專利名稱：磁共振設(shè)備的線圈裝置、相關(guān)接收電路和相應(yīng)磁共振設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于磁共振設(shè)備的、帶有一個線圈的線圈裝置，其磁共振信號能夠被傳輸?shù)絺鬏旊娎|上。本發(fā)明還涉及一種帶有模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的接收電路，所述線圈的磁共振信號可通過傳輸電纜傳輸給該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器。最后，本發(fā)明還涉及一種帶有這些組件的磁共振設(shè)備。
背景技術(shù)：
在磁共振設(shè)備中為了測取信號通常需要多個線圈裝置。為此每個線圈裝置通過自己的電纜與接收電路連接。這在實際中導(dǎo)致要敷設(shè)多條電纜，其中每條電纜還附加地需要一個殼式陷波器(Mantelwellensperre)。
現(xiàn)有技術(shù)的解決方法煩瑣、工作量大且費用高，此外還易引起錯誤。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種用于磁共振設(shè)備的線圈裝置和與其相關(guān)的接收電路，使敷設(shè)電纜的費用明顯降低。
根據(jù)本發(fā)明，上述線圈裝置的技術(shù)問題是這樣解決的，即在線圈后設(shè)置一個調(diào)制器，借助該調(diào)制器可以在載波頻率上對磁共振信號進行調(diào)制，并且在該調(diào)制器后設(shè)置一個供電元件，借助這個供電元件在載波頻率上調(diào)制的磁共振信號被輸送到傳輸電纜上。
根據(jù)本發(fā)明，與此相關(guān)的接收電路的技術(shù)問題是這樣解決的，即在模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器前設(shè)置一個解調(diào)器，借助該解調(diào)器將在載波頻率上調(diào)制的、并通過傳輸電纜傳輸給接收電路的磁共振信號進行解調(diào)。
調(diào)制器的載波頻率可以是固定的。但前提是載波頻率能夠通過手動或控制指令來改變。同樣，解調(diào)器的載波頻率也是可變的。因為這樣就尤其不是要求設(shè)置多個并聯(lián)的解調(diào)電路，而僅僅是安裝合適的解調(diào)器。
當(dāng)在該調(diào)制器前面設(shè)置用于對磁共振信號進行帶通濾波的頻率濾波器時，則在接收電路里磁共振信號就能夠清楚地分離。當(dāng)在該頻率濾波器后還附加地設(shè)置一個解調(diào)器時，則這種分離就會更好。在此，該線圈裝置中的頻率濾波器將拉莫爾頻率作為中頻。
當(dāng)在調(diào)制器和頻率濾波器之間設(shè)置一個混頻器時(借助該混頻器可將濾波后的磁共振信號與基頻混合)，則要調(diào)制的頻率范圍較小。因此在接收電路中可以有更好的對所涉及的調(diào)制信號的分離。當(dāng)基頻靠近拉莫爾頻率時，尤其如此。在這種情況下尤其可借助設(shè)置在解調(diào)器后的頻率濾波器對解調(diào)的磁共振信號在中頻處進行帶通濾波，該中頻明顯小于比拉莫爾頻率。此外，在這種情況下，接收電路的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器具有一個明顯小于拉莫爾頻率的截止頻率。
當(dāng)在混頻器后面設(shè)置一個為了過濾拉莫爾頻率和基頻的和頻率的中頻帶通濾波器時，就可通過和頻率杜絕產(chǎn)生可能出現(xiàn)的干擾。
基頻可以在線圈裝置內(nèi)部產(chǎn)生。但優(yōu)選地是將基頻通過傳輸電纜傳輸給混頻器。由于基頻可以對所有的線圈裝置都一樣，并且對接收電路是已知的，因此這是特別有效的。優(yōu)選地，其輸出信號具有基頻的頻率發(fā)生器甚至是接收電路的一部分。
當(dāng)在混頻器和傳輸電纜之間設(shè)置一個用于在傳輸電纜上的信號中過濾基頻的頻率濾波器時，則其它可能干擾影響傳輸?shù)秸{(diào)制器的信號的頻率就被預(yù)先過濾掉。優(yōu)選地是在頻率發(fā)生器和傳輸電纜之間也設(shè)置一個頻率濾波器。
當(dāng)在調(diào)制器前面設(shè)置一個動態(tài)壓縮器時，則所要求的調(diào)制器的控制范圍就會較小。所要求的僅是較小的信噪比。由此引起的磁共振信號的失真通過在接收電路的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器后設(shè)置一個相應(yīng)的解壓縮器進行補償。
當(dāng)在調(diào)制器前面設(shè)置一個用于過濾輸入調(diào)制器的輸入信號的輸入帶通濾波器時，則從調(diào)制器輸出的信號被頻帶截止。當(dāng)在調(diào)制器后面附加設(shè)置一個用于過濾從調(diào)制器輸出的輸出信號的輸出帶通濾波器時，頻帶邊界會更窄。
可以通過一個變壓器把調(diào)制器和/或解調(diào)器連接到傳輸電纜上。
當(dāng)對線圈裝置通過傳輸電纜供電時，還會降低敷設(shè)電纜的費用。在此接收電路相應(yīng)地具有一個給傳輸電纜供電的供電裝置。
當(dāng)線圈裝置具有一個通過傳輸電纜傳輸控制指令的控制電路時，敷設(shè)電纜的費用還能夠被降低。在此接收電路相應(yīng)地具有一個控制電路，借助該控制電路可將控制指令傳送到傳輸電纜上。
控制電路可以和傳輸電纜電連接，并且為了測定預(yù)定的控制信號通過傳輸電纜傳輸給線圈裝置的供電電壓的電平和/或符號要能夠被測取。在這種情況下對應(yīng)地用于傳輸預(yù)定控制信號的控制電路可以改變輸送到傳輸電纜的供電電壓電平和/或符號。
當(dāng)用于測取控制信號的控制電路分析一個通過傳輸電纜傳輸給線圈裝置的交流電壓的變化時，則可用特別簡單和容易的方式傳輸多個控制指令。在此相應(yīng)地用于傳輸控制信號的控制電路把交流電壓的變化傳輸?shù)絺鬏旊娎|上。
當(dāng)在控制電路之前設(shè)置一個頻率濾波器時，可特別簡單而可靠地將控制指令與其它頻率的信號分離開來。
本發(fā)明一個特別常見的應(yīng)用情況是將所述線圈設(shè)計為局部線圈。
還可將調(diào)制器和解調(diào)器設(shè)計成頻率調(diào)制器或變頻器。


本發(fā)明的其它優(yōu)點和細節(jié)將在下面結(jié)合附圖對實施方式說明中更加清楚。其中，在原理示意圖中示出圖1一個磁共振設(shè)備示意圖，圖2一個線圈裝置和圖3一個接收電路。
具體實施例方式
按照圖1，所示磁共振設(shè)備具有一個接收電路1。該接收電路1設(shè)置在屏蔽倉2外。該屏蔽倉2內(nèi)設(shè)置了多個線圈裝置3，這些線圈裝置通過公共傳輸電纜4和相關(guān)的連接元件5與接收電路1相連。傳輸電纜4優(yōu)選地設(shè)計成同軸電纜。在傳輸電纜4上至少有一個設(shè)置在線圈裝置3和接收電路1之間的殼式陷波器6。
按照圖2，每個線圈裝置3具有一個線圈7。該線圈7可以是固定安裝在磁共振設(shè)備上的線圈。但是線圈7優(yōu)選地設(shè)計為局部線圈。
在線圈7后設(shè)置了一個前置放大器8。該前置放大器8的輸出信號被傳輸?shù)筋l率濾波器9上。在頻率濾波器9里對預(yù)放大的線圈7的輸出信號(即磁共振信號)進行帶通濾波。頻率濾波器9為此以拉莫爾頻率作為中頻。
濾波后的磁共振信號被從頻率濾波器9傳輸?shù)交祛l器10。在混頻器10中將濾波后的磁共振信號與基頻混合。在此該基頻通過另一個頻率濾波器11通過傳輸電纜4傳輸?shù)交祛l器10?；l借助頻率濾波器11被過濾。即頻率濾波器11僅允許基頻通過，所有其它頻率都禁止通行。
按照圖3，基頻為此通過一個頻率濾波器12從頻率發(fā)生器13被傳輸?shù)絺鬏旊娎|4上。根據(jù)圖3頻率發(fā)生器13和頻率濾波器12為接收電路1的組成部分。
視基本磁場強度而定，拉莫爾頻率一般位于8到125MHz之間。例如對于1.5T的基本磁場，拉莫爾頻率為63.6MHz?；l優(yōu)選地應(yīng)該靠近拉莫爾頻率。這兩個頻率之間的差應(yīng)該在例如1到3MHz之間，如1.4MHz。
混頻器10的輸出信號通過中間帶通濾波器10′被傳輸?shù)揭粋€動態(tài)壓縮器14。該中間帶通濾波器10′被調(diào)準(zhǔn)到拉莫爾頻率與基頻的差值上。只有這一區(qū)域的頻率被允許通過。所有其它的頻率，特別是拉莫爾頻率與基頻之和的頻率將被過濾掉。
最后，所述動態(tài)壓縮器14的輸出信號通過輸入帶通濾波器15′被傳輸?shù)秸{(diào)制器15。結(jié)果信號借助于調(diào)制器15在載波頻率上被調(diào)制。在載波頻率上調(diào)制后的信號將通過輸出帶通濾波器15″被傳輸?shù)焦╇娫?5a。從這個供電元件15a出來的在載波頻率上調(diào)制的磁共振信號通過變壓器16被傳輸?shù)絺鬏旊娎|4上。
通常，載波頻率位于GHz范圍內(nèi)，例如在1到2GHz之間。載波頻率對每個線圈裝置3是獨立的。直接相鄰的載波頻率例如有50到100MHz的頻率差。每個線圈裝置3的載波頻率在此可以設(shè)置成固定的。但優(yōu)選載波頻率(如圖2中用箭頭A所示的)是可變的。
按照圖3，接收電路1具有一個解調(diào)器17，它同樣通過變壓器18與傳輸電纜4連接起來。從調(diào)制器15傳輸?shù)絺鬏旊娎|4上的已調(diào)制的磁共振信號由解調(diào)器17解調(diào)。為了選擇線圈裝置3，解調(diào)器17的載波頻率是可變的。圖3中解調(diào)器17的載波頻率用箭頭B表示。
在解調(diào)器17后設(shè)置了一個頻率濾波器19。在頻率濾波器19中解調(diào)的磁共振信號將被中頻帶通濾波。該中頻是被解調(diào)的磁共振信號的中間頻率。它明顯小于拉莫爾頻率，并實際上等于拉莫爾頻率與基頻的差。該解調(diào)的磁共振信號典型地位于1到3MHz區(qū)域之間。
頻率濾波器19的輸出信號被傳輸?shù)侥M數(shù)字轉(zhuǎn)換器20。在該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器中，到此仍為模擬的磁共振信號被數(shù)字化。該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器20當(dāng)然必須具有一個明顯大于解調(diào)的磁共振信號所處的頻段的截止頻率。但該截止頻率可以明顯小于拉莫爾頻率。例如，該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器20的截止頻率可在10MHz左右。
在模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器20后設(shè)置了一個解壓縮器21。借助該解壓縮器21對動態(tài)壓縮器4所實施的壓縮進行補償。
可以設(shè)置多個解調(diào)器17和位于其后的組件19至21。這在圖3中通過一個節(jié)點K示出，通過節(jié)點K其它解調(diào)器17也能連接到變壓器上。在這種情況下，每個解調(diào)器17當(dāng)然要調(diào)準(zhǔn)到其它載波頻率。
此外，按照圖3，接收電路1具有一個供電裝置21。借助該供電裝置21通過一個軛流圈22可向傳輸電纜4供電。因此按照圖2，線圈裝置3也可以通過傳輸電纜4由另一個軛流圈23來供電。按照圖2，軛流線圈23與一個供電裝置24相連，供電裝置發(fā)出的電能被分配在線圈裝置3的各個負(fù)載電路上。
此外，按照圖3，接收電路1具有一個控制電路25。在這種情況下，控制電路25將控制指令傳輸?shù)絺鬏旊娎|4上。各線圈裝置3相應(yīng)地具有一個控制電路26，其分析并執(zhí)行通過傳輸電纜4傳輸?shù)目刂浦噶睢?br> 當(dāng)控制電路26(直接地或例如通過供電裝置24)和傳輸電纜4電連接時，則控制電路25例如可以控制供電裝置21。借此例如能夠改變輸送到傳輸電纜4上的供電電壓的電平和/或符號。然后控制電路26測取供電電壓的電平和/或符號并且由此測定預(yù)定的控制信號。
此外，還可如圖3中用一組波列27示出的那樣，控制電路25將交流電壓的變化傳輸?shù)絺鬏旊娎|4上。在這種情況下，線圈裝置3的控制電路26從通過傳輸電纜4傳輸?shù)慕涣麟妷鹤兓_定控制信號。即控制電路分析交流電壓的變化。交流電壓的變化優(yōu)選地位于一個既明顯地遠離GHz的載波頻率范圍也遠離拉莫爾頻率和基頻的60MHz的頻率范圍。典型地它在一個很低的頻率，并位于KHz頻段內(nèi)。特別是在控制電路26前設(shè)置一個當(dāng)然處于KHz頻段的頻率濾波器28的情況下，這是可能的。
借助于交流電壓變化可以傳輸許多控制指令。例如可以傳輸一條控制指令給控制電路26，根據(jù)這條指令來控制一個設(shè)置在線圈7中的PIN二極管29。然后線圈7由于控制而失調(diào)。借此例如可使各線圈裝置3通過相應(yīng)的失調(diào)從可能的接收線圈裝置中被遮斷。
借助本發(fā)明在避免電磁屏蔽問題情況下可以容易地通過公共傳輸電纜4將多個線圈裝置3與公共的接收電路1連接。為此可以選擇將調(diào)制器15和解調(diào)器17設(shè)計成調(diào)頻器或者變頻器。
權(quán)利要求
1.一種用于磁共振設(shè)備的線圈裝置，其具有一個線圈(7)，在該線圈后設(shè)置了一個調(diào)制器(15)，借助該調(diào)制器可以將線圈(7)的磁共振信號調(diào)制到載波頻率；以及一個設(shè)置在調(diào)制器(15)后的供電單元(15a)，借助該供電單元能夠?qū)⒄{(diào)制到載波頻率的磁共振信號傳輸?shù)絺鬏旊娎|(4)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線圈裝置，其特征在于，所述調(diào)制器(15)的載波頻率是可變的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的線圈裝置，其特征在于，在調(diào)制器(15)前設(shè)置了一個對磁共振信號進行帶通濾波的頻率濾波器(9)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的線圈裝置，其特征在于，所述頻率濾波器(9)具有拉莫爾頻率作為中頻。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的線圈裝置，其特征在于，在所述調(diào)制器(15)和頻率濾波器(9)之間設(shè)置了一個混頻器(10)，借助該混頻器(10)可將濾波后的磁共振信號和基頻混合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的線圈裝置，其特征在于，在所述混頻器(10)后設(shè)置了一個用于過濾拉莫爾頻率和基頻的和頻率的中間帶通濾波器(10’)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的線圈裝置，其特征在于，所述基頻靠近拉莫爾頻率。
8.根據(jù)權(quán)利要求5，6或7所述的線圈裝置，其特征在于，所述基頻可以通過傳輸電纜(4)傳輸?shù)交祛l器(10)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的線圈裝置，其特征在于，在所述混頻器(10)和傳輸電纜(4)之間設(shè)置了一個用于過濾傳輸電纜上的信號中的基頻的頻率濾波器(11)。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的線圈裝置，其特征在于，在所述調(diào)制器(15)前設(shè)置了一個動態(tài)壓縮器(14)。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的線圈裝置，其特征在于，在所述調(diào)制器(15)前設(shè)置了一個用于過濾傳輸?shù)皆撜{(diào)制器(15)的信號的輸入帶通濾波器(15′)。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的線圈裝置，其特征在于，在所述調(diào)制器(15)后設(shè)置了一個用于過濾該調(diào)制器(15)輸出的信號的輸出帶通濾波器(15″)。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的線圈裝置，其特征在于，所述調(diào)制器(15)通過一個變壓器(16)與傳輸電纜(4)相連。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的線圈裝置，其特征在于，可以通過傳輸電纜(4)為其供電。
15.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的線圈裝置，其特征在于，它具有一個控制電路(26)，可以通過傳輸電纜(4)將控制指令傳輸給該控制電路(26)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的線圈裝置，其特征在于，所述控制電路(26)和傳輸電纜(4)是電連接的，并且為了確定預(yù)定的控制信號，可以測取通過傳輸電纜(4)輸送給線圈裝置的供電電壓的電平和/或符號。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的線圈裝置，其特征在于，所述用于測定控制信號的控制電路(26)對通過傳輸電纜(4)傳輸給線圈裝置的交流電壓的變化進行分析。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的線圈裝置，其特征在于，在所述控制電路(26)前設(shè)置了一個頻率濾波器(28)。
19.根據(jù)權(quán)利要求15至18之一所述的線圈裝置，其特征在于，所述線圈(7)可借助所述控制電路(26)來失調(diào)。
20.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的線圈裝置，其特征在于，所述線圈(7)被設(shè)計成局部線圈。
21.根據(jù)權(quán)利要求1至20之一所述的線圈裝置，其特征在于，所述調(diào)制器(15)被設(shè)計成頻率調(diào)制器。
22.根據(jù)權(quán)利要求1至20之一所述的線圈裝置，其特征在于，所述調(diào)制器(15)被設(shè)計成變頻器。
23.一種用于在載波頻率上對磁共振信號進行調(diào)制的接收電路，其中，磁共振信號通過傳輸電纜(4)輸送給該接收電路，該電路帶有一個模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(20)，在該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(20)前設(shè)置了一個解調(diào)器(17)，借助該解調(diào)器(20)可將磁共振信號解調(diào)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的接收電路，其特征在于，所述解調(diào)器(17)的載波頻率是可變的。
25.根據(jù)權(quán)利要求23或24所述的接收電路，其特征在于，它具有一個可連接到傳輸電纜(4)上的頻率發(fā)生器(13)，該頻率發(fā)生器(13)的輸出信號具有一個基頻。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的接收電路，其特征在于，在頻率發(fā)生器(13)和傳輸電纜(4)之間設(shè)置了一個頻率濾波器(12)。
27.根據(jù)權(quán)利要求25或26所述的接收電路，其特征在于，所述基頻靠近拉莫爾頻率。
28.根據(jù)權(quán)利要求23至27之一所述的接收電路，其特征在于，在所述解調(diào)器(17)后設(shè)置了一個頻率濾波器(19)。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的接收電路，其特征在于，所述解調(diào)后的磁共振信號借助頻率濾波器(19)在明顯小于拉莫爾頻率的中頻下可被帶通濾波。
30.根據(jù)權(quán)利要求27和29之一所述的接收電路，其特征在于，所述中頻等于基頻與拉莫爾頻率的差。
31.根據(jù)權(quán)利要求23至30之一所述的接收電路，其特征在于，所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(20)具有一個明顯小于拉莫爾頻率的截止頻率。
32.根據(jù)權(quán)利要求29和31或者30和31所述的接收電路，其特征在于，所述截止頻率明顯大于中頻。
33.根據(jù)權(quán)利要求23至32之一所述的接收電路，其特征在于，在模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(20)后設(shè)置了一個解壓縮器(21)。
34.根據(jù)權(quán)利要求23至33之一所述的接收電路，其特征在于，所述解調(diào)器(17)通過變壓器(18)與傳輸電纜(4)相連。
35.根據(jù)權(quán)利要求23至34之一所述的接收電路，其特征在于，它具有一個為傳輸電纜(4)供電的供電裝置(21)。
36.根據(jù)權(quán)利要求23至35之一所述的接收電路，其特征在于，它具有一個控制電路(25)，借助該控制電路(25)可將控制指令傳輸?shù)絺鬏旊娎|(4)上。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的接收電路，其特征在于，由所述用于傳輸預(yù)定控制信號的控制電路(25)可以改變輸送到傳輸電纜(4)上的供電電壓電平和/或符號。
38.根據(jù)權(quán)利要求36或37所述的接收電路，其特征在于，所述用于傳輸控制信號的控制電路(25)傳輸一個交流電壓變化到傳輸電纜(4)上。
39.根據(jù)權(quán)利要求23至38所述的接收電路，其特征在于，所述解調(diào)器(17)被設(shè)計成頻率調(diào)制器。
40.根據(jù)權(quán)利要求23至38所述的接收電路，其特征在于，所述解調(diào)器(17)被設(shè)計成變頻器。
41.一種磁共振設(shè)備，它帶有一個根據(jù)權(quán)利要求23至40之一所述的接收電路(1)和至少一個根據(jù)權(quán)利要求1至22之一所述的線圈裝置(3)，其中，所述接收電路(1)和所述線圈裝置(3)通過一個傳輸電路(4)互相連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于磁共振設(shè)備的線圈裝置(3)，它具有一個線圈(7)，在該線圈后設(shè)置了一個調(diào)制器(15)，借助該調(diào)制器可在載波頻率上對線圈(7)的磁共振信號進行調(diào)制。在該調(diào)制器(15)后設(shè)置了一個供電單元(15a)，借助這個供電單元能夠?qū)⒃谳d波頻率上調(diào)制的磁共振信號傳輸?shù)絺鬏旊娎|(4)上。在一個相關(guān)的接收電路(1)中一個解調(diào)器(17)設(shè)置在模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(20)的前面，借助該解調(diào)器(17)可將磁共振信號解調(diào)。
文檔編號G01R33/36GK1409125SQ0214570
公開日2003年4月9日 申請日期2002年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月1日
發(fā)明者彼得·費爾德, 沃爾夫?qū)惼?申請人:西門子公司