DE102007021844B4 - Data-energy hybrid cable for use in MRI - Google Patents

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Abstract

Opto-elektrisches Hybridkabel für die Anwendung in der Magnetresonanzbildgebung zur Durchdringung eines hochfrequent abgeschirmten Raums, bestehend aus mindestens zwei elektrisch abgeschirmten Gleichspannungsleitungen, mehreren paarweise angeordneten potentialfreien Lichtwellenleitern, einer arretierbaren, lösbaren Schraub- oder Steckverbindung, die das opto-elektrische Hybridkabel abschließt, und mehreren elektrischen Filtern, die mit den mindestens zwei elektrisch abgeschirmten Gleichspannungsleitungen elektrisch über eine Reihen- oder Parallelschaltung verbunden sind.Opto-electrical hybrid cable for use in magnetic resonance imaging to penetrate a high-frequency shielded room, consisting of at least two electrically shielded DC voltage cables, several potential-free optical fiber cables arranged in pairs, a lockable, detachable screw or plug connection that closes the opto-electrical hybrid cable, and several electrical filters that are electrically connected to the at least two electrically shielded DC voltage lines via a series or parallel connection.

Description

Bei der Erfindung handelt es sich um eine opto-elektrische Hybridleitung für die Anwendung in hochfrequent abgeschirmten Räumen insbesondere bei der Magnet-Resonanz-Tomographischen (MRT) Bildgebung. Die Hybridleitung besteht dabei aus potentialfreien Lichtwellenleitern und spannungs- oder stromführenden-, aber elektrisch abgeschirmten und gefilterten Gleichspannungsversorgungsleitungen, bei der alle Leitungen und Filterelemente in einem gemeinsamen Kabel untergebracht sind und die über entsprechende Kuppel-, Steck- oder Schraubverschlüsse verfügt, welche eine einfache Kupplung der Leitung mit anderen Leitungen oder Elementen erlauben.The invention relates to an opto-electrical hybrid cable for use in high-frequency shielded rooms, in particular in magnetic resonance tomographic (MRI) imaging. The hybrid line consists of floating optical waveguides and voltage or current-carrying, but electrically shielded and filtered DC power supply lines, in which all lines and filter elements are housed in a common cable and has corresponding dome, plug or screw caps, which a simple coupling allow the line with other lines or elements.

Stand der TechnikState of the art

Die Magnetresonanztomographie (MRT) nutzt einen starken Magneten (1) mit horizontalem oder vertikalem Magnetfeld in Kombination mit dynamischen Magnetfeldern in den drei Bildgebungsebenen und hochfrequenten Stimulationspulsen zur diagnostischen Bildgebung von Patienten und Objekten.Magnetic resonance imaging (MRI) uses a strong magnet ( 1 ) with horizontal or vertical magnetic field in combination with dynamic magnetic fields in the three imaging planes and high-frequency stimulation pulses for diagnostic imaging of patients and objects.

Die Arbeitsfrequenz des MRT Systems liegt dabei abhängig von der Magnetfeldstärke (0,064 T bis 7 T für Ganzkörpersysteme) und dem für die MRT Bildgebung verwendeten Nukleus (in der Regel Wasserstoff) zwischen 2 MHz und 500 MHz.The operating frequency of the MRI system is dependent on the magnetic field strength (0.064 T to 7 T for whole body systems) and the nucleus (usually hydrogen) used for the MRI imaging between 2 MHz and 500 MHz.

In diesem Frequenzbereich liegt zum Beispiel der UKW Radioempfang. Um diese externen Störquellen auf die vom MRT generierte Signalinformation des menschlichen oder tierischen Körpers bzw. des Objekts möglichst klein zu halten, wird das gesamte MRT System in der Regel von einem abgeschirmten und elektrisch isolierten Raum umgeben (5).In this frequency range is for example the FM radio reception. In order to keep these external sources of interference to the signal information of the human or animal body or the object generated by the MRT as small as possible, the entire MR system is usually surrounded by a screened and electrically isolated space ( 5 ).

Durch die Verwendung von Kupfer oder anderen Leitern als Abschirmmaterial erhält man in der Regel elektrische Dämpfungswerte von –100 dB oder mehr.The use of copper or other conductors as the shielding material usually gives electrical attenuation values of -100 dB or more.

Signalleitungen oder sonstige Leitungen (z. B. Luft oder Wasser bzw. medizinische Gase) müssen vor Eintritt in den abgeschirmten Raum elektrisch gefiltert werden.Signal lines or other lines (eg air or water or medical gases) must be electrically filtered before entering the screened room.

Dies erreicht man u. a. durch die Verwendung von Low-Pass-Filtern (6) bzw. High-Pass-Filtern bzw. Band-Pass-Filtern oder durch so genannte Waveguides (7), das sind Hohlleiter, deren Längen-Durchmesserverhältnis eine Auslöschung der elektrischen Signale zur Folge hat.This is achieved, inter alia, by the use of low-pass filters ( 6 ) or high-pass filters or band-pass filters or so-called waveguides ( 7 ), which are waveguides, whose length-diameter ratio has an extinction of the electrical signals result.

Im Falle einer Durchführung elektrischer Energie- oder Datenleitungen benutzt man abhängig von der Arbeitsfrequenz des MRT Systems und der Frequenz des einzubringenden Signals einen Low-Pass-Filter (LPF), der nur Signale mit Frequenzen bis zu einer bestimmten Maximalfrequenz passieren lässt (fc → 2). Bei einem High-Pass-Filter (HPF) würden nur Signale ab einer bestimmten Frequenz passieren können und bei einem Band-Pass-Filter (BPF) nur Signale zwischen einer Frequenz f1 und einer Frequenz f2.If electrical energy or data lines are used, a low-pass filter (LPF) is used depending on the operating frequency of the MRI system and the frequency of the signal to be injected, which only allows signals with frequencies up to a certain maximum frequency to pass (f c → 2 ). In a high-pass filter (HPF), only signals above a certain frequency would pass and in a band-pass filter (BPF) only signals between a frequency f 1 and a frequency f 2 .

Ist das im Raum gewünschte Signal also niederfrequent, würde man immer einen LPF wählen. Sind die Frequenzen allerdings sehr hoch und gleichzeitig viel höher als die Arbeitsfrequenz des MRT Systems, würde man einen HPF wählen.If the signal wanted in the room is low-frequency, you would always choose an LPF. However, if the frequencies are very high and at the same time much higher than the working frequency of the MRI system, one would choose an HPF.

Die Nutzung des entsprechenden Filters ist also der Anwendung angepasst und soll auch für diese Patentanmeldung entsprechend synonym verwendet werden. Wenn wir die Bezeichnung LPF verwenden, kann genauso gut anstelle des LPF ein HPF oder ein BPF verwendet werden.The use of the corresponding filter is therefore adapted to the application and should also be used synonymously for this patent application. If we use the label LPF, an HPF or a BPF can just as well be used instead of the LPF.

Im Falle einer Durchführung durch einen Hohlleiter muss das signalführende Kabel abgeschirmt sein oder vorzugsweise aus einem potentialfreien Leiter wie z. B. einer Glasfaser bestehen.In the case of a passage through a waveguide signal-carrying cable must be shielded or preferably from a potential-free conductor such. B. consist of a glass fiber.

Ist dies nicht der Fall kann das Kabel – von außerhalb der Kabine (5) kommend – als Antenne wirken und entsprechende Informationen in die Kabine bringen. Umgekehrt können sich die hochfrequenten Signale des MRT Systems den eigentlichen Signalen überlagern und damit zu Falschinformationen führen. Zudem besteht die Gefahr von induzierten Strömen durch die dynamischen Magnetfelder und der hochfrequenten Strahlung und damit die Gefahr der Erwärmung. Bei Berührung durch einen Patienten kann es damit unter Umständen zu Verbrennungen kommen.If this is not the case, the cable - from outside the cabin ( 5 ) - act as an antenna and bring appropriate information into the cabin. Conversely, the high-frequency signals of the MRI system can be superimposed on the actual signals and thus lead to incorrect information. There is also the danger of induced currents due to the dynamic magnetic fields and the high-frequency radiation and thus the risk of heating. If touched by a patient, it may cause burns.

Glasfaserkabel werden zur stromlosen Signalübertragung eingesetzt, z. B. bei Leistungselektronik- und Hochspannungs-Anlagen, aber auch in der Medizintechnik und zur Übertragung von Patientendaten und zur galvanisch getrennten Netzwerkanbindung von medizinischen Geräten (z. B. digitales Röntgengerät). Eine weitere Anwendung ist die Messtechnik, bei der die auszuwertende Strahlung zwischen einem Messkopf und der Auswerteelektronik mit einem LWL übertragen wird. Man kann dadurch unter Extrembedingungen messen, die die Elektronik nicht aushalten würde, wenn sie ohne die räumliche Trennung durch den LWL mit dem Messobjekt in Berührung käme oder in Umgebungen, bei denen extrem große Störfelder vorhanden sind, deren Signale sich bei Kupferleitungen mit den Signalen der normalen Datenübertragung überlagern können und damit zu falschen Ergebnissen führen können. Glasfasern können auch als Sensoren verwendet werden.Fiber optic cables are used for currentless signal transmission, z. As in power electronics and high-voltage systems, but also in medical technology and for the transmission of patient data and the galvanically isolated network connection of medical devices (eg digital X-ray device). Another application is the measurement technique, in which the radiation to be evaluated between a measuring head and the transmitter is transmitted with an optical fiber. This makes it possible to measure under extreme conditions that the electronics would not be able to withstand if they came into contact with the object to be measured without the physical separation through the optical fiber or in environments with extremely large interference fields whose signals are in copper cables with the signals of the overlay normal data transmission and thus lead to incorrect results can. Glass fibers can also be used as sensors.

In der diagnostischen und therapeutischen Bildgebung mit MRT Systemen werden zunehmend mehr und anspruchsvollere elektrische Zubehörsysteme (3) in der abgeschirmten Kabine (5) und im direkten Umfeld des Magnetsystems (1) verwendet bzw. direkt am Patienten (2), der sich im Magnet (1) befindet. Die entsprechenden Probleme, die damit verbunden sind, wurden bereits erläutert.In diagnostic and therapeutic imaging with MRI systems, increasingly more and more sophisticated electrical accessory systems ( 3 ) in the shielded cabin ( 5 ) and in the immediate vicinity of the magnet system ( 1 ) or directly on the patient ( 2 ), which is located in the magnet ( 1 ) is located. The related issues involved have already been explained.

In der japanischen Anmeldung JP 04 102 444 A (Pulse Wave Detector for MRI System) wurde bereits ein System verwendet, welches außerhalb des magnetischen Feldes eines MRT Systems über einen photoelektrischen Wandler ein optisches Signal zur Daten- bzw. Signalübertragung verwendet. Dabei handelte es sich allerdings um keine Spannungs- bzw. Energieleitungen bzw. elektrische Steuerleitungen, sondern es wurde ausschliesslich zur Datenübertragung verwendet und nicht wie in der Erfindung dargestellt als gleichzeitige Kombination von Daten- und Energieleitungen. Die Anwendungsbeschreibung in dieser Schrift eignet sich auch nicht für den Anschluß und die Verwendung von Fremdsystemen (3) im abgeschirmten Raum (5).In the Japanese application JP 04 102 444 A (Pulse Wave Detector for MRI system), a system has already been used, which uses an optical signal for data or signal transmission outside of the magnetic field of an MRI system via a photoelectric converter. These were, however, no voltage or power lines or electrical control lines, but it was used exclusively for data transmission and not as shown in the invention as a simultaneous combination of data and power lines. The application description in this document is also not suitable for the connection and the use of foreign systems ( 3 ) in the shielded room ( 5 ).

Aus der WO 2007/039 842 A2 (MR coil with fiber optical connection) ist ein System- bekannt, welches die in einem MRT erzeugten Signalinformationen mit Hilfe eines Konverters in optische Signale umwandelt, die dann ohne weitere Leitungsverluste und durch den MRT hervorgerufene Störungen aus dem abgeschirmten Raum herausgeführt werden können. Eine Spannungsversorgung findet nicht statt. Zudem ist diese Anwendungsbeschreibung in der aufgezeigten Form nur möglich für kleine und kleinste Signale und lässt in dieser Form auch keine gefilterte Energieversorgung des im Raum (5) angeschlossenen Systems (3) zu.From the WO 2007/039 842 A2 (MR coil with fiber optical connection) is a system known, which converts the signal information generated in an MRI using a converter into optical signals, which can then be led out of the shielded room without further line losses and caused by the MRI disturbances. A power supply does not take place. In addition, this application description in the form shown is only possible for small and smallest signals and can not in this form, a filtered power supply in the room ( 5 ) connected system ( 3 ) too.

Von der US 5,323,776 (MRI compatible pulse oximetry system) ist bekannt, dass entsprechende elektrische Filter sowohl störende und/oder nicht-erwünschte Signale daran hindern vom abgeschirmten Raum nach draußen zu gelangen bzw. in umgekehrter Richtung Signale von außen in den abgeschirmten Raum gelangen und in der US 2005/0 203 378 A1 (Optical MRI Catheter System) werden die optischen Signale zur Spannungsversorgung verwendet, indem die Signale im abgeschirmten Raum entsprechend wieder in elektrische Energie umgewandelt werden. In der aufgezeigten Form und der Anwendungsbeschreibung ist dieser Technologieansatz nur durchführbar für kleine und kleinste Signale und lässt in dieser Form auch keine gefilterte Energieversorgung des im Raum (5) angeschlossenen Systems (3) zu.Of the US 5,323,776 (MRI compatible pulse oximetry system) is known that corresponding electrical filters prevent both disturbing and / or unwanted signals from the shielded room to get outside or in the opposite direction signals from the outside in the shielded room and get in the US 2005/0 203 378 A1 (Optical MRI Catheter System), the optical signals are used for power supply by the signals in the shielded room are correspondingly converted back into electrical energy. In the shown form and the application description, this technology approach is only feasible for small and smallest signals and does not allow in this form any filtered energy supply in the room ( 5 ) connected system ( 3 ) too.

In der JP 2000-262 467 A handelt es sich um ein Endoskopie-System, das mit einer Vielzahl von Kabeln versehen ist, u. a. mit optischen und elektrisch leitenden Verbindungen. Es geht nicht um eine elektrisch abgeschirmte Verbindung mit entsprechenden Verbindungen durch einen abgeschirmten Raum, bei dem die Signale im Kabel und der Steckverbindung gefiltert werden, die Steckverbindung eine optoelektrische Wandlung beinhalten kann und die optische Leitung paarweise angeordnet ist.In the JP 2000-262 467 A It is an endoscopy system equipped with a variety of cables, including optical and electrically conductive connections. It is not an electrically shielded connection with appropriate connections through a shielded room in which the signals in the cable and the connector are filtered, the connector may include an opto-electrical conversion and the optical line is arranged in pairs.

Bei der DE 101 58 821 A1 handelt es sich um ein Kabelsystem mit einem optischen Kern, der von elektrischen Leitern als Abschirmung umgeben ist. Diese Leiter können auch für die Daten- und Stromversorgung eingesetzt werden, aber auch hier geht es nicht um ein Kabel mit entsprechenden Verbindungen durch einen abgeschirmten Raum, bei dem die Signale im Kabel und der Steckverbindung gefiltert werden, die Steckverbindung eine optoelektrische Wandlung beinhalten kann und bei der die optische Leitung paarweise angeordnet ist.In the DE 101 58 821 A1 it is a cable system with an optical core, which is surrounded by electrical conductors as a shield. These conductors can also be used for data and power supply, but again it is not a cable with appropriate connections through a shielded room, in which the signals in the cable and the connector are filtered, the connector can include an opto-electrical conversion and in which the optical line is arranged in pairs.

Die WO 2007/084 442 A2 beschreibt ein System von lokalen Spulen innerhalb eines abgeschirmten Raums, bei dem die einzelnen Spulen mit Hilfe von Glasfaserkabeln miteinander verbunden werden, um Datenverluste zu vermeiden. Dazu werden die elektrischen Signale lokal (im abgeschirmten Raum) in optische Signale umgewandelt. Es werden keine gefilterten Kabel mit speziellen Steckverbindungen bestehend aus optischen und elektrischen leitenden Kabeln aus dem abgeschirmten Raum herausgeführt.The WO 2007/084 442 A2 describes a system of local coils within a shielded room where the individual coils are connected together using fiber optic cables to prevent data loss. For this purpose, the electrical signals are converted locally (in the shielded room) into optical signals. No filtered cables with special connectors consisting of optical and electrical conductive cables are led out of the shielded room.

Die DE 196 39 921 A1 beschreibt ein Endoskopiesystem innerhalb eines abgeschirmten Raums, bei dem Bildinformationen der Endoskopiekamera durch den abgeschirmten Raum herausgeführt werden. Bei dieser Anordnung sind jeweils spezielle hochfrequentdichte Durchlässe Voraussetzung. Ferner werden die optischen Kabel nicht paarweise angeordnet, eine optoelektrische Wandlung und ein elektrischen Filter integriert im Kabelsystem sind nicht vorgesehen.The DE 196 39 921 A1 describes an endoscopy system within a shielded room in which image information of the endoscopy camera are led out through the shielded room. In this arrangement, each special high-frequency-tight passages are required. Further, the optical cables are not arranged in pairs, an opto-electrical conversion and an electric filter integrated in the cable system are not provided.

Insoweit unterscheidet sich die in dieser Schrift aufgeführte Erfindung deutlich vom gegenwärtig bekannten Stand der Technik.In that regard, the invention set forth in this document differs significantly from the currently known state of the art.

Aufgabenstellungtask

Ideal wäre die Verbindung von Gleichspannungsleitungen (Energieleitungen) (12) (13) zur Versorgung der im Raum (5) benutzten Systeme (3), bei der die entsprechenden induzierten Spannungen und Signale leicht durch entsprechende integrierte elektrische Filter beseitigt werden können und zwar in Kombination mit einem oder mehreren Lichtwellenleitern (11) zur Übertragung der getakteten Signaldaten. Diese Leitungen sollten alle in einem einzigen Kabel untergebracht sein, mit Kupplungsverbindungen, die eine einfache Verbindung erlauben und u. U. eine opto-elektrische bzw. elektrisch-optische Wandlung beinhalten.Ideal would be the connection of DC power lines (power lines) ( 12 ) ( 13 ) for the supply in the room ( 5 ) used systems ( 3 ), in which the corresponding induced voltages and signals can be easily eliminated by corresponding integrated electrical filters, in combination with one or more optical waveguides ( 11 ) for transmitting the clocked signal data. These cables should all be housed in a single cable, with coupling connections that allow easy connection and u. U. include an opto-electrical or electrical-optical conversion.

Lösung der AufgabeSolution of the task

Wir schlagen ein Kabel (10) vor, welches über einen Spezialverschluss (Schraubverbindung, Steckverbindung, (8a), (8b), (8)) an die entsprechenden Durchführungen oder Endsysteme (3) (9) angeschlossen werden kann und sowohl Versorgungsspannungsleitungen (Kupfer oder anderer Leiter, (12), (13)) mit Datenleitungen in Form von Lichtwellenleitern (11) kombiniert. Die Versorgungsspannung (12) (13) wird über ein geschirmtes Koaxialkabel geleitet, um das herum eine jeweilige Anzahl von Lichtwellenleitern (11) liegt. Dieser Kabelbaum ist ummantelt, so dass für den Anwender lediglich ein diskretes Kabel entsteht. Durch die Benutzung einer reinen Gleichspannung zur Versorgung können induzierte Spannungen sehr einfach durch elektrische Filter (LPF, HPF, BPF, (6)) eliminiert werden.We hit a cable ( 10 ), which via a special closure (screw, plug connection, ( 8a ) 8b ) 8th )) to the corresponding feedthroughs or end systems ( 3 ) ( 9 ) and both supply voltage lines (copper or other conductors, ( 12 ) 13 )) with data lines in the form of optical waveguides ( 11 ) combined. The supply voltage ( 12 ) ( 13 ) is passed over a shielded coaxial cable around which a respective number of optical fibers ( 11 ) lies. This wiring harness is sheathed so that the user only gets a discrete cable. By using a pure DC voltage to supply induced voltages can be very easily by electrical filters (LPF, HPF, BPF, ( 6 )).

Die Lichtwellenleiter sind in einem hohen Magnetfeld unanfällig gegenüber Störungen. Mit Hilfe der Lichtwellenleiter (11) kann am Zielbaustein (3) ein getakteter Impuls erzeugt werden. Durch die Kombination mehrerer Lichtwellenleiter (11) in einem Kabel (10) ist eine Verpolung ausgeschlossen. Das Koaxialkabel mit den Versorgungsleitungen (12) (13) ist von einer Anzahl von Lichtwellenleitern (11) umgeben. An jedem Ende befindet sich ein Stecker (8a) (8b) (8), mit dem eine Verbindung mit z. B. einem Filter oder den Baugruppen eingegangen werden kann. Der Filter selber kann allerdings auch in das Kabel (10) integriert sein. Der Stecker besitzt eine Arretierung, wodurch eine Verpolung ausgeschlossen wird. Sollte ein externer Filter (6) verwendet werden, so ist der Filter so dimensioniert, dass die HF-Kabine abgeschirmt wird. Der Filter besitzt eine handliche Größe, mit der er z. B. durch einen Waveguide (7) gelegt werden kann. Die Lichtwellenleiter werden um den Tiefpassfilter geführt.The optical fibers are susceptible to interference in a high magnetic field. With the help of optical fibers ( 11 ) can be used at the target module ( 3 ) a clocked pulse can be generated. By combining several optical fibers ( 11 ) in a cable ( 10 ) a reverse polarity is excluded. The coaxial cable with the supply lines ( 12 ) ( 13 ) is of a number of optical waveguides ( 11 ) surround. At each end there is a plug ( 8a ) ( 8b ) ( 8th ), with which a connection with z. B. a filter or the modules can be received. The filter itself can, however, also in the cable ( 10 ) be integrated. The plug has a lock, whereby a reverse polarity is excluded. Should an external filter ( 6 ), the filter is dimensioned to shield the RF cabin. The filter has a handy size, with which he z. B. by a waveguide ( 7 ) can be placed. The optical fibers are routed around the low-pass filter.

Der Stecker (8a) (8b) (8) kann für jeden Lichtwellenleiter ein Sende-/Empfangsmodul beinhalten, der die optischen Signale in elektrische Impulse überträgt oder andersrum. Dies kann notwendig sein beim direkten Anschluss an die Endgeräte (3) (9). Bei der Durchführung durch die Kabine (5) bzw. bei der Kopplung von Lichtwellenleiter auf Lichtwellenleiter ist dies nicht unbedingt notwendig. In diesem Fall ist die Kupplungsverbindung (8a) auf (8b) sowohl für die LWL optisch durchlässig als auch elektrisch leitend für die Versorgungsleitung. Zusätzlich ist es möglich, an der Endgerätkupplung das Empfangsmodul mit dem benachbarten Sendemodul zu koppeln, so dass die erhaltene Information sofort wieder zurückgeschickt wird. Dadurch kann, zur Sicherheitskontrolle der Datenleitung, im Steuerelement ein Vergleich der gesendeten und empfangenen Daten durchgeführt werden.The plug ( 8a ) ( 8b ) ( 8th ) may include for each optical fiber a transceiver module which transmits the optical signals into electrical impulses or vice versa. This may be necessary for direct connection to the terminals ( 3 ) ( 9 ). When passing through the cabin ( 5 ) or in the coupling of optical fibers to optical fibers, this is not absolutely necessary. In this case, the coupling connection ( 8a ) on ( 8b ) optically transparent both for the optical fiber and electrically conductive for the supply line. In addition, it is possible to couple the receiver module to the adjacent transmitter module at the terminal coupling, so that the information obtained is sent back immediately. As a result, for the security control of the data line, a comparison of the transmitted and received data can be carried out in the control.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
MRT-MagnetsystemMRI magnet system
22
Patient oder Objekt im MRTPatient or object on MRI
33
Endgerät im oder im Umfeld des MRT MagnetsystemsTerminal in or around the MRT magnet system
44
Spannungs- und DatenverbindungVoltage and data connection
55
Abgeschirmte Hochfrequenzkabine um den MRT Magneten (5)Shielded radio frequency cabin around the MRT magnet ( 5 )
66
Elektrischer Filter (Low-Pass-Filter LPF, Hoch-Pass-Filter HPF, Band-Pass-Filter BPF)Electric filter (low pass filter LPF, high pass filter HPF, band pass filter BPF)
77
Hohlleiter- oder WaveguidedurchführungWaveguide or waveguide feedthrough
88th
Steck- oder Schraubverbindung mit oder ohne integrierten Filter (6)–(8a) männlicher Teil der Steck- oder Schraubverbindung, (8b) weiblicher Teil der Steck- oder SchraubverbindungPlug or screw connection with or without integrated filter ( 6 ) - ( 8a ) male part of the plug or screw connection, ( 8b ) female part of the plug or screw connection
99
Endgerät bzw. Steuergerät außerhalb der abgeschirmten Kabine (5)Terminal or control unit outside the shielded cabin ( 5 )
1010
Abgeschirmtes (14) Gesamtkabel bestehend aus Versorgungsleitungen (12) (13) und Lichtwellenleitern (11)Shielded ( 14 ) Total cable consisting of supply lines ( 12 ) ( 13 ) and optical waveguides ( 11 )
1111
Lichtwellenleiteroptical fiber
1212
Versorgungsleitungsupply line
1313
Versorgungsleitungsupply line
1414
Abschirmung des Gesamtkabels (10)Shielding of the complete cable ( 10 )

1 zeigt die Installation eines Endgeräts (3) innerhalb oder im Umfeld eines MRT Magnetsystems (1) und eines Patienten oder Objekts (2), die sich in einem hochfrequent abgeschirmten Raum (5) befinden und welches über elektrisch gefilterte (6) Daten- und Versorgungsleitungen indirekt (8) oder direkt (7) mit einem außerhalb der abgeschirmten Kabine (5) platzierten Steuer- oder sonstigem Endgerät (9) verbunden ist. 1 shows the installation of a terminal ( 3 ) within or around an MRT magnet system ( 1 ) and a patient or object ( 2 ) located in a high-frequency screened room ( 5 ) and which are electrically filtered ( 6 ) Data and supply lines indirectly ( 8th ) or directly ( 7 ) with one outside the shielded cabin ( 5 ) placed control or other terminal ( 9 ) connected is.

2 zeigt das Prinzip eines Low-Pass-Filters (LPF). 2 shows the principle of a low-pass filter (LPF).

3 zeigt das Prinzip der Gesamtleitung (10), bestehend aus abgeschirmten (14) Versorgungsleitungen und Lichtwellenleitern. 3 shows the principle of the overall management ( 10 ), consisting of shielded ( 14 ) Supply lines and fiber optic cables.

4 zeigt den Querschnitt im Schnitt A-A' der 3 mit LWL (11) in paarweiser Anordnung um die Versorgungsleitungen (12) (13) in einem abgeschirmten Gesamtkabel (10). 4 shows the cross section in section AA 'the 3 with fiber optic cable ( 11 ) in a paired arrangement around the supply lines ( 12 ) ( 13 ) in a shielded overall cable ( 10 ).

5 zeigt den Kupplungsverschluss (oder Schraubverschluss oder Steckverschluss), der sicherstellt, dass eine entsprechende optische Kopplung der LWL (11) erfolgt und eine elektrisch leitende Verbindung der Versorgungsleitungen (12) (13). Integriert dargestellt ist der elektrische Filter (6) der Versorgungsleitungen. 5 shows the coupling closure (or screw cap or plug-in closure), which ensures that a corresponding optical coupling of the optical fiber ( 11 ) and an electrically conductive connection of the supply lines ( 12 ) ( 13 ). Integrated is shown the electric filter ( 6 ) of the supply lines.

In 6 ist noch einmal das Gesamtprinzip dargestellt. Die Lichtwellenleiter werden über den Kupplungsanschluss direkt an einen entsprechenden Wandler angeschlossen, der die optische Information in elektrische Information umwandelt. Dieser Wandler könnte sich auch in dem Kupplungsanschluss (8) befinden. Die Versorgungsspannung eines im abgeschirmten Raum befindlichen Systems (3) wird über eine AC/DC Wandlung im System (9) erzeugt und dann an die Versorgungsleitungen (12) und (13) weitergegeben.In 6 Once again the overall principle is shown. The optical fibers are connected via the coupling connection directly to a corresponding transducer, which converts the optical information into electrical information. This converter could also be located in the coupling connection ( 8th ) are located. The supply voltage of a system in shielded room ( 3 ) is converted via an AC / DC conversion in the system ( 9 ) and then to the supply lines ( 12 ) and ( 13 ).

7 zeigt die Erfindung in der Gesamtheit. Von einem Endgerät (9) werden sowohl Versorgungsspannungen (12) (13) an abgeschirmte Kupferleitungen, als auch Dateninformationen in Form von optischen Signalen an LWL weitergegeben, gebündelt über einen Kupplungsausgang und den entsprechenden Kupplungseingang an ein gebündeltes und abgeschirmtes Kabel aus LWL und Versorgungsleitungen (10) übertragen. Ein im Kabel (10) integrierter elektrischer Filter (6) filtert die hochfrequenten Signale, bevor diese durch die abgeschirmte Kabine (5) in den MRT Raum eintreten. Dabei kann die Durchführung durch die Wand des abgeschirmten Raums entweder über eine Kombination von Kupplungen erfolgen, bei denen jeweils die optischen Kanäle aufeinander abgestimmt sind (durch genaue Übereinstimmung und entsprechende Arretierung der Kupplungsstücke) und die elektrischen Versorgungsleitungen eine leitende Verbindung haben. Alternativ kann in dem Wanddurchführungsstück auch ein entsprechender elektrischer Filter eingebaut sein. Im unteren Bild ist eine Variante gezeigt, bei der das Kabel (10) mit den integrierten elektrischen Filtern (6) durch einen Hohlleiter (7) direkt vom Endgerät (9) zum Endgerät (3) geführt wird. 7 shows the invention in its entirety. From a terminal ( 9 ), both supply voltages ( 12 ) ( 13 ) on shielded copper lines, as well as data information in the form of optical signals passed to fiber, bundled via a coupling output and the corresponding coupling input to a bundled and shielded cable made of fiber optic cables and supply lines ( 10 ) transfer. One in the cable ( 10 ) integrated electrical filter ( 6 ) filters the high-frequency signals before they pass through the screened cabin ( 5 ) enter the MRI room. In this case, the implementation of the wall of the shielded space can be done either via a combination of couplings in which each of the optical channels are matched to each other (by exact match and corresponding locking of the coupling pieces) and the electrical supply lines have a conductive connection. Alternatively it can be installed in the wall passage piece and a corresponding electrical filter. The lower picture shows a variant where the cable ( 10 ) with the integrated electric filters ( 6 ) through a waveguide ( 7 ) directly from the terminal ( 9 ) to the terminal ( 3 ) to be led.

Claims (6)

Opto-elektrisches Hybridkabel für die Anwendung in der Magnetresonanzbildgebung zur Durchdringung eines hochfrequent abgeschirmten Raums, bestehend aus mindestens zwei elektrisch abgeschirmten Gleichspannungsleitungen, mehreren paarweise angeordneten potentialfreien Lichtwellenleitern, einer arretierbaren, lösbaren Schraub- oder Steckverbindung, die das opto-elektrische Hybridkabel abschließt, und mehreren elektrischen Filtern, die mit den mindestens zwei elektrisch abgeschirmten Gleichspannungsleitungen elektrisch über eine Reihen- oder Parallelschaltung verbunden sind.Opto-electrical hybrid cable for use in magnetic resonance imaging for penetrating a high-frequency shielded room, comprising at least two electrically shielded DC power lines, a plurality of paired floating optical fibers, a lockable, detachable screw or plug that terminates the hybrid opto-electric cable, and a plurality electrical filters which are electrically connected to the at least two electrically shielded DC voltage lines via a series or parallel connection. Opto-elektrisches Hybridkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Filter abhängig vom Einsatzgebiet des opto-elektrischen Hybridkabels als Low-Pass-Filter (LPF), Hoch-Pass-Filter (HPF) oder Band-Pass-Filter (BPF) ausgestaltet sind.Opto-electrical hybrid cable according to claim 1, characterized in that the electrical filters depending on the application of the opto-electric hybrid cable as a low-pass filter (LPF), high-pass filter (HPF) or band-pass filter (BPF) are designed. Opto-elektrisches Hybridkabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Filter aus diskreten Bauteilen aufgebaut sind oder durch zusätzliche Abschirmelemente auf oder in dem opto-elektrischen Hybridkabel realisiert werden.Opto-electrical hybrid cable according to claim 1 or 2, characterized in that the electrical filters are constructed of discrete components or be realized by additional shielding on or in the opto-electric hybrid cable. Opto-elektrisches Hybridkabel nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verpolung der Schraub- oder Steckverbindung durch eine eindeutige Kombination mehrerer paarweise angeordneter potentialfreier Lichtwellenleiter ausgeschlossen ist.Opto-electrical hybrid cable according to one of the preceding claims, characterized in that a reverse polarity of the screw or plug connection is excluded by a unique combination of a plurality of pairs of potential-free optical waveguide. Opto-elektrisches Hybridkabel nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die arretierbare, lösbare Schraub- oder Steckverbindung je ein Verbindungselement für jeden einzelnen Lichtwellenleiter aufweist, wobei jedes Verbindungselement ein Sende-/Empfangsmodul beinhaltet, das optische Signale in elektrische Signale wandelt und umgekehrt.Opto-electrical hybrid cable according to one of the preceding claims, characterized in that the lockable, detachable screw or plug connection each having a connecting element for each individual optical waveguide, wherein each connecting element includes a transmitting / receiving module that converts optical signals into electrical signals and vice versa , Opto-elektrisches Hybridkabel nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das opto-elektrische Hybridkabel mit einem Durchführungsstück verbindbar ist, wobei das Durchführungsstück einen optischen Durchgang für die Lichtwellenleiter sowie einen elektrischen Durchgang für die Gleichspannungsleitungen durch eine Wand des hochfrequent abgeschirmten Raumes hindurch ermöglicht.Opto-electrical hybrid cable according to one of the preceding claims, characterized in that the opto-electric hybrid cable is connectable to a feedthrough piece, wherein the lead-through piece allows an optical passage for the optical waveguide and an electrical passage for the DC voltage lines through a wall of the high-frequency shielded space ,
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