DE102011089376A1

DE102011089376A1 - Auswahleinheit für ein Magnetresonanzbildgebungssystem

Info

Publication number: DE102011089376A1
Application number: DE102011089376A
Authority: DE
Inventors: Stephan Biber; Jan Bollenbeck; Ralph Oppelt; Georg Rauh; Wilfried Schnell; Markus Vester
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2011-12-21
Publication date: 2013-06-27
Anticipated expiration: 2031-12-22
Also published as: DE102011089376B4; US9817089B2; CN103176154A; US20130162253A1; CN103176154B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Auswahleinheit (100) in einem Magnetresonanzbildgebungssystem (1) zur elektrischen Verbindung einer ersten Anzahl (M) von elektrischen Endgeräten (10) mit einer zweiten Anzahl (N) von Übertragungseinrichtungen (20), wobei die Auswahleinheit (100) in und/oder an einem beweglichen Objektträgerelement (50) zur Bewegung eines mit Hilfe des Magnetresonanzbildgebungssystems (1) abzubildenden Untersuchungsobjekts (OBJ) in eine Aufnahmeposition angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Auswahleinheit für ein Magnetresonanzbildgebungssystem (MRI-System) zur Verbindung einer ersten Anzahl von elektrischen Endgeräten mit einer zweiten Anzahl von Übertragungseinrichtungen.
Für umfangreiche Magnetresonanzaufnahmen, beispielsweise von größeren bzw. großvolumigen, abzubildenden Untersuchungsobjekten, kann die Bildgebung in den seltensten Fällen vollständig in einem Schritt erfolgen. Dies ist insbesondere auch auf ein begrenztes Volumen zurückzuführen, das von dem Magnetresonanzsystem mit einem homogenen Magnetfeld durchsetzt werden kann.
Somit muss die Magnetresonanzaufnahme in mehreren Schritten erfolgen. Dabei kommt meist eine Vielzahl von lokalen Antennenelementen für ein Magnetresonanzsignal zum Einsatz, die, um die Bildgebung nicht unnötig zu verzögern, bereits vor Beginn der ersten Magnetresonanzaufnahme des abzubildenden Untersuchungsobjekts so angeordnet sind, dass eine vollständige Bildgebung in mehreren Schritten erfolgen kann. Während der Bilderfassung tragen jedoch nur die in dem begrenzten Volumen angeordneten Antennenelemente zur Bildgebung für den jeweiligen Schritt der Magnetresonanzaufnahme bei, und ein bewegliches Untersuchungsobjektträgerelement wird in dem begrenzten Volumen zur Bildgebung in mehreren Schritten bewegt bzw. in sogenannten Etagen durchgefahren.
Ein Magnetresonanzbildgebungssystem hält deshalb in der Regel nur eine begrenzte, auch an das begrenzte Volumen des jeweiligen Bildgebungssystems angepasste Anzahl von Empfangsstellen bzw. Empfangskanälen, in denen von den Antennenelementen empfangene Signale weiterverarbeitet und für eine Rekonstruktion von Bilddaten aufbereitet werden, vor, die mit den lokalen Antennenelementen verbunden werden können, sodass die Anzahl der lokalen Antennenelemente die Anzahl der Empfangsstellen übersteigt.
Um eine schnelle Verbindung der lokalen Antennenelemente mit den Empfangsstellen des Magnetresonanzbildgebungssystems zu ermöglichen, ist eine Auswahleinheit bekannt, die eine Veränderung der Zuordnung von lokalen Antennenelementen zu Empfangsstellen des Bildgebungssystems erlaubt.
Die Auswahleinheit ist dabei üblicherweise an einem nicht beweglichen Teil des Magnetresonanzbildgebungssystems angeordnet, sodass eine Vielzahl von Verbindungskabeln von den lokalen Antennenelementen über einen flexiblen Kabelkanal zu der Auswahleinheit geführt werden müssen.
Dies führt immer wieder zu einer Beeinträchtigung des an das Bildgebungssystem übermittelten Signals der lokalen Antennenelemente, sodass nur mit besonderer Sorgfalt, in einem sehr schwierig durchzuführenden Verfahren, die Verbindung in einer ausreichenden Qualität – insbesondere ohne signifikanten Einfluss auf die Bildqualität – hergestellt werden kann.
Diese Problematik ist jedoch nicht auf die lokalen Antennenelemente als elektrische Endgeräte beschränkt, wie im Späteren noch deutlich werden wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, hier Abhilfe zu schaffen und die Verbindung von elektrischen Endgeräten, insbesondere von Antennenelementen bzw. deren Komponenten, in einem Magnetresonanzbildgebungssystem mit Übertragungseinrichtungen, insbesondere Empfangsstellen bzw. Empfangskanälen, zu verbessern bzw. in der Folge eine gleichbleibende Bildqualität zu erreichen oder diese sogar zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch eine Auswahleinheit gemäß dem Anspruch 1 sowie ein Magnetresonanzbildgebungssystem gemäß Anspruch 13 und ein Verfahren zur Verbindung von elektrischen Endgeräten mit Übertragungseinrichtungen in einem Magnetresonanzbildgebungssystem gemäß dem Anspruch 15 gelöst.
Erfindungsgemäß ist eine Auswahleinheit für ein Magnetresonanzbildgebungssystem zur elektrischen Verbindung einer ersten Anzahl von elektrischen Endgeräten mit einer zweiten Anzahl von Übertragungseinrichtungen vorgesehen, wobei die Auswahleinheit in und/oder an einem beweglichen Objektträgerelement zur Bewegung eines Untersuchungsobjekts in eine Aufnahmeposition angeordnet ist.
Als Untersuchungsobjekt wird in der Folge ein mit Hilfe des Magnetresonanzbildgebungssystems abzubildendes Untersuchungsobjekt bezeichnet.
Somit ergibt sich die Möglichkeit, notwendige Anpassungen in der elektrischen Verbindung, die aus der unterschiedlichen Anordnung der elektrischen Endgeräte resultieren, in einfacher Art und Weise vorzunehmen, da beispielsweise eine elektrische Länge für jedes der elektrischen Endgeräte leicht festgelegt oder bestimmt werden kann. Weiterhin kann beispielsweise so auch die Anzahl der flexibel geführten Verbindungselemente zwischen den elektrischen Endgeräten und den Übertragungseinrichtungen reduziert werden.
Ferner ist in einem Verfahren gemäß der Erfindung vorgesehen, dass die Verbindung mit Hilfe einer Auswahleinheit zur elektrischen Verbindung einer ersten Anzahl von elektrischen Endgeräten mit einer zweiten Anzahl von Übertragungseinrichtungen erfolgt, wobei die Auswahleinheit in und/oder an einem beweglichen Objektträgerelement zur Bewegung eines Untersuchungsobjekts in eine Aufnahmeposition angeordnet ist.
Die beschriebenen Vorteile der erfindungsgemäßen Auswahleinrichtung werden auch in dem Verfahren gemäß der Erfindung realisiert.
Besonders vorteilhaft ist, wenn die elektrischen Endgeräte relativ zum Untersuchungsobjektträgerelement während der Magnetresonanzaufnahme ortsfest angeordnet sind, d.h. die elektrischen Endgeräte werden zusammen mit dem Untersuchungsobjektträgerelement bewegt bzw. verfahren.
Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, wobei die unabhängigen Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein können.
Bevorzugt unterscheidet sich die erste Anzahl von elektrischen Endgeräten von der zweiten Anzahl von Übertragungseinrichtungen und besonders bevorzugt übersteigt die erste Anzahl die zweite Anzahl.
In dieser Anordnung kann die Auswahlvorrichtung auch als MxN-Switch-Matrix bezeichnet werden, die eine Anzahl von M ersten Verbindungen bzw. Verbindungsleitungen aufweist und N zweiten Verbindungen bzw. Verbindungsleitungen, wobei die Anzahl N die Anzahl M unterschreitet.
Diese Ausgestaltung ermöglicht wiederum, die Anzahl der benötigten Verbindungsleitungen bzw. Leiter von M auf N zu reduzieren, sodass wiederum der Anteil der flexibel geführten Leitungsabschnitte reduziert werden kann.
Die elektrischen Endgeräte können insbesondere – wie erwähnt – jeweils ein Antennenelement für ein Magnetresonanzsignal umfassen. Bevorzugt handelt es sich dabei um eine Sende- oder Empfangsspule des Magnetresonanzsystems, besonders bevorzugt bildet das Antennenelement eine lokale Empfangsspule. Weiterhin kann auch die Kombination aus Antennenelement und einem Vorverstärker als elektrisches Endgerät betrachtet werden. Bevorzugt kommen als elektrische Endgeräte auch Analog-Digital-Wandler, Modulatoren und Sender, die besonders bevorzugt mit dem Antennenelement kombiniert sind, in Frage, und die elektrischen Endgeräte umfassen dann beispielsweise auch Vorrichtungen, die mit dem Antennenelement in Baueinheit kombiniert sind bzw. direkt dem Antennenelement zugeordnet sind.
Einen entscheidenden Beitrag zur Verbesserung der Bildqualität liefert eine verbesserte Übertragung von HF-Signalen in dem Magnetresonanzbildgebungssystem. Besonders wichtig ist dies beispielsweise für die Übertragung von HF-Signalen von Antennenelementen zu entsprechenden Übertragungseinrichtungen, sodass eine wesentliche Verbesserung der Bildqualität durch die Verbindung von Antennenelementen mit der Auswahleinheit erreicht werden kann.
Besonders bevorzugt umfassen die Übertragungseinrichtungen Empfänger für ein Magnetresonanzsignal, bevorzugt mit einem oder mehreren Empfangskanälen, in denen von den Antennenelementen empfangene Signale weiterverarbeitet und für eine Rekonstruktion von Bilddaten aufbereitet werden. Die Empfänger, die beispielsweise auch Verstärker aufweisen, würden jedwede Störung des zu übertragenden Signals multipliziert wiedergeben, sodass eine Verbesserung des Signalswegs beispielsweise von Antennenelementen mit Hilfe der Auswahleinheit wiederum in einer verbesserten Bildqualität resultieren kann.
Bei den Verstärkern bzw. den Vorverstärkern kann es sich insbesondere um Ausführungen mit einer hohen Bandbreite der linearen Übertragung handeln. Typischerweise sind in diesem Fall Verstärkersysteme mit einer linearen Bandbreite im kHz-Bereich bis MHz-Bereich vorgesehen, die besonders wirkungsvoll mit der Auswahleinheit kombiniert werden können.
Weiterhin kann auch vorgesehen sein, dass die elektrischen Endgeräte ein Abstimmungselement zur Abstimmung eines Antennenelements für ein Magnetresonanzsignal umfassen. Das Abstimmungselement kann insbesondere im Fall einer Signalübertragung durch Antennenelemente eine Verstimmung von Antennenelementen bedingen, die zum Empfang bestimmt sind, sodass eine ungestörte Wechselwirkung des Sendesignals mit dem Untersuchungsobjekt gegeben ist. Darüber hinaus kann beispielsweise auch eine Abstimmung von Antennenelementen auf eine bestimmte Frequenz zum Empfang von Magnetresonanzsignalen mit Hilfe der Abstimmungselemente erfolgen. Ein Abstimmungselement aktiviert bzw. deaktiviert somit ein oder mehrere Antennenelemente.
Häufig stimmt die Anzahl der Antennenelemente mit der Anzahl der Abstimmungselemente für die entsprechenden Antennenelemente überein. Die Problematik der Verbesserung der Verbindung betrifft die Abstimmungselemente also in gleicher Weise, sodass mit Hilfe der Auswahleinheit eine wesentliche Reduktion in Anzahl bzw. Länge der verwendeten Verbindungselemente bzw. Leiter zur Verbindung erreicht werden kann.
Besonders vorteilhaft kann dementsprechend vorgesehen sein, dass die Übertragungseinrichtungen eine Ansteuerungsvorrichtung für ein Abstimmungselement zur Abstimmung eines Antennenelements für ein Magnetresonanzsignal umfassen.
Vorzugsweise ist die Auswahleinheit in einem Magnetresonanzbildgebungssystem zur Verbindung einer ersten Anzahl von elektrischen Endgeräten mit einer zweiten Anzahl von Übertragungseinrichtungen als Busvorrichtung bzw. busähnliche Vorrichtung ausgebildet. Ein solcher Aufbau der Auswahleinheit kann auch unabhängig davon, dass die Auswahleinheit in und/oder an einem beweglichen Objektträgerelement zur Bewegung eines Untersuchungsobjekts in eine Aufnahmeposition angeordnet ist, vorteilhaft sein, da die Anzahl der Verbindungskabel hierdurch ebenfalls drastisch reduziert werden kann. Diese Variante bietet aber natürlich besondere Vorteile in einer Weiterbildung der Erfindungsidee, d. h. dass die Auswahleinheit als Busvorrichtung bzw. busähnliche Vorrichtung ausgebildet und zugleich an einem beweglichen Objektträgerelement angeordnet ist.
Unter einer busähnlichen Verbindung bzw. busähnlichen Vorrichtung kann in diesem Fall eine Anordnung bzw. Kombination aus einem oder mehreren unabhängigen Leitern verstanden werden, die mit den Übertragungseinrichtungen verbindbar sind, wie sie beispielsweise auch ein Bussystem in elektronischen Rechenanlagen zur Verfügung stellt. Der bzw. die jeweiligen Leiter weisen ein oder mehrere Schaltelemente auf, welche die Verbindung der Übertragungseinrichtungen mit den elektrischen Endgeräten herstellen oder unterbrechen können, sodass eine Auswahl aus mehreren elektrischen Endgeräten erfolgt. Die Verbindung eines der elektrischen Endgeräte mit einer der Übertragungseinrichtungen erfolgt jeweils über einen der unabhängigen Leiter mit Hilfe der Schaltelemente.
Die Unterschiede zwischen einer Busvorrichtung und einer busähnlichen Vorrichtung lassen sich weiterhin wie folgt ableiten.
In einer Busvorrichtung kann in einer Schaltstellung des Schaltelements vorgesehen sein, den jeweiligen unabhängigen und verbundenen Leiter zur Verbindung eines der elektrischen Endgeräte mit einer der Übertragungseinrichtungen nicht zu unterbrechen. Der unabhängige Leiter stellt also einen nicht unterbrochenen bzw. ununterbrochenen Leitungsabschnitt zur Verfügung, der mit einem, bevorzugt mehreren der elektrischen Endgeräte verbindbar ist. Die Schaltelemente stellen eine Verbindung ausschließlich zu diesem ununterbrochenen Leitungsabschnitt her. In diesem Fall propagiert ein elektrisches Signal immer über alle Schaltelemente des jeweiligen unabhängigen und verbundenen Leiters.
In einer busähnlichen Vorrichtung unterbricht eines der Schaltelemente den jeweiligen Leiter zur Verbindung mit einem der elektrischen Endgeräte. Darüber hinaus sind die Schaltelemente so angeordnet, dass in einem Schaltzustand des Schaltelements, in dem ein elektrisches Endgerät mit einer Übertragungseinrichtung über den jeweiligen Leiter nicht verbunden ist, die Leitungsverbindung zu einem benachbarten, mit dem gleichen Leiter verbundenen Schaltelement fortgesetzt ist. Diese Anordnung kann beispielsweise auch als „By-Pass“-Schaltung bezeichnet werden. Ein einzelner der Leiter kann also in diesem Fall als eine Kette von verbundenen Schaltelementen angesehen werden, wobei die Kette bei Herstellung einer Verbindung einer Übertragungseinrichtung mit einem elektrischen Endgerät durch eines der Schaltelemente unterbrochen wird, um die Verbindung herzustellen.
Diese Unterbrechung ist als Unterschied zu einem Bussystem bzw. Busvorrichtung zu sehen, mit deren Hilfe die Signalqualität der Verbindung erhöht werden kann.
Darüber hinaus kann eine busähnliche Vorrichtung eine Verbindung zwischen einer Übertragungseinrichtung und einem elektrischen Endgerät realisieren, die über alle Schaltelemente der Kette von verbundenen Schaltelementen erfolgt, sodass ausschließlich zur Herstellung der Verbindung über alle Schaltelemente keine Unterbrechung der besagten Kette notwendig ist.
Beispielsweise kann im Rahmen der Erfindung die Auswahleinheit auch als Kombination von busähnlicher Vorrichtung und Busvorrichtung, die auch als busähnliche Anordnung und Busanordnung bezeichnet werden können, ausgebildet sein.
Mit Hilfe der busähnlichen Ausbildung der Auswahleinrichtung bzw. Ausbildung als Busanordnung ist es insbesondere leicht möglich, die Anzahl der Leiter bzw. Verbindungselemente zur Verbindung der elektrischen Endgeräte mit den Übertragungseinrichtungen drastisch zu reduzieren und insbesondere den Anteil der flexiblen Leitungsführung zu begrenzen.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Leiter der busähnlichen Vorrichtung bzw. der Busvorrichtung eine Terminierung aufweisen, sodass elektrische Reflexionssignale innerhalb der Busanordnung bzw. busähnlichen Anordnung vermieden werden können.
In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die Auswahleinheit ein Steuerungselement, das in Abhängigkeit von der Position des beweglichen Objektträgerelements in dem Magnetresonanzbildgebungssystem die elektrischen Endgeräte mit den Übertragungseinrichtungen verbindet.
Damit ist über die Bewegung des beweglichen Objektträgerelements in dem Magnetresonanzbildgebungssystem eine Verbindung bzw. Trennung oder auch eine Aktivierung bzw. Deaktivierung der elektrischen Endgeräte festlegbar bzw. festgelegt, wobei dies besonders vorteilhaft für die Antennenelemente oder auch die Abstimmungselemente zum Tragen kommt. Somit kann beispielsweise entsprechend dem aktuell zu erfassenden Abschnitt des abzubildenden Untersuchungsobjekts bzw. Schritt der Magnetresonanzbildaufnahme beispielsweise ein Antennenelement aktiviert bzw. mit einem entsprechenden Empfänger verbunden werden und beispielsweise auch ein Abstimmungselement zur Abstimmung bzw. Verstimmung entsprechender Antennenelemente.
Insbesondere kann besagte Aktivierung bzw. Deaktivierung automatisch auf einfache Art und Weise erreicht werden. Beispielsweise kann dazu vorgesehen sein, dass das Steuerungselement mechanisch, optisch oder elektrisch, insbesondere pneumatisch bzw. elektrostatisch betätigt wird. Dies kann beispielsweise mit Hilfe von Registerelementen erreicht werden, welche die Bewegung des beweglichen Objektträgerelements in einzelne Abschnitte einteilen und eine entsprechende Ansteuerung des Steuerungselements bewirken. Besonders bevorzugt sind die Registerelemente an das bewegliche Objektträgerelement angrenzend angeordnet.
Eine Weiterbildung der Erfindung kann aber auch umfassen, dass die Auswahleinheit zum Empfang eines Steuerungssignals einer Steuerungseinheit zur Steuerung der Bewegung des beweglichen Objektträgerelements ausgebildet ist, wobei das Steuerungssignal die Position des beweglichen Objektträgerelements in dem Magnetresonanzsystem wiedergibt. Ferner erfolgt in diesem Fall die Verbindung der elektrischen Endgeräte mit den Übertragungseinrichtungen auf Basis des Steuerungssignals.
Somit können beispielsweise besagte Registerelemente entfallen, die eine positionsabhängige Verbindung bzw. Trennung von elektrischen Endgeräten steuern.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung erreicht die Auswahleinheit in wenigstens einer Dimension im Wesentlichen die Abmessungen des beweglichen Objektträgerelements, bzw. unterscheidet sich in wenigstens einer Dimension von den Abmessungen des Untersuchungsobjektträgerelements um ein bestimmtes Maß.
Dabei ist „erreicht im Wesentlichen die Abmessungen“ so zu interpretieren, dass die Auswahleinheit in dieser Dimension z. B. klemmend in das Objektträgerelement eingeschlossen werden könnte bzw. es könnte das bestimmte Maß 25% der Abmessungen des beweglichen Untersuchungsobjektträgers in der Dimension erreichen. Insbesondere kann die Dimension durch die Richtung der größten Ausdehnung des beweglichen Objektträgerelements festgelegt sein. Weiterhin entspricht die Dimension besonders bevorzugt einer möglichen Bewegungsrichtung des beweglichen Objektträgerelements im Betrieb des Magnetresonanzbildgebungssystems.
Somit ist beispielsweise die Möglichkeit zur Aktivierung bzw. Deaktivierung der elektrischen Endgeräte über die gesamte Ausdehnung des beweglichen Objektträgerelements gegeben, sodass der Anteil einer flexiblen Verbindungsführung minimal gehalten werden kann.
Besonders bevorzugt kann die Auswahleinheit starr, insbesondere als einzelne Platine, ausgeführt sein.
Über die flächige Ausdehnung der Platine können so in regelmäßigen oder auch unregelmäßigen Abständen einzelne Anschlüsse bzw. Verbindungsstellen mit den elektrischen Endgeräten bzw. einzelne Schaltelemente angeordnet sein. Dabei ist darauf hinzuweisen, dass mit einer regelmäßigen bzw. unregelmäßigen Anordnung der Verbindungsstellen unterschiedliche Vorteile verbunden sind.
Im Falle einer regelmäßigen Anordnung kann beispielsweise der Aufwand zur Anpassung an Erfordernisse zur Leitung eines HF-Signals minimiert werden, während in einer unregelmäßigen Anordnung eine Anpassung an die Position der elektrischen Endgeräte am Untersuchungsobjekt, insbesondere an die Lage einer Lokalspule bzw. des Antennenelements verbessert werden kann.
Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass beide Ausführungsformen auch miteinander kombiniert werden können, also beispielsweise eine abschnittsweise Regelmäßigkeit oder Unregelmäßigkeit gegeben sein kann.
In einem Magnetresonanzbildgebungssystem mit der erfindungsgemäßen Auswahleinheit kann beispielsweise vorgesehen sein, dass mehrere verschiedene Signale gleichzeitig wenigstens abschnittsweise über eine mit Hilfe der Auswahleinheit gebildete Verbindung zwischen den elektrischen Endgeräten und den Übertragungseinrichtungen erfolgt.
Beispielsweise könnte die Auswahleinrichtung dann dazu ausgebildet sein, gleichzeitig HF-Signale (Hochfrequenzsignale) und DC-Signale (Gleichstromsignale) bzw. Quasigleichstromsignale über eine einzige Verbindung der Auswahleinrichtung übertragen zu können. Dazu kann ein einzelner Anschluss der Auswahleinrichtung zum Anschluss mehrerer elektrischer Endgeräte bzw. mehrerer Übertragungseinrichtungen ausgebildet sein.
Ein Quasigleichstromsignal bedeutet in diesem Fall, dass ein Frequenzabstand von mehreren Dekaden gegenüber dem HF-Signal vorliegt.
Besonders vorteilhaft kann die gleichzeitige Übertragung von HF- und DC- bzw. Quasigleichstromsignalen mit Hilfe der Anschlusseinheit für Signale der Antennenelemente und der Abstimmungselemente erfolgen. Somit lässt sich beispielsweise die Abstimmung bzw. aktive Verstimmung auf Antennenelemente, die zur Messung beitragen, beschränken.
Die nicht zur Messung beitragenden Antennenelemente können in diesem Fall statisch, beispielsweise mit Hilfe eines identischen Potentials bzw. Steuersignals verstimmt werden. Die kann beispielsweise mit Hilfe der „By-Pass“-Schaltung erfolgen. Besonders vorteilhaft kann das Steuersignal auch durch die Ansteuerungsvorrichtung zur Verfügung gestellt bzw. beeinflusst werden.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Dabei sind in den verschiedenen Figuren gleiche Komponenten mit identischen Bezugsziffern versehen.
Es zeigen:
1 einen Ausschnitt eines Magnetresonanzbildgebungssystems nach dem Stand der Technik,
2 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Darstellung,
3 ein Ausführungsbeispiel einer Auswahleinheit, die in einem beweglichen Trägerobjekt des Magnetresonanzbildgebungssystems angeordnet ist,
4 eine Auswahleinheit, die als Busanordnung ausgebildet ist,
5 eine Auswahleinheit, die eine positionsgesteuerte Verbindung elektrische Endgeräte realisiert,
6 eine Auswahleinheit, die mit Kompensationselementen verbunden ist, und
7 eine Auswahleinheit, die als Platine ausgeführt ist, und die im Wesentlichen in wenigstens einer Dimension die Abmessungen des Objektträgerelements erreicht.
1 zeigt im Ausschnitt schematisch einen Teil eines Magnetresonanzbildgebungssystems 1, wie es gegenwärtig vielfach zur Anwendung kommt. In dem Ausschnitt ist der bewegliche Abschnitt einer Liege bzw. eines verfahrbaren Tisches dargestellt, die bzw. der ein bewegliches Objektträgerelement 50 des Magnetresonanzbildgebungssystems realisiert. Mit dieser Liege verbunden bzw. integriert in die Liege ist ein Kabelkanal 55 angeordnet, der einen festen und einen flexiblen Abschnitt aufweist.
In diesen Abschnitten sind Verbindungsleitungen bzw. Verbindungen von Antennenelementen 12, insbesondere Lokalspulen, bzw. den Antennenelementen 12 zugeordneten Vorverstärkern 15 zu Empfängern 22 bzw. Empfangskanälen des Magnetresonanzbildgebungssystems angeordnet. Die beiden besagten Abschnitte des besagten Kabelkanals tragen somit die gleiche Anzahl an Verbindungsleitungen. Besagte Antennenelemente 12 bzw. Vorverstärkereinheiten 15 realisieren somit elektrische Endgeräte 10 und die Empfänger 22 bilden Übertragungseinrichtungen 20.
Die Verbindung erfolgt mit einer im Folgenden genauer betrachteten Auswahleinheit 100, die örtlich getrennt von der Liege und über den flexiblen Abschnitt des Kabelkanals mit der Liege verbunden ist.
Die Bilderfassung erfolgt in dem Magnetresonanzbildgebungssystem 1 mit Hilfe eines leistungsstarken Grundmagneten. Dabei wird ein Grundmagnetfeld B0 zur Ausrichtung von Kernspininduzierten magnetischen Dipolmomenten zur Verfügung gestellt, das jedoch nur in einem begrenzten Volumen V bzw. Raumausschnitt homogen und in Raumrichtung z orientiert ausgebildet ist.
Übersteigt die Größe eines zu untersuchenden Untersuchungsobjekts OBJ dieses begrenzte Volumen V, das auch als „Isocenter“ des Magnetresonanzbildgebungssystems 1 bezeichnet wird, so kann eine Gesamtaufnahme des Untersuchungsobjekts OBJ aus mehreren Teilbildern bestehen, die in sogenannten Etagen aufgenommen werden.
Dazu erfolgt eine schrittweise Bewegung des abzubildenden Untersuchungsobjekts OBJ in das begrenzte Volumen V bzw. auch heraus mit Hilfe der Liege, die das Untersuchungsobjekt OBJ während der Magnetresonanzaufnahme trägt.
Typischerweise stimmt eine Hauptbewegungsrichtung I der Liege mit der Orientierung in Raumrichtung z des Grundmagnetfeldes B0 überein. Die Hauptbewegungsrichtung I bezeichnet dabei die Richtung, in welcher der größte Bewegungsspielraum der Liege besteht.
Zur Optimierung der Bilderfassungssequenz und Erhöhung der Erfassungsgeschwindigkeit der Gesamtaufnahme kann bereits vor Beginn der Aufnahmesequenz eine Vielzahl von Antennenelementen 12, über die Oberfläche – also beispielsweise auch zwischen Liege und Objekt, insbesondere die gesamte Oberfläche – des Untersuchungsobjekts OBJ verteilt, angeordnet sein. Besonders bevorzugt sind alle lokalen Empfangsspulen vor Beginn der Aufnahmesequenz, die zur Messung aller Schritte der Gesamtaufnahme notwenig sind, über die Oberfläche des Abzubildenden Untersuchungsobjekts OBJ verteilt angeordnet, bzw. mit diesem verbunden.
Zur Aufnahme der jeweiligen Magnetresonanzteilbilder, mit Hilfe derer die Gesamtaufnahme des Untersuchungsobjekts OBJ entsteht, können jedoch nur die Antennenelemente 12 beitragen, die im Raumbereich der jeweiligen Etage bzw. in dem begrenzen Volumen V angeordnet sind.
Somit ist eine Auswahl zu jedem Messzeitpunkt bzw. jeder Stellung der Patientenliege aus der Vielzahl von Antennenelementen 12 vorzunehmen, die mit dem Magnetresonanzbildgebungssystem 1 zur Magnetresonanzaufnahme zu verbinden sind.
Dazu sind – wie in 1 dargestellt – Auswahleinheiten 100 bekannt, die im Wesentlichen ortsfest in bzw. an dem Magnetresonanzbildgebungssystem 1 angeordnet sind, also beispielsweise mit einem Gehäuse des Magnetresonanzbildgebungssystems verbunden sind, innerhalb dessen der Tisch bzw. die Liege bewegt wird. Die Auswahleinheiten sind mit der Vielzahl von Antennenelementen 12 bzw. den Antennenelementen zugeordneten Vorverstärkern 15 verbunden und dazu ausgebildet, eine Auswahl bzw. Zuordnung der Antennenelemente 12 zu Empfängern 22 des Magnetresonanzbildgebungssystems 1 vorzunehmen.
Die Verbindung der Vielzahl von Antennenelementen 12 zu der Auswahleinheit 100 erfolgt – wie erwähnt – durch Leiter, die in einem Kabelkanal 55 angeordnet sind, der mit der Liege verbunden ist. Zum Ausgleich des zur Gesamtaufnahme des Untersuchungsobjekts OBJ notwendigen Bewegungsspielraums des Tisches ist jedoch – wie ebenfalls erwähnt – ein gewisser Streckenabschnitt der Leiter – der wenigstens dem Bewegungsspielraum entspricht – zu der Auswahleinheit 100 flexibel geführt.
Nur durch immense Sorgfalt bei der Anordnung und Auswahl der Leiter lässt sich eine Verminderung der Signalqualität in diesem Abschnitt verhindern. Dies bedeutet einen erheblichen Aufwand beim Betrieb des Magnetresonanzbildgebungssystems 1, der häufig ein schwieriges Kompensationsverfahren zur Verbesserung der Signalqualität einschließt.
Der Aufwand zum Betrieb des Magnetresonanzbildgebungssystems 1 kann mit Hilfe der erfindungsgemäßen Auswahleinheit 100 erheblich reduziert werden.
Im Rahmen der Erfindung ist nunmehr vorgesehen, dass die Auswahleinheit 100 in einem Magnetresonanzbildgebungssystem 1 zur elektrischen Verbindung einer ersten Anzahl M von elektrischen Endgeräten 10 mit einer zweiten Anzahl N von Übertragungseinrichtungen 20 in bzw. an einem beweglichen Objektträgerelement 50 zur Bewegung eines mit Hilfe des Magnetresonanzbildgebungssystems 1 abzubildenden Untersuchungsobjekts OBJ in eine Aufnahmeposition angeordnet ist.
Der Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, die Anzahl bzw. Länge der flexibel geführten Leitungsabschnitte zu Übertragungseinrichtungen 20 drastisch zu reduzieren bzw. eine festgelegte elektrische Länge, besonders bevorzugt leicht einstellbar zur Verfügung zu stellen oder und so die Qualität und Handhabbarkeit der Verbindung erheblich zu verbessern.
Die im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Auswahleinheit 100 kann auch in einem Verfahren zur Verbindung von elektrischen Endgeräten 10 mit Übertragungseinrichtungen 20 vorgesehen sein.
Gegenüber dem Magnetresonanzbildgebungssystem der 1 unterscheidet sich das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Auswahleinheit 100 an bzw. in dem beweglichen Objektträgerelement 50 – in diesem Fall dem beschriebenen in z-Richtung verfahrbaren Tisch, der Patientenliege – angeordnet ist. In dem Ausführungsbeispiel umfasst eines der elektrischen Endgeräte 10 ein Antennenelement 12 – in diesem Fall eine lokale Empfangsspule – und eine zugeordnete Vorverstärkereinheit 15.
Dies bietet insbesondere die Möglichkeit, die Anzahl und Länge der flexibel geführten Leitungsabschnitte drastisch zu reduzieren, wie dies im Folgenden noch deutlich werden wird. Dabei ist hervorzuheben, dass der flexibel geführte Abschnitt des Kabelkanals eine deutlich geringere Anzahl an Verbindungen tragen muss, die in diesem Ausführungsbeispiel der Anzahl der Empfänger 22 entspricht, sodass möglicherweise auf einen flexiblen Abschnitt des Kabelkanals 55 verzichtet werden könnte, wenn die flexible Verbindung als einzelnes Koaxkabel ausgebildet ist.
Das Ausführungsbeipiel der 3 fügt dem Ausführungsbeispiel der 2 weitere Verbesserungen hinzu.
Ein Abschnitt des beweglichen Objektträgerelements 50 ist dabei als Kabelkanal 55 ausgeführt, der in diesem Fall die gesamte Länge des dargestellten Tischs bzw. der Liege erreicht bzw. sogar übertrifft. Diese Dimension stimmt in dem Ausführungsbeispiel mit der Hauptbewegungsrichtung I der Liege in dem Magnetresonanzbildgebungssystem 1 bzw. mit besagter Richtung z überein.
Der Kabelkanal 55 bildet in dem Ausführungsbeispiel ein Gehäuse 125 der Auswahleinheit 100, jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Wie bereits in 2 gezeigt, ist im Rahmen der Erfindung jegliche Anordnungsmöglichkeit in oder an dem beweglichen Objektträgerelement 50 bzw. der Liege denkbar.
Vorstehend beschriebenes Ausführungsbeispiel bietet jedoch die Möglichkeit, über die gesamte Ausdehnung des abzubildenden Untersuchungsobjekts OBJ in der beschriebenen Dimension Antennenelemente 12 anzuordnen und auf kurzem Wege mit der Auswahleinheit 100 zu verbinden. Besonders vorteilhaft ist auch, wenn die Auswahleinheit 100 in Hauptbewegungsrichtung I wenigstens die Abmessungen des Bewegungsspielraums der beweglichen Liege in dieser Richtung erreicht, wie beispielsweise im Späteren noch deutlich werden wird.
Exemplarisch ist die erste Anzahl M von Antennenelementen 12 bzw. Vorverstärkern 15 mit fünf gewählt. Wie noch deutlich werden wird, ist die erste Anzahl M der Antennenelemente 12 im Wesentlichen durch die Größe des abzubildenden Untersuchungsobjekts OBJ oder anderweitig festgelegt und kann auch abweichend von dem Ausführungsbeispiel realisiert werden.
Zur Verbesserung der Darstellung wurde in dem Ausführungsbeispiel die Anzahl N der Empfänger 22 auf eins beschränkt. Im Rahmen der Erfindung ist jedoch auch eine höhere zweite Anzahl N von Empfängern 22 bzw. Übertragungseinrichtungen 20, die mit Hilfe der Anschlusseinheit 100 mit den Antennenelementen 12 bzw. elektrischen Endgeräten 10 verbindbar sind, denkbar.
In dem Ausführungsbeispiel wird explizit deutlich, dass die Länge bzw. die Anzahl der flexiblen Anteile der Verbindung besonders günstig vermindert werden, wenn die erste Anzahl M die zweite Anzahl N übertrifft. Die Anzahl der flexibel geführten Leitungsabschnitte von den Antennenelementen 12 zu den Empfängern 22 kann in diesem Fall von der ersten Anzahl M auf die zweite Anzahl N reduziert werden.
In dem Kabelkanal 55 bzw. in oder an dem beweglichen Objektträgerelement 50 sind Schaltelemente 105 angeordnet, die eine zeitweise Verbindung der elektrischen Endgeräte 10 mit Übertragungseinrichtungen 20 bzw. eine Auswahl der Verbindungen von elektrischen Endgeräten 10 und Übertragungseinheiten 20 ermöglichen.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel tragen die Schaltelemente 105 zu einer bereits erwähnten busähnlichen Verbindung von elektrischen Endgeräten 10 mit den Übertragungseinrichtungen 20 bei, sodass die Auswahleinheit 100 eine busähnliche Vorrichtung 150 bildet bzw. umfasst.
Mit Hilfe der Schaltelemente 105 kann eine busähnliche Leiteranordnung bzw. busähnliche Vorrichtung 150 festgelegt werden, die jeweils ein Antennenelement 12 mit einem der Empfänger 12 verbindet und damit eine oder mehrere sogenannte „point to point“-Verbindungen bildet.
Zur Auswahl sind in der busähnlichen Vorrichtung 150 mehrere der Schalteinheiten 105 in einer kettenähnlichen Anordnung seriell miteinander verknüpft, wobei eine der Kette zugeordneter Empfänger 22 in einer Anfangsschaltstellung der Schaltelemente 105 über alle Schaltelemente 105 der Kette bzw. seriellen Verbindung mit einem der Antennenelemente 12 verbunden ist. Bei einer gewünschten geänderten Zuordnung bzw. Auswahl von Antennenelementen 12 mit einem der Kette zugeordneten Empfänger 22 erfolgt ein Schließen der geänderten Verbindung mit einem anderen der Antennenelemente 12 durch Unterbrechung der Kette und Verbindung mit dem gewünschten anderen Antennenelement 12 bzw. der lokalen Empfangsspule mit Hilfe der Änderung der Schaltstellung eines der Schaltelemente 105. Etwaige in der Kette dem vorgenannten Schaltelement 105 nachfolgende Schaltelemente 105 sind in diesem Fall nicht mit einem der Empfänger 22 verbunden. Die anfängliche serielle Verbindung aller Schaltelemente 105 einer Kette wird also durch eine geänderte Verbindung zwischen einem der Kette zugeordneten Empfänger 22 und einem der Antennenelemente 12 unterbrochen.
Wie in vorigen Ausführungsbeispielen beschrieben, sind im dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls die elektrischen Endgeräte 10 exemplarisch durch fünf lokale Empfangsspulen mit jeweils zugeordneten Vorverstärkereinheiten 15 gebildet, die jedoch nicht als separate Vorrichtungen gekennzeichnet sind und beispielsweise auch eine zusammenhängende Baueinheit bilden können. Eine einzelne Leitungsstrecke mit einer Kette von seriell verbundenen Schaltelementen 105 ermöglicht dabei die Auswahl aus diesen fünf lokalen Empfangsspulen
Die Schaltelemente 105 der Kette sind dabei so geschaltet, dass immer wenigstens eine der lokalen Empfangsspulen mit dem Empfänger 12 verbunden ist.
Über die Darstellung des Ausführungsbeispiels hinaus ist denkbar, dass die busähnliche Vorrichtung 150 mehrere einzelne Leitungsstrecken mit jeweils einer Kette von seriell verbundenen Schaltelementen 105 aufweist.
Im vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Anzahl der flexibel geführten Leitungsabschnitte weiterhin drastisch reduziert, und darüber hinaus kann auch die Signalqualität beispielsweise durch vermindertes Übersprechen stark verbessert werden.
Abweichend zum Ausführungsbeispiel von 3 zeigt 4 die Ausbildung einer Auswahleinheit 100 als Busstruktur bzw. als Busvorrichtung 160. Dabei ist vorgesehen, dass wenigstens ein Leiter vorliegt, welcher einen durchgehenden, nicht ununterbrochenen Leitungsabschnitt 161 zur Verfügung stellt, der jeweils mit einer oder mehreren der lokalen Empfangsspulen bzw. Vorverstärkereinheiten 15 durch die Schaltelemente 105 verbindbar ist. Darüber hinaus ist der Leiter mit einem der Empfänger 22 verbunden bzw. verbindbar. In dem Ausführungsbeispiel sind die elektrischen Endgeräte 10, insbesondere die Ausgänge der Vorverstärkereinheit 15, in Form einer hochohmigen Stromquelle mit der Busvorrichtung 160 mit Hilfe der Schaltelemente 105 verbunden.
Aus der unterschiedlichen Lage und Anordnung der Ankoppelungsstellen bzw. Verbindungsstellen der elektrischen Endgeräte 10 bzw. lokalen Empfangsspulen an die Busvorrichtung 160, insbesondere an den ununterbrochenen Leitungsabschnitt 161, kann eine unterschiedliche Beeinflussung des übermittelten Signals für jede Verbindungsstelle bzw. jedes elektrische Endgerät resultieren, z. B. durch unterschiedliche Signallaufzeit oder Signalreflexionen.
Zur Verbesserung der Verbindungsqualität ist in dem Ausführungsbeispiel insbesondere zur Übermittlung von Hochfrequenzsignalen HF, wie dies beispielsweise bei den dargestellten Antennenelementen 12, insbesondere bei lokalen Sende- oder lokalen Empfangsspulen eine Rolle spielt, ein sogenannter Sumpf oder Terminator 165 mit dem ununterbrochenen Leitungsabschnitt 161 bzw. der Busvorrichtung 160 verbunden, der die Absorption eines eintreffenden Signals bedingt und so eine Signalreflexion verhindert. Beispielsweise kann dies durch ein an den Leitungswiderstand der Busvorrichtung 160 angepasstes Widerstandselement erfolgen. Besonders vorteilhaft ist in diesem Fall, wenn die Busvorrichtung 160 bzw. die Auswahleinrichtung 100 mehrere der ununterbrochenen Leitungsabschnitte 161 aufweist, die einen identischen Leitungswiderstand aufweisen.
Darüber hinaus sind noch weitere Anpassungen zur Verbesserung der Verbindungsqualität denkbar, die im Späteren noch deutlich werden.
Abweichend zum Ausführungsbeispiel der 3, das eine busähnlicher Vorrichtung 150 zeigt, muss bei der in 4 dargestellten Busvorrichtung 160 sichergestellt werden, dass nicht nur jeweils die gewünschten elektrischen Endgeräte 10 mit den jeweiligen Übertragungseinrichtungen verbunden sind, sondern auch jeweils nicht gewünschte elektrische Endgeräte 10 wieder von der Busstruktur bzw. Busvorrichtung 160 getrennt werden.
Möglichkeiten zur automatischen Verbindung und Trennung von elektrischen Endgeräten 10 mit der Auswahleinheit 100, die weder auf eine Busvorrichtung 160 noch eine busähnliche Vorrichtung 150 beschränkt sind, werden aus dem Ausführungsbeispiel der 5 deutlich.
Dazu weist die Auswahleinheit 100 ein Steuerungselement 110 auf, das in Abhängigkeit von der Position des beweglichen Objektträgerelements 50 bzw. der Liege in dem Magnetresonanzbildgebungssystem 1 die elektrischen Endgeräte 10 mit den Übertragungseinrichtungen 20 verbindet, wobei die elektrischen Endgeräte 10 wiederum lokale Empfangsspulen mit entspechenden Vorverstärkern 15 und die Übertragungseinrichtungen 20 Empfänger 22 umfassen.
Das Ausführungsbeispiel zeigt dazu beispielsweise Schaltstifte, welche jeweils eines der Schaltelemente 105 betätigen. Das bewegliche Objektträgerelement 50 bzw. der bewegliche, verfahrbare Tisch wird dabei in Hauptbewegungsrichtung I an einer Nockenleiste vorbeibewegt, die in Eingriff mit den Schaltstiften gelangt. Durch die Anordnung der Nocken kann so eine positionsabhängige Kodierung der Stellung der Schaltelemente 105 erreicht werden, sodass die lokalen Empfangsspulen in Abhängigkeit von der Position des beweglichen Objektträgerelements 50 in dem Magnetresonanzbildgebungssystem 1 mit Empfängern 22 verbunden werden.
In dem Ausführungsbeispiel ist eine busähnliche Vorrichtung 150 in der Auswahleinheit 100 vorgesehen. Betätigungselemente der Schalteinheiten 105 – beispielsweise die Schaltstifte – sind in Hauptbewegungsrichtung I der Liege in wenigstens einer Reihe angeordnet. Mit Hilfe der busähnlichen Vorrichtung kann so beispielsweise mit Hilfe einer einzelnen Schaltnocke automatisch eine lokale Empfangsspule in einer „point to point“-Verbindung mit einem der Empfänger 22 verbunden werden. Jedoch ist die beschriebene Art der mechanischen Betätigung der Schaltelemente 150 auch auf eine Busvorrichtung 160 bzw. andere Ausbildungen der Auswahleinheit 100 übertragbar.
Neben der mechanischen Ansteuerung der Schaltelemente 105 zur automatischen Trennung und Verbindung kann die positionsabhängige Kodierung der Ansteuerung der Schaltelemente 105 auch durch anders ausgebildete Betätigungselemente erreicht werden.
Die Betätigung der Schaltelemente 105 kann einzeln oder in Kombination beispielsweise mechanisch, optisch, elektrisch, insbesondere pneumatisch bzw. elektrostatisch erfolgen. Ein zugehöriges Steuerungselement 110 könnte beispielsweise optisch oder elektrisch ein Registerelement auswerten bzw. die Position des Objektträgerelements 50 erfassen, wobei das Registerelement die Bewegung des beweglichen Objektträgerelements 50 in mehrere Abschnitte einteilt, wie dies beispielsweise durch die beschriebenen Nocken bzw. Nockenleiste auch mechanisch realisiert wird. Das Registerelement könnte mechanisch, optisch oder elektrisch kodiert eine Positionsinformation zur Verfügung stellen. Beispielsweise könnte die Aktivierung der Schaltelemente 105 auch pneumatisch oder besonders bevorzugt auch elektrostatisch, insbesondere durch MEMS-Schalter erfolgen. Jedoch ist die Erfassung der Position des beweglichen Objektträgerelements 50 in dem Magnetresonanzbildgebungssystem 1 nicht auf ein Registerelement beschränkt.
Auch die direkte Messung der Position mit Hilfe des Steuerungselements 110 auf mechanische, optische, elektrische, insbesondere elektrostatische Weise ist in den Erfindungsgedanken eingeschlossen.
Neben einer optischen, mechanischen oder elektrischen Erfassung der Position des beweglichen Objektträgerelements 50 mit Hilfe der Steuerungselemente 110 ist auch denkbar, dass die Steuerungselemente 110 zum Empfang eines Steuerungssignals einer Steuerungseinheit für die Position des beweglichen Objektträgerelements 50 bzw. der Liege in dem Magnetresonanzbildgebungssystem 1 ausgebildet sind. Dabei ist vorgesehen, dass das Steuerungssignal die Position des beweglichen Objektträgerelements 50 bzw. der Liege in dem Magnetresonanzbildgebungssystem 1 wiedergibt. In den Erfindungsgedanken eingeschlossen ist daher auch eine Modifikation des Steuerungssignals in der Art und Weise, dass das Steuerungselement eine Position des beweglichen Objektträgerelements 50 in dem Magnetresonanzbildgebungssystem ableiten kann. Beispielsweise könnte aus einem Schrittmotorsignal, das die Bewegung der Liege steuert, die Position der Liege mit Hilfe des Steuerungselements abgeleitet werden. Auch die Steuerungseinheit könnte dazu ausgebildet sein, eine Modifikation des Steuerungssignals zu realisieren.
Wie bereits mehrfach erwähnt, sind die Übertragungseinrichtungen 20 oder elektrischen Endgeräte 10 im Rahmen der Erfindung nicht nur auf Empfänger 22 für ein Magnetresonanzsignal oder Antennenelemente 12 mit Vorverstärkern 15 beschränkt. Wie in den 4 und 5 angedeutet ist, kann die Auswahleinheit 100 in dem Magnetresonanzbildgebungssystem 1 dazu vorgesehen sein, eine Vielzahl unterschiedlicher Signale zu übertragen, die verschiedene Kombinationen von elektrischen Endgeräten 10 und Übertragungseinrichtungen 20 ermöglichen.
Beispielsweise könnte die Auswahleinheit 100 mehrere Busvorrichtungen 160 bzw. busähnliche Vorrichtungen 150 jeweils zur Übertragung von Signalen unterschiedlicher Übertragungseinrichtungen 20 oder unterschiedlicher elektrischer Endgeräte 10 aufweisen. Bevorzugt können die unterschiedlichen Signale ein Hochfrequenzsignal HF beispielsweise im Frequenzbereich zwischen 10 MHz und 600 MHz und ein Quasigleichstromsignal QDC betreffen, wobei letzteres sich auch dadurch auszeichnen kann, dass es Schaltflanken kleiner als 5 V/µs and eine Schaltrate von höchstens 1 kHz hat, also beispielsweise einem typischen Pin-Dioden-Schaltsignal entspricht.
Die Auswahleinheit 100 könnte für jedes dieser Signale HF, QDC eine entsprechende Busvorrichtung 160 bzw. eine busähnliche Vorrichtung 150 aufweisen. Jedoch ist auch denkbar, dass in dem Magnetresonanzbildgebungssystem 1 besagte Signale HF, QDC über identische Busvorrichtungen 160 bzw. busähnliche Vorrichtungen 150 gleichzeitig übertragen werden. In dem Ausführungsbeispiel ist – durch einen Doppelpfeil angedeutet – eine bidirektionale Verbindungsleitung vorgesehen, in die mehrere Signale HF und QDC – symbolhaft in einem Kreis dergestellt – eingespeist werden.
Im Ausführungsbeispiel der 5 – wie auch im Ausführungsbeispiel der 4 – umfassen die Übertragungseinrichtungen 20 sowohl einen Empfänger 22 für ein Magnetresonanzsignal, der ein Hochfrequenzsignal HF empfängt, als auch eine Ansteuerungsvorrichtung 24 für ein Abstimmungselement 17 zur Abstimmung eines Antennenelements 12 für ein Magnetresonanzsignal, das ein Quasigleichstromsignal QDC aussendet. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel der 4 sind im Ausführungsbeispiel der 5 Empfänger 22 und Ansteuerungsvorrichtung 24 zu einer Baueinheit zusammengefasst.
Insbesondere kann es sich bei der Ansteuerungsvorrichtung 24 um die PIN-Dioden-Ansteuerungsvorrichtung zur Verstimmung von Empfangsspulen handeln. Neben separaten Busvorrichtungen 160 oder busähnlichen Vorrichtungen 150 können diese Signale auch über identische Busvorrichtungen 160 bzw. busähnliche Vorrichtungen 150 in dem Magnetresonanzbildgebungssystem 1 übertragen werden. Dazu kann beispielsweise eine Kette von Schaltelementen 105 einer busähnlichen Vorrichtung 150 mit mehreren unterschiedlichen Übertragungseinrichtungen 20 bzw. Empfängern 22 und Ansteuerungsvorrichtungen 24 gleichzeitig verbunden sein.
In gleicher Weise ist denkbar, dass der durchgehende, ununterbrochene Leitungsabschnitt 161 der Busvorrichtung 160 mit mehreren unterschiedlichen Übertragungseinrichtungen 20, die beispielsweise Empfänger 22 und Ansteuerungsvorrichtungen 24 umfassen, gleichzeitig verbunden ist.
Dabei ist selbstverständlich eine unterschiedliche Schaltsequenz der Schaltelemente 105 für unterschiedliche elektrische Endgeräte 10, beispielsweise ein Abstimmungselement 17 zur Abstimmung eines Antennenelements 12 für ein Magnetresonanzsignal und ein Antennenelement 12 bzw. Vorverstärker 15, in den Erfindungsgedanken eingeschlossen. So könnten besonders im Fall von Busvorrichtungen 160 beispielsweise Schaltelemente 105, die eine Verbindung mit einem Antennenelement ermöglichen, von Schaltelementen 105 abweichen, die eine Verbindung mit einem Abstimmungselement 17 ermöglichen. Die Steuerungselemente könnten dann diese geeignet betätigen, sodass beispielsweise Empfangsspulen verbunden und gleichzeitig abgestimmt werden, während andere Empfangsspulen beispielsweise verstimmt werden.
Bevorzugt ist jedoch die Schaltsequenz der Schaltelemente 105, die besonders bevorzugt von der Position der Liege in dem Magnetresonanzbildgebungssystem 1 abhängig ist, für besagte unterschiedliche elektrische Endgeräte 10 identisch. Somit können beispielsweise in Abhängigkeit von der Position der Liege in dem Magnetresonanzbildgebungssystem 1 gleichzeitig Antennenelemente 12 mit zugehörigen Empfängern 22 automatisch verbunden sein, und auch die Abstimmung von Antennenelementen 12 kann automatisch erfolgen. Beispielsweise könnten über jeweils die gleichen Schaltelemente 105 sowohl ein Abstimmungselement 17 als auch eine Empfangsspule mit einem der Empfänger 22 bzw. einer der Ansteuerungsvorrichtungen 24 verbunden sein.
Wie dies beispielsweise in 5 angedeutet ist, können in einer busähnlichen Vorrichtung 150 beispielsweise nur die mit Ansteuerungsvorrichtungen 24 verbundenen Abstimmungselemente 17 ein dynamisches „Verstimmsignal“ zur Verstimmung von Empfangsspulen erhalten, während nicht mit Ansteuerungsvorrichtungen 24 verbundene Abstimmungselemente 17 eine statische Verstimmung der Empfangsspulen bewirken. Aus der 5 nicht ersichtlich, könnte für die nicht verbundenen Abstimmungselemente 17 die Verbindung mit einem vorbestimmten statischen Potential vorgesehen sein, welches nicht verbundenen Abstimmungselementen 17 beispielsweise dann automatisch mit Hilfe der Schaltelemente 105 zugeführt wird.
Wie bereits dargelegt, verbessert die Erfindung entscheidend die Verbindung zwischen elektrischen Endgeräten 10 und Übertragungseinrichtungen 20. Dies kann durch zusätzliche Maßnahmen weiter gefördert werden, die aus 6 ersichtlich sind.
Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt, dass im Signalweg vor der Einspeisung von Signalen in die Auswahleinheit 100 Kompensationselemente 170 angeordnet sind, die eine Kompensation unterschiedlicher Längen des Signalwegs in der Auswahleinheit 100 bedingen. Unterschiedliche Längen (die beispielsweise auch als elektrische Längen festgelegt sein können) resultieren beispielsweise sowohl in einer Variation der Dämpfung des Signals, beispielsweise aufgrund des Leitungswiderstandes, als auch in unterschiedlichen Signallaufzeiten. Die Kompensationselemente 170 könnten dann beispielsweise eine Widerstandsanpassung des Übertragungsweges oder eine Zeitdilatation des übertragenen Signals bewirken, sodass die angesprochenen Effekte unterschiedlicher Längen in der Auswahleinheit 100 kompensiert sind.
Wie aus 7 ersichtlich ist, können die Kompensationselemente 170 auch in oder an der Auswahleinheit 100 angeordnet sein. In dem Ausführungsbeispiel ist vorgeschlagen, dass die Auswahleinheit starr, insbesondere in Form einer länglichen Platine 120, ausgeführt ist, deren Längsausdehnung sich in Hauptbewegungsrichtung I des beweglichen Objektträgerelements 50 erstreckt. Wie bereits angedeutet, ist es besonders vorteilhaft, wenn die Auswahleinheit 100 die Abmessungen der Liege in wenigstens einer Dimension im Wesentlichen erreicht.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel erreicht die Platine 120, die ebenfalls die Kompensationselemente 170 trägt, im Wesentlichen die Abmessungen des bereits angesprochenen beweglichen, verfahrbaren Tisches in Hauptbewegungsrichtung I, also in Längsausdehnungsrichtung des Tisches. Lediglich Führungselemente bzw. Befestigungselemente, die eine klemmende Fixierung in dieser Richtung unterstützen, bedingen eine Beabstandung der Auswahleinheit 100 von einem Gehäuse 125 des Tisches um weniger als 25% der Abmessungen des Tisches bzw. des beweglichen Objektträgerelements 50 in Hauptbewegungsrichtung I.
Somit ist wirkungsvoll die Möglichkeit geschaffen, über die gesamte Länge des Tisches bzw. über die Ausdehnung des beweglichen Objektträgerelements 50 in besagter Hauptbewegungsrichtung I hinweg, Verbindungsstellen mit elektrischen Endgeräten 10 vorzusehen. Diese Verbindungsstellen können regelmäßig angeordnet, beispielsweise gleich beabstandet, sein. Eine besonders einfache Einstellung der Kompensationselemente 170 kann beispielsweise dann die Folge sein kann.
Darüber hinaus ist jedoch auch denkbar, dass die Verbindungsstellen an die Form häufig abgebildeter Untersuchungsobjekte OBJ angepasst angeordnet sind. Beispielsweise können dazu mehrere Sequenzen von gleich beabstandeten Verbindungsstellen vorgesehen sein.
Wie ebenfalls aus der Darstellung der 6 und 7 ersichtlich ist, ist besonders vorteilhaft jeder Verbindungsstelle wiederum ein Kompensationselement 170 zugeordnet, sodass eine leichte Anpassung an verschiedene elektrische Endgeräte erfolgen kann.
Aus dem Vorbeschriebenen wird deutlich, dass die Erfindung wirkungsvoll Möglichkeiten bereitstellt, die Verbindung von elektrischen Endgeräten und Übertragungseinrichtungen zu verbessern, sodass insbesondere auch die Qualität der Magnetresonanzbildgebung verbessert werden kann.
Es wird abschließend ebenfalls darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorhergehend detailliert beschriebenen Auswahleinheiten bzw. Magnetresonanzbildgebungssystemen lediglich um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Merkmale sämtlicher Ausführungsbeispiele oder in Figuren offenbarter Weiterbildungen in beliebiger Kombination verwendet werden können. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können.
Bezugszeichenliste

1: Magnetresonanzbildgebungssystem
10: elektrisches Endgerät
12: Antennenelement
15: Vorverstärkereinheit
17: Abstimmungselement
20: Übertragungseinrichtung
22: Empfänger
24: Ansteuerungsvorrichtung
50: bewegliches Objektträgerelement
55: Kabelkanal
100: Auswahleinheit
105: Schaltelement
110: Steuerungselement
120: Platine
125: Gehäuse
150: busähnliche Vorrichtung
160: Busvorrichtung
161: ununterbrochener Leitungsabschnitt
165: Terminator
170: Kompensationselement
z: Richtung
B0: Grundmagnetfeld
I: Hauptbewegungsrichtung
M: erste Anzahl (von elektrischen Engeräten)
N: zweite Anzahl (von Übertragungseinrichtungen)
V: Volumen
OBJ: Untersuchungsobjekt
HF: Hochfrequenzsignal
QDC: Quasigleichstromsignal

Claims

Auswahleinheit (100) für ein Magnetresonanzbildgebungssystem (1) zur elektrischen Verbindung einer ersten Anzahl (M) von elektrischen Endgeräten (10) mit einer zweiten Anzahl (N) von Übertragungseinrichtungen (20), wobei die Auswahleinheit (100) in und/oder an einem beweglichen Objektträgerelement (50) zur Bewegung eines Untersuchungsobjekts (OBJ) in eine Aufnahmeposition angeordnet ist.
Auswahleinheit (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Anzahl (M) sich von der zweiten Anzahl (N) unterscheidet, wobei bevorzugt die erste Anzahl (M) die zweite Anzahl (N) übersteigt.
Auswahleinheit (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Endgeräte (10) ein Antennenelement (12) für ein Magnetresonanzsignal umfassen.
Auswahleinheit (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Endgeräte (10) ein Abstimmungselement (17) zur Abstimmung eines Antennenelements (12) für ein Magnetresonanzsignal umfassen.
Auswahleinheit (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungseinrichtungen (20) Empfänger (22) für ein Magnetresonanzsignal umfassen.
Auswahleinheit (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungseinrichtungen (20) eine Ansteuerungsvorrichtung (24) für ein Abstimmungselement (17) zur Abstimmung eines Antennenelements (12) für ein Magnetresonanzsignal umfassen.
Auswahleinheit (100) für ein Magnetresonanzbildgebungssystem (1), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Verbindung einer ersten Anzahl (M) von elektrischen Endgeräten (10) mit einer zweiten Anzahl (N) von Übertragungseinrichtungen (10), wobei die Auswahleinheit (100) als Busvorrichtung (160) und/oder busähnliche Vorrichtung (150) ausgebildet ist.
Auswahleinheit (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahleinheit (100) als Busvorrichtung (160) bzw. busähnliche Vorrichtung (150) ausgebildet ist, die mehrere voneinander unabhängige Busvorrichtungen (160) bzw. busähnliche Vorrichtungen (150) umfasst.
Auswahleinheit (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Steuerungselement (110), das in Abhängigkeit von der Position des beweglichen Objektträgerelements (50) in dem Magnetresonanzbildgebungssystem zur Bewegung eines Untersuchungsobjekts (OBJ) in eine Aufnahmeposition die elektrischen Endgeräte mit den Übertragungseinrichtungen (20) verbindet.
Auswahleinheit (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahleinheit (100) zum Empfang eines Steuerungssignals einer Steuerungseinheit zur Steuerung der Bewegung des beweglichen Objektträgerelements (50), wobei das Signal die Position des beweglichen Objektträgerelements (50) in dem Magnetresonanzsystem (1) wiedergibt, ausgebildet ist und die Verbindung der elektrischen Endgeräte (10) mit den Übertragungseinrichtungen (20) auf Basis des Steuerungssignals erfolgt.
Auswahleinheit (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahleinheit (100) wenigstens in einer Dimension die Abmessungen eines beweglichen Objektträgerelements (50) zur Bewegung eines Untersuchungsobjekts (OBJ) in eine Aufnahmeposition erreicht.
Auswahleinheit (100) nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahleinheit (100) starr, insbesondere als einzelne Platine (120) ausgebildet ist.
Magnetresonanzbildgebungssystem (1) mit einer Auswahleinheit (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Magnetresonanzbildgebungssystem (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung mehrere zueinander verschiedene Signale (DC, QDC, HF) gleichzeitig wenigstens abschnittsweise über eine mit Hilfe der Auswahleinheit (100) gebildete Verbindung zwischen den elektrischen Endgeräten (10) und den Übertragungseinrichtungen (20) erfolgt.
Verfahren zur Verbindung von elektrischen Endgeräten (10) mit Übertragungseinrichtungen (20) in einem Magnetresonanzbildgebungssystem (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung mit Hilfe einer Auswahleinheit (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 12 erfolgt.