JP2009273889A - 磁気共鳴信号伝送装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】従来形の装置を改善した磁気共鳴信号伝送装置を提供すること。
【解決手段】第1中間周波数帯に周波数変換するため、第1ミキサに第1局所発振周波数が加えられ、第2中間周波数帯に周波数変換するため、第2ミキサに第2局所発振周波数が加えられ、この周波数を選択して、前記の周波数変換によって形成される中間周波数が、上記のA/D変換器のサンプリング周波数またはこのサンプリング周波数の倍数に対して鏡映対称になるようにしたことを特徴とする磁気共鳴信号伝送装置を構成する。
【選択図】図1

Description

本発明は、ローカルコイルによって受信した磁気共鳴信号を伝送する装置に関する。
今日の磁気共鳴装置では、ローカルアンテナを介して、患者に加えられた多数の磁気共鳴信号が同時に受信される。これらのローカルアンテナは、いわゆる「ローカルコイル」の構成部材である。受信した磁気共鳴信号は、前置増幅され、磁気共鳴装置の中央領域から外部に導き出され、シールドされた受信器に供給されて、そこで使用されて画像処理される。
伝送に使用される接続線路は一般に、可動式に置かれる患者ベッド内を導かれるため、長さが数メートルある。しかしながら接続線路を使用することにより、以下に説明する技術的な問題が発生する。
使用するケーブルは、伝送しようとする磁気共鳴信号の周波数帯域において減衰作用を有しており、この減衰作用を考慮しなければならない。このため、伝送の前に磁気共鳴信号を患者の近くで前置増幅するが、この際に患者の近くで熱が形成されてしまう。今のところ、伝送のために減衰の少ないケーブルを使用しているが、このケーブルは、ケーブル直径が大きく、相応に取り扱いにくいのである。
各ローカルアンテナは受信チャネルを構成し、この受信チャネルは、磁気共鳴信号を伝送するためにこれに割り当てられた接続ケーブルを有する。上記の多数の受信チャネルにより、同様に取り扱いにくいケーブルの束が形成され、このケーブルの束は、患者ベッドの運動により、ケーブルコネクタを使用している場合であっても、大きな機械的負荷に曝されてしまうのである。
上記の太いケーブルの束についての問題は、このケーブルの束の一部が、磁気共鳴送信アンテナの高周波領域に延び、そのためにシース電流シールド(Mantelwellensperre)を含まなければならないことによってさらに深刻になる。またシース電流シールドサイズにより、上記のケーブル束の太さがさらに増大してしまう。
これまで使用されている同軸多重ソケットは、配線に費用がかかり、またオペレータの使用においては取り扱うことができない。
これまで使用されている前置増幅器は、歪みのない出力信号を形成するため、広い領域にわたり、前置増幅器特性曲線が良好な線形性を有しなければならない。これには大きな出力が必要であり、または患者の近くで大きな熱損失が伴う。
現在は、水素からだけでなく別の原子からも放出される磁気共鳴信号を受信できる広帯域の受信器が使用される。このような受信器は、フェライトコアを含む伝送ネットワークを有する。このフェライトコアによって上記の受信器は、磁気共鳴装置の固定のベースフィールドの直ぐ近く周辺部にでなくても動作できるため、この場合にも長い接続経路が必要になり、この接続経路によって、上記の技術的な問題に結び付いてしまうのである。
本発明の課題は、受信した磁気共鳴信号を伝送する改善された装置を提供することである。
上記の課題は、本発明により、磁気共鳴信号伝送装置であって、
− この装置は、ローカルコイルと受信器とを接続する伝送区間を有しており、
− 磁気共鳴信号を受信するローカルコイルが構成されており、
− 上記の受信器は、磁気共鳴信号をA/D変換するために構成されており、
− 上記のローカルコイルの第1チャネルは、第1磁気共鳴信号を受信するための第1個別アンテナと、この第1個別アンテナに接続された第1ミキサとを有しており、ここでこの第1ミキサは、供給された第1磁気共鳴信号から、中間周波数の第1信号を形成し、
− 上記のローカルコイルの第2チャネルは、第1磁気共鳴信号を受信するための第2個別アンテナと、当該の第2個別アンテナに接続された第2ミキサとを有しており、ここでこの第2ミキサは、供給された第2磁気共鳴信号から、中間周波数の第2信号を形成し、
− 上記のローカルコイルは、信号をまとめるための装置を有しており、この装置は、周波数多重化により、上記の第1チャネルの中間周波数の第1信号と、第2チャネルの中間周波数の第2信号とをまとめ、この信号が上記の伝送区間を介して受信器に到達し、
− 上記の受信器はA/D変換器を有しており、対応するチャネルの伝送された中間周波数信号のうちの1つがこのA/D変換に到達して、サンプリング周波数でサンプリングされてデジタル化される形式の、
磁気共鳴信号伝送装置において、
− 第1中間周波数帯に周波数変換するため、第1ミキサに第1局所発振周波数が加えられ、
− 第2中間周波数帯に周波数変換するため、第2ミキサに第2局所発振周波数が加えられ、
− この周波数を選択して、前記の周波数変換によって形成される中間周波数が、上記のA/D変換器のサンプリング周波数またはこのサンプリング周波数の倍数に対して鏡映対称になるようにしたことを特徴とする磁気共鳴信号伝送装置を構成することによって解決される。
有利な発展形態は従属請求項に記載されている。
磁気共鳴信号を伝送する本発明の第1送信器の基本図である。 本発明の第1受信器を図1に関連して示す基本図である。 合計して16個の磁気共鳴信号を伝送する本発明の第2送信器の基本図である。 本発明の第2受信器を図3に関連して示す基本図である。 本発明の第3受信器を示す基本図である。 本発明の第4受信器を示す基本図である。 本発明の第5受信器を示す基本図である。 本発明の第6受信器を示す基本図である。
本発明の装置は、ローカルコイルと受信器とを接続する伝送区間を有する。このローカルコイルは、磁気共鳴信号を受信するために構成されている。上記の受信器は、磁気共鳴信号のA/D変換のために構成されている。
上記のローカルコイルの第1チャネルは、第1磁気共鳴信号を受信するための第1個別アンテナと、この第1個別アンテナに接続される第1ミキサとを有しており、ここでこの第1ミキサは、供給される第1磁気共鳴信号から、中間周波数の第1信号を形成する。
上記のローカルコイルの第2チャネルは、第2磁気共鳴信号を受信するための第2個別アンテナと、この第2個別アンテナに接続される第2ミキサとを有しており、ここでこの第2ミキサは、供給される第2磁気共鳴信号から、中間周波数の第2信号を形成する。
上記のローカルコイルは、信号をまとめるための装置を有しており、これは周波数多重化により、上記の第1チャネルの中間周波数の第1信号と、第2チャネルの中間周波数の第2信号とをまとめ、この信号が上記の伝送区間を介して受信器に到達する。この受信器は、A/D変換器を有しており、対応するチャネルの伝送された中間周波数信号のうちの1つがこのA/D変換に到達して、サンプリング周波数でサンプリングされてデジタル化される。
第1中間周波数帯域に周波数変換するため、上記の第1ミキサに第1局部発振周波数が加えられ、これに対して第2中間周波数帯域に周波数変換するため、上記の第2ミキサに第2局部発振周波数が加えられる。これらの周波数を選択して、上記の周波数変換によって形成される中間周波数が、上記のA/D変換器のサンプリング周波数またはこのサンプリング周波数の倍数に対して鏡映対称になるようにする。
これにより、有利にも同じベースバンドおよび同じ周波数位置において、伝送された磁気共鳴信号を受信側でサンプリングできるため、後続処理が格段に簡単になる。
本発明による装置の2つの中間周波数帯域を選択するための一般的なルールはつぎのようになる。すなわち、
ZF1=FS+AF
ZF2=FS−AF
であり、ここで
ZF1は、第1中間周波数帯域、
ZF2は、第2中間周波数帯域、
FSは、ローカルコイルのチャネルに対応付けることのできかつ受信側に使用されるアナログ−デジタル変換器のサンプリング周波数
ΔFは、0〜FS/2の有利な値を有する周波数間隔である。
ΔFに対する有利な値はおおよそ1/8*FS〜3/8*FSにあり、この場合にはこれに基づいて送信側フィルタを簡単に設計することができる。
例示的な1実施形態において、本発明の装置は、7.5MHz〜9MHzの第1中間周波数帯域および11MHz〜12.5MHzの第2中間周波数帯域を使用する。
本発明による周波数多重化伝送によって、接続ケーブルが節約される。本発明にしたがってローカルコイル側でフィルタを使用して信号をまとめることにより、上記の周波数多重化において、受信した複数の信号をただ1つの接続線路だけを介して伝送することができる。
さらに本発明による装置により、つぎのような利点が得られる。すなわち、ここでは接続ケーブルを介して信号を伝送するために必要な高周波出力を、低い周波数に合わせる、すなわち上記の中間周波数帯域に合わせることができる。上記の増幅器に対する線形性の要求が同じである場合、このために必要なDC出力は少なくなる。上記の中間周波数帯域におけるケーブル減衰が小さくなることにより、上記の増幅器における駆動出力が小さくなり、このことによってもDC出力を節約することができる。
本発明による伝送により、使用される接続部についての要求が少なくなる。それは上記の中間周波数は、受信した磁気共鳴信号の周波数よりも格段に低いからである。
これによって例えば、高価な同軸多重コネクタの代わりに個別ピンを有する単純なプラグコネクタを使用することができる。これは、コスト的に格段に有利であり、また小さく実施することができる。
ケーブルシールドおよびコネクタシールドないしは高周波の密度についての要求を下げることができる。これが得られるのは、上記の接続ケーブルに導かれる信号は中間周波数帯域にあり、したがってもはやローカルアンテナおよび受信器が影響を受けやすい周波数帯域にはないため、増幅信号がローカルアンテナにフィードバックされないからである。
本発明にしたがって共通の接続部を介して複数の受信チャネルを伝送することによって、コストおよび取付スペースを節約することができる。
すでにローカルコイル内で行われる本発明による上記の周波数変換により、マルチコア使用時にも受信信号は同じ中間周波数帯域に混合される。ここではそれぞれ使用される局部発振周波数を適合させるだけでよい。
したがって、使用する受信器は、固定にあらかじめ設定される中間周波数帯域だけに適合され、調べるすべてのコアに使用可能である。これによってこれまで必要であった広帯域のフェライト構成部材は不要になり、これにより、上記の受信器を磁石の近くに配置してケーブル長を格段に短縮することができるのである。
上記の局部発振周波数を有利に使用することにより、上記のサンプリングの種々異なるエイリアスバンドにある中間周波数が結果的に得られる。周波数多重化に対して設計されるアナログ−デジタル変換のナイキスト帯域幅は、周波数多重化のないシステムに対するナイキスト帯域幅よりも広く選択する必要はない。
使用する中間周波数帯域の受信側での分離は、有利にはローパスフィルタ−ハイパスフィルタの組み合わせによって行われる。
行うべきアナログ−デジタル変換の前に、バンドパスフィルタリングを行ってエイリアスバンドからノイズを減衰させる。
受信側においてまずスペクトル的に分離してつぎにアナログ−デジタル変換を行う以下に説明する(後で説明する図2に相応する)方法はつぎのような利点を有する。すなわち、受信側で使用するアナログ−デジタル変換器は、部分信号毎に幅の広いアナログの入力帯域幅だけを有すればよく、高いサンプリングレートも、大きな動的特性も有する必要はないという利点を有するのである。
まずスペクトル的に分離した部分信号を多重化法によって新たな1信号に組み合わせて、つぎにこの組み合わせた信号にアナログ−デジタル変換を行う以下に説明する(後で説明する図4に相応する)方法の利点は、使用するアナログ−デジタル変換器が高いサンプリングレートを要するが、大きな動的特性を有する必要がないことである。
以下では図面に基づき、本発明を詳しく説明する。
図1には、受信した2つの磁気共鳴信号MR1およびMR2を伝送する本発明の装置が基本図で示されている。
ローカルコイルLSは、例示的に第1分岐路ないしはチャネルK1および第2分岐路ないしはチャネルK2を有する。
各チャネルK1,K2そのものは、個別アンテナLA1ないしはLA2と、前置増幅器LNA1ないしはLNA2と、ミキサM1ないしはM2を有する。
第1チャネルK1には、ループアンテナとして構成された第1個別アンテナLA1が割り当てられているのに対して第2チャネルK2には、ループアンテナとして構成された第2個別アンテナLA2が割り当てられている。
第1個別アンテナLA1を介して第1磁気共鳴信号MR1が受信されるのに対し、第2個別アンテナLA1を介して第2磁気共鳴信号MR2が受信される。
受信した第1磁気共鳴信号MR1は、「ローノイズ増幅器」として構成されている第1前置増幅器LNA1を介して第1ミキサM1に到達する。
受信した第2磁気共鳴信号MR2は、「ローノイズ増幅器」として構成されている第2前置増幅器LNA2を介して第2ミキサM2に達する。
第1ミキサM1では、そこに加えられる第1局部発振周波数LO1により、上記の増幅した第1磁気共鳴信号MR1が第1中間周波数帯域ZF1に周波数変換される。これによって中間周波数の第1信号MR1ZF1が形成される。
第2ミキサM2では、そこに加えられる第2局部発振周波数LO2により、上記の増幅した第2磁気共鳴信号MR2が第2中間周波数帯域ZF2に周波数変換される。これによって中間周波数の第2信号MR2ZF2が形成される。
第1中間周波数帯域ZF1および第2中間周波数帯域ZF2は、伝送周波数の2つの磁気共鳴信号MR1およびMR2の周波数帯域に下にある。すなわちダウンコンバートが2つのミキサM1,M2によって行われるのである。
中間周波数の第1信号MR1ZF1は、ハイパス分岐路HPに供給されるのに対し、中間周波数の第2信号MR2ZF2は、ローパス分岐路TPに供給される。
上記のハイパス分岐路HPおよびローパス分岐路TPは、ダイプレクスフィルタDPFの構成部材であり、これを用いることによって2つの信号MR1ZF1およびMR2ZF2が、中間周波数の1つの送信信号SSZFにまとめられる。
したがってこの中間周波数の送信信号SSZFは、周波数多重化において第1中間周波数帯域ZF1の信号成分の他に第2中間周波数帯域ZF2の信号成分も有する。
有利な実施形態では、例えば第1中間周波数としてZF1=11.8MHzを使用するのに対して、第2中間周波数としてZF2=8.2MHzを使用する。
本発明による装置の2つの中間周波数帯域を選択するための一般的なルールはつぎのようになる。すなわち、
ZF1=FS+AF
ZF2=FS−AF
であり、ここで
FSは、送信側のチャネルK1ないしはK2に割り当てることができかつ受信側に使用されるアナログ−デジタル変換器のサンプリング周波数
ΔFは、0〜FS/2の値を有する周波数間隔である。
ΔFに対する有利な値は、FS/8および3*FS/8の範囲内にある。これにより、送信側フィルタの有利な設計が可能となる。
送信信号SSZFは伝送区間UBSを介して、ここに図示していない受信器に伝送される。
ここでこの伝送区間UBSは、ケーブル接続でまたはケーブルなしで構成することができる。ケーブル接続で伝送する際には、例えば光導波器、同軸ケーブルなどを使用可能である。ケーブルなしで伝送する際には、例えば赤外線伝送または無線伝送などを使用可能である。
図2には本発明の第1受信器REC1が基本図でまた図1に関連して示されている。
送信信号SSZFは伝送区間UBSを介してダイプレクスフィルタDPFに到達し、このダイプレクスフィルタにより、周波数多重法が用いられて、伝送された送信信号SSZFが中間周波数の2つの受信信号ESZF1およびESZF2に分離される。
上記のダイプレクスフィルタDPFはこのためにハイパス分岐路HPおよびローパス分岐路TPを有しており、フィルタリングされた中間周波数の受信周波数ESZF1およびESZF2が形成される。
ここで注意すべきであるのは、ローカルコイルLS側に使用されるダイプレクスフィルタと、受信器REC1側に使用されるダイプレクスフィルタとを技術的に見て精確に同じに実施する必要がないことである。
ローカルコイルLS側に使用されるダイプレクスフィルタDPFは、図1に記載したように「統合フィルタ」ないしは「ダイプレクスコンバイナ」として使用するのが合理的であるのに対して、受信器REC1側に使用されるダイプレクスフィルタDPFは「ダイプレクス分離フィルタ」ないしは「ダイプレクススプリッタ」として使用するのが合理的である。
中間周波数の第1受信信号ESZF1は、第1アナログ−デジタル変換器ADW1に到達するのに対し、中間周波数の第2受信信号ESZF2は、第2アナログ−デジタル変換器ADW2に到達する。
第1A/D変換器ADW1を用い、すでに図1で述べたサンプリング周波数FSによるサンプリングによって上記の中間周波数の第1受信信号ESZF1からベースバンド領域fBのデジタル第1信号DS1が形成される。
第2A/D変換器ADW2を用い、すでに図1で述べたサンプリング周波数FSによるサンプリングによって上記の中間周波数の第2受信信号ESZF2からベースバンド領域fBのデジタル第2信号DS2が形成される。
2つの信号DS1,DS2はつぎに、後置接続されかつ「イメージプロセッシング」と称される画像処理装置IMPGに供給される。
まとめる本発明では(ここでは図1および図2を関連して)、受信器REC1のA/D変換器ADW1,ADW2のサンプリング周波数FSに対して鏡映対称であるかないしはサンプリング周波数FSの倍数に対して鏡映対称の中間周波数帯域ZF1およびZF2が使用されるのである。
さらにローカルコイルLS側では、受信した磁気共鳴信号のダウンコンバートが(詳しくいうと一度は正順位置(Gleichlage)で一度は逆順位置(Kehrlagen)で)行われる。したがって使用される局部発振周波数LO1およびLO2は、一度は磁気共鳴信号MR1およびMR2の周波数の上側になり、また一度はこの周波数の下側になるのである。
受信側のサンプリングを行った後、デジタル信号DS1およびDS2が正順位置でまた同じベースバンドfBで得られる。
図3には、合計して16個の磁気共鳴信号を伝送する本発明の第2送信器が基本図で示されている。
ローカルコイルLSは、例えば合計して16個の受信信号MR1〜MR16に対して16個の受信分岐路ないしはチャネルK1〜K16を有している。
上記の16のチャネルK1〜K16は、以下に説明するように比較的類似に構成されている。
第1チャネルK1は、ループアンテナとして構成される第1個別アンテナLA1を有しており、このアンテナを介して第1磁気共鳴信号MR1が受信される。
受信した第1磁気共鳴信号MR1は、ローノイズの第1前置増幅器LNA1と、この前置増幅器LNA1に後置接続された第1バンドパスフィルタBPF1とを介して第1ミキサM1に到達する。
第1ミキサM1では、そこに加えられる第1局部発振周波数LO1により、上記の増幅した第1磁気共鳴信号MR1が第1中間周波数帯域ZF1に周波数変換される。
第1中間周波数帯域ZF1として有利にはZF1=11.8MHzを使用し、ここでこの第1中間周波数帯域ZF1は、伝送周波数の磁気共鳴信号MR1の周波数帯域の下側にある。すなわちここでは第1ミキサM1によってダウンコンバートが行われる。
この第1ミキサM1により、中間周波数の第1信号MR1ZF1が形成される。中間周波数の第1信号MR1ZF1は、前置増幅器PA1によって改めて増幅される。
さらに、部分的に図示されていないチャネルK2〜K8は、チャネルK1に相応して構成されており、また第1中間周波数帯域ZF1への信号変換が同様に行われる。
すなわちここに詳しく示していない第2チャネルK2により、増幅された中間周波数の第2信号MR2ZF1が形成されるのである。またここに詳しく示していない第3チャネルにより、増幅された中間周波数の第3信号MR3ZF1が形成される等々であり、これが最終的に図示した第3チャネルK8により、増幅された中間周波数の第8信号MR8ZF1が形成されるまで同様に行われる。
第9チャネルK9は、ループアンテナとして構成される第9個別アンテナLA9を有しており、このアンテナを介して第9磁気共鳴信号MR9が受信される。
受信した第9磁気共鳴信号MR9は、ローノイズの第9前置増幅器LNA9と、この前置増幅器LNA9に後置接続された第9バンドパスフィルタBPF9とを介して第9ミキサM9に到達する。
第9ミキサM9では、そこに加えられる第2局部発振周波数LO2により、増幅された第9磁気共鳴信号MR9が、第2中間周波数帯域ZF2に周波数変換される。
第2中間周波数として有利にはZF2=8.2MHzを使用し、ここでこの第2中間周波数帯域ZF2は、伝送周波数の磁気共鳴信号MR9の周波数帯域の下側にある。すなわちここでは第9ミキサM9によってダウンコンバートが行われるのである。
すなわちこの第9ミキサM9により、中間周波数の第9信号MR9ZF2が形成される。
中間周波数の第9信号MR9ZF2は、前置増幅器PA9によって改めて増幅される。
さらに、部分的に図示されていないチャネルK10〜K16はチャネルK9に相応して構成されており、また第2中間周波数帯域ZF2への信号変換が同様に行われる。
したがってここに詳しく示していない第10チャネルK10により、増幅された中間周波数の第10信号MR10ZF2が形成されるのである。またここに詳しく示していない第11チャネルK11により、増幅された中間周波数の第11信号MR11ZF2が形成される等々であり、これが最終的に図示した第16チャネルK16により、増幅された中間周波数の第16信号MR16ZF2が形成されるまで同様に行われる。
つぎに中間周波数の信号MR1ZF1〜MR16ZF2のうちの2つずつ信号が、8個のダイプレクスフィルタDPF1〜DPF8によってまとめられ、ここに示した8個の接続ケーブルK11〜K18によってペアで伝送される。
すなわち第1中間周波数信号MR1ZF1は、第1ダイプレクスフィルタDPF1のハイパス分岐路HPに供給されるのに対し、第9中間周波数信号MR9ZF2が、第1ダイプレクスフィルタDPF1のローパス分岐路TPに供給されるのである。これによって中間周波数の第1送信信号SS1ZFが形成されるのである。
したがって第1ダイプレクスフィルタDPF1の出力側には第1チャネルK1の第1信号成分の他に第9チャネルK9の第2信号成分が加わっているのであり、これらの信号成分が一緒になって中間周波数の第1送信信号SS1ZFを形成するのである。
すなわち、第1ダイプレクスフィルタDPF1を用いて、第1チャネルK1および第9チャネルK9の出力信号が周波数多重化によって組み合わせられる。
さらに、ここでは部分的に詳しく図示していないチャネルK2〜K8およびK10〜K16も相応に配線される。
したがってつぎの表が得られる。すなわち、
Figure 2009273889
である。
ここでは第1送信信号SS1ZFは、例えば第1伝送ケーブルK11を介して分配装置RCCSに供給される。この分配装置は、クロスバー分配器として構成される。
分配装置RCCSを用いると、以下で図4に例示的に示すように、信号を切り換えて選択した受信器分岐路に導くことができる。
これに相応して第8送信信号SS8ZFが、第8伝送ケーブルK18を介して分配装置RCCSに供給される。
したがって16個のチャネルK1〜K16からの信号がそれぞれペアでまとめられて分配装置RCCSに伝送されるのである。
第1局部発振周波数LO1および第2局部発振周波数LO2はローカルコイルLSに供給され、ここでは伝送ケーブルK1x,K1y,K2xおよびK2yが使用される。
バンドパスフィルタBPF1〜BPF16の主要な機能は、ミラーバンドノイズを抑圧することである。例えば局部発振周波数LO=115MHzおよび中間周波数帯域ZF=8.2MHzを有するミキサは、所望の123.2MHzの他に所望しない106.8MHzも受信する。
局部発振周波数LO=135MHzおよび中間周波数帯域ZF=11.8MHzを有するミキサは、所望の123.2MHzの他に所望しない146.8MHzも受信するのである。
したがって有利には各チャネルに同様のバンドパスフィルタを使用し、このバンドパスフィルタにより、約110MHz以下および約140MHz以上の周波数を減衰させる。
さらにバンドパスフィルタBPFxは、いわゆる「ケーブルトラップ(Cable-Trap)」の機能も有しており、したがってそれぞれ対応する個別アンテナの対称化と、各分岐路内の障害となるシース電流を回避するために使用される。
図1に相応してここでも2つの中間周波数帯域ZF1およびZF2が使用され、これらは受信側に配置されるA/D変換器のサンプリング周波数FSに関して鏡映対称であるか、ないしはこのサンプリング周波数FSの倍数に関して鏡映対称であり、また上記の受信側のA/D変換器はそれぞれチャネルK1〜K16に割り当てることができる。
さらにここではローカルコイルLS側において、受信した磁気共鳴信号のダウンコンバートが、詳しくいうと一度は正順位置で一度は逆順位置で行われる。したがって使用される局部発振周波数LO1およびLO2は、一度は磁気共鳴信号MR1およびMR2の周波数の上側になり、また一度はこの周波数の下側になるのである。
受信側でサンプリングを行った後、デジタル化された信号DS1およびDS2が正順位置および同じベースバンドfBで得られる。
図4には、本発明の第2受信器REC2が基本図でまた図3に関連して示されている。
受信器REC2は合計して16個の(受信)分岐路ないしはチャネルE1〜E16を有する。
分岐路E1〜E8は同じに構成されているため、以下では代表して第1分岐路E1および第8分岐路E8を説明する。
第1分岐路E1には、第1ダイプレクスフィルタDPFE1のハイパス分岐路HPと、第1増幅器PAE1と、第1エイリアスフィルタAF1とからなる直列回路が含まれている。
第1送信信号SS1ZFは、受信側において第1受信信号ES1ZFになり、これが第1分岐路E1に到達する。
第1ダイプレクスフィルタDPFE1のハイパス分岐路HPを用いて、中間周波数帯域ZF1=11.8MHzの第1信号成分が、受信信号ES1ZFからフィルタリングされて除去され、第1受信信号ES1が形成される。この信号はつぎに増幅器PAE1を介してエイリアスフィルタAF1に供給される。
このエイリアスフィルタにより、分岐路E1の第1出力信号AS1が形成され、これが第1マルチプレクサMULT1の第1入力側に到達する。
第8分岐路E8には、第8ダイプレクスフィルタDPFE8のハイパス分岐路HPと、第8増幅器PAE8と、第8エイリアスフィルタAF8とからなる直列回路が含まれている。
第8送信信号SS8ZFは、受信側において第8受信信号ES8ZFを形成し、これが第8分岐路E8に到達する。
第8ダイプレクスフィルタDPFE8のハイパス分岐路HPを用いて、中間周波数帯域ZF1=11.8MHzの第1信号成分が、受信信号ES8ZFからフィルタリングされて除去され、第8受信信号ES8が形成される。この信号はつぎに増幅器PAE8を介してエイリアスフィルタAF8に供給される。
このエイリアスフィルタは第8分岐路E8の第8出力信号AS8を形成し、これが第1マルチプレクサMULT1の第8入力側8に到達する。
分岐路E9〜E16は同じに構成されているため、以下では代表して第9分岐路E9および第16分岐路E16を説明する。
第9分岐路E9には、第1ダイプレクスフィルタDPFE1のローパス分岐路と、第9増幅器PAE9と、第9エイリアスフィルタAF9とからなる直列回路が含まれている。
第1受信信号ES1ZFは第1分岐路E1だけに到達するのではなく、第9分岐路E9にも到達する。第1ダイプレクスフィルタDPFE1のローパス分岐路TPを用いて、中間周波数帯域ZF2=8.2MHzの第2信号成分が、受信信号ES1ZFからフィルタリングされて除去され、第9受信信号ES9が形成される。この信号はつぎに増幅器PAE9を介してエイリアスフィルタAF9に供給される。
このエイリアスフィルタは分岐路E9の第9出力信号AS9を形成し、これが第2マルチプレクサMULT2の第1入力側1に到達する。
第16分岐路E16には、第8ダイプレクスフィルタDPFE8のローパス分岐路と、第16増幅器PAE16と、第16エイリアスフィルタAF16とからなる直列回路が含まれている。
第8受信信号ES8ZFは第8分岐路E8だけに到達するのではなく、第16分岐路E16にも到達する。第8ダイプレクスフィルタDPFE1のローパス分岐路TPを用いて、中間周波数帯域ZF2=8.2MHzの第2信号成分が、受信信号ES8ZFからフィルタリングされて除去され、第16受信信号ES16が形成される。この信号はつぎに増幅器PAE16を介してエイリアスフィルタAF16に供給される。
このエイリアスフィルタは第16分岐路E16の第16出力信号AS16を形成し、これが第2マルチプレクサMULT2の第8入力側8に到達する。
分岐路E2〜E7は分岐路E1に相応して構成されかつ配線されているため、第1マルチプレクサMULT1においてつぎのように入力が割り当てられる。すなわち、
MULT1;
Figure 2009273889
である。
分岐路E10〜E15は分岐路E9に相応して構成されかつ配線されているため、第1マルチプレクサMULT2においてつぎのように入力が割り当てられる。すなわち、
MULT2;
Figure 2009273889
である。
第1マルチプレクサMULT1の出力側OUT1は、第1コンプレッサKOMP1を介して第1アナログ−デジタル変換器ADWE1に接続されており、このアナログ−デジタル変換器によってベースバンドへの信号変換が行われる。
第1アナログ−デジタル変換器ADWE1は、ローカルコイルLSのチャネルK1〜K8に対応しており、したがって図1ないしは図3に相応してサンプリング周波数FSを有する。
第2マルチプレクサMULT2の出力側OUT2は、第2コンプレッサKOMP2を介して第2アナログ−デジタル変換器ADWE2に接続されており、このアナログ−デジタル変換器によってベースバンドへの信号変換が行われる。
第2アナログ−デジタル変換器ADWE2は、ローカルコイルLSのチャネルK9〜K16に対応しており、したがって図1ないしは図3に相応してサンプリング周波数FSを有する。
上記の2つのマルチプレクサMULT1,MULT2は、逓倍器x8、遅延素子DEL、またカウンタCNT1,CNT2によって接続されており、ここではクロック周波数REFCLK=10MHZがクロック源として使用される。
2つの図3および図4に使用される局部発振周波数LO1,LO2は例えばつぎのような周波数を有する。すなわちLO1=135MHzまたLO2=115MHzである。
図5には、本発明の第3受信器REC3が基本図で示されている。
ここで前提としているのは、例えば接続ケーブルとして構成されている伝送区間UBSを介して、2つのローカルコイルチャネルのまとめた信号が、図1ないしは図3に相応して伝送されることである。
第1分岐路EZ1には、中間周波数バンドパスフィルタZFBPと、有利には3dB出力分配器として構成されている出力分配器LTとが含まれている。
この分岐路にはさらにIQモジュレータIQMと、バンドパスフィルタBPと、2つのアナログ−デジタル変換器ADW21,ADW22と、位相シフタPSSと、加算装置SUBと、差分装置DIFとが含まれている。
図3から周知の送信信号SS1ZFは、伝送区間UBSを介して伝送されまた受信側において第1受信信号ES1ZFになる。この信号が中間周波数バンドパスフィルタZFBPに到達する。
中間周波数バンドパスフィルタZFBPは、上記の中間周波数帯域ZF1,ZF2に対して7.5MHz〜12.5MHzの通過周波数帯域を有する。出力分配器LTによって2つの同じ信号ES211ZFおよびES212ZFが形成される。
第1信号ES211ZFは、IQモジュレータIQMの第1入力側を介して、IQ復調部に到達し、ここでIQ復調は、余弦波状の10MHz発振周波数によって実行される。これによってベースバンドfBにおいて信号ESIが形成され、この信号が、バンドパスフィルタBPを介して第1アナログ−デジタル変換器ADW21に到達してサンプリングされる。
このA/D変換器ADW21はここでも周波数FSによるサンプリングを行う。
第2信号ES212ZFは、IQモジュレータIQMの第2入力側を介して、IQ復調部に到達し、ここでIQ復調は、正弦波状の10MHz発振周波数によって実行される。これによってベースバンドfBにおいて信号ESQが形成され、この信号が、バンドパスフィルタBPを介して第2アナログ−デジタル変換器ADW22に到達してサンプリングされる。
このA/D変換器ADW22はここでも周波数FSによるサンプリングを行う。
2つのアナログ−デジタル変換器ADW21,ADW22の各デジタル出力信号は、90°位相シフタPSSを使用して加算ないしは減算される。このデジタル90°位相シフタはいわゆる「ヒルベルトフィルタ」として構成されており、信号の加算ないしは減算によってローカルコイル2つのチャネルの信号を明示的に分離するために使用される。
チャネル毎に別個に実行される実際の画像再構成の後、ふつう種々異なるチャネルから得られる画像をピクセル毎に複素数重み付けして重畳する(画像組み合わせ)。したがって図5の簡略化された実施形態では、上方および下方の側波帯を明示的に分離するのに使用されるデジタルヒルベルトフィルタと、これに続く和の形成および差分の形成を省略することができ、またADW21およびADW22のI出力信号およびQ出力信号を画像構成部(CH1およびCH2)に直接供給することができる。ここでは上記の画像組み合わせに対して異なる重み付けファクタだけが必要である。しかしながら上記の重み付けファクタはふつうMRデータそのものから導出されるため、上記のような受信システムにさらに適合化させる必要はないのである。
図6には本発明の第4受信器REC4が基本図で示されている。
ここで前提としているのは、例えば接続ケーブルとして構成されている伝送区間UBSを介して、2つのローカルコイルチャネルのまとめた信号が、図1ないしは図3に相応してまた図5に相応して伝送されることである。
受信器REC4は、合計して4つのエイリアスフィルタAF61〜AF64を有する。
見易くするためここでは例示的に図6を参照する。したがって2つのローカルコイルチャネルの信号を組み合わせた信号が第1エイリアスフィルタAF61に到達する。ここでこれらの2つの信号は例えば図3に示したチャネルK1およびK9の信号である。
これに相応して第2エイリアスフィルタAF62にはローカルコイルチャネルK2およびK10をまとめた信号が到達し、第3エイリアスフィルタAF63にはローカルコイルK3およびK11をまとめた信号が到達し、また第4エイリアスフィルタAF64にはローカルコイルK4およびK12をまとめた信号が到達する。
エイリアスフィルタAF61〜AF64は出力側がマルチプレクサMULT61に接続されているため、これらのエイリアスフィルタによって形成される出力信号AS61〜AS64は、マルチプレクサMULT61の対応する入力側1〜4に到達する。
マルチプレクサMULT61の入力側1〜4は、つぎのようにマルチプレクサMULT61の出力側OUT61に接続される。すなわち、
1−2−1−2−3−4−3−4
である。
出力側OUT61は、後置接続されたコンプレッサKOMP61を介してA/D変換器ADWE61に接続されており、このA/D変換器はここでもサンプリング周波数FSでサンプリングを行う。
上記のエイリアスフィルタAF61〜AF64は2つの側波帯(ここでは例えば7.5MHz〜12.5MHz)を通過させるが、2.5MHz以下および17.5MHz以上を遮断する。
A/D変換器ADWE61は、25ns(これは10MHzにおいて90°に相応する)だけシフトしたサンプルを受け取る。すなわち80MHzのサンプリングレートでは、1つおきのサンプルのペアがつねに共通の周波数マルチプレクスチャネルペアに所属して、図5と同様にIQデータのペアを構成する。
ここでもデジタルヒルベルトフィルタを使用することなく、サンプルを直接8個の画像処理チャネルに供給することができる。
図7には本発明の第5受信器REC5が基本図で示されている。この受信器は、図6に示したREC4とまったく同様に動作するが、これは合計して8個のチャネルではなく4個のチャネルに対する受信器であり、これらのチャネルは4つの線路ではなく2つの線路で伝送される。
ここでも再度前提としているのは、例えば接続ケーブルとして構成されている伝送区間を介して、2つのローカルコイルチャネルのまとめた信号が、図1ないしは図3に相応してまた図5に相応して伝送されることである。
受信器REC5は、合計して2つのエイリアスフィルタAF71およびAF72を有する。
見易くするためここでは例示的に図7を参照する。ここでは2つのローカルコイルチャネルのまとめた信号が第1エイリアスフィルタAF71に到達する。ここでこれらの信号は例えば図3に示したチャネルK1およびK9の信号である。これに相応してローカルコイルチャネルK2およびK10のまとめた信号が第2エイリアスフィルタAF72に到達する。
2つのエイリアスフィルタAF71,AF72は出力側がマルチプレクサMULT71に接続されているため、これらのエイリアスフィルタによって形成される出力信号AS71〜AS72は、マルチプレクサMULT71の対応する入力側1〜2に到達する。
マルチプレクサMULT71の入力側1および2はマルチプレクサMULT71の出力側OUT71につぎように接続される。すなわち
1−1−2−2
である。
出力側OUT71は、後置接続されたコンプレッサKOMP71を介してA/D変換器ADWE71に接続されており、このA/D変換器そのものはサンプリング周波数FSでサンプリングを行う。
A/D変換器ADWE71は、25ns(これは10MHzにおいて90°に相応する)だけシフトしたサンプルを受け取る。ここでは40MHzのサンプリングレートの際に直に連続するサンプルペアが得られる。
上記のエイリアスフィルタAF71,AF72は2つの側波帯(7.5MHz〜12.5MHz)を通過させるが、2.5MHz以下および17.5MHz以上を遮断する。
ここでもデジタルヒルベルトフィルタを使用することなく、サンプルを直接4個の画像処理チャネルに供給することができる。
図8には本発明の第6受信器REC6が基本図で示されている。
ここで前提としているのは、例えば接続ケーブルとして構成されている伝送区間を介して、4つのローカルコイルチャネルからまとめた信号が伝送されることである。ここではローカルコイル側に4つの中間周波数帯を使用する。より精確にいうと、前述の図から周知の8.2MHzおよび11.8MHzならびに別の2つの周波数、すなわち1.8MHzおよび18.2MHzを使用するのである。
受信器REC6は、ローパスフィルタTP81を有しており、このローパスフィルタに上記の中間周波数の信号が到達する。
ローパスフィルタTP81は出力側が、後置接続されたコンプレッサKOMP81を介してA/D変換器ADWE81に接続されており、このA/D変換器そのものはサンプリング周波数FSでサンプリングを行う。
受信器REC6ではすべての中間周波数が、ADCのサンプリング周波数の半分以下の一意の第1ナイキスト帯域にある。
つぎに画像再構成のため、ADCデータストリームは、それぞれ10MHzのサンプリングレートを有する4つのチャネルに分割される。本発明では0,10および20MHzに対して上記の中間周波数が対称的な位置にあることにより、各データストリームにおいて、4つのコイルの信号はスペクトル的に重なる。しかしながらこれらの信号は、相対的な位相が異なる。このため、画像構成に対し、入力信号の違いについての情報は失われないのである。
チャネルデータストリームにおけるサンプリング値の位相は、例えば2,8,12および18MHz(共通のベースバンド周波数2MHz)の中間周波数に対してつぎの表に示されている。すなわち、
Figure 2009273889
である。

Claims (9)

  1. 磁気共鳴信号伝送装置であって、
    − 該装置は、ローカルコイル(LS)と受信器(REC1)とを接続する伝送区間(UBS)を有しており、
    − 磁気共鳴信号を受信するローカルコイル(LS)が構成されており、
    − 前記の受信器(REC1)は、磁気共鳴信号をA/D変換するために構成されており、
    − 前記のローカルコイル(LS)の第1チャネル(K1)は、第1磁気共鳴信号(MR1)を受信するための第1個別アンテナ(LA1)と、当該の第1個別アンテナ(LA1)に接続された第1ミキサ(M1)とを有しており、ここで当該の第1ミキサは、供給された第1磁気共鳴信号(MR1)から、中間周波数の第1信号(MR1ZF1)を形成し、
    − 前記のローカルコイル(LS)の第2チャネル(K2)は、第1磁気共鳴信号(MR2)を受信するための第2個別アンテナ(LA2)と、当該の第2個別アンテナ(LA2)に接続された第2ミキサ(M2)とを有しており、ここで当該の第2ミキサは、供給された第2磁気共鳴信号(MR2)から、中間周波数の第2信号(MR2ZF2)を形成し、
    − 前記のローカルコイル(LS)は、信号をまとめるための装置(DPF)を有しており、当該装置は、周波数多重化により、前記の第1チャネル(K1)の中間周波数の第1信号(MR1ZF1)と、第2チャネル(K2)の中間周波数の第2信号(MR2ZF2)とをまとめ、当該の信号が前記の伝送区間(UBS)を介して受信器(REC1)に到達し、
    − 前記の受信器(REC1)はA/D変換器(ADW1,ADW2)を有しており、対応するチャネル(K1,K2)の伝送された中間周波数信号(ESZF1,ESZF2)のうちの1つが当該A/D変換に到達して、サンプリング周波数(FS)でサンプリングされてデジタル化される形式の、
    磁気共鳴信号伝送装置において、
    − 第1中間周波数帯(ZF1)に周波数変換するため、第1ミキサ(M1)に第1局所発振周波数(LO1)が加えられ、
    − 第2中間周波数帯(ZF2)に周波数変換するため、第2ミキサ(M2)に第2局所発振周波数(LO2)が加えられ、
    − 当該の周波数を選択して、前記の周波数変換によって形成される中間周波数が、前記のA/D変換器(ADW1,ADW2)のサンプリング周波数(FS)またはこのサンプリング周波数(FS)の倍数に対して鏡映対称になるようにしたことを特徴とする
    磁気共鳴信号伝送装置。
  2. − 前記の受信する磁気共鳴信号の周波数以下の第1局部発振周波数(LO1)を選択して、第1磁気共鳴信号(MR1)のダウンコンバートが正順位置で行われるようにし、
    − 前記の受信する磁気共鳴信号の周波数以上の第2局部発振周波数(LO2)を選択して、第2磁気共鳴信号(MR2)のダウンコンバートが逆順位置で行われるようにする、
    請求項1に記載の装置。
  3. 前記の信号をまとめる装置(DPF)は、入力側が前記の変調器(M1,M2)の対応する出力側に接続されており、また当該の装置は、出力側が伝送区間(UBS)に接続されており、前記のチャネル(K1,K2)の中間周波数の信号から中間周波数の送信信号(SSZF)が形成されて前記の受信器(REC1)に伝送される、
    請求項1または2に記載の装置。
  4. 前記の信号をまとめる装置(DPF)は、ダイプレクスフィルタ(DPF)として構成されている、
    請求項3に記載の装置。
  5. 前記の受信器(REC1)は、信号分離のための装置(DPF)を有しており、
    該装置は、受信した中間周波数の送信信号(SSZF)から、第1チャネル(K1)に対応付けることのできる中間周波数の第1信号(ESZF1)と、第2チャネル(K2)に対応付けることのできる中間周波数の第2信号(ESZF2)とを形成する、
    請求項3または4に記載の装置。
  6. − 前記の信号分離のための装置(DPF,IQM)は出力側が、第1チャネル(K1)に割り当てられるA/D変換器(ADW1,ADW21)に接続されており、第1チャネル(K1)に対応付けられる中間周波数の第1信号(ESZF1,ES211ZF)がサンプリング周波数(FS)でサンプリングされ、
    − 前記の信号分離のための装置(DPF,IQM)は出力側が、第2チャネル(K2)に割り当てられるA/D変換器(ADW2,ADW22)に接続されており、第2チャネル(K2)に対応付けられる中間周波数の第2信号(ESZF2,ES212ZF)がサンプリング周波数(FS)でサンプリングされる、
    請求項5に記載の装置。
  7. 前記の信号を分離する装置(DPF,IQM)は、ダイプレクスフィルタ(DPF)またはIQ変調器(IQM)として構成されている、
    請求項5または6に記載の装置。
  8. 前記の受信器(REC4)はマルチプレクサ(MULT61)を有しており、
    当該のマルチプレクサの入力側には、前記の周波数多重化によって伝送される中間周波数の送信信号が供給され、
    前記のマルチプレクサの出力側はA/D変換器(ADWE61)に接続されている、
    請求項3に記載の装置。
  9. 前記の個別アンテナ(LA1,LA2)とミキサ(M1,M2)との間に増幅器(LNA1,LNA2)および/またはバンドパスフィルタ(BPF1,BPF2)が中間接続されている、
    請求項1に記載の装置。
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