DE102020211602A1

DE102020211602A1 - Device and methods for frequency-compensated interference suppression in magnetic resonance systems

Info

Publication number: DE102020211602A1
Application number: DE102020211602.4A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Nistler; Markus Vester
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2020-09-16
Filing date: 2020-09-16
Publication date: 2022-03-03

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Magnetresonanztomographen und ein Verfahren zum Betrieb des Magnetresonanztomographen. Der Magnetresonanztomograph weist eine Sendeentstöreinrichtung mit einer Sendeentstörsteuerung, einem Sensor und einer Sendeentstörantenne auf. Die Sendeentstöreinrichtung ist ausgelegt, mit dem Sensor ein Anregungssignal des Senders aufzunehmen, mit der Sendeentstörsteuerung ein Sendeentstörsignal in Abhängigkeit von dem aufgenommenem Anregungssignal des Senders zu bestimmen und über die Sendeentstörantenne auszusenden, sodass an einem vorbestimmten Ort außerhalb des Magnetresonanztomographen das von dem Sender über die Sendeantenne ausgesendete Anregungssignal abgeschwächt wird.The invention relates to a magnetic resonance tomograph and a method for operating the magnetic resonance tomograph. The magnetic resonance tomograph has a transmission suppression device with a transmission suppression controller, a sensor and a transmission suppression antenna. The transmission suppression device is designed to record an excitation signal from the transmitter with the sensor, to determine a transmission suppression signal with the transmission suppression control as a function of the received excitation signal from the transmitter and to transmit it via the transmission suppression antenna, so that at a predetermined location outside the magnetic resonance tomograph the signal from the transmitter via the transmission antenna emitted excitation signal is weakened.

Description

Die Erfindung betrifft einen Magnetresonanztomograph, mit einer Sendeentstöreinrichtung mit einer Sendeentstörsteuerung, einem Sensor und einer Sendeentstörantenne. Die Sendeentstöreinrichtung ist ausgelegt, mit dem Sensor ein Anregungssignal des Senders zum Anregen von Kernspins aufzunehmen, mit der Entstörsteuerung ein Entstörsignal in Abhängigkeit von dem aufgenommenem Anregungssignal des Senders zu bestimmen und über die Sendeentstörantenne auszusenden.The invention relates to a magnetic resonance tomograph with a transmission suppression device with a transmission suppression controller, a sensor and a transmission suppression antenna. The transmit interference suppression device is designed to use the sensor to record an excitation signal from the transmitter for exciting nuclear spins, to use the interference suppression control to determine an interference suppression signal as a function of the received excitation signal from the transmitter and to transmit it via the transmit interference suppression antenna.

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 object, align nuclear spins of the examination object with a strong external magnetic field and excite them to precess around this alignment by means of an alternating magnetic field. The precession or return of the spins from this excited state to a lower-energy state in turn generates an alternating magnetic field in response, which is received by 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. Zum Empfang des Signals werden vorzugsweise lokale Empfangsantennen, sogenannte Lokalspulen verwendet, die zur Erzielung eines besseren Signal-Rauschabstandes unmittelbar am Untersuchungsobjekt angeordnet werden. Die Empfangsantennen können auch in einer Patientenliege verbaut sein.With the help of magnetic gradient fields, a spatial coding is impressed on the signals, which subsequently enables the received signal to be assigned to a volume element. The signal received is then evaluated and a three-dimensional imaging representation of the examination object is provided. To receive the signal, local receiving antennas, so-called local coils, are preferably used, which are arranged directly on the examination object to achieve a better signal-to-noise ratio. The receiving antennas can also be installed in a patient bed.

Magnetresonanztomographen erfordern in zweierlei Hinsicht eine Hochfrequenzabschirmung. Zum einen werden zur Anregung der Kernspins Hochfrequenzimpulse mit Leistungen im Kilowattbereich erzeugt, die nur teilweise im Patienten absorbiert werden. Radiowellen, die die Patientendurchführung verlassen, werden in den Raum abgestrahlt und müssen daher zur Einhaltung von Emissionsgrenzwerten abgeschirmt werden.Magnetic resonance tomographs require radiofrequency shielding in two ways. On the one hand, to excite the nuclear spins, high-frequency pulses with outputs in the kilowatt range are generated, which are only partially absorbed in the patient. Radio waves leaving the patient passageway are radiated into the room and must therefore be shielded to meet emission limits.

Umgekehrt sind die für die Bildgebung zu empfangenden Magnetresonanzsignale extrem schwach. Um hier ein ausreichendes Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR) zu erreichen, ist eine Abschirmung externer Störsignal erforderlich.Conversely, the magnetic resonance signals to be received for imaging are extremely weak. In order to achieve a sufficient signal-to-noise ratio (SNR) here, external interference signals must be shielded.

Deshalb werden im Stand der Technik um einen Magnetresonanztomographen aufwändige Schirmkabinen installiert, um sowohl Emissionen als auch Immissionen zu reduzieren.For this reason, in the prior art, complex shielded cabins are installed around a magnetic resonance tomograph in order to reduce both emissions and immissions.

Aus der Druckschrift WO 2019/06867 A2 ist ein Magnetresonanztomograph mit aktiver Störunterdrückung und ein Verfahren zum Betrieb bekannt.From the pamphlet WO 2019/06867 A2 a magnetic resonance tomograph with active interference suppression and a method for operation are known.

Bei derartigen Vorrichtungen ist es problematisch, mit unterschiedlichen Störeinflüssen eine stabile Störunterdrückung zu erzielen.With devices of this type, it is problematic to achieve stable interference suppression with different interference influences.

Es könnte daher eine Aufgabe der Erfindung sein, die Störunterdrückung zu verbessern.It could therefore be an object of the invention to improve interference suppression.

Die Aufgabe wird durch einen erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographen nach Anspruch 1 und durch ein erfindungsgemä-ßes Verfahren zum Betrieb des Magnetresonanztomographen nach Anspruch 8 gelöst.The object is achieved by a magnetic resonance tomograph according to claim 1 according to the invention and by a method according to the invention for operating the magnetic resonance tomograph according to claim 8 .

Der erfindungsgemäße Magnetresonanztomograph weist eine Magneteinheit, einen Sender und eine Sendeantenne zum Anregen von Kernspins auf. Üblicherweise ist ein Feldmagnet der Magneteinheit wegen der erzielbaren Feldstärken des statischen Magnetfeldes B0, dass die Resonanzfrequenz bzw. Larmorfrequenz der Kernspins bestimmt, als supraleitender Magnet ausgeführt.The magnetic resonance tomograph according to the invention has a magnet unit, a transmitter and a transmitting antenna for exciting nuclear spins. A field magnet of the magnet unit is usually designed as a superconducting magnet because of the achievable field strengths of the static magnetic field B0 that determines the resonant frequency or Larmor frequency of the nuclear spins.

Der erfindungsgemäße Magnetresonanztomograph weist weiterhin eine Sendeentstöreinrichtung mit einer Sendeentstörsteuerung, einem Sensor und einer Sendeentstörantenne auf. Die Sendeentstöreinrichtung ist dabei ausgelegt, mit dem Sensor ein Anregungssignal des Senders zum Anregen von Kernspins in einem Fernfeld der Sendeantenne aufzunehmen. Als Fernfeld wird dabei ein elektromagnetisches Wechselfeld angesehen, erzeugt von der Sendeantenne, bei dem H- und E-Feld in Phase sind und das üblicherweise in einem Abstand größer als das einfache, zweifache oder vielfache der Wellenlänge vorherrscht.The magnetic resonance tomograph according to the invention also has a transmission interference suppression device with a transmission interference suppression controller, a sensor and a transmission interference suppression antenna. The transmission interference suppression device is designed to use the sensor to pick up an excitation signal from the transmitter for exciting nuclear spins in a far field of the transmission antenna. The far field is an alternating electromagnetic field generated by the transmitting antenna, in which the H and E fields are in phase and which usually prevails at a distance greater than one, two or more times the wavelength.

Der Sensor kann beispielsweise eine Antenne sein, beispielsweise eine Leiterschleife, in die durch eine magnetische Komponente eines Anregungssignals eine Spannung induziert. Als Anregungssignal wird dabei jedes hochfrequente magnetische Wechselfeld angesehen, das der Magnetresonanztomograph aussendet, um die Ausrichtung von Kernspins in dem Patienten im Magnetfeld B0 zu beeinflussen. Üblicherweise wird das Anregungssignal in Form von zeitlich begrenzten, meist kurzen Anregungspulsen emittiert. Der Sensor gibt ein Signal über das Anregungssignal an die Sendeentstörsteuerung weiter. Das Signal kann beispielsweise eine Spannung oder ein Strom sein, die proportional zum induzierten Strom sind oder bei einer elektrischen Antenne zur durch das elektrische Feld hervorgerufenen Spannung. Das Signal könnte aber auch schon durch einen Analog-Digital-Wandler digitalisiert sein. Ein Sensor kann auch dazu ausgelegt sein, eine Polarisation des Feldes festzustellen, beispielsweise für das H-Feld durch zwei orthogonale Antennenschleifen oder für das E-Feld durch zwei senkrecht zueinander ausgerichtete Dipole.The sensor can be an antenna, for example, for example a conductor loop, in which a voltage is induced by a magnetic component of an excitation signal. Any high-frequency magnetic alternating field that the magnetic resonance tomograph emits in order to influence the alignment of nuclear spins in the patient in the magnetic field B0 is regarded as an excitation signal. The excitation signal is usually emitted in the form of time-limited, usually short excitation pulses. The sensor forwards a signal via the excitation signal to the transmit interference suppression control. The signal can be, for example, a voltage or a current which is proportional to the induced current or, in the case of an electric antenna, to the voltage caused by the electric field. However, the signal could also already have been digitized by an analog-to-digital converter. A sensor can also be designed to detect a polarization of the field For example, for the H-field by two orthogonal antenna loops or for the E-field by two dipoles aligned perpendicular to each other.

Die Sendeentstörsteuerung ist ausgelegt, ein Sendeentstörsignal in Abhängigkeit von dem aufgenommenem Anregungssignal des Senders zu bestimmen und über die Sendeentstörantenne auszusenden, sodass an einem vorbestimmten Ort außerhalb des Magnetresonanztomographen das von dem Sender über die Sendeantenne ausgesendete Anregungssignal abgeschwächt wird. Dies kann erreicht werden, indem beispielsweise über die Sendeentstörantennen durch Phasenverschiebung und Verstärkung/Dämpfung ein Signal bereitgestellt wird, das durch destruktive Interferenz am Ort des Sensors das Anregungssignal schwächt oder auslöscht. Es ist beispielsweise denkbar, in einem Optimierungsverfahren die Parameter Phasenverschiebung und Dämpfung zu variieren, dass die Feldstärke am Sensor minimal wird.The transmission interference suppression control is designed to determine a transmission interference suppression signal depending on the received excitation signal of the transmitter and to transmit it via the transmission interference suppression antenna, so that the excitation signal transmitted by the transmitter via the transmission antenna is weakened at a predetermined location outside of the magnetic resonance tomograph. This can be achieved by, for example, providing a signal via the transmission interference suppression antennas by phase shifting and amplification/attenuation, which signal weakens or extinguishes the excitation signal through destructive interference at the location of the sensor. It is conceivable, for example, to vary the phase shift and damping parameters in an optimization process so that the field strength at the sensor becomes minimal.

Auf vorteilhafte Weise führt der erfindungsgemäß im Fernfeld angeordnete Sensor dazu, dass das Störfeld nicht nur am Ort des Sensors selbst reduziert bzw. minimiert wird, sondern auch für eine sich von der Störquelle über diesen Ort hinaus in die Umgebung ausbreitende Welle.The sensor arranged according to the invention in the far field advantageously means that the interference field is not only reduced or minimized at the location of the sensor itself, but also for a wave propagating from the interference source beyond this location into the environment.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Schritt auf, eine Information über das Anregungssignal zu empfangen. Vorzugsweise betrifft die Information eine Amplitude oder Phase des Anregungssignals. Die Information kann beispielsweise das Signal einer Antennenschleife als Sensor sein.The method according to the invention has the step of receiving information about the excitation signal. The information preferably relates to an amplitude or phase of the excitation signal. The information can be, for example, the signal from an antenna loop as a sensor.

In einem weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmt die Sendeentstörsteuerung ein Sendeentstörsignals in Abhängigkeit von der Information derart, dass bei einem Aussenden des Sendeentstörsignals über die Sendeentstörantenne eine Feldstärke des Anregungssignals an einem vorbestimmten Ort reduziert wird. Ein beispielhaftes Verfahren ist zum Vorrichtungsanspruch bereits dargelegt.In a further step of the method according to the invention, the transmission interference suppression controller determines a transmission interference suppression signal as a function of the information such that when the transmission interference suppression signal is transmitted via the transmission interference suppression antenna, a field strength of the excitation signal is reduced at a predetermined location. An exemplary method has already been set out for the device claim.

In einem weiteren Schritt des Verfahrens sendet die Sendeentstöreinrichtung das Sendeentstörsignals über die Sendeentstörantenne.In a further step of the method, the transmission interference suppression device sends the transmission interference suppression signal via the transmission interference suppression antenna.

Das erfindungsgemäße Verfahren teilt die Vorteile des erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographen.The method according to the invention shares the advantages of the magnetic resonance tomograph according to the invention.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.Further advantageous embodiments are specified in the subclaims.

In einer denkbaren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetresonanztomograph ist der vorbestimmte Ort durch einen regulatorisch vorbestimmten Abstand für eine EMV-Grenzwert vorgegeben. Für diesen Ort ist ein nicht zu überschreitender Grenzwert für den E- und/oder H-Feldbetrag durch regulatorische Vorgaben vorbestimmt. Es kann sich beispielsweise um einen Abstand von mehr als 5m oder mehr als 10m von der Sendeantenne handeln. Denkbar ist auch die Grenze einer Zugangsbeschränkung zu dem Magnetresonanztomographen wie eine Trennwand, Mauer, Tür oder ähnliches.In a conceivable embodiment of the magnetic resonance tomograph according to the invention, the predetermined location is specified by a regulatory predetermined distance for an EMC limit value. A limit value for the E and/or H field amount that is not to be exceeded is predetermined by regulatory specifications for this location. For example, it can be a distance of more than 5 m or more than 10 m from the transmitting antenna. The border of an access restriction to the magnetic resonance tomograph such as a partition, wall, door or the like is also conceivable.

Auf vorteilhafte Weise ist durch den Sensor an der Grenze der Beschränkung sichergestellt, dass außerhalb der Grenze die Grenzwerte zuverlässig eingehalten werden.The sensor at the limit of the restriction advantageously ensures that the limit values are reliably maintained outside the limit.

In einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetresonanzgraphen weist die Sendeentstörsteuerung eine Signalverbindung mit dem Sender auf. Die Signalverbindung ist ausgelegt, eine Information über das Anregungssignal zu empfangen. Dies kann beispielsweise eine Hochfrequenzleitung sein, die ein um einen vorbestimmten Faktor gedämpftes Signal des Anregungssignals, beispielsweise um den Faktor 40 dB, 60 dB oder mehr, von der Endstufe des Senders zu der Sendeentstörsteuerung leitet. Denkbar ist auch das unverstärkte Signal vor der Endstufe mit der Hochfrequenzleitung zu der Sendeentstörsteuerung zu leiten. Auch eine digitale oder drahtlose Übertragung sind denkbar. Wesentlich ist, dass die Information bei der Übertragung zu der Sendeentstörsteuerung nicht durch äußere Umstände, wie z.B. den Patienten, unmittelbar bei der Übertragung verändert wird. Die Sendeentstörsteuerung ist ausgelegt, das Sendeentstörsignal in Abhängigkeit von der empfangenen Information zu bestimmen. Beispielsweise kann das Sendeentstörsignal durch Dämpfung/Verstärkung und/oder Phasenverschiebung gewonnen werden.In a possible embodiment of the magnetic resonance graph according to the invention, the transmission interference suppression control has a signal connection to the transmitter. The signal connection is designed to receive information about the excitation signal. This can be a high-frequency line, for example, which conducts a signal of the excitation signal that has been attenuated by a predetermined factor, for example by a factor of 40 dB, 60 dB or more, from the output stage of the transmitter to the transmission interference suppression control. It is also conceivable to route the unamplified signal before the output stage with the high-frequency line to the transmission interference suppression control. Digital or wireless transmission is also conceivable. It is essential that the information during transmission to the transmission interference suppression control is not changed directly during transmission by external circumstances, such as the patient. The transmission interference suppression control is designed to determine the transmission interference suppression signal as a function of the information received. For example, the transmission interference suppression signal can be obtained by attenuation/amplification and/or phase shift.

In einer denkbaren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographen gibt die Information über das Anregungssignal eine Amplitude und/oder Phase des Anregungssignals an. Beispielsweise kann die Information das Signal proportional zum Anregungssignal sein, oder ein digital abgetastetes Signal mit einer Abtastfrequenz oberhalb der durch Nyquist definierten Mindestabtastrate. Denkbar ist aber auch bei einem zeitlich konstanten Signal eine Angabe der maximalen Amplitude und Frequenz sowie einer Phase. Auch sind Mischformen möglich wie die Amplitude, Frequenz und Phase einer Trägerwelle sowie ein zu modulierendes Basisbandsignal.In a conceivable embodiment of the magnetic resonance tomograph according to the invention, the information about the excitation signal indicates an amplitude and/or phase of the excitation signal. For example, the information may be the signal proportional to the excitation signal, or a digitally sampled signal having a sampling frequency above the minimum sampling rate defined by Nyquist. However, in the case of a signal that is constant over time, it is also conceivable to specify the maximum amplitude and frequency as well as a phase. Mixed forms are also possible, such as the amplitude, frequency and phase of a carrier wave and a baseband signal to be modulated.

Auf vorteilhafte Weise kann durch Übertragen der Information zu der Sendeentstörsteuerung diese jeweils das Entstörsignal an das aktuellen Anregungssignal anzupassen.By transmitting the information to the transmit interference suppression controller, the latter can advantageously adapt the interference suppression signal to the current excitation signal.

In einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographen ist die Information über das Anregungssignal proportional zu einem von der Sendeantenne erzeugten magnetischen Feld. Mit anderen Worten, die Sendeentstöreinrichtung erhält eine Information über das Anregungssignal, die eine Magnetfeldstärke des von der Sendeantenne ausgesendeten Anregungssignals angibt bzw. proportional zu diesem ist.In a possible embodiment of the magnetic resonance tomograph according to the invention, the information about the excitation signal is proportional to a magnetic field generated by the transmitting antenna. In other words, the transmission interference suppression device receives information about the excitation signal, which indicates a magnetic field strength of the excitation signal transmitted by the transmission antenna or is proportional to this.

Zwischen einem von dem Sender erzeugten Ausgangssignal und von der Sendeantenne daraus erzeugten magnetischen Feldstärke kann es beispielsweise bei unterschiedlichen Frequenzen oder unterschiedlichen Lasten durch einen Patienten zu erheblichen Unterschieden der magnetischen Feldstärke kommen, die wiederum die Feldstärke der sich in den Raum ausbreitenden Welle unmittelbar beeinflussen. Eine aktive Störunterdrückung lässt sich daher bei genauerer Kenntnis der magnetischen Felderbesser einstellen.Between an output signal generated by the transmitter and the magnetic field strength generated from it by the transmitting antenna, there can be significant differences in the magnetic field strength, for example at different frequencies or different loads from a patient, which in turn directly influence the field strength of the wave propagating into the room. Active interference suppression can therefore be set better with more precise knowledge of the magnetic fields.

In einer denkbaren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographen weist die Sendeentstöreinrichtung einen Richtkoppler auf. Der Richtkoppler ist an einer Signalverbindung zwischen Sender und Sendeantenne angeordnet, sodass eine Stromstärke eines in Richtung der Sendeantenne fließenden Stroms von dem Richtkoppler als Signal erfasst wird. Vorzugsweise ist der Richtkoppler dabei nahe, d.h. kleiner als 10% einer Wellenlänge der Mittenfrequenz des Anregungssignals auf der Signalverbindung, bei einem Fußpunkt bzw. Speisepunkt der Sendeantenne angeordnet. Denkbar ist es auch, dass zwei Richtkoppler an der Signalverbindung angeordnet sind, die den Stromfluss jeweils des zu der Antenne hinlaufenden und des reflektierten Anregungssignals aufnehmen, sodass eine Differenz daraus gebildet werden kann.In a conceivable embodiment of the magnetic resonance tomograph according to the invention, the transmission interference suppression device has a directional coupler. The directional coupler is arranged on a signal connection between the transmitter and the transmitting antenna, so that a current intensity of a current flowing in the direction of the transmitting antenna is detected by the directional coupler as a signal. The directional coupler is preferably arranged close to, i.e. less than 10% of a wavelength of the center frequency of the excitation signal on the signal connection, at a base point or feed point of the transmission antenna. It is also conceivable that two directional couplers are arranged on the signal connection, which pick up the current flow of the excitation signal going to the antenna and of the reflected excitation signal, so that a difference can be formed therefrom.

Mittels des Richtkopplers kann auf vorteilhafte Weise der Stromfluss erfasst werden, der unmittelbar die Felder beeinflusst. Durch eine Anordnung in der Nähe des Fußpunktes können Phasenverschiebungen zwischen Strom und Spannung minimiert werden, zwei entgegengerichtete Richtkoppler erlauben es, den reflektierten Strom direkt zu erfassen und zu berücksichtigen.The current flow, which directly influences the fields, can be detected in an advantageous manner by means of the directional coupler. By arranging it near the base point, phase shifts between current and voltage can be minimized. Two opposing directional couplers allow the reflected current to be recorded directly and taken into account.

In einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographen weist die Sendeentstöreinrichtung einen Hochfrequenzverstärker auf, der in unmittelbarer Nähe zu der Sendeentstörantenne angeordnet ist. Als unmittelbar in der Nähe angeordnet wird es dabei angesehen, wenn der Abstand vom Fußpunkt der Sendeentstörantenne kleiner als ein Zehntel der Wellenlänge der Mittenfrequenz des Anregungssignals auf der Signalleitung ist. Vorzugsweise ist dabei der Hochfrequenzverstärker ein Stromquellen-Verstärker.In one possible embodiment of the magnetic resonance tomograph according to the invention, the transmission interference suppression device has a high-frequency amplifier which is arranged in the immediate vicinity of the transmission interference suppression antenna. It is considered to be in the immediate vicinity if the distance from the base of the transmit interference suppression antenna is less than a tenth of the wavelength of the center frequency of the excitation signal on the signal line. The high-frequency amplifier is preferably a current source amplifier.

Durch die Nähe, insbesondere bei einem Stromquellen-Verstärker, ist sichergestellt, dass das ausgesendete Sendeentstörsignal auch im Wesentlichen dem Signal entspricht, dass dem Hochfrequenzverstärker von der Sendeentstörsteuerung zugeführt wird. Insbesondere werden dadurch Frequenzabhängigkeiten minimiert.The proximity, in particular in the case of a current source amplifier, ensures that the transmitted interference suppression signal also essentially corresponds to the signal that is supplied to the high-frequency amplifier by the interference suppression controller. In particular, this minimizes frequency dependencies.

In einer möglichen Ausführungsform des Magnetresonanztomographen weist die Sendeentstöreinrichtung eine Mehrzahl an Sensoren und/oder Sendeentstörantennen an jeweils unterschiedlichen Orten auf. Beispielsweise können die Sensoren und/oder Sendeentstörantennen die Sendeantenne bzw. den Magnetresonanztomographen in einer Ebene, vorzugsweise horizontal umgeben, in der sich Personen oder andere möglicherweise störbare Vorrichtungen befinden. Denkbar ist aber auch, dass die Anordnung die Sendeantenne nur teilweise umgeben, um Störungen nur in einer bestimmten zu schützenden Richtung zu verhindern, oder auch vollständig in alle Raumrichtungen umschließen, um jegliche Störungen zu unterbinden. Die Sendeentstöreinrichtung ist weiterhin ausgelegt, ein Sendeentstörsignal in Abhängigkeit von den über die Mehrzahl an Sensoren aufgenommenem Anregungssignal des Senders zu bestimmen und über die Sendeentstörantennen auszusenden, sodass an den Orten der Sensoren das von dem Sender über die Sendeantenne ausgesendete Anregungssignal abgeschwächt wird. Beispielsweise ist es denkbar, dass die Sendeentstörsteuerung durch ein Optimierungsverfahren die Phasenverschiebungen und Dämpfungen der einzelnen Sendeentstörsignale so bestimmt, dass durch Interferenz die Summe der Energien an den Sensoren minimiert wird.In one possible embodiment of the magnetic resonance tomograph, the transmission interference suppression device has a plurality of sensors and/or transmission interference suppression antennas at different locations in each case. For example, the sensors and/or transmission interference suppression antennas can surround the transmission antenna or the magnetic resonance tomograph in a plane, preferably horizontally, in which there are people or other devices that may be subject to interference. However, it is also conceivable that the arrangement only partially encloses the transmitting antenna in order to prevent interference only in a specific direction to be protected, or also completely encloses it in all spatial directions in order to prevent any interference. The transmission interference suppression device is also designed to determine a transmission interference suppression signal as a function of the excitation signal of the transmitter received via the plurality of sensors and to transmit it via the transmission interference suppression antennas, so that the excitation signal transmitted by the transmitter via the transmission antenna is weakened at the locations of the sensors. For example, it is conceivable for the transmission interference suppression controller to determine the phase shifts and attenuations of the individual transmission interference suppression signals by means of an optimization process in such a way that the sum of the energies at the sensors is minimized by interference.

In einer denkbaren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographen weist das Sendeentstörsignal eine Mehrzahl an Komponenten auf. Beispielsweise kann es sich um Signale handeln, die sich jeweils durch Phase und Amplitude unterscheiden. Die Sendeentstöreinrichtung ist ausgelegt, jeweils eine Komponente über eine der Mehrzahl an Sendeentstörantennen auszusenden. Beispielsweise kann die Sendeentstöreinrichtung eine Mehrzahl an Hochfrequenzverstärkern aufweisen, die die Komponenten verstärken und über Signalleitungen zu einer Mehrzahl an Sendeantennen leiten, über die das Sendeentstörsignal bzw. seine Komponenten abgestrahlt werden.In a conceivable embodiment of the magnetic resonance tomograph according to the invention, the transmission interference suppression signal has a plurality of components. For example, it can be signals that differ in phase and amplitude. The transmission interference suppression device is designed to emit one component each via one of the plurality of transmission interference suppression antennas. For example, the transmission interference suppression device can have a plurality of high-frequency amplifiers, which amplify the components and route them via signal lines to a plurality of transmission antennas, via which the transmission interference suppression signal or its components are radiated.

Auf vorteilhafte Weise kann so die Sendeenstörvorrichtung eine Reduzierung der Abstrahlung in viele vorbestimmte Richtungen erzielen.In this way, the transmission interference suppression device can advantageously achieve a reduction in the emission in many predetermined directions.

In einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das Verfahren weiterhin den Schritt auf, einen Testpuls mit dem Sender über die Sendeantenne auszusenden. In one possible embodiment of the method according to the invention, the method also has the step of sending out a test pulse with the transmitter via the transmitting antenna.

Als Testpuls wird dabei ein zeitlich begrenzter, vorbestimmter Hochfrequenz-Wellenzug mit bekannter Amplitude, Frequenz und Phase angesehen. Vorzugsweise ist die Amplitude dabei deutlich kleiner als bei einem Anregungssignal, beispielsweise um mehr als 20 dB, 40 dB oder 60dB.
In einem weiteren Schritt erfasst der Sensor eine durch den Testpuls am Ort des Sensors hervorgerufene Feldstärke des hochfrequenten elektromagnetischen Feldes, je nach Sensor beispielsweise E-Feld oder H-Feld.A time-limited, predetermined high-frequency wave train with a known amplitude, frequency and phase is regarded as the test pulse. In this case, the amplitude is preferably significantly smaller than in the case of an excitation signal, for example by more than 20 dB, 40 dB or 60 dB.
In a further step, the sensor detects a field strength of the high-frequency electromagnetic field caused by the test pulse at the location of the sensor, for example E-field or H-field depending on the sensor.

In einem weiteren Schritt bestimmt vorzugsweise die Sendeentstörsteuerung eine Übertragungsfunktion zwischen Sendeantenne und Sensor. Als Übertragungsfunktion wird dabei zumindest eine Dämpfung der Amplitude bzw. ein Proportionalitätsfaktor zwischen Amplitude des Testpulses und der davor hervorgerufenen, vom Sensor erfassten Feldstärke und eine Verzögerung bzw. Phasenverschiebung des erfassten Signals zum Testpuls angesehen. Der Schritt des Bestimmens des Sendeentstörsignals erfolgt dabei in Abhängigkeit von der Übertragungsfunktion. Beispielsweise kann das Sendeentstörsignal durch ein Anwenden der Inversen der bestimmten Übertragungsfunktion sowie einer Inversen einer Übertragungsfunktion zwischen Sensor und Sendeentstörantenne auf ein Anregungssignal bestimmt werden.In a further step, the transmission interference suppression control preferably determines a transfer function between the transmission antenna and the sensor. At least an attenuation of the amplitude or a proportionality factor between the amplitude of the test pulse and the field strength previously caused and detected by the sensor and a delay or phase shift of the detected signal relative to the test pulse are regarded as the transfer function. The step of determining the transmission interference suppression signal takes place as a function of the transfer function. For example, the transmission interference suppression signal can be determined by applying the inverse of the determined transfer function and an inverse of a transmission function between the sensor and the transmission interference suppression antenna to an excitation signal.

In einer denkbaren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die Sendeentstöreinrichtung eine Mehrzahl an Sensoren und Sendeentstörantennen auf. Die Sensoren und Sendeentstörantennen umgeben dabei die Sendeantenne in mehreren Richtungen oder vorzugsweise vollumfänglich zumindest in einer Ebene oder in jede Raumrichtung, um die Ausbreitung der Störung in mehrere Richtungen reduzieren zu können. In dem Schritt des Erfassens erfasst dabei die Mehrzahl der Sensoren eine Feldstärke des Testpulses und in dem Schritt des Bestimmens bestimmt die Sendeentstörsteuerung eine Mehrzahl an Übertragungsfunktionen für die Mehrzahl der Sensoren. Wie bereits zu einem einzelnen Sensor angegeben, erfolgt anschließend der Schritt des Bestimmens des Sendeentstörsignals in Abhängigkeit von der Mehrzahl an Übertragungsfunktionen.In a conceivable embodiment of the method according to the invention, the transmission interference suppression device has a plurality of sensors and transmission interference suppression antennas. The sensors and transmission interference suppression antennas surround the transmission antenna in several directions or preferably around the entire circumference, at least in one plane or in every spatial direction, in order to be able to reduce the propagation of the interference in several directions. In the step of detecting, the plurality of sensors detects a field strength of the test pulse and in the step of determining, the transmission interference suppression controller determines a plurality of transfer functions for the plurality of sensors. As already stated for an individual sensor, the step of determining the transmission interference suppression signal then takes place as a function of the plurality of transfer functions.

Die ermittelte Übertragungsfunktion vereinfacht und beschleunigt auf vorteilhafte Weise das Bestimmen der Sendeentstörsignale.The determined transfer function advantageously simplifies and accelerates the determination of the transmission interference suppression signals.

In einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das Verfahren den Schritt des Erfassens einer Feldstärke des Anregungssignals mit dem Sensor auf. Bei dem Schritt des Bestimmens des Sendeentstörsignals minimiert ein Optimierungsalgorithmus die Energie des mit dem Sensor empfangenen Anregungssignals in Abhängigkeit von der erfassten Feldstärke.In one possible embodiment of the method according to the invention, the method has the step of detecting a field strength of the excitation signal with the sensor. In the step of determining the transmission interference suppression signal, an optimization algorithm minimizes the energy of the excitation signal received with the sensor as a function of the detected field strength.

Auf vorteilhafte Weise lässt sich durch ein Optimierungsverfahren die gesamte Störabstrahlung durch das Anregungssignal reduzieren.An optimization method can advantageously be used to reduce the entire radiated interference caused by the excitation signal.

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 properties, features and advantages of this invention described above, and the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the exemplary embodiments, which are explained in more detail in connection with the drawings.

Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Magnetresonanztomographen mit einer erfindungsgemäßen Sendeentstöreinrichtung;
2 schematisch eine mögliche Ausführungsform der Sendeentstöreinrichtung im Detail;
3 schematisch eine weitere beispielhafte Ausführungsform der Sendeentstöreinrichtung im Detail;
4 ein schematisches Ablaufdiagramm für eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Show it:

1 a schematic representation of a magnetic resonance tomograph with a transmission interference suppression device according to the invention;
2 schematically a possible embodiment of the transmission interference suppression device in detail;
3 schematically a further exemplary embodiment of the transmission interference suppression device in detail;
4 a schematic flowchart for an exemplary embodiment of the method according to the invention.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Magnetresonanztomographen 1 mit einer erfindungsgemäßen Sendeentstöreinrichtung 70. 1 shows a schematic representation of an embodiment of a magnetic resonance tomograph 1 with a transmission suppression device 70 according to the invention.

Die Magneteinheit 10 weist einen Feldmagneten 11 auf, der ein statisches Magnetfeld B0 zur Ausrichtung von Kernspins von Proben bzw. des Patienten 100 in einem Aufnahmebereich erzeugt. Der Aufnahmebereich zeichnet sich durch ein äußerst homogenes statisches Magnetfeld B0 aus, wobei die Homogenität insbesondere die Magnetfeldstärke bzw. den Betrag betrifft. Der Aufnahmebereich ist nahezu kugelförmig und in einem Patiententunnel 16 angeordnet, der sich in einer Längsrichtung 2 durch die Magneteinheit 10 erstreckt. Eine Patientenliege 30 ist in dem Patiententunnel 16 von der Verfahreinheit 36 bewegbar. 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 that generates a static magnetic field B0 for aligning nuclear spins of samples or of the patient 100 in a recording area. The recording area is characterized by an extremely homogeneous static magnetic field B0, with the homogeneity particularly affecting the magnetic field strength or the amount. The receiving area is almost spherical and is arranged in a patient tunnel 16 which extends through the magnet unit 10 in a longitudinal direction 2 . A patient couch 30 can be moved in the patient tunnel 16 by the traversing unit 36 . The field magnet 11 is usually a superconducting magnet that can provide magnetic fields with a magnetic flux density of up to 3T, and even more in the case of the latest devices. For lower field strengths, however, permanent magnets or electromagnets with normally conducting coils can also be used.

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 has gradient coils 12, which are designed to superimpose variable magnetic fields in three spatial directions on the magnetic field B0 for spatial differentiation of the recorded imaging regions in the examination volume. The gradient coils 12 are usually coils made from normally conducting wires, which 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 100 emittierte Resonanzsignale zu empfangen und über eine Signalleitung abzugeben. Im Folgenden bezeichnet der Begriff Sendeantenne eine Antenne, über die das Hochfrequenzsignal zur Anregung der Kernspins ausgestrahlt wird. Dies kann die Körperspule 14 sein, aber auch eine Lokalspule 50 mit Sendefunktion.The magnet unit 10 also has a body coil 14 which is designed to emit a high-frequency signal supplied via a signal line into the examination volume and to receive resonance signals emitted by the patient 100 and emit them via a signal line. In the following, the term transmitting antenna refers to an antenna via which the high-frequency signal for exciting the nuclear spins is emitted. This can be the body coil 14, but also a local coil 50 with a transmission function.

Eine Steuereinheit 20 versorgt die Magneteinheit 10 mit den verschiedenen Signalen für die Gradientenspulen 12 und die Körperspule 14 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 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.Thus, the control unit 20 has a gradient control 21, which is designed to supply the gradient coils 12 with variable currents via supply lines, which provide the desired gradient fields in the examination volume in a time-coordinated manner.

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 100 zu erzeugen. Dabei können Pulsleistungen im Bereich von Kilowatt erreicht werden. Die Anregungssignale können über die Körperspule 14 oder auch über eine lokale Sendeantenne in den Patienten 100 abgestrahlt werden.Furthermore, the control unit 20 has a high-frequency unit 22 which is designed to generate a high-frequency pulse with a predetermined time profile, amplitude and spectral power distribution for exciting a magnetic resonance of the nuclear spins in the patient 100 . Pulse powers in the kilowatt range can be achieved. The excitation signals can be radiated into the patient 100 via the body coil 14 or also via a local transmitting antenna.

Eine Steuerung 23 kommuniziert über einen Signalbus 25 mit der Gradientensteuerung 21 und der Hochfrequenzeinheit 22.A controller 23 communicates with the gradient controller 21 and the radio-frequency unit 22 via a signal bus 25.

Auf dem Patienten 100 ist als eine erste Empfangsspule eine Lokalspule 50 angeordnet, die über eine Anschlussleitung 33 mit der Hochfrequenzeinheit 22 und deren Empfänger verbunden ist. Denkbar ist es aber auch, dass die Körperspule 14 eine erste Empfangsantenne im Sinne der Erfindung ist.A local coil 50 is arranged on the patient 100 as a first reception coil and is connected to the radio-frequency unit 22 and its receiver via a connecting line 33 . However, it is also conceivable for the body coil 14 to be a first receiving antenna within the meaning of the invention.

Der Magnetresonanztomograph 1 weist eine erfindungsgemäße Sendeentstöreinrichtung 70 auf. Diese weist einen Sensor 71 oder vorzugsweise eine Mehrzahl an Sensoren 71 auf, die Ausgelegt sind, ein Hochfrequenzsignal mit der Larmorfrequenz des Magnetresonanztomographen, insbesondere Streustrahlung eines Anregungssignals des Magnetresonanztomographen, zu erfassen und als Signal an die Sendeentstörsteuerung 72 weiterzuleiten. Dies können beispielsweise magnetische oder elektrische Antennen sein oder andere Detektoren für hochfrequente elektrische und/oder magnetische Wechselfelder sein. Der bzw. die Sensoren 71 sind zumindest in einer Raumrichtungen relativ zu der Sendeantenne angeordnet, in die eine Reduzierung der Störstrahlung durch Anregungssignale zu reduzieren ist. Vorzugsweise umschließen die Sensoren 71 zumindest in einer Ebene, beispielsweise der horizontalen, oder vollumfänglich in alle Raumrichtungen, um eine Ausbreitung von Störstrahlung des Magnetresonanztomographen 1 in die Umgebung zu reduzieren. Dabei sind der bzw. die Sensoren 71 in einem Fernfeld der Sendeantenne angeordnet, in dem elektrisches und magnetisches Feld des elektromagnetischen Hochfrequenzwechselfeldes in Phase sind und emittierte elektromagnetische Wellen sich im Raum ausbreiten. Da sich der bzw. die Sensoren 71 im Fernfeld befinden, kann durch den Messwert des Sensors 71 auch jeweils gut auf die Feldstärken von der Sendeantenne aus gesehen hinter dem Sensor geschlossen werden.The magnetic resonance tomograph 1 has a transmit interference suppression device 70 according to the invention. This has a sensor 71 or preferably a plurality of sensors 71, which are designed to detect a high-frequency signal with the Larmor frequency of the magnetic resonance tomograph, in particular scattered radiation of an excitation signal of the magnetic resonance tomograph, and forward it as a signal to the transmit interference suppression controller 72. These can be magnetic or electrical antennas, for example, or other detectors for high-frequency electrical and/or magnetic alternating fields. The sensor or sensors 71 are arranged at least in one direction in space relative to the transmitting antenna, in which a reduction in the interference radiation due to excitation signals is to be reduced. The sensors 71 preferably enclose at least in one plane, for example the horizontal plane, or completely in all spatial directions, in order to reduce the propagation of interference radiation from the magnetic resonance tomograph 1 into the environment. The sensor or sensors 71 are arranged in a far field of the transmitting antenna, in which the electrical and magnetic fields of the electromagnetic high-frequency alternating field are in phase and emitted electromagnetic waves propagate in space. Since the sensor(s) 71 is/are located in the far field, the measured value of the sensor 71 can also be used to draw good conclusions about the field strengths behind the sensor as seen from the transmitting antenna.

Indem der Sensor in einem Abstand angeordnet ist, der einem für einen Grenzwert vorbestimmten Abstand entspricht, kann mit der erfindungsgemäßen Sendeentstöreinrichtung 70 die Einhaltung dieses Grenzwerts sichergestellt werden.By arranging the sensor at a distance that corresponds to a distance predetermined for a limit value, compliance with this limit value can be ensured with the transmit interference suppression device 70 according to the invention.

Die Sendeentstörantenne 60 ist wiederum vorzugsweise in der Nähe der Sendeantenne im Patiententunnels 16, beispielsweise an, oder bei mehreren Sendeentstörantennen, um die Öffnung herum angeordnet. Die Sendeentstörantenne liegt so auf dem Ausbreitungsweg der elektromagnetischen Welle zwischen der Sendeantenne und dem Sensor 71. Entsprechendes gilt auch für mehrere Sender.The transmission interference suppression antenna 60 is in turn preferably arranged in the vicinity of the transmission antenna in the patient tunnel 16, for example on, or in the case of several transmission interference suppression antennas, around the opening. The transmission interference suppression antenna is thus on the propagation path of the electromagnetic wave between the transmission antenna and the sensor 71. The same applies to several transmitters.

2 zeigt schematisch eine mögliche Ausführungsform der Sendeentstöreinrichtung 70 im Detail. 2 schematically shows a possible embodiment of the transmission interference suppression device 70 in detail.

In 2 ist nur ein Sensor 60 dargestellt, vorzugsweise weist die Sendeentstöreinrichtung 70 jedoch eine Mehrzahl an Sensoren 60 auf, wie z.B. nachfolgend in 3 angegeben. In 2 only one sensor 60 is shown, but preferably the transmission interference suppression device 70 has a plurality of sensors 60, as for example below in 3 specified.

Der Sensor 60 weist zunächst eine Antenne auf, die das elektrisches und/oder magnetische hochfrequente Wechselfeld des von der Sendeantenne ausgesendeten Pulses in einen Strom und/oder Spannung in einem Leiter wandelt. Beispielsweise kann die Antenne eine Induktionsschleife sein. Das so erzeugte elektrische Signal wird üblicherweise durch einen rauscharmen Vorverstärker (LNA) noch in dem Sensor verstärkt, bevor es über eine Signalverbindung zur weiteren Verarbeitung in der Sendeentstöreinrichtung 70 weitergeleitet wird.The sensor 60 initially has an antenna which converts the electrical and/or magnetic high-frequency alternating field of the pulse emitted by the transmitting antenna into a current and/or voltage in a conductor. example As an example, the antenna can be an induction loop. The electrical signal generated in this way is usually amplified in the sensor by a low-noise preamplifier (LNA) before it is forwarded via a signal connection for further processing in the transmission interference suppression device 70 .

In der 2 ist dabei eine analoge Signalverarbeitung als beispielhafte Ausführungsform dargestellt.In the 2 analog signal processing is shown as an exemplary embodiment.

Grundsätzlich ist es das Konzept, dass ein sich in die Umgebung als elektromagnetische Welle ausbreitendes Anregungssignal durch destruktive Interferenz reduziert wird und so die Emission des Magnetresonanztomographen in die Umgebung unter einem regulativen Grenzwert gehalten wird. Dazu sind verschieden Möglichkeiten denkbar. Zum einen kann der Sensor 71 dabei lediglich als Messgerät für die Stärke der sich ausbreitenden elektromagnetischen Welle dienen. Die Sendeentstöreinrichtung muss dann auf einem anderen Weg, z.B. über eine Signalleitung von der Hochfrequenzeinheit 22 oder der Steuerung 23 eine Information über das Anregungssignal erhalten, die geeignet ist, ein Signal für eine destruktive Interferenz zu erzeugen. Die können zum Beispiel das Signal sein, das in der Hochfrequenzeinheit 22 einer Endstufe zum Erzeugen des Anregungssignals zugeführt wird oder ein gedämpftes Ausgangssignal der Endstufe. Es können aber auch eine digitalisierte Form des Anregungssignals oder Parameter bzw. Signale sein, aus denen das Anregungssignal erzeugt wird und die dieses ausreichend für die Erzeugung eines Differenzsignals definieren.Basically, the concept is that an excitation signal propagating into the environment as an electromagnetic wave is reduced by destructive interference and the emission of the magnetic resonance tomograph into the environment is thus kept below a regulatory limit value. Various possibilities are conceivable for this. On the one hand, the sensor 71 can only serve as a measuring device for the strength of the propagating electromagnetic wave. The transmission interference suppression device must then receive information about the excitation signal in a different way, e.g. via a signal line from the high-frequency unit 22 or the controller 23, which information is suitable for generating a signal for destructive interference. This can be, for example, the signal that is fed in the high-frequency unit 22 to an output stage for generating the excitation signal, or an attenuated output signal from the output stage. However, it can also be a digitized form of the excitation signal or parameters or signals from which the excitation signal is generated and which define it sufficiently for the generation of a difference signal.

In der in 2 dargestellten Ausführungsform wird die Information über das Anregungssignal durch einen Stromsensor, hier einen Richtkoppler am Fußpunkt der Sendeantenne, hier der Körperspule 14, erfasst. Der Richtkoppler 75 erzeugt ein Signal, das zu dem Strom, der in die Sendeantenne hineinfließt, proportional ist und damit auch zu dem von der Sendeantenne erzeugten magnetischen Wechselfeld. Es ist dabei auch denkbar, zwei Richtkoppler einzusetzen, die jeweils den hineinfließenden Strom und einen reflektierten Strom erfassen, um durch Differenzbildung den Strom durch die Sendeantenne noch genauer zu erfassen. Das zum Strom proportionale Signal wird an die Sendeentstöreinrichtung 70 weitergeleitet.in the in 2 illustrated embodiment, the information about the excitation signal is detected by a current sensor, here a directional coupler at the base of the transmitting antenna, here the body coil 14 . The directional coupler 75 generates a signal which is proportional to the current flowing into the transmitting antenna and thus also to the alternating magnetic field generated by the transmitting antenna. It is also conceivable to use two directional couplers, each of which detects the current flowing in and a reflected current, in order to detect the current through the transmitting antenna even more precisely by forming the difference. The signal, which is proportional to the current, is forwarded to the transmission suppression device 70 .

Ein skaliertes Anregungssignal wird dann beispielsweise von dem Phasensteller 73 mit einer Phasenverschiebung beaufschlagt und anschließend von dem Hochfrequenzverstärker 74 verstärkt, bevor er über die Sendeentstörantenne 60 abgestrahlt wird. Die Sendeentstörsteuerung 72 stellt dabei die Parameter, hier beispielsweise Phasenverschiebung und Verstärkung, in Abhängigkeit von dem Signal des Sensors 71 ein. Denkbar ist, dass die Sendeentstörsteuerung 72 in einem Optimierungsverfahren die Energie des Sensorsignals durch Variation von Phase und Verstärkung minimiert.A scaled excitation signal is then subjected to a phase shift, for example by the phase adjuster 73 , and then amplified by the high-frequency amplifier 74 before it is radiated via the transmit interference suppression antenna 60 . The transmission interference suppression controller 72 sets the parameters, here for example phase shift and amplification, as a function of the signal from the sensor 71 . It is conceivable that the transmission interference suppression controller 72 minimizes the energy of the sensor signal by varying the phase and amplification in an optimization process.

Es wäre aber auch denkbar, dass das Signal des Sensors selbst die Information über das Anregungssignal liefert und durch Verstärkung und Phasenverschiebung daraus das Sendeentstörsignal erzeugt wird. Auch hier ist ein Optimierungsverfahren zur Reduzierung der Energie des Sensorsignals denkbar, eine vollständige Auslöschung ist aber kaum denkbar, da dann die Verstärkung des Sensorsignals gegen unendlich gehen müsste und die Schleife instabil wird.However, it would also be conceivable for the signal from the sensor itself to supply the information about the excitation signal and for the transmission interference suppression signal to be generated from this by amplification and phase shifting. Here, too, an optimization method for reducing the energy of the sensor signal is conceivable, but complete cancellation is hardly conceivable, since the amplification of the sensor signal would then have to approach infinity and the loop would become unstable.

Die Sendeentstörantenne 60 ist wiederum möglichst in der Nähe der Sendeantenne im Patiententunnels 16, beispielsweise an, oder bei mehreren Sendeentstörantennen 60, um die Öffnung herum angeordnet.The transmission interference suppression antenna 60 is in turn arranged as close as possible to the transmission antenna in the patient tunnel 16, for example on or in the case of several transmission interference suppression antennas 60 around the opening.

Eine weitere denkbare Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sendeentstöreinrichtung ist in 3 dargestellt.Another conceivable embodiment of the transmission suppression device according to the invention is 3 shown.

Die Ausführungsform der 3 unterscheidet sich zum einen dadurch, dass mehrere Sensoren 71 und auch mehrere Sendeentstörantennen 60 vorgesehen sind. Diese sind möglichst über unterschiedliche Raumrichtungen in Bezug auf die Sendeantenne, hier die Körperspule 14 verteilt, sodass die Emission in verschiedene Raumrichtungen optimal unterdrückt werden kann. Zur Versorgung dieser Mehrzahl an Sendeentstörantennen 60 mit unterschiedlichen Signalen, wie es zur adaptiven Unterdrückung der Störaussendung in unterschiedliche Richtungen erforderlich ist, weist der steuerbare Hochfrequenzverstärker 74 eine Mehrzahl an unabhängigen Verstärkerkanälen zur Verstärkung der einzelnen Signale auf.The embodiment of 3 differs on the one hand in that several sensors 71 and also several transmission interference suppression antennas 60 are provided. If possible, these are distributed over different spatial directions in relation to the transmitting antenna, here the body coil 14, so that the emission in different spatial directions can be optimally suppressed. In order to supply this plurality of transmission interference suppression antennas 60 with different signals, as is required for adaptive suppression of interference emission in different directions, the controllable high-frequency amplifier 74 has a plurality of independent amplifier channels for amplifying the individual signals.

In der Ausführungsform in 3 weist die Sendeentstörsteuerung 72 eine Signalverarbeitungsresource auf, beispielsweise einen Digitalen Signalprozessor DSP oder ein FPGA. Die Sensoren 71 digitalisieren in dieser beispielhaften Ausführungsform die Signale bereits und reichen diese an die Sendeentstörsteuerung 72 weiter. Wie bereits zu 2 beschrieben, können dabei die Phasenverschiebungen und Dämpfungs-/Verstärkungsfaktoren durch ein Optimierungsverfahren zum Minimieren der von den Sensoren 71 empfangenen Energie des Anregungssignals bestimmt werden. Die Phasenverschiebung und Verstärkung/Dämpfung kann dann durch entsprechende digitale Rechenoperation ausgeführt werden.In the embodiment in 3 the transmit interference suppression controller 72 has a signal processing resource, for example a digital signal processor DSP or an FPGA. In this exemplary embodiment, the sensors 71 already digitize the signals and pass them on to the transmit interference suppression controller 72 . As already to 2 described, the phase shifts and attenuation/gain factors can be determined by an optimization method for minimizing the energy of the excitation signal received by the sensors 71 . The phase shift and amplification/attenuation can then be carried out by appropriate digital arithmetic operations.

Denkbar ist es aber auch, dass diese Schritte in einer analogen Signalverarbeitung erfolgen, wobei die Mischung beispielsweise durch eine Crossbar-Matrix mit einstellbaren Kopplungen und Phasenverschiebung an Kreuzungspunkten erfolgt.However, it is also conceivable that these steps take place in analog signal processing, with the mixing taking place, for example, by means of a crossbar matrix with adjustable couplings and phase shift at crossing points.

Darüber hinaus sind in der 4 die Hochfrequenzverstärker 74 in unmittelbarer Nähe der Sendeentstörantennen 60 angeordnet und als Stromquellen ausgelegt mit gegen null gehendem Innenwiderstand, sodass die Sendeentstörantennen 60 bei gleichem Sendeentstörsignal ein weitgehend von der Antennenimpedanz unabhängiges magnetisches Wechselfeld erzeugen, auch wenn sich beispielsweise mit der Frequenz die Impedanz ändert.In addition, in the 4 the high-frequency amplifiers 74 are arranged in the immediate vicinity of the transmission interference suppression antennas 60 and are designed as current sources with an internal resistance approaching zero, so that the transmission interference suppression antennas 60 generate an alternating magnetic field that is largely independent of the antenna impedance for the same transmission interference suppression signal, even if the impedance changes with the frequency, for example.

4 zeigt einen beispielhaften Ablaufplan des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb der erfindungsgemäßen Sendeentstöreinrichtung 70 in einem erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographen 1. 4 shows an exemplary flow chart of the method according to the invention for operating the transmission suppression device 70 according to the invention in a magnetic resonance tomograph 1 according to the invention.

In einem Schritt S50 empfängt die Sendeentstöreinrichtung 70 eine Information über das Anregungssignal. Im einfachsten Fall kann dies das Anregungssignal selbst sein oder ein dazu proportionales Signal, beispielsweise um einen Faktor 20 dB, 40 dB, 60 dB oder mehr gedämpft. Bei vorbestimmten Anregungssignalen für bekannte Sequenzen, z.B. einen Sinc-Puls, kann es aber auch hinreichend sein, wenn als Information Skalierungsfaktor, Mittenfrequenz, Phasenbeziehung und/oder Dauer gegeben sind. Denkbar sind z.B. auch das Basisband-Signal des Anregungssignals und die Mischfrequenz.In a step S50, the transmission interference suppression device 70 receives information about the excitation signal. In the simplest case, this can be the excitation signal itself or a signal proportional thereto, for example attenuated by a factor of 20 dB, 40 dB, 60 dB or more. In the case of predetermined excitation signals for known sequences, e.g. a sinc pulse, it can also be sufficient if the information given is the scaling factor, center frequency, phase relationship and/or duration. For example, the baseband signal of the excitation signal and the mixing frequency are also conceivable.

In einem Schritt S60 bestimmt die Sendeentstörsteuerung ein Sendeentstörsignal in Abhängigkeit von der Information derart, dass bei einem Aussenden des Sendeentstörsignals über die Sendeentstörantenne eine Feldstärke des Anregungssignals an einem vorbestimmten Ort reduziert wird.In a step S60, the transmission interference suppression controller determines a transmission interference suppression signal as a function of the information such that when the transmission interference suppression signal is transmitted via the transmission interference suppression antenna, a field strength of the excitation signal is reduced at a predetermined location.

Denkbar ist beispielsweise eine Berechnung anhand der Maxwellschen Feldgleichung und einer bekannten Geometrie, bei der aus dem bekannten Anregungssignal die Abschwächung und Phasenverschiebung des Anregungssignals beim Sensor ermittelt wird, ebenso eine Abschwächung und Phasenverschiebung. Mittels der Information über das Anregungssignal kann dann ein entsprechendes Sendeentstörsignal mit der inversen Phasenverschiebung und entsprechender Verstärkung bestimmt werden, sodass eine negative Interferenz mit einer Abschwächung größer als 6 dB, 12 dB oder mehr erzielt wird. Anschließend wird in einem Schritt S70 das Sendeentstörsignal über die Sendeentstörantenne 60 ausgesendet.A calculation based on Maxwell's field equation and a known geometry is conceivable, for example, in which the attenuation and phase shift of the excitation signal at the sensor are determined from the known excitation signal, as is an attenuation and phase shift. A corresponding transmission interference suppression signal with the inverse phase shift and corresponding amplification can then be determined using the information about the excitation signal, so that negative interference with an attenuation greater than 6 dB, 12 dB or more is achieved. The transmission interference suppression signal is then transmitted via the transmission interference suppression antenna 60 in a step S70.

Es ist aber auch denkbar, dass anstelle der Berechnung in einem Schritt S10 Aussenden ein Testpuls mit dem Sender über die Sendeantenne ausgesendet wird und anschließend in einem Schritt S20 Erfassen einer durch den Testpuls hervorgerufenen Feldstärke durch den Sensor. Der Sensor kann beispielsweise die elektrische oder die magnetische Komponente erfassen.However, it is also conceivable that instead of the calculation in a step S10 transmission, a test pulse is transmitted with the transmitter via the transmitting antenna and then in a step S20 detection of a field strength caused by the test pulse by the sensor. The sensor can, for example, detect the electrical or the magnetic component.

Schließlich wird in einem Schritt S30 mittels der bekannten Eigenschaften des Testpulses und der mittels des Sensors 71 erfassten Eigenschaften eine Übertragungsfunktion zwischen Sendeantenne und Sensor 71 durch die Sendeentstöreinrichtung 70 bestimmt. Denkbar ist beispielsweise ein Autokorrelationsalgorithmus. Vorzugsweise werden zumindest Verzögerung, d.h. die Phasenverschiebung und die Dämpfung ermittelt.Finally, in a step S30, a transmission function between the transmission antenna and the sensor 71 is determined by the transmission interference suppression device 70 using the known properties of the test pulse and the properties detected by the sensor 71. For example, an autocorrelation algorithm is conceivable. Preferably, at least delay, i.e. phase shift and attenuation, are determined.

Schließlich wird in einem Schritt S60 das Sendeentstörsignal in Abhängigkeit von der Übertragungsfunktion ermittelt. Dies kann, wie bereits zur Berechnung dargelegt, mit der durch den Testpuls bestimmten Übertragungsfunktion durch eine entsprechende inverse Phasenverschiebung und Verstärkung, bzw. allgemeiner durch die inverse Übertragungsfunktion erreicht werden.Finally, in a step S60, the transmission interference suppression signal is determined as a function of the transfer function. As already explained for the calculation, this can be achieved with the transfer function determined by the test pulse by a corresponding inverse phase shift and amplification, or more generally by the inverse transfer function.

Das Bestimmen der Übertragungsfunktion bzw. Übertragungsfunktionen durch einen Testpuls erlauben es, auch Bedingungen zu erfassen, die der Berechnung nicht zugänglich sind, da beispielsweise die Eigenschaften des Patienten nur teilweise bekannt sind.Determining the transfer function or transfer functions using a test pulse also makes it possible to record conditions that cannot be calculated, since, for example, the properties of the patient are only partially known.

Denkbar ist es auch, dass auf gleiche Weise eine Übertragungsfunktion zwischen einer oder mehreren Sendeentstörantennen 60 und einem oder mehreren Sensoren 71 bestimmt wird. Es sind dann verschiedene Variationen des Verfahrens denkbar. Beispielsweise kann das Sendeentstörsignal unmittelbar aus den Übertragungsfunktionen und er Information über das Anregungssignal bestimmt werden. Dabei ist es möglich, dass die Übertragungsfunktion bzw. Übertragungsfunktionen einmal bei der Installation des Magnetresonanzsystems 1 bestimmt werden. It is also conceivable that a transfer function between one or more transmission interference suppression antennas 60 and one or more sensors 71 is determined in the same way. Various variations of the method are then conceivable. For example, the transmit interference suppression signal can be determined directly from the transfer functions and the information about the excitation signal. In this case, it is possible for the transfer function or transfer functions to be determined once during the installation of the magnetic resonance system 1 .

Vorzugsweise erfolgt das Bestimmen aber zumindest jeweils vor einer Bilderfassung, um die Veränderung durch den Patienten zu berücksichtigen.However, the determination preferably takes place at least in each case before an image is recorded, in order to take account of the change caused by the patient.

Es ist auch denkbar, dass zusätzlich die Übertragungsfunktionen bzw. die Parameter der Übertragungsfunktionen wie Dämpfung und Phasenverschiebung durch ein Optimierungsverfahren permanent angepasst werden, bei dem beispielsweise die Energie des von den Sensoren 71 erfassten Signals, resultierend aus Anregungssignal und Sendeentstörsignal, minimiert wird. Damit wird gleichzeitig die auch die Emission des Anregungssignals in der Umgebung des Magnetresonanztomographen minimiert, da die Sensoren vorteilhafter Weise bereits im Fernfeld angeordnet sind und damit ein Maß für die Felder in gro-ßem Abstand angeben.It is also conceivable that the transfer functions or the parameters of the transfer functions such as attenuation and phase shift are also permanently adjusted by an optimization process in which, for example, the energy of the signal detected by the sensors 71 resulting from the excitation signal and the transmission interference suppression signal is minimized. Thus, at the same time, the emission of the excitation signal in the The surroundings of the magnetic resonance tomograph are minimized, since the sensors are advantageously already arranged in the far field and thus indicate a measure for the fields at a large distance.

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 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.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

WO 2019/06867 A2 [0007]

Claims

Magnetic resonance tomograph, wherein the magnetic resonance tomograph (1) has a magnet, a transmitter and a transmitting antenna for exciting nuclear spins, wherein the magnetic resonance tomograph (1) also has a transmission suppression device (70) with a transmission suppression controller (72), a sensor (71) and a transmission suppression antenna ( 60), wherein the transmission suppression device (70) is designed to use the sensor (71) to record an excitation signal from the transmitter for exciting nuclear spins, to use the transmission suppression control (72) to determine a transmission suppression signal as a function of the received excitation signal from the transmitter and via the transmit interference suppression antenna (60), so that the excitation signal transmitted by the transmitter via the transmitting antenna (60) is weakened at a predetermined location outside the magnetic resonance tomograph (1), characterized in that the sensor (71) is arranged in a far field of the transmitting antenna and the predetermined location of the attenuation the location of the sensor (71) is.

Magnetic resonance tomograph according to one of the preceding claims, wherein the predetermined location is specified by a regulatory predetermined distance for an EMC limit value.

Magnetic resonance device claim 1 or 2 , wherein the transmission suppression control (70) has a signal connection to the transmitter, which is designed to receive information about the excitation signal and is designed to determine the transmission suppression signal as a function of the information received.

Magnetic resonance imaging according to one of the Claims 1 until 3 , wherein the information about the excitation signal is proportional to a magnetic field generated by the transmitting antenna.

magnetic resonance tomography claim 4 , wherein the transmission interference suppression device (70) has a directional coupler (75), the directional coupler (75) being arranged on a signal connection between the transmitter and the transmitting antenna and being designed to detect a current flow through the transmitting antenna.

Magnetic resonance tomograph according to one of the preceding claims, in which the transmission interference suppression device (70) has a high-frequency amplifier (74) which is arranged in the immediate vicinity of the transmission interference suppression antenna.

Magnetic resonance tomograph according to one of the preceding claims, wherein the transmission interference suppression device (70) has a plurality of sensors (70) and/or transmission interference suppression antennas (60) at different locations in each case and the transmission interference suppression device (70) is designed to transmit an interference suppression signal as a function of the to determine the excitation signal of the transmitter recorded at sensors (71) and to transmit it via the transmission suppression antennas (60), so that the excitation signal transmitted by the transmitter via the transmission antenna is weakened at the locations of the sensors (71).

Method for operating a magnetic resonance tomograph (1) according to one of the preceding claims, the method having the steps: (S50) receiving information about the excitation signal; (S60) determining a transmission interference suppression signal by means of the transmission interference suppression controller (70) as a function of the information such that when the transmission interference suppression signal is emitted via the transmission interference suppression antenna (60), a field strength of the excitation signal is reduced at a predetermined location; (S70) Sending out the transmission suppression signal via the transmission suppression antenna (60).

procedure after claim 8 , the method further comprising the steps of: (S10) transmitting a test pulse with the transmitter via the transmitting antenna; (S20) detection of a field strength caused by the test pulse by the sensor (71); (S30) Determination of a transfer function between the transmission antenna and the sensor (71) by the transmission interference suppression device (70), the step (S60) of determining the transmission interference suppression signal taking place as a function of the transmission function.

Procedure according to one of Claims 8 until 9 , wherein the method has the step (S40) of detecting a field strength of the excitation signal with the sensor (71) and in the step (S60) of determining the field strength of the excitation signal an optimization algorithm the energy of the sensor (71) received excitation signal as a function minimized by the detected field strength.