磁共振系统的运行以及磁共振系统的制作方法

本发明涉及一种用于运行磁共振(mr)系统的方法，mr系统具有至少一个mr身体线圈和与至少一个mr身体线圈连接的控制装置，其中，借助至少一个辐射计，测量要通过mr系统检查的患者的、可通过相应的辐射计照射的身体区域的体温。本发明还涉及一种被配置为用于执行方法的mr身体线圈和被配置为用于执行方法的mr系统。

背景技术：

在核自旋断层成像(mrt)中，使用mr发射系统来激励患者身体中的自旋。为此，输出几百瓦的范围内的平均功率，其中，还需要1kw至40kw的范围内的非常高的峰值功率。在此，问题在于，特别是在具有大于1特斯拉的b0场的强度的高场系统中，在患者中吸收如此高的平均功率(sar，比吸收率(spezifischeabsorptionsrate)w/kg)，因此必须监视平均功率，以不超过允许的sar极限值。为了确定sar极限值，经常存储mr身体模型，并且估计患者的状态(lage)。基于这些信息、对mr扫描的mr序列和mr发射线圈的反射因数的要求，可以估计在不超过sar极限值的情况下，可以输出多大的平均mr发射功率。为了能够在所有条件下都保证患者的安全，考虑高的安全因数，其不利地导致对mr发射功率的限制比在许多情况下所需要的更大。

abdel-monemm.el-sharkawy等人的“absolutetemperaturemonitoringusingrfradiometryinthemriscanner”,ieeetranscircuitssystiregulpap.authormanuscript；在pmc2007年4月10日中可以获得，以最终编辑形式发布为:ieeetranscircuitssystiregulpap.2006年11月；53(11):2396–2404，涉及一种借助微波辐射法的温度检测，用于非侵入性地测量身体中的组织的绝对温度。然而，现在的临床辐射计在千兆赫兹范围内工作，这限制了其穿透深度。因此，提出了一种非侵入性的辐射计，该辐射计在具有100khz的带宽的低辐射频率(64mhz)下，利用外部的hf环形线圈作为热检测器工作。辐射计使用具有0.05ω的精度的自动匹配电路和准确的阻抗测量，以补偿可能的负载波动。辐射计使得能够在电特性与组织的电特性对应的盐体模(salzphantomen)中，以±0.1°k的精度，在28℃至40℃的测试生理范围内，进行温度测量。因为1.5-t磁共振断层成像装置(mrt)也在64mhz下工作，因此表明可以将辐射计集成到mrt扫描仪中，用于监视hf功率输出和温度剂量测定，以获得生理范围内的大致的位置分辨的绝对热图。由此推断出，hf辐射测量作为用于在mrt测量期间监视组织加热的直接的非侵入性方法是非常有前途的，因此是一种独立的用于检查患者安全性的方法。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是，至少部分克服现有技术的缺点，特别是提供一种用于在对患者的mr检查期间调整mr-tx功率的改进的可能性。

上述技术问题根据本发明的特征来解决。优选的实施方式特别是可以从下面的描述中得到。

上述技术问题通过用于运行具有至少一个mr身体线圈和与至少一个mr身体线圈连接的控制装置的mr系统的方法来解决，其中，

-借助至少一个辐射计，测量要通过mr系统检查的患者的、可通过相应的辐射计照射的身体区域的体温，

-将所测量的体温与极限温度进行比较，并且

-基于比较结果，使辐射到患者上的mr发射功率接近、但是特别是不超过极限温度。换言之，基于比较结果，调节辐射到患者上的mr发射功率，使得特别是借助至少一个辐射计可测量的体温接近、但是特别是不超过极限温度。

所述方法获得如下优点，即，在mr测量过程(也可以称为“mr扫描”)期间，可以快速地非侵入性地确定至少一个体温。这又可以用于使辐射到患者上的mr发射功率(也可以称为“mr-tx功率”)匹配于规定的极限体温。由此可以确保耗尽允许的mr发射功率，从而可以使图像质量和/或测量速度提高。另一个优点在于，例如与ir成像不同，也可以确定患者内部的体温，也可以测量患者内部的体温，这使得能够进一步更接近极限体温。在此，也可以测量患者中的空间(spatial)温度分布，从而也可以根据局部温度调整mr发射功率，这使得能够进一步更可靠地遵守极限值，和/或使得能够进一步更充分地利用mr发射功率。

mr系统包括至少一个mr身体线圈和与至少一个mr身体线圈连接的控制装置。mr身体线圈包括至少一个或多个mr接收天线，mr接收天线接收患者对辐射到其体内的mr信号(也可以称为“mr-tx信号”，例如mr脉冲)的信号响应，并且将其传输到mr系统。mr-tx信号例如可以由mr设备(也可以称为“mr扫描仪”)和/或由在身体线圈上存在的mr发射天线产生。在后一种情况下，mr发射天线可以对应于mr接收天线，或者mr发射天线可以是不同的天线。(不考虑辐射温度测量的)这种mr系统原则上是已知的，因此不再进一步进行描述。

可通过辐射计照射的身体区域特别是应当理解为如下身体区域，该身体区域的温度可以通过该辐射计来确定或者测量。在此，特别是可以作为一个值来确定该身体区域的体温。例如可以通过对可照射的不同的身体区域布置多个辐射计，来测量患者的温度分布，这也可以称为“spatialdiversity(空间多样性)”。假定体温的辐射测量的原理原则上是已知的。

一个扩展方案是，借助至少一个辐射计，在要检查的患者的不同的深度，测量患者的体温。因此，也可以有利地根据局部不同深度的温度来调整mr发射功率，这使得能够进一步更可靠地遵守极限值，和/或使得能够进一步更充分地利用mr发射功率。例如可以实现不同深度的体温测量，从而在不同的频率和/或频率范围内，对借助至少一个辐射计记录的辐射计信号进行评估(例如在500mhz、1ghz、2ghz、5ghz和/或10ghz下)，因为通过不同的频率，可以观察到在身体中位于不同深度的解剖结构。这也可以称为“frequencydiversity(频率多样性)”。对于在三个维度中(例如在通过多个辐射计张开的平面中并且在该深度)确定局部体温特别有利的是，在具有不同的照射区域的不同的空间位置，布置多个辐射计，在不同的频率和/或频率范围内，对其辐射计信号进行评估。

通常用于辐射温度测量的辐射计天线特别地是与mr天线不同的天线。由此实现如下优点，即，可以保持mr信号对辐射温度测量的影响小。因此虽然mr天线不利地被设计为对于mr频率是窄带的，但是也可以保持可用于辐射温度测量的频带或者有效频带的带宽为特别宽。

极限温度特别地是预先给定的最大极限温度。极限温度例如可以是预先给定的，以防止对患者造成损害。一个扩展方案是，对于一个患者，预先给定刚好一个极限温度。一个扩展方案是，对于不同的身体区域，预先给定个体化的、必要时也不同的极限温度。

极限温度例如可以基于身体生理观察获得。例如可以从患者在mr扫描期间不应当超过的sar(“比吸收率”)推导出极限温度。但是将测量的体温与极限温度进行比较也可以包括：将测量的体温换算为sar值，并且将这些换算的sar值与sar极限值进行比较。

基于比较结果，使辐射到患者上的mr发射功率接近、但是不超过极限温度，例如可以意味着，

-当测量的体温低于极限温度、必要时局部极限温度时，提高mr发射功率，直到达到极限温度或者刚好尚未达到极限温度；

-当测量的体温高于极限温度、必要时局部极限温度时，降低mr发射功率，直到再次达到极限温度或者稍微低于极限温度。

所述方法可以由mr设备自动执行。替换地或者附加地，mr设备、特别是其控制装置可以被配置为用于，根据用户的相应的输入，来调节mr发射功率。

所述方法可以使用一个或多个辐射计。特别是可以使用多个辐射计，来测量不同的身体区域上的温度，并且由此测量患者的温度分布。然后，将测量的体温与极限温度进行比较，例如可以包括如下情况：

-将通过不同的辐射计测量的体温，与对于所有身体区域相同的极限温度进行比较；

-将通过不同的辐射计测量的体温，与对于身体区域个体化的极限温度进行比较。

一个设计方案是，辐射计是厚度辐射计(dicke-radiometer)，其具有天线(“辐射计天线”)、噪声源和厚度开关(dicke-schalter)，并且厚度开关利用特定的频率在辐射计天线和噪声源之间交替进行切换。厚度辐射计使得能够有利地实现特别简单的结构。通过进行切换，消除了明显比厚度开关的切换时间长的热漂移效应(厚度原理(dicke-prinzip))，其中，一般的切换频率在5hz和50khz之间的范围内。

辐射计天线记录的测量信号是对应于患者的热(普朗克(planck))噪声的噪声信号。噪声源(也可以称为“噪声发生器”或者“参考噪声源”)产生参考噪声信号。因此，下面，除非在上下文中另外指出，否则噪声信号不仅可以理解为由噪声源人工产生的参考噪声信号，而且可以理解为由辐射计天线记录的测量信号。噪声源例如可以是50欧姆电阻或者校准后的噪声源、例如基于噪声二极管校准后的噪声源。

通过比较辐射计天线(测量信号)和噪声源(参考噪声信号)的两个噪声功率，可以确定测量信号的噪声功率。根据辐射计天线接收的测量信号的噪声功率p、有效频带的带宽b和接收链的链增益g的知识，可以根据t＝p/(k·b·g)，来绝对地确定通过辐射计天线测量的温度t，其中，k是玻尔兹曼(boltzmann)常数。厚度辐射计的结构和工作方式原则上是已知的，从而关于其不再进一步进行描述。

一个设计方案是，在mr系统的发射阶段期间，将厚度开关与噪声源连接，并且在mr系统的非发射阶段期间，将厚度开关与辐射计天线连接。因此实现如下优点，即，特别是防止mr发射信号对经由辐射计天线进行的温度测量产生影响，并且特别是仍然可以有效地使用可能的测量时间。换言之，辐射计使用发射阶段的时间，来记录来自用作参考的噪声源的噪声信号，而在非发射阶段中，将辐射计切换到对象或者患者，并且在此记录辐射计天线的测量信号。发射阶段特别是应当理解为发出mr-tx信号的持续时间或者时间窗，而非发射阶段特别是应当理解为不发出mr-tx信号的持续时间或者时间窗。在此，利用如下事实，即，在发射阶段期间，来自噪声源的参考噪声信号的影响很小，甚至是可以忽略地小。非发射阶段例如可以是具有多个激励脉冲的mr序列的激励脉冲的发出(自旋回波串)之间的持续时间或者阶段。替换地或者附加地，非发射阶段可以是mr序列之前或者之后的持续时间或者阶段，这是特别有利的，因为然后也不出现患者的mr响应信号。

一个设计方案是，在mr系统的发射阶段期间切换厚度开关，并且在mr系统的非发射阶段期间，厚度开关与天线或者噪声源交替连接。因此有效地防止mr发射信号对参考噪声信号的影响。

一个扩展方案是，辐射计仅在mr系统的非发射阶段期间运行，即例如仅在mr系统的非发射阶段期间切换辐射计，并且仅对在mr系统的非发射阶段期间记录的测量信号和参考信号进行评估。由此也可靠地防止mr信号对患者的热噪声测量的影响。此外，该扩展方案可以特别简单地实现，因为不需要考虑mr发射阶段期间的厚度开关的切换的同步。

一个设计方案是，辐射计的有效频带(即测量热噪声使用的频带)位于mr频带(即mr信号使用的频带)外部。这得到如下优点，即，mr信号对辐射温度测量的影响特别小。换言之，为了避免mr信号(mr发射(tx)信号，必要时还有mr接收(rx)信号)对噪声信号的干扰，辐射计的有效频带位于mr频带外部。这例如可以通过如下方式来实现，即，辐射计天线具有位于mr频带外部的有效频带。mr频带特别是包括质子进动频率，并且大约位于42.5mhz/t处。在具有强度为7特斯拉的b0场的mr设备中，mr频带例如达到大约300mhz。

一个用于实现大的频带的有利的扩展方案是，辐射计的有效频带位于mr频带以上，即位于更高的频率处。一个对于有效的信号分离特别有利的扩展方案是，mr频带和辐射计的有效频带之间的频率间隔是至少5mhz、特别是至少10mhz。然而，频率间隔越大，越更适合进行信号分离。特别合适的是至少50mhz、尤其是至少100mhz的频率间隔。因此，在1.5t-mr扫描仪中，辐射计天线的有效频带的下边界有利地是至少大约70mhz、特别是至少大约150mhz，在7t-mr扫描仪中，是至少大约303mhz、特别是至少大约400mhz等。

原则上，对辐射计的有效频带的上边界没有限制，辐射计的有效频带的上边界例如可以是不大于60ghz，特别是不大于10ghz。在此，在设计有效频带时，可以考虑辐射计的测量深度随着测量频率的升高而减小，因此当希望在患者内特别深地进行体温测量时，应当设置尽可能低的有效频率。其结果是，尤其是50mhz和150mhz之间的范围内的频率间隔，在防止串扰和在患者内足够深地测量温度之间产生良好的折衷。

一个设计方案是，辐射计具有低噪声放大器，并且将至少一个通过辐射计天线测量、随后通过放大器放大的测量信号或者噪声信号，馈送至评估装置，并且借助评估装置进行评估，例如用于确定体温和/或用于与相应的极限温度进行比较。可以基于评估，自动或者按照用户输入，来调整mr发射信号的信号强度。所记录并且放大的噪声信号可以以模拟或者数字的形式传输到评估装置。

评估装置可以是与控制装置不同、但是与其耦合的装置。一个扩展方案是，评估装置集成在mr身体线圈中，其中，于是特别是仅仍然将评估的(数字或者模拟)信号，从mr身体线圈传输到mr身体线圈外部的控制装置。另一个扩展方案是，评估装置布置在mr身体线圈外部。评估因此在mr身体线圈外部进行，由此可以有利地特别简单并且廉价地设计mr身体线圈。在一个扩展方案中，评估装置可以集成到控制装置中。

一个扩展方案是，馈送至评估装置的噪声信号具有其原始频率。该扩展方案可以提供特别简单并且廉价的mr身体线圈。

一个设计方案是，馈送至评估装置的噪声信号具有转换后的频率(载波频率)。在这种情况下，还在mr身体线圈中对放大的噪声信号进行频率转换，并且在另一频带中向外传输，特别是传输到控制传输装置。特别是如果噪声信号在其发出之前被向下变频那么实现如下优点，即，可以保持线缆衰减很小，并且可能可以一起使用mr身体线圈的已经存在的部件，这些部件否则例如用于mr信号的信号传输。向下变频可以利用任意已知的方法来进行，例如通过将测量信号调制到具有更小的频率的载波上。

一个设计方案是，例如在用户工作地点，在mr系统的用户界面上，显示所测量的温度或者温度分布。这使得操作者能够监视体温，这可以进一步提高患者的安全性。温度或者温度分布特别是可以用于为操作者提供用于监视患者的状态/健康状况的参数(例如还有脉搏、呼吸或者血氧饱和度)，或者用于识别(可能由于疾病而虚弱的)身体对mr检查的sar负荷的反应。

上述技术问题也通过用于在上面描述的方法中使用的mr身体线圈来解决。mr身体线圈可以与所述方法类似地构造，并且产生相同的优点。

在一个扩展方案中，除了mr测量常用的部件、例如至少一个mr天线等之外，mr身体线圈还具有至少一个辐射计天线和用于放大由辐射计天线接收的测量信号的放大器。放大器特别地是低噪声放大器。这种mr身体线圈可以特别廉价地设计。至少一个辐射计天线有利地与至少一个mr天线不同。

一个设计方案是，mr身体线圈附加地具有噪声源和厚度辐射计的厚度开关。由此，可以有利地保持噪声信号的信号路径短。

替换地，噪声源和厚度开关可以布置在mr身体线圈外部，例如布置在评估装置中。这产生如下优点，即，mr身体线圈可以特别简单并且廉价地设计，并且mr信号也不对噪声源产生的参考噪声信号产生影响。

一个扩展方案是，mr身体线圈具有评估装置的至少一部分。由此，可以有利地保持噪声信号的信号路径特别短。

一个设计方案是，mr身体线圈在辐射计天线和放大器之间具有输入阻波滤波器，输入阻波滤波器被设计为用于阻挡mr频带。输入阻波滤波器能够特别可靠地使得mr信号不影响辐射计天线记录的测量信号，因为其已被阻挡。因此也特别可靠地实现在mr发射阶段期间不过度地控制辐射计。一个扩展方案是，输入阻波滤波器连接在厚度开关下游，因为输入阻波滤波器因此也对噪声源产生的参考噪声信号，进行与对测量信号相同的处理，因此噪声源产生的参考噪声信号也经历可能出现的相同的功率损失。因此，辐射温度测量的精度又得到改善。

一个扩展方案是，辐射计天线布置在mr身体线圈的壳体内部。一个扩展方案是，壳体在辐射计天线和所设置的患者的位置之间的区域中进行阻抗匹配。由此，可以有利地避免患者和辐射计天线之间的驻波效应(stehwelleneffekte)。阻抗匹配例如可以通过相应地调整该区域中的壳体的厚度，和/或通过选择该区域中的壳体壁的介电常数来实现。替换地或者附加地，对于mr身体线圈被设置为要布置在患者下方的情况(例如脊柱线圈、头部线圈或者头部/颈部线圈)，设置用于患者躺在上面的垫子也可以被设计为用于进行调整匹配，例如通过选择垫子的材料。

一个扩展方案是，mr身体线圈是头部线圈、头部/颈部线圈、脊柱线圈和/或腹部线圈。

此外，上述技术问题通过如下mr系统来解决，该mr系统被构造为用于执行上面描述的方法，并且具有至少一个上面描述的mr身体线圈以及与至少一个mr身体线圈连接的控制装置。mr系统可以与所述方法类似地构造，并且产生相同的优点。一个扩展方案是，mr系统还包括特别是可以通过控制装置控制的mr扫描仪。

附图说明

结合下面对结合附图详细说明的实施例的示意性描述，上面描述的本发明的特性、特征和优点以及其实现方式，将变得更清楚并且更容易理解。在此，为了清楚起见，相同或者相同地起作用的元素可能设置有相同的附图标记。

图1作为头部侧的视角的截面图，示出了mr系统的示意图。

具体实施方式

图1作为头部侧的视角的截面图，示出了mr系统的示意图，该mr系统具有mr身体线圈1、mr扫描仪2以及与mr扫描仪2和mr身体线圈1连接的控制装置3。mr扫描仪2特别地是高场扫描仪，其具有至少1.5t、例如1.5t、3t、7t、10t等的b0场的强度。mr扫描仪2的mr频带位于42.4mhz/t的范围内。如原则上已知的，mr扫描仪2装备有mr发射天线(未示出)，用于在mr扫描期间，例如在回波串(echozug)的范围内，以mr频带中的频率发出mr脉冲。mr身体线圈1的mr接收天线(未示出)接收患者p的mr响应信号。在此，控制装置3以原则上已知的方式进行对mr扫描仪2的控制、对mr接收天线接收到的信号的评估以及成像。

在此，mr身体线圈1示例性地构造为用于检查患者p的头部区域的头部线圈。患者p的头部位于mr身体线圈1的壳体壁5上的垫子4上。

厚度辐射计6的至少一些部件位于mr身体线圈1中，即这里为：辐射计天线7，构造为接地的50欧姆的电阻的噪声源8，可以以预先给定的切换频率在辐射计天线7和噪声源8之间切换的厚度开关9，连接在厚度开关9下游的用于阻挡mr频带的频率的输入阻波滤波器(例如低通滤波器)10、连接在输入阻波滤波器10下游的低噪声放大器11，以及必要时其它的电子部件12，例如用于对输入信号向下变频的频率转换器，频率转换器例如具有本地振荡器、混频器、if滤波器、a/d转换器、微处理器等。

辐射计天线7和低噪声放大器11两者在如下的有效频带中工作，该有效频带以频率间隔的方式位于mr频带以上。在7t-mr扫描仪的情况下，例如有效频带例如在至少303mhz处、有利地在大约400mhz处开始，并且例如可以达到10ghz或者甚至更高，例如直至60ghz。输入阻波滤波器10可以相应地阻挡有效频带以下的频率。

可以在传输到控制装置3之前，借助频率转换器12，对所产生的噪声信号进行向下变频，以便例如保持线缆衰减小，并且能够一起使用mr身体线圈1的可能已经存在的部件，这些部件否则例如用于mr信号的信号传输。

控制装置3被配置为用于，根据厚度辐射计6的噪声信号，来确定辐射计天线7的视场或者照射区域中的患者p的体温。有利地，体温是或者包括患者p内部的体温，这例如通过ir照相机无法达到。

控制装置3还被配置为、例如被编程为用于，将测量的体温与预先给定的身体极限值进行比较，并且相应地调整mr扫描仪2的mr发射功率。

为了保持患者p和辐射计天线7之间的阻抗不匹配小，垫子4和壳体壁5构造为是阻抗匹配的。

mr身体线圈1可以具有一个或多个厚度辐射计6。

虽然在细节上通过所示出的实施例详细说明并且描述了本发明，但是本发明不局限于此，本领域技术人员可以从中推导出其它变形方案，而不脱离本发明的保护范围。

因此，在图1中示出属于mr身体线圈1的、厚度辐射计6的一个或多个部件，例如(也可以作为噪声二极管提供的)噪声源8、厚度开关9、输入阻波滤波器10和/或其它电子部件12，可以替换地存在于控制装置3中。

只要没有明确地排除，例如通过表述“刚好一个”等排除，“一”、“一个”等一般可以理解为单数或者复数，特别是可以理解为“至少一个”或者“一个或多个”等。

只要没有明确地排除，数值给定尤其是也可以包括所给定的数值以及常见的公差范围。