用于操作局部线圈的方法以及局部线圈和磁共振扫描仪与流程

本发明涉及一种用于操作用于磁共振扫描仪的局部线圈的方法，所述局部线圈具有接收天线和信号转换器，并且借助于信号线在信号传输方面与患者台耦联，其中所述接收天线接收在第一信号频率范围内的模拟磁共振信号。此外，本发明涉及一种局部线圈以及一种配备有这样的局部线圈的磁共振扫描仪。

背景技术

成像磁共振扫描仪典型地包括用于待检查患者的患者台，其定位和/或可以定位在圆柱形测量区域中。在测量区域中，在操作期间和/或在磁共振检查期间借助于所谓的全身线圈生成强(静态)磁场，其中通常也提供梯度线圈，借助于所述梯度线圈可以生成用于改善空间分辨率的磁场梯度。在操作期间，患者体内的原子的核自旋在磁共振频率和/或拉莫尔(larmor)频率由磁共振扫描仪的交变磁场激发。拉莫尔频率在这里被理解为特别表示磁共振扫描仪的(静态)磁场中的核自旋的(进动)频率。不同材料的由此产生的磁共振信号显示不同的弛豫行为，从而能够基于弛豫行为得出关于患者身体内部的结论。

在这样的磁共振检查中，通常位于待检查患者的身体区域附近的所谓局部线圈用于这些磁共振信号和/或图像数据的信号检测。

局部线圈典型地具有接收天线组件，其具有通常呈导体环形式的至少一个，但经常是几个接收天线。通常，所接收的模拟磁共振信号借助于信号转换器在局部线圈中预放大并且通过信号线从磁共振系统的中心区域排出(discharge)并且被提供给磁共振扫描仪的信号处理装置的屏蔽的接收器。

这里磁共振信号和/或图像数据的传送通常发生在从局部线圈到患者台以及从后者到信号处理装置。局部线圈的电气或电子部件优选设计成尽可能节能，以便避免产生任何不希望的热损失。而且，这些部件优选是非磁性的，使得它们不影响待接收的磁共振信号。此外，在所接收的磁共振信号的信号频率范围内的所传输的磁共振信号应当尽可能不生成任何干扰信号。

为了所接收的磁共振信号的信号传输，例如可想到将接收天线的模拟磁共振信号转换成数字磁共振信号。其中磁共振信号被数字化的局部线圈被称为所谓的数字局部线圈。这样的数字局部线圈例如具有用于生成数字磁共振信号的fpga(现场可编程门阵列)或信号缓冲器模块。

数字化的磁共振信号从局部线圈到患者台的传送在技术上是可行的，比较容易在基带中进行，而且所涉及的电子部件具有减小的能量消耗。

然而，不利的是，利用这样的数字化，强的信号分量产生在从几hz(赫兹)到ghz范围的大信号频率范围内。结果，数字化的磁共振信号的信号频率范围与待接收的(模拟)磁共振信号的信号频率范围重叠。因此，数字化磁共振信号通常对于待接收的接收天线的磁共振信号是强干扰信号，其通常不能借助于信号线的屏蔽而充分衰减。此外，问题是在数字化的磁共振信号的信号频率范围内信号线需要相对复杂和昂贵的驻波陷波器(standingwavetraps)。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于操作磁共振扫描仪的特别合适的方法。特别地，能够实现从局部线圈到患者台的数字化磁共振信号的可靠的信号传输，其不会不利地影响模拟磁共振信号的接收。此外，本发明的目的是提供特别合适的局部线圈和具有这样的局部线圈的磁共振扫描仪。

关于该方法，根据具有权利要求1的特征的本发明，以及关于具有权利要求3的特征的局部线圈，并且关于具有权利要求9的特征的磁共振扫描仪来实现该目的。有利的实施例和改进是相应的从属权利的主题。

根据本发明的方法适合并设计用于特别在成像磁共振扫描仪中操作。磁共振扫描仪具有借助于信号线在信号传输方面耦联到患者台的至少一个局部线圈。此外，特别地，数字局部线圈具有接收天线和信号转换器。

在磁共振扫描仪的操作期间，换句话说，在磁共振检查期间，模拟磁共振信号由接收天线接收。模拟磁共振信号具有基本上对应于磁共振频率和/或拉莫尔频率的频率范围的第一信号频率范围。

借助于信号转换器将模拟磁共振信号转换成数字化和/或数字磁共振信号并且频移，使得数字磁共振信号移动到不与第一信号频率范围重叠并且优选高于第一信号频率范围的第二信号频率范围。换句话说，与模拟磁共振信号相比，数字磁共振信号关于信号频率增加，由此数字磁共振信号不会在以信号线的方式的传送中接收的模拟磁共振信号的频率范围内生成任何干扰信号。第二信号频率范围相对于第一信号频率范围具有某个最小频率间隔以可靠地确保在数字磁共振信号的传送期间在第一信号频率范围内不产生干扰。以该方式，实现了用于操作磁共振扫描仪的特别合适的方法。

例如，对于磁场强度为1.5t(特斯拉)的磁共振扫描仪，在大约63.6mhz(兆赫兹)处出现磁共振频率(对于氢核自旋)，对于磁场强度为3t的磁共振扫描仪，在大约123.2mhz处，并且对于磁场强度为7t的磁共振扫描仪，在大约297.8mhz处。出现的磁共振频率的范围，换句话说，磁共振信号，合适地为几兆赫兹。优选地，第一信号频率范围在0至600mhz，特别是在0至300mhz的范围内。

在有利的实施例中，将线编码和/或信号调制用于数字磁共振信号的频移。线编码被理解为特别表示将特定(信号)电平序列分配给数据流(位流)中的位序列。这确保特别合适的信号传输。特别地，数字磁共振信号不是通过混合而是通过线编码和/或信号调制进行频移。这不需要局部振荡器，由此简化信号转换器和/或局部线圈的结构。

在可想到的实施例中，下混合(down-mix)接收天线的所接收的磁共振信号。然后数字化这些模拟信号。所得到的频谱在0hz下具有高信号电平。借助于线编码和/或信号调制将该信号电平移动到更高频率。借助于信号频谱的特定变形和/或信号频率范围的移动，可以通过这样的线编码适应于信号线和所产生的磁共振频率和/或拉莫尔频率。

用于线编码的合适代码例如是三元码，如双极性归零码(rz码)，如rz-ami(归零-交替标记转换)。在这样的线编码中，借助于称为“+1”，“0”和“-1”的三个不同(信号)电平值对用于传输的(数据)位流编码而用于数据传送。在这里，以电平“0”传输位流的逻辑0状态，其中以电平“+1”和“-1”交替地传输位流的逻辑1状态。

此外，可想到将代码用于简单且安全的时钟恢复，例如高密度双极性码(hdbn码)，特别是hdb3码(三阶高密度双极性码)。hdbn码是基于ami码，然而其中长零序列会导致同步丢失。为了避免这样的同步丢失，将所谓的代码违规规则用于hdbn码。例如，对于hdb3码，连续的第四个零(“0”)由反极性的一(“+1”，“-1”)代替。

其他可能的代码例如是双极性8零替代(b8z2)码、米勒(miller)码或曼彻斯特(manchester)码以及其他双相码。b8z2码防止零的长码流中的同步丢失。利用米勒码(延迟码)和/或在数字频率调制中，在每个有效载荷数据位(逻辑1，逻辑0)之后，在两个电平值之间发生信号变化。在逻辑1位中，信号变化也在位中心发生。利用曼彻斯特码，在编码中将时钟信号赋予数据信号。为了该目的，位序列以二进制方式调制时钟信号的相位。换句话说，关于时钟信号的编码信号的边缘携带信息。

类似地，可想到非归零码(nrz码)用数据信号进行加扰，因此在数据传输中将位序列用更适合于信号线的传输通道的性质的位序列代替。

此外，将有可能超过三元编码多级脉冲调幅(pam)用于改善数据速率。通过该手段，关于数字磁共振信号的频谱功率分布实现了特别有效和高效的信号调制。

根据本发明的(数字)局部线圈适合并配备用于磁共振扫描仪。局部线圈具有连接到信号转换器的至少一个接收天线。将信号线提供给信号转换器，借助于所述信号转换器将局部线圈在信号传输方面耦联或可以耦联到磁共振扫描仪的患者台。

在组装状态下局部线圈适合并配置成执行上述的根据本发明的方法。为此，局部线圈例如具有集成到信号转换器中的控制器，所述控制器通常根据程序和/或电路配置成执行上述方法。控制器因此具体配置成将具有第一信号频率范围的模拟磁共振信号数字化，并且特别地借助于线编码和/或信号调制将其作为具有第二信号频率范围的数字磁共振信号馈送到信号线中。

在可想到的实施例中，至少实质上，控制器包括具有处理器和数据存储单元的相应微控制器，其中执行根据本发明的方法的功能通过以操作软件(固件)的形式编程来实现，使得如果需要，在x射线机用户交互中，在微控制器中的操作软件的执行期间自动执行该方法。

然而，在本发明的上下文中，控制器也可以替代地包括非可编程部件，例如专用集成电路(asic)，其中执行根据本发明的方法的功能用电路装置来实现。

在优选实施例中，信号转换器具有用于数字磁共振信号的频移的逻辑和/或数字模块。换句话说，控制器被设计为逻辑模块，特别地，其中用于线编码的代码优选地适应于逻辑模块，使得后者可以特别容易地实现。因此，例如，通过时钟与位流的exor链接，可以容易地实现曼彻斯特编码。这意味着信号频率的升高是基于借助于逻辑模块对数字磁共振信号的基带位流进行编码的。特别地，因此不借助于混频器模块在第二信号频率范围内发生磁共振信号的上混合(up-mixing)。

与使用fpga(现场可编程门阵列)或信号缓冲器模块的现有技术相反，在根据本发明的数字局部线圈中，仅需要逻辑或门模块，例如具有六个引脚的ic。结果，信号转换器具有特别低的能量消耗和特别小的空间需求。而且，避免了由于接收的磁共振信号而产生的干扰影响，并且有利地减少由于局部线圈的部件中的磁性材料而产生的问题。这促进磁共振扫描仪的特别合适的局部线圈。

在合适的改进中，用于衰减第二信号频率范围之外的数字化磁共振信号的信号频率的高通滤波器布置在信号转换器和信号线之间。例如，高通滤波器布置在信号转换器的出口侧。在线编码之后，数字化的磁共振信号可能仍然具有在0hz至磁共振频率之间的频率范围内的信号分量，并且因此会在传送中干扰接收天线的接收。

通过滤除这些干扰信号分量，数字编码磁共振信号仅稍微改变，但不会不利地影响经由信号线的传输。因此，高通滤波器特别适合并配备成允许通过在第二信号频率范围内的信号或信号分量并且衰减在第一信号频率范围内的信号或信号分量。换句话说，高通滤波器的传输范围基本上对应于第二信号频率范围，因此能够实现特别有效和可靠的信号传输。

在有利的实施例中，信号线设计为具有多个形成对称高通线的驻波陷波器的对称双线导线。以该方式，信号传输的可靠性进一步提高。根据本发明的方法有利地转换为驻波陷波器的简化设计，由此信号线具有小线径和减小的结构重量。

在可能的实施例中，信号线也具有屏蔽。驻波陷波器具有更高阶的适当分立的高通滤波器，其是分立的或设计有分布式部件，在板和/或电路板上具有电容器和线圈。驻波陷波器以彼此固定的间隔引入到信号线中以形成高通线。在该高通线的传输范围内，数字磁共振信号从局部线圈传输到患者台，其中在第二线上，控制和时钟信号在相反的方向上从患者台提供给局部线圈。

在可想到的实施例中，借助于独立线或信号线组合将能量传输到局部线圈，其中低通或带阻滤波器插入在驻波陷波器的位置。

在有利的实施例中，信号线具有设计成至少部分地用于无线信号传输到患者台的信号端子或信号连接器。在合适的实施例中，信号端子特别地设计为非接触式nfc连接器(近场通信)。以该方式，在信号传输方面实现局部线圈和患者台之间的特别有利的耦接，其特别有利于减少插头连接器中的触点的数量。

在优选的应用中，局部线圈在磁共振扫描仪中使用并且借助于信号线在信号传输方面耦联和/或连接到患者台。通过根据本发明的局部线圈实现特别合适且节能的磁共振扫描仪。

附图说明

下面参考附图更详细地解释本发明的示例性实施例。附图在图解和简化的视图中示出：

图1是具有患者台和局部线圈的磁共振扫描仪的部分视图，

图2是具有接收天线和信号转换器以及信号电缆的局部线圈，以及

图3是使用曼彻斯特码的数据信号的编码图。

相关部件和尺寸在所有图中总是具有相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出了具有患者台4和数字局部线圈6的成像磁共振扫描仪2的部分视图。局部线圈6借助于信号线8在信号传输方面耦联到患者台4。

患者台4具有用于信号线8的信号端子12的线连接10，将信号线8提供给集成的数据线14。信号端子12例如设计为无线和/或非接触式nfc连接器。数据线14例如借助于台脚连接器在出口侧提供给未示出的信号处理装置，借助于所述信号处理装置评估并且光学地呈现在局部线圈6的操作期间接收到的图像数据。

图2中单独示出的局部线圈6具有至少一个接收天线16和提供给信号线8的一个信号转换器18。接收天线16和信号转换器18例如布置在信号线8从其突出的垫或壳体20中。

在操作期间，换句话说，在磁共振检查期间，局部线圈6的垫20定位成靠近用于检查的区域和/或靠近用于检查的体积，使得接收天线16尽可能靠近。接收天线16接收来自该区域的第一信号频率范围24内的模拟磁共振信号22作为图像数据，并且将这些提供给信号转换器18。信号频率范围24在磁共振扫描仪2的磁共振频率周围的小的、相对窄带的频率范围内延伸。这意味着信号频率范围24基本上对应于磁共振频率和/或拉莫尔频率的频率范围。

信号转换器18具有高频壳体(高频屏蔽外壳体)26。在入口侧，信号转换器18具有带通滤波器28，其传输范围适合于信号频率范围24。将带通滤波器28提供给多路复用器30，借助于所述多路复用器，特别是在若干接收天线16的情况下，若干模拟信号通道是可多路复用的。模拟磁共振信号22然后提供给模数转换器32并且转换成数字磁共振信号34。

数字磁共振信号34然后发送到控制器或逻辑模块36，磁共振信号34借助于所述控制器或逻辑模块频移。磁共振信号34借助于信号和/或线编码进行编码(图3)，并且其频率范围因此增加到第二信号频率范围38。数字磁共振信号34的信号频率范围38不与模拟磁共振信号22的信号频率范围24重叠。换句话说，借助于逻辑模块36的编码增加磁共振信号34的基带位流，使得磁共振信号34可以用信号线8传输到患者台4而不干扰接收天线16的磁共振接收。

为了确保传输的磁共振信号34不会具有在第一信号共振范围24内的任何信号分量，信号转换器18的出口处的磁共振信号34借助于高通滤波器40馈送到信号线8中。高通滤波器40的传输频带适合于磁共振信号34的信号频率范围38，特别地，来自第一信号频率范围24的信号频率被滤波和/或衰减。

信号线8设计为屏蔽的、对称的双线导线，其中在图2中仅示意性地示出一条导线。信号线8具有多个驻波陷波器42，其中在图中通过示例的方式在每种情况下仅示出三个驻波陷波器42。驻波陷波器42以固定的间隔插入信号线8中并且形成提供给信号端子12的对称高通线44。

信号端子12例如设计为近场连接器，用于至少部分的到患者台4的无线信号传输。

图3示出了具有曼彻斯特码的线编码的示例。图3中的图包括相互叠加布置的四个水平部分46、48、50、52。时间t水平地应用，换句话说，在x轴或横坐标上应用。

在图3的上部分46中，用五个逻辑1状态和四个逻辑0状态编码的位信号或位流54示出为矩形框。在部分48中示出对应的数字信号56，例如具有信号频率范围24的数字化磁共振信号34，其中逻辑1状态具有高信号电平并且逻辑0状态具有低信号电平。

在部分50中示出时钟信号58，其中在下部分52中示出基于时钟信号58编码的数据信号60，其例如可以作为具有信号频率范围38的数字化的磁共振信号34被传输。

在借助于曼彻斯特码示出的线编码中，借助于数据信号56，以二进制方式调制时钟信号58的相位，使得数据信号60的下降沿描述逻辑0状态并且上升沿描述位流54的逻辑1状态。所示的曼彻斯特码例如通过时钟信号58与位流54和/或数字信号56的链接借助于逻辑模块36的exor链接容易地实现。

本发明不限于上述的示例性实施例。而是，本领域技术人员也可以从本发明导出本发明的其他变型而不脱离本发明的主题。此外，特别是，结合示例性实施例描述的所有单独特征也可以以另外方式彼此组合而不脱离本发明的主题。