本發(fā)明還涉及一種帶有導(dǎo)頻聲設(shè)備的磁共振系統(tǒng)。該磁共振系統(tǒng)具有接收器，所述接收器構(gòu)造用于同時接收并評估導(dǎo)頻音信號和磁共振信號。

背景技術(shù)：

1、磁共振層析成像設(shè)備是為了將檢查對象成像而將檢查對象的核自旋利用外部的強磁場定向，并且通過交變磁場激勵檢查對象的核自旋以圍繞該定向進動的成像設(shè)備。自旋從這種激勵狀態(tài)到較低能量狀態(tài)的進動或返回作為響應(yīng)又產(chǎn)生交變磁場，該交變磁場通過天線接收。

2、借助梯度磁場，對信號施加位置編碼，該位置編碼隨后能夠?qū)崿F(xiàn)接收到的信號與體積元素的關(guān)聯(lián)。然后對接收到的磁共振信號進行分析并且提供檢查對象的二維或三維成像表示。

3、該磁共振信號非常弱。因此，為了獲得足夠高的信噪比，必須長時間地在一次或反復(fù)測量中獲取信號。與患者的不可避免的運動、如心跳或呼吸運動相比，磁共振信號的獲取較慢。這些運動引起所產(chǎn)生的圖像中的偽影。

4、但如果與運動同步地反復(fù)實施短暫的圖像獲取并且對獲取的數(shù)據(jù)取平均值，仍然可以對運動的器官進行成像。

5、同步可以通過專用傳感器、例如呼吸帶或心電圖電極實現(xiàn)。

6、為了避免使用這些額外的傳感器，由專利文獻(xiàn)us2015/0320342?a1已知將連續(xù)的、單頻的交變磁場從小型導(dǎo)體環(huán)開始至少部分地穿過患者身體耦合到磁共振線圈的各個單獨的元件中。

7、由于大多數(shù)生物組織對磁場幾乎完全透明，因此所產(chǎn)生的磁場幾乎不改變地穿透患者的身體。但大多數(shù)組織具有(弱)導(dǎo)電性并且因此連續(xù)的波磁場誘發(fā)渦流。這些渦流又產(chǎn)生疊加在激勵磁場上的磁場，從而導(dǎo)致接收線圈中的接收到的磁場中的調(diào)制。

8、通過分析該信號可以推斷出心臟或呼吸的運動階段。

9、但在使用導(dǎo)頻音信號時可能出現(xiàn)的是，接收到的信號和因此由運動引起的振幅波動也非常弱并且?guī)缀醪荒芊治?。尤其適用的情況在于，導(dǎo)頻音和磁共振信號同時被共同的接收器接收和評估，因為接收系統(tǒng)的有效振幅動態(tài)范圍不應(yīng)受到導(dǎo)頻音信號的制約，由此限制了最大可實現(xiàn)的導(dǎo)頻音信號接收電平。還可能出現(xiàn)的是，穿透由于心跳而運動的組織的交變磁場的比例過低并且在這種情況下解調(diào)后的接收信號具有過低的信噪比。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、因此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是使對患者運動的獲取更好并且更可靠。

2、所述技術(shù)問題通過按照本發(fā)明的權(quán)利要求1的磁共振系統(tǒng)解決。

3、根據(jù)本發(fā)明的磁共振系統(tǒng)具有導(dǎo)頻音設(shè)備。所述導(dǎo)頻音設(shè)備解耦高頻磁交變場，其在以下也被稱為導(dǎo)頻音。該交變場通過器官邊界的感應(yīng)電流和易感性躍遷與患者身體相互作用。這種交互作用隨著身體的運動而改變，并且導(dǎo)致導(dǎo)頻音被調(diào)制為導(dǎo)頻音信號，該導(dǎo)頻音信號被導(dǎo)頻音設(shè)備的接收器接收并由此能夠檢測出患者身體的運動或身體內(nèi)運動。

4、根據(jù)本發(fā)明的磁共振系統(tǒng)具有用于磁共振斷層成像儀，用于接收磁共振信號以對患者成像。在根據(jù)本發(fā)明的磁共振系統(tǒng)中，磁共振斷層成像儀的接收器也被用于在接收磁共振信號的同時還接收導(dǎo)頻音信號。因此，可用的信號處理資源得到了雙重利用。在這種情況下，導(dǎo)頻音設(shè)備必須在接收器也能檢測到的范圍內(nèi)產(chǎn)生導(dǎo)頻音。換句話說，導(dǎo)頻音的頻率范圍接近拉莫爾頻率，而拉莫爾頻率是由待檢測的核自旋和磁共振斷層成像儀的靜態(tài)磁場b0預(yù)先確定的。導(dǎo)頻音的頻率與拉莫爾頻率略有偏差，例如偏差小于5％、2％或1％，并且不在磁共振信號占用的頻段內(nèi)。

5、優(yōu)選地，對于導(dǎo)頻音信號和磁共振信號還可以共同地使用另外的資源。尤其還可以考慮的是，磁共振系統(tǒng)可以為導(dǎo)頻音信號和磁共振信號設(shè)置共用的接收路徑，以及通往接收器的共用信號路徑或接收路徑，包括天線線圈和/或前置放大器或低噪聲放大器(lna)。

6、根據(jù)本發(fā)明的磁共振系統(tǒng)還具有與頻率相關(guān)的衰減器，所述衰減器構(gòu)造用于使接收到的導(dǎo)頻音信號相對于接收到的磁共振信號衰減。換言之，與頻率相關(guān)的衰減器具有與頻率相關(guān)的特征曲線，該特征曲線并不會導(dǎo)致或者僅略微導(dǎo)致磁共振信號的衰減，而對導(dǎo)頻音信號則具有預(yù)定的較強衰減。磁共振信號和導(dǎo)頻音信號的衰減比例在此為預(yù)定的值。

7、在此，該衰減器在信號路徑上布置在接收器的a/d轉(zhuǎn)換器的上游，尤其位于放大器與a/d轉(zhuǎn)換器之間，并且優(yōu)選實施為模擬電路。還可以考慮的是，衰減器是前置放大器的集成部件，例如作為與頻率相關(guān)的負(fù)反饋。

8、在此，導(dǎo)頻音和導(dǎo)頻音信號的概念不同。導(dǎo)頻音是指由導(dǎo)頻音設(shè)備生成并且發(fā)射至患者身體的信號。相對地，導(dǎo)頻音信號則是指由導(dǎo)頻音合成的、在接收器中被評估的信號。一方面，導(dǎo)頻音信號具有預(yù)期的波動，該波動通過患者的身體的運動或身體內(nèi)的運動引起傳播中并由局部線圈接收的導(dǎo)頻音的振幅波動或調(diào)制。另一方面，還可以對導(dǎo)頻音信號實施進一步的預(yù)處理，例如通過局部線圈或帶通濾波器的頻率特性進行濾波、通過lna進行預(yù)防大或者頻率轉(zhuǎn)換為中間頻率。不過，這些影響對局部線圈接收的磁共振信號和調(diào)制的導(dǎo)頻音的影響基本相同，例如頻率分離和振幅比基本保持不變或完全不變。因此，必要時在磁共振信號的拉莫爾頻率所做的說明與中頻信號的頻率方面，相應(yīng)地將中頻信號轉(zhuǎn)換為導(dǎo)頻音信號。

9、在當(dāng)前的mr接收系統(tǒng)中，通過模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(adc)確定可用振幅動態(tài)范圍。通過在adc之前加入衰減器，可以增加接收系統(tǒng)的可用振幅動態(tài)范圍，但帶來噪聲數(shù)的增加。由于與所使用的衰減器相比，接收器的噪聲數(shù)以及背景噪聲明顯較少地增加，因此，如果發(fā)射的導(dǎo)頻音的電平以及導(dǎo)頻音信號的電平被提高到與借助衰減器降低的接收器放大倍數(shù)相同的程度，則以有利的方式增大了接收的導(dǎo)頻音信號的信噪比(snr)。mr接收路徑的可用振幅動態(tài)范圍并不受此影響。

10、其它有利的實施方式在從屬權(quán)利要求中給出。

11、在根據(jù)本發(fā)明的磁共振系統(tǒng)的一種可以考慮的實施方式中，通過衰減器，接收的導(dǎo)頻音信號相對于接收的磁共振信號的衰減大于3db、6db或9db。優(yōu)選地，然而衰減不會大于12db、18db或24db。

12、為了不干擾磁共振信號的接收，接收到的導(dǎo)頻音信號必須具有明顯更低的電平，尤其在共同的a/d轉(zhuǎn)換器的輸入端。為了提高導(dǎo)頻音信號的信噪比(snr)，根據(jù)本發(fā)明，發(fā)射的導(dǎo)頻音的電平以相當(dāng)?shù)碾娖教岣撸员阌滞ㄟ^衰減器的將其重新降低。由此，即使在衰減器下游a/d轉(zhuǎn)換器的輸入端在磁共振信號與導(dǎo)頻音信號之間的電平間隔相同，也能夠以有利的方式將導(dǎo)頻音信號的信噪比提高一個值，該值大致相當(dāng)于發(fā)送的導(dǎo)頻音的衰減或提高。該值受發(fā)射的導(dǎo)頻音的限制和前置信號調(diào)節(jié)(如前置放大器和/或混頻器)的有限的振幅動態(tài)范圍、sar、法規(guī)限制和/或?qū)ьl音對其他單元的干擾的限制。不過，原則上也可以將衰減器布置在接收路徑信號調(diào)節(jié)的上游，不過噪聲成分(例如熱噪聲)也會被前置放大器放大。

13、在根據(jù)本發(fā)明的磁共振系統(tǒng)的一種可能的實施方式中，磁共振系統(tǒng)構(gòu)造用于通過提高導(dǎo)頻音設(shè)備的導(dǎo)頻音的發(fā)射電平來補償衰減器的衰減。當(dāng)衰減器將導(dǎo)頻音電平例如降低6db時，則相應(yīng)地由導(dǎo)頻音設(shè)備發(fā)送的導(dǎo)頻音電平提高2倍或6db。在此，可以使用現(xiàn)有技術(shù)中系統(tǒng)的導(dǎo)頻音信號作為參比電平，也可以使用待評估的最大磁共振信號的電平。換句話說，通過衰減器和導(dǎo)頻音電平的提高，a/d轉(zhuǎn)換器輸入端的導(dǎo)頻音信號電平與不具有根據(jù)本發(fā)明的衰減器的現(xiàn)有技術(shù)中的磁共振斷層成像儀相比基本保持不變。尤其地，磁共振信號與衰減器下游的導(dǎo)頻音信號之間的電平間距保持在與現(xiàn)有技術(shù)的磁共振系統(tǒng)相同的值。

14、如前所述，通過提高導(dǎo)頻音的發(fā)射電平，實現(xiàn)了所接收的導(dǎo)頻音信號的改進的信噪比。

15、在根據(jù)本發(fā)明的按照前述權(quán)利要求中任一項所述的磁共振系統(tǒng)的可考慮的實施方式中，衰減器具有陷波濾波器(帶阻濾波器)。陷波濾波器是指在通過時僅將窄帶信號的電平降低而其他頻域基本不變的過濾器，也即例如小于0.5db或0.1db的波動性。在此，這樣的信號被視作是窄帶的，所述信號具有的帶寬與導(dǎo)頻音信號的帶寬數(shù)量級相同，也即小于500hz、100hz、50hz或10hz。此外，還可以通過共同的濾波器對多個頻譜相近的導(dǎo)頻音信號進行衰減。

16、有利地，陷波濾波器僅衰減導(dǎo)頻音信號，并且允許磁共振信號基本上不變。

17、在根據(jù)本發(fā)明的磁共振系統(tǒng)的可行的實施方式中，衰減器具有石英諧振器。

18、有利地，所述石英諧振器具有頻率穩(wěn)定性。

19、在根據(jù)本發(fā)明的磁共振系統(tǒng)的可行的實施方式中，衰減器具有多個耦連的諧振器。在此，諧振器是指具有諧振頻率(即優(yōu)先通過頻率或衰減頻率)的濾波器元件。這里的耦合是指諧振器之間在兩個方向上的相互作用。例如，耦合可以是電感式、電容式和/或電阻式。

20、有利地，通過相互作用的諧振器可以影響衰減器或帶通濾波器的特性，尤其是通帶的帶寬。因此，在選擇帶寬和衰減時，可以從pr信號頻率的衰減、對mr信號的有限影響以及盡可能短的瞬態(tài)振蕩時間三方面進行折衷。

21、高通濾波器或低通濾波器也可用作衰減器。這種情況下，濾波器的邊緣位于導(dǎo)頻音的頻率和磁共振信號的頻率之間，特別是磁共振系統(tǒng)的拉莫爾頻率，這是由待檢測的核自旋的磁矩和磁共振系統(tǒng)的靜態(tài)磁場b0決定的。如果導(dǎo)頻音的頻率高于拉莫爾頻率，則使用低通濾波器來衰減先導(dǎo)音信號，相應(yīng)地，如果導(dǎo)頻音的頻率低于拉莫爾頻率，則使用高通濾波器。在此，也可以使用諧振天線線圈的頻率選擇性來衰減頻譜距離較遠(yuǎn)的導(dǎo)頻音信號。

22、然而，高通濾波器和低通濾波器的組合也可用作衰減器或陷波濾波器。

23、有利地，允許利用高通和低通濾波器實現(xiàn)特別快速的瞬態(tài)行為和/或通帶內(nèi)的低波動性。

24、在根據(jù)本發(fā)明的磁共振系統(tǒng)的一種可行的實施方式中，磁共振系統(tǒng)具有多個接收通道。所述接收通道例如可用于平行接收局部線圈矩陣的磁共振信號。根據(jù)本發(fā)明，多個接收通道分別具有接收器和與頻率相關(guān)的衰減器。在此，衰減器可以是接收器的一部分，但也可以是前置放大器或lna(例如)的一部分，或布置在lna和接收器之間。在此可以考慮的是，衰減器分別具有不同的衰減值。在此，衰減值優(yōu)選取決于具體情形運行中的導(dǎo)頻音的預(yù)期接收電平。在此，各衰減值的配置應(yīng)使導(dǎo)頻音信號在衰減器下游的所有接收器中具有基本相同的電平。

25、例如，接收電平會受到所連接的天線線圈相對于導(dǎo)頻音發(fā)射天線的距離和幾何布置的影響。

26、還可以考慮的是，一個衰減器或多個衰減器具有可由磁共振系統(tǒng)控制器調(diào)節(jié)的衰減量，這樣控制器就可以調(diào)節(jié)衰減量，使導(dǎo)頻音信號在接收器處降低到預(yù)定電平。

27、鑒于幾何布置和因患者實現(xiàn)的不同衰減，導(dǎo)頻音的接收電平在不同的天線線圈和接收通道中有差別。在這種情況下，具有最高電平的天線線圈代表了發(fā)射導(dǎo)頻音最大電平的極限。如果在大部分或所有接收通道中都有單獨的衰減器，特別是如果這些衰減器的衰減值能夠減少接收器之間的導(dǎo)頻音信號與天線線圈的接收信號之間的電平差，那么導(dǎo)頻音信號就能以更高的電平發(fā)射，從而進一步提高導(dǎo)頻音信號的信噪比。

28、在本發(fā)明磁共振系統(tǒng)的一種可行的實施方案中，磁共振系統(tǒng)具有控制器，所述控制器構(gòu)造用于調(diào)節(jié)與頻率相關(guān)衰減器的衰減。例如，可調(diào)的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器可作為可變電阻變化，或通過輸出電壓以pin二極管的形式改變在衰減器電路中的可變電容，如下圖所示。

29、在此，控制器構(gòu)造用于調(diào)節(jié)衰減器，從而降低多個接收通道的接收器中導(dǎo)頻音信號之間的信號電平差。這可以例如由此實現(xiàn)，即，控制器根據(jù)本發(fā)明的用于運行磁共振系統(tǒng)的方法執(zhí)行以下將闡述的程序。

30、在根據(jù)本發(fā)明的方法中，控制器在一步驟中確定多個接收器中導(dǎo)頻音信號的信號電平。例如可行的是，數(shù)字接收器借助傅里葉變換濾除導(dǎo)頻音信號并確定其電平。然而也可以考慮其他濾波器，例如帶通濾波器，其分離出導(dǎo)頻音信號。然而還可以行的是，在沒有磁共振信號和有源導(dǎo)頻音的情況下，作為校準(zhǔn)過程的一部分，也可以確定接收器的電平，在這種情況下，基本上只有導(dǎo)頻音信號被檢測，并且優(yōu)選可以省去昂貴的濾波措施。

31、在后續(xù)的步驟中，控制器調(diào)節(jié)與頻率相關(guān)的衰減器的衰減，從而降低在多個接收通道的接收器中導(dǎo)頻音信號之間的信號電平差。換言之，通過調(diào)節(jié)衰減器，補償在接收通道中導(dǎo)頻音信號的電平。

32、為此例如可以考慮的是，首先確定具有用于導(dǎo)頻音信號的最低信號電平的接收通道。對于其他接收通道，控制器則確定與該接收通道的電平差。隨后，控制器調(diào)節(jié)其他接收信道各自的衰減器，使其信號電平降低，優(yōu)選與具有最低信號電平的接收信道的信號電平基本相同。如果一個接收信道的信號電平比最弱接收信道的信號電平高6db，衰減器的衰減可以增加6db，也可以增加7db或8db或更多。

33、在后續(xù)的步驟中，調(diào)節(jié)導(dǎo)頻音的發(fā)射電平，使接收通道的信號電平不超過a/d轉(zhuǎn)換器上游的預(yù)定信號電平。在這種情況下，預(yù)定的信號電平可以由磁共振信號的預(yù)期信號電平和/或a/d轉(zhuǎn)換器的輸入電平確定。

34、例如，如果磁共振信號的預(yù)期信號電平為0dbfs，即a/d轉(zhuǎn)換器處理的最大輸入電平，而信號電平最低的接收通道的導(dǎo)頻音信號的信號電平為-18dbfs，則例如控制器會調(diào)節(jié)其他接收通道的衰減器，使其信號電平不超過-18dbfs。隨后，如果希望最大預(yù)期磁共振信號和導(dǎo)頻音信號之間的電平間隔為-6db，則可將導(dǎo)頻音的信號電平提高12db。

35、在這種情況下，示例中的指定電平只是示例性的，也可以采用其他值。例如，也可以確定哪個接收通道的導(dǎo)頻音信號電平最高，相應(yīng)地降低其他接收通道衰減器的衰減量，以獲得基本相同的導(dǎo)頻音信號電平，然后降低或提高導(dǎo)頻音的發(fā)射電平。

36、通過自適應(yīng)調(diào)節(jié)衰減器和導(dǎo)頻音，特別是對多個接收通道進行自適應(yīng)調(diào)節(jié)，可以確保更可靠地識別患者的運動或體內(nèi)的運動。