用于在磁共振断层成像设备中进行干扰抑制的设备和方法与流程

本发明涉及一种用于磁共振断层成像设备的电子设备以及一种磁共振断层成像设备和一种运行方法。所述设备具有用于采集电磁干扰场的传感器。利用所采集的信号来去除图像采集的干扰。

背景技术：

1、磁共振断层成像设备是为了对检查对象进行成像，利用外部强磁场将检查对象的核自旋对齐，并且通过交变磁场激励核自旋围绕该对齐进动的成像装置。自旋从该激励状态到具有较小的能量的状态的进动或返回作为响应又产生交变磁场，其通过天线接收。

2、借助梯度磁场对这些信号进行位置编码，该位置编码随后使得接收到的信号能够与体积元相关联。然后，对接收到的信号进行分析，并且提供检查对象的三维成像显示。为了接收信号，优选使用为了实现更好的信噪比而直接布置在检查对象上的局部接收天线、即所谓的局部线圈。接收天线也可以安装在患者卧榻中。

3、磁共振断层成像设备在两个方面需要高频屏蔽。一方面，为了激励核自旋，产生具有千瓦范围内的功率的高频脉冲，其仅部分地在患者中被吸收。离开患者通道的无线电波被辐射到空间中，因此必须被屏蔽，以遵守发射极限值。相反，为了进行成像而要接收的磁共振信号极其弱。这里，为了实现足够的信噪比(snr)，需要对外部干扰信号进行屏蔽。

4、因此，在现有技术中，围绕磁共振断层成像设备安装昂贵的屏蔽舱，以便不仅减少发射，而且减少环境污染。

5、从申请wo 2019/068687中已知用于在磁共振成像中进行干扰抑制的方法和设备。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题是，改善具有干扰性的高频信号的环境中的成像。

2、上述技术问题由根据本发明的设备以及根据本发明的系统和根据本发明的方法来解决。

3、根据本发明的电子设备被设置为用于与磁共振断层成像设备一起共同使用或者作为磁共振断层成像设备的一部分使用。其特别是应当理解为，在利用磁共振断层成像设备进行图像采集期间，根据本发明的电子设备运行。电子设备例如可以是以无线方式或者通过线缆连接的局部线圈，或者也可以是用于监视患者或者与患者进行通信的医疗设备或者传感器，用于观察或者控制图像采集的显示器、终端或者其它操作元件。电子设备例如可以具有如下部件，这些部件在运行时产生交变电磁场，因此可能对图像采集造成干扰。这例如可以是处理器、数字电路、振荡器或者逆变器。电子或者机械开关也产生脉冲式的干扰场。

4、所述设备具有用于采集干扰源的检测器。如下面将描述的，该检测器可以直接检测干扰源的干扰电场和/或干扰磁场。但是也可以想到间接地采集干扰源。例如可以通过电力供应来监视电路的活动，并且由此推断出由这些活动造成的干扰。作为检测器，也可以使用逻辑或者软件，其监视在所述设备中正在执行哪些活动，方式是，由所述设备本身开始这些活动，或者通过访问电子设备的控制器来跟踪这些活动。信息于是具有用于活动的标识。

5、此外，电子设备具有信号输出。信号输出例如可以是电缆和/或插接连接。也可以想到光缆连接。但是例如借助模拟或数字无线电传输或者可见光或者红外线波长范围内的光传输，通过电子设备和磁共振断层成像设备之间的自由空间的无线传输也是可以的。特别是例如ghz范围内、优选具有较少的监管限制的ism频带内的、磁共振断层成像设备的拉莫尔频率以上的频率也可以视为无线电传输。也可以想到通过感性或者容性耦合的电气高频传输。可以通过信号输出依据电磁干扰场将信号传输到磁共振断层成像设备。

6、根据本发明的系统具有根据本发明的电子设备和磁共振断层成像设备。优选电子设备是磁共振断层成像设备进行的图像采集的一部分或者支持图像采集，例如通过附加的数据或者通过操作来支持图像采集。

7、根据本发明的系统的磁共振断层成像设备具有信号输入。该信号输入被设计为与电子设备的信号输出互补，从而可以使磁共振断层成像设备通过电子设备的信号输出和磁共振断层成像设备的信号输入与传感器信号连接，以便接收来自电子设备的检测器的关于干扰源的信息。磁共振断层成像设备被设计为依据检测器的信息实施图像采集。例如可以使用该信息来中断和/或重复检测器在对干扰进行数字化时进行的采集。也可以想到与该信息对应地激活滤波器。如果该信息是所采集的干扰信号，则可以与采集的磁共振信号混合，以使具有与破坏性干扰匹配的幅值和相位的所采集的干扰信号减小。

8、最后，可以存储该信息，以便稍后可以在图像重建本身中识别和/或抑制伪影。例如，可以利用关于干扰源的活动而存储的参考信号和关于活动的时间点的信息，来确定磁共振信号和所存储的参考信号之间的相关性，然后从磁共振数据中去除参考信号，或者在图像重建中进行抑制。

9、由电子设备结合对应地被设计为与电子设备协作的磁共振断层成像设备构成的系统以有利的方式使得能够特别有效并且可靠地抑制电子设备的干扰。

10、根据本发明的方法被设置为用于运行根据本发明的系统，以产生磁共振图像。

11、在所述方法的一个步骤中，磁共振断层成像设备通过天线、例如身体线圈或者局部线圈将高频激励脉冲发射到检查对象或者患者中，以便在其中引起高频交变磁场，其在场线圈和/或梯度线圈的静磁场或者准静磁场中利用磁共振断层成像设备激励检查对象的核自旋进动。

12、在所述方法的另一个步骤中，磁共振断层成像设备通过接收天线、例如身体线圈或者局部线圈接收检查对象的磁共振信号，以进行图像采集。

13、在另一个步骤中，磁共振断层成像设备通过信号输入接收关于干扰源的信息。这可以是关于造成干扰的干扰源的活动的信息，或者直接是关于电磁干扰场的信号。在此，接收关于所采集的干扰场的信号可以包括接收传感器的模拟信号和对其的进一步处理，但是也可以包括接收例如在电子设备中经过预处理和/或数字化的信号。接收也可以包括将该信息存储在磁共振断层成像设备的存储器中，特别是与关于接收到的磁共振信号的时间基准一起存储。

14、在另一个步骤中，磁共振断层成像设备依据信号使图像采集中的电磁干扰场的影响减小。先前已经结合根据本发明的系统描述了不同的可能性。

15、根据本发明的方法共享根据本发明的系统的优点。

16、在下面的描述中给出其它有利的实施方式。

17、在根据本发明的电子设备的一个可以想到的实施方式中，检测器是用于采集电磁干扰场的传感器，电磁干扰场例如可能由先前描述的电子设备的部件造成。传感器例如可以是电气天线或者磁性天线。也可以想到传感器间接地采集电磁干扰场，例如方式是，通过传感器以欧姆、容性或者感性方式采集导体中的电压或者电流。优选传感器产生信号，该信号与干扰场的电气和/或磁性分量的场强或者其包络线有关或者成比例。

18、根据本发明的电子设备以有利的方式使得能够借助传感器直接在电磁设备中的源处采集电磁干扰场，因此通过尽可能不变的干扰信号使稍后对其的抑制变得容易。

19、在根据本发明的电子设备的一个可以想到的实施方式中，传感器布置在电磁干扰场的源附近。在此，优选干扰源本身是电子设备的一部分，例如是针对磁共振信号的模拟的或者特别是数字的预处理和/或传输技术的一部分。特别是复杂的数字信号处理模块在发射的频率处具有几乎无法预测的频谱，其也与处理后的信号一起以无法预测的方式发生改变。如果传感器布置在干扰源附近，则传感器优选基于电场和/或磁场的距离相关性记录干扰源的信号。传感器例如也可以与源、即干扰性的电子部件的连接线电连接，以便以这种方式采集干扰信号。

20、以特别纯的形式表示干扰信号的传感器的信号以有利的方式使得能够特别有效地在图像采集中消除干扰。

21、在根据本发明的电子设备的一个可能的实施方式中，电子设备具有屏蔽装置。在此，将如下的布置视为屏蔽装置，该布置使到电子设备内部的路径上的或者由于可逆性也在从源传播到电子设备中时传播方向上的电场和/或磁场、特别是高频交变场变弱。屏蔽装置优选具有导电材料。在此，导电材料整个或者完全包围源和传感器。例如，屏蔽装置可以作为电子设备的壳体或者作为单独的设备在壳体内部或者外部将传感器和源共同包围在由屏蔽装置包围的空心空间中。也可以想到屏蔽装置具有用于通道的一个或多个开口。在六个可能的空间方向中的仅一个或者多个上包围传感器和源的部分屏蔽装置也是可以的。为了避免涡流，也可以想到屏蔽装置具有槽口或者孔。屏蔽装置可以由良好导电的材料、例如金属来实施。在此，优选屏蔽装置不是铁磁性的。优选检查对象或者患者不在屏蔽装置内部，各个身体部分也不在屏蔽装置内部。

22、但是也可以想到导电塑料、例如含有碳纤维的材料。相对比较低的导电率也使涡流导致的问题减少。

23、通过传感器和源至少部分共同被屏蔽装置包围，使到传感器的路径上的检查对象的磁共振信号变弱，从而传感器提供几乎没有磁共振信号部分或者与磁共振信号部分无关的信号，其中，这里的磁共振信号不像例如在所述设备中的局部线圈的情况下那样是指由磁共振信号推导出的信号，而是由核自旋的交变场直接感应出的电流和电压。传感器的该几乎纯的干扰信号以有利的方式使伪影减少，这些伪影是在随后的干扰抑制中在信号处理或者图像重建中由以错误的方式被解释干扰信号并且进行处理的磁共振信号部分造成的。

24、在根据本发明的方法的一个可能的实施方式中，在一个步骤中采集关于干扰源的参考数据。这些参考数据特别是涉及在干扰源的一个预先确定的活动中干扰电场和/或干扰磁场的发射。在最简单的情况下，参考数据可以是该活动中的数字化的干扰信号的样本。例如由此推导出的数据、例如平均值或者谱信息也是可以的。

25、然后，在减小干扰源的影响的步骤中，依据参考数据使该活动的影响减小。

26、例如可以想到参考数据是在预先确定的活动中干扰源的发射的样本。优选干扰源在每一次实施活动时的发射基本上相同。然后，例如可以借助自相关，优选利用关于活动的信息中的时间戳，来识别磁共振数据中的由活动造成的干扰信号部分，并且例如通过减法使干扰信号部分减小。如果数据并非总是相同的，则例如仍然可以使用特定的谱信息来进行滤波，因此实现减小。机器学习方法和人工智能方法或者对应地经过训练的神经网络也可以预测所测量的干扰信号的变换以及在磁共振信号中产生的干扰，并且减少或者消除所产生的图像中的干扰。