用於具有雙重頻率轉換的磁共振信號的傳輸方法
2023-06-16 00:20:06
專利名稱：用於具有雙重頻率轉換的磁共振信號的傳輸方法
技術領域：
本發明涉及一種用於至少兩個磁共振信號的傳輸方法，該至少兩個磁共振信號分別藉助本地線圈採集，-其中，這些磁共振信號具有圍繞拉莫爾頻率的頻率，-其中，這些磁共振信號在相應的帶通濾波器中經過濾波，-其中，基本上在最小頻率和最大頻率之間以及僅在最小頻率和最大頻率之間可通過該帶通濾波器，-其中，帶通濾波器的輸出信號在相應的混頻器中以相應的LO頻率被混合，-其中，該LO頻率是恆定的，並且相應的LO頻率與拉莫爾頻率之差的絕對值成對地互不相同，-其中，該混頻器的輸出信號在相應的頻率濾波器中經過濾波，-其中，該頻率濾波器被設計為，使得該頻率濾波器對於處於被輸送給在頻率濾波器之前的混頻器的LO頻率與拉莫爾頻率之差的範圍中的頻率來說是可被通過的，並且對於處於所有其它LO頻率與拉莫爾頻率之差的範圍中的頻率來說是不可通過的，-其中，該頻率濾波器的輸出信號被組合為共同的信號，並且該共同的信號被進一步傳輸。本發明還涉及一種用於至少兩個磁共振信號的傳輸裝置，該至少兩個磁共振信號分別藉助本地線圈採集，其中，該傳輸裝置具有多個信號輸入端以用於分別輸入磁共振信號，以及具有一個信號輸出端以用於輸出共同的信號。
背景技術：
上述主題例如由US2009/^86478A1公開。在磁共振斷層造影中，目前具有高信噪比的圖像一般由所謂的本地線圈採集，而且大多被有線地傳送到分析裝置，這些圖像由該分析裝置進一步處理。一般存在很多本地線圈。如果對每個本地線圈都鋪設自己的纜線，則意味著極高的纜線鋪設花費。在由US2009/^86478A1公開的措施中，每個纜線傳輸兩個磁共振信號。原則上該措施也可擴展到多於兩個磁共振信號。在該方法中，藉助對應的、設置在本地線圈附近的傳輸裝置來進行轉換。該公知的傳輸方法已經工作得很好。但是帶通濾波器必須被調諧到拉莫爾頻率。 因此對於每個拉莫爾頻率需要具有對應設計的帶通濾波器的自己的傳輸裝置。
發明內容
本發明的任務在於，實現當拉莫爾頻率可以在更大的頻率範圍上變化時通過同一個傳輸裝置也能傳輸多個信號的可能。該任務通過按照本發明的傳輸方法解決。根據本發明，在用於至少兩個磁共振信號的傳輸方法中，該至少兩個磁共振信號分別藉助本地線圈採集，規定，-這些磁共振信號具有圍繞拉莫爾頻率的頻率，-這些磁共振信號在相應的前置帶通濾波器中經過濾波，-基本上在最小頻率和最大頻率之間以及僅在最小頻率和最大頻率之間可通過這些前置帶通濾波器，-前置帶通濾波器的輸出信號在相應的前置混頻器中以對所有磁共振信號統一的前置LO頻率被混合，-該前置LO頻率始終被調節為，使得前置LO頻率與拉莫爾頻率之差大致等於預定的前置中間頻率，該前置中間頻率本身高於所述最大頻率，-前置混頻器的輸出信號在相應的後置帶通濾波器中經過濾波，-基本上在所述前置中間頻率附近以及僅在所述前置中間頻率附近可通過該後置帶通濾波器，-該後置帶通濾波器的輸出信號在相應的後置混頻器中以相應的後置LO頻率被混合，-後置LO頻率是恆定的，並且後置LO頻率與前置中間頻率之差的絕對值成對地互不相同，-後置混頻器的輸出信號在相應的頻率濾波器中經過濾波，-該頻率濾波器被設計為，使得該頻率濾波器對於處於被輸送給在頻率濾波器之前的後置混頻器的後置LO頻率與前置中間頻率之差的範圍中的頻率來說是可被通過的， 並且對於處於所有其它後置LO頻率與前置中間頻率之差的範圍中的頻率來說是不可通過的，以及-該頻率濾波器的輸出信號被組合為共同的信號，並且該共同的信號被進一步傳輸。優選的，至少一個後置LO頻率小於前置中間頻率，此外至少一個其它後置LO頻率大於前置中間頻率。該措施具有運行技術上的優點。優選地還規定，一個後置LO頻率和前置中間頻率之差的絕對值大於11MHz，尤其是在IlMHz和12. 5MHz之間，以及另一個後置LO頻率與前置中間頻率之差的絕對值小於 9MHz，尤其是在7. 5MHz和9MHz之間。通過該措施尤其可以使用也在US2009/286478A1中使用的同一個分析裝置。上述兩個優選構成優選地相互組合。尤其是在恰好有兩個後置LO頻率的情況下， 優選地規定，一個後置LO頻率比前置中間頻率小少於9MHz，而另一個後置LO頻率比前置中間頻率大至少11MHz。後置帶通濾波器優選地構成為聲表面波濾波器。這種帶通濾波器很容易用所要求的頻率特性來實施，並且可在市場上購買到。因此可以「離岸」地採用產品。優選地，後置帶通濾波器的輸出信號在被輸送給後置混頻器之前將在相應的前置中間頻率放大器中被放大。優選地，後置混頻器的輸出信號也在被輸送給所述頻率濾波器之前在相應的後置中間頻率放大器中被放大。在後置中間頻率放大器中的放大尤其是可以利用每八音度 (Oktave) (+或_)6dB的頻率響應來進行。
如果後置混頻器的輸出信號的放大是以最後提到的每八音度6dB的頻率響應來進行的，則所述共同的信號將被傳輸到的分析電路優選地具有互補的放大器。這在方法方面由 US 2009/179705A1 公開。前置中間頻率優選地比最大頻率至少大5%，尤其是至少大10%。通過該構成簡化了傳輸裝置的設計。前置帶通濾波器優選地被設計為寬帶的。例如，所述最小頻率位於大約39MHz附近，而所述最大頻率在大約300MHz附近。此外，該任務還通過按照本發明的傳輸裝置解決。根據本發明，開頭所述類型的傳輸裝置具有用於輸入前置LO頻率和後置LO頻率的頻率輸入端，並且被構成為使得該傳輸裝置獲得根據本發明傳輸方法的共同的信號。
其它優點和細節由下面結合附圖對實施例的描述來給出。以原理圖示出圖1是傳輸裝置，圖2是圖1的傳輸裝置的構成，以及圖3是圖1的傳輸裝置的細節。
具體實施例方式藉助傳輸裝置1應當根據圖1將多個分別藉助本地線圈2採集的磁共振信號s組合成共同的信號S。為此目的，傳輸裝置1具有一定數量的信號輸入端3。通過每個信號輸入端3，分別向傳輸裝置1輸送磁共振信號之一 S。這些信號輸入端3 —般是高頻輸入端。 這些信號輸入端例如可以構成為用於同軸電纜的接頭。傳輸裝置1還具有信號輸出端4。傳輸裝置1通過該信號輸出端4輸出共同的信號S。該共同的信號S的頻率一般明顯比磁共振信號S低。因此信號輸出端4雖然也可以構成為高頻輸出端，但是這不是必需的。信號輸出端4可以替換地例如構成為簡單的插接裝置。傳輸裝置1還具有頻率輸入端5。通過頻率輸入端5向傳輸裝置1輸送前置LO頻率LO以及後置LO頻率LO'。磁共振信號s具有在相對窄的頻帶中(大多小於IMHz)位於拉莫爾頻率fL附近的頻率f。但是拉莫爾頻率fL可以根據磁共振設備的基本磁場的強度以及根據其核自旋應當被採集的核而強烈改變。在7T的基本磁場中，拉莫爾頻率fL例如位於針對氧-17的大約39MHz與針對質子的將近300MHz之間。傳輸裝置1對每個磁共振信號s都分別具有前置帶通濾波器6，在該前置帶通濾波器中分別對磁共振信號s濾波。前置帶通濾波器6是相同構成的。它們基本上在最小頻率 fu與最大頻率fo之間-以及僅在最小頻率fu與最大頻率fo之間可被通過。因此參照前置帶通濾波器6的通帶曲線來使用概念「基本上」，因為該通帶曲線連續變化，也就是不會突然從高值下降到低值或反過來從低值增加到高值。躍遷始終在特定的頻帶上延伸。最小頻率fu和最大頻率fo可以根據需要來確定。如果例如相應於圖2的圖示最小頻率fu和最大頻率fo分別在大約39MHz附近和大約300MHz附近，則前置帶通濾波器6對所有在7特斯拉設備中通常可以下降的拉莫爾頻率fL來說都是可通過的。對於9特斯拉設備來說，對應的頻率例如在大約50MHz附近和大約382MHz附近。對於11特斯拉設備來說，對應的頻率例如在大約61MHz附近和大約466MHz附近。此外，傳輸裝置1還針對每個輸送給它的磁共振信號s分別具有前置混頻器7。這些前置混頻器7構成相同。一方面向這些前置混頻器7分別輸送設置在其之前的前置帶通濾波器6的輸出信號。另一方面向這些前置混頻器7輸送前置LO頻率L0。前置LO頻率 LO對所有前置混頻器7都是統一的。這些前置混頻器7以前置LO頻率LO來混合前置帶通濾波器6的輸出信號，從而在這些前置混頻器7的輸出端上形成和頻率和差頻率。前置LO頻率LO依據相應的拉莫爾頻率fL來調節。前置LO頻率LO始終被調節為，使得相應的拉莫爾頻率fL與前置LO頻率LO的差頻率大致等於對所有磁共振信號s都統一的前置中間頻率fZ。差頻率與預定的前置中間頻率ZF之間的偏差絕對值優選應當最大為IMHz，尤其是最大為750kHz。前置中間頻率fZ與拉莫爾頻率fL無關始終具有相同的值。此外還將前置中間頻率fZ選擇為，使得該前置中間頻率大於前置帶通濾波器6的最大頻率fo。因此在前置混頻器7中以高值的(前置)中間頻率fZ進行混頻。前置中間頻率fZ優選應當比最大頻率fo至少大5%。更佳的是，前置中間頻率 fZ比最大頻率fo至少大10%。如果相應於圖2的圖示該最大頻率fo例如為300MHz，則相應於圖2的圖示前置中間頻率fZ例如為大約340MHz。此外，傳輸裝置1針對每個輸送給它的磁共振信號s分別具有後置帶通濾波器8。 這些後置帶通濾波器8都構成相同。在後置帶通濾波器8中，對前置混頻器7的輸出信號進行濾波。後置帶通濾波器8基本上讓前置中間頻率fZ附近的以及僅前置中間頻率fZ附近的頻率通過。在其附近通過後置帶通濾波器8的頻率範圍應當相對較小。尤其是，通帶範圍應當具有20MHz的最大寬度，更好的甚至是僅IOMHz或5MHz的最大寬度。為了能這樣實現小的通帶範圍，後置帶通濾波器8例如相應於圖2的圖示而構成為聲表面波濾波器(SAW = surface acustic wave，表面聲波)。此外傳輸裝置1還針對每個輸送給它的磁共振信號s分別具有後置混頻器9。後置混頻器9彼此構成相同。一方面向這些後置混頻器9分別輸送後置帶通濾波器8的輸出信號。另一方面，向每個後置混頻器9輸送相應的後置LO頻率LO'。與前置LO頻率LO相反，後置LO頻率LO'是恆定的。但是後置LO頻率LO'有時與對所有前置混頻器7統一預定的前置LO頻率LO相反是成對地相互不同的。後置混頻器9以相應的後置LO頻率LO'將後置帶通濾波器8的輸出信號相混合， 由此產生相應的和頻率和差頻率。後置LO頻率LO'被確定為，使得後置LO頻率LO'與前置中間頻率fZ(下面稱為後置中間頻率TV )之差的絕對值成對地相互不同。所有後置LO頻率LO'都小於前置中間頻率fZ是可能的。可替換的，同樣可能的是所有後置LO頻率LO'都大於前置中間頻率fZ。優選的，相應於圖2的圖示後置LO頻率 LO'之一小於前置中間頻率fZ，而另一個後置LO頻率LO'大於前置中間頻率fZ。後置中間頻率fZ'也可以根據需要來確定。原則上重要的只是，後置中間頻率 fZ'相互之間的間隔大於磁共振信號S的帶寬。一般來說，兩個任意後置中間頻率fZ'之差的絕對值至少為1至2MHz就足以。尤其是，根據圖2的圖示可能的是一個後置中間頻率 fZ'大於11MHz，而另一後置中間頻率fZ'小於9MHz。如圖2所示，例如所述一個後置中間頻率fZ'位於IlMHz與12. 5MHz之間，而所述另一後置中間頻率fZ'位於7. 5MHz與9MHz 之間。此外傳輸裝置1還針對每個輸送給它的磁共振信號s具有頻率濾波器10，在該頻率濾波器10中對對應的設置在其之前的後置混頻器9的輸出信號進行濾波。頻率濾波器 10被設計為，使得頻率在分別設置在其之前的後置混頻器9的後置中間頻率fZ'的範圍內通過該頻率濾波器10，而頻率在所有其它後置中間頻率fZ'的範圍內不能通過該頻率濾波器10。頻率濾波器10可以相應於圖1的圖示而被構成為帶通濾波器。具有最高的後置中間頻率fZ'的頻率濾波器10可以替換地構成為高通濾波器。類似的，具有最低後置中間頻率TV的頻率濾波器10可被構成為低通濾波器。該圖示選擇在圖2中。頻率濾波器10的輸出信號根據圖1在節點11中被組合為共同的信號S,並且從該節點11被輸送給信號輸出端4。從信號輸出端4出發，該共同的信號S —般通過合適的導線被繼續傳輸。上述與圖1結合的(必要時也通過根據圖2的構成補充的)本發明的傳輸裝置1 可以根據圖3來構成。在此圖3示出多個可以替換或鏈式實現的構成。根據圖3，例如可以在後置帶通濾波器8與後置混頻器9之間分別設置前置中間頻率放大器12。在這種情況下，後置帶通濾波器8的輸出信號在被輸送給後置混頻器9之前在前置中間頻率放大器12中被放大。該前置中間頻率放大器12可以為此目的而根據需要來構成。替換或附加的，根據圖3在後置混頻器9與頻率濾波器10之間可以設置後置中間頻率放大器13。在這種情況下，後置混頻器9的輸出信號在被輸送給頻率濾波器10之前在後置中間頻率放大器13中被放大。後置中間頻率放大器13也可以根據需要來構成。優選的，後置中間頻率放大器13 被構成為，使得它們以每八音度(+或_)6dB的頻率響應對後置混頻器9的輸出信號進行放大。相應的放大器電路本身是公知的。優選的，放大器電路構成為在US2009/179705A1中結合圖1至圖4所描述的那樣。上面結合圖1和圖2解釋了傳輸裝置1，其中準確示出兩個磁共振信號s及其處理。但是本發明的傳輸裝置1還很容易地適用於合併超過兩個磁共振信號S。只需要注意所有後置中間頻率fZ'分布得相互之間足夠遠。本發明具有很多優點。尤其是本發明可以簡單而且以小的成本實現。此外，本發明可靠工作。在尤其是合適設計前置帶通濾波器6的情況下，同一個傳輸裝置1可用於在例如7T的特定的給定基本磁場情況下可能出現的所有拉莫爾頻率fL。上述說明僅用於解釋本發明。本發明的保護範圍應當僅通過所附權利要求來確定。附圖標記清單1 傳輸裝置2 本地線圈3 信號輸入端
4信號輸出端5頻率輸入端6,8帶通濾波器7,9混頻器10頻率濾波器11節點12,13中間頻率放大器F磁共振信號的頻率fL拉莫爾頻率fo最大頻率fu最小頻率fZ, fZ'中間頻率LO, LO' LO 頻率S磁共振信號S共同的信號
權利要求
1.一種用於至少兩個磁共振信號(s)的傳輸方法，該至少兩個磁共振信號分別藉助本地線圈⑵採集，-其中，這些磁共振信號(s)具有圍繞拉莫爾頻率(fL)的頻率(f)， -其中，這些磁共振信號(s)在相應的前置帶通濾波器(6)中經過濾波， -其中，基本上在最小頻率(fu)和最大頻率(fo)之間以及僅在最小頻率和最大頻率之間可通過這些前置帶通濾波器(6)，-其中，前置帶通濾波器(6)的輸出信號在相應的前置混頻器(7)中以對所有磁共振信號(s)統一的前置LO頻率(LO)被混合，-其中，該前置LO頻率(LO)始終被調節為，使得前置LO頻率(LO)與拉莫爾頻率(fL) 之差大致等於預定的前置中間頻率(fZ)，該前置中間頻率本身高於所述最大頻率(fo)， -其中，前置混頻器(7)的輸出信號在相應的後置帶通濾波器(8)中經過濾波， -其中，基本上在所述前置中間頻率(fZ)附近以及僅在所述前置中間頻率附近可通過該後置帶通濾波器(8)，-其中，後置帶通濾波器(8)的輸出信號在相應的後置混頻器(9)中以相應的後置LO 頻率(LO')被混合，-其中，後置LO頻率(LO')是恆定的，並且後置LO頻率(LO')與前置中間頻率(fZ) 之差的絕對值成對地互不相同，-其中，後置混頻器(9)的輸出信號在相應的頻率濾波器(10)中經過濾波， -其中，該頻率濾波器(10)被設計為，使得該頻率濾波器對於處於被輸送給在該頻率濾波器之前的後置混頻器(9)的後置LO頻率(LO')與前置中間頻率(fZ)之差的範圍中的頻率來說是可被通過的，並且對於處於所有其它後置LO頻率(LO')與前置中間頻率(fZ) 之差的範圍中的頻率來說是不可通過的，以及-其中，該頻率濾波器(10)的輸出信號被組合為共同的信號(S)，並且該共同的信號 (S)被進一步傳輸。
2.根據權利要求1所述的傳輸方法，其特徵在於，至少一個後置LO頻率(LO')小於前置中間頻率(fZ)，並且至少一個其它後置LO頻率(LO')大於前置中間頻率(fZ)。
3.根據權利要求1或2所述的傳輸方法，其特徵在於，一個後置LO頻率(LO')和前置中間頻率(fZ)之差的絕對值大於11MHz，尤其是在IlMHz和12. 5MHz之間，以及另一個後置LO頻率(LO')與前置中間頻率(fZ)之差的絕對值小於9MHz，尤其是在7. 5MHz和9MHz 之間。
4.根據權利要求1，2或3所述的傳輸方法，其特徵在於，所述後置帶通濾波器(8)構成為聲表面波濾波器。
5.根據上述權利要求之一所述的傳輸方法，其特徵在於，所述後置低通濾波(8)的輸出信號在被輸送給後置混頻器(9)之前將在相應的前置中間頻率放大器(1 中被放大。
6.根據上述權利要求之一所述的傳輸方法，其特徵在於，所述後置混頻器(9)的輸出信號在被輸送給所述頻率濾波器(10)之前在相應的後置中間頻率放大器(1 中被放大。
7.根據權利要求6所述的傳輸方法，其特徵在於，所述後置混頻器(9)的輸出信號在後置中間頻率放大器(1 中以每八音度(+或_)6dB的頻率響應被放大。
8.根據上述權利要求之一所述的傳輸方法，其特徵在於，所述前置中間頻率(fZ)比最大頻率(fo)至少大5%，尤其是至少大10%。
9.根據上述權利要求之一所述的傳輸方法，其特徵在於，所述最小頻率(fu)位於大約 39MHz附近，而所述最大頻率(fo)在大約300MHz附近。
10.一種用於至少兩個磁共振信號(s)的傳輸裝置，該至少兩個磁共振信號分別藉助本地線圈( 採集，其中，該傳輸裝置多個信號輸入端(3)以用於分別輸入一個磁共振信號 (s)，以及具有信號輸出端⑷以用於輸出共同的信號(S)，其特徵在於，該傳輸裝置具有用於輸入前置LO頻率(LO)和後置LO頻率(LO')的頻率輸入端(5)，並且被構成為使得該傳輸裝置獲得根據上述權利要求之一所述傳輸方法的共同的信號(S)。
全文摘要
本地線圈(2)採集前置帶通濾波器(6)對這些磁共振信號(s)進行濾波。前置混頻器(7)混合帶通濾波器的輸出信號。後置混頻器(9)以相應的恆定後置LO頻率(LO′)混合後置帶通濾波器(8)的輸出信號。後置LO頻率(LO′)與前置中間頻率(fZ)之差的絕對值成對地互不相同。對於處於被輸送給在該頻率濾波器之前的後置混頻器的後置LO頻率(LO′)與前置中間頻率(fZ)之差的範圍中的頻率來說是可被通過的而對於處於所有其它後置LO頻率(LO′)與前置中間頻率(fZ)之差的範圍中的頻率來說是不可通過的頻率濾波器(10)，對後置混頻器的輸出信號進行濾波。該頻率濾波器的輸出信號被組合為共同的信號(S)，並被進一步傳輸。
文檔編號A61B5/055GK102200569SQ20111006915
公開日2011年9月28日 申請日期2011年3月22日 優先權日2010年3月23日
發明者拉爾夫·奧佩爾特, 史蒂芬·比伯, 簡·博倫貝克, 馬庫斯·維斯特 申請人:西門子公司