专利名称：用于磁共振系统的校准数据的采集的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有多个磁共振天线元件的用于磁共振系统的局部线圈以及一种具有这样的局部线圈的磁共振系统。此外，本发明还涉及一种用于采集磁共振系统的校准数据的方法，所述磁共振系统包括具有多个磁共振天线元件的这样的局部线圈，所述磁共振天线元件分别经过接收链与磁共振系统的接收装置和/或经过发送链与磁共振系统的高频发送装置相连。此外，本发明还涉及一种用于利用这样的磁共振系统产生测量数据的方法，其中该方法用于采集校准数据。
背景技术：
磁共振断层造影是目前广泛使用的用于获得身体内部图像的方法。在该方法中将待检查的身体置于相对高的例如1. 5特斯拉、3特斯拉或更高的基本磁场中。然后利用发送天线装置发送高频激励信号(BI场)，由此将特定的、通过该高频场共振地激励的原子的核自旋以特定的翻转角相对于基本磁场的磁力线翻转。然后利用合适的接收天线装置接收在核自旋弛豫时辐射的高频信号(“磁共振信号”)。最后利用这样获取的原始数据来重建图像数据。为了位置编码，在基本磁场上在发送和读出或接收高频信号期间分别重叠定义的磁场梯度。用于接收磁共振信号的磁共振天线装置可以是也用于发送B1场的天线装置。通常为了发送B1场在所谓的扫描仪单元中(通常以患者隧道形式实现的磁共振测量室位于该扫描仪中)嵌入“全身线圈”(也称为“全身天线”或“身体线圈”)。其构造为，在磁共振测量室内部在尽可能大的区域中其发送均匀的B1场。但是目前在许多检查中采用所谓的“局部线圈”。这些局部线圈在检查中相对靠近身体表面地直接布置在感兴趣的检查对象上，例如确定的器官或身体部位。由于靠近感兴趣区域的布置，通过在检查对象内部的电损耗引起的噪声分量被降低，从而局部线圈的所谓的信噪比(SNR=Signal-to-Noise-Ratio)原则上好于更远离的天线。但是例如以具有前置放大器的单个导体环形式的单个天线元件只能够产生在确定的空间伸展内部的有效图像，该空间伸展处于导体环的直径的数量级。由此(并且为了最小化利用并行成像的测量时间)通常的局部线圈构造为具有多个单磁共振天线元件(以下称为MR天线元件)的所谓的“多通道线圈”，例如分别具有通常本身的前置放大器的多个单矩阵形的并排布置的或重叠的单个导体环。为了特别是也能够利用诸如SENSE和GRAPPA方法的并行成像的可能性，开发了具有越来越多通道的局部线圈。目前采用具有直到32个通道或各个天线元件的局部线圈。在规划中或在试验采用中是具有直到128个通道的局部线圈。这样的局部线圈可以机械地以任意方式构造，例如作为其布置在检查对象上、下或旁的相对柔性的平的天线装置，或者作为例如稳定的圆柱形结构以作为头部线圈使用等等。局部线圈不仅可以用于接收磁共振信号，而且在相应连接MR天线元件的情况下还可以用于发送用于激励的高频信号。原则上高的接收通道数量要求在磁共振系统的接收装置侧的高数量的接收器。在此，接收装置在以下被理解为具有多个单个接收通道的磁共振系统的完整的单元，其中将接收的原始数据放大并且例如解码、去混合和最后数字化，使得其然后为了重建图像数据作为数字的原始数据呈现。为了利用磁共振系统的更少数量的接收通道也能够使用具有更高数量的MR天线元件的局部线圈，通常采用所谓的切换矩阵(RCCS=Receive Coil Switch,接收线圈开关)和模式矩阵。切换矩阵是硬件，所述硬件将恰好激活的MR天线元件的输出端自动地切换到接收装置的各个接收通道所连接到的确定的输出端。模式矩阵目前通常是电路结构，该电路结构将相邻的接收通道综合连接成所谓的“模式”。在此是包括了移相器和混合器的组合电路，其将信号按照绝对值和相位这样组合，使得由N个MR天线元件的N个接收信号得到N个模式。该信号组合例如可以在局部线圈中就进行，如果其中集成了模式矩阵电路的话。第一模式(也称为初级模式或CP模式)已经包含最重要的图像信息并且在患者身体的感兴趣区域(ROI=Region of Interest,感兴趣区域)的中心提供最大的SNR。更高的模式(诸如所谓的次级模式和第三模式)在外围身体区域中提供增加的SNR并且用于改善图像的质量和实现并行成像技术(诸如SENSE和GRAPPA)的应用。所有模式信号之和总共包含与单个MR天线元件的原始信号相同的信息。这样的模式矩阵例如在DE10313004中描述。由于技术上的进一步开发在将来可以明显更低成本地实现接收装置的各个接收通道，这导致，为了通道减少的目的不再值得采用模式矩阵电路。另一方面模式形成还具有其他优点，因为由此可以产生这样的磁共振图像，所述磁共振图像对患者的皮肤表面具有相对小的灵敏性，这特别是对于降低运动伪影是有利的。这一点特别是在具有非常大数量的相对小的MR天线元件的高通道线圈的情况下成立。为了尽管在局部线圈后面弃用模式矩阵电路但是仍然能够产生模式，数字的模式形成是有意义的。在此，由MR天线元件接收的磁共振信号在数字化之后例如还通过合适的软件或简单的FPGA或ASICS等与模式相关联。但是在此的问题是，各个MR天线元件经过与其对应的接收链部分地以不同的相位延迟被传输，这最终导致在模式形成情况下的误差。因此，迄今为止还不可能实现这样的数字的模式形成，而是必须一如既往地采用相应昂贵的模式矩阵电路。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，给出一种合适的局部线圈以及一种磁共振系统和一种合适的方法，可以用来解决该问题。用于磁共振系统的这样的磁共振天线装置的按照本发明的局部线圈，如上所述具有多个单个MR天线元件。MR天线元件在此被理解为如下的天线元件，所述天线元件用于接收磁共振信号或经由所述天线元件必要时发送用于激励的高频信号。按照本发明这样的局部线圈具有多个与MR天线元件分别单个或成组地对应的测试信号耦合单元。这些测试信号耦合单元为了传输测试信号分别经过星形连接单元与局部线圈的共同的测试信号接头和/或与对应的磁共振天线元件的发送和/或接收链的传输电缆相连。该星形连接单元例如是合适的电路，所述电路能够将在测试信号接头上馈入的测试信号分布到各个测试信号耦合单元或者反过来将经过各个测试信号耦合单元接收的信号又组合，例如传输，以便将其然后例如输出到局部线圈的测试信号接头。
这样的局部线圈在磁共振系统中被采用，其中局部线圈的MR天线元件分别经过接收链与磁共振系统的接收装置和/或经过发送链与磁共振系统的高频发送装置相连。该按照本发明的磁共振系统还具有测试信号发送接口，其在校准运行中经过测试信号耦合单元将定义的测试信号耦合到MR天线元件中或者反过来促使通过MR天线元件将定义的测试信号分别经过与磁共振天线元件对应的发送链发送。此外，磁共振系统具有测试信号接收接口，其在校准运行中接收经过测试信号耦合单元分别耦合到MR天线元件中的测试信号或者由MR天线元件发送的并且由测试信号耦合单元分别探测的测试信号。此外还需要分析单元，以便基于耦合到MR天线元件中的测试信号来确定各个MR天线元件的接收链的当前相对相位特性，和/或基于分别由测试信号耦合单元探测的测试信号来确定各个MR天线元件的发送链的当前相对相位特性。接收链或发送链的相对相位特性的确定在此被理解为所需信息的确定，相位经过各个接收链或发送链互相如何表现，即，与其他接收链相比经过接收链以何种相对相移延迟测试信号。基于所述信息然后可以校正信号，以便事后又计算出不同的相位特性。MR天线元件的接收链被理解为从MR天线元件出发经过前置放大器、后处理器、解调器等的整个信号路径，模拟的磁共振信号经历所述信号路径，直到其由模拟数字转换器数字化，而不取决于，模拟数字转换器是否如迄今为止的那样通常布置在磁共振系统的接收装置中并且磁共振信号模拟地从局部线圈被传输到接收装置的局部线圈或者模拟数字转换器是否已经布置在局部线圈中。相反，发送链是发送器侧从高频发送装置的数字模拟转换器出发经过混频器、放大器等直到局部线圈中的MR天线元件的整个模拟的信号路径。在用于采集具有按照本发明的局部线圈的这样的按照本发明的磁共振系统的校准数据的按照本发明的方法中，例如首先将定义的测试信号经过多个测试信号耦合单元耦合到局部线圈的MR天线元件中。在此，将测试信号馈入到共同的测试信号接头并且经过局部线圈中的星形连接单元分布到测试信号耦合单元，和/或其将测试信号经过与测试信号耦合单元对应的磁共振天线元件的接收链的传输通道传输到测试信号耦合单元。如果然后接收耦合到MR天线元件并且经过与MR天线元件分别对应的接收链发送回到接收装置的测试信号，则可以在此基础上确定各个MR天线元件的接收链的当前相对相位特性。同样，可以将定义的测试信号通过MR天线元件分别经过与各自的磁共振天线元件对应的发送链发送。这些由MR天线元件发送的测试信号然后由测试信号耦合单元分别探测并且在星形连接单元(优选在局部线圈中)相关联，例如重叠，并且输出到共同的测试信号接头。替换地或附加地，还可以经过与测试信号耦合单元对应的磁共振天线元件的发送链的传输电缆传输测试信号。基于该测试信号然后确定各个MR天线元件的发送链的当前相对相位特性(即关于相对相移的信息)。所使用的测试信号优选是高频信号，特别优选在磁共振频率的范围中，所述磁共振频率此外还在磁共振测量期间利用MR天线元件接收或由其发送。在此要指出，合适的测试信号原则上也可以由多个对不同的MR天线元件发送的部分测试信号组成。重要的仅仅是，这些部分测试信号互相具有已知的相对相位关系，从而其关于相位特性可以如一个共同的测试信号那样被考察。用于采集校准数据的该方法可以在用于利用涉及的磁共振系统采集测量数据的按照本发明的方法中被采用。为此，使用在校准阶段中确定的局部线圈的MR天线元件的接收链和/或发送链的当前相对相位特性，以便修改和/或校正在磁共振测量中获取的测量数据。按照本发明的方法具有多个优点。一方面通过高频技术的测量无需任何磁共振图像实验就可以实现整个接收链或发送链的校准。由此该方法不仅可以特别简单实现，而且还是稳健的，因为不易产生诸如磁共振伪影等的图像处理问题。无需麻烦地测量和计算单个组件诸如电缆、导线、接收链或发送链的前置放大器的相位特性。因为该方法可以在患者定位之后直接在磁共振测量之前进行，所以与其他成像方法不同，校准在实际的负担条件下进行，从而该方法可以灵活地对负担情况(诸如患者的解剖和线圈相对于患者的方位)作出反应。在此要考虑，前置放大器的传输阶段还可以取决于负担情况，因为其一起定义了前置放大器向天线内“看”的接收反射系数。此外，因为仅需要相对少的先验知识，即关于(从测试信号发送装置或测试信号接收装置到测试信号耦合单元)的测试信号导线上的相对相位特性的信息，所以校准开销小。但是可以以简单方式事先对于各自的局部线圈测出在测试信号导线上的这些相对相位特性。所述测量可以在大约少于IOms执行，从而在整个磁共振测量的范围内几乎没有时间用于此。特别地，由此还可以多次执行这样的测量，以便能够考虑当前的正确的相位特性，即使例如患者在诊治期间已经运动了并且由此局部线圈已经取了例如其他形状。特别地，通过按照本发明使用多个测试信号耦合元件以及与MR天线元件直接对应，在机械柔性的局部线圈的情况下的采用也是可以的，因为测试信号耦合单元和MR天线元件互相的方位是固定的并且由此耦合系数也是确定的。这一点相对于常规方法提供大的优点，在常规方法中测试信号利用外部线圈，例如全身线圈，或利用单个地集成到局部线圈中的测试天线来发送并且该信号由所有的MR天线元件接收并且最后被分析。在此存在缺陷，即，在发送测试信号的天线和MR天线元件之间的定义的传输路径不总是确定的，从而未知的相位特性在测试信号耦合到MR天线元件之前就已经发生。这使得MR天线元件的接收链的相对相位特性的相互的明确确定是不可能的。如果使用具有本身的测试天线的局部线圈，则特别是当涉及的是在运行中必须与患者匹配的可变形的局部线圈时出现这样的未知的相移。由此在测试天线和在局部线圈中远离测试天线的这样的MR天线元件之间发生方位移动。该问题可以通过采用具有多个与MR天线元件单个地或成组地对应的测试信号耦合单元的按照本发明的局部线圈来避免。从属权利要求分别包含本发明的特别优选的扩展和构造，其中特别是一类从属权利要求也可以按照另一类从属权利要求来扩展。测试信号耦合单元原则上可以按照不同的方式构造。例如可以是电容性工作的测试信号耦合单元，这通过例如测试信号耦合单元的印制导线与MR天线元件的导体重叠来实现或者通过测试信号导体与磁共振天线元件的导体经过具有优选小于2pF的相对小的电容的电容性元件进行连接来实现。用于实现测试信号耦合单元的另一种可能性是，测试信号电缆经过开关、例如在前置放大器的输入端上直接电流地连接到磁共振天线元件。在特别优选的变形中，测试信号耦合单元的至少一部分，优选所有测试信号耦合单元分别包括电感性地与对应的磁共振天线元件耦合的测试天线。优选这样安排测试天线，使得MR天线元件分别重叠与其对应的测试天线。由此可以特别好地确保，在测试天线和对应的磁共振天线元件之间的相位特性在局部线圈运动和变形的情况下基本上保持不变。相应地，在该变形的优选扩展中，与一组MR天线元件对应的测试天线然后被安排在该组的MR天线元件的共同的重叠区域中。通过该构造方式可以减少测试天线的数量并且尽管如此还实现测试天线到每个磁共振天线元件的最佳对应。优选地，局部线圈附加地具有至少一个布置在局部线圈的边缘区域中的与局部线圈的星形连接单元相连的测试天线。该局部线圈然后优选地还具有位置标记，该位置标记定义了重叠，在该重叠中局部线圈应当与相邻布置的局部线圈重叠，由此在运行中进行测试天线与相邻布置的局部线圈的磁共振天线元件的定义的耦合。然后可以在校准运行中在对患者使用多个相邻布置的局部线圈的情况下，通过在第一局部线圈的边缘区域中布置的测试信号天线将定义的测试信号耦合到相邻布置的第二局部线圈的磁共振天线元件中，或者反过来借助测试天线接收由相邻布置的局部线圈的磁共振天线元件发送的测试信号。在此基础上然后还可以确定第一和第二局部线圈相互的MR天线元件的接收链和/或发送链的相对相位特性。为此操作者优选地仅须保证将第一和第二局部线圈以定义的重叠互相定位，这借助位置标志是相对简单的。以此方式本发明允许不仅互相关联局部线圈的MR天线元件的磁共振信号并且从中例如形成数字的模式，而且还可以将不同的相邻的局部线圈的，必要时甚至所有在测量期间使用的局部线圈的MR天线元件互相关联，因为对于所有MR天线元件或与其对应的接收链和/或发送链可以互相确定相对相位特性。如上所述，将借助MR天线元件获取的测量数据作为原始数据分别经过与各个MR天线元件对应的接收链传输到接收装置的对应的模拟数字转换器并且由该模拟数字转换器数字化。此外，优选基于数字化的测量数据然后形成接收模式，其中在使用确定的相对相位特性的条件下在该模式形成中进行数字的校正。为此，优选基于在校准阶段确定的接收链和/或发送链的当前的相对相位特性建立对于MR天线元件或者接收链或发送链的当前的相位校正矩阵。该相位校正矩阵然后可以存储在存储器中，从而在磁共振测量期间在任何时候可以使用该校正矩阵，以便例如允许数字的模式形成。
以下借助附图结合实施例再次详细解释本发明。其中，图1示出了按照本发明的磁共振系统的实施例的示意图，图2示出了具有以测试天线形式的对应的电感性的测试信号耦合单元的磁共振天线元件的实施例，图3示出了具有多个MR天线元件和对应的测试天线的局部线圈的第一实施例，图4示出了具有对应的测试天线的多个MR天线元件的第二实施例，图5示出了具有对应的测试天线的多个MR天线元件的第三实施例，图6示出了分别具有多个MR天线元件和对应的测试天线以及在局部线圈的重叠区域中的附加的测试天线的两个相邻的局部线圈的实施例，图7示出了具有对应的电容性的测试信号耦合单元的磁共振天线元件的实施例，图8示出了具有对应的电流的测试信号耦合单元的磁共振天线元件的实施例
图9示出了具有多个MR天线元件和分别与对应的磁共振天线元件的发送和/或接收链的传输电缆相连的对应的测试天线的磁共振天线元件的实施例，图10示出了按照本发明的方法的可能的流程的流程图。
具体实施例方式图1粗略示意性示出按照本发明的磁共振系统100。该磁共振系统一方面包括实际的磁共振扫描仪单元20,检查对象或患者或受检者(未示出)在检查期间在患者卧榻(未示出)上被置于所述磁共振扫描仪单元中的磁共振测量空间21或患者隧道21中。在该磁共振扫描仪单元20中存在多个组件。这些组件一方面包括基本磁场产生单元，其保证在患者隧道21内部呈现尽可能均匀的基本磁场。此外，磁共振扫描仪单元20还包含所谓的梯度线圈，利用所述梯度线圈以定义的方式在患者隧道21内部可以施加磁场梯度，以及全身线圈22，经过该全身线圈可以将高频场发送到患者隧道21中。除了已经提到的组件(在图1中为清楚起见仅示意性示出全身天线22)之外，磁共振扫描仪单元20通常还具有多个其他组件，例如用于改进基本磁场的均匀性的匀场系统、用于一般的监视任务的监视系统，等等。扫描仪单元20由控制装置30控制，图1中同样仅示出了对于解释本发明来说重要的组件。原则上这样的磁共振系统100和所属的控制装置30是专业人员公知的并且由此不需详细解释。图1中示出的控制装置30的大部分以软件模块形式在控制装置30的外壳内部的一个或多个处理器上实现。不过，原则上这样的控制装置也可以由多个在空间上分布地布置的并且以合适的方式互相联网的组件或模块组成。控制装置30在此具有不同的接口，例如终端接口 38，利用该终端接口控制装置30与用于操作者的终端39相连。该终端39以通常的方式具有用户接口，例如键盘和显示器以及必要时的指示设备(鼠标等)，从而向用户也提供图形的用户界面。其他的主要接口是高频发送装置33(HF发送装置)，其在此代表了磁共振系统100的完整的高频发送支路，和接收装置34，其包括多个磁共振信号接收通道(图1中未单个地示出)。经过HF发送装置33例如控制扫描仪单元20中的全身线圈22，或者产生合适的高频脉冲序列，以便以期望的方式激励核自旋。为此，HF发送装置33具有一个或多个数字的脉冲产生单元和合适的数字模拟转换器，以便首先产生对于脉冲形状的数字信号，以及混频器、高频放大器等，以便基于数字信号最后产生合适强度、形状和频率的高频信号。如此处示出的，还可以由HF发送装置33将高频脉冲序列发送到对于磁共振测量在处于患者隧道21中的患者或受检者上定位的局部线圈I。该局部线圈I在此具有多个MR天线元件2。不同的局部线圈I的构造在后面还要根据其他附图详细解释。作为另一个接口，控制装置10具有用于扫描仪单元20的其他组件的控制接口 32，经过所述控制接口控制例如上面提到的梯度线圈等。在此还可以是多个接口，为简单起见在图1中综合为一个接口块。控制接口 32和高频发送接口 33由测量控制单元31控制，其按照精确规定的测量协议(所述测量协议例如存储在存储器37中和/或由可以用户经过终端39预先给出或改变)保证发送对于确定的磁共振测量所需的梯度脉冲和高频脉冲序列。HF接收装置34经过切换装置18 —方面与全身线圈22另一方面与局部线圈I相连。该切换装置还允许局部线圈I从接收模式切换到发送模式，按照所述接收模式接收磁共振信号MRS，按照所述发送模式经过局部线圈I通过HF发送装置33可以发送用于激励的HF信号。在发送情况下，经过HF发送装置32将相应的高频信号发送到切换装置18并且从那里然后经过相应的电缆馈入到局部线圈I的MR天线元件2中。从HF发送装置34的数字模拟转换器出发经过混频器、放大器以及切换装置18直到MR天线元件的整个发送路径在该发明的范围内标记为发送链19'。在接收情况下，将由在局部线圈中的MR天线元件2接收的磁共振信号MRS首先现场放大并预处理，然后经过合适的电缆发送到切换装置18并且从那里然后传输到在HF接收装置34的与各自的磁共振天线元件2对应的接收通道。HF接收装置34为此具有多个接收通道，对于每个MR天线元件2分别一个接收通道。这些接收通道可以以通常方式构造，例如(如果磁共振信号模拟地从局部线圈I被发送到HF接收装置34的话)具有用于从磁共振信号中按照频率地滤波出期望的信息的不同的解调器以及用于将原始数据最后数字化的模拟数字转换器。在这种情况下接收链19在本发明的意义上从MR天线元件2分别运行直到在接收装置34的接收通道中的模拟数字转换器。替换地，在较新的局部线圈I的情况下，对于每个MR天线元件2的模拟数字转换器也可以已经布置在局部线圈I本身中，从而接收链19仅在局部线圈中延伸。具有其接收通道的接收装置34然后作为数字计算机实现，例如通过FPGA和/或DSP。由HF接收装置34的各个接收通道接收的原始数据然后被传输到图像重建单元36，其根据数字化的原始数据按照通常的方式重建磁共振图像。重建的图像然后可以例如经过终端接口 38输出到终端39的显示器或者存储在存储器37中。替换地，控制装置30还可以具有到网络的接口等(未示出)，从而原始数据或图像数据可以存储在外部的大容量存储器中或者图像和原始数据可以被传输到其他计算机，特别是用于考察图像的诊断站、打印机等。在本实施例中HF接收装置在此还包括数字的模式形成单元35，利用该模式形成单元在需要时根据各个MR天线元件的数字化的原始数据可以组合出模式，如迄今为止(以模拟方式)由模式矩阵电路产生的那样。所述模式原始数据MD同样可以被传输到重建装置36并且在那里用于重建图像数据。替换地，该数字的模式形成单元35还可以在重建单元36中实现，即，在重建的范围内才从原始数据中形成数字的模式。按照本发明，控制装置30此外还具有校准单元40。该校准单元40 —方面包括测试信号发送接口 41。经过该测试信号发送接口 41可以在校准运行中产生以合适的高频信号(具有拉莫尔频率)形式的测试信号TS并且例如经过切换装置18传输到在局部线圈I中布置的测试信号耦合单元。该测试信号耦合单元在图1中未示出，但是在后面根据图2至9还要解释。该测试信号TS然后被耦合到局部线圈I的各自的MR天线元件2中并且将这样接收的测试信号TS经过切换装置18和HF接收装置34又传输回并且最后数字化。即，测试信号TS遍历磁共振天线元件2的整个接收链19。数字化的信号TS然后可以被传输到校准单元40的测试信号接收接口 42，其然后将测试信号TS传递到分析单元43。基于由各个MR天线元件2接收的测试信号TS然后分析单元43可以确定各个MR天线元件2的接收链19的当前的相对相位特性，只要从测试信号发送接口 41出发经过测试信号耦合单元直到各自的磁共振天线元件2中的发送路径的相位特性彼此相对是已知的。从分析单元43可以将相对相位特性或从中产生的数据例如相位校正矩阵KD传输到HF接收装置34中的模式形成单元35或必要时也传输到在重建单元36中的数字的模式形成单元35中，由此在那里在模式形成时考虑相对的相位特性。替换地，利用该校准单元40还可以确定局部线圈I的各个MR天线元件2的发送链19'的相对相位特性。为此，测试信号发送接口 41可以将相应的发送命令输出到测量控制单元31，后者然后又控制HF发送装置33，从而从那里产生合适的测试信号TS，并且经过切换装置18发送到局部线圈I或各个MR天线元件。然后借助局部线圈2中的测试信号耦合单元分别接收所发送的测试信号TS'并且相应地经过切换装置18和HF接收装置34发送回到测试信号接收接口 42。因为在这种情况下在从测试信号耦合单元出发直到测试信号接收接口 42的返回路径上的相对相位特性是已知的，所以此时可以确定发送链19'的相对相位特性。校准单元40具有接口 44，后者又与终端接口 38相连，从而这样的校准处理例如可以经过终端39由操作者来启动。但是原则上还可以在运行的测量期间自动控制这样的校准处理。校准单元40的控制可以通过测量控制单元31进行。图2示出了以测试天线6的形式的测试信号耦合单元6以及局部线圈的对应的磁共振天线元件2的特别优选的实施例。磁共振天线元件2以通常方式构造为具有多个电容性元件的导体环。在电容性的元件上的一个位置上量取在磁共振天线元件2中在接收磁共振信号时被感应的电压。该电压信号在前置放大器中被放大并且在输出端5上作为模拟的磁共振信号MRS被输出。前置放大器3的一个输入端直接经过电容性的元件连接到磁共振天线元件2的导体环上并且前置放大器3的第二输入端同样一方面直接连接到磁共振天线元件2的导体环上并且另一方面经过线圈和二极管与导体环相连。在导体环上的三个接头分别通过导体环中的电容性的元件互相分离。测试天线6在此由位于磁共振天线元件2的较大的导体环内部的简单的相对小的导体环组成。测试天线6的导体环全部由对应的磁共振天线元件2重叠，即，位于磁共振天线元件2的导体环的激活的接收面积内部。如果将测试信号TS馈入到测试天线6，则该测试信号由磁共振天线元件2捕捉，并且在前置放大器3的输出端上相应地施加测试信号TS，其经过输出端5可以被发送回到磁共振系统的接收装置。图3示出了按照本发明的局部线圈I的第一实施例。其在此总共具有八个MR天线元件2，其分别又与前置放大器3相连(在图3中为清楚起见没有精确示出接线。其相应于图2的实施)。在前置放大器3之后分别具有后处理电路4，在该后处理电路4中可以进行接收的信号的频率转换、滤波以及数字化，从而最后在此在输出端5上将数字的磁共振信号传输到接收装置34。对于校准相关的接收链19由此在此完整地位于局部线圈2中。按照本发明在这些局部线圈2中每个单个磁共振天线元件2对应于一个本身的测试天线6，后者分别布置在各自的磁共振天线元件2的导体环内部。这些测试天线6分别与局部线圈2中的中央的星形连接单元7相连。该星形连接单元7又与局部线圈2的测试信号接头8相连。经过该测试信号接头8例如可以馈入测试信号TS，该测试信号TS然后在星形连接单元7中被分配并且经过各个测试天线6被发送。星形连接单元在此也就是构造为信号分配器，例如构造为具有90°和/或180°混合的通常的功率分配器(例如Wilkinson型的)。测试信号TS从星形连接单元7到各个测试天线6所经历的相对的相移是已知的并且对于每个局部线圈2事先在简单的校准测量中确定了。这些数据例如可以存储在局部线圈2中的(未示出的)存储器中或者也可以利用软件与局部线圈2 —起提供，从而数据在磁共振系统100中已知。如果数据存储在局部线圈2中本身中，则其例如可以利用局部线圈2的标识由磁共振系统100查询，只要局部线圈2连接到磁共振系统100的接收装置34上。因此，现在可以经过测试天线6发送共同的测试信号TS。该测试信号然后分别由MR天线元件2接收、放大和相应后处理。该测试信号TS然后经过接头5又被传输到磁共振系统的接收装置，由此按照前面描述的方式可以精确确定各个MR天线元件2的接收链的相对相位特性，特别是前置放大器3和模拟的后处理组件的相位特性。以类似方式可以互相确定各个MR天线元件2的发送链的相对相位特性，只要局部线圈具有相应的电路，使得经过MR天线元件2也可以发送用于激励核自旋的高频信号。在这种情况下，然后利用测试天线接收发送的测试信号并且经过星形连接单元综合并且经过测试信号接头提供回到磁共振系统、校准单元。在所示出的星形结构中然后从各个发送信号的复数和中必须计算出，可以预计哪个测试信号。然后可以检查，实际上在星形连接单元后面接收的测试信号是否相应于事先计算的信号。但是对于下面的例子不失一般性地假定应当检查MR天线元件的接收链的重要的情况。为了减少在局部线圈2中测试天线6的数量并且尽管如此还可以确保相位特性的唯一对应，从而例如在柔性的局部线圈变形的情况下在测试天线6和对应的磁共振天线元件2之间的相位特性也不变，可以将测试天线6分别与一组MR天线元件2这样对应，使得一如既往每个对应的MR天线元件2覆盖一个局部线圈6。这一点在图4中对于在一组中分别两个MR天线元件2示出。在此，分别两个MR天线元件2重叠并且在共同的重叠区域2U中对于这两个MR天线元件2的分别一个测试天线6与该组对应。图5示出了对于分别三个MR天线元件2的布置。在此，分别至少三个MR天线元件2重叠，并且测试天线6相应地位于三个相邻的MR天线元件2的共同的重叠区域2U中。图6示出了超过两个相邻的局部线圈1、1'相对彼此确定相位特性的可能性。各个局部线圈1、1,在此类似于图3的局部线圈I构造，其中一个局部线圈I在此具有八个MR天线元件2并且另一个局部线圈I'仅具有六个MR天线元件2。此外，在此为更清楚起见没有示出MR天线元件2直到数字的输出端5的接线。取而代之示出了，数字的输出端5与测试信号接头8在一个共同的线圈插头6中综合，以便这样机械地仅具有一个接头，这在实际的临床运行中简化了连接。与按照图3的实施例的关键区别在此是，在图6上面示出的局部线圈I在边缘区域中具有附加的测试天线6'，其不与局部线圈I本身的磁共振天线元件2对应。此外该局部线圈I在其外部的外壳上设置位置标记16。将局部线圈施加到患者上的操作者此时可以注意到，第二局部线圈I,恰好这样与第一局部线圈I重叠，使得第二局部线圈I,的边位于位置标记16。在第二局部线圈I'上也可以具有相应的位置标记。然后如果两个局部线圈1、1'互相适合地布置，则确保了，第一局部线圈I的处于边缘区域中的测试天线6'完全由第二局部线圈I'的磁共振天线元件2重叠，S卩，测试天线6'位于第二局部线圈I'的所涉及的磁共振天线元件2的激活的面积内部。此时不仅可以通过发送相应的测试信号互相确定在第一局部线圈内部和在第二局部线圈Γ内部MR天线元件2的相对相位特性，而且此时还可以相对于第一局部线圈I的MR天线元件2的相位特性确定第二局部线圈Γ的覆盖了第一局部线圈I的附加的测试天线6'的磁共振天线元件2的相对相位特性并且由此相对彼此确定所有相位特性。 图7示出了电容性的测试信号耦合单元9的替换的实施例。在此，测试信号耦合单元9以到磁共振天线元件2的印制导线的直接接头的形式实现，其中电缆经过两个电容Cl、C2 (例如电容器)分别连接到在磁共振天线元件2的导体环内部的电容器C3的右边和左边。这两个电容性元件C1、C2在此远远小于电容性元件C3，例如在3特斯拉的磁场的情况下在小于2pF的数量级。图8示出了另一个替换。那里测试信号耦合单元10经过开关直接在MR天线元件2的前置放大器输入端3之前作为测试信号导线的电流接头实现。因为在前置放大器3中出现相位特性的主要部分，所以足够的是，在此也直接电流地馈入测试信号TS。图9示出了一个实施例，利用该实施例可以在局部线圈I内部减少接线。在此每个磁共振天线元件2又与一个本身的测试天线6对应。但是该测试天线经过具有按照电容性元件和电感性元件形式的滤波器元件15的导线12在后处理单元4'后面与对于各自的磁共振天线元件的传输电缆13相连。星形连接单元7'在此位于磁共振系统侧，从那里出发将施加在测试信号接头8,上的测试信号分布并且经过相应的切换元件例如同样经过具有以电容性元件和电感性元件形式的滤波器元件15的导线14馈入到传输导线13中并且这样传输到局部线圈I。此外，将传输电缆13如通常的那样用于将来自于后处理单元4'的数字化的原始数据在电缆的输出端5,上传输到磁共振系统中的接收单元。如果测试信号具有不同于原始数据的另外频率，例如如果事先(如此处)在后处理装置4'中数字化所述信号或者至少转换到其他频率，则测试信号经过各自的MR天线元件2的传输电缆13的这样的传输是可以的。在这种情况下例如可以采用复用方法。图10再次示出了用于执行按照本发明的方法的流程图。首先在校准阶段KP中在第一步骤I中发送处于磁共振频率下的测试信号。该测试信号然后在步骤II中同时由局部线圈的所有磁共振线圈元件接收。在步骤III中然后如下分析接收的测试信号的相对相位差，即，将由参考磁共振天线元件2所确定的测试信号用作参考信号并且确定分别与由其他磁共振接收元件接收的测试信号的差。在步骤IV中然后关于在测试导线上产生的测试信号的相位差进行对所确定的相位差的校正。为此，在步骤V中从存储器中读出相位差，在所述存储器中其作为先验知识事先被存储。在步骤VI中然后产生对于所有线圈元件的相位校正矩阵，在所述相位校正矩阵中对于每个单个磁共振天线元件关于每个其他磁共振天线元件记录相移。该相位校正矩阵然后在后面在磁共振测量丽期间的任意时刻在步骤IX中被使用，以便校正在步骤VII中所测量的磁共振信号(所述磁共振信号经过不同的MR天线元件2接收)。特别是在步骤IX中还可以在使用例如事先在步骤VIII中从存储器中被读出的复数的权重系数的条件下最后产生期望的模式，该模式然后在步骤X中作为对于进一步处理的模式信号被输出。对于模式形成的复数的权重系数在此也可以在考虑感兴趣区域(ROI=Region of Interest)的条件下被确定。为此,例如用户可以经过终端向规定出ROI或计算机根据预扫描图像本身识别相关的解剖区域。然后可以这样调整模式形成，使得在ROI中的SNR被最大化。对此的详细解释在DE 102009012109中找到，在此引用其全部内容。在优选的变形中，如果两个线圈如上所述以机械定义的距离安装并且所属的校准阶段被互相确定并且(例如同样在相位校正矩阵中)被存储，在此模式形成还可以超出各个线圈壳体。最后还要再次指出，在上面描述的构造仅仅是实施例并且原理也可以由专业人员在宽的范围内改变，而不脱离本发明的通过权利要求规定的范围。特别指出的是，本方法和装置的上述变形，特别是在局部线圈中MR天线元件和测试信号耦合单元的布置，也可以以任意组合互相被采用。为完整性起见还要指出，不定冠词“一”或“一个”的使用不排除所涉及的特征也可以多重存在。同样概念“单元”的使用也不排除其可以由必要时在空间上分布的多个组件组成。附图标记列表I局部线圈2磁共振天线元件2U重叠区域3前置放大器4后处理电路5、5'输出端6、6'测试信号耦合单元/测试天线7、7'星形连接单元8、8,测试信号接头9电容性的测试信号耦合单元10测试f目号稱合单兀/电流接头11线圈插头12 导线13传输电缆14 导线15滤波器元件16位置标记17重叠区域18切换装置
19接收链19'发送链20磁共振扫描仪单元21磁共振测量空间/患者隧道22全身天线30控制装置31测量控制单元32控制接口33高频发送装置34接收装置35模式形成单元36图像重建单元37存储器38终端接口39 终端40校准单元41测试信号发送接口42测试信号接收接口43分析单元44 接口100磁共振系统C1、C2、C3 电容KP校准阶段KD相位校正矩阵MD模式原始数据MM磁共振测量MRS磁共振信号TS、TS'测试信号
权利要求
1.一种局部线圈(1)，具有多个磁共振天线元件(2)和多个与磁共振天线元件(2)单个地或成组地对应的测试信号耦合单元(6，9，10)，其中，所述测试信号耦合单元(6，9，10)为了传输测试信号(7，7')分别经过星形连接单元(7，7')与共同的测试信号接头(8，8')相连，和/或与对应的磁共振天线元件(2)的发送和/或接收链的传输电缆(13)相连。
2.根据权利要求1所述的局部线圈，其特征在于，所述测试信号耦合单元(6)的至少一部分分别包括测试天线(6)，该测试天线电感性地与对应的磁共振天线元件(2)耦合。
3.根据权利要求2所述的局部线圈，其特征在于，所述磁共振天线元件(2)分别重叠与其对应的测试天线(6)。
4.根据权利要求3所述的局部线圈，其特征在于，与一组磁共振天线元件(2)对应的测试天线(6)布置在该组的磁共振天线元件(2)的共同的重叠区域(2U)中。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的局部线圈，其特征在于测试信号耦合单元(6')，其构造为用于与相邻布置的局部线圈(I')的磁共振天线元件(2)耦合。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的局部线圈，其特征在于布置在局部线圈的边缘区域中的与星形连接单元(7，7')相连的测试天线(6')和定义了重叠区域的位置标记(16)，在该重叠区域中局部线圈(I)应当与相邻布置的局部线圈(I)重叠，由此在运行中进行该测试天线(6')与相邻布置的局部线圈(I')的磁共振天线元件(2)的定义的耦合。
7.一种磁共振系统(100)，具有 -按照权利要求1至7中任一项所述的局部线圈(1)，其磁共振天线元件(2)分别经过接收链(19)与磁共振系统(100)的接收装置(34)相连和/或经过发送链(19')与磁共振系统(100)的高频发送装置(33)相连， -测试信号发送接口(41)，其在校准运行中经过测试信号耦合单元(6，6'，9，10)将定义的测试信号(TS)耦合到磁共振天线元件(2)中或者启动定义的测试信号(TS')通过磁共振天线元件(2)分别经过与磁共振天线元件(2)对应的发送链(19')的发送， -测试信号接收接口(42)，其在校准运行中接收经过测试信号耦合(6，6'，9，10)单元分别馈入到磁共振天线元件(2 )中的测试信号(TS)或者由磁共振天线元件(2 )发送的并且由测试信号耦合单元(6，6'，9，10)分别探测的测试信号， -分析单元(43)，用于基于耦合到磁共振天线元件(2)的测试信号(TS)确定各个磁共振天线元件(2)的接收链(19)的当前的相对相位特性，和/或用于基于由测试信号耦合单元(6，6'，9，10)分别探测的测试信号(TS')确定各个磁共振天线元件(2)的发送链(19')的当前的相对相位特性。
8.一种用于采集磁共振系统(100)的校准数据(KD)的方法，所述磁共振系统(100)包括具有多个磁共振天线元件(2)的局部线圈(1)，其分别经过接收链(19)与磁共振系统(100)的接收装置(34)和/或经过发送链(19')与磁共振系统(100)的高频发送装置(33)相连并且其分别单个地或成组地与测试信号耦合单元(6，6'，9，10)对应， 具有以下方法步骤 i)_将定义的测试信号(TS)经过多个测试信号耦合单元(6，6'，9，10)耦合到磁共振天线元件(2)中，其中，所述测试信号(TS)在共同的测试信号接头(8，8')上被馈入并且经过星形连接单元(7，7')分布到局部线圈中的测试信号耦合单元(6，6'，9，10)和/或经过与测试信号耦合单元(6，6'，9，10)对应的磁共振天线元件(2)的接收链(19)的传输电缆(13)传输到测试信号耦合单元(6，6'，9，10)， -接收耦合到磁共振天线元件(2)中并且经过与磁共振天线元件(2)分别对应的接收链(19)发送回到接收装置(34)的测试信号(TS) -基于测试信号(TS')确定各个磁共振天线元件(2)的接收链(19)的当前的相对相位特性， 或者 i)-通过磁共振天线元件(2)分别经过与各自的磁共振天线元件(2)对应的发送链(19')发送定义的测试信号(TS')， -接收由磁共振天线元件(2)发送并且由测试信号耦合单元(6，6'，9，10)分别探测的测试信号(TS')，其中，由不同的测试信号耦合单元(6，6'，9，10)接收的测试信号(TS')在星形连接单元(7，7')中关联并且在共同的测试信号接头(8，8')上输出和/或经过与测试信号耦合单元(6，6'，9，10)对应的磁共振天线元件(2)的发送链(19')的传输电缆(13)传输， -并且基于测试信号(TS')确定各个磁共振天线元件(2)的发送链(19')的当前的相对相位特性。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，基于接收链和/或发送链的当前的相对相位特性确定当前的相位校正矩阵(KD)。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，在校准运行中通过在局部线圈(I)的边缘区域中布置的测试天线(6')将定义的测试信号(TS)耦合到相邻布置的第二局部线圈(I')的磁共振天线元件(2)中或者接收由相邻布置的局部线圈(I')的磁共振天线元件(2)发送的测试信号(TS')，并且在此基础上相互确定第一和第二局部线圈(1，Γ )的磁共振天线元件(2)的接收链(19)和/或发送链(19')的相对相位特性。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一和第二局部线圈(1，I')以定义的重叠互相定位。
12.一种用于利用磁共振系统(100)产生测量数据的方法，所述磁共振系统(100)包括具有多个磁共振天线元件(2)的局部线圈(1)，其分别经过接收链(19)与磁共振系统(100)的接收装置(34)和/或经过发送链(19')与磁共振系统(100)的高频发送装置(33)相连，并且其分别单个地或成组地与测试信号耦合单元(6，6'，9，10)对应， 其中，在校准阶段(KP)中利用按照权利要求8至11中任一项所述的方法确定局部线圈(I)的磁共振天线元件(2)的接收链(19)和/或发送链(19')的当前的相对相位特性，并且 其中，基于相对相位特性修改和/或校正在磁共振测量(MM)中获取的测量数据(MRS)。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，获取的测量数据(MRS)分别经过对应的接收链(19)被传输到对应的模拟数字转换器(35)并且由该模拟数字转换器数字化，并且基于数字化的测量数据形成接收模式(MD)，其中，在使用确定的相对相位特性的条件下进行在模式形成时的数字校正。
全文摘要
本发明描述了一种具有多个磁共振天线元件(2)和多个与磁共振天线元件(2)单个地或成组地对应的测试信号耦合单元(6,9,10)的局部线圈(1)。所述测试信号耦合单元(6,9,10)为了传输测试信号(7,7′)分别经过星形连接单元(7,7′)与共同的测试信号接头(8,8′)相连和/或与对应的磁共振天线元件(2)的发送和/或接收链的传输电缆(13)相连。此外，还描述了一种具有这样的局部线圈(1)的磁共振系统(100)以及一种用于采集这样的磁共振系统(100)的校准数据(KD)和用于利用这样的磁共振系统(100)产生测量数据的方法。
文档编号G01R33/32GK103033776SQ20121036928
公开日2013年4月10日 申请日期2012年9月27日 优先权日2011年9月28日
发明者S.比伯 申请人:西门子公司