用于转换和传输磁共振接收信号的装置制造方法及图纸

一种用于将磁共振接收线圈（2）的模拟接收信号转换到数字接收信号和用于将接收信号传输到分析装置（4）的装置（1），其中，-将接收信号在局部线圈（2）内部通过具有第一采样频率的模数转换器（9）数字化，-将数字化的接收信号在接收线圈（2）内部通过抽取滤波器（11）抽取到第二采样频率并且经过传输路径（10）传输到分析装置（4），-抽取滤波器（11）的滤波器部分（12）具有如下的频率响应（24,26），该频率响应在与数字化的接收信号的有用信号对应的导通范围中具有大于1dB的纹波（25），并且-在传输路径（10）之后设置均衡滤波器，其频率响应至少在与有用信号相应的导通范围中相应于抽取滤波器（11）的滤波器部分（12）的逆反频率响应。

【技术实现步骤摘要】
用于转换和传输磁共振接收信号的装置
本专利技术涉及一种用于将磁共振接收线圈的模拟接收信号转换到数字接收信号和用于将该接收信号传输到分析装置的装置，其中，该接收信号在局部线圈内部通过具有第一采样频率的模数转换器被数字化。此外，本专利技术还涉及一种磁共振装置。
技术介绍
在磁共振装置中，作为接收线圈还使用局部线圈，所述局部线圈具有如下优点：靠近拍摄区域固定，例如在患者上和/或紧密靠近患者固定。然而，对于这样的局部线圈必要的是，将接收信号传输到磁共振装置的分析装置，然后在那里将接收信号数字地进一步处理（digitalsignalprocessing，数字信号处理-DSP）。在接收线圈的模拟接收信号处于磁共振频率本身并且未受干扰地通过磁共振装置的磁场和磁共振装置的组件又不受干扰地传输之后，首先建议，使用具有外罩波陷波器（Mantelwellensperren）的同轴电缆，用于将接收信号传输到分析装置，然后在那里将接收信号数字化并且进一步处理。作为改进，通过WO2006/048816A1建议，模拟接收信号到数字接收信号的转换直接在接收线圈处就进行。为此，使用如下的模数转换器：其在空间上布置在接收线圈的接收区域内部。以这种方式赢得了空间并且节省了昂贵的同轴电缆。可以在数字的层面中选择高效的（aktive）接收元件，从而有利地可以取消模拟的转换电子器件。由此也简化了局部线圈的处理。在这种类型的转换和传输装置的相应构造中产生的问题是，从接收线圈到（分析装置的）数字接收器的数字信号传输。总共所需的数据传输率与信号带宽、信道数和信号动态范围的对数的乘积成比例。该特征受到所使用的传输技术的可用数据传输率的限制。磁共振信号的频率带宽通过最大梯度强度和对象大小给出。其可以达到大约1MHz的数量级。理论上在此使用2MS/s的采样率是足够的，但是为了减轻对为避免噪声混淆所需的前置滤波器的要求，目前在模数转换器处通常采用例如10MS/s的采样率。为了实现尽可能好的信噪比（SNR）和尽可能大的测量速度，通常由接收线圈的多个单接收天线的阵列同时接收和处理磁共振信号。在此，例如可以并行处理128个活动的信道。在信号链的输入端上，也就是在接收线圈处，待处理的信号动态范围从要拍摄的对象（例如患者）的热本底噪声（Rauschflur）（-174dBm/Hz）在其基本场强为3特斯拉的磁共振装置中延伸直到大约-20dBm的最大电平。为了使得背景噪声的数字传输的舍入误差不值一提地提高，例如在10MS/s的采样率的情况下需要大约18比特的字宽。在此，例如得到18×128×10Mbit/s=23Gbit/s的总数据传输率。对于在接收线圈和分析装置之间的无线（无线电）数据传输的实现，这一点代表了迄今为止未克服的障碍。由此寻求用于降低传输率的途径。如上所示，理论上2MS/s的采样率足以能够无损耗地显示1MHz宽的磁共振信号，即有用信号。为了实现这一点，在本专利技术人的在后公开的德国专利申请DE102011006578.4中提出了，将数字化的接收信号首先抽取为尽可能小的数据传输率。这在通过模数转换器转换到数字的接收信号之后才发生，由于模数转换器的对数地显示的有用动态范围与采样率成比例。因此例如在5MS/s的采样率的情况下可用的动态范围比在10MS/s情况下小三分贝。此外，假定在模数转换器（ADC）的采样率强烈降低的情况下，例如5MS/s的减半的采样率，对模拟滤波器的要求只能极端麻烦地满足或根本不能满足，例如当接收信号的向下混频的有用信号的中频位于1.8+/-0.5MHz情况下时。于是，然后通常要求为-40dB的所谓的滚降（Roll-Off）（在通带和阻带之间的频率响应中的步幅）必须达到在2.3MHz和2.7MHz之间，在那里出现第一假频带（Aliasband）。该要求几乎不能满足，从而提出将数字化的接收信号通过抽取滤波器抽取为更低采样率。但是在此对于数字化的抽取滤波器的滤波器部分也存在如上所述的要求，特别是例如在位于2.3MHz-2.7MHz的滚降，该抽取滤波器通常首先包括滤波器部分，以抑制假频带和噪声混淆，然后才进行向下采样。这些要求随着抽取程度上升而强烈上升。由此需要越来越麻烦的滤波器，所述滤波器具有增加数量的加法、减法（按照级联集成的梳齿滤波器（CIC滤波器））和乘法（按照FIR滤波器的一般形式，也就是具有有限脉冲应答的滤波器）。在考虑可用的FGPA资源和首先是能量消耗的情况下在此快速达到可实现性的限制。此外，鉴于干扰信号的发射，在接收线圈的磁共振接收天线附近要努力进行尽可能小数量的数字运算。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题是，提出一种转换和传输装置，其降低待经过传输路径传输的数据传输率，而对接收线圈侧的抽取滤波器不提出强烈要求。为了解决上述技术问题，在本文开头提到种类的装置中按照本专利技术建议，-将数字化的接收信号在接收线圈内部通过抽取滤波器抽取到第二采样频率并且经过传输路径传输到分析装置，-抽取滤波器的滤波器部分具有如下的频率响应，该频率响应在与数字化的接收信号的有用信号对应的导通范围中具有大于1dB的纹波，并且-在传输路径之后设置均衡滤波器，其频率响应至少在与有用信号相应的导通范围中相应于抽取滤波器（11）的滤波器部分的逆反（inverse）频率响应。本专利技术的基本思路是，通过使用在接收线圈中的抽取滤波器和分析装置中的也就是最后在DSP块中的均衡滤波器，最后将抽取滤波器功能划分。在此，有意地允许抽取滤波器的强烈频率响应，以降低对抽取滤波器的滤波器部分的要求。然后在均衡滤波器中事后补偿频率响应。由此可以强烈降低对在接收线圈（所述接收线圈优选是局部线圈）中的抽取滤波器的滤波器部分的要求。也就是节省FGPA资源和其他资源，在接收线圈侧的能量消耗以及干扰发射都降低，而不损失信号质量。本专利技术的一部分也是如下思路，即，附加积累的能量消耗对于分析装置中，也就是在传输路径的接收侧的均衡滤波器不再起作用并且此外可以采用要求更大的结构空间的、功率强的FGPA，因为仅存在小的位置限制。一个用于在滤波器的实现中确定开销的重要调节参数，是在通带的范围中的频率响应中的所谓的纹波（ripple）。为了信号不强烈失真的通常要求，在通带（Passband）中信号衰减的偏差允许最大直到一个分贝（也就是+-0.5dB）。因为如上所述，在期望的用于传输的目标采样率下，阻带（Stopp-Band）应当紧跟有用信号，所以如果应在同时实现在通带中低的纹波和至阻带的例如至少-40dB的一定的滚降（Roll-Off），则产生极大要求。按照本专利技术此时建议，对于通带中的衰减允许提高的纹波（ripple），该纹波然后可以利用在传输路径后的均衡滤波器来校正，即，可以没有困难地作出大的努力。例如，至少在有用信号的范围中，可能地也在整个通带上可以允许提高的纹波，即，允许大于一个分贝，优选大于5dB、特别是12dB的纹波。通过通带容差范围的该扩展，明显降低了在滤波器实现中所需的开销。可以缓和特别是从平的通带到陡的过渡区域的突然过渡。优选在本专利技术的范围内，为了获得在通带和阻带之间预定的最小滤波器衰减差，特别是-40dB的差，相应于纹波的提高来提高在阻带中的衰减。也就是如果要保持对过渡区本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将磁共振接收线圈（2）的模拟接收信号转换到数字接收信号和用于将接收信号传输到分析装置（4）的装置（1），其中，？将接收信号在局部线圈（2）内部通过具有第一采样频率的模数转换器（9）数字化，？将数字化的接收信号在接收线圈（2）内部通过抽取滤波器（11）抽取到第二采样频率并且经过传输路径（10）传输到分析装置（4），？所述抽取滤波器（11）的滤波器部分（12）具有如下的频率响应（24,26），该频率响应在与数字化的接收信号的有用信号对应的导通范围中具有大于1dB的纹波（25），并且？在所述传输路径（10）之后设置了均衡滤波器，该均衡滤波器的频率响应至少在与有用信号相应的导通范围中相应于所述抽取滤波器（11）的滤波器部分（12）的逆反频率响应。

【技术特征摘要】
2011.06.17 DE 102011077745.81.一种用于将磁共振接收线圈(2)的模拟接收信号转换到数字接收信号和用于将接收信号传输到分析装置(4)的装置(1)，其中，-将接收信号在局部线圈(3)内部通过具有第一采样频率的模数转换器(9)数字化，-将数字化的接收信号在接收线圈(2)内部通过抽取滤波器(11)抽取到第二采样频率并且经过传输路径(10)传输到分析装置(4)，-所述抽取滤波器(11)的滤波器部分(12)具有如下的频率响应(24,26)，该频率响应在与数字化的接收信号的有用信号对应的导通范围中具有大于1dB的纹波(25)，并且-在所述传输路径(10)之后设置了均衡滤波器，该均衡滤波器的频率响应至少在与有用信号相应的导通范围中相应于所述抽取滤波器(11)的滤波器部分(12)的逆反频率响应。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在与数字化的接收信号的有用信号对应的导通范围中的纹波(25)大于5dB。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述纹波(25)为12dB。4.根据权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于，为了获得在通带(17)和阻带(21)之间预定的最小滤波器衰减差(20)相应于纹波(25)的提高来提高在阻带(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：J伯伦贝克，S施瓦泽，M维斯特，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：