DE10313004B3

DE10313004B3 - Verfahren zur Modenbildung, Verfahren zur Modenbereitstellung und Empfangseinheit für ein Magnetresonanzgerät

Info

Publication number: DE10313004B3
Application number: DE10313004A
Authority: DE
Inventors: Arne Dr. Reykowski; Markus Dr. Vester
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2003-03-24
Filing date: 2003-03-24
Publication date: 2005-01-20
Anticipated expiration: 2023-03-25
Also published as: CN100526905C; CN1532558A; US7098659B2; US20040193038A1; KR20040084778A

Abstract

Eine Empfangseinheit (1, 51A...N) für ein MR-Gerät mit mindestens zwei Lokalantennen (L¶k¶, M¶k¶, R¶k¶, L¶H¶, M¶H¶, R¶H¶, 5A...D, 59A...C) weist ein Kombinationsnetzwerk (7, 17, 19, 65A...N, MM1, MM2, N, O) auf, an das die Antennen (L¶k¶, M¶k¶, R¶k¶, L¶H¶, M¶H¶, R¶H¶, 5A...D, 59A...C) jeweils gesondert zum Kombinieren der Antennensignale (L, M, R, L¶0¶, M¶0¶, R¶0¶, A1, A2) angeschlossen werden, wobei das Kombinationsnetzwerk (7, 17, 19, 65A...N, MM1, MM2, N, O) mindestens zwei unterschiedliche Moden (P, P¶H¶, P¶1,2¶, P¶A...N¶, S, S¶H¶, S¶1,2¶, S¶A...N¶, T, T¶H¶, T¶1,2¶, T¶A...N¶) erzeugt, die Linearkombinationen der Antennensignale (L, M, R, L¶0¶, M¶0¶, R¶0¶, A1, A2) sind und von denen mindestens zwei jeweils an einem Ausgang (M4...6, N4...6, O4...6) des Kombinationsnetzwerks (7, 17, 19, 65A...N, MM1, MM2, N, O) anliegen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Modenbildung aus mindestens zwei Magnetresonanzantwortsignalen. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Modenbereitstellung zur Magnetresonanzbildgebung. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Empfangseinheit für ein Magnetresonanzgerät mit mindestens zwei Lokalantennen, die jeweils gesondert an ein Kombinationsnetzwerk zum Kombinieren der Antennensignale angeschlossen sind.
Schnelle parallele Bildgebungstechniken (Parallel Acquisition Techniques PAT) werden in der Magnetresonanztomographie (MR-Tomographie) dazu verwendet, die Bildaufnahmezeit zu reduzieren. Dabei wird Ortinformation von Lokalantennen zur Bildrekonstruktion verwendet. Bei einer günstigen Anordnung von N Lokalantennen kann die Bildaufnahmezeit maximal um den Beschleunigungsfaktor N verkürzt werden. Die Zahl der verwendeten Lokalantennen ist demnach immer größer oder gleich dem erzielten Beschleunigungsfaktor. Für jede benutzte Lokalantenne wird ein Empfangskanal einer MR-Bildgebungseinheit benötigt.
Werden bei einem parallelen Bildgebungsverfahren mehrere Lokalantennen benutzt und wird der maximale Aufnahmebereich (Field Of View FOV) der Lokalantennen ausgeleuchtet, so wird auch in dem Fall, dass keine beschleunigte Bildgebung durchgeführt wird, für jede verwendete Lokalantenne ein Empfangskanal benötigt.

Eine Anordnung von Lokal-Antennen ist aus DE 42 32 827 A1 bekannt. Sie besteht aus einem Array mit mindestens drei linearpolarisierten Lokalspulen, die sich gegenseitig soweit überlappen, dass sie geometrisch entkoppelt sind, wobei jede Lokalspule gesondert an ein Kombinationsnetzwerk angeschlossen ist, indem zwischen den Ausgangssignalen von jeweils drei Lokalspulen eine komplexe Verknüpfung derart hergestellt wird, dass man jeweils ein MR-Signal erhält, das einer zirkularen Polarisation entspricht.

Ein Verfahren zur MR-Bildgebung ist aus US 4 825 162 bekannt. In dem Verfahren wird zuerst ein Array von Oberflächenspulen zur Verfügung gestellt, wobei die Oberflächenspulen derart positioniert sind, dass sie keine gegenseitige Wechselwirkung erfahren. Von jeder Spule wird ein MR-Antwortsignal empfangen, welches aus einem Teil der Probe stammt, das sich im Aufnahmebereich befindet. Von jedem MR-Antwortsignal wird ein MR-Bild gebildet, die MR-Bilder werden auf einer Punkt zu Punkt Basis miteinander kombiniert, um ein einzelnes gemeinsames MR-Bild zu erzeugen.

Die Thematik der phasengesteuerten Gruppenantenne wird z.B. im Taschenbuch der Hochfrequenztechnik, Springerverlag 1986, erläutert. Dabei werden in einem Speisenetzwerk der Gruppenantenne Phasenschieber und Laufzeitglieder verwendet, die die Amplituden und Phasen der Einzelstrahler vor ihrer Oberlagerung verändern und die Richtcharakteristik der Gruppenantenne beeinflussen.

Aus der EP 0 337 194 A1 ist ein PI/2-Leistungsteiler bekannt, der ein Eingangssignal in zwei Signalwege mit gleicher Amplitude und 90°-Phasenverschiebung aufteilt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Modenbildung, ein Verfahren zur Bereitstellung von Moden und eine Empfangseinheit für ein MR-Gerät anzugeben, welche einen flexiblen und vereinfachten Einsatz von Lokalantennen beispielsweise bei der parallelen Bildgebung ermöglichen.

Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Bildung von mindestens zwei Moden aus min destens zwei MR-Antwortsignalen, die mit mindestens zwei Lokalantennen empfangen werden, wobei ein Primärmode durch gewichtete Linearkombination der MR-Antwortsignale derart erzeugt wird, dass der Primärmode einem MR-Signal einer amplituden- und phasengesteuerten Gruppenantenne entspricht, welche eine erste Empfindlichkeitsverteilung aufweist, die für einen ersten Zielbereich innerhalb eines Detektionsvolumens der Lokalantennen optimiert ist, und wobei ein Sekundärmode durch eine zweite gewichtete Linearkombination der MR-Antwortsignale derart erzeugt wird, dass der Sekundärmode einem MR-Signal einer amplituden- und phasengesteuerten Gruppenantenne entspricht, die eine zweite Empfindlichkeitsverteilung aufweist, die sich von der ersten in Richtung einer Phasenkodierung der MR-Antwortsignale unterscheidet.

Der Begriff Mode beschreibt im Zusammenhang mit einer oder mehreren Antennen eines MR-Geräts eine Verteilung der Empfindlichkeit im Antennenfeld als Funktion des Raumes. Einem Mode ist ein analoges Ausgangssignal zugeordnet, das als MR-Antwortsignal zu einer MR-Aufnahme weiterverarbeitet werden kann. Unter den Begriff ,Linearkombination der MR-Antwortsignale' fällt beispielsweise, die Bildung einer Summe mehrerer MR-Antwortsignale, wobei jedes MR-Antwortsignal zum einen phasenverschoben und zum anderen gewichtet in die Summe eingehen kann. Eine Phasenverschiebung von 180° bei der Summe zweier Signale entspricht dann z.B. einem Differenzsignal der beiden Signale. Im Extremfall einer Linearkombination können alle Signale bis auf eines mit dem Gewicht Null in die Linearkombination eingehen, so dass der sich ergebende Mode dem einen MR-Antwortsignal entspricht, das eventuell noch phasenverschoben wurde. Im Normalfall wird man mindestens zwei MR-Antwortsignale miteinander linearkombinieren.

Die Empfindlichkeitsverteilung einer Lokalantenne macht eine Aussage über die Signal zu Rauschverhältnisse im Aufnahmebereich. Entsprechendes gilt auch für eine Empfindlichkeitsverteilung einer Mode, die sich z.B. auf den Aufnahmebereiche der zur Linearkombination beitragenden Lokalantennen bezieht. Da sich die Aufnahmebereiche der Lokalantennen im zu untersuchenden Bereich überlappen, wird meist nur von einem Aufnahmebereiche gesprochen, der hier als Detektionsvolumen der Lokalantennen oder als Field of View der Lokalantennen, bezeichnet wird.

Die Primärmodenbildung wird vorzugsweise in Hinblick auf eine Verbesserung, d.h. Optimierung, der Empfindlichkeit im Vergleich mit den Empfindlichkeiten der Lokalantennen erfolgen. Insofern kann der Primärmode als eine Art Grundmode verstanden werden, der zu einer MR-Aufnahme verarbeitet werden kann, die für sich alleine eine Verbesserung im Vergleich zu MR-Aufnahmen darstellt, die aus einzelnen MR-Antennensignalen gewonnen werden. Diese Verbesserung findet vornehmlich im ersten Zielbereich des Detektionsvolumens statt, in welchem beispielsweise das Signal zu Rauschverhältnis erhöht wird, indem dort die Empfindlichkeit auf z.B. zirkular polarisierte Kernspinsignale optimiert wird.

Die Sekundärmodenbildung ist dagegen vorzugsweise daraufhin ausgerichtet, die aufgrund der unterschiedlichen räumlichen Anordnung der Lokalantennen in Bezug zum Detektionsvolumen vorliegende räumliche Information zu bewahren. Entsprechend weist der Sekundärmode eine Empfindlichkeitsverteilung auf, die sich von der ersten in Richtung der Phasenkodierung der MR-Antwortsignale unterscheidet. Beispielsweise ist das Signal zu Rauschverhältnis des Sekundärmodes min einem Bereich außerhalb des ersten Zielbereichs erhöht. Die Phasenkodierrichtung fällt beispielsweise bei der Verwendung des Primär- und Sekundärmodes zur PAT mit der Richtung zusammen, in der die Lokalantennen aufgereiht sind,

Ein erster Vorteil des Verfahrens zur Modenbildung liegt nun darin, dass aus den MR-Antwortsignalen der Lokalantennen ein Primärmode gebildet wird, der im ersten Zielbereich eine erhöhte Empfindlichkeit aufweist. Als zweiten Vorteil erhält man zusätzlich einen zweiten Mode (Sekundärmode), der ergänzende Information enthält und der in Kombination mit dem Primärmode beispielsweise zur PAT verwendet werden kann.

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens zur Modenbildung liegt darin, dass bei der Verarbeitung der Moden zu einer MR-Aufnahme, einerseits die empfindlichkeitsoptimierte MR-Aufnahme mit nur einem Eingangskanal empfangen werden kann, dass aber andererseits, stehen weitere Eingangskanäle zur Verfügung, auch weitere Moden, z.B. der Sekundärmode, in die Bildgebung einbezogen werden können. Dies ermöglicht dann z.B. die Durchführung von PAT mit Primär- und Sekundärmode. Der Vorteil liegt also darin, dass bei der Verwendung von mindestens zwei Lokalantennen der Informationsgehalt aller MR-Antwortsignale neu auf den Primär- und Sekundärmode verteilt werden kann. Dabei entstehen z.B. Moden, die räumlich kodierende Feldfunktionen in hierarchischer Ordnung darstellen. Die Umverteilung kann z.B. in Hinblick auf die Empfindlichkeitsverteilung eines einzelnen Modes oder in Hinblick auf die Verwendung beider Moden zur PAT durchgeführt werden. Im vorteilhaften Fall der Umverteilung von einer Anzahl von MR-Signalen auf eine gleiche Anzahl von Moden kann die gesamte Information transferiert werden.

Die zweitgenannte Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Bereitstellung von Moden zur MR-Bildgebung gelöst, wobei das Verfahren erstens mindestens zwei Lokalantennen bereitstellt, die gleichzeitig jeweils ein MR-Antwortsignal empfangen, wobei sich ein MR-Antwortsignal aus Signalanteilen zusammensetzt, die verschiedenen Bereichen eines Detektionsvolumens der Lokalantennen räumlich zugeordnet sind, wobei zweitens mindestens zwei Moden aus den Antwortsignalen mit Hilfe des oben beschriebenen Verfahrens zur Modenbildung gebildet werden, und wobei drittens zumindest ein Mode einem Empfangskanal einer MR-Bildgebungseinheit zugeführt wird.

Das Verfahren zur Bereitstellung von Moden hat neben den impliziten Vorteilen des Verfahrens zur Modenbildung, den Vorteil, dass das Verfahren es ermöglicht, eine Untergruppe der gebildeten Moden der MR-Bildgebungseinheit zuzuführen, wobei z.B. die Anzahl der Moden in der Untergruppe und der in ihnen enthaltene Informationsgehalt an die Eigenschaften der MR-Bildgebungseinheit, z.B. an die Anzahl der verfügbaren Empfangskanäle, angepasst ist.

Die drittgenannte Aufgabe wird von einer Empfangseinheit für ein MR-Gerät mit mindestens zwei Lokalantennen, die jeweils gesondert an ein Kombinationsnetzwerk zum Kombinieren der Antennensignale angeschlossen sind, dadurch gelöst, dass das Kombinationsnetzwerk mindestens zwei unterschiedliche Moden erzeugt, die Linearkombinationen der Antennensignale sind und von denen mindestens zwei jeweils an einem Ausgang des Kombinationsnetzwerks anliegen.

Ein Vorteil dieser Empfangseinheit liegt z.B. darin, dass es aus den MR-Antwortsignale der Lokalantennen Moden erzeugt, die aufgrund ihres Informationsgehalts für verschiedene MR-Bildgebungsverfahren geeignet sind.

Ein weiterer Vorteil bei der Verwendung der Empfangseinheit liegt darin, dass eine die Moden verarbeitende MR-Bildgebungseinheit eine auf die Bildgebung abgestimmte Anzahl von Empfangskanälen aufweisen kann, die nicht mehr von der Anzahl der in der Empfangseinheit verwendeten Lokalantennen abhängt, sondern von dem zur MR-Bildgebung benötigten Informationsgehalt, welcher in den Moden nach für die Bildgebung relevanten Gesichtspunkten zusammengestellt werden kann. Dies erlaubt einen kostengünstigen Aufbau eines MR-Geräts, bei dem eine auf die vorgesehene Leistungsfähigkeit des MR-Geräts optimierte Anzahl von Empfangskanälen in der MR-Bildgebungseinheit eingesetzt werden.

Ein weiterer Vorteil der Empfangseinheit ist es, dass die gleiche Empfangseinheit mit MR-Bildgebungseinheiten mit unterschiedlichen Anzahlen von Empfangskanälen verwendet werden kann oder dass in einem MR-Gerät die Anzahl der Empfangskanäle nachträglich erweitert werden kann, um mehr Moden mit zusätzlichem Informationsgehalt zu benutzen und so die Leistungsfähigkeit der MR-Bildgebung zu vergrößern.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens zur Modenbildung weist die Linearkombination zur Erzeugung des Primärmodes einen Linearkoeffizienten auf, der insbesondere von der geometrischen Lage der Lokalantenne in Bezug zum ersten Zielbereich abhängt. Dies hat den Vorteil, dass mittels der Wahl der Linearkoeffizienten der erste Zielbereich bestimmt werden kann, in dem die Empfindlichkeitsverteilung des Primärmodes optimiert wird.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens zur Modenbildung weist die Linearkombination einen Gewichts- und/oder Phasenfaktor auf, der insbesondere den Einfluss der unterschiedlichen Abstände und/oder Winkel eines Zielbereichs von den verschiedenen Lokalantennen berücksichtigt. Dies ermöglicht es, die Antennensignale derart miteinander zu kombinieren, dass beispielsweise ein maximales Signal aus dem Zielbereich in den Primärmode eingeht. Ein Beispiel dafür ist die Bildung eines zirkular polarisierten Signals durch Kombination von mehreren Antennensignalen. Dabei wird z.B. ein Signal einer Antenne, das aufgrund eines geringen Abstands der Antenne zum Zielbereich überdurchschnittlich groß ist, durch einen entsprechenden Gewichtsfaktor in der Linearkombination auf ein gewünschtes Niveau skaliert. So kann z.B. ein Signal mit einem hohen Signal zu Rauschverhältnis stärker gewichtet, d.h. 'hoch' skaliert, werden. Zusätzlich ist es möglich, die unterschiedlichen Empfindlichkeiten der Lokalantennen gegenüber der Phasenlage der MR-Emission aus dem Zielbereich zu berücksichtigen, beispielsweise indem mittels eines Phasenfaktors die Phasendifferenzen kompensiert werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens zur Modenbildung ist mindestens ein Koeffizient in der Linearkombination zur Erzeugung der Primärmode derart gewählt, dass eine aus dem Primärmode erzeugte MR-Aufnahme ein für den ersten Zielbereich optimiertes Signal zu Rauschverhältnis aufweist. Dies ist besonders wirksam, wenn eine große Anzahl von Signalen in die Linearkombination eingeht.

In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur Modenbildung wird mindestens ein Koeffizient der Linearkombination zur Erzeugung des Sekundärmodes derart gewählt, dass eine mit dem Primär- und dem Sekundärmode durchgeführte parallele Bildgebung mit einem Beschleunigungsfaktor zwei das Signal zu Rauschverhältnis in einem zweiten Zielbereich optimiert. Ein derart linearkombinierter Sekundärmode hat den Vorteil, dass er den Primärmode optimal bei PAT mit einem Beschleunigungsfaktor zwei ergänzt. Dabei wird die Optimierung im Signal zu Rauschverhältnis auf einen zweiten Zielbereich innerhalb der PAT-Messung ausgerichtet. Nach der Entfaltung der PAT-Messung korrespondiert der zweite Zielbereich zu zwei Punkten in der MR-Aufnahme, die symmetrisch zur Faltung liegen.

Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, dass auch im Fall, dass mehr als zwei Lokalantennen verwendet werden, eine parallele Bildgebung mit einem Beschleunigungsfaktor zwei mit nur zwei Empfangskanälen durchführbar ist.

In einer besonders vorteilhaften Ausbildungsform des Verfahrens zur Modenbildung wird aus mindestens drei MR-Antwortsignalen zusätzlich zum Primär- und Sekundärmode durch gewichtete Linearkombination der MR-Antwortsignale ein Tertiärmode gebildet, der einem MR-Signal einer amplituden- und phasengesteuerten Gruppenantenne entspricht, die eine dritte Empfindlichkeitsverteilung aufweist, die sich von der ersten und zweiten Empfindlichkeitsverteilung in Richtung der Phasenkodierung der MR-Antwortsignale unterscheidet. Sind beispielsweise drei MR-Antwortsignale, die von drei Lokalantennen stammen, mittels gewichteter Linearkombination kombinierbar, so kann die nach der Bildung des Sekundärmodes verbliebene Information, z.B. über räumliche Unterschiede bezüglich einer Dreifacheinfaltung, in den Tertiärmode aufgenommen werden. Bei drei Antennensignalen können drei Moden vorteilhaft so erzeugt werden, dass sie zusammen den gleichen Informationsgehalt aufweisen wie die drei Antennensignale der Lokalantennen.

In einer Weiterbildung des Verfahrens zur Modenbildung wird mindestens ein Koeffizient der Linearkombination zur Erzeugung des Tertiärmodes derart gewählt, dass eine mit den Primär-, Sekundär- und Tertiärmoden durchgeführte parallele Bildgebung mit einem Beschleunigungsfaktor drei das Signal zu Rauschverhältnis in einem dritten Zielbereich optimiert. Ein derart linearkombinierter Tertiärmode hat den Vorteil, dass er den Primär- und Sekundärmode bei PAT mit einem Beschleunigungsfaktor drei optimal ergänzt. Dabei wird die Optimierung im Signal zu Rauschverhältnis auf einen dritten Zielbereich innerhalb der PAT-Messung ausgerichtet. Nach der Entfaltung der PAT-Messung korrespondiert der dritte Zielbereich zu drei Punkten, die symmetrisch zu den Faltungen liegen. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass auch im Fall, dass mehr als drei Lokalantennen verwendet werden, eine parallele Bildgebung mit einem Beschleunigungsfaktor drei mit nur drei Empfangskanälen durchführbar ist.

In einer besonders flexiblen Weiterbildung des Verfahrens zur Modenbildung wird zuerst ein vorläufiger Sekundärmode und ein vorläufiger Tertiärmode erzeugt, wobei diese orthogonal zueinander und jeweils orthogonal zum Primärmode sind, und anschließend wird durch ein Linearkombinieren dieser beiden vorläufigen Moden ein Sekundärmode derart erzeugt, dass eine mit dem Primärmode und dem Sekundärmode durchgeführte paral lele Bildgebung mit einem Beschleunigungsfaktor zwei das Signal zu Rauschverhältnis in einem zweiten Zielbereich optimiert. Orthogonalität bezieht sich hier auf einen Signalraum, der durch die einzelnen Antennensignale aufgespannt wird und in dem die Moden ein neues Basissystem bilden. Die Bildung vorläufiger Moden hat den Vorteil, dass es ausgehend vom Primärmode einfach ist, orthogonale Sekundär- und Tertiärmoden zu bestimmen. Ein rein nach orthogonalen Gesichtpunkten gebildeter vorläufiger Sekundärmode wird allerdings nicht in jedem Fall eine zusammen mit dem Primärmode durchgeführte parallele Bildgebung mit einem Beschleunigungsfaktor zwei in ihrem Signal zu Rauschverhältnis optimieren. Allerdings kann durch eine Linearkombination der vorläufigen Sekundär- und Tertiärmoden die parallele Bildgebung mit dem Primärmode und dem modifizierten Sekundärmode optimiert werden. Dies ist ein einfaches Verfahren zur Erzeugung des optimalen Sekundärmodes für eine parallele Bildgebung mit dem Beschleunigungsfaktor zwei.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens zur Modenbildung werden aus mindestens vier MR-Antwortsignalen bis zu einer Anzahl, deren Maximalwert gegeben ist durch die Anzahl der Lokalantennen, sukzessiv jeweils ein weiterer Mode durch eine Linearkombination der MR-Antwortsignale gebildet, wobei der Mode jeweils eine Empfindlichkeitsverteilung aufweist, die sich von den Empfindlichkeitsverteilungen aller bis dahin gebildeten Moden unterscheidet. Auf diese Weise können schrittweise neue Moden durch Linearkombinationen der MR-Antwortsignale gebildet werden, die jeweils einen Informationsgehalt tragen, der in der Kombination der bis dahin gebildeten Moden nicht vorhanden war. Die maximale Anzahl der nicht-redundanten Moden, die mit einem neuen Informationsgehalt gebildet werden können, ist gegeben durch die Anzahl der Lokalantennen selbst.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens zur Modenbildung werden aus mindestens vier MR-Antwort signalen bis zu einer Anzahl, deren Maximalwert gegeben ist durch die Anzahl der Lokalantennen, sukzessiv neue Moden durch Linearkombination der MR-Antwortsignale gebildet, die bei einer jeweils zusammen mit allen bis dahin gebildeten Moden durchgeführten parallelen Bildgebung mit einem Beschleunigungsfaktor, der der Anzahl der verwendeten Moden entspricht, das Signal zu Rauschverhältnis in einem jeweils wählbaren Zielbereich optimiert. Dies hat den Vorteil, dass die Information, die mit Hilfe aller Lokalantennen empfangen werden kann, so auf die verschiedenen Moden verteilt wird, dass eine parallele Bildgebung mit einem Beschleunigungsfaktor der der Anzahl der bis dahin gebildeten Moden entspricht, jeweils optimale Ergebnisse liefert.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens zur Modenbildung sind zwei Moden orthogonal zueinander. Dies hat den Vorteil, dass, falls genauso viele Moden gebildet werden wie MR-Antennensignale zur Verfügung stehen, keine redundante Information gebildet wird.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens zur Modenbildung ist der erste Zielbereich ein Bereich im Detektionsvolumen, der von besonderem Interesse bei einer MR-Untersuchung ist. Dies hat den Vorteil, dass allein mit dem Primärmode eine MR-Aufnahme erzeugt werden kann, die im Bereich, der von besonderem Interesse ist, beispielsweise ein maximales Signal zu Rauschverhältnis aufweist.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens zur Modenbildung ist der erste Zielbereich ein Bereich im Detektionsvolumen, der aufgrund der Anordnung der Lokalantennen eine niedrige Empfindlichkeit in mindestens einer der Lokalantennen-Empfindlichkeitsverteilungen aufweist. Dies hat den Vorteil, dass die Empfindlichkeit im Zielbereich mit Hilfe der verwendeten Moden verbessert werden kann.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens zur Modenbildung ist mindestens ein Koeffizient einer der Linearkombinationen, insbesondere zur Wahl des jeweils zu wählenden Zielbereichs, einstellbar. Dies hat den Vorteil, dass beispielsweise je nach Zielbereich die Linearkombinationen zur Modenbildung unterschiedlich durchgeführt werden können, so dass die MR-Aufnahme jeweils für verschiedene Zielbereiche optimierbar wird.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens zu Modenbereitstellung wird der Primärmode in einer Bildgebungseinheit zu einer ersten MR-Aufnahme verarbeitet. Dies hat den Vorteil, dass eine MR-Aufnahme entsteht, die beispielsweise ein sehr gutes Signal zu Rauschverhältnis im ersten Zielbereich sowie ein FOV aufweist, welches sich über das Detektionsvolumen der linearkombinierten Lokalantennen erstreckt.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens zur Modenbereitstellung wird der Sekundärmode mit einem zweiten Empfangskanal der MR-Bildgebungseinheit verbunden, und es werden der Primär- und Sekundärmode in der Bildgebungseinheit mittels parallele Bildgebungstechnik zu einer zweiten MR-Aufnahme verarbeitet. Dies hat den Vorteil, dass z.B. eine parallele Bildgebung mit einem Beschleunigungsfaktor zwei möglich ist, auch wenn nur zwei Empfangskanäle in der MR-Bildgebungseinheit vorhanden sind und der Sekundärmode aus mehr als zwei Antennensignalen gebildet wurde. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass nicht erst alle Antennensignale ausgelesen werden müssen, um eine entsprechende Beschleunigung des Bildverarbeitungsprozesses zu erzeugen, sondern es reichen zwei Empfangskanäle aus, die den Primär- und Sekundärmode auslesen.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens zur Modenbereitstellung werden mindestens drei Lokalantennen bereitgestellt und es wird ein Tertiärmode mit Hilfe des oben beschriebenen Verfahrens zur Modenbildung gebildet und mit einem dritten Empfangskanal der MR-Bildgebungseinheit verbunden, und es werden die Primär-, Sekundär- und Tertiärmoden in der Bildgebungseinheit mittels paralleler Bildgebungstechnik zu einer dritten MR-Aufnahme verarbeitet. Dies hat ähnlich zur Bildgebung mit einem Beschleunigungsfaktor zwei den Vorteil, dass eine parallele Bildgebung mittels der Primär-, Sekundär- und Tertiärmode mit einem Beschleunigungsfaktor drei möglich ist, auch wenn nur drei Empfangskanäle in der MR-Bildgebungseinheit vorhanden sind und mehr als drei Antennensignale zum Tertiärmode kombiniert wurden.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens zur Modenbereitstellung werden mindestens vier Lokalantennen (L_k,M_k,R_k) bereitgestellt, es wird mindestens ein weiterer Mode mit Hilfe des Verfahrens zu Modenbildung gebildet und mit jeweils einem weiteren Empfangskanal der MR-Bildgebungseinheit verbunden und es werden mindestens zwei und maximal alle Moden in der Bildgebungseinheit insbesondere mittels paralleler Bildgebungstechnik zu einer weiteren MR-Aufnahme verarbeitet. Ein Vorteil in dieser Ausführungsform liegt z.B. darin, dass eine Skalierbarkeit der Empfangskanäle der MR-Bildgebungseinheit möglich ist, d.h., dass sobald die Antennensignale zu einem Satz von Moden linear kombiniert wurden, die Möglichkeit besteht, je nach Bedürfnis eine Untermenge der Moden in die MR-Bildgebung einzubeziehen. So kann schon mit einer geringeren Anzahl von Empfangskanälen parallele Bildgebung mit Signalen von vielen Antennen durchgeführt werden.

Das Verfahren zur Modenbereitstellung und seine Ausführungsformen können es somit ermöglichen, ein MR-Gerät sehr flexibel an die Bedürfnisse eines Anwenders anzupassen. So kann z.B. in Hinblick auf die Kosten des MR-Geräts, in die z.B. die Anzahl der Empfangskanäle eingeht, ein jeweils maximaler Nutzen aus der Verwendung mehrerer Lokalantennen gezogen werden. Dies wird z.B. dadurch möglich, dass entsprechend der Anzahl der vorhandenen Empfangskanälen die Moden zur Bildge bung verwendet werden, die die Bildbeschleunigung oder das Signal zu Rauschverhältnis optimieren. Zusätzliche Empfangskanäle können nachträglich zugefügt werden und die Leistungsfähigkeit des MR-Geräts verbessern, indem sie weitere Moden in die Bildgebung einbeziehen.

In einer besonders vorteilhaften Ausbildungsform der Empfangseinheit weisen die Moden unterschiedliche Empfindlichkeitsverteilungen in Phasenkodierrichtung auf. Dies hat den Vorteil, dass die verschiedenen Moden miteinander zur parallelen Bildgebung verwendet werden können.

In einer besonders vorteilhaften Ausbildungsform der Empfangseinheit weist die Linearkombination einen Linearkoeffizienten in Form eines Phasenschiebers und/oder eines Gewichtsfaktors auf. Dies hat den Vorteil, dass die Antennensignale gewichtet und phasenverschoben miteinander kombiniert werden können.

In einer Ausführungsform der Empfangseinheit entspricht eine der Moden einem Signal einer Antenne, deren Geometrie zum Empfangen einer räumlichen Feldstruktur ausgebildet ist, die mit einer einzigen der Lokalantennen nicht direkt empfangbar ist. Dies hat den Vorteil, dass mittels der Kombination der Antennensignale der Lokalantennen gezielt Feldstrukturen empfangen werden können, die eine komplexere Antennenstruktur benötigen.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Empfangseinheit weist das Kombinationsnetzwerk einen zusätzlichen Phasenschieber zur Kompensation von Signallaufzeitunterschieden auf. Dies hat den Vorteil, dass Signallaufzeitunterschiede ausgeglichen werden können, die z.B. bei der mehrfachen Kombination von jeweils zwei Signalen miteinander entstehen.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Empfangseinheit weist das Kombinationsnetzwerk eine Signalkombi nationseinheit mit je zwei Ein- und Ausgängen auf, in der die an den beiden Eingängen anliegenden Signale unter Berücksichtigung eines Linearkoeffizienten einerseits ohne Phasendifferenz addiert und andererseits mit einer Phasendifferenz, insbesondere von 60°, 90°, 120° oder 180°, addiert werden, um zwei an den beiden Ausgängen vorliegende Signale zu erzeugen. Eine derartige Signalkombinationseinheit ermöglicht eine vorteilhafte Kombination von jeweils zwei Signalen, wobei die dabei gebildeten Signale einerseits direkt eine Mode bilden können oder mit weiteren Signalen mithilfe von z.B. gleichen oder ähnlichen Signalkombinationseinheiten kombiniert werden können. Vorteilhaft kann die Ausführungsform als passives Netzwerks realisiert werden. Ein Beispiel für ein passives viertoriges Netzwerk ist ein 90°-Hybrid.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Empfangseinheit sind mindestens drei Lokalantennen vorhanden und das Kombinationsnetzwerk weist zwei Signalkombinationseinheiten mit je zwei Ein- und Ausgängen auf, wobei die ersten zwei Antennensignale mit den Eingängen der ersten Signalkombinationseinheit verbunden sind, wobei der erste Ausgang der ersten Signalkombinationseinheit mit einem ersten Modenausgang und der zweite Ausgang mit dem ersten Eingang der zweiten Signalkombinationseinheit verbunden ist, wobei ein drittes Antennensignal mit dem zweiten Eingang der zweiten Signalskombinationseinheit verbunden ist und wobei der erste Ausgang der zweiten Signalkombinationseinheit mit einem zweiten Modenausgang verbunden ist.

In einer Weiterbildung der Empfangseinheit ist der zweite Ausgang der zweiten Signalkombinationseinheit mit einem dritten Modenausgang verbunden.

In einer anderen vorteilhaften Ausbildungsform der Empfangseinheit addiert die erste Signalkombinationseinheit die Signale zweier seitlich angeordneten Lokalantennen jeweils mit einem Gewichtsfaktor von 2^–1/2, wobei das Ergebnis ein Sekun därmode ist, und des weiteren addiert sie die Signale mit einer Phasendifferenz von 180°, wobei die zweite Signalkombinationseinheit das so erhaltene Signal mit dem Antennensignal einer zwischen den seitlichen Lokalantennen angeordneten dritten Lokalantenne mit jeweils einem Gewichtsfaktor von 2^–1/2 zum einen mit einer Phasenverschiebung von 90° addiert, um einen Tertiärmode zu erzeugen, und zum anderen mit einer Phasendifferenz von –90° addiert, um einen Primärmode zu erzeugen. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass Messungen mit den drei Antennen durchgeführt werden können, wobei entweder ein, zwei oder drei Empfangskanäle der MR-Bildgebungseinheit zur Bildgebung verwendet werden.

Die Gewichtsfaktoren und Phasendifferenzen sind so gewählt, dass der Primärmode im zentralen Bereich des Detektionsvolumens der drei im wesentlichen parallel nebeneinander angeordneten Antennen einer Art CP-Mode entspricht, dass der Sekundärmode Information über die Links/Rechts-Asymmetrie trägt und dass der Tertiärmode im zentralen Bereich des Detektionsvolumens einer Art Anti-CP-Mode entspricht. Das heißt, es wird erstens ein Primärmode erzeugt, der einem Hochfrequenzsignal entspricht, das im zentralen Bereich des Detektionsvolumens von einer zirkularen Polarisation mit der Drehrichtung der die MR-Antwortsignale erzeugenden Kernspinsignale erzeugt wird (CP-Mode). Es wird zweitens ein Sekundärmode erzeugt, der einem Hochfrequenzsignal entspricht, das Information über die seitlichen Unterschiede im Detektionsvolumen der beiden Antennen enthält, und es wird drittens ein Tertiärmode erzeugt, der einem Hochfrequenzsignal entspricht, das im zentralen Bereich des Detektionsvolumens von einer ,anti'-zirkularen Polarisation erzeugt wird (Anti-CP-Mode), d.h. von einer zirkularen Polarisation mit einer im Vergleich zum CP-Mode umgekehrten Drehrichtung.

In einer anderen vorteilhaften Ausbildungsform der Empfangseinheit addiert eine erste Signalkombinationseinheit die Signale zweier seitlich angeordneten Lokalantennen jeweils mit einem Gewichtsfaktor von 2^–1/2 einerseits mit einer Phasendifferenz von 60°, wobei das Ergebnis ein Sekundärmode ist und andererseits mit einer Phasendifferenz von 120°, wobei die zweite Signalkombinationseinheit das so erhaltene Signal mit dem Antennensignal einer zwischen den seitlichen Lokalantennen angeordneten dritten Lokalantenne mit jeweils einem Gewichtsfaktor von 2^–1/2 einerseits mit einer Phasendifferenz von 60° addiert und andererseits mit einer PhAsendifferenz von 120° addiert, wobei zum einen ein Primärmode und zum anderen ein Tertiärmode erzeugt wird.

Diese Ausbildungsform hat den Vorteil, dass sie zusammen mit einer Kopfantenne, die aus drei mit einem Winkel von 60° zueinander angeordneten Lokalantennen besteht, verwendet werden kann. Aus Antennensignalen einer derart angeordneten Antennen werden ähnlich der vorhergehenden Ausführungsform eine Art CP-Mode, ein Links/Rechts-differenzierender Mode und eine Art Anti-CP-Mode erzeugt. Diese Realisierungsform hat den weiteren Vorteil, dass sie sich mit einfachen Signalkombinationseinheiten, z.B. zwei 90°-Hybriden, realisieren lassen. Allerdings wird die mittlere Antenne überbewertet, so dass eine kleine Abweichung vom CP-Mode auftritt. Im Vergleich zum Vorteil der Einfachheit des Aufbaus kann der Fehler toleriert werden.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Empfangseinheit ist das Kombinationsnetzwerk und/oder eine Signalkombinationseinheit zumindest im Wesentlichen reflexionsfrei und/oder verlustfrei. Dadurch findet im Wesentlichen kein Informationsverlust bezüglich der eingehenden Antennensignale in der Signalkombinationseinheit statt. Dies hat den Vorteil, dass der Beitrag aufgrund von Verlusten zum Signalrauschen gering ist.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Empfangseinheit ist ein Modenausgang mit einem Empfangskanal einer Lokalantennenselektionseinheit verbindbar. Dies hat den Vorteil, dass anstelle der Selektion von Antennensignalen zwischen verschiedenen Moden zur Bildgebung gewählt werden kann.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.

Es folgt die Erläuterung von mehreren Ausführungsbeispielen anhand der 1 bis 21. Es zeigen
1 einen schematischen Überblick über den Aufbau einer Empfangseinheit und deren Zusammenwirken mit einer MR-Bildgebungseinheit,
2 ein Schema zur Verdeutlichung des Verfahrens zur Bildung von mindestens zwei Moden,
3 eine Schema des Verfahrens zur Bildung von drei Moden aus drei MR-Antwortsignalen,
4 eine Anordnung von drei Lokalantennen einer Körperempfangsantenne mit den entsprechenden räumlichen Feldstrukturen,
5A–5C Verteilungen des Signal zu Rauschverhältnisses (SNR-Verteilungen) der linken, mittleren und rechten Antenne aus 4,
6A–6C SNR-Verteilungen des Primär-, Sekundär- und Tertiärmodes, die aus den Antennensignalen der 5A–5C gebildet werden,
6D eine SNR-Verteilung einer PAT-Messung mit dem Primär- und Sekundärmode bei einem Beschleunigungsfaktor zwei,
6E eine SNR-Verteilung einer PAT-Messung mit dem Primär-, Sekundär- und Tertiärmode bei einem Beschleunigungsfaktor drei,
6F eine SNR-Verteilung einer PAT-Messung mit dem Primär-, Sekundär- und Tertiärmode bei einem Beschleunigungsfaktor zwei,
6G eine SNR-Verteilung einer nicht beschleunigten MR-Aufnahme bei der Verwendung aller drei Moden,
7 ein Prinzipschaltbild einer Modenmatrix, mit der drei Einganqsantennensignale zu drei Moden kombiniert werden,
8 eine mathematische Schreibweise der Erzeugung der drei Moden mit einer Modenmatrix entsprechend 7,
9 eine geometrische Darstellung zur Vorgehensweise bei der Bildung dreier Wichtungsvektoren einer Modenmatrix,
10 ein Prinzipschaltbild eines Linearkombinationsnetzwerks einer Körperempfangsantenne,
11 eine zur 10 gehörende mathematische Schreibweise der Modenbildung mithilfe einer Modenmatrix,
12 ein Schema eines 90°-Hybrids,
13 ein Beispiel eines Kombinationsnetzwerks, das die in den 10 und 11 beschriebene Modenmatrix realisiert,
14 eine Zusammenfassung der Funktionen der einzelnen Elemente des Netzwerks aus 13,
15 eine Anordnung von drei Antennen, die eine Kopfempfangsantenne bilden,
16 ein Beispiel eines Kombinationsnetzwerks für die Kopfempfangsantenne aus 15,
17 ein Prinzipschaltbild eines Netzwerks zur Rotation der Sekundär- und Tertiärvektoren,
18 ein Schema zum alternativen Betrieb von mehreren Modenmatrizen,
19 ein Schema über das Zusammenwirken von mehreren Empfangseinheiten mit einem Kanalmultiplexer und einer Bildgebungseinheit,
20 eine Skizze zur Verdeutlichung der Zielpunktwahl bei der Primärmodenbildung und
21 eine Skizze zur Verdeutlichung der Zielpunktwahl bei der Sekundärmodenbildung im Fall der parallelen Bildgebung.
1 zeigt schematisch den Aufbau einer Empfangseinheit 1 und sein Zusammenwirken mit einer MR-Bildgebungseinheit 3. Die Empfangseinheit 1 weist eine Anordnung von Lokalantennen 5A, ...5D auf, die z.B. linear polarisiert sind. Diese sind mit einem Kombinationsnetzwerk 7 verbunden, das mindestens zwei Modenausgänge 7A, ...7D aufweist. Im Kombinationsnetzwerk 7 werden die Antennensignale der Lokalantennen 5A, ...5D zu unterschiedlichen Moden kombiniert. Diese liegen an den Modenausgängen 7A, ...7D des Kombinationsnetzwerks als Modensignale vor. Am Modenausgang 7A liegt ein Primärmode an, am Modenausgang 7B ein Sekundärmode, am Modenausgang 7C ein Tertiärmode u.s.w. Der Modenausgang 7A ist mit einem Empfangskanal 11A der MR-Bildgebungseinheit 3 verbunden.
Zur Bildgebung wird das analoge Signal des Primärmodes digitalisiert und von einer Bilderzeugungseinheit 13 zu einer MR-Aufnahme 15 verarbeitet. Sind zusätzlich weitere Modenaus gänge 7B, ...7D mit entsprechenden Empfangskanälen 11B, ...11D verbunden, so können auch diese von der Bilderzeugungseinheit 13 zur Bildgebung einbezogen werden, um beispielsweise eine parallele Bildgebung durchzuführen. Werden z.B. der Primärmode und der Sekundärmode verwendet, so kann eine parallele Bildgebung mit einem Beschleunigungsfaktor zwei durchgeführt werden.
Ein derartiges Zusammenwirken der Empfangseinheit 1 mit der MR-Bildgebungseinheit 3 hat den Vorteil, dass unabhängig von der verwendeten Anzahl von Antennen 5A, ...5D je nach Kombinationsnetzwerk 7 eine Anzahl von Moden erzeugt wird, die der MR-Bildgebungseinheit 3 zur Verfügung steht. Je nach Ausstattung der MR-Bildgebungseinheit 3 mit Empfangskanälen 11A, ...11D kann die MR-Bildgebungseinheit 3 verschiedene Arten von Bildgebungstechniken anwenden. Entsprechend ist die Empfangseinheit 1 dazu geeignet, verschieden ausgestattete MR-Bildgebungseinheiten 3 mit an die jeweiligen Anforderungen angepassten Signalen zu versorgen. Die Leistungsfähigkeit der Empfangseinheit 1 kann somit skalierend mit der Anzahl der Empfangskanäle 11A, ...11D optimal genutzt werden.
Wird z.B. nur der Primärmode von der MR-Bildgebungseinheit 3 verwendet, so kann eine MR-Aufnahme 15 erzeugt werden, die den gesamten durch alle Lokalantennen 5A, ...5D gegebenen Aufnahmebereich FOV abbildet, und gleichzeitig kann durch eine geeignete Linearkombination der Antennensignale das Signal zu Rauschverhältnis der MR-Aufnahme 15 an einem ersten Zielbereich optimiert werden.
In 2 wird schematisch die Wirkungsweise eines Kombinationsnetzwerks für den Fall gezeigt, dass zwei Antennensignale A1,A2 eingehen und dass zwei Moden, ein Primärmode P und ein Sekundärmode S, gebildet werden.
Im Folgenden werden die Begriffe Kombinationsnetzwerk und Modenmatrix gleichbedeutend verwendet. Der Begriff der Moden matrix verdeutlicht die Funktion des Kombinationsnetzwerks, die darin besteht, eine Linearkombination von den eingehenden Signalen zu erzeugen. Mathematisch kann eine Linearkombination durch eine Matrix beschrieben werden, das Ergebnis einer Linearkombination wird entsprechend 'Mode' bezeichnet.
In 2 sieht man, dass eine Modenmatrix 17 die Eingangsantennensignale A1 und A2 jeweils miteinander kombiniert, um den Primärmode P und den Sekundärmode S zu erzeugen. Die Funktionsweise der Modenmatrix 17 kann durch eine Matrix MM beschrieben werden, die die Eingangsantennensignale, geschrieben als Vektor, in die Moden, ebenfalls geschrieben als Vektor, überführt:
Ein Kombinationsnetzwerk ist vorzugsweise ein näherungsweise verlustloses und an allen Toren reflexionsfrei angepasstes Netzwerk für MR-Antennensignale. Die Matrix MM, die das Kombinationsnetzwerk repräsentiert, muss invertierbar sein. Aus der Verlustfreiheit folgt, dass die die Matrix MM bildenden Gewichtungsvektoren zusätzlich orthogonal zueinander sind. Dies ist nicht zwingend notwendig. Orthogonalität wird in Zusammenhang mit 7 näher erläutert. Verlustfreiheit hat zusätzlich den Vorteil, dass kein Informationsverlust durch thermisches Eigenrauschen im Netzwerks auftritt. Dies ist insbesondere ein Vorteil, da Rauschen aufgrund von Verlusten das Signal zu Rauschverhältnis der MR-Aufnahmen verschlechtern kann. Ein vorteilhaftes passives Netzwerk hat die Eigenschaft, dass die Matrix reziprok ist. Dies ist bei der Synthese eines Netzwerks von Bedeutung.
In 3 ist schematisch eine Bildung von drei Moden P,S,T aus drei MR-Antwortsignalen L,M,R von MR-Empfangsantennen dargestellt. Diese Situation liegt den meisten der im folgenden beschriebenen Beispielen zugrunde. Dabei werden drei Ein gangsantennensignale L,M,R, die von jeweils einer linken, von einer mittleren und von einer rechten Antenne empfangen werden, Eingängen M1,M2,M3 einer Modenmatrix 19 zugeführt. In der Modenmatrix 19 werden sie zu drei Moden, d.h. zum Primärmode P, zum Sekundärmode S und zum Tertiärmode T, kombiniert. Diese Moden liegen an drei Ausgängen M4,M5,M6 an. Zusätzlich können die Phasen sowohl der Eingangssignale L,M,R als auch der Moden P,S,T durch Phasenschieber φ1–φ6 modifiziert werden.
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Anordnung von drei Antennen L_k,M_k,R_k, wie sie im Fall einer MR-Körperempfangsantenne vorliegen könnte. Die Antennenanordnung weist einen Aufnahmebereich FOV_k auf, der durch den sich überlappenden Aufnahmebereich der einzelnen Antennen L_k,M_k,R_k gegeben ist. Der zu untersuchende Bereich des Körpers eines Patienten befindet sich vorteilhaft im Aufnahmebereich FOV_k.
Zusätzlich sind in 4 schematisch die Antennenempfindlichkeitsverteilung darstellende Feldverläufe FL,FM,FR der drei Antennen L_k,M_k,R_k eingezeichnet. Für einen zentralen Punkt Z_k, der sich im Zentrum des Aufnahmebereichs FOV_k und auf einer Symmetrieachse A_S der Antennenanordnung befindet, sind die drei die Empfindlichkeit beschreibende Feldvektoren SR,SL,SM der Antennen L_k,M_k,R_k eingezeichnet. Die Richtungen der drei Feldvektoren SR,SL,SM weisen einen Winkel von 90° oder 180° zueinander auf und der Feldvektor SM ist augrund des kleineren Abstands des zentralen Punkts Z_k von der Antenne M_k im Vergleich zu den Feldvektoren SR,SL um einen Faktor 2^1/2 stärker.
Mithilfe eines Kombinationsnetzwerk zur Linearkombination der Antennensignale sollen nun Moden gebildet werden, die z.B. am Ort Z_k eine erhöhte Empfindlichkeit aufweisen. Bei einer zirkular polarisierten MR-Anregung erzielt eine auf ein zirkular polarisiertes MR-Emissionssignal ausgerichtete Antennenanordnung ein maximales Empfangssignal. Ein stärkeres Empfangssig nal verbessert das Signal zu Rauschverhältnis z.B. im Vergleich zu dem Signal zu Rauschverhältnis, das mit einer linear polarisierten Antenne unter gleichen Bedingungen erzielt werden könnte.
Die in 4 angedeuteten Feldverläufe FL,FM,FR der drei Antennen L,M,R legen nun eine Vorgehensweise zur Bildung eines Modes nahe, der besonders empfindlich auf ein zirkular polarisiertes Signal ist. Dazu werden die drei Antennensignale derart kombiniert, dass sich ein um den Punkt Z_k rotierender Feldverlauf ergibt, der optimal an die zirkular polarisierte Emission ausgehend von Punkt Z_k angepasst ist. Dazu werden die Signale SR und SL mit einer Phasendifferenz von 180° aufeinander addiert, d.h., die Beträge werden trotz unterschiedlichen Vorzeichen der Signale addiert. Das sich ergebende ,Summensignal' weist eine Phasenverschiebung von 90° mit dem Signal SM auf. Entsprechend wird das Signal SM mit einer Phasendifferenz von 90° zum Summensignal der Signale SR und SL addiert. Dabei ist die Gewichtungen derart zu wählen, dass die unterschiedlichen Signalstärken berücksichtigt werden und eine reine zirkulare Polarisationsempfindlichkeit erzeugt wird, d.h., das Signal SM wird im Vergleich zum phasenverschobenen Summensignal der Signale SR und SL stärker gewichtet.
Die Phasen- und Gewichtsfaktoren hängen im allgemeinen von der Wahl des Zielbereichs ab, der in 4 durch den zentralen Punkt Z_k gegeben ist.
Es gibt verschiedene Gesichtpunkte, unter denen der Zielbereich Z_k gewählt werden kann. Z.B. kann er an einen Ort gelegt werden, der von speziellem medizinischen Interesse ist. Im Fall der Körperspule wäre dies beispielsweise die Wirbelsäule eines Patienten. Ein anderes Kriterium ist das erwähnte Signal zu Rauschverhältnis. So kann der Zielbereich in einen Punkt des Aufnahmebereichs der Antennenanordnung gelegt werden, in dem mit einem geringen Signal zu Rauschverhältnis empfangen wird, wenn eine Gesamtaufnahme mit allen Antennen durchgeführt wird. Wenn man berücksichtigt, dass symmetrisch auf der gegenüberliegenden Seite des Aufnahmebereichs FOV_k eine weitere MR-Körperempfangsantennenanordnung positioniert wird, liegt der Punkt mit geringstem Signal zu Rauschverhältnis im Beispiel der 4 im Zentrum Z_k des Aufnahmebereichs FOV_k, da der Punkt Z_k am weitesten von allen aufnehmenden Antennen entfernt ist.
Vorteilhaft wäre es einerseits, für jeden Punkt im Aufnahmebereich einen optimalen Primärmode bilden zu können. Dies ist z.B. möglich, wenn die Linearkoeffizienten in der Linearkombination, d.h. die Phasen- und Gewichtsfaktoren, einstellbar sind. Andererseits ist es vorteilhaft Linearkombinationen zu favorisieren, denen ein einfacher technischen Aufbau zugrunde liegt. Der Vorteil eines einfachen technischen Aufbaus kann den Einsatz von nicht optimalen Phasenbeziehungen und Gewichtsfaktoren rechtfertigen, solang die Differenz des dabei erzielten Signal zu Rauschverhältnisses mit dem optimal erreichbaren Signal zu Rauschverhältnis vernachlässigbar klein bleibt. Im allgemeinen ist es vorteilhaft, den Primärmode im Wesentlichen in Art eines zirkular polarisierten Modes zu erzeugen. Technische Ausführungsformen werden in Zusammenhang mit den 10 und 16 beschrieben.
Die 5A, 5B und 5C zeigen Simulationen der Verteilungen des Signal zu Rauschverhältnisses (SNR-Verteilungen) EL,EM,ER der linken, mittleren und rechten Antennen L_k,M_k,R_k aus 4 im Aufnahmebereich FOV_k. Die Empfindlichkeit ist jeweils durch das Signal zu Rauschverhältnis (SNR) gegeben, welches in Graustufen zweidimensional aufgetragen wird. Schwarz bedeutet ein niedriges und weiß ein hohes SNR. Im Zentrum der Verteilungen ist wie in 4 jeweils der zentrale Punkt Z_k angedeutet. Die Empfindlichkeiten sind entsprechend der Anordnung der Lokalantenne zum Aufnahmebereich FOV_k jeweils in Antennennähe am stärksten. In den Simulationen wird der Aufnahmebereich in eine Pixelabbildung mit 250×250 Pixel dargestellt. Deutlich erkennt man ein niedriges Signal zu Rauschverhältnis im zentralen Punkt Z_k.
Die 6A, 6B und 6C zeigen Simulationen der SNR-Verteilungen EP,ES,ET, die sich für den Primärmode P, den Sekundärmode S und den Tertiärmode T einer Körperempfangseinheit ergeben. Der Primärmode P wird dabei wie oben beschrieben als zirkular polarisierter Mode (CP-Mode) gebildet. Wie die drei Moden P,S,T im einzelnen gebildet werden, wird ausführlich im folgenden beschrieben. Deutlich erkennt man beim Primärmode P einen vergrößerten Bereich mit einem guten Signal zu Rauschverhältnis auf der den Antennen zugewandten Seite des Aufnahmebereichs FOV_k. Besonders deutlich erkennt man das erhöhte Signal zu Rauschverhältnis am zentralen Punkt Z_k. Der Primärmode P deckt die gesamte Hälfte des Aufnahmebereichs FOV_k ab, die auf der Seite der drei Lokalantennen L_k,M_k,R_k liegt.
Der Sekundärmode S und der Tertiärmode T weisen Empfindlichkeitsverteilungen EP,ET auf, die sich von den anderen Moden P,S,T jeweils unterscheiden. Die Unterschiede sind besonders in der Phasenkodierrichtung ρ ausgeprägt, die in diesem Fall in der Richtung liegt, in der die drei Antennen seitlich zueinander angeordnet sind. Nach der Bildung des Primärmodes P ist es möglich, eine MR-Aufnahme mit der in 6A gegebenen SNR-Verteilung EP mit nur einem Eingangskanal zu erzeugen. Der CP-artige Primärmode P ist dabei so gewählt, dass er das Signal zu Rauschverhältnis im zentralen Punkt Z_k maximiert. Zur Erzeugung einer solchen MR-Aufnahme wird nur ein Eingangssignal verarbeitet und entsprechend findet keine parallele Bildgebung statt.
Der Sekundärmode S ist in 6B so gewählt, dass ein maximales Signal zu Rauschverhältnis in einer zweiten zu wählenden Bildregion erreicht wird, wenn eine MR-Aufnahme mit Beschleunigungsfaktor zwei erzeugt wird. Der Sekundärmode S zeigt eine verstärkte Empfindlichkeit in der Nähe der linken und rechten Antennen L_k,R_k. Zur parallelen Bildgebung werden dabei der Primärmode P und der Sekundärmode S verwendet. Obwohl Primär- und Sekundärmode P,S im Betrag ihrer Empfindlichkeiten eine Rechts-Links-Symmetrie aufweisen, ist eine Rechts-Links-Differenzierung bei PAT aufgrund der Phasen der Moden möglich.
6D zeigt eine simulierte SNR-Verteilung EPAT22 einer PAT-Messung mit einem Beschleunigungsfaktor zwei, wobei der Primärmode P und der Sekundärmode S zur Bildgebung verwendet werden. Man erkennt eine Verbesserung im Signal zu Rauschverhältnis im Bereich der linken und rechten Antenne L_k,R_k. Des Weiteren erkennt man Auswirkungen der PAT-Faltung in Form von Strukturen in der SNR-Verteilung EPAT22. Ohne Modenmatrix müssten alle drei Signale verwendet werden. Mit Modenmatrix kann man schon mit zwei Signalen eine PAT mit einem Beschleunigungsfaktor 2 durchführen.
Der Tertiärmode in 6C wird entsprechend so gewählt, dass ein maximales Signal zu Rauschverhältnis in einer weiteren Bildregion erzielt wird, wenn eine parallele Bildgebung mit allen drei Moden P,S,T und einem Beschleunigungsfaktor drei durchgeführt wird. Der Tertiärmode weist eine verstärkte Empfindlichkeit in der Nähe der mittleren Antenne M_k auf sowie nicht ganz so stark in der Nähe der linken und rechten Antennen L_k,R_k.
6E zeigt ein Simulationsergebnis einer SNR-Verteilung EPAT33 bei einer Verwendung aller drei Moden P,S,T und einem Beschleunigungsfaktor drei einer PAT-Messung. Die Auswirkungen der Dreifachfaltung auf die Empfindlichkeit in Form von Strukturen erstrecken sich nahezu auf den gesamten Aufnahmebereich. Das Ergebnis der PAT-Bildgebung mit den drei Moden P,S,T unterscheidet sich nicht von einer PAT-Bildgebung mit den drei Antennensignalen L,M,R, die aus diesem Grund nicht gesondert dargestellt ist.
In 6F ist eine SNR-Verteilung EPAT23 für den Fall simuliert, dass bei einem Beschleunigungsfaktor zwei in der PAT-Bildgebung alle drei Moden P,S,T verwendet werden. Das Signal zu Rauschverhältnis ist abgesehen von leichten Einflüssen aufgrund der PAT-Bildgebung schon sehr nahe am idealen Empfindlichkeitsverlauf, der bei der Verwendung. aller drei Moden (oder aller drei Antennensignale) ohne Bildbeschleunigung erzielt wird. Die dazugehörige Simulation der SNR-Verteilung EPST ist in 6G gezeigt, in der Primär-, Sekundär- und Tertiärmode ohne Beschleunigung zur Erzeugung einer MR-Aufnahme benutzt werden.
Die 6A–6G haben den Einfluss und die Anwendungsmöglichkeiten beim Einsatz von Moden P,S,T zur MR-Bildgebung verdeutlicht. Dabei wurden zur Verdeutlichung das jeweilige SNR dargestellt, dass einer Art ,Betrag' der Empfindlichkeit entspricht. Von wesentlicher Bedeutung für PAT sind aber auch die Phasen, die hier nicht dargestellt sind. Der Vorteil der Verwendung der Moden P,S,T anstelle der Signale L,M,R liegt darin, dass die PAT-Messungen mit den SNR-Verteilungen EPAT22, EPAT23 und EPAT33 mit weniger als drei Empfangskanälen auskommen
7 zeigt ein Prinzipschaltbild einer Modenmatrix, die drei Eingangsantennensignale L,M,R zu drei Moden P,S,T kombiniert. Die Modenmatrix lässt sich als Gruppierung dreier Zeilenvektoren, den sogenannten primären, sekundären und tertiären Wichtungsvektoren WP,WS,WT, darstellen. Mathematisch gesehen wird der Primärmode P durch den primären Wichtungsvektor WP gebildet, der die Linearkoeffizienten p1, p2 und p3 umfasst. Der Wichtungsvektor des Sekundärmodes WS umfasst die drei Linearkoeffizienten s1, s2 und s3 und der Wichtungsvektor WT des Tertiärmodes die Linearkoeffizienten t1, t2 und t3. Die Linearkoeffizienten können komplex sein, so dass sie sowohl als Gewichts- als auch als Phasenfaktor wirken.
Die Erzeugung der Moden P,S,T mit einer Modenmatrix entsprechend 7 ist in 8 zusammengefasst. Die Antennensignale L,M,R lassen sich als ein Signalvektor I zusammenfassen. Die Primär-, Sekundär- und Tertiärmoden P,S,T lassen sich entsprechend zu einem Modensignalvektor zusammenfassen. Um ein optimales Signal zu Rauschverhältnissen des Primärmodes P im Zielbereich zu bewirken, kann analog zum Vorgehen in der US 4,825,162 z.B. für einen ausgewählten Bildpunkt ein optimaler primärer Wichtungsvektor WP bestimmt werden. Dabei wird der Primärwichtungsvektor WP gebildet aus einem Produkt aus dem Signalvektor I am ausgewählten Bildpunkt mit der Rauschkorrelationsmatrix, die sich für die drei Lokalantennen L,M,R ergibt. Vorteilhaft ist es, den Wichtungsvektor WP zusätzlich zu normieren (Normierungsfaktor n).
Unter vereinfachten Bedingungen kann die Rauschkorrelationsmatrix vernachlässigt werden und der Wichtungsvektor WP ist durch den Signalvektor I₀ am ausgewählten Bildpunkt mit den Signalen L₀, M₀ und R₀ im von den Antennensignalen aufgespannten Koordinatensystem gegeben (dargestellt in 9):
D.h., der Primärwichtungsvektor WP wird durch eine normierte Vektorsumme der Signalvektoren R₀, M₀, L₀ der drei Antennen L,M,R gebildet.
In einem passiven verlustlosen Netzwerk, sind der Primärwichtungsvektor WP, der Sekundärwichtungsvektor WS und der Tertiärwichtungsvektor WT orthogonal zueinander, d.h. das Skalarprodukt eines Wichtungsvektors mit einem anderen Wichtungsvektor ist Null (* kennzeichnet das konjugiert Komplexe eines Wichtungsvektors): WP·WS* = 0; WP·WT* = 0; WS·WT* = 0
Durch die Orthogonalität können vorläufige Wichtungsvektoren WS' und WT' leicht erzeugt werden. Sind die Linearkoeffizienten p1,p2,p3, die den Primärwichtungsvektor WP bilden bekannt, ist z.B.
eine mögliche Lösung für den Sekundärwichtungsvektor WS.
Entsprechend lässt sich der Tertiärwichtungsvektor WT' aufgrund seiner Orthogonalität mit dem Primärwichtungsvektor WP und dem Sekundärwichtungsvektor WS' erzeugen. Ein Beispiel ist
Der mit WS' erzeugte Sekundärmode S' = WS' I erfüllt die Bedingung, dass seine Empfindlichkeitsverteilung sich von der Empfindlichkeitsverteilung des Primärmodes P in Phasenkodierrichtung unterscheidet.
Besonders vorteilhaft ist jedoch ein Sekundärmode S, der für eine ausgewählte zweite Bildregion ein maximales Signal zu Rauschverhältnis bei einer PAT-Bildgebung mit Beschleunigungsfaktor zwei erzielt. Eine Optimierung des Signal zu Rauschverhältnissen und die Bildung eines solchen Sekundärmodes S kann z.B. dadurch erreicht werden, dass der sekundäre Wichtungsvektor WS' und der tertiäre Wichtungsvektor WT' miteinander zu einem neuen sekundären Wichtungsvektor WS linear kombiniert werden, dazu werden sie in einer durch sie aufgespannten Ebene um den Winkel θ gedreht: WS = cos(Θ)·WS'+sin(Θ)·WT'
Die Koeffizienten cos(θ) und sin(θ) erhalten die Normierung, d.h. die Normierung ändert sich nicht.
9 verdeutlicht geometrisch die Überlegungen zur Bildung der drei Wichtungsvektoren WP,WS,WT. Nachdem der Primärwichtungsvektor WP festgelegt ist, liegen der Sekundär- und der Tertiärwichtungsvektor WS bzw. WT in einer Ebene ST senkrecht zum Primärwichtungsvektor WP. Die Ausrichtung des Sekundärwichtungsvektors WS ist frei wählbar. Nach einer vorläufigen Wahl des sekundären Wichtungsvektors WS' wird dieser solange mit dem vorläufigen Tertiärwichtungsvektor WT' kombiniert, bis der entstehende Sekundärmode S ein optimales Signal zu Rauschverhältnis bei einer parallelen Bildgebung zusammen mit dem Primärmode im zweiten Zielbereich ergibt.
Allgemein kann man die Strategie zur Erzeugung der Wichtungsvektoren WP,WS,WT folgendermaßen zusammenfassen.

1. Festlegen eines Bildpunkts in einer ersten Bildregion, für den ein optimales Signal zu Rauschverhältnis im Primärmode P (ohne Bildbeschleunigung) erreicht werden soll.
2. Bestimmen der dazugehörigen Linearkoeffizienten, die den Wichtungsvektor WP bilden.
3. Normieren des Wichtungsvektors WP mit dem Normierungsfaktor n.
4. Bestimmen einer normalen Ebene ST zum Wichtungsvektor WP.
5. Konstruieren zweier orthogonaler Wichtungsvektoren WS' und WT', die die Ebene ST aufspannen.
6. Rotieren der Wichtungsvektoren WS' und WT' in der Ebene ST um den Winkel θ zur Bildung eines Wichtungsvektors WS, der einen Sekundärmode S erzeugt, der in Kombination mit dem Primärmode P ein optimiertes Signal zu Rauschverhältnis bei einem Beschleunigungsfaktor zwei für eine ausgewählte zweite Bildregion erzielt.

Diese Vorgehensweise lässt sich auf beliebige Modenzahlen erweitern. Die Anzahl der Moden, die erzeugt werden, muss immer kleiner oder gleich der Zahl der Antennensignale sein.
Die in Zusammenhang mit 4 beschriebene Vorgehensweise bei der Linearkombination der drei Antennensignale L_k,M_k,R_k einer Körperempfangsantenne legt das in 10 gezeigte Prinzipschaltbild eines Linearkombinationsnetzwerks nahe. Dabei wird mit einem 180°- und einem 90°-Hybrid eine Kombination der Antennensignale erzielt, die durch die passiven Hybride im wesentlichen verlustlos und reflexionsfrei, realisiert ist. Der Eigenverlust eines Hybrids liegt bei ca. 0,1 dB und der Abgleich auf die geforderte Bandbreite ist einfach durchführbar. Ein 180°- bzw. 90°-Hybrid bildet durch eine Addition der beiden Eingangssignale zwei Ausgangssignale im ersten Fall mit einer Phasendifferenz von 0° und 180° und im zweiten Fall mit einer Phasendifferenz von +90° und –90°. Dabei können beide Signale zusätzlich eine weitere Phasenverschiebung erfahren, die allerdings die Phasendifferenz bei der Addition, d.h. die relative Phase der beiden Signale zueinander, nicht verändert. Dies ist bei dem im folgenden beschriebenen 90°-Hybrid der Fall.
Ein weiterer Vorteil der Realisierung in 10 liegt darin, dass sich der 180°-Hybrid durch die Kombination eines 90°-Hybrids mit einem vorgeschalteten 90°-Phasenschieber realisieren lässt, wobei es für den 90°-Hybrid bereits einfache technische Realisierungen ( EP 0337194 ) gibt.
In der angegebenen Schaltung sind die Antennensignale L,R der beiden seitlich angeordneten Lokalantennen L_k,R_k jeweils mit einem Eingang eines viertorigen 180°-Hybrid H_180° verbunden.
Das Ausgangssignal des 180°-Hybrid H_180° bei dem die beiden Lokalantennensignalen addiert werden, bildet den Sekundärmode S:
Der andere Ausgang, bei dem die beiden Antennensignale mit einer Phasendifferenz von 180° addiert werden, ist mit dem ersten Eingang des 90°-Hybrid H_90° verbunden.
Das Lokalantennensignal M der mittleren Antenne M_k durchläuft einen Phasenschieber φ_k, der die Phase des mittleren Antennensignals an die Phase des mit dem ersten Eingang des 90°-Hybriden H_90° verbundenen Signals anpasst. Nach der Phasenkorrektur wird das Signal M dem zweiten Eingang des 90°-Hybrid H_90° zugeführt.
Am ersten Ausgang des 90°-Hybrid H_90° liegt ein Tertiärmode T vor, der aus den drei Antennensignal L,M,R folgendermaßen gebildet wird:
Am zweite Ausgang des 90°-Hybrid H_90° liegt ein Primärmode P vor, der aus den drei Antennensignal L,M,R folgendermaßen gebildet wird:
11 zeigt die zur 10 gehörende mathematische Schreibweise der Modenbildung mithilfe der Modenmatrix. In dieser sind die verschiedenen komplexen Linearfaktoren zusammengefasst, beispielsweise ±1/2, ±1/√2, ±j/√2, deren Betrag jeweils einen Gewichtsfaktor und deren komplexe Phase jeweils einen Phasenfaktor darstellen.
In 12 ist eine Ausführungsform eines 90°-Hybrid H_90° schematisch dargestellt. Einerseits werden die Eingangssignale H1 und H2 mit einer jeweiligen Phasenverschiebung von 38° bzw. –52°, d.h. einer Phasendifferenz von –90°, addiert und bilden das Ausgangssignal H3 = H1e^j38° + H2e^–j52°. Andererseits werden sie mit einer Phasenverschiebung von –52° bzw. +38°, d.h. einer Phasendifferenz von +90°, addiert und bilden so das Ausgangssignal H4 = H1e^–j52° + H2e^j38°. Die Phasenwerte 38° und –52° ergeben sich aus den Hybrid-intrinsischen Phasenwerten ±45° zuzüglich kleiner, von der konkreten Ausführungsform abhängigen Zuleitungsphasen.
Wird ein solcher Hybrid in Kombination mit einem –90°-Phasenschieber für das Eingangssignal H1 verwendet, so erhält man einen 180°-Hybrid H_180°, bei dem die Signale einerseits ohne relative Phasendifferenz für das Ausgangssignal H3' = H1e^–j52° + H2e^–j52° und mit einer relativen Phasendifferenz von 180° für das Ausgangssignal H4' = H1e^–j142° + H2e^–52° addiert werden. Die akkumulierte Phase, die das Ausgangssignal H4' beim Durchlaufen eines solchen 180°-Hybriden aufnimmt, entspricht dabei –142°.
13 zeigt ein Beispiel eines Kombinationsnetzwerks N, das die in den 10 und 11 beschriebene Modenmatrix realisiert.
Ein Vorteil des Kombinationsnetzwerks N besteht darin, dass es mit Hilfe von zwei 90°-Hybriden H₁,H₂ und mit zwei Phasenschiebern φL,φM als passives Netzwerk aufgebaut ist. Dabei bestehen die Phasenschieber aus einer Spule W und zwei an den Enden der Spule W angeordneten Kondensatoren C1,C2, deren eines Ende jeweils mit Erde verbunden ist. Der Phasenschieber φL bewirkt in diesem Beispiel eine Phasenverzögerung um –90° des Antennensignals L und der Phasenschieber φM eine Phasenverzögerung um –142° des Antennensignals M. Die zwei Hybride H₁,H₂ bestehen jeweils aus einem zentralen Spulenpaar PS₁, deren Ein- und Ausgänge H1₁,H2₁,H3₁,H4₁ über vier Verbindungen mit je einem Kondensator K1,K2,K3,K4 entsprechend der 13 miteinander verbunden sind. Dabei dienen die Kondensatoren K2 und K4 lediglich zur Kompensation bei nicht idealer magnetischer Kopplung des Spulenpaares PS₁.
An den Eingängen N1,N2,N3 des Kombinationsnetzwerks N liegen drei Antennensignale L,M,R an. Die Antennensignale L und M durchlaufen die Phasenschieber φL bzw. φM. Anschließend wird das linke mit dem rechten Antennensignal über den 90°-Hybrid H₁ kombiniert. Das Signal am Ausgang H1₁ des Hybrid H₁ bildet den Sekundärmode S und liegt am Ausgang N4 des Kombinationsnetzwerks N vor.
Der zweite Ausgang H4₁ wird dem zweiten Hybrid H₂ zugeführt. Dem anderer Eingang des Hybriden H₂ wird das phasenverzögerte Signal M zugeführt.
Das Signal am Ausgang H3₂ des Hybriden H₂ bildet den Tertiärmode T und liegt am Ausgang N5 des Netzwerks N vor.
Das Signal am Ausgang H4₂ des Hybriden H₂ bildet den Primärmode P und liegt am Ausgang N6 des Netzwerks N vor.
Ein Vorteil der speziellen Realisierungsform des 90°-Hybrid H_90° liegt darin, dass z.B. Vorverstärker, die eingangsseitig die Eingangssignale verstärken, individuell durch den 90°-Hybriden mit einer Gleichspannung versorgt werden können.
Auch dieser komplexere Aufbau lässt es zu, dass Vorverstärker, die eingangsseitig die Eingangssignale L,M,R verstärken, individuell durch das Netzwerk N mit einer Gleichspannung versorgt werden können.
14 fasst die Funktion der einzelnen Elemente des Netzwerks N aus 13 zusammen. Dabei sind jeweils die Phasen e^jφ, die die Signale in den Phasenschiebern und Hybriden erfahren, angegeben. Das Signal L wird durch den Phasenschieber φL um e^–j90° verschoben. Das Signal M wird durch den Phasenschieber φM um e^–j42° verschoben. Die Phasen der 90°-Hybride entsprechen denen in 12.
Ein solches Kombinationsnetzwerk kann besonders vorteilhaft mit einer Körperempfangsantenne verwendet werden, bei der die Antennen L_k,M_k,R_k in etwa in einer Ebene angeordnet sind. Das Signal wird dabei in einem Zielbereich optimiert, der auf der Symmetrieachse durch die mittlere Antenne M_k angeordnet ist und dessen Abstand von der mittleren Antenne M_k etwa um einen Faktor √2 geringer ist als der Abstand von den seitlich angeordneten Antennen L_k,R_k.
15 zeigt die Anordnung von drei Antennen L_H,M_N,R_H, die einen Teil einer Kopfempfangsantenne bilden. Hierbei liegen die Antennen nicht wie im vorausgegangenen Beispiel in einer Ebene, sondern entlang des Umfangs einer Zylinderoberfläche. Im zentralen Punkt Z_H des Aufnahmebereichs FOV_H, der auf allen drei Symmetrieachsen A_SL,A_SM,A_SR durch die Antennen L_H,M_H,R_H liegt, ist die Signalstärke der drei Empfangssignale gleich groß und die Richtungen der Feldkomponenten, die jeweils empfangen werden können, weisen Winkel von 60° oder 120° zueinander auf.
Im idealen Fall, bei dem aneinander grenzende Antennen L_H,M_H,R_H jeweils in einem Winkel von 60° zueinander angeordnet sind, sind die Gewichts- und Phasenfaktoren der Antennensignale L,M,R, die zur Bildung eines CP-artigen Primärmodes führen: (1,–60°), (1,0°), (1,60°).
Verwendet man alternative die Gewichtsfaktoren, die sich bei der Verwendung zweier 90°-Hybride analog der Realisierung der Modenmatrix für die Körperempfangsantenne ergeben, und passt die Phasenbeziehungen auf jeweils 60° an, so ergibt sich eine einfach realisierbare Modenmatrix für die Kopfempfangsantenne mit folgenden Gewichts- und Phasenfaktoren:
(1,–60°), (√2,0°), (1,+60°).
Im Vergleich mit der optimalen Linearkombination für die Kopfempfangsantenne weist diese nicht ganz ideale Realisierung ein um ca. 1–2% reduziertes Signal zu Rauschverhältnis für die zentrale Bildregion im Primärmode auf.
Die 16 zeigt ein Prinzipschaltbild für ein Netzwerk O, das analog zum Netzwerk N in 14 aufgebaut ist. Es weist andere Phasenschieber φL',φM' auf, die Phasenverschiebungen um andere an die Situation angepasste Winkel bewirken. Der Phasenschieber φL', der das Signal L, das am Eingang O1 anliegt, um eine Phase von –30° verschiebt, bewirkt in Kombination mit dem 90°-Hybrid H₁' eine relative Phasendifferenz von 120° zwischen den Antennensignalen L und R. Die Kombination stellt somit einen "120°-Hybrid" H_120° dar. An seinem ersten Ausgang H3_120°, der auch den Ausgang O4 bildet, liegt folgender Sekundärmode S_H an:
Der zweite Ausgang H4_120° ist mit dem ersten Ausgang eines zweiten 90°-Hybriden H₂' verbunden. Mit dem zweiten Eingang des Hybriden H₂' ist das Antennensignal M, das zuvor durch den Phasenschieber φM' eine Phaseverschiebung um –112° erfahren hat. Damit ergeben sich am Ausgang O5 folgender Tertiärmode T_H
sowie am Ausgang O6 folgender Primärmode P_H
Der Primärmode weist die oben angegebenen Phasen- und Gewichtsfaktoren auf. Er kann in einer Basisversion einer MR- Bildgebungseinheit mit nur einem Eingangskanal zu einer MR-Aufnahme verarbeitet werden, die z.B. den gesamten Aufnahmebereich FOV_H der Lokalantennen L_H,M_H,R_H darstellt, wobei das Signal zu Rauschverhältnis am zentralen Punkt Z_H in der MR-Aufnahme optimiert ist. Der Sekundär- und Tertiärmode S_H bzw. T_H sind höhere Moden, die vom Netzwerk M bereitgestellt werden. Sie können in leistungsstärkeren MR-Bildgebungseinheiten mit mehreren Eingangskanälen beispielsweise zur parallelen Bildgebung verwendet werden. Diese Moden weisen in Phasenkodierrichtung ρ unterschiedliche Empfindlichkeitsverteilung auf, d.h. sie enthalten z.B. Information, die zur Ortskodierung in PAT-Verfahren verwendet werden kann.
Die 17 zeigt einen Realisierungsvorschlag für ein Netzwerk R, das eine Rotation zweier Wichtungsvektoren um einen Winkel φ bewirkt. Ein solches Netzwerk erlaubt es, den Sekundärmode in Abhängigkeit von seiner Wirkungsweise bei der parallelen Bildverarbeitung unter Einbezug des Primärmodes zu optimieren. Dazu werden der Sekundär- und der Tertiärmode S',T' miteinander mit einem 90°-Hybrid kombiniert. Die beiden Ausgangssignale durchlaufen jeweils einen Phasenschieber, die eine Phasenverschiebung von ±φ bewirken. Die so phasenverschobenen Signale werden mittels eines zweiten 90°-Hybriden ein zweites Mal miteinander kombiniert. Die sich ergebenden Moden S und T sind Linearkombinationen der Eingangsmoden S' und T' S = jS'cosφ + jT'sinφ bzw. T = –jS'sinφ + jT'cosφ
Ist der Phasenwinkel φ der Phasenschieber einstellbar, so kann z.B. in Testmessungen solange der Phasenwinkel φ geändert werden, bis das Signal zu Rauschverhältnis in einer PAT-Messung mit dem Beschleunigungsfaktor zwei ein optimales Signal zu Rauschverhältnis am gewünschten Zielbereich aufweist.
Eine Kombination in Form einer Kaskadenschaltung der Netzwerke aus 14 und 17 oder aus 16 und 17 kann anschließend zu einem vereinfachten Netzwerk zusammengefügt werden.
18 zeigt schematisch eine Anordnung von mehreren Modenmatrizen MM1,MM2, deren Moden z.B. jeweils auf eine Verbesserung des Signal zu Rauschverhältnisses in unterschiedlichen Zielbereichen optimiert sind. Die Antennensignalen R,M und L sind über Umschalter U1, ...U6 mit den Modenmatrizen MM1,MM2, ... verbindbar. Durch die Umschalter U7, ...U12 werden die jeweils erzeugten Moden P1,S1,T1 bzw. P2,S2,T2 den Modenausgängen MP,MS,MT zugeführt.
Eine solche Anordnung hat den Vorteil, dass die Modenmatrizen MM1,MM2, ... nicht einstellbar ausgeführt werden müssen, sondern dass sie vielmehr einfach realisierbare Modenmatrizen seien können, die jeweils gezielt in ihren Eigenschaften auf einen gewünschten Zielbereich eingestellt sind. So bietet die Anordnung sowohl eine Flexibilität in der Auswahl des Zielbereichs als auch die Möglichkeit, einfache technische Realisierungsformen verwenden zu können.
19 zeigt einen beispielhaften komplexen Aufbau zur Verwendung von mehreren Empfangseinheiten 51A,51B,51N zum Empfangen von MR-Antwortsignalen mit einem MR-Gerät. Mindestens ein Ausgang jeder Empfangseinheit 51A,51B,51N ist jeweils mit einem Eingang eines Kanalmultiplexers 53 verbunden. Der Kanalmultiplexer 53 wählt entsprechend der durchzuführenden Aufnahme mindestens eines der eingehenden Signale aus und leitet dies an einen Empfangskanal 55A eines Analog-Digital-Konverters ADC₁ weiter, der ein Verbindungsglied zwischen Empfangseinheit 55A und Bildgebungseinheit 57 des MR-Geräts ist. Je nach Leistungsfähigkeit der Bildgebungseinheit 57 weist diese einen oder mehrere Empfangskanäle 55A–55D auf.
Die Empfangseinheiten 51A,51B,51N umfassen jeweils drei z.B. linear polarisierte Lokalantennen 59A,59B,59C, die sich z.B. zur Entkopplung teilweise überlappen und die zusammen eine Lokalantennenanordnung bilden. Bei der Bildung des Primärmodes bedeutet dies im günstigsten Fall (keine Rauschkorrelation) eine Verbesserung um einen Faktor n^1/2 im SNR. Mehrere solcher Lokalantennenanordnungen können z.B. paarweise parallel zueinander ausgerichtet auf Ober- und Unterseite einer Körperempfangsantenne angeordnet sein.
Jede der Antennen ist mit einem Anpassnetzwerk 61A,61B,61C verbunden, dass die Antennenimpedanz, quasi verlustfrei auf einen Wert transformiert, bei dem die nachgeschalteten Vorverstärker 63A,63B,63C einen minimalen Rauschbeitrag liefern. Dieser Wert liegt typischerweise bei ca. 50 Ohm.
Die Signalvorverstärker 61A,61B,61C werden mit einer Gleichspannung durch das sich anschließende Kombinationsnetzwerk 65A versorgt und verstärken das Signal optimalerweise mit minimalem Eigenrauschbeitrag.
Die vorverstärkten Antennensignale L_A,M_A,R_A bzw. L_B,M_B,R_B bzw. L_N,M_N,R_N werden von den jeweiligen Kombinationsnetzwerken 65A, 65B, 65N zu neuen Moden P_A,S_A,T_A bzw. P_B,S_B,T_B bzw. P_N,S_N,T_N kombiniert. All diese Moden sind vorzugsweise mit dem Kanalmultiplexer 53 verbunden. Der dann entsprechend der gewünschten MR-Aufnahme die benötigten Moden selektiert und an einen oder an mehrere Empfangskanäle 55A–55D weiterleitet.
Anstelle von oder zusätzlich zu der Körperempfangsantenne kann beispielsweise auch eine Kopfantennenanordnung an den Kanalmultiplexer 53 angeschlossen werden.
Die Kombinationsnetzwerke können sowohl direkt in der jeweiligen Baueinheit der Antennenanordnungen 59A–59C implementiert sein, als auch als modulare Einheit ausgeführt sein, die sich an die Baueinheit anschließt.
20 zeigt eine Skizze zur Verdeutlichung der Zielpunktwahl bei der Primärmodenbildung. Wird ein Zielpunkt Z1 in ei nem Aufnahmebereich FOV einer Lokalantennenanordnung ausgewählt, so lässt sich dieser Zielpunkt Z1 bei der Erzeugung einer MR-Aufnahme 71 direkt auf einen Punkt Z1' in der MR-Aufnahme 71 übertragen.
21 zeigt im Gegensatz dazu den Bezug zwischen der Wahl eines Zielpunkts Z2 im Aufnahmebereich FOV' einer PAT-Messung mit dem Beschleunigungsfaktor zwei. Wählt man z.B. den Zielpunkts Z2 im Zentrum des Überlappungsbereichs 73 in der PAT-Messung und optimiert den Sekundärmode derart, dass dieser Zielbereich bei einer beschleunigten Bildgebung mit Beschleunigungsfaktor 2 ein maximales Signale zu Rauschverhältnis aufweist, so findet sich in der Entfaltung der PAT-Messung der Zielpunkt Z2 in den beiden Punkten Z2' und Z2'' der entfalteten MR-Aufnahme 75.
Der Zielpunkt Z1, der zur Optimierung des Primärmodes ausgewählt wird, bestimmt z.B. in einem zentralen Bereich die Verbesserung des Signal zu Rauschverhältnisses, wogegen der zweite Zielpunkt Z2 zur Optimierung des Sekundärmodes im Überlappungsbereichs 73, d.h. in den Randgebieten, zu einer Verbesserung des Signal zur Rauschverhältnisses führt.
Des Weiteren ist es zu Test- und Messzwecken möglich, inverse Modenmatrizen zu erzeugen, die z.B. die Moden in die Antennensignale zurück überführen. Dies erlaubt es, ein in eine Antennenanordnung räumlich integriertes Kombinationsnetzwerk beispielsweise mit einer Bildgebungseinheit, die für Antennensignale und nicht für Moden ausgelegt ist, zu überprüfen.
Abschließend ist zu erwähnen, dass in der Thematik der Reduktion der Bildaufnahmezeit durch PAT-Messung sowohl die Kosten für Empfangskanäle als auch die Bildrekonstruktionszeit eine kritische Rolle spielen. Deswegen ist es wünschenswert, die Anzahl der Antennensignale, die eingelesen werden, entsprechend dem aktuellen Beschleunigungsfaktor einer PAT-Messung zu skalieren. Dies spart Zeit aufgrund der geringeren Daten menge, die einzulesen ist, und Kosten, da weniger Empfangskanäle benötigt werden. Aus diesem Grund werden in der Empfangseinheit die Antennensignale nicht direkt zu den Empfangskanälen einer Bildgebungseinheit geführt, sondern sie werden zuerst einem Kombinationsnetzwerk zugeführt. Dieses Kombinationsnetzwerk erzeugt z.B. Moden in der Art, dass bei einem Beschleunigungsfaktor R bereits eine Anzahl R dieser Moden ausreicht, um parallele Bildgebung zu betreiben. Wird eine größere Anzahl von Moden verwendet, führt dies zu einer weiteren lokalen Verbesserung im Signal zu Rauschverhältnis in der MR-Aufnahme. In anderen Worten wird durch das Einführen des zusätzlichen Elements Kombinationsnetzwerk in den Signalpfad die übermittelte Information so aufbereitet, dass eine Skalierbarkeit der nachfolgenden Hardware und Betriebsleistung möglich ist.

Claims

Verfahren zur Bildung von mindestens zwei Moden (P, P_H,P_1,2,P_A...N,S,S_H,S_1,2,S_A...N,T,T_H,T_1,2,T_A...N) aus mindestens zwei MR-Antwortsignalen (L,M,R,L₀,M₀,R₀,A1,A2), die mit mindestens zwei Lokalantennen (L_k,M_k,R_k,L_H,M_H,R_H,5A...D,59A...C) empfangen werden, mit folgenden Verfahrensmerkmalen: – Erzeugen eines Primärmodes (P,P_H,P_1,2,P_A...N) durch gewichtete Linearkombination der MR-Antwortsignale (L,M,R,L₀,M₀,R₀,A1,A2), so dass der Primärmode (P,P_H,P_1,2,P_A...N) einem MR-Signal einer amplituden- und phasengesteuerten Gruppenantenne entspricht, welche eine erste Empfindlichkeitsverteilung (EP) aufweist, die für einen ersten Zielbereich (Z_k) innerhalb eines Detektionsvolumens der Lokalantennen (L_k,M_k,R_k,L_H,M_H,R_H,5A...D,59A...C) optimiert ist, – Erzeugen eines Sekundärmodes (S,S_H,S_1,2,S_A...N) durch eine zweite gewichtete Linearkombination der MR-Antwortsignale (L,M,R,L₀,M₀,R₀,A1,A2), so dass der Sekundärmode (S,S_H,S_1,2,S_A...N) einem MR-Signal einer amplituden- und phasengesteuerten Gruppenantenne entspricht, die eine zweite Empfindlichkeitsverteilung (ES) aufweist, die sich von der ersten in Richtung (ρ) einer Phasenkodierung der MR-Antwortsignale (L,M,R,L₀,M₀,R₀,A1,A2) unterscheidet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Linearkombination zur Erzeugung des Primärmodes (P,P_H,P_1,2,P_A...N) einen Linearkoeffizienten (p1,p2,p3) aufweist, der insbesondere von der geometrischen Lage der Lokalantennen in Bezug zum ersten Zielbereich (Z_k) abhängt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Linearkombination zur Erzeugung des Primärmodes (P,P_H,P_1,2,P_A...N) einen Gewichtungs- und/oder Phasenfaktor aufweist, der insbesondere den Einfluss der unterschiedlichen Abstände und/oder Winkel eines Zielbereichs (Z_k,Z1,Z2) von den verschiedenen Lokalantennen (L_k,M_k,R_k,L_H,M_H,R_H,5A...D,59A...C) berücksichtigt.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Linearkombination zur Erzeugung des Primärmodes (P,P_H,P_1,2,P_A...N) einen weiteren Phasenfaktor (φL, φM) aufweist, der die unterschiedliche Empfindlichkeit der Lokalantennen im Zielbereich gegenüber der Phasenlage der MR-Emission des Objekts berücksichtigt.
Verfahren nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Koeffizient (p1,p2,p3) der Linearkombination zur Erzeugung des Primärmode (P,P_H,P_1,2,P_A...N) derart gewählt ist, dass eine aus dem Primärmode erzeugte MR-Aufnahme (15) ein für den ersten Zielbereich optimiertes Signal zu Rauschverhältnis aufweist.
Verfahren nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Koeffizient (s1,s2,s3) der Linearkombination zur Erzeugung des Sekundärmodes (S,S_H,S_1,2,S_A...N) derart gewählt wird, dass eine mit dem Primärmode (P,P_H,P_1,2,P_A...N) und dem Sekundärmode (S,S_H,S_1,2,S_A...N) durchgeführte parallele Bildgebung mit einem Beschleunigungsfaktor zwei das Signal zu Rauschverhältnis in einem zweiten Zielbereich (Z2) optimiert.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass aus mindestens drei MR-Antwortsignalen (L,M,R,L₀,M₀,R₀,A1,A2) zusätzlich zum Primär- und Sekundärmode (P,P_H,P_1,2,P_A...N,S,S_H,S_1,2,S_A...N) durch gewichtete Linearkombination der MR-Antwortsignale (L,M,R,L₀,M₀,R₀,A1,A2) ein Tertiärmode (T,T_H,T_1,2,T_A...N) gebildet wird, der einem MR-Signal einer amplituden- und phasengesteuerten Gruppenantenne entspricht, die eine dritte Empfindlichkeitsverteilung (ET) aufweist, die sich von der ersten und zweiten Empfindlichkeitsverteilung (EP,ES) in Richtung (ρ) der Phasenkodierung der MR-Antwortsignale (L,M,R,L₀,M₀,R₀,A1,A2) unterscheidet.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Koeffizient (t1,t2,t3) der Linearkombination zur Erzeugung des Tertiärmodes (T,T_H,T_1,2,T_A...N) derart gewählt ist, dass eine mit den Primär-, Sekundär- und Tertiärmoden (P,P_H,P_1,2,P_A...N,S,S_H,S_1,2,S_A...N,T,T_H,T_1,2,T_A...N) durchgeführte parallele Bildgebung mit einem Beschleunigungsfaktor drei das Signal zu Rauschverhältnis in einem dritten Zielbereich optimiert.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zuerst ein vorläufiger Sekundärmode (S') und ein vorläufiger Tertiärmode (T') gewählt werden, die orthogonal zueinander und jeweils orthogonal zum Primärmode (P,P_H,P_1,2,P_A...N) sind, und dass ein Linearkombinieren dieser beiden vorläufigen Moden (S',T') den Sekundärmode (S,S_H,S_1,2,S_A...N) derart erzeugt, dass eine mit dem Primärmode (P,P_H,P_1,2,P_A...N) und dem Sekundärmode (S,S_H,S_1,2,S_A...N) durchgeführte parallele Bildgebung mit einem Beschleunigungsfaktor zwei das Signal zu Rauschverhältnis in einem zweiten Zielbereich (Z2) optimiert.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass aus mindestens vier MR-Antwortsignalen (L,M,R,L₀,M₀,R₀,A1,A2, ...) bis zu einer Anzahl, deren Maximalwert gegeben ist durch die Anzahl der Lokalantennen (L_k,M_k,R_k,L_H,M_H,R_H,5A...D,59A...C, ...), sukzessiv jeweils ein weiterer Mode durch eine Linearkombination der MR-Antwortsignalen (L,M,R,L₀,M₀,R₀,A1,A2, ...) gebildet wird, wobei der Mode jeweils eine Empfindlichkeitsverteilung aufweist, die sich von den Empfindlichkeitsverteilungen (EP,ES,ET, ...) aller bis dahin gebildeten Moden (P,P_H,P_1,2,P_A...N,S,S_H,S_1,2,S_A...N,T,T_H,T_1,2,T_A...N, ...) unterscheidet.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass aus mindestens vier MR-Antwortsignalen (L,M,R,L₀,M₀,R₀,A1,A2, ...) bis zu einer Anzahl, deren Maximalwert gegeben ist durch die Anzahl der Lokalantennen (L_k,M_k,R_k,L_H,M_H,R_H,5A...D,59A...C, ...), sukzessiv jeweils ein weiterer Mode durch Linearkombination der MR-Antwortsignalen (L,M,R,L₀,M₀,R₀,A1,A2, ...) gebildet wird, der bei einer jeweils zusammen mit allen bis dahin gebildeten Moden (P,P_H,P_1,2,P_A...N,S,S_H,S_1,2,S_A...N,T,T_H,T_1,2,T_A...N, ...) durchgeführten parallelen Bildgebung mit einem Beschleunigungsfaktor, der der Anzahl der verwendeten Moden entspricht, das Signal zu Rauschverhältnis in einem jeweils wählbaren Zielbereich optimiert.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwei der Moden (P,P_H,P_1,2,P_A...N,S,S_H,S_1,2,S_A...N,T,T_H,T_1,2,T_A...N) orthogonal zueinander sind.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zielbereich (Z1) ein Bereich im Detektionsvolumen (FOV_k) ist, der von besonderem Interesse bei einer MR-Untersuchung ist.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zielbereich (Z1) ein Bereich im Detektionsvolumen (FOV_k) ist, der aufgrund der Anordnung der Lokalantennen (L_k,M_k,R_k,L_H,M_H,R_H,5A...D,59A...C) eine niedrige Empfindlichkeit in mindestens einer der Lokalantennen-Empfindlichkeitsverteilungen (EL,EM,ER) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Koeffizient (p1,p2,p3,s1,s2,s3,t1,t2,t3) einer der Linearkombinationen, insbesondere zur Wahl des jeweils zu wählenden Zielbereichs (Z1,Z2), einstellbar ist.
Verfahren zur Bereitstellung von Moden (P,P_H,P_1,2,P_A...N,S,S_H,S_1,2,S_A...N,T,T_H,T_1,2,T_A...N) zur MR-Bildgebung mit folgenden Verfahrensmerkmalen: – Bereitstellen von mindestens zwei Lokalantennen (L_k,M_k,R_k,L_H,M_H,R_H,5A...D,59A...C) und nahezu gleichzeitiges Empfangen von jeweils einem MR-Antwortsignal (L,M,R,L₀,M₀,R₀,A1,A2) mit einer Lokalantenne (L_k,M_k,R_k,L_H,M_H,R_H,5A...D,59A...C), wobei sich ein MR-Antwortsignal (L,M,R,L₀,M₀,R₀,A1,A2) aus Signalanteilen zusammensetzt, die verschiedenen Bereichen eines Detektionsvolumens (FOV_k) der Lokalantennen (L_k,M_k,R_k,L_H,M_H,R_H,5A...D,59A...C) räumlich zugeordnet sind, – Bilden von mindestens zwei Moden (P,P_H,P_1,2,P_A...N,S,S_H,S_1,2,S_A...N) aus den MR-Antwortsignalen (L,M,R,L₀,M₀,R₀,A1,A2) mithilfe des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15, – Zuführen von mindestens einem Mode (P,P_H,P_1,2,P_A...N,S,S_H,S_1,2,S_A...N) an einen Empfangskanal (11A–11D,55A–55D) einer MR-Bildgebungseinheit (3,57).
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärmode (P,P_H,P_1,2,P_A...N) in der Bildgebungseinheit (3,57) zu einer ersten MR-Aufnahme (15) verarbeitet wird.
Verfahren nach Anspruch 16 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärmode (S,S_H,S_1,2,S_A...N) mit einem zweiten Empfangskanal (11B,55B) der MR-Bildgebungseinheit (3,57) verbunden wird, und dass der Primär- und der Sekundärmode (P,P_H,P_1,2,P_A...N,S,S_H,S_1,2,S_A...N) in der Bildgebungseinheit (3,57) mittels paralleler Bildgebungstechnik zu einer zweiten MR-Aufnahme verarbeitet werden.
Verfahren nach Anspruch 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens drei Lokalantennen (L_k,M_k,R_k,L_H,M_H,R_H,5A...D,59A...C) bereitgestellt werden und ein Tertiärmode (T,T_H,T_1,2,T_A...N) mithilfe des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 16 gebildet und mit einem dritten Empfangskanal (11C,55C) der MR-Bildgebungseinheit (3,57) verbunden wird, und dass Primär-, Sekundär- und Tertiärmode (P,P_H,P_1,2,P_A...N,S,S_H,S_1,2,S_A...N,T,T_H,T_1,2,T_A...N) in der Bildgebungseinheit (3,57) mittels paralleler Bildgebungstechnik zu einer dritten MR-Aufnahme verarbeitet werden.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens vier Lokalantennen (L_k,M_k,R_k,L_H,M_H,R_H,5A...D,59A...C) bereitgestellt werden und mindestens ein weiterer Mode mithilfe des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 16 gebildet und mit jeweils einem weiteren Empfangskanal (11D,55D) der MR-Bildgebungseinheit (3,57) verbunden wird und dass mindestens zwei und maximal alle Moden (P,P_H,P_1,2,P_A...N,S,S_H,S_1,2,S_A...N,T,T_H,T_1,2,T_A...N, ...) in der Bildgebungseinheit (3,57) insbesondere mittels paralleler Bildgebungstechnik zu einer weiteren MR-Aufnahme verarbeitet werden.
Empfangseinheit (1,51A...N) für ein MR-Gerät mit mindestens zwei Lokalantennen (L_k,M_k,R_k,L_H,M_H,R_H,5A...D,59A...C), die jeweils gesondert an ein Kombinationsnetzwerk (7,17,19,65A...N,MM1,MM2,N,O) zum Kombinieren von MR-Antwortsignalen (L,M,R,L₀,M₀,R₀,A1,A2) der Lokalantennen (L_k,M_k,R_k,L_H,M_H,R_H,5A...D,59A...C) angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Kombinationsnetzwerk (7,17,19,65A...N,MM1,MM2,N,O) mindestens zwei unterschiedliche Moden (P,P_H,P_1,2,P_A...N,S,S_H,S_1,2,S_A...N,T,T_H,T_1,2,T_A...N) erzeugt, die Linearkombinationen der MR-Antwortsignale (L,M,R,L₀,M₀,R₀,A1,A2) sind und die einzeln an je einem Ausgang (M4...6,N4...6,O4...6) des Kombinationsnetzwerks (7,17,19,65A...N,MM1,MM2,N,O) anliegen.
Empfangseinheit (1,51A...N) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Moden (P,P_H,P_1,2,P_A...N,S,S_H,S_1,2,S_A...N,T,T_H,T_1,2,T_A...N) unterschiedliche Empfindlichkeitsverteilungen (EP,ES,ET) in einer Phasenkodierrichtung (ρ) aufweisen.
Empfangseinheit (1,51A...N) nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass eines der MR-Antwortsignale (L,M,R,L₀,M₀,R₀,A1,A2) in einer der Linearkombinationen mit einem Linearkoeffizienten (p1, ...p3,s1, ...s3,t1, ...t3) versehen ist.
Empfangseinheit (1,51A...N) nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearkoeffizient (p1, ...p3,s1, ...s3,t1, ...t3) ein Phasenschieber und/oder ein Gewichtungsfaktor ist.
Empfangseinheit (1,51A...N)) nach Anspruch 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Moden (P,P_H,P_1,2,P_A...N,S,S_H,S_1,2,S_A...N,T,T_H,T_1,2,T_A...N) einem Signal einer Antenne entspricht, deren Geometrie zum Empfangen einer räumlichen Feldstruktur ausgebildet ist, die mit einer einzigen der Lokalantennen (L_k,M_k,R_k,L_H,M_H,R_H,5A...D,59A...C) nicht direkt empfangbar ist.
Empfangseinheit (1,51A...N) nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Kombinationsnetzwerk (7,17,19,65A...N,MM1,MM2,N,O) einen zusätzlichen Phasenschieber (φM,φM') zur Kompensation von Signallaufzeitunterschieden aufweist.
Empfangseinheit (1,51A...N) nach einem der Ansprüche 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Kombinationsnetzwerk (7,17,19,65A...N,MM1,MM2,N,O) eine Signalkombinationseinheit (H_90°,H_120°,H_180°) mit je zwei Ein- und Ausgänge (H1₁,H2₁,H3₁,H4₁) aufweist, in der die an den beiden Eingängen (H1₁,H2₁) anliegenden Signale unter Berücksichtigung eines Linearkoeffizienten einerseits ohne Phasendifferenz addiert und andererseits mit einer Phasendifferenz, insbesondere von 60°,90°,120° oder 180°, addiert werden, um zwei an den beiden Ausgängen (H3₁, H4₁) vorliegende Signale zu erzeugen.
Empfangseinheit (1,51A...N) nach einem der Ansprüche 21 bis 27 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens drei Lokalantennen (L_k,M_k,R_k,L_H,M_H,R_H,5A...D,59A...C) vorhanden sind und dass das Kombinationsnetzwerk (7,17,19,65A...N,MM1,MM2,N,O) zwei Signalkombinationseinheiten (H₁,H₂) mit je zwei Ein- und Ausgängen (H1₁,H2₁,H3₁,H4₁) aufweist, wobei die ersten zwei MR-Antwortsignale (L, R) mit den Eingängen (H1₁,H2₁) der ersten Signalkombinationseinheit (H₁) verbunden sind, wobei der erste Ausgang (H3₁) der ersten Signalkombinationseinheit (H₁) mit einem ersten Modenausgang (MS) und der zweite Ausgang (H4₁) mit dem ersten Eingang (H1₂) der zweiten Signalkombinationseinheit (H₂) verbunden ist, wobei ein drittes MR-Antwortsignal (M) mit dem zweiten Eingang (H2₂) der zweiten Signalkombinationseinheit (H₂) verbunden ist und wobei der erste Ausgang (H2) der zweiten Signalkombinationseinheit (H2) mit einem zweiter Modenausgang (MP) verbunden ist.
Empfangseinheit (1,51A...N) nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Ausgang (H3₂) der zweiten Signalkombinationseinheit (H₂) mit einem dritten Modenausgang (MT) verbunden ist.
Empfangseinheit (1,51A...N) nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Signalkombinationseinheit (H₁) die Signale zweier seitlich angeordneten Lokalantennen (L_k,R_k) jeweils mit einem Gewichtsfaktor von 2^–1/2 einerseits ohne Phasendifferenz addiert, wobei das Ergebnis ein Sekundärmode (S,S_H,S_1,2,S_A...N) ist, und andererseits mit einer Phasendifferenz von 180° addiert, wobei die zweite Signalkombinationseinheit (H₂) das so erhaltene Signal mit dem MR-Antwortsignal (M) einer zwischen den seitlichen Lokalantennen (L_k,M_k) angeordneten dritten Lokalantenne (M_k) mit einer Phasendifferenz von +90° und jeweils einem Gewichtsfaktor von 2^–1/2 einerseits addiert, um einen Tertiärmode (T,T_H,T_1,2,T_A...N) zu erzeugen, und andererseits mit einer Phasendifferenz von –90° addiert, um einen Primärmode (P,P_H,P_1,2,P_A...N) zu erzeugen.
Empfangseinheit (1,51A...N) nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Signalkombinationseinheit (H₁) die MR-Antwortsignale zweier seitlich angeordneten Lokalantennen (L_H,R_H) jeweils mit einem Gewichtsfaktor von 2^–1/2 einerseits mit einer Phasendifferenz von 60° addiert, wobei das Ergebnis ein Sekundärmode (S_H) ist, und andererseits mit einer Phasendifferenz von 120° addiert, wobei die zweite Signalkombinationseinheit (H₂') das so erhaltene Signal mit dem MR-Antwortsignal (M_H) einer zwischen den seitlichen Lokalantennen (L_H,R_H) angeordneten dritten Lokalantenne (M_H) mit jeweils einem Gewichtsfaktor von 2^–1/2 einerseits mit einer Phasendifferenz von 60° addiert und andererseits mit einer Phasendifferenz von 120° addiert, wobei zum einen ein Primärmode (P_H) und zum anderen ein Tertiärmode (T_H) erzeugt wird.
Empfangseinheit (1,51A...N) nach einem der Ansprüche 21 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Signalkombinationseinheiten (H₁,H₂,H₁',H₂') im Wesentlichen reflexionsfrei und/oder verlustfrei ist.
Empfangseinheit (1,51A...N) nach einem der Ansprüche 21 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Signalkombinationseinheit (H₁,H₂,H₁',H₂') ein Hybrid ist.
Empfangseinheit (1,51A...N) nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass das Hybrid ein Viertor ist.
Empfangseinheit (1,51A...N) nach einem der Ansprüche 21 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass ein Modenausgang (MP,MS,MT) mit einem Empfangskanal einer Lokal-Antennen-Selektionseinheit (53) verbindbar ist.