertragung des digitalen Signals ausgestaltet ist.
Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Ausgängen der A/D-Wandler (ADW1, ..., ADWn) und den Eingängen des Multiplexers (MUX) und/oder zwischen dem Multiplexerausgang und der Übertragungseinrichtung (KSE1) ein Codierer (COD, COD1, ...) zwischengeschaltet ist.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Verstärker (V1) und dem A/D-Wandler (ADW1) eine Signalverarbeitungseinrichtung (SVE1) geschaltet ist, die das verstärkte analoge Signal vor der A/D-Wandlung analog verarbeitet.