CN101151548A - 包括扫描室接口在接收机线圈单元与远程信号处理单元之间以对mr信号进行a/d转换的mri系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种磁共振成像系统、一种用于操作磁共振成像系统的磁共振成像方法、以及用于操作磁共振成像系统的计算机程序。为了显著地降低磁共振成像系统中的电缆数目，提议了一种磁共振成像系统(1)，该系统包括：检查区(5)，用于接收身体进行检查；磁场发生装置(9，10，24)，用于在检查区(5)中生成磁场；接收单元(14)，该接收单元位于检查区(5)中或者检查区(5)附近；接口单元(17)，该接口单元位于检查区(5)中或者检查区(5)附近，并且与接收单元(14)分离布置；以及信号处理单元(21)，该信号处理单元位于远离接收单元(14)和接口单元(17)的位置(2)上；其中接收单元(14)包括用于接收在检查区(5)中所生成的自旋共振信号的接收机(15)以及用于将自旋共振信号传送到接口单元(17)的发射机(16)；并且其中接口单元(17)包括用于接收自旋共振信号的接收机(20)、用于响应于所接收到的自旋共振信号而生成数字信号的模数转换器(19)、以及用于将数字信号传送到信号处理单元的发射机(21)。

Description

包括扫描室接口在接收机线圈单元与远程信号处理单元之间以对MR信号进行A/D转换的MRI系统
技术领域
本发明涉及一种磁共振成像系统、一种用于操作磁共振成像系统的磁共振成像方法、以及用于操作磁共振成像系统的计算机程序。
背景技术
磁共振成像是使用电磁波来形成位于检查区中的对象的图像的技术。尤其是，磁共振成像用于对器官组织进行成像。在这种传统装置中，磁体这样布置以便躺在检查区中的病人经受磁场。此后将无线电波传送到检查区中的身体中，这会使身体中的原子核改变方向。当核返回到其原始方向时，它们发射出无线电波。成像装置在接收单元中接收所发射的无线电波，并且使用从所接收到的无线电波导出的数据以形成在检查区中所检查的身体的图像。
在传统磁共振成像装置中，接收单元靠近磁体孔(magnet bore)中的病人布置，并且包括一个或多个探测线圈/天线。同轴电缆使包含在接收单元中的元件与信号处理单元相连以便将信号数据传送到信号处理单元。信号处理单元对那些信号数据进行处理。信号处理单元位于远离检查区的位置中。
在对检查区中的身体进行检查期间，使用了多个射频天线。在现代的磁共振扫描器中，使用了例如8、16、32、64...这样的大数目的射频信道。每个天线需要相应的同轴电缆。因此，使用的天线越多，身体周围的同轴电缆处理变得越复杂。使用这种大量的同轴电缆是昂贵的、笨重的、并且受到干扰磁共振成像处理的环境交互的影响。此外，这些同轴电缆的一部分必须通过检查区之内的动态运动区域布置路线，因此使系统的可靠性发生折衷并且强烈地降低了设计的自由度。
发明内容
本发明的目的是显著地降低磁共振成像系统中的电缆数目。
根据本发明，这个目的是通过一种磁共振成像系统来实现的，该系统包括：检查区，布置为接收身体以便进行检查；磁场发生装置，用于在检查区中生成磁场；接收单元，该接收单元位于检查区中或者检查区附近；接口单元，该接口单元位于检查区中或者检查区附近，并且与接收单元分离布置；以及信号处理单元，该信号处理单元位于远离接收单元和接口单元的位置处；其中接收单元包括用于接收在检查区中所生成的自旋共振信号的接收机以及用于将自旋共振信号传送到接口单元的发射机；并且其中接口单元包括用于接收自旋共振信号的接收机、用于响应于所接收到的自旋共振信号生成数字信号的模数转换器、以及用于将数字化信号传送到信号处理单元的发射机。
本发明的目的还可通过一种在磁共振成像系统中使用的接口单元来实现，该磁共振成像系统包括：检查区，布置为接收身体以便进行检查；磁场发生装置，用于在检查区中生成磁场；接收单元，该接收单元位于检查区中或者检查区附近，该接收单元包括用于接收在检查区中所生成的自旋共振信号的接收机以及用于将自旋共振信号传送到接口单元的发射机；以及信号处理单元，该信号处理单元位于远离接收单元和接口单元的位置处；其中该接口单元位于检查区中或者检查区附近，并且与接收单元分离布置；以及其中接口单元包括用于接收自旋共振信号的接收机、用于响应于所接收到的自旋共振信号生成数字信号的模数转换器、以及用于将数字化信号传送到信号处理单元的发射机。
本发明的目的还可以通过一种用于操作磁共振成像系统的磁共振成像方法来实现的，所述方法包括步骤：提供布置为接收身体以便进行检查的检查区；在检查区中生成磁场；借助于接收单元在检查区中或者检查区附近接收在检查区中生成的自旋共振信号；将自旋共振信号从接收单元传送到位于检查区中或者检查区附近的接口单元，该接口单元与接收单元分离布置；接收自旋共振信号；响应于在接口单元中所接收到的自旋共振信号来生成数字信号；以及将数字化信号传送到位于远离接收单元和接口单元位置处的信号处理单元。
本发明的目的还可以是通过一种用于操作磁共振成像系统的计算机程序来实现的，该计算机程序包括：用于将来自接收单元的自旋共振信号传送到与接收单元相分离的接口单元的计算机指令；用于通过接口单元来接收自旋共振信号的计算机指令；用于响应于接口单元中的自旋共振信号来生成数字信号的计算机指令；以及用于将来自接口单元的数字化信号传送到信号处理单元的计算机指令；当在计算机中执行这些计算机指令时进行上述操作。因此根据本发明的必要技术效果可以基于根据本发明的计算机程序中的指令实现。可将这种计算机程序存储在载体上或者可通过互联网或另一计算机网络而得到。在执行之前，例如通过借助于CD-ROM播放器从载体读取计算机程序或者从互联网读取计算机程序并且将其存储在计算机存储器中而将该计算机程序存入计算机中。该计算机其中包括中央处理单元(CPU)、总线系统、例如RAM或ROM等等这样的存储器装置、以及输入/输出单元。
本发明的核心思想是通过使用数字格式将磁共振信号数据从检查区或检查区附近传送到检查区之外的远程信号处理单元来减少电缆数目。这允许使用例如单连接线等等这样的简单数字连接。无需大捆的同轴电缆，因此会导致较便宜且较可靠的磁共振成像系统。
为此目的，本发明提议提供一种用于对要传送的信号进行数字化的附加接口单元，所述接口单元布置在检查区中或者检查区附近但是与磁共振系统的接收线圈相分离。通过使接口单元不包括在接收线圈的紧邻附近中或者不包含在接收线圈结构本身之内，可使接收线圈免除像电子电路等等之类的、额外不必要的元件。相反，可自由地且不受到设计限制地设计接收线圈以使其到达很高的覆盖范围。换句话说，可采用最佳天线布局。此外可使接收线圈更加灵活，因此更好地适合于病人。因为接收线圈和发射线圈可以电且物理地集成在一起，因此该优点同样应用于磁共振成像系统中的发射线圈。
基于在从属权利要求中所定义的以下实施例，将对本发明的这些及其他方面进行进一步地详细说明。
在本发明的优选实施例中，接口单元用于接收来自不同接收器的自旋共振信号。换句话说，接口单元用于收集并合并来自系统中的所有接收线圈的自旋共振信号以便响应于所接收到的自旋共振信号生成信号并且使那些信号数字化以便按照数字方式将其传送到检查区之外的信号处理单元。因为仅需要一个单接口单元，因此可保持系统设计很简单且便宜。
因为必须传输数字信号，因此接口单元和信号处理单元优选为通过单条电缆或少量数目的平行流电电缆(例如少量线)进行链接。在这种情况下，接口单元包括电光变换器并且在远程位置处提供了第二电光变换器以将所传送的信号馈送入到信号处理单元中。作为选择，还可使用无线链接。在这种情况下，接口单元包括用于通过无线电波等等将数字化信号传送到信号处理单元的无线发射机。还为信号处理单元提供了无线接收机。所有发射机和接收机优选为是收发信机的一部分，因此允许进行双向数据传输。
在所有情况下，显著地降低了电缆数目。为了使用仅仅单条连接路径来传输大量数据，接口单元优选为用于提供与信号处理单元的串行链接。因此接口单元优选为包括用于在数字化之前串行化模拟信号的部件。
在本发明的另一优选实施例中，接口单元包括信号条件装置。优选为在接口单元中提供了模拟信号条件装置(即前置放大器、衰减器、滤波器等等)。这种信号条件装置还可以布置在接收单元中。然而，优选为信号条件装置仅布置在接口单元中，而在射频线圈本身中信号条件不是必需的；这允许自由且不受限制的线圈设计。优选为这样设计前置放大器，以便输出信号与模数转换器的所需输入电压相匹配。优选为还在前置放大器的下游提供了衰减受控的带通滤波器以使放大信号符合条件以便使放大信号与模数转换器的输入相匹配。
如果接口单元部分地或完全实现为集成电路，那么接口单元的尺寸可以非常小，由此允许使用小的屏蔽(shield)尺寸。优选为将模数转换器和/或信号条件装置封装为例如芯片上系统、多芯片/多冲模模块这样的集成电路。可选地，芯片上还可包括其他电子元件。
如果集成到电路中，那么可很容易地将接口单元集成到系统的现有部分中。在这种情况下，可设计出新的、整洁且不混乱的检查区而无需任何电缆(如果使用无线链接)并且无需任何额外的结构部件。在这种检查区中，可高度降低病人或疏忽的操作者损坏仪器的潜在危险。
优选为接口单元位于用于在检查区中定位身体的工作台中或工作台上。尤其是将接口单元固定到或集成到台面或台面支架中。如果接收线圈也与活动台面或者台面支架相连，那么仅需很短的电缆连接以使接收单元与接口单元相连。剩余通至操作室的电缆(如果有的话)优选为经由可以是例如活动台车这样的台面支撑物而布线。
在本发明的另一优选实施例中，使用了组合的发射/接收线圈。换句话说，作为选择，使用射频接收机作为射频发射机以产生激发核的测量脉冲。优选为使用相同的信号传输路径用于接收处理，因此在接口单元中提供了数模转换器。数模转换器优选为用于接收来自操作室的信号数据、对那些信号数据进行转换、并且将该信号数据传送到发生器。发生器优选为是接口单元的一部分并且用于为发射机生成射频信号。这些射频信号优选为借助于为发射线圈所提供的射频放大器进行放大。射频放大器优选为也位于接口单元中。在接口单元的电路设计中还集成了数模转换器和其他部件。
附图说明
在下文中参考以下实施例和附图通过示例的方式对本发明的这些及其他方面进行详细的描述，其中
图1是用于对本发明的部件布置进行说明的磁共振成像系统的第一图示，以及
图2是根据本发明的磁共振成像系统的第二进一步示意图示。
具体实施例
磁共振成像系统1包括操作室2以及通过电磁屏蔽4而分离的检查室3。检查区5布置为接收身体(未示出)进行检查。为此目的，将身体位于病人支撑物7的台面6上。如箭头8所示，台面6是可移动的。
磁共振成像系统1还包括用于在检查区5中生成磁场的磁场发生装置9。磁场发生装置9包括用于产生静磁场的多个磁体10以及包含梯度放大器12和梯度线圈13的磁场梯度系统11。梯度系统11是空间选择和空间编码所需要的。
磁共振成像系统1还包括接收/传输单元14。取决于台面6的位置，接收/传输单元14位于检查区5中或检查区5附近。接收/传输单元14包括以组合的接收/发射线圈15为形式的多个接收机/发射机，用于获取在检查区5中生成的模拟磁自旋共振信号。接收/传输单元14还包括收发信机16，用于将自旋共振信号传送到与接收/传输单元14分离布置的接口单元17。多个接收/发射线圈15使用集成到台面6中的传统模拟同轴电缆18而与活动台面6相连并且与接口单元17相连，该电缆如虚线所示。代替同轴电缆，可使用例如双绞线对或带线这样的其它RF导线管。
接口单元17固定在台面6的一端处，并且取决于台面6的位置，其位于检查区5中或者位于检查区附近。接口单元17使检查室3中的接收/发射线圈15和台面6与位于操作室2中的磁共振成像系统1中的部件之间进行接口。接口单元17用于接收来自该系统的所有接收/发射线圈15的自旋共振信号，也就是说它是多信道射频信号获取系统的一部分。
接口单元17包括用于响应于所接收到的信号而生成数字信号的模数转换器19，以及收发信机20。收发信机20用于接收来自接收/传输单元14的收发信机16的信号，并且用于利用串行链接而通过细单条电缆22将数字化信号传送到检查室3之外的信号处理单元21。接口单元17包括用于在数字化之前串行化模拟信号的部件23。可选地，接口单元17包括用于对传输至信号处理单元之前的数字化信号执行预处理的数字信号处理装置(未示出)。单条电缆22通过磁场发生装置9中的控制设备24而从接口单元17的收发信机20到达信号处理单元22。
接口单元17还包括信号条件装置30，尤其是包括用于使输出信号与模数转换器19的所需输入电压相匹配的前置放大器。信号条件装置30还包括衰减受控的带通滤波器以使放大信号符合条件以便使放大信号与模数转换器的输入相匹配。
接口单元17包括用于对通过收发信机20而从操作室2所接收到的信号数据进行转换的数模转换器25。此后将所转换的信号数据从数模转换器传送到用于为发射线圈15生成射频信号的发生器26。另外在接口单元17提供了射频放大器27以对射频信号进行放大。将射频信号传输到接收/传输单元14的收发信机16。收发器16用于接收这些信号。接口单元17所需的电源未被示出。
因为接口单元17未包含在线圈15之内，因此线圈设计不受到制约或限制。如果从线圈15本身移走了其他电子元件，则甚至可更好地利用自由线圈设计这样的优点。例如，可移走包括有电子电路和开关的、用于改变接收线圈的谐振频率的去谐装置(未示出)。这可通过使用在线圈与去谐装置之间的四分之一波长传输线(未示出)来布置。
磁共振成像系统1的信号处理单元21位于远离检查区5、接收单元14、以及接口单元17的操作室2中。信号处理单元21用于数字信号处理，因此可将所传送的数字数据馈送入信号处理单元21中而无需任何进一步的转换。信号处理单元21是用于数字信号处理、图像处理、以及数据获取控制的获取与控制系统28的一部分。获取与控制系统28与重构系统29相链接，在该重构系统29中重构并显示所测量的数据。包括有信号处理单元21以及重构系统29的获取与控制系统28(至少部分地)实现为在计算机中执行的计算机软件。
对于本领域普通技术人员来说，很显然的是本发明并不局限于对上述说明性实施例的细节，并且在不脱离其精神或基本属性的情况下，本发明可具体体现为其他特定形式。因此在各方面应将所给出的实施例考虑为是说明性的而非限制性的，本发明的范围由随后权利要求而非上述描述所示，以及在权利要求等效体的意思和范围之内的所有改变都包含在其中。此外很显然的是词″包含″不排除其他元件或步骤，词″一″或″一个″不排除多个，并且诸如计算机系统或另一单元这样的单个元件可完成在权利要求中所述的若干装置的功能。不应将权利要求中的任何参考符号看作是对有关权利要求的限制。
1MRI系统
2操作室
3检查室
4屏蔽
5检查区
6台面
7病人支撑物
8箭头
9磁场发生装置
10磁体
11磁场梯度系统
12梯度放大器
13梯度线圈
14接收/传输单元
15接收/发射线圈
16收发信机
17接口单元
18同轴电缆
19A/D转换器
20收发信机
21信号处理单元
22单个电缆
23串行器
24控制设备
25D/A转换器
26RF发生器
27RF放大器
28获取与控制系统
29重构系统
30信号条件装置

Claims (11)

1.一种磁共振成像系统，该系统包括：
-检查区(5)，布置为接收身体进行检查；
-磁场发生装置(9，10，24)，用于在检查区(5)中生成磁场；
-接收单元(14)，该接收单元位于检查区(5)中或者检查区(5)附近；
-接口单元(17)，该接口单元位于检查区(5)中或者检查区(5)附近，并且与所述接收单元(14)分离布置；以及
-信号处理单元(21)，该信号处理单元位于远离所述接收单元(14)和所述接口单元(17)的位置(2)上；
-其中所述接收单元(14)包括用于接收在检查区(5)中所生成的自旋共振信号的接收机(15)，以及用于将自旋共振信号传送到所述接口单元(17)的发射机(16)；以及
-其中所述接口单元(17)包括用于接收自旋共振信号的接收机(20)、用于响应于所接收到的自旋共振信号而生成数字信号的模数转换器(19)、以及用于将数字信号传送到信号处理单元的发射机(21)。
2.如权利要求1所述的磁共振成像系统(1)，其中所述接口单元(17)用于接收来自不同接收机(15)的自旋共振信号。
3.如权利要求1所述的磁共振成像系统(1)，其中所述接口单元(17)和所述信号处理单元(21)通过单条电缆(22)、很少数目的并行电缆、光纤、或者无线链接进行链接。
4.如权利要求1所述的磁共振成像系统(1)，其中所述接口单元(17)包括信号条件装置(30)。
5.如权利要求1所述的磁共振成像系统(1)，其中所述接口单元(17)实现为集成电路。
6.如权利要求1所述的磁共振成像系统(1)，其中所述接口单元(17)位于用于在检查区(5)中定位身体的工作台(6，7)中或者工作台上。
7.如权利要求1所述的磁共振成像系统(1)，包括用于生成测量脉冲的发射机(15)。
8.如权利要求7所述的磁共振成像系统(1)，其中接口单元(17)包括用于为发射机(15)生成射频信号的发生器(26)。
9.一种在磁共振成像系统(1)中使用的接口单元(17)，所述磁共振成像系统(1)包括：检查区(5)，布置为接收身体进行检查；磁场发生装置(9，10，24)，用于在检查区(5)中生成磁场；接收单元(14)，该接收单元位于检查区(5)中或者检查区(5)附近，所述接收单元(14)包括用于接收在检查区(5)中所生成的自旋共振信号的接收机(15)以及用于将自旋共振信号传送到接口单元(17)的发射机(16)；以及信号处理单元(21)，该信号处理单元位于远离所述接收单元(14)和所述接口单元(17)的位置上；
-其中所述接口单元(17)位于检查区(5)中或者检查区(5)附近，并且与所述接收单元(14)分离布置；以及
-其中所述接口单元(17)包括用于接收所述自旋共振信号的接收机(20)、用于响应于所接收到的自旋共振信号生成数字信号的模数转换器(19)、以及用于将数字信号传送到信号处理单元(21)的发射机(20)。
10.一种用于操作磁共振成像系统(1)的磁共振成像方法，所述方法包括步骤：
-提供布置为接收身体进行检查的检查区(5)；
-在所述检查区(5)中生成磁场；
-借助于接收单元(14)在所述检查区(5)中或者检查区(5)附近接收在所述检查区(5)中所生成的自旋共振信号；
-将所述自旋共振信号从所述接收单元(14)传送到位于检查区(5)中或者检查区(5)附近的接口单元(17)，所述接口单元(17)与所述接收单元(14)分离布置；
接收所述自旋共振信号；
响应所接收到的自旋共振信号而生成数字信号；以及
将数字化信号传送到位于远离所述接收单元(14)和所述接口单元(17)位置上的信号处理单元(21)。
11.一种用于操作磁共振成像系统的计算机程序，所述计算机程序包括：
-将来自接收单元(14)的自旋共振信号传送到与所述接收单元(14)分离布置的接口单元(17)的计算机指令；
-通过所述接口单元(17)来接收所述自旋共振信号的计算机指令；
-响应于所述接口单元(17)中的自旋共振信号而生成数字信号的计算机指令；以及
-将来自所述接口单元(17)的数字化信号传送到信号处理单元(21)的计算机指令；
-在计算机中执行计算机指令时将执行上述功能。
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