用於發送高頻信號的磁共振系統以及方法

2023-10-18 03:37:09 4

專利名稱：用於發送高頻信號的磁共振系統以及方法
技術領域：
本發明從一種具有至少一個發射系統的磁共振系統出發，該發射系統具有用於發射高頻信號和接收磁共振信號的高頻天線單元以及帶有至少兩個高頻發射單元的高頻發射陣列，該至少兩個高頻發射單元使得可以並行發射高頻信號。
背景技術：
公知的磁共振系統包括具有用於產生和/或發射高頻信號或高頻脈衝的多個發射信道或多個發射單元的發射系統。此外，這些高頻信號或高頻脈衝可以同時但是具有不同高頻脈衝形狀地相互獨立地發射，其方法是所述發射系統例如包括如由文獻US7439742 公開的高頻發射陣列。此外，還公知藉助其它應用來提供用於磁共振測量的觸發信號，例如藉助EKG測量、呼吸測量等。在此，觸發通過單信道系統進行，其中所述發射系統的發射單元中的只有一個被設計用於輸入觸發信號。接著，在該發射單元內部產生唯一的、相應於該發射系統的其它發射信道或發射單元的數量而被分開的信號，並且被分開的信號被分發給所述其它發射單元，從而在所有發射單元上都存在相同的輸入信號。但是，這種類型的觸發具有以下缺點，g卩，對每個發射單元而言不能依據輸入的觸發信號對發射信號進行獨立的調節。

發明內容
本發明要解決的技術問題尤其在於，提供一種磁共振系統，其中，可以相互獨立地實現針對發射系統的所有發射單元的實時應用。該技術問題通過按照本發明的特徵解決。 本發明從一種具有至少一個發射系統的磁共振系統出發，該發射系統具有用於發射高頻信號和接收磁共振信號的高頻天線單元以及帶有至少兩個高頻發射單元的高頻發射陣列，該至少兩個高頻發射單元使得可以並行發射高頻信號。建議所述高頻發射陣列的每個高頻發射單元都具有單獨的觸發單元，由此各個高頻發射單元可以相互獨立地接收觸發信號並且由此有利地可以在實時條件下執行應用，和 /或在各個高頻發射單元內部可以在實時條件下對觸發單元之一的相應觸發信號(例如通過匹配高頻脈衝形狀)做出反應。利用該觸發單元，例如可以藉助EKG測量和/或呼吸測量和/或對運動校正的獲取來針對每個高頻發射單元相互獨立地獲取觸發信號，並且依據該觸發信號控制接下來的磁共振測量的測量流程。就此而論，高頻發射信號的並行發射應當尤其是被理解為藉助所述至少兩個高頻發射單元同時地和/或同步地發射高頻信號。所述高頻信號有利地由高頻脈衝形成。特別有利的是，高頻發射陣列由發射陣列(TX陣列)形成。優選地，單獨的觸發單元例如分別具有TTL觸發器接口(電晶體-電晶體-邏輯)和/或其它對技術人員人員來說顯得恰當的觸發器接口。此外，高頻天線單元可以包括多個高頻天線，這些高頻天線可被相互獨立地 (尤其是藉助高頻發射陣列)控制。此外還建議，每個觸發單元具有至少兩個不同的觸發埠，使得在每個高頻發射單元上可以接收不同的觸發信號。優選地，兩個觸發埠中的第一觸發埠被設計為同步觸發信號的入口，而兩個觸發埠中的第二觸發埠被設計為異步觸發信號的入口。在此， 尤其是應當在觸發信號在觸發單元之一上的信號輸入相對於其它觸發信號之一在其它觸發單元之一上的信號輸入的時間方面來理解該觸發信號的同步性或異步性。在本發明的有利擴展中，建議所述觸發單元分別具有選擇模塊，該選擇模塊被設置用來在觸發單元的兩個不同觸發埠之間進行與觸發狀況相匹配的選擇。在此，可以在觸發埠之間進行特別是自主的選擇。優選地，兩個觸發埠中分別只有一個觸發埠被輸入信號佔用，其中選擇模塊分別識別或確定兩個觸發埠中的哪一個恰好被使用。此外， 所述選擇模塊還藉助所規定的測量流程和/或觸發流程在兩個觸發埠之間做出選擇。所述選擇模塊尤其是包括軟體模塊，該軟體模塊優選地被存儲在相應觸發單元和/或高頻發射單元的存儲器單元中，其中，該軟體模塊選擇和/或決定兩個觸發埠中哪一個將被用作產生和/或發射高頻信號的觸發裝置。此外還建議，至少一個高頻發射單元被構成為從單元，至少一個高頻發射單元被構成為主單元。在此，可以構造一種特別簡單的、具有大量高頻發射單元的發射系統，和/ 或向業已存在的發射系統添加附加的、分別構成為從單元的高頻發射單元。在此，主-從布置尤其是應當理解為這樣一種布置，即，該布置用於在上級單元、尤其是主單元與下級單元、尤其是從單元之間組織和分發任務。主單元或從單元在此可以至少部分地分別由計算單元形成。這種主-從布置尤其是用在計算單元接管其它計算單元的控制和/或任務分布的時候。此外還建議，所述主單元具有至少一個信號發生器單元，該至少一個信號發生器單元為至少兩個高頻發射單元分別產生單獨的觸發信號，由此，在僅存在一個觸發源的情況下可以在各個高頻發射單元之間實現有利的去耦合。優選的，不同觸發單元或不同高頻發射單元的各個觸發信號相互獨立地產生。在其它高頻發射單元上輸入的觸發信號由內部觸發信號形成。在本發明的一種有利擴展中，建議所述主單元具有同步單元，該同步單元產生用於對各個觸發信號同步的共同的時鐘信號。由此，各個觸發信號可以同步地在各個高頻發射單元上輸入，從而可以防止在各個觸發信號之間的不期望的時間延遲。此外，觸發信號可以與發射系統或高頻發射陣列的工作時鐘同步地定時。特別有利的是，在此所述主單元被設置用來向各個高頻發射單元發射同步的觸發信號。此外，本發明從一種用於為磁共振系統並行發射至少部分不同的高頻信號的方法出發，其中這些高頻信號由發射系統的高頻發射單元發射。在此建議，由每個高頻發射單元獲取至少一個獨立的觸發信號。由此可以在實時條件下執行應用，和/或在各個高頻發射單元內部在實時條件下對觸發單元之一的相應觸發信號(例如通過匹配高頻脈衝形狀)做出反應。利用觸發單元，例如可以藉助EKG測量和/或呼吸測量和/或運動校正來針對每個高頻發射單元相互獨立地獲取觸發信號，並且依據該觸發信號控制接下來的磁共振測量的測量流程。在觸發單元上輸入的各個觸發信號在此可以由外部觸發信號、例如由來自不同外部觸發源的觸發信號形成，或者由在高頻發射陣列內部相互獨立地產生的內部觸發信號形成。就此而論，獨立的觸發信號尤其是應當被理解為與尤其是用於高頻發射陣列的其它高頻發射單元的其它觸發信號獨立地生成和/或產生的觸發信號。此外還建議，由主單元為至少兩個高頻發射單元相互獨立地生成至少兩個觸發信號，由此在僅提供一個觸發源的情況下可以在各個高頻發射單元之間，尤其是針對在高頻發射單元上輸入的觸發信號方面實現有利的去耦合。在本發明的另一種實施方式中，建議至少兩個觸發信號與工作時鐘同步地在相應的高頻發射單元上輸入。就此而論，同步尤其是應當被理解為，兩個觸發信號在相對於工作時鐘的所定義的時刻以及此外完整地在一個工作時鐘內在高頻發射單元上輸入，使得各個觸發單元同時接收各自的觸發信號。在此，可以有利地防止各個觸發信號相互之間的不期望的延遲，並且由此在所有高頻發射單元上同時地以及在實時條件下生成和/或發射高頻發射信號，用於磁共振測量。


本發明的其它優點、特徵和細節由下面描述的實施例以及藉助附圖來給出。附圖中圖1按照示意圖示出了具有發射系統的本發明磁共振系統，圖2按照示意圖示出了所述發射系統與外部觸發源一起，圖3按照示意圖示出了連同多個外部觸發源一起的所述發射系統，以及圖4示出了按照本發明的方法的示意流程。
具體實施例方式在圖1中示意性示出本發明的磁共振系統10。磁共振系統10包括用於產生強的以及尤其是恆定的主磁場12的主磁體11。此外，磁共振系統10包括被主磁體10包圍的容納區域14以便用於容納患者15。此外，磁共振系統10具有梯度單元13，用於產生為了對檢查區域的各個子區域進行位置編碼而設置的線性梯度場。檢查區域被設置在容納區域 14內部。梯度單元13包括梯度線圈16和梯度放大器17。此外，磁共振系統10包括控制單元18，該控制單元中央地控制磁共振系統10，例如自主地執行所選擇的進行成像的梯度回波序列。此外，磁共振系統10具有發射系統20，該發射系統包括高頻天線單元21和高頻發射陣列22。藉助高頻天線單元21，在磁共振系統10運行時發射高頻信號以便激勵在由主磁體11產生的主磁場12中形成的極化。此外，藉助高頻天線單元21接收磁共振信號。高頻發射陣列22包括大量高頻發射單元TX0，TX1，TX2至ΤΧΝ，這些高頻發射單元使得可以並行發射至少部分不同的高頻信號和/或高頻脈衝。在此，各個高頻信號可以在高頻脈衝形狀和/或其它信號參數方面有所不同。在高頻發射單元ΤΧΟ，TXl, ΤΧ2至TXN內部，生成高頻信號並發射到高頻天線單元21。高頻發射陣列22被構成為發射陣列(TX陣列)並且在圖2和圖3中詳細示出。高頻發射陣列22在此構成為主-從布置，其中第一高頻發射單元TXO由主單元形成，其它高頻發射單元ΤΧ1，ΤΧ2至TXN分別由從單元形成。在此，從單元由下級的高頻發射單元ΤΧ1， ΤΧ2至TXN形成，而主單元由上級的高頻發射單元TXO形成，其中，主單元至少部分地接管從單元的控制和/或任務分布。
此外，發射系統20包括為高頻發射陣列22的各個高頻發射單元TXO，TXl, TX2至 TXN預先給定的系統時鐘的系統鍾23。系統鍾23的系統時鐘通過未詳細示出的數據連接被傳送給各個高頻發射單元TX0，TX1，TX2至ΤΧΝ。該數據連接在此可以由數據導線和/或其它對技術人員來說顯得恰當的連接形成。高頻發射陣列22的每個高頻發射單元ΤΧΟ，TXl, ΤΧ2至TXN具有單獨的觸發單元 ΤΕ0，ΤΕ1，ΤΕ2至TEN，這些觸發單元分別具有兩個不同的觸發埠對，25。藉助這兩個觸發埠對，25，對各個高頻發射單元TXO，TXl, TX2至TXN來說可以直接地以及與其它高頻發射單元TX0，TX1，TX2至TXN獨立地接收觸發信號。這兩個觸發埠 24，25分別包括TTL接口(電晶體-電晶體-邏輯接口)。作為對此的替換，觸發埠還可以包括其他對技術人員來說顯得恰當的接口。此外，各個觸發單元ΤΕΟ，TEl, ΤΕ2至TEN分別具有計算單元沈或控制單元，該計算單元沈或控制單元被設計為和/或設置為在兩個不同的觸發埠 24，25之間進行與觸發狀況匹配的選擇。為此，計算單元沈或控制單元分別包括選擇模塊27，該選擇模塊被存儲在由計算單元沈包括的但未詳細示出的存儲器單元中。為此，選擇模塊27包括執行所述選擇的軟體模塊。在圖2的圖示中，由唯一的外部觸發源觀產生外部的觸發信號，該觸發信號在第一方法步驟100中在主單元上輸入。為此，該主單元具有信號輸入端四。該外部的觸發信號首先由該主單元分析並且進一步處理。為此，該主單元具有對輸入的外部觸發信號進行分析的計算單元30。接著，藉助經過分析的觸發信號生成內部的觸發信號。為此，該主單元具有信號發生器單元31，在生成步驟101中在該信號發生器單元內部從所輸入的外部觸發信號中，為每個高頻發射單元TXO，TXl, TX2至TXN生成新的內部觸發信號，其中，藉助信號發生器單元31生成的各個內部觸發信號分別與其它藉助信號發生器單元31生成的內部觸發信號獨立。由此，在信號發生器單元31內部為每個高頻發射單元TX0，TX1，TX2至TXN 生成單獨的、內部的觸發信號。對信號發生器單元31的控制通過主單元的計算單元30進行。該主單元具有未詳細示出的第二信號發生器單元，該第二信號發生器單元從系統時鐘中生成工作時鐘。該工作時鐘藉助信號導線被傳送給從單元。利用共同的工作時鐘，在主單元和從單元的信號處理器中處理指令。此外，所述主單元包括同步單元32，藉助該同步單元接著在同步步驟102中為各個高頻發射單元ΤΧΟ，TXl, ΤΧ2至TXN同步由信號發生器單元所生成的各個內部觸發信號。 在此，各個內部觸發信號被同步到高頻發射陣列22的工作時鐘上，使得用於各個高頻發射單元ΤΧ0，ΤΧ1，ΤΧ2至TXN的所有內部觸發信號都在相對於工作時鐘的所定義的時刻在各個高頻發射單元ΤΧΟ，TXl, ΤΧ2至TXN上輸入。對同步單元32的控制同樣通過主單元的計算單元30進行。這些內部觸發信號在傳輸步驟104中被傳輸給每個高頻發射單元ΤΧ0，ΤΧ1， ΤΧ2至ΤΧΝ。為此，各個高頻發射單元ΤΧΟ，TXl, ΤΧ2至TXN通過數據連接與主單元連接，該數據連接可以由數據導線和/或其它對技術人員來說顯得恰當的數據連接形成。接著，在輸入步驟105中，各個內部觸發信號在高頻發射單元TXO，TXl，ΤΧ2至TXN 的各個觸發單元ΤΕΟ，TEl, ΤΕ2至TEN上輸入。在此，各個內部觸發信號在兩個觸發埠中的第一觸發埠對上輸入。藉助選擇模塊27，在選擇步驟106中進行對相應觸發埠 M 的選擇，其中通過對相應觸發埠 M的選擇來激活，使得在觸發埠 M上輸入的信號可以被用於觸發測量。此外，與選擇觸發埠 M同時地藉助選擇模塊27選擇和啟動信號處理例程。該信號處理例程分別被存儲在相應高頻發射單元TX0，TX1，TX2至TXN的其它計算單元30，33內部，其中計算單元30，33具有多個信號處理例程，這些信號處理例程依據在不同觸發埠 24，25上的信號輸入而在信號處理方面有所不同。接著，根據對觸發埠 24，25 的選擇，在處理步驟107中在各個高頻發射單元ΤΧΟ，TXl, ΤΧ2至TXN中或在各個計算單元 30，33中運行不同的處理例程以用於進一步處理輸入的觸發信號。藉助計算單元30，33中的信號選擇模塊27向觸發信號分配特定的工作任務和/或功能，這些工作任務和/或功能是信號處理例程的組成部分。然後，這些任務與下一個工作時鐘同步地執行。在有利的實施中，所分配的功能是對測量的啟動、對停止的測量的繼續、對特定高頻脈衝的選擇或者對特定測量例程的選擇。 在觸發單元TEO，TEl，ΤΕ2至TEN的第二觸發埠 25上同樣可以輸入觸發信號，如在圖3中詳細所示的那樣。各個觸發單元TEO，TEl, TE2至TEN的兩個觸發埠 24，25在以下方面不同，即，在第一觸發埠 M上只輸入同步的觸發信號，這些同步的觸發信號尤其是與輸入其它觸發單元TEO，TEl, TE2至TEN的觸發信號同步地構成並且此外是與時鐘信號相同同步的(taktgleich)，而在第二觸發埠 25上輸入與其它觸發信號在其它觸發單元TE0，TE1，TE2至TEN上的觸發信號輸入獨立的觸發信號。在此，在各個觸發單元ΤΕ0， TEl，TE2至TEN的第二觸發埠 25上輸入的觸發信號可以由不同的觸發源TQO，TQl，TQ2至 TQN引起和/或產生，其中向每個高頻發射單元TXO，TXl，TX2至TXN或觸發單元TEO，TE1， TE2至TEN分配圖3中合適的外部觸發源TQO，TQl, TQ2至TQN。此外在本發明的替換的實施方式中，還可以考慮向一個外部觸發源TQO，TQl, TQ2至TQN分配兩個或更多高頻發射單元 TXO，TXl，TX2 至 TXN。在此，在第一方法步驟109中也將外部的、由各個觸發源TQO，TQl, TQ2至TQN所產生的觸發信號傳輸給各個高頻發射單元TXO，TXl, TX2至TXN。在接下來的輸入步驟110 中，不同觸發源TQO，TQl，TQ2至TQN的觸發信號在不同高頻發射單元TXO，TXl，TX2至TXN 的相應觸發單元TEO，TEl，TE2至TEN上輸入。各個外部觸發信號可以相互異步以及此外還與系統時鐘和高頻發射陣列22的工作時鐘異步，使得各個外部觸發信號可以相互獨立地並且在不同的時刻在各個高頻發射單元TXO，TXl, TX2至TXN或觸發單元TEO，TEl, TE2至 TEN上輸入。除了外部觸發信號之外，各個構成為從單元的高頻發射單元TX1，TX2至TXN還分別從主單元接收工作時鐘，從而另外進行各個高頻發射單元TXO，TXl, TX2至TXN的各個高頻發射信號或高頻脈衝的發射。在外部觸發信號在觸發單元TEO，TEl，TE2至TEN或其觸發埠 25上進行了信號輸入之後，首先類似於內部觸發信號在觸發單元TEO，TE1，TE2至TEN的觸發埠 M上的信號輸入來如上所述藉助於選擇模塊27執行選擇步驟106。然而，與在第一觸發埠 M上輸入的內部觸發信號不同，在第二觸發埠 25上輸入的外部觸發信號還沒有被預處理。因此根據所選擇的觸發埠 24，25，通過選擇模塊27選擇在此未詳細示出的信號處理例程，以用於依據進一步處理所輸入的觸發信號，尤其是用於依據所輸入的外部觸發信號來生成高頻信號。在此，該信號處理例程與在選擇模塊27在第一觸發埠 M上登記(registriert) 和選擇觸發信號輸入的情況下所調用的信號處理例程不同地構成。
在此，在選擇步驟106之後進行在圖2和圖3的實施例中的處理步驟107，其中在該處理步驟107中進一步處理各個外部或內部觸發信號。在此，依據外部或內部觸發信號實時地在高頻發射單元TXO，TXl, TX2至TXN的各個計算單元30，33中依據在觸發單元TEO，TEl, TE2至TEN上輸入的外部或內部觸發信號生成高頻信號或高頻脈衝，並且在發射步驟108中發射給高頻天線單元21。由此，通過獨立的、在觸發單元TEO，TEl, TE2至TEN上輸入的觸發信號實時地控制用於磁共振測量的測量流程，尤其是控制在各個高頻發射單元TXO，TXl, TX2至TXN中生成的高頻信號或高頻脈衝。此外，各個高頻信號或高頻脈衝基於共同的、由主單元生成的內部觸發信號而同步地或與工作時鐘一起被發射給高頻天線單元。不同高頻發射單元TX0，TX1，TX2至TXN的各個高頻信號或高頻脈衝可以在它們的信號參數方面有所不同，例如在高頻信號的脈衝形狀方面。
權利要求
1.一種具有至少一個發射系統00)的磁共振系統，該發射系統具有用於發射高頻信號和接收磁共振信號的高頻天線單元以及帶有至少兩個高頻發射單元(TX0，TX1，TX2 至TXN)的高頻發射陣列(22)，該至少兩個高頻發射單元使得可以並行發射高頻信號，其特徵在於，所述高頻發射陣列0 的每個高頻發射單元(TX0，TX1，TX2至TXN)都具有單獨的觸發單元(TEO，TE1，ΤΕ2至TEN)。
2.根據權利要求1所述的磁共振設備，其特徵在於，每個觸發單元(TEO，TEl,TE2至 TEN)具有至少兩個不同的觸發埠 04，25)。
3.根據權利要求2所述的磁共振設備，其特徵在於，所述觸發單元(TEO，TEl,TE2至 TEN)分別具有選擇模塊(27)，該選擇模塊被設置用來在觸發單元(TE0，TE1，TE2至TEN)的兩個不同觸發埠( ，2 之間進行與觸發狀況相匹配的選擇。
4.根據上述權利要求之一所述的磁共振系統，其特徵在於，至少一個高頻發射單元 (TXO，TXl，TX2至TXN)被構成為從單元。
5.根據上述權利要求之一所述的磁共振系統，其特徵在於，至少一個高頻發射單元 (TXO，TXl，TX2至TXN)被構成為主單元。
6.根據權利要求5所述的磁共振設備，其特徵在於，所述主單元具有至少一個信號發生器單元(31)，該至少一個信號發生器單元為至少兩個高頻發射單元(TXO，TXl, TX2至 TXN)分別產生單獨的觸發信號。
7.根據權利要求6所述的磁共振設備，其特徵在於，所述主單元具有同步單元(32)，該同步單元產生用於對各個觸發信號同步的共同的時鐘信號。
8.至少根據權利要求5所述的磁共振系統，其特徵在於，所述主單元被設置用來向各個高頻發射單元(TXO，TXl, TX2至TXN)發射同步的觸發信號。
9.一種用於為根據權利要求1至8之一所述的磁共振系統並行發射至少部分不同的高頻信號的方法，其中，這些高頻信號由發射系統OO)的高頻發射單元(TXO，TXl, TX2至 TXN)發射，其特徵在於，由每個高頻發射單元(TXO，TXl, TX2至TXN)獲取至少一個獨立的觸發信號。
10.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，由主單元為至少兩個高頻發射單元 (TXO，TXl，TX2至TXN)相互獨立地生成至少兩個觸發信號。
11.根據權利要求9至10之一所述的方法，其特徵在於，將至少兩個觸發信號與工作時鐘同步地在相應的高頻發射單元(TXO，TXl, TX2至TXN)上輸入。
全文摘要
本發明從一種具有至少一個發射系統(20)的磁共振系統出發，該發射系統具有用於發射高頻信號和接收磁共振信號的高頻天線單元(21)以及帶有至少兩個高頻發射單元(TX0，TX1，TX2至TXN)的高頻發射陣列(22)，該至少兩個高頻發射單元使得可以並行發射高頻信號，其中，所述高頻發射陣列(22)的每個高頻發射單元(TX0，TX1，TX2至TXN)都具有單獨的觸發單元(TE0，TE1，TE2至TEN)。
文檔編號G01R33/561GK102445673SQ201110294370
公開日2012年5月9日 申請日期2011年9月30日 優先權日2010年10月8日
發明者J.U.方蒂厄斯 申請人:西門子公司