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Die Erfindung betrifft eine Skaliereinheit für Empfangsantennen einer Anzahl von Lokalspulen eines Magnetresonanztomographiegerätes (MRT), wobei die Skaliereinheit eine Mehrzahl von Signaleingängen für den Empfang von Signalen der Empfangsantennen, sowie eine Mehrzahl von Signalausgängen für die Abgabe von unveränderten und/oder veränderten Signalen der Empfangsantennen aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Empfangseinrichtung, eine Lokalspule, eine Empfangs- und Übertragungseinrichtung mit einer entsprechenden Skaliereinheit, ein Magnetresonanztomographiegerät sowie ein Verfahren zur Signalübertragung hierzu.
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Um MRT-Bilder mit einem bestmöglichen Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) zu erzeugen, müssen nach dem Stand der Technik Empfangsantennen eingesetzt werden, welche möglichst nahe an dem zu messenden Objekt (z. B. Patient oder Proband) platziert werden. Dies sind sogenannte Lokalspulen, welche meist als Empfangsspulen ausgebildet sind, aber zusätzlich auch Sendespulen sein können.
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Eine Lokalspule ist für den Benutzer des MRT eine physikalische Einheit, die er verwenden kann. Diese besitzt ggf. mehrere logische Untereinheiten, die Spulenelemente, die der Benutzer z. B. für die Messung einzeln an- oder abwählen kann. Ein Spulenelement wiederum fasst in der Regel mehrere Empfangsantennen (local coil antenna) zusammen, welche die individuellen MRT-Signale erzeugen, welche letztlich in die MRT-Bildgebung als einzelne und unabhängige Signale einfließen. Hierbei weist beispielsweise eine Lokalspule drei einzeln ansprechbare Spulenelemente auf, die je sechs ggf. einzeln ansprechbare Empfangsantennen haben, so dass dann in diesem Beispiel eine Lokalspule 18 einzelne Empfangsantennen hätte.
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Es ist vorteilhaft, eine Vielzahl derartiger Empfangsantennen zu haben, um z. B. schnellere MRT-Messungen mittels paralleler Bildgebungsverfahren zu ermöglichen. Je höher daher die Antennendichte der Empfangsantennen, also die Anzahl der Empfangsantennen der Lokalspule, desto höher die Bildqualität. Die Problematik besteht darin, dass die vielen Empfangsantennen viele unabhängige Signale erzeugen, welche über viele Kabel übertragen und über viele AD-Wandler (Analog-Digital-Wandler) digitalisiert werden müssen.
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Über eine Schaltmatrix zwischen den Empfangsantennen und den AD-Wandlern kann zumindest eine Auswahl an zu verwendenden Signalen getroffen werden, so dass sich die Anzahl der AD-Wandler auf ein Maß n beschränkt, wie viele Empfangsantennen maximal zu einem Zeitpunkt überhaupt verwendet werden können. Dies ist durch die Größe des Homogenitätsvolumens des MRT beschränkt, da in der Praxis in der Regel ohnehin nicht alle Spulenelemente gleichzeitig im Homogenitätsvolumen des MRT zu liegen kommen.
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Soll ein System jedoch aus Kostengründen mit weniger als n Receivern (also A/D-Wandlern plus Infrastruktur) der Bildverarbeitungseinheit zum Einsatz kommen, dann kann mit einem unveränderten Satz an Lokalspulen in der Regel nicht das gesamte Homogenitätsvolumen des MRT zur Bildgebung verwendet werden, da nicht genug Receiver der Bildverarbeitungseinheit zur Bildverarbeitung zur Verfügung stehen. Das heißt, dass herkömmliche Lokalspulen nach dem Stand der Technik nicht mit einer geringen Anzahl an Receivern einer Bildverarbeitungseinheit zur Bildverarbeitung kompatibel sind und daher eine Anpassung der Signale der Empfangsantennen vor der Übergabe an die Bildverarbeitungseinheit in einer Skaliereinheit erfolgen müsste. Natürlich können in einem MRT auch mehrere Lokalspulen zum Einsatz kommen, die dann vorzugsweise alle mit der Skaliereinheit verbunden sein sollten.
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Aus dem Stand der Technik ist ein Kombinationsnetzwerk mit der
DE 103 13 004 B3 bekannt geworden, wobei dieses sehr komplexe Kombinationsnetzwerk eine Kombination der Einzelsignale der Vielzahl von Empfangsantennen ermöglicht. Hierbei ist das Kombinationsnetzwerk mit einer Vielzahl von Eingängen und einer gleichen Anzahl Ausgängen versehen, wobei innerhalb des Kombinationsnetzwerks alle Eingänge mit allen Ausgängen verbunden sind. Innerhalb des Kombinationsnetzwerks kann eine Gewichtung und/oder Phasenverschiebung der Einzelsignale der Vielzahl von Empfangsantennen erfolgen.
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Hier werden also die Daten (Signale) der Lokalspulen durch das Kombinationsnetzwerk umverteilt. Am Eingang liegen die Originaldaten (Signale) der Antennen an, am Ausgang Signale, welche als „Moden” bezeichnet werden. Bei entsprechendem Entwurf des Kombinationsnetzwerkes stellt das Signal an Ausgang 1 eine Art Summe aller Antennen (auch „CP-Mode” genannt) dar und deckt zumindest geometrisch den Empfangsbereich dieser Antennen ab – gewissermaßen als eine einzelne größere virtuelle Antenne. Die weiteren Signale der höheren Moden sind ebenfalls geeignet, aus den ursprünglichen Signalen gemischt zu werden, derart, dass sie die jeweils vorherigen Moden mit neuem Informationsgehalt ergänzen. Auf diese Weise wird eine Kombinierbarkeit der Lokalspule erzeugt, da man durch die Verwendung bereits bei einem einzigen Empfangskreis, Signale aus dem gesamten geometrischen Bereich nutzen kann und durch Verwendung weiterer Empfangskanäle die Nutzung weiterer Moden möglich wird, was die Bildqualität verbessert und die Verwendung z. B. von parallelen Bildgebungsverfahren ermöglicht.
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Nachteil dieses bekannten Kombinationsnetzwerks der
DE 103 13 004 B3 ist jedoch, dass es äußerst komplex und somit sehr kostenintensiv in Konstruktion, Herstellung, Wartung und Reparatur ist.
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Nachteilig ist daher der notwendige Aufwand hinsichtlich Entwicklung, Umfang der Schaltung, Komplexität, sowie ggf. notwendiger individueller Abstimmung bei der Produktion.
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Ferner enthalten die Moden zwar den gleichen Informationsgehalt als die ursprünglichen Signale bei Verwendung aller Moden und korrekter Realisierung des Kombinationsnetzwerkes, jedoch ist die Signalcharakteristik deutlich verändert und die Verwendung insbesondere der höheren Moden in unveränderten Algorithmen zur MRT-Bildberechnung mitunter problematisch. Wenn schon mehrere Signale als nur das Summensignal einer Lokalspule oder eines Spulenelementes zur Rohdatengewinnung für die Bildberechnung verwendet werden sollen, dann wäre es vorteilhaft, die insbesondere ungewichteten und/oder phasengleichen ursprünglichen Signale zu nutzen, welche doch unproblematischer im Hinblick auf eine unveränderte Signalcharakteristik sind.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, den Schaltungsaufwand einer derartigen gattungsgemäßen Skaliereinheit wesentlich zu verringern, bei gleichzeitig vergleichbar gutem oder gar verbessertem Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) und damit auch vergleichbar guter bzw. verbesserter MRT-Bildqualität.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe dienen die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Die abhängigen Ansprüche sowie die nachfolgende Beschreibung enthalten besonders vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung, wobei insbesondere auch die Ansprüche einer Kategorie analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein können. Ebenso können Merkmale verschiedener Ausführungsvarianten kombiniert werden.
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Wesentliches Merkmal ist hierbei, dass zumindest in einem Summensignalmodus sämtliche Signaleingänge mit einem, vorzugsweise einzigen, gemeinsamen Signalausgang signaltechnisch verbunden sind, so dass an diesem die Summe der, insbesondere unveränderten, d. h. ungewichteten und phasengleichen, Signale aller Signaleingänge anliegt und dass die weiteren Signalausgänge der Mehrzahl von Signalausgängen mit je einem einzigen, dem jeweiligen Signalausgang einzeln zugeordneten Signaleingang signaltechnisch verbunden sind, so dass an diesen weiteren Signalausgängen jeweils das, insbesondere unveränderte, Signal des zugeordneten Signaleingangs, anliegt. „Signaltechnisch verbunden” heißt hierbei, dass die jeweiligen Ausgänge und Eingänge in irgendeiner Weise signalleitend bzw. datenleitend miteinander gekoppelt sind, insbesondere elektrisch leitend aber gegebenenfalls auch mit dazwischen angeordneten Komponenten wie Optokopplern, Lichtleitern, kabellosen Übertragungsstrecken etc. bzw. Komponenten, die das Signal verändern können. Besonders bevorzugt handelt es sich um eine einfache elektrisch leitende Verbindung mittels einer Leiterbahn o. ä.
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Vorteil hierbei ist, dass durch Bilden lediglich der Summe aller, insbesondere unveränderten, einzelnen Antennensignale in der Skaliereinheit, sowie Durchleiten der insbesondere unveränderten übrigen einzelnen Antennensignale durch die Skaliereinheit, sowie ggf. Übertragen dieser Signale (insbesondere wie später noch erläutert via Multiplex-/Demultiplexvorrichtung), der Schaltungsaufwand wesentlich verringert, die Bildqualität jedoch nicht wesentlich verschlechtert ist. Zudem kann die erfindungsgemäße Skaliereinheit vollkommen flexibel eingesetzt werden, so dass nahezu jede beliebige Lokalspule (auch mehrere gleichzeitig), deren Spulenelemente und Empfangsantennen, bei jedem beliebigen MRT und dessen Bildverarbeitungseinheit, ohne komplexe Anpassungen angewendet werden kann.
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Damit wird eine sehr kostengünstige Skaliereinheit bereitgestellt, da sämtliche Eingangssignale aufsummiert an einem einzigen Ausgang der Skaliereinheit zur Übertragung an eine Bildverarbeitungseinheit des MRT anliegen. Somit wird eine Vielzahl von Signalen von Empfangsantennen einer Lokalspule, z. B. Kopfspule, im Untersuchungsbereich des Patienten zusammengefasst und als ein einziger Summen-Signalwert an die Bildverarbeitungseinheit des MRT weiter geleitet. Diese Lokalspule ist wie viele andere auch in verschiedene Bereiche segmentiert (bspw. vorne/hinten und jeweils oben/unten), wobei jedes dieser Segmente aus vielen Empfangsantennen bestehen kann. Das Summensignal wird vorzugsweise aus jedem der Segmente ermittelt, um die Bildqualität zu verbessern.
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Eine „ungewichtete, phasengleiche” Summation ist eine besonders einfache und auch die kostengünstigste Variante für ein Summensignal. Da der Aufwand ja nur für ein einziges Output-Signal betrieben werden muss, können prinzipiell aber auch andere aufwändigerer Verschaltungen genutzt werden, wenn dies aus anderen Gründen vorteilhaft ist.
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Für ein ideales CP-Signal (eine Art Summe einer Mehrzahl von Antennen im CP-Mode) kann auch eine komplexgewichtete Summe gebildet werden, beispielsweise aus drei Antennen verwendet man vorteilhafterweise drei unterschiedliche Gewichtungsfaktoren, wovon zumindest einer sogar komplexwertig sein kann. Vorteilhaft gegenüber einer starren Umverteilungsmatrix ist damit die Möglichkeit, die ursprünglichen Signale zur Rohdatengewinnung für die weitere Bildberechnung zu nutzen.
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Die erfindungsgemäße Skaliereinheit ist grundsätzlich für Empfangsantennen mindestens eines Spulenelementes mindestens einer Lokalspule eines MRT einsetzbar, wobei die mindestens eine Lokalspule insbesondere eine Vielzahl, z. B. drei, von Spulenelementen aufweist, die wiederum jeweils eine Vielzahl, z. B. sechs, von Empfangsantennen ausweisen.
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Die Skaliereinheit weist daher insbesondere eine Vielzahl, z. B. 18, von Signaleingängen für den Empfang der Signale einer Vielzahl, z. B. 18, von Empfangsantennen auf, sowie eine Vielzahl, z. B. 18, von Signalausgängen für die Abgabe der unveränderten und/oder veränderten Signale der Vielzahl von Empfangsantennen.
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Im Unterschied zum Stand der Technik der
DE 103 13 004 B3 liegen bei der vorliegenden Erfindung die Signale der Empfangsantennen bevorzugt ungewichtet und/oder phasengleich an den Signalausgängen der Skaliereinheit an, können in einer alternativen Ausführungsform aber ebenfalls gewichtet und/oder phasenverschoben an den Signalausgängen der Skaliereinheit anliegen.
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Eine alternative Skaliereinheit zur eingangs beschriebenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Schaltelement, mittels welchem der Signalausgang, an dem die Summe der Signale aller Signaleingänge in dem Summensignalmodus anliegt, in einem Einzelsignalmodus auf einen diesem Signalausgang zugeordneten Signaleingang elektrisch leitend umschaltbar ist, so dass sämtliche Signaleingänge mit je einem einzigen zugeordneten Signalausgang signaltechnisch verbunden sind, so dass an diesen jeweils das, insbesondere unveränderte, Signal des zugeordneten Signaleingangs anliegt.
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Selbstverständlich könnte dieses Schaltelement stattdessen oder alternativ auf Seiten der Übertragungseinrichtung zur Übertragung der Ausgangssignale an die Bildverarbeitungseinrichtung vorhanden sein.
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Dabei kann das Schaltelement ein elektro-mechanischer Schalter oder Taster sein, oder aber ein elektronischer Schalter in Form eines Halbleiterschalters, wie z. B. Halbleiterrelais oder Transistor.
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Hierbei liegt in aller Regel an dem Signalausgang, an dem im Summensignalmodus die Summe der Signale aller Signaleingänge anliegt, im Einzelsignalmodus ein einzelnes Signal des Signaleinganges an. Alternativ könnte aber auch an dem Signalausgang, an dem im Summensignalmodus die Summe der Signale aller Signaleingänge anliegt, im Einzelsignalmodus kein einzelnes Signal des Signaleinganges anliegen, so dass dieser Signalausgang ein separater Summensignalausgang ist, der ausschließlich zur Weiterleitung des Summensignals aller Einzelsignale an die Bildverarbeitungseinheit des MRT dient.
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Eine weitere Ausführung der erfindungsgemäßen Skaliereinheit verbindet daher sämtliche Signaleingänge mit je einem einzigen zugeordneten Signalausgang signaltechnisch, so dass an diesen jeweils das, insbesondere unveränderte, Signal des zugeordneten Signaleingangs, anliegt, welche in einem Einzelsignalmodus von einer Bildverarbeitungseinheit des MRT abrufbar sind, wobei sämtliche Signaleingänge und/oder sämtliche Signalausgänge mit einem ggf. zusätzlichen gemeinsamen Signalausgang signaltechnisch verbunden sind, so dass an diesem die Summe der, insbesondere unveränderten, d. h. ungewichteten und phasengleichen, Signale aller Signaleingänge anliegt, welches in einem Summensignalmodus von einer Bildverarbeitungseinheit des MRT abrufbar ist.
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Es könnten daher einfach sämtliche Eingänge der Skaliereinheit mit sämtlichen Ausgängen der Skaliereinheit, sowie einem zusätzlichen Summenausgang der Skaliereinheit verbunden sein, womit das oben erwähnte Schaltelement entfallen könnte.
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Die vorliegende Erfindung soll aber auch eine Empfangseinrichtung mit einer erfindungsgemäßen Skaliereinheit schützen, wobei die Mehrzahl von Empfangsantennen der Anzahl von Lokalspulen eines MRT, einzeln jeweils mit der Mehrzahl von zugeordneten Signaleingängen der Skaliereinheit signaltechnisch verbunden sind, sowie die Mehrzahl von Signalausgängen der Skaliereinheit signaltechnisch mit einer Mehrzahl zugeordneter Signaleingänge einer Bildverarbeitungseinheit BV des MRT verbindbar sind.
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Die vorliegende Erfindung soll auch eine Lokalspule für eine erfindungsgemäße Empfangseinrichtung mit erfindungsgemäßer Skaliereinheit schützen, wobei die Lokalspule eine Mehrzahl von Empfangsantennen und zumindest eine Skaliereinheit aufweist.
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Die vorliegende Erfindung soll auch eine Empfangs- und Übertragungseinrichtung mit erfindungsgemäßen Skaliereinheiten schützen, wobei eine Mehrzahl von Skaliereinheiten vorhanden sind, deren jeweilige Signalausgänge, an denen die Summen der Signale aller Signaleingänge anliegen, signaltechnisch mit einem Multiplexer verbunden sind, der über einen Übertragungskanal (d. h. in irgendeiner geeigneten Form signalleitend bzw. datenleitend, d. h. insbesondere elektrisch leitend oder lichtleitend oder kabellos über eine Luftschnittstelle mittels elektromagnetischer Funkwelle etc.) mit einem Demultiplexer verbunden ist, mittels welchem die Summen der Signale aller Signaleingänge jeder Skaliereinheit einzeln der Bildverarbeitungseinheit des MRT zuführbar sind. Dabei können beliebige Multiplexverfahren zum Einsatz kommen, wie z. B. Zeitmultiplexverfahren, Frequenzmultiplexverfahren etc.
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Besonders vorteilhaft dabei ist, wenn je eine Anzahl von Signalausgängen der Mehrzahl von Skaliereinheiten, an denen die Signale der Signaleingänge anliegen, signaltechnisch mit einem Multiplexer verbunden sind, der über einen Übertragungskanal mit einem Demultiplexer verbunden ist, mittels welchem die Signale der Signaleingänge jeder Skaliereinheit einzeln einer Bildverarbeitungseinheit des MRT zuführbar sind.
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Vorzugsweise werden die beiden zuvor genannten Signalübertragungen via Multiplexer/Demultiplexer miteinander kombiniert, so dass über einen ersten Übertragungskanal der Übertragungseinheit die Mehrzahl von Summen der Eingangssignale gemultiplext z. B. per Zeitmultiplex seriell hintereinander oder aber per Frequenzmultiplex an die Bildverarbeitungseinheit des MRT übertragen werden, sowie über einen zweiten Übertragungskanal der Übertragungseinheit die Mehrzahl von Eingangssignalen selbst z. B. per Zeitmultiplex seriell hintereinander oder aber per Frequenzmultiplex an die Bildverarbeitungseinheit des MRT übertragen werden. Ebenso sind auch andere Multiplexverfahren möglich. Im Übrigen ist diese kombinierte Signalübertragungen via Multiplexer/Demultiplexer auch besonders vorteilhaft für komplexere Skaliereinheiten.
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Hier kann in einer vorteilhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung der Multiplexer direkt in mindestens eine der Skaliereinheiten und/oder mindestens eine der Lokalspulen integriert werden, womit eine sehr einfache signaltechnische, bevorzugt einfach elektrisch leitende, Kopplung einerseits der Signalausgänge der Summensignale und andererseits der Signalausgänge der Einzelsignale erfolgen kann. Es wird dann nur noch ein einziges Anschlusskabel zur Kopplung mit dem Demultiplexer benötigt, falls die Signalübertragung über den Übertragungskanal mechanisch gekoppelt erfolgt, also z. B. über elektrische und/oder optische Leiter. Falls die Signalübertragung über den Übertragungskanal über Funkwellen erfolgt, dann könnte auch die Sendeeinrichtung direkt in mindestens eine der Skaliereinheiten und/oder mindestens eine der Lokalspulen und/oder den Multiplexer integriert werden.
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Die vorliegende Erfindung soll auch ein Magnetresonanztomographiegerät (MRT) schützen, mit einer erfindungsgemäßen Empfangs- und Übertragungseinheit und erfindungsgemäßen Skaliereinheiten.
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Schließlich soll die Erfindung auch ein Verfahren zur Signalübertragung einer erfindungsgemäßen Skaliereinheit oder aber einer erfindungsgemäßen Empfangseinheit oder aber einer erfindungsgemäßen Lokalspule oder aber einer erfindungsgemäßen Empfangs- und Übertragungseinheit, oder aber eines erfindungsgemäßen MRT schützen, wobei zumindest in einem Summensignalmodus sämtliche Signaleingänge mit einem vorzugsweise einzigen gemeinsamen Signalausgang signaltechnisch verbunden werden, so dass an diesem die Summe der, insbesondere unveränderten, d. h. ungewichteten und phasengleichen, Signale aller Signaleingänge anliegt und die weiteren Signalausgänge der Mehrzahl von Signalausgängen mit je einem einzigen, dem jeweiligen Signalausgang einzeln zugeordneten Signaleingang signaltechnisch verbunden werden, so dass an diesen weiteren Signalausgängen jeweils das, insbesondere unveränderte, Signal des zugeordneten Signaleingangs, anliegt.
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Alternativ kann bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren der Wert des Signals der Empfangsantenne am Signaleingang, der im Summensignalmodus nicht direkt auf einen zugeordneten Signalausgang gelegt wird, aus dem Betrag der Differenz zwischen der am zugeordneten Signalausgang anliegenden Summe aller Signale der Signaleingänge und der Summe aller übrigen einzelnen Signale berechnet werden, die an den übrigen Signaleingängen oder Signalausgängen anliegen. Wenn das Summensignal eine komplex-gewichtete Summe ist, kann die Rekonstruktion des einen (fehlenden) Ursprungssignals mit Hilfe der ohnehin zu jeder individuellen Spule abgelegten (bspw. im EEPROM der Spule selbst) Meta-Informationen erfolgen. Bspw. können die Gewichtungsfaktoren als Meta-Informationen hinterlegt werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden nun anhand von Ausführungsbeispielen bezugnehmend auf die begleitende Zeichnung näher erläutert.
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1 zeigt schematisch eine Lokalspule mit einer erfindungsgemäßen Skaliereinheit mit zwei Eingängen und zwei Ausgängen,
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2 zeigt schematisch eine Lokalspule mit einer erfindungsgemäßen Skaliereinheit nach 1, jedoch mit Umschalter für einen Eingang/Ausgang,
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3 zeigt schematisch eine Lokalspule mit einer allgemeinen erfindungsgemäße Skaliereinheit mit n Eingängen und n Ausgängen, sowie Umschalter für einen Eingang/Ausgang,
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4 zeigt schematisch mehrere erfindungsgemäße Skaliereinheiten nach 1 bis 3, deren Ausgangssignale über eine Multiplexer-/Demultiplexereinheit an eine Bildverarbeitungseinheit BV eines Magnetresonanztomographen MRT geleitet werden.
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1 bis 3 stellen jeweils Empfangsantennen (im Folgenden kurz Antennen) A1, A2, A3, A4, ..., An dar, welche mit der erfindungsgemäßen Skaliereinheit 1 gekoppelt sind, wobei die Antennen A1, A2 zusammen mit der Skaliereinheit 1 hier Teil einer Lokalspule LS sind. Die Lokalspule LS kann noch eine Vielzahl weiterer üblicher (nicht dargestellter Komponenten aufweisen, wie z. B. Vorverstärker, Schalterelemente bzw. Verstimmeinrichtungen zum Deaktivieren und Aktivieren der Antennen A1, A2, A3, A4, ..., An.
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1 zeigt nun die erfindungsgemäße Skaliereinheit 1 als Teil einer Empfangseinheit 2 (siehe 4) einer oder mehrerer Lokalspulen LS in einfachster Ausführung, nämlich mit zwei einzelnen Empfangsantennen A1, A2 bzw. zwei Eingängen in1 und in2 und zwei Ausgängen out1 und out2, wobei auch analog zu 3 mehr als zwei Eingänge und zwei Ausgänge vorhanden sein können. Natürlich kann die Anzahl der Eingänge von der Anzahl der Ausgänge sich unterscheiden, da ja innerhalb der Skaliereinheit 1 eine Zusammenführung der Signale erfolgt, aber auch eine Aufsplittung der Eingangssignale durchgeführt werden kann. Bevorzugt wird aber, dass die Anzahl der Eingänge und die Anzahl der Ausgänge identisch sind.
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Ähnlich zum Kombinationsnetzwerk der
DE 103 13 004 B3 , besteht die erfindungsgemäße Skaliereinheit
1 in diesem einfachsten Fall aus zwei Eingängen in1, in2 für die Signale der zwei Antennen A1 und A2, sowie zwei Ausgängen out1 und out2 für die transformierten Daten (Signale). Auch hier findet eine Signalkombination der Signale der zwei Antennen A1 und A2 zu einem Summensignal statt, jedoch nur für ein einziges Summensignal, (z. B. CP-Mode), welches mit allen Vorteilen eines Kombinationsnetzwerkes am Ausgang out1 zur Verfügung gestellt wird. Am Ausgang out2 liegt dann das ursprüngliche Antennensignal in2, an mit allen Vorteilen einer Lokalspule LS ohne Kombinationsnetzwerk. Die interne Signalkombination (Summenbildung) ist deutlich einfacher als das Kombinationsnetzwerk aus dem Stand der Technik mit n Eingängen und n Ausgängen, da immer nur genau ein Ausgang kombiniert werden muss, was insbesondere für ein Summensignal aus unmittelbar benachbarten Antennen das einfachst mögliche Szenario darstellt.
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In 1 entfällt im Vergleich zu 2 nur der Schalter S, so dass am Ausgang out1 immer das aus allen Eingängen in1, in2 kombinierte Summensignal anliegt. Im Fall der Verwendung aller Ausgänge out1, out2 in der MRT-Bildberechnung BV ist ebenfalls wieder sämtlicher Informationsgehalt vorhanden, jedoch nicht mehr auf ursprüngliche Weise, sondern jeweils das erste Signal am Ausgang out1 hat eine andere Charakteristik. Durch geeignete Verfahren ist aber dennoch eine Bildrekonstruktion damit möglich, z. B. in dem auf geeignete Weise aus dem Summensignal und den ebenfalls vorliegenden weiteren Signalen das ursprüngliche Signal in einem Vorverarbeitungsschritt rekonstruiert wird und danach herkömmlich weiter verfahren wird.
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2 entspricht der Skaliereinheit 1 nach 1, jedoch mit Schalter S für Eingang/Ausgang in1/out1.
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Die erfindungsgemäße Skaliereinheit 1 besteht wieder aus zwei Eingängen in1, in2 für die Signale der zwei Antennen A1 und A2, sowie 2 Ausgängen out1 und out2 für die transformierten Daten (Signale). Auch hier findet eine Signalkombination zu einem Summensignal statt, jedoch nur für ein einziges Summensignal, welches intern am Punkt I2 zur Verfügung steht. Falls nur ein einziges Signal von der Skaliereinheit 1 zur Weiterverarbeitung in der MRT-Bildverarbeitung BV angefordert wird, dann wird der Schalter S auf die Position I2 gestellt, und dieses Summensignal (z. B. CP-Mode) wird mit allen Vorteilen eines Kombinationsnetzwerkes am Ausgang out1 zur Verfügung gestellt. Wird jedoch mehr als ein Signal zur Weiterverarbeitung in der MRT-Bildverarbeitung BV angefordert, dann wird der Schalter S auf die Position I1 gestellt und an den Ausgängen out1 und out2 liegen effektiv genau die ursprünglichen Antennensignale an mit allen Vorteilen einer Lokalspule LS ohne Kombinationsnetzwerk. Ferner ist die interne Signalkombination (Summenbildung) deutlich einfacher als das Kombinationsnetzwerk aus dem Stand der Technik mit n Eingängen und n Ausgängen, da immer nur genau ein Ausgang out1 kombiniert werden muss, was insbesondere für ein Summensignal aus unmittelbar benachbarten Antennen A1, A2, ..., An das einfachst mögliche Szenario darstellt.
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Selbstverständlich lässt sich dieses Prinzip auf mehr als zwei Eingangssignale erweitern, was in 3 dargestellt ist.
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Eine derartige Skaliereinheit 1 kommt bevorzugt innerhalb einer Lokalspule LS zum Einsatz, und muss nicht zwangsweise der Anzahl der Antennen A1, A2, ..., An eines Spulenelements entsprechen. So kann z. B. eine Lokalspule LS aus drei Spulenelementen mit je sechs Antennen A1, A2, ..., An bestehen. Hier könnten dann pro Spulenelement drei Skaliereinheiten 1 durch eine Skaliereinheit mit sechs Eingängen/Ausgängen in1 bis in6 und out1 bis out6 ausgestattet werden oder aber mit zwei Skaliereinheiten 1 mit je drei Eingängen/Ausgängen in1 bis in3 und out1 bis out3 oder aber mit drei Skaliereinheiten mit je zwei Eingängen/Ausgängen in1, in2 und out1, out2.
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Eine weitere Vereinfachung der Skaliereinheit 1 ist ebenfalls denkbar, um den Bauteile-Aufwand auf ein Minimum zu reduzieren.
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Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich auf Systeme anwenden, bei denen die Empfangssignale mittels Multiplexingeinheit MUX und Demultiplexingeinheit DEMUX einer Übertragungseinheit 3, die über ein Datenübertragungskabel 4 miteinander verbunden sind, übertragen werden. Hierbei ist beim Stand der Technik ohne Skalierbarkeit zu bedenken, dass die Signale, die auf einen gemeinsamen Multiplexer gehen, nur gemeinsam zur MRT-Bildrekonstruktion BV an- oder abgewählt werden können. Dies liegt daran, dass die Auswahl des Benutzers oder des SW-Frameworks letztlich die zu verwendeten Drähte und Schaltmatrizen steuert und damit immer gemeinsam die Signale die auf ein physikalisches Medium gemultiplext werden.
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Berücksichtigt man dies in geeigneter Weise, dann ist auch hier die Verwendung der erfindungsgemäßen Skaliereinheit 1 auf sinnvolle Weise möglich.
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4 erläutert dies an Hand zweier Signalpaare, allgemeinere Fälle mit mehr als zwei Signalpaaren, z. B. mittels von zwei oder mehreren der Skaliereinheiten 1 der 1 bis 3, sind auf analoge Weise möglich.
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Der bevorzugte Schritt besteht darin, die Signalpfade, welche das kombinierte Signal enthalten, miteinander zu multiplexen, anstatt einen solchen Signalpfad mit einem nur optional Ausgewählten. Das in 4 auf dem oberen Übertragungskanal 4 an die MRT-Bildverarbeitung BV übertragene Hauptsignalpaar Sl1 und Sl2 entspricht den aus den Antennen A1 und A2 bzw. A3 und A4 kombinierten Signalen, d. h. der Signale an den Ausgängen out1 und out3, welches durch jeweils die Summen der jeweiligen Eingänge in1 + in2 und in3 + in4 gebildet wird, falls das Signalpaar Sl3 und Sl4 nicht ausgewählt ist, oder mangels Anzahl an Receivern (nicht dargestellt) der Bildverarbeitungseinheit BV des MRT nicht genutzt werden kann. Das Zusatzsignalpaar Sl3 und Sl4, welche jeweils dem Signal der Ausgänge out2 und out4 und damit dem Signal der Eingänge in2 und in4 entsprechen, werden dann über den in 4 unteren Übertragungskanal 4 an die MRT-Bildverarbeitung BV übertragen.
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Damit wird der Vorteil erreicht, dass eine für Lokalspulen LS universell einsetzbare Skaliereinheit 1 bereit gestellt werden kann, diese jedoch mittels eines Minimums an Aufwand realisiert werden kann.
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Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den zuvor beschriebenen detaillierten Verfahren und Vorrichtungen um Ausführungsbeispiele handelt und dass das Grundprinzip auch in weiten Bereichen vom Fachmann variiert werden kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, soweit er durch die Ansprüche vorgegeben ist. Es wird der Vollständigkeit halber auch darauf hingewiesen, dass die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein” bzw. „eine” nicht ausschließt, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Skaliereinheit
- 2
- Empfangseinheit
- 3
- Übertragungseinheit
- 4
- Übertragungskanal
- LS
- Lokalspule
- A1, A2, A3, A4, ..., An
- Antennen der Lokalspule LS
- in1, in2, in3, in4, inn
- Signaleingänge der Skaliereinheit 1
- out1, out2, out3, out4, outn
- Signalausgänge der Skaliereinheit 1
- S
- Schaltelement der Skaliereinheit 1
- I1
- Position Schaltelement S für Einzelsignalmodus
- I2
- Position Schaltelement S für Summensignalmodus
- MUX
- Multiplexer
- DEMUX
- Demultiplexer
- Sl1, Sl2
- Summensignale am DEMUX
- Sl3, Sl4
- Einzelsignale am DEMUX
- MRT
- Magnetresonanztomographiegerät
- BV
- Bildverarbeitungseinheit
