用于生成数字磁共振信息信号的射频天线设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及磁共振(MR)成像领域。尤其地，本发明涉及一种用于提供来自磁共振(MR)成像系统的检查空间的磁共振信息的射频(RF)天线设备，一种采用至少一个这样的RF天线设备的MR成像系统，一种用于提供来自磁共振(MR)成像系统的检查空间的磁共振信息的方法，以及一种用于更新使磁共振(MR)成像系统升级的软件包。
【背景技术】
[0002]在磁共振(MR)成像系统中，主磁体用于生成强静磁场，所述强静磁场在感兴趣体积中是均质的。感兴趣体积对应于MR成像系统的检查空间，并且通常是具有直径约为50厘米的球形或椭圆体空间。
[0003]通常，两种类型的射频(RF)线圈用于激励感兴趣对象(通常是患者)内的核自旋并检测来自其的信号。鸟笼线圈和横向电磁(TEM)线圈被广泛用于非常高的RF带(VHF)中的MR成像，并且已经被引入到商业3T MR成像扫描器中。RF线圈能够用作发送线圈和接收线圈、用作仅发送线圈、或用作仅接收线圈。
[0004]RF线圈可以包括不同的线圈元件，所述不同的线圈元件具有用于提供单个通道信息的至少一个馈送端口。当用作接收线圈时，每个连接端口提供模拟RF信号(也称作模拟MR信息信号)，该信号必须在MR成像系统内被处理。模拟MR信息信号被处理并被重建以最终获得MR图像，如下面详细描述的。
[0005]在图1中示出了在现有技术的MR成像系统中使用的用于处理MR信息信号的部件的划分。MR成像系统I包括四个功能块，四个功能块为采集块2、数字化块3、处理块4以及重建块5。如在图1中能够看到的，这些块2、3、4、5被提供在不同的位置中。采集块2被提供为靠近感兴趣对象，在所述采集块中，采集到磁共振信号。数字化块3被定位在检查室内并将模拟MR信息信号转换成数字MR信息信号。检查室通常被构建为包围采集块2，即检查室还包含MR成像系统I的要求的磁体和线圈。然而，数字化块3被定位在检查室内远离采集块2。采集块2和数字化块3通常借助于同轴线缆6连接以发送模拟MR信息信号。处理块4和重建块5被定位在与检查室分开的技术室中。数字化块3借助于数字线缆7连接到处理块4，所述处理块还借助于数字线缆7连接到重建块5上。数字线缆7被提供为例如光缆。
[0006]图2详细示出了采集块2和数字化块3以及中间多路复用块8。在现有技术的MR成像系统I中的采集块2被实施为集成的RF天线设备并包括两个RF线圈12，其每个具有连接端口 14，在所述连接端口处提供模拟MR信息信号。应注意，在现有技术的MR成像系统I中的模拟MR信息信号包括两个单独的信号。采集块2还包括用于放大来自两个RF线圈12的模拟MR信息信号的两个低噪声放大器16。经放大的MR信息信号以模拟方式经由同轴线缆6被传播到中间多路复用块8。多路复用块8被定位在检查室中靠近采集块2，以促进并减少同轴线缆6的布线。多路复用块8执行对经放大的模拟MR信息信号的两个单独的信号的模拟多路复用，并提供模拟多路复用MR信息信号。模拟多路复用MR信息信号从多路复用块8经由同轴线缆6被转移到数字化块3。数字化块3被定位为远离检查室内的如上所述的采集块2。数字化块3包括接收放大器21、离散带通滤波器22以及模拟数字转换器(ADC) 24，所述模拟数字转换器被提供为转换器1C。模拟多路复用MR信息信号利用带通滤波器22被滤波并且在RF频率利用ADC 24被直接转换，所述ADC是宽带ADC。在现有技术的实施方式中，使用市售的ADC。然而，由于RF信号的相对高的载波频率(其通常约为10MHz)以及要求的ADC分辨率，以子采样模式使用ADC，其中，ADC 24的采样频率低于MR信息信号的尼奎斯特频率的两倍。为了实施充分的动态范围，以并联配置使用两个ADC 24以用于粗糙转换和精细转换。这样的MR成像系统I和RF天线设备例如从WO 2006/048816Al已知。
[0007]该实施方式留有进一步改进的可能性。首先，将高频模拟MR信息信号传播到电子处理单元由于在MR成像系统中使用的强磁场和/或RF场而需要具有良好屏蔽的RF线缆，这使布线复杂。通常，不得不使用共模电流的线缆陷阱，这进一步增加该实施方式的成本并减小整个系统的可靠性。另外，需要尖锐模拟带通滤波器，这在提供滤波器时需要大量努力。此外，电子设备(尤其是两个宽带ADC)具有大量功率消耗。另外，存在对模拟信号匹配和均衡的高要求，以便确保信号处理的线性动态范围。另外还有，由于不同块的电子设备的大的形状因子，由它们占据大的体积或区域。仅能够以相对低的水平来提供对所述块的实施。
[0008]随着MR成像(MRI)的新的且新兴的应用，通常需要增加的数量的信道，这额外地增加了成本和MR成像系统的复杂性，尤其是增加了多路复用块和数字化块的模拟布线和电子设备的复杂性。
【发明内容】
[0009]本发明的目的是提供一种用于接收来自磁共振(MR)成像系统的检查空间的磁共振信息的改进的(RF)天线设备，一种采用至少一个这样的RF天线设备的改进的MR成像系统，一种用于提供来自磁共振(MR)成像系统的检查空间的磁共振信息的方法，以及一种用于使磁共振(MR)成像系统升级的软件包，其提供改进的信号处理并克服上述缺点中的至少一些。
[0010]在本发明的一个方面中，所述目的通过一种用于提供来自磁共振(MR)成像系统的检查空间的MR信息的射频(RF)天线设备来实现，所述RF天线设备包括:至少一个RF线圈，其具有用于接收模拟MR信息信号的至少一个连接端口 ；以及至少一个模拟数字转换器(ADC)，其连接到所述至少一个连接端口，并且将所述模拟MR信息信号转换成数字MR信息信号，其中，所述至少一个ADC是RF带通子采样sigma-delta模拟数字转换器。
[0011]得到的RF天线设备提供对所述至少一个RF线圈和将所述MR信息信号提供为数字信号需要的部件的集成，即，所述RF天线设备集成地包括采集块和数字化块。所述数字MR信息信号能够容易地被进一步处理。此外，例如通过使用误差检测和/或误差校正单元，能够容易地实现对所述数字MR信息信号的可靠传输，即使在存在强的磁场和RF场的情况下。优选地，数字信号线缆，更优选光纤信号线缆用于传输所述数字MR信息信号，其比用于传输所述模拟MR信息信号的模拟同轴线缆更易于处理。光纤信号线缆克服了共模电流的陷阱的问题。在RF天线设备内部，连接端口和ADC能够被定位为彼此靠近，由此要求短的模拟连接，使得减少对所述模拟MR信息信号的篡改。对RF信号的混合能够在数字域中进行，并且不要求I/Q校正。优选地，所述RF带通子采样sigma-delta模拟数字转换器具有固定的可编程采样频率。仅仅使用一个频率的解决方案显著地减少了耦合和干扰问题，并且简化了系统实施方式和RF天线设备到MR成像系统中的集成。当使采样频率可编程时，所述RF带通子采样sigma-delta模拟数字转换器能够以不同频率使用，在所述不同频率发送并接收RF信号。
[0012]Sigma-delta调制器具有相对低的成本、高的健壮性，并且能够容易地交换功率消耗和动态范围。优选地，所述sigma-delta调制器包括负反馈系统，所述负反馈系统处理误差信号而非信号本身，放松对ADC的大部分构建块的要求。因此，能够以低功率实现高分辨率和高线性。通常，带通sigma-delta模拟数字转换器是高效的，因为其仅在感兴趣的信号带中提供高分辨率。随着RF天线设备中的部件的集成水平的提高，还能够减少所占据的区域和/或空间。另外，这样的实施方式实现较大的通道计数，其否则将要求太多的空间和太高的复杂性。总之，对带通sigma-delta ADC的应用简化了总体接收器系统的复杂性，因为如混合器和调谐器的关键功能块被实现在数字域中，在所述数字域中它们更容易被实现。因此，能够实现性能改进。
[0013]所述RF线圈能够是适于接收MR信息的任何种类的线圈。所述RF线圈是纯接收线圈，或者发送和接收线圈。然而，在该文件的上下文中，仅仅线圈的接收功能是相关的并且被讨论。
[0014]子采样意指所述至少一个sigma-delta模拟数字转换器具有低于所述模拟MR信息信号内的最高频率分量的尼奎斯特频率的两倍的采样频率。这违反了尼奎斯特-香农采样定理的要求，其要求至少是所述MR信息信号的最高频率分量的两倍的采样率。然而，由于模拟MR接收到的信号中的调制信号是相对窄带的信号，其被混叠为低于采样频率的混叠频率，优选低于采样频率的一半，所述调制信号当应用子采样时能够可靠地被数字化。
[0015]根据优选实施例，所述RF带通子采样sigma-delta模拟数字转换器包括加法器、环路带通滤波器、量化器单元以及模拟数字转换器单元，其中，所述量化器单元接收由所述环路带通滤波器滤波的模拟输入信号的模拟滤波信号并将所述模拟滤波信号转换成数字输出信号，所述