DE102015218331A1

DE102015218331A1 - Method and device for signal transmission in magnetic resonance tomographs

Info

Publication number: DE102015218331A1
Application number: DE102015218331.9A
Authority: DE
Inventors: Georg Pirkl
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2015-09-24
Filing date: 2015-09-24
Publication date: 2017-01-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Signalübertragung für Magnetresonanztomographen, sowie eine Lokalspule und einen Magnetresonanztomographen zur Ausführung des Verfahrens. Das Verfahren umfasst die Schritte, ein erstes analoges Signal mit einer ersten Abtastfrequenz zu einem ersten digitalen Signal zu digitalisieren, das erste digitale Signal mit einem Mischsignal zu einem zweiten digitalen Signal zu mischen, mittels eines Filters ein Mischprodukt des ersten digitalen Signals in dem zweiten digitalen Signal zu unterdrücken, aus dem zweiten digitalen Signal mittels eine Dezimationsfilters ein drittes digitales Signal mit einer reduzierten Abtastrate zu erzeugen, das dritte digitale Signal mit einer Signalverbindung zu übertragen und mittels Upsampling ein viertes digitales Signal mit einer dritten Abtastfrequenz zu erzeugen.The invention relates to a method for signal transmission for magnetic resonance tomographs, and to a local coil and a magnetic resonance tomograph for carrying out the method. The method comprises the steps of digitizing a first analog signal having a first sampling frequency to a first digital signal, mixing the first digital signal with a mixing signal to form a second digital signal, by means of a filter a mixed product of the first digital signal in the second digital To suppress signal from the second digital signal by means of a decimation filter to generate a third digital signal with a reduced sampling rate to transmit the third digital signal with a signal connection and to generate by upsampling a fourth digital signal with a third sampling frequency.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Signalübertragung für Magnetresonanztomographen sowie eine Lokalspule und einen Magnetresonanztomographen zur Durchführung des Verfahrens. Bei dem Verfahren wird ein erstes analoges Signal mit einer ersten Abtastfrequenz zu einem ersten digitalen Signal digitalisiert, das erste digitale Signal zur Übertragung aufbereitet, übertragen und anschließend das ursprüngliche erste digitale Signal im Wesentlichen wiederhergestellt. The invention relates to a method for signal transmission for magnetic resonance tomographs and to a local coil and a magnetic resonance tomograph for carrying out the method. In the method, a first analog signal having a first sampling frequency is digitized into a first digital signal, the first digital signal is conditioned for transmission, transmitted, and then substantially restored to the original first digital signal.

Magnetresonanztomographen sind bildgebende Vorrichtungen, die zur Abbildung eines Untersuchungsobjektes Kernspins des Untersuchungsobjektes mit einem starken äußeren Magnetfeld ausrichten und durch ein magnetisches Wechselfeld zur Präzession um diese Ausrichtung anregen. Die Präzession bzw. Rückkehr der Spins aus diesem angeregten in einen Zustand mit geringerer Energie wiederum erzeugt als Antwort ein magnetisches Wechselfeld, das über Antennen empfangen wird. Magnetic resonance tomographs are imaging devices which, in order to image an examination subject, align nuclear spins of the examination subject with a strong external magnetic field and excite them by means of an alternating magnetic field for precession. The precession or return of the spins from this excited to a lower energy state, in turn, generates an alternating magnetic field which is received via antennas.

Mit Hilfe von magnetischen Gradientenfeldern wird den Signalen eine Ortskodierung aufgeprägt, die nachfolgend eine Zuordnung von dem empfangenen Signal zu einem Volumenelement ermöglicht. Das empfangene Signal wird dann ausgewertet und eine dreidimensionale bildgebende Darstellung des Untersuchungsobjektes bereitgestellt. With the aid of magnetic gradient fields, a spatial coding is impressed on the signals, which subsequently enables an assignment of the received signal to a volume element. The received signal is then evaluated and a three-dimensional imaging of the examination subject is provided.

Bei einer bildgebenden Untersuchung mittels eines Magnetresonanztomographen lässt sich die erzielbare Bildqualität verbessern, wenn das empfangene Signal der durch die Kernspins verursachten magnetischen Wechselfelder ein geringes Rauschen aufweist. Eine Möglichkeit, dies zu erreichen ist es, Antennen in sogenannten Lokalspulen möglichst nahe an dem zu untersuchenden Objekt bzw. Bereich anzuordnen. Wenn die Empfindlichkeit der Spule lokal begrenzt ist, ist es auch möglich, mit mehreren Spulen gleichzeitig Signale zur Abbildung aus verschiedenen Bereichen aufzunehmen und so die Bilderfassung zu beschleunigen. In an imaging examination by means of a magnetic resonance tomograph, the achievable image quality can be improved if the received signal of the alternating magnetic fields caused by the nuclear spins has a low noise. One way to achieve this is to arrange antennas in so-called local coils as close as possible to the object or area to be examined. If the sensitivity of the coil is locally limited, it is also possible to simultaneously record signals with several coils for imaging from different areas and thus accelerate the image acquisition.

Die von mehreren Spulen erfassten Signale müssen zur Auswertung einem Rechner des Magnetresonanztomographen zugeführt werden. Um die Qualität der Signale bei der Übertragung nicht zu verschlechtern und Wechselwirkungen zwischen den empfangenen Signalen mehrerer Spulen zu verhindern, ist es üblich, empfangenen Signale möglichst nahe bei der Empfangsspule bzw. Antenne der Lokalspule aufzubereiten und zu digitalisieren. Die Signale werden dann beispielsweise mittels Glasfasern von der Lokalspule zu dem Magnetresonanztomographen übertragen. The signals detected by several coils must be supplied for evaluation to a computer of the magnetic resonance tomograph. In order not to deteriorate the quality of the signals in the transmission and to prevent interactions between the received signals of multiple coils, it is customary to prepare and digitize received signals as close as possible to the receiving coil or antenna of the local coil. The signals are then transmitted, for example, by means of glass fibers from the local coil to the magnetic resonance tomograph.

Aufgrund der erforderlichen hohen zeitlichen Auflösung (100 ns) sowie der Amplitudenauflösung (16 bit) ist dabei die erzeugte Datenrate enorm, sodass teilweise mehrere Glasfasern erforderlich sind, was die Kosten erhöht. Due to the required high temporal resolution (100 ns) and the amplitude resolution (16 bit), the generated data rate is enormous, so that in some cases several glass fibers are required, which increases the cost.

Es stellt sich daher die Aufgabe, einen einfacheren und kostengünstigeren Magnetresonanztomographen bereitzustellen. It is therefore the object to provide a simpler and less expensive magnetic resonance tomograph.

Die Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Signalübertragung gemäß Anspruch 1 sowie durch die erfindungsgemäße Lokalspule nach Anspruch 6 sowie den erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographen nach Anspruch 8 gelöst. The object is achieved by the inventive method for signal transmission according to claim 1 and by the inventive local coil according to claim 6 and the magnetic resonance tomograph according to the invention according to claim 8.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Signalübertragung für Magnetresonanztomographen weist einen Schritt auf, ein erstes analoges Signal mit einer ersten Abtastfrequenz zu einem ersten digitalen Signal zu digitalisieren. Das erste analoge Signal ist dabei vorzugsweise ein Signal von einer Empfangsantenne einer Lokalspule, die ein magnetisches Wechselfeld der Kernspins aufnimmt. Üblicherweise ist das Signal bereits aufbereitet, beispielsweise durch einen Vorverstärker verstärkt und gefiltert und/oder durch eine Signalmischung auf eine niedrigere erste Zwischenfrequenz herunter gemischt. Die Digitalisierung erfolgt dabei vorzugsweise durch einen Analog-Digital-Wandler (ADC) der Lokalspule. Eine Lokalspule im Sinne der Erfindung umfasst dabei eine oder mehrere Antennen bzw. Empfangsspulen einschließlich der ersten Signalaufbereitung durch Vorverstärker und/oder Filter. The inventive method for signal transmission for magnetic resonance tomographs has a step to digitize a first analog signal having a first sampling frequency to a first digital signal. The first analog signal is preferably a signal from a receiving antenna of a local coil, which receives a magnetic alternating field of the nuclear spins. Usually, the signal is already processed, for example amplified and filtered by a preamplifier and / or mixed down by a signal mixture to a lower first intermediate frequency. The digitization is preferably carried out by an analog-to-digital converter (ADC) of the local coil. A local coil according to the invention comprises one or more antennas or receiver coils including the first signal conditioning by preamplifier and / or filter.

In einem weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das erste digitale Signal mit einem Mischsignal zu einem zweiten digitalen Signal gemischt. Vorzugsweise wird dabei das Mischsignal in der Frequenz derart gewählt, dass das empfangene Kernspinsignal in einem tiefer gelegenen Frequenzbereich zu liegen kommt, beispielsweise zwischen 200 kHz und 1 MHz. Eine übliche Bandbreite des empfangenen Kernspin-Resonanzsignals ist dabei 800 kHz und eine Frequenz des Mischsignals beispielsweise 800 kHz, wenn die erste Zwischenfrequenz beispielsweise 1,4 MHz beträgt. Denkbar sind aber auch erste Zwischenfrequenzen zwischen 1 MHz und 10 MHz und entsprechende Mischfrequenzen zwischen 400 kHz und 9,4 MHz. Vorzugsweise wird der Schritt, ebenso wie die nachfolgenden Schritte, in einer Signalverarbeitungseinrichtung der Lokalspule, beispielsweise einem Signalprozessor, FPGA oder ASIC ausgeführt. In a further step of the method according to the invention, the first digital signal is mixed with a mixed signal to form a second digital signal. Preferably, the mixed signal is selected in frequency such that the received nuclear spin signal comes to lie in a lower frequency range, for example between 200 kHz and 1 MHz. A usual bandwidth of the received nuclear magnetic resonance signal is 800 kHz and a frequency of the mixed signal, for example 800 kHz, when the first intermediate frequency is 1.4 MHz, for example. However, first intermediate frequencies between 1 MHz and 10 MHz and corresponding mixing frequencies between 400 kHz and 9.4 MHz are also conceivable. Preferably, the step, as well as the subsequent steps, in a signal processing means of the local coil, for example, a signal processor, FPGA or ASIC executed.

In einem anderen Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mittels eines Filters ein Mischprodukt des ersten digitalen Signals in dem zweiten digitalen Signal unterdrückt. Bei einer Mischung zweier Signale entstehen immer zwei Mischprodukte, die auch als Seitenbänder bezeichnet werden, so dass sich das erste digitale Signal in einem unteren Seitenband mit einer Frequenz, die sich aus der Differenz der gemischten Signale ergibt, und in einem zur Mischfrequenz spiegelbildlichen oberen Seitenband wiederfindet mit einer Frequenz, die sich aus der Summe der gemischten Signale ergibt. In den nachfolgenden Schritten kann das zweite Mischprodukt Artefakte verursachen. Das obere Seitenband kann deshalb beispielsweise mit einem Tiefpassfilter als ersten Filter unterdrückt werden, der in der Signalverarbeitungseinrichtung der Lokalspule realisiert ist. Dabei ist mit Unterdrücken eine relative Absenkung des Pegels im Vergleich zu dem unteren Seitenband zu verstehen, beispielsweise um 6 dB, 12 dB 18 dB oder mehr. In another step of the method according to the invention, a mixed product of the first digital signal in the second digital signal is suppressed by means of a filter. At a Mixing of two signals always produces two mixing products, which are also called sidebands, so that the first digital signal is found in a lower sideband with a frequency resulting from the difference of the mixed signals and in a sideband which is mirrored to the mixing frequency a frequency resulting from the sum of the mixed signals. In the subsequent steps, the second mixed product can cause artifacts. The upper sideband can therefore be suppressed, for example, with a low-pass filter as the first filter, which is implemented in the signal processing device of the local coil. In this case, suppression means a relative lowering of the level in comparison to the lower sideband, for example by 6 dB, 12 dB 18 dB or more.

In einem weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird aus dem zweiten digitalen Signal ein drittes digitales Signal erzeugt, indem die erste Abtastfrequenz des gefilterten zweiten Signals mit einem Dezimationsfilter um einen Dezimationsfaktor auf eine zweite Abtastfrequenz des dritten digitalen Signals reduziert wird. Beispielsweise kann die Signalverarbeitungseinrichtung durch Weiterleiten nur jedes zweiten, dritten oder vierten Abtastwertes des zweiten digitalen gefilterten Signals ein drittes digitales Signal erzeugen, das eine um den Faktor zwei, drei oder vier reduzierte zweite Abtastfrequenz aufweist. Denkbar ist aber auch ein Dezimationsfilter mit nicht-ganzzahligen Verhältnissen und einer Interpolation der Abtastwerte dazwischen. In a further step of the method according to the invention, a third digital signal is generated from the second digital signal by reducing the first sampling frequency of the filtered second signal with a decimation filter by a decimation factor to a second sampling frequency of the third digital signal. For example, by forwarding only every second, third or fourth sample of the second digital filtered signal, the signal processing means may generate a third digital signal having a second sampling frequency reduced by a factor of two, three or four. It is also conceivable, however, a decimation filter with non-integer ratios and an interpolation of the samples in between.

In einem anderen Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das dritte digitale Signal mit einer Signalverbindung übertragen. Es kann sich beispielsweise um eine Signalübertragungseinheit der Lokalspule handeln, die einen elektrooptischen Wandler aufweist und ein mit dem dritten digitalen Signal moduliertes Licht in eine Glasfaserleitung einspeist, an deren anderem Ende im Magnetresonanztomograph als Signalempfangseinrichtung ein opto-elektrischer Wandler vorgesehen ist. Denkbar sind aber auch eine elektrische Übertragung z. B. mit einem Koaxialkabel oder eine drahtlose Übertragung mittels Funkwellen. In another step of the method according to the invention, the third digital signal is transmitted with a signal connection. It may, for example, be a signal transmission unit of the local coil, which has an electro-optical converter and feeds a light modulated with the third digital signal into a glass fiber line, at the other end of which a photonic device is provided in the magnetic resonance tomograph as a signal receiving device. But also conceivable are an electrical transmission z. B. with a coaxial cable or wireless transmission by radio waves.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es auf vorteilhafte Weise, für die Übertragung auf einfache Weise die geringe Bandbreite des Nutzsignals auszunutzen und mit einer entsprechend geringen Datenmenge je Eingangssignal die Signalübertragungseinrichtung effizienter zu nutzen. The inventive method advantageously makes it possible to use the low bandwidth of the useful signal for the transmission in a simple manner and to use the signal transmission device more efficiently with a correspondingly small amount of data per input signal.

Die erfindungsgemäße Lokalspule und der erfindungsgemäße Magnetresonanztomograph teilen die Vorzüge des erfindungsgemäßen Verfahrens. The local coil according to the invention and the magnetic resonance tomograph according to the invention share the advantages of the method according to the invention.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Further advantageous embodiments are specified in the dependent claims.

In einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens hat die zweite Abtastfrequenz einen Wert in einem Frequenzbereich zwischen 2 MHz und 4 MHz. In a possible embodiment of the method according to the invention, the second sampling frequency has a value in a frequency range between 2 MHz and 4 MHz.

Magnetresonanzsignale haben üblicherweise eine Bandbreite zwischen 800 kHz und 1,5 MHz. Eine zweite Abtastfrequenz zwischen 2 MHz und 4 MHz erlaubt auf vorteilhafte Weise nach dem Nyquist-Theorem eine vollständige Erfassung der Information des Signals und ist gleichzeitig klein genug, um nicht unnötige Daten ohne Informationsgehalt für die Abbildung zu erzeugen. Magnetic resonance signals typically have a bandwidth between 800 kHz and 1.5 MHz. A second sampling frequency between 2 MHz and 4 MHz advantageously allows complete detection of the information of the signal according to the Nyquist theorem and is at the same time small enough not to generate unnecessary data without information content for the mapping.

In einer denkbaren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Schritte des Digitalisierens des ersten analogen Signals, des Mischens mit einem Mischsignals, des Unterdrückens des oberen Seitenbandes in dem zweiten digitalen Signals, der Erzeugung eines dritten digitalen Signals mit einer zweiten Abtastfrequenz durch ein Dezimationsfilter sowie des Aussendens des dritten digitalen Signals von der Lokalspule ausgeführt. Beispielsweise kann die Lokalspule zu diesem Zweck einen AD-Wandler, eine erste Signalverarbeitungseinrichtung und eine Signalübertragungseinrichtung aufweisen. In a conceivable embodiment of the method according to the invention, the steps of digitizing the first analog signal, mixing with a mixed signal, suppressing the upper sideband in the second digital signal, generating a third digital signal with a second sampling frequency by a decimation filter and the transmission of the third digital signal from the local coil. For example, the local coil for this purpose have an AD converter, a first signal processing device and a signal transmission device.

Auf vorteilhafte Weise kann so bereits in der Lokalspule die zu übertragende Datenmenge reduziert werden, sodass die Signalverbindung zu dem Magnetresonanztomographen besser genutzt werden kann bzw. weniger Signalverbindungen erforderlich sind. In an advantageous manner, the amount of data to be transmitted can already be reduced in the local coil so that the signal connection to the magnetic resonance tomograph can be better utilized or fewer signal connections are required.

In einem weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird aus dem übertragenen dritten digitalen Signal mittels Upsampling ein viertes digitales Signal mit einer dritten Abtastfrequenz erzeugt. Als Upsampling wird dabei das Einfügen von zusätzlichen Abtastwerten in die zeitlichen Lücken zwischen den Abtastwerten des dritten digitalen Signals bezeichnet, wobei die Abtastwerte durch unterschiedliche Abschätzungen gewonnen werden können (Einfügen von Nullwerten und Filterung, Interpolation, Wiederholung vorheriger Werte und Filterung). In a further step of the method according to the invention, a fourth digital signal with a third sampling frequency is generated from the transmitted third digital signal by means of upsampling. Upsampling is the insertion of additional samples into the time gaps between the samples of the third digital signal, whereby the samples can be obtained by different estimates (insertion of zero values and filtering, interpolation, repetition of previous values and filtering).

Durch das Upsampling wird auf vorteilhafte Weise wieder eine hohe zeitliche Auflösung für die Phase bereitgestellt, die bei der nachfolgenden Auswertung erforderlich ist. The upsampling advantageously again provides a high temporal resolution for the phase which is required in the subsequent evaluation.

In einer denkbaren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das Verfahren weiterhin den Schritt auf, das vierte digitale Signal mit einem ersten Filter zu filtern, um Artefakte, verursacht durch das Upsampling, zu unterdrücken. Das erste Filter ist vorzugsweise ein Tiefpassfilter oder ein Bandpassfilter, welches das Nutzsignal mit den Bildinformationen durchlässt. In a conceivable embodiment of the method according to the invention, the method further comprises the step of filtering the fourth digital signal with a first filter in order to suppress artifacts caused by the upsampling. The The first filter is preferably a low-pass filter or a band-pass filter, which passes the useful signal with the image information.

Ein Upsampling bedeutet das Erzeugen von virtuellen Abtastpunkten zwischen den durch das Signal übertragenen Abtastpunkten. Beispielsweise können dazu einfach Abtastwerte mit dem Wert Null jeweils zwischen übertragene Abtastwerte eingefügt werden. Ein nachfolgendes zweites Filter erzeugt entsprechende Interpolationswerte für die durch Upsampling ergänzten Abtastpunkte und glättet dadurch den Signalverlauf des vierten digitalen Signals nach der Filterung. Das zweite Filter kann beispielsweise ein Tiefpassfilter sein. Upsampling means generating virtual sample points between the sample points transmitted by the signal. For example, samples with the value zero can each be simply inserted between transmitted samples. A subsequent second filter generates corresponding interpolation values for the sampling points supplemented by upsampling and thereby smoothes the signal curve of the fourth digital signal after the filtering. The second filter may be, for example, a low-pass filter.

In einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die dritte Abtastfrequenz gleich der ersten Abtastfrequenz. In a possible embodiment of the method according to the invention, the third sampling frequency is equal to the first sampling frequency.

Auf vorteilhafte Weise wird so ein Signal rekonstruiert, dass dem ursprünglichen ersten digitalen Signal in der Abtastrate (und dem Informationsgehalt) entspricht. Daher lassen sich die gleichen Bildrekonstruktionsalgorithmen auf das Signal anwenden und es sind keine Anpassungen erforderlich. Die Signalübertragung ist trotz der reduzierten Datenmenge transparent für die zur Bildauswertung genutzten Algorithmen. Advantageously, such a signal is reconstructed that corresponds to the original first digital signal in the sampling rate (and the information content). Therefore, the same image reconstruction algorithms can be applied to the signal and no adjustments are required. Despite the reduced amount of data, the signal transmission is transparent to the algorithms used for the image evaluation.

In einer denkbaren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es aber auch denkbar, dass der erfindungsgemäße Magnetresonanztomograph dazu ausgelegt ist, aus dem dritten digitalen Signal ohne Upsampling Bilddaten eines Untersuchungsobjektes zu gewinnen. In a conceivable embodiment of the method according to the invention, however, it is also conceivable that the magnetic resonance tomograph according to the invention is designed to obtain image data of an examination subject from the third digital signal without upsampling.

So können auf vorteilhafte Weise Zwischenschritte eingespart werden, die die eigentliche im dritten digitalen Signal enthaltene Information zum Untersuchungsobjekt nicht verändern. Es ist allerdings eine Anpassung der nachfolgenden Schritte zu Bildaufbereitung erforderlich. Thus, intermediate steps can be advantageously saved, which do not change the actual information contained in the third digital signal to the examination object. However, it is necessary to adapt the subsequent image processing steps.

Dabei ist es auch denkbar, dass das dritte digitale Signal bzw. das vierte digitale Signal mit einer geeigneten Mischfrequenz zu einem fünften digitalen Signal in einem Basisband um die Frequenz 0 Hz gemischt wird. It is also conceivable that the third digital signal or the fourth digital signal is mixed with a suitable mixing frequency to a fifth digital signal in a baseband around the frequency 0 Hz.

Auf diese Weise können Anpassungen der Bildauswertung an eine sich verändernde Larmorfrequenz durch Magnetfeldänderungen vermieden werden. In this way, adjustments of the image evaluation to a changing Larmor frequency can be avoided by magnetic field changes.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. The above-described characteristics, features, and advantages of this invention, as well as the manner in which they will be achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the embodiments, which will be described in detail in conjunction with the drawings.

Es zeigen: Show it:

1 eine beispielhafte schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographen und einer erfindungsgemäßen Lokalspule; 1 an exemplary schematic representation of a magnetic resonance tomograph according to the invention and a local coil according to the invention;

2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Lokalspule; 2 a schematic representation of a local coil according to the invention;

3 eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms des erfindungsgemäßen Verfahrens. 3 a schematic representation of a flow chart of the method according to the invention.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographen 1 mit einer erfindungsgemäßen Lokalspule 50. 1 shows a schematic representation of a magnetic resonance tomograph according to the invention 1 with a local coil according to the invention 50 ,

Die Magneteinheit 10 weist einen Feldmagneten 11 auf, der ein statisches Magnetfeld B0 zur Ausrichtung von Kernspins von Proben bzw. Patienten 40 in einem Untersuchungsvolumen erzeugt. Das Untersuchungsvolumen ist in einer Durchführung 16 angeordnet, die sich in einer Längsrichtung 2 durch die Magneteinheit 10 erstreckt. Üblicherweise handelt es sich bei dem Feldmagneten 11 um einen supraleitenden Magneten, der magnetische Felder mit einer magnetischen Flussdichte von bis zu 3T, bei neuesten Geräten sogar darüber, bereitstellen kann. Für geringere Feldstärken können jedoch auch Permanentmagnete oder Elektromagnete mit normalleitenden Spulen Verwendung finden. The magnet unit 10 has a field magnet 11 which has a static magnetic field B0 for aligning nuclear spins of samples or patients 40 generated in a study volume. The examination volume is in an execution 16 arranged in a longitudinal direction 2 through the magnet unit 10 extends. Usually, it is the field magnet 11 a superconducting magnet that can provide magnetic fields with a magnetic flux density of up to 3T, even more, in the latest devices. For lower field strengths, however, it is also possible to use permanent magnets or electromagnets with normally conducting coils.

Weiterhin weist die Magneteinheit 10 Gradientenspulen 12 auf, die dazu ausgelegt sind, zur räumlichen Differenzierung der erfassten Abbildungsbereiche in dem Untersuchungsvolumen dem Magnetfeld B0 variable Magnetfelder in drei Raumrichtungen zu überlagern. Die Gradientenspulen 12 sind üblicherweise Spulen aus normalleitenden Drähten, die zueinander orthogonale Felder in dem Untersuchungsvolumen erzeugen können. Furthermore, the magnet unit 10 gradient coils 12 auf, which are adapted to superimpose the magnetic field B0 variable magnetic fields in three spatial directions for the spatial differentiation of the detected imaging areas in the examination volume. The gradient coils 12 are usually coils of normal conducting wires that can generate mutually orthogonal fields in the examination volume.

Die Magneteinheit 10 weist ebenfalls eine Körperspule 14 auf, die dazu ausgelegt ist, ein über eine Signalleitung zugeführtes Hochfrequenzsignal in das Untersuchungsvolumen abzustrahlen und von dem Patient 40 emittierte Resonanzsignale zu empfangen und über die Signalleitung abzugeben. Bevorzugter Weise wird aber die Körperspule 14 für das Aussenden des Hochfrequenzsignals und/oder das Empfangen durch Lokalspulen 50 ersetzt, die in der Durchführung 16 nahe am Patient 40 angeordnet sind. Es ist aber auch denkbar, dass die Lokalspule 50 zum Senden und Empfangen ausgelegt ist und deshalb eine Körperspule 14 entfallen kann. The magnet unit 10 also has a body coil 14 configured to radiate a high frequency signal supplied via a signal line into the examination volume and from the patient 40 to receive emitted resonance signals and output via the signal line. Preferably, however, the body coil 14 for the transmission of the high-frequency signal and / or the reception by local coils 50 replaced in the implementation 16 close to the patient 40 are arranged. But it is also conceivable that the local coil 50 is designed for sending and receiving and therefore a body coil 14 can be omitted.

Eine Steuereinheit 20 versorgt die Magneteinheit 10 mit den verschiedenen Signalen für die Gradientenspulen 12 und die Körperspule 14 bzw. die Lokalspule 50 und wertet die empfangenen Signale aus. A control unit 20 supplies the magnet unit 10 with the various signals for the gradient coils 12 and the body coil 14 or the local coil 50 and evaluates the received signals.

So weist die Steuereinheit 20 eine Gradientenansteuerung 21 auf, die dazu ausgelegt ist, die Gradientenspulen 12 über Zuleitungen mit variablen Strömen zu versorgen, welche zeitlich koordiniert die erwünschten Gradientenfelder in dem Untersuchungsvolumen bereitstellen. This is how the control unit points 20 a gradient control 21 which is designed to be the gradient coils 12 To supply over supply lines with variable currents, which provide time coordinated the desired gradient fields in the examination volume.

Weiterhin weist die Steuereinheit 20 eine Hochfrequenzeinheit 22 auf, die ausgelegt ist, einen Hochfrequenz-Puls mit einem vorgegebenen zeitlichen Verlauf, Amplitude und spektraler Leistungsverteilung zur Anregung einer Magnetresonanz der Kernspins in dem Patienten 40 zu erzeugen. Dabei können Pulsleistungen im Bereich von Kilowatt erreicht werden. Furthermore, the control unit 20 a radio frequency unit 22 which is adapted to a high-frequency pulse having a predetermined time course, amplitude and spectral power distribution for exciting a magnetic resonance of the nuclear spins in the patient 40 to create. In this case, pulse powers in the range of kilowatts can be achieved.

Die Hochfrequenzeinheit 22 ist auch dazu ausgelegt, von der der Lokalspule 50 empfangene und über eine Signalverbindung 33 der Hochfrequenzeinheit 22 zugeführte Hochfrequenzsignale bezüglich Amplitude und Phase auszuwerten. Dabei handelt es sich insbesondere um Hochfrequenzsignale, welche Kernspins in dem Patienten 40 als Antwort auf die Anregung durch einen Hochfrequenz-Puls in dem Magnetfeld B0 bzw. in einem resultierenden Magnetfeld aus einer Überlagerung von B0 und Gradientenfeldern aussenden. The radio frequency unit 22 is also designed to be that of the local coil 50 received and via a signal connection 33 the radio frequency unit 22 to evaluate supplied high-frequency signals in terms of amplitude and phase. These are in particular high-frequency signals, which nuclear spins in the patient 40 in response to the excitation by a high-frequency pulse in the magnetic field B0 or in a resulting magnetic field from a superposition of B0 and gradient fields emit.

Dazu werden die von der Lokalspule 50 empfangenen dritten digitalen Signale zunächst von einer Signalempfangseinrichtung 34 demoduliert. Beispielsweise kann die Signalverbindung 33 eine optische Faser aufweisen und die Signalempfangseinrichtung 34 weist einen optischen Empfänger, z.B. eine Fotodiode mit Verstärker auf. Denkbar ist aber auch eine elektrische Übertragung über ein Koaxialkabel als Signalverbindung 33. Die Signalempfangseinrichtung 34 kann dann beispielsweise ein Impedanzwandler sein. Denkbar ist auch eine drahtlose Signalübertragung, sodass die Signalleitung entfällt. Die Signalempfangseinrichtung 34 kann dann beispielsweise ein Bluetooth- oder WLAN-Empfänger sein. Die Signalempfangseinrichtung kann auch einen Demodulator umfassen, der aus dem übertragenen Signal das dritte digitale Signal zurückgewinnt. These are those of the local coil 50 received third digital signals first from a signal receiving device 34 demodulated. For example, the signal connection 33 an optical fiber and the signal receiving device 34 has an optical receiver, eg a photodiode with amplifier. It is also conceivable electrical transmission via a coaxial cable as a signal connection 33 , The signal receiving device 34 may then be, for example, an impedance converter. It is also conceivable wireless signal transmission, so that the signal line is omitted. The signal receiving device 34 can then be, for example, a Bluetooth or WLAN receiver. The signal receiving device may also comprise a demodulator which recovers the third digital signal from the transmitted signal.

Schließlich weist die Hochfrequenzeinheit 22 auch eine zweite Signalverarbeitungseinrichtung 35 auf, die durch ein Upsampling aus dem dritten digitalen Signal ein viertes digitales Signal erzeugt mit einer dritten Abtastfrequenz. Bei einem Upsampling werden Abtastwerte für zusätzliche Abtastpunkte erzeugt, die zeitlich zwischen den Abtastwerten des dritten digitalen Signals liegen und so ein viertes digitales Signal mit einer höheren dritten Abtastrate erzeugen. Im einfachsten Fall ist es möglich, zwischen zwei Abtastwerten des dritten digitalen Signals Abtastwerte mit dem Wert Null einzufügen. Das so erzeugte vierte Signal weist dann eine doppelte Abtastrate auf. Allerdings hat das auf diese Weise erzeugte Signal den gleichen Informationsgehalt wie das bisherige Signal, wobei durch den Wechsel der Amplitude zwischen einem Nullwert und einem nachfolgenden Abtastwert ein steilerer Sprung entsteht, der einem Signal mit doppelter Signalfrequenz gegenüber der Änderung im dritten digitalen Signal entspricht. Vorzugsweise weist daher die zweite Signalverarbeitungseinrichtung 35 auch ein zweites Filter auf, das derartige Artefakte unterdrückt. Dies kann beispielsweise ein Tiefpassfilter sein, dessen Grenzfrequenz bei einer Frequenz liegt, die der dritten Abtastrate entspricht. Ein derartiges zweites Filter interpoliert die eingefügten Abtastwerte und glättet den Verlauf des vierten digitalen Signals, indem es beispielsweise durch Mittelung Abtastwerte jeweils zwischen zwei benachbarten Abtastpunkten bildet. Dies ist äquivalent zu einer Unterdrückung von Signalanteilen mit Frequenzen höher als die Frequenz der dritten Abtastrate. Finally, the radio frequency unit points 22 also a second signal processing device 35 which, by upsampling the third digital signal, generates a fourth digital signal having a third sampling frequency. In upsampling, samples are generated for additional sample points that are in time between the samples of the third digital signal to produce a fourth digital signal at a higher third sample rate. In the simplest case, it is possible to insert samples with the value zero between two samples of the third digital signal. The fourth signal thus generated then has a double sampling rate. However, the signal generated in this way has the same information content as the previous signal, whereby the change of the amplitude between a zero value and a subsequent sample results in a steeper jump corresponding to a signal with twice the signal frequency than the change in the third digital signal. Preferably, therefore, the second signal processing device 35 also a second filter that suppresses such artifacts. This may be, for example, a low-pass filter whose cut-off frequency is at a frequency which corresponds to the third sampling rate. Such a second filter interpolates the inserted samples and smooths the course of the fourth digital signal, for example by averaging samples between each two adjacent sample points. This is equivalent to suppression of signal components with frequencies higher than the frequency of the third sample rate.

Wird die dritte Abtastrate gleich der ersten Abtastrate gewählt, so wird ein viertes Signal erzeugt, das im Wesentlichen dem zweiten digitalen Signal entspricht, d.h. es hat die gleiche zeitliche Auflösung und Informationsgehalt. Für einen nachfolgenden Bildaufbereitungsalgorithmus kann daher das vierte digitale Signal ohne größere Änderungen übernommen werden. If the third sample rate is chosen equal to the first sample rate, a fourth signal is generated which substantially corresponds to the second digital signal, i. It has the same temporal resolution and information content. For a subsequent image processing algorithm, therefore, the fourth digital signal can be adopted without major changes.

Weiterhin weist die Steuereinheit 20 eine Steuerung 23 auf, welche dazu ausgelegt ist, die zeitliche Koordination der Aktivitäten der Gradientenansteuerung 21 und der Hochfrequenzeinheit 22 vorzunehmen. Dazu ist die Steuerung 23 mit den anderen Einheiten 21, 22 über einen Signalbus 25 verbunden und in Signalaustausch. Die Steuerung 23 ist dazu ausgelegt, von der Hochfrequenzeinheit 22 ausgewertete Signale aus dem Patienten 40 entgegenzunehmen und zu verarbeiten oder der Gradientenansteuerung 22 und der HF-Pulserzeugungseinheit 23 Puls- und Signalformen vorzugeben und zeitlich zu koordinieren. Furthermore, the control unit 20 a controller 23 which is adapted to the temporal coordination of the activities of the gradient control 21 and the radio frequency unit 22 make. This is the control 23 with the other units 21 . 22 via a signal bus 25 connected and in signal exchange. The control 23 is designed by the high frequency unit 22 evaluated signals from the patient 40 receive and process or the gradient control 22 and the RF pulse generating unit 23 Defining and coordinating pulse and signal shapes.

Es ist aber ebenso in einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographen 1 denkbar, dass die zweite Signalverarbeitungseinrichtung 35 kein Upsampling mehr zu einem vierten digitalen Signal ausführt. Da das dritte Signal den gleichen Informationsgehalt in Bezug auf das Untersuchungsobjekt aufweist, ist es ebenso denkbar, dass die zweite Signalverarbeitungseinrichtung 35 gleich das empfangene dritte digitale Signal an einen Bildaufbereitungsalgorithmus, beispielsweise in der Steuerung 23 weiterleitet. Vorzugsweise mischt die zweite Signalverarbeitungseinrichtung 35 vorher jedoch das dritte digitale Signal in ein Basisband um die Frequenz Null herunter, sodass der nachfolgende Bildbearbeitungsalgorithmus nicht mehr eine sich ändernde Larmorfrequenz, z.B. durch Schwankungen des Magnetfeldes B0 oder bei gleichzeitiger Auswertung mehrerer Schichten, berücksichtigen muss. However, it is also in another embodiment of the magnetic resonance tomograph according to the invention 1 conceivable that the second signal processing device 35 no upsampling to a fourth digital signal. Since the third signal has the same information content in relation to the examination object, it is also conceivable that the second signal processing device 35 equal to the received third digital signal to an image processing algorithm, for example in the controller 23 forwards. Preferably, the second signal processing device mixes 35 but before the third digital signal in a baseband around the frequency zero down, so that the subsequent image processing algorithm no longer has to consider a changing Larmor frequency, eg by fluctuations in the magnetic field B0 or simultaneous evaluation of multiple layers.

Der Patient 40 ist schließlich auf einer Patientenliege 30 angeordnet. The patient 40 is finally on a patient couch 30 arranged.

Die 2 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Lokalspule 50. The 2 schematically shows a local coil according to the invention 50 ,

Die erfindungsgemäße Lokalspule 50 weist mehrere Empfangsantennen 51 auf, die in einem Gehäuse 55 angeordnet sind. Vorzugsweise handelt es sich bei den Empfangsantennen 51 um flache Spulen, es sind aber ebenso andere Antennenformen denkbar, die ein magnetisches Wechselfeld eines Kernspinresonanzsignals aufnehmen können. Grundsätzlich ist auch eine einzelne Empfangsantenne denkbar. The local coil according to the invention 50 has several receiving antennas 51 on that in a housing 55 are arranged. Preferably, the receiving antennas 51 to flat coils, but also other types of antennas are conceivable that can accommodate a magnetic alternating field of a nuclear magnetic resonance signal. Basically, a single receiving antenna is conceivable.

Da die empfangenen Signale üblicherweise schwach sind, werden diese durch einen Vorverstärker 56 der ersten Signalverarbeitungseinrichtung 52 zunächst verstärkt und gegebenenfalls auch gefiltert, um Störsignale weitab der Larmorfrequenz zu minimieren. Es ist darüber hinaus denkbar, dass die erste Signalverarbeitungseinrichtung 51 auch Elemente aufweist, um die einzelnen Spulen abzuschalten oder zu verstimmen, wie z.B. PIN-Dioden. Vorzugsweise setzt die erste Signalverarbeitungseinrichtung 52 das so gewonnene Signal von der Larmor-Frequenz auf eine niedrigere Zwischenfrequenz, beispielsweise unterhalb von 5 MHz, zwischen 1 MHz und 5 MHz um, indem Sie es mit einem geeigneten Signal mischt. Since the received signals are usually weak, they are through a preamplifier 56 the first signal processing device 52 initially amplified and optionally also filtered to minimize interference far away from the Larmor frequency. It is also conceivable that the first signal processing device 51 Also includes elements to turn off or detune the individual coils, such as PIN diodes. Preferably, the first signal processing device sets 52 The signal thus obtained from the Larmor frequency to a lower intermediate frequency, for example below 5 MHz, between 1 MHz and 5 MHz by mixing it with a suitable signal.

Das durch die analoge Vorverarbeitung erzeugte Signal wird im Folgenden als das erste analoge Signal bezeichnet. The signal generated by the analog preprocessing is referred to below as the first analog signal.

Die erste Signalverarbeitungseinheit 51 digitalisiert mit einem Analog-Digital-Wandler das erste analoge Signal zu einem ersten digitalen Signal. Beispielsweise wird das erste analoge Signal von einem AD-Wandler mit einer ersten Abtastrate von 10 MHz digitalisiert, um eine ausreichend hohe Zeitauflösung zu erzielen und eine Phase des Signals für die spätere Bilderzeugung genau genug aufzulösen. Anschließend wird aus dem ersten digitalen Signal durch Mischen mit einem Mischsignal geeigneter Frequenz ein zweites digitales Signal erzeugt, bei dem das Signal der Kernspin-Resonanzen in einem niedrigeren Frequenzbereich zu liegen kommt. Liegt es beispielsweise in dem ersten digitalen Signal in einem Frequenzbereich zwischen 1 MHz und 1,8 MHz, so kann es durch Mischen mit einem Signal von 800 kHz in einen Frequenzbereich zwischen 200 kHz und 1 MHz für das untere Seitenband umgesetzt werden. Das obere Seitenband wird von der ersten Signalverarbeitungseinrichtung mit einem Tiefpassfilter abgeschwächt bzw. unterdrückt. Das so erzeugte Signal wird als zweites digitales Signal bezeichnet. The first signal processing unit 51 Digitized with an analog-to-digital converter, the first analog signal to a first digital signal. For example, the first analog signal is digitized by an AD converter at a first sampling rate of 10 MHz to achieve a sufficiently high time resolution and to resolve a phase of the signal accurately enough for later imaging. Subsequently, a second digital signal is generated from the first digital signal by mixing with a mixing signal of suitable frequency, in which the signal of the nuclear spin resonances comes to lie in a lower frequency range. For example, if it is in the first digital signal in a frequency range between 1 MHz and 1.8 MHz, it can be converted to a frequency range between 200 kHz and 1 MHz for the lower sideband by mixing with a signal of 800 kHz. The upper sideband is attenuated or suppressed by the first signal processing device with a low-pass filter. The signal thus generated is called a second digital signal.

Für eine vollständige Abtastung eines Signals mit einer oberen Grenzfrequenz von 1 MHz ist nach dem Nyquist-Theorem eine Abtastrate von 2 MHz erforderlich. Die Lokalspule 50 weist dementsprechend ein Dezimationsfilter auf, das das zweite digitale Signal mit einer ersten Abtastrate, im Beispiel 10 MHz, zu einem dritten digitalen Signal mit einer zweiten, niedrigeren Abtastrate umsetzt. Wird als zweite Abtastrate gemäß dem Nyquist-Theorem beispielsweise ein Wert von 2,5 MHz gewählt, so kann die gewünschte Abtastrate dadurch erzielt werden, dass nur jeder vierte Abtastwert des zweiten digitalen Signals als drittes digitales Signal weitergeleitet wird. Der Frequenzabstand zwischen dem theoretischen minimalen Wert der zweiten Abtastrate (hier 2 MHz) und der verwendeten höheren zweiten Abtastrate (hier 2,5 MHz) dient dazu, vorzugsweise einen Tiefpassfilter mit ausreichender Steilheit in den Frequenzbereich zwischen beiden Werten zu legen, um Artefakte durch die Abtastung zu verhindern (Spiegelfrequenzen). For a complete sampling of a signal with an upper limit frequency of 1 MHz, the Nyquist theorem requires a sampling rate of 2 MHz. The local coil 50 Accordingly, it has a decimation filter which converts the second digital signal at a first sampling rate, in the example 10 MHz, to a third digital signal at a second, lower sampling rate. If, for example, a value of 2.5 MHz is selected as the second sampling rate according to the Nyquist theorem, the desired sampling rate can be achieved by forwarding only every fourth sample of the second digital signal as the third digital signal. The frequency spacing between the theoretical minimum value of the second sampling rate (here 2 MHz) and the higher second sampling rate used (here 2.5 MHz) serves to preferably place a low-pass filter with sufficient steepness in the frequency range between the two values to avoid artifacts due to the To prevent sampling (mirror frequencies).

Grundsätzlich ist auch ein Dezimatorfilter mit einem unganzzahligen Verhältnis der Abtastfrequenzen denkbar, beispielsweise indem durch Interpolation mittels eines Signalprozessors Abtastwerte zu beliebigen Zeitpunkten errechnet werden. In principle, a decimator filter with an odd-numbered ratio of the sampling frequencies is also conceivable, for example by calculating samples at arbitrary times by interpolation by means of a signal processor.

Anschließend überträgt die Lokalspule 50 das dritte digitale Signal mit der Signalübertragungseinrichtung 54, beispielsweise einem optischen Modulator. Da das vierte digitale Signal weniger Daten, im Beispiel nur noch ein Viertel, aufweist, können über die gleiche Signalverbindung die Daten mehrerer Empfangsspulen gleichzeitig oder Daten mit höherer Auflösung einer einzelnen Empfangsspule übertragen werden. Subsequently, the local coil transmits 50 the third digital signal with the signal transmission device 54 , For example, an optical modulator. Since the fourth digital signal has less data, in the example only a quarter, the data of several receiver coils can be transmitted simultaneously or data of higher resolution of a single receiver coil via the same signal connection.

3 zeigt einen schematischen Ablaufplan des erfindungsgemäßen Verfahrens. 3 shows a schematic flowchart of the method according to the invention.

In Schritt S10 wird ein erstes analoges Signal mit einer ersten Abtastfrequenz von einem Analog-Digital-Wandler der ersten Signalverarbeitungseinrichtung 52 zu einem ersten digitalen Signal digitalisiert. Das erste analoge Signal aus dem Signal einer Empfangsantenne 51 der Lokalspule 50 erzeugt, die ein magnetisches Wechselfeld der Kernspins aufnimmt. Das erste analoge Signal ist vor der AD-Wandlung aufbereitet, beispielsweise durch einen Vorverstärker 56 verstärkt und gefiltert und/oder durch eine Signalmischung in der ersten Signalverarbeitung 52 auf eine niedrigere erste Zwischenfrequenz herunter gemischt. In step S10, a first analog signal having a first sampling frequency from an analog-to-digital converter of the first signal processing device 52 digitized to a first digital signal. The first analog signal from the signal of a receiving antenna 51 the local coil 50 generated, which receives a magnetic alternating field of the nuclear spins. The first analog signal is conditioned before the AD conversion, for example by a preamplifier 56 amplified and filtered and / or by signal mixing in the first signal processing 52 down to a lower first intermediate frequency.

In Schritt S20 wird das erste digitale Signal von der ersten Signalverarbeitungseinrichtung 52 mit einem Mischsignal zu einem zweiten digitalen Signal gemischt. Dabei ist das Mischsignal in der Frequenz derart gewählt, dass das empfangene Kernspinsignal in einem tiefer gelegenen Frequenzbereich zu liegen kommt, beispielsweise zwischen 200 kHz und 1 MHz. Eine typische Bandbreite des empfangenen Kernspin-Resonanzsignals beträgt 800 kHz und eine Frequenz des Mischsignals beispielsweise 800 kHz, wenn die erste Zwischenfrequenz beispielsweise 1,4 MHz beträgt. Denkbar sind aber auch erste Zwischenfrequenzen zwischen 1 MHz und 10 MHz und entsprechende Mischfrequenzen zwischen 400 kHz und 9,4 MHz. Die erste Signalverarbeitung 52 kann in einem Signalprozessor durch ein Programm, aber auch durch Hardware, z.B. in einem FPGA oder ASIC ausgeführt sein. In step S20, the first digital signal is output from the first signal processing means 52 mixed with a mixed signal to a second digital signal. In this case, the mixed signal is selected in frequency such that the received nuclear spin signal comes to lie in a lower frequency range, for example between 200 kHz and 1 MHz. A typical bandwidth of the received nuclear magnetic resonance signal is 800 kHz and a frequency of the composite signal is 800 kHz, for example, when the first intermediate frequency is 1.4 MHz, for example. However, first intermediate frequencies between 1 MHz and 10 MHz and corresponding mixing frequencies between 400 kHz and 9.4 MHz are also conceivable. The first signal processing 52 can be implemented in a signal processor by a program, but also by hardware, eg in an FPGA or ASIC.

In Schritt S30 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mittels eines Filters ein Mischprodukt des ersten digitalen Signals in dem zweiten digitalen Signal unterdrückt. Bei der Mischung zweier Signale werden Mischprodukte mit einer Frequenz der Summe der Frequenzen der gemischten Signale (oberes Seitenband) und der Differenz der Frequenzen (unteres Seitenband) erzeugt. Um Artefakte in den nachfolgenden Schritten zu vermeiden, wird vorzugsweise das Mischprodukt mit der höheren Frequenz, das obere Seitenband, mit einem ersten Filter, vorzugsweise einem Tiefpassfilter, unterdrückt. Der Tiefpassfilter kann beispielsweise in der ersten Signalverarbeitungseinrichtung 52, oder aber auch als separate Einheit ausgeführt sein. Typische Tiefpassfilter, wie sie hier Anwendung finden können, senken das unerwünschte Signal um 6 dB, 12 dB, 18 dB oder mehr ab. In step S30 of the method according to the invention, a mixed product of the first digital signal in the second digital signal is suppressed by means of a filter. Mixing two signals produces mixed products having a frequency of the sum of the frequencies of the mixed signals (upper sideband) and the difference of frequencies (lower sideband). In order to avoid artifacts in the subsequent steps, preferably the mixed product with the higher frequency, the upper sideband, with a first filter, preferably a low-pass filter, suppressed. The low-pass filter can, for example, in the first signal processing device 52 , or else be designed as a separate unit. Typical low-pass filters, as used here, reduce the unwanted signal by 6 dB, 12 dB, 18 dB or more.

In Schritt S40 wird aus dem zweiten digitalen Signal ein drittes digitales Signal erzeugt, indem die erste Abtastfrequenz des gefilterten zweiten Signals mit einem Dezimationsfilter 53 um einen Dezimationsfaktor auf eine zweite Abtastfrequenz des dritten digitalen Signals reduziert wird. Beispielsweise kann die erste Signalverarbeitungseinrichtung 52 durch Weiterleiten nur jedes zweiten, dritten oder vierten Abtastwertes des zweiten digitalen gefilterten Signals ein drittes digitales Signal erzeugen, das eine um den Faktor zwei, drei oder vier reduzierte zweite Abtastfrequenz aufweist. Denkbar ist aber auch ein Dezimationsfilter 53 mit nicht-ganzzahligen Verhältnissen und einer Interpolation der Abtastwerte dazwischen. Dabei kann das Dezimationsfilter 53 auch als separate Einheit ausgeführt sein. In step S40, a third digital signal is generated from the second digital signal by comparing the first sampling frequency of the filtered second signal with a decimation filter 53 is reduced by a decimation factor to a second sampling frequency of the third digital signal. For example, the first signal processing device 52 passing through only every second, third or fourth sample of the second digital filtered signal produces a third digital signal having a second sampling frequency reduced by a factor of two, three or four. It is also conceivable, however, a decimation filter 53 with non-integer ratios and an interpolation of the samples in between. The decimation filter can do this 53 also be designed as a separate unit.

In Schritt S50 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das dritte digitale Signal mit einer Signalverbindung 33 übertragen. Die Signalverbindung 33 umfasst senderseitig eine Signalübertragungseinrichtung 54 der Lokalspule 50, die beispielsweise einen elektro-optischen Wandler aufweist und ein mit dem dritten digitalen Signal moduliertes Licht in eine Glasfaserleitung einspeist. An dem anderen empfangsseitigen Ende der Glasfaserleitung im Magnetresonanztomograph ist als Signalempfangseinrichtung 34 ein opto-elektrischer Wandler vorgesehen. Denkbar sind aber auch eine elektrische Übertragung z.B. mit einem Koaxialkabel oder eine drahtlose Übertragung mittels Funkwellen, wobei die Signalübertragungseinrichtung 54 und die Signalempfangseinrichtung 34 entsprechende Empfänger und Sender bzw. Treiber bereitstellen. In step S50 of the method according to the invention, the third digital signal with a signal connection 33 transfer. The signal connection 33 includes transmitter side, a signal transmission device 54 the local coil 50 comprising, for example, an electro-optical converter and feeding a modulated with the third digital signal light in a glass fiber cable. At the other receiving end of the optical fiber line in the magnetic resonance tomograph is as a signal receiving device 34 an opto-electrical converter is provided. It is also conceivable, however, an electrical transmission, for example with a coaxial cable or a wireless transmission by means of radio waves, wherein the signal transmission device 54 and the signal receiving device 34 provide appropriate receivers and transmitters or drivers.

In Schritt S60 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird aus dem übertragenen dritten digitalen Signal mittels Upsampling ein viertes digitales Signal mit einer dritten Abtastfrequenz erzeugt. Das Upsampling wird von einer zweiten Signalverarbeitungseinrichtung 34 ausgeführt, die ebenfalls als Softwaremodul in einem Signalprozessor, oder als Hardware z. B. in einem FPGA oder ASIC bereitgestellt ist. Als Upsampling wird dabei das Einfügen von zusätzlichen Abtastwerten in die zeitlichen Lücken zwischen den Abtastwerten des dritten digitalen Signals bezeichnet, wobei die Abtastwerte durch unterschiedliche Abschätzungen gewonnen werden können (Einfügen von Nullwerten und anschließendes Filtern bzw. Glätten, Interpolation von Zwischenwerten, Wiederholung vorheriger Werte). In step S60 of the method according to the invention, a fourth digital signal having a third sampling frequency is generated from the transmitted third digital signal by upsampling. The upsampling is performed by a second signal processing device 34 executed, which also as a software module in a signal processor, or as hardware z. B. is provided in an FPGA or ASIC. Upsampling is the insertion of additional samples into the time gaps between the samples of the third digital signal, whereby the samples can be obtained by different estimates (insertion of zero values and subsequent filtering or smoothing, interpolation of intermediate values, repetition of previous values). ,

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims

Method for signal transmission for magnetic resonance tomographs ( 1 ), the method comprising the steps of: (S10) digitizing a first analog signal having a first sampling frequency to a first digital signal, (S20) mixing the first digital signal with a mixing signal to a second digital signal (S30) a first filter to suppress a mixed product of the first digital signal in the second digital signal, (S40) to generate from the second digital signal a third digital signal by using the first sampling frequency of the filtered second signal with a decimation filter (S40); 53 ) is reduced by a decimation factor to a second sampling frequency of the third digital signal, and (S50) the third digital signal with a signal connection ( 33 ) transferred to.

The method of claim 1, wherein the second sampling frequency is in a frequency range between 2 MHz and 4 MHz.

Method according to claim 1 or 2, wherein the steps (S10) to (S40) from a local coil ( 50 ).

The method of any one of claims 1 to 3, wherein the method further comprises the step (S60) of upsampling the third digital signal to generate a fourth digital signal having a third sampling frequency.

The method of claim 4, wherein the method further comprises the step (S70) of filtering the fourth digital signal with a second filter to suppress artifacts caused by the upsampling.

Method according to one of the preceding claims, wherein the third sampling frequency is equal to the first sampling frequency.

Method according to one of claims 4 to 6, wherein the magnetic resonance tomograph ( 1 ) evaluates the fourth digital signal in a further step and wins image data of an examination object.

Method according to one of claims 1 to 3, wherein the magnetic resonance tomograph ( 1 ) evaluates the third digital signal in a further step and wins image data of an examination object.

Local coil, the local coil ( 50 ) a receiving antenna ( 51 ) for receiving magnetic resonance signals, a first signal processing device ( 52 ), a signal transmission device ( 54 ), a decimation filter ( 53 ) and a power supply ( 57 ), wherein the first signal processing device ( 52 ), one of the receiving antenna ( 51 ) to digitize a first analog signal having a first sampling frequency to a first digital signal, to mix the first digital signal having a mixing signal to a second digital signal to suppress by means of a first filter an upper mixing product of the first digital signal in the second digital signal and generate a third digital signal from the second digital signal by comparing the first sampling frequency of the filtered second signal with the decimation filter (10). 53 ) is reduced by a decimation factor to a second sampling frequency of the third digital signal, wherein the signal transmission device ( 54 ), the third digital signal of a signal receiving device ( 34 ).

A local coil according to claim 9, wherein the decimation filter ( 53 ) is designed to provide a third digital signal having a second sampling frequency between 2 MHz and 4 MHz.

Magnetic resonance tomograph, wherein the magnetic resonance tomograph ( 1 ) a signal receiving device ( 34 ), wherein the signal receiving device ( 34 ) is adapted to receive a third digital signal.

Magnetic resonance tomograph according to claim 11, wherein the magnetic resonance tomograph ( 1 ) a second signal processing device ( 35 ), wherein the second signal processing device ( 35 ) is adapted to generate by upsampling from the third digital signal, a fourth digital signal having a third sampling frequency.

Magnetic resonance tomograph according to claim 12, wherein the second signal processing device ( 35 ) has a second filter configured to filter the fourth digital signal to suppress artifacts caused by the upsampling.

Magnetic resonance tomograph according to claim 13, wherein the magnetic resonance tomograph ( 1 ) is designed to evaluate the fourth digital signal and to obtain image data of an examination object.

Magnetic resonance tomograph according to claim 11, wherein the magnetic resonance tomograph ( 1 ) is designed to evaluate the third digital signal and to obtain image data of an examination object.

System from a local coil ( 50 ) according to one of claims 9 or 10 and a magnetic resonance tomograph ( 1 ) according to one of claims 11 to 15, wherein the system is designed to carry out the method according to one of claims 1 to 8.