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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Phased-Array-Spulenanordnung
und mehr im Einzelnen eine Phased-Array-Spulenanordnung zur Verwendung
bei der Magnetresonanzbildgebung (MRI).
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Magnetresonanzbildgebungssysteme
finden eine zunehmende Anwendung für eine Vielzahl von Bildgebungsaufgaben
insbesondere auf dem medizinischen Gebiet. Diese Systeme beinhalten
typischerweise u.a. Spulenanordnungen zur Erzeugung von Hochfrequenz(HF)-Magnetfeldern,
die zur Steuerung und Anregung von Spin-Systemen in einem interessierenden
Subjekt, wie etwa in weichem Geweben eines Patienten verwendet werden.
Eine Körperspule
wird typischerweise dazu verwendet, ein in hohem Maße gleichförmiges HF-Magnetfeld
quer zu der Ausrichtung der magnetischen Hauptfeld-Richtung zu erzeugen.
Eine Folge von Gradientenspulen erzeugen örtlich veränderliche Magnetfelder, um
einen Teil des abzubildenden Subjekts auszuwählen und erfasste Signale örtlich zu
kodieren, die von Volumeneinheit in der jeweils gewählten Schicht (Slice)
emittiert werden. Die Feldgradienten können so verändert werden, dass sie die
ausgewählte
Bildschicht ausrichten und sie können
außerdem
andere zweckdienliche Bildgebungsfunktionen ausführen. Von Signalen einer speziellen
Frequenz, die während
des Vorhandenseins des Feldgradienten akquiriert werden, wird angenommen,
dass sie an einer bestimmten Stelle in dem Feld ihren Ausgang genommen
haben. Die Anwendung eines solchen Feldgradienten wird auch als
Frequenzkodierung bezeichnet.
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In
gebräuchlichen
MRI-Systemen werden Empfangsspulen verwendet, die auf die jeweilige
spezielle Art des zu akquirierenden Bildes abgestimmt sind. Solche
Empfangsspulen sind in hohem Maße
empfindlich für
Emissionen von dem in dem Hauptfeld und in den Gradientenfeldern
befindlichen Subjekt. Derartige Emissionen, die während der
Datenakquisitionsphasen bei der Bildgebung erfasst wurden, dienen
dazu, Rohdatensignale zu erzeugen, die weiterverarbeitet werden
können,
um daraus eine auf die Natur und den Ort verschiedener Gewebearten
in dem Subjekt bezügliche
Information zu gewinnen. Dort, wo der abzubildende Bereich verhältnismäßig klein
ist, kann eine Oberflächenspule
mit einem einzigen Kanal verwendet werden. So wird z.B. eine linear
polarisierte Schulterspule typischerweise zur Erzeugung von Bildern
einer menschlichen Schulter verwendet. Für größere Bilder können große Einzelspulen
oder Mehrfachspulen verwendet werden wie bei „Phased-Array-Anordnungen". Die Verwendung
großer
Oberflächenspulen
birgt aber die Gefahr in sich, dass sie zu kleineren Signal-Rauschverhältnissen
in den akquirierten Bilddaten führt.
Allgemein gesehen, haben Oberflächenspulen
ein begrenztes Gesichtsfeld (Field of View) und führen zu
einer inhomogenen örtlichen
Ungleichmäßigkeit.
Phased-Array-Spulen überwinden
dieses Problem. Phased-Array-Spulenanord nungen werden deshalb gebräuchlicherweise
dazu eingesetzt, Bilder größerer Bereiche
zu erzeugen, wobei sie ein akzeptables Signal-Rauschverhältnis ergeben.
Typischerweise bestehen Phased-Array-Spulenanordnungen aus mehreren
miteinander zusammenwirkenden Spulen, die ein ähnliches Signal-Rauschverhältnis (SNR)
wie eine Oberflächenspule,
aber das kombinierte FOV einer größeren Spule haben. Außerdem kompensiert
die Eindringtiefe von Array-Spulen die beschränkte Eindringtiefe von Einzelspulen.
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Bei
einer typischen Phased-Array-Anordnung sind mehrere einander benachbarte
Spulen vorgesehen, um die von den interessierenden Spinsystemen
während
der Signalakquisitionsphase der Bildgebung emittierten Signale zu
empfangen. Die Ausgangssignale jeder der mehreren einander benachbarten
Spulen werden unabhängig
voneinander in den Vorverstärkern
zeitlich vor der Verarbeitung der Signale zur Erzeugung der Bilddaten
verstärkt.
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Die
Verwendung von Phased-Array-Spulen hat auch einen Einfluss auf die
Ausbildung von Magnetresonanz (MR)-Bildern (entweder zweidimensional,
d.h. 2D oder dreidimensional, d.h. 3D), die in dem K-Raum genannten
komplexen Fourierbereich stattfindet. Bei einem typischen MR-System,
wie es oben beschrieben ist, werden Gradienten verschiedener Stärke in einer
zu dem Frequenzkodiergradienten rechtwinkligen Richtung unter Verwendung
von Gradientenspulen vor der Signalakquisition zur Einwirkung gebracht,
um damit die Phase der Kernspins um unterschiedliche Werte zu drehen.
Das Einwirkenlassen solcher zusätzlicher
Gradienten wird als Phasenkodierung bezeichnet. Von den Detektorspulen
nach einem Phasenkodierschritt erfasste frequenzkodierte Daten werden
jeweils als eine Datenzeile in der K-Raum-Matrix gespeichert. Es
werden vielen Phasenkodierschritte ausgeführt, um die vielen Zeilen der
K-Raum-Matrix zu füllen.
Aus dieser Matrix kann ein Bild in der Weise erzeugt werden, dass
eine zwei- oder dreidimensionale Fouriertransformation der Matrix vorgenommen
wird, um diese Frequenzinformation in eine räumliche Information umzusetzen,
die die Verteilung von Kernspins oder der Kerndichtigkeit des Bildmaterials
wiedergibt. Einer der zeitbeschränkenden
Faktoren bei der Erzeugung von MR-Bildern ist der Vorgang des Auffüllens des
K-Raums mit Daten, was aufeinanderfolgend, eine Zeile nach der anderen
geschieht.
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Um
diese inhärenten
Beschränkungen
zu überwinden,
wurden schon verschiedene Techniken entwickelt, um im Wesentlichen
gleichzeitig mehrere Datenzeilen bei jeder Anwendung eines magnetischen
Feldgradienten zu akquirieren. Diese Techniken, die gemeinsam als „Parallelbildgebungstechniken" bezeichnet werden
können,
verwenden Ortsinformation von den Hochfrequenz(HF)-Detektorspulen,
um die Kodierung zu ersetzen, die sonst lediglich unter Verwendung
von Feldgradienten, in sequentiellen Weise erhalten werden müsste. Es
wurde gezeigt, dass die Verwendung von Mehrfach-HF-Detektorspulen
die Bildakquisitionszeit verkürzt.
Es wurde schon versucht verschiedene Spulengeometrien bei diesen
parallelen Bildgebungstechniken einzusetzen, um die Bildakquisitionszeit
zu verbessern. Typischerweise beinhalten diese lineare Spulenarurays,
und die Ortsinformation wird von sich einander minimal überlappenden
Spulen akquiriert. Es wurden auch schon Multiplex-Arrays mit kreisförmiger Symmetrie
und mit 3-Komponentenspulen vorgeschlagen. Diese Anordnungen haben
aber gewisse Beschränkungen
insoweit, als sie komplexe Berechnungen erfordern oder sie haben
Beschränkungen
hinsichtlich der Implementierung, wenn. eine größere Anzahl Spulen erforderlich
ist.
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Es
besteht deshalb ein Bedürfnis
nach Spulengeometrien, die den Rechenaufwand wesentlich reduzieren
und eine ein fache Implementierung in MRI-Systemen ermöglichen.
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Kurze Beschreibung
der Erfindung
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Kurz
gesagt, weist, unter einem Aspekt der Erfindung, ein Magnetresonanz(MR)-System
eine Phased-Array-Spulenanordnung und eine Signalverarbeitungsschaltung
auf. Die Phased-Array-Spulenanordnung
beinhaltet eine Anzahl Spulen, die mit jeweils gleicher Ausdehnung
(coextensive) einen vorbestimmten Bereich überdecken. Jede dieser mehreren
Spulen weist eine unterschiedliche Zahl von Leiterschleifen (loops) über dem
vorbestimmten Bereich auf und teilt den vorbestimmten Bereich in
wenigstens drei aneinander anschließende Gebiete auf, die linear über den
vorbestimmten Bereich angeordnet sind. Die Signalverarbeitungsschaltung
ist an die Phased-Array-Spulenanordnung
angekoppelt und empfängt
eine Anzahl Magnetresonanzsignale, die von den mehreren Spulen der
Phased-Array-Anordnung erfasst werden. Die Signalverarbeitungsschaltung
ist so ausgelegt, dass sie in wenigstens einem der aneinander anschließenden Gebiete
jeweils ihren Ursprung habende Magnetresonanzsignale lokalisiert.
Unter einem anderen Aspekt beinhaltet ein Verfahren zur Verwendung
einer Phased-Array-Spulenanordnung den Empfang mehrerer Magentresonanzsignale
beim Vorhandensein eines Gradientenfeldsystems unter Verwendung
mehrerer Spulen der Phased-Array-Spulenanordnung
und die Verarbeitung der von der Phased-Array-Spulenanordnung detektierten
Magnetresonanzsignale. Diese Mehrzahl von Spulen überdeckt,
mit jeweils gleicher Ausdehnung, einen vorbestimmten Bereich. Jede
der mehreren Spulen weist eine unterschiedliche Zahl von Leiterschleifen über dem vorbestimmten
Bereich auf und unterteilt den vorbestimmten Bereich in wenigstens
drei aneinander anschließende
Gebiete, die linear über
den vorbestimmten Bereich angeordnet sind.
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Zum
besseren Verständnis
dieser und anderer Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden
Erfindung dient die nachfolgende detaillierte Beschreibung im Zusammenhang
mit der beigefügten
Zeichnung, in der in der gesamten Zeichnung gleiche Bezugszeichen
gleiche Teile bezeichnen und in der:
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1 ein schematisches Blockschaltbild
eines beispielhaften Magnetresonanz(MR)-Bildgebungssystems ist,
das zur Verwendung von Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung geeignet ist;
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2 eine schematische Darstellung
einer Phased-Array-Spulenanordnung
zur Verwendung bei der Ausführungsform
nach 1 oder zur unabhängigen Verwendung
ist;
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3 eine schematische Darstellung
einer Abwandlung der Phased-Array-Spulenanordnung nach 2 ist;
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4 eine schematische Veranschaulichung
einer anderen Abwandlung der Phased-Array-Spulenanordnung nach 2 ist;
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5 eine schematische Veranschaulichung
eines Aspektes der Signalverarbeitungsschaltung zur Verwendung bei
der Ausführungsform
nach 1 ist; und
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6 eine schematische Darstellung
zur Veranschaulichung der Schaltverbindungen in einer beispielhaften
Ausführungsform
der Signalverarbeitungsschaltung nach 5 ist.
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Detaillierte
Beschreibung von speziellen Ausführungsformen
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Bezugnehmend
auf 1 ist dort ein Magnetresonanz bildgebungssystem,
das allgemein mit den Bezugszeichen 10 bezeichnet ist,
veranschaulicht, das eine Magneteinrichtung 12, eine Steuer-
und Akquisitionsschaltung 14, eine Systemsteuerschaltung 16 und
eine Bedienerinterfacestation 18 aufweist. Die Magneteinrichtung
beinhaltet ihrerseits Spulenanordnungen zur selektiven Erzeugung
gesteuerter Magnetfelder, die zur Anregung giromagnetischer Materialspinsysteme
in einem interessierenden Subjekt verwendet werden. Im Einzelnen
beinhaltet die Magneteinrichtung 12 eine Primärspule 12,
die typischerweise einen supraleitenden Magneten aufweist, der mit
einem (nicht dargestellten) kryogenen Kühlsystem gekuppelt ist. Die
Primärspule 22 erzeugt
ein in hohem Maße
gleichförmiges
Magnetfeld längs
einer Längsachse
der Magneteinrichtung. Eine Sendespulenanordnung 24, die
aus einer Reihe von Gradientenspulen und HF-Sendespulen besteht,
ist dazu vorgesehen, steuerbare Gradientenmagnetfelder zu erzeugen,
die die jeweils gewünschte
Orientierung bezüglich
des Subjektes und speziell bezüglich
des interessierenden Gebietes aufweisen, das als vorbestimmter Bereich 50 bezeichnet
ist. Im Einzelnen erzeugt, wie an sich bekannt, die Sendespulenanordnung 24 in
Abhängigkeit
von gepulsten Signalen Felder zur Auswahl einer Bildschicht (slice),
zur Orientierung der Bildschicht und zum Kodieren angeregter giromagnetischer
Materialspinsysteme in der jeweiligen Schicht, um das gewünschte Bild
zu erzeugen. Eine Empfangsspulenanordnung, die gemäß einem
Aspekt der Erfindung eine Phased-Array-Spulenanordnung 26 ist,
ist dazu vorgesehen, die Emissionen von den giromagnetischen Materialspinsystemen
in dem vorbestimmten Bereich 50 während Datenakquisitionsphasen
bei Betrieb des Systems zu detektieren; sie wird in der weiteren
Beschreibung noch im Einzelnen erläutert werden. In der Magneteinrichtung 12 ist
eine Liege 28 für
Aufnahme eines Subjekts 30 angeordnet.
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Bei
der in 1 dargestellten
Ausführungsform
bein haltet die Steuer- und Akquisitionsschaltung 14 eine
Spulensteuerschaltung 32 und eine Signalverarbeitungsschaltung 34.
Die Spulensteuerschaltung 32 empfängt, insbesondere durch die
in der Systemsteuereinrichtung 16 enthaltene Interfaceschaltung 36,
Pulssequenzbeschreibungen von der Systemsteuereinrichtung 16.
Wie an sich bekannt, beinhalten solche Pulssequenzbeschreibungen
im Allgemeinen digitale Daten, die Pulse zur Anregung der Spulen
der Sendespulenanordnung während
der Anregungs- und Datenakquisitionsphasen bei der Bildgebung definieren.
Von den Spulen der Sendespulenanordnung 24 erzeugte Felder
regen die Spinsysteme in dem Subjekt 30 an, um Emissionen
von dem Material, insbesondere in dem interessierenden Gebiet oder
in einem vorbestimmten Bereich 50 in dem Subjekt 30 auszulösen. Diese
Emissionen aus dem vorbestimmten Bereich 50 werden von
einer Empfangsspulenanordnung 26 erfasst und gefiltert,
verstärkt
und zu der Signalverarbeitungsschaltung 34 weitergeleitet.
Die Signalverarbeitungsschaltung 34 kann eine vorläufige Verarbeitung
der detektierten Signale, wie weiter unten beschrieben, ausführen und
außerdem
eine Verstärkung
der Signale vornehmen. Anschließend
an diese Verarbeitung werden die verstärkten Signale zur weiteren
Verarbeitung der Interfaceschaltung 36 übermittelt.
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Zusätzlich zu
der Interfaceschaltung 36 beinhaltet die Systemsteuereinrichtung 16 eine
zentrale Verarbeitungsschaltung 38, eine Speicherschaltung 40 und
eine Interfaceschaltung 42, um mit der Bedienerinterfacestation 18 zu
kommunizieren. Allgemein gesehen, steuert die zentrale Verarbeitungsschaltung 38,
die typischerweise einen digitalen Signalprozessor, eine CPU oder
dergleichen, wie auch eine zugeordnete Signalverarbeitungsschaltung
beinhaltet, unter Mitwirkung der Interfaceschaltung 36 Anregungs-
und Datenakquisitionspulssequenzen für die Magneteinrichtung 12 und
die Steuer- und Akquisitionsschaltung 14. Die zentrale Ver arbeitungsschaltung 38 verarbeitet
auch die von der Interfaceschaltung 36 empfangene Bilddaten,
wobei sie 2D-Fouriertransformationen vornimmt, um die akquirierten
Daten aus dem Zeitbereich in den Frequenzbereich zu überführen und
die Daten zu einem Bild mit bedeutungsvollem Inhalt zu rekonstruieren.
Die Speicherschaltung 40 dient dazu, solche Daten, wie
auch Pulssequenzbeschreibungen, Konfigurationsparameter und dergleichen,
aufzubewahren. Die Interfaceschaltung 42 erlaubt der Systemsteuereinrichtung 16 Konfigurationsparameter,
Bildprotokoll- und Befehlsworte und dergleichen mehr zu empfangen
und zu übermitteln.
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Die
Bedienerinterfacestation 18 beinhaltet eine oder mehrere
Eingabevorrichtung(en) 44 zusammen mit einer oder mehrerer
Display- oder Ausgabevorrichtung(en) 46. Bei einer typischen
Anwendung weist die Eingabevorrichtung 44 eine gebräuchliche
Bedienertastatur oder andere Bedienereingabevorrichtungen zur Auswahl
von Bildarten, Bildschichtorientierungen, Konfigurationsparametern
und dergleichen auf. Die Display-/Output-Vorrichtung 46 beinhaltet
typischerweise einen Computermonitor um Darstellen der jeweiligen Wahl
des Bedieners wie auch zur Betrachtung von gescannten und rekonstruierten
Bildern. Zu solchen Vorrichtungen können auch Drucker oder andere
periphere Geräte
zur Erzeugung von harten Kopien der rekonstruierten Bildern gehören. Die
im Nachfolgenden beschriebene Technik kann in gleicher Weise auch
für verschiedene
alternative Konfigurationen von magnetischen Resonanzsystemen und
Scannern, einschließlich kleinerer
Scanner und von Scannern angewendet werden, die Einzelkanal-, Phased-Array-
und ähnliche
Empfangsspulenkonstruktionen aufweisen. Außerdem können die nachfolgend beschriebenen
Signalkombinationstechniken auch außerhalb des Gebietes der Magnetresonanzbildgabe
und ganz allgemein außerhalb
des Gebietes der medizinischen Bildgabe Anwendung finden .
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Unter
einem Aspekt beinhaltet ein Magnetresonanzbildgabesystem 10 der 1 eine Phased-Array-Spulenanordnung 26,
wie sie auf der rechten Seite in 2 dargestellt
ist. Die Spulenanordnung 26 weist eine Anzahl Spulen 52 auf,
die mit jeweils gleicher Ausdehnung einen vorbestimmten Bereich 50 überdecken, der
der interessierende Bereich des Subjekts 30 ist, wie dies
unter Bezugnahme auf 1 beschrieben
wurde. Die mehreren Spulen 52 sind so ausgelegt, dass sie
Magnetresonanzsignale aus einem gleichen, strahlungsempfindlichen
oder wirksamen Volumen erfassen, das von dem vorbestimmten Bereich 50 umschlossen
ist. Jede der mehreren Spulen 52 weist eine unterschiedliche
Zahl von Leiterschleifen 54 über dem vorbestimmten Bereich 50 auf.
Außerdem
teilen die Spulen 52 den vorbestimmten Bereich 50 in
wenigstens drei aneinander anschließende Gebiete 56,
die linear entlang dem vorbestimmten Bereich 50 angeordnet
sind. 2 veranschaulicht
den vorbestimmten Bereich aufgeteilt in vier aneinander angrenzende
Gebiete A, B, C, D, weil bei dieser beispielhaften Ausführungsform
vier Spulen verwendet sind. Wenigstens eine Leiterschleife einer
Spule der mehreren Spulen 52 ist so gestaltet, dass sie
eine Leiterschleife einer anderen entsprechenden Spule der mehreren
Spulen 52 so überlappt,
dass die Gegeninduktivität
zwischen den mehreren Spulen 52 verringert wird. Bei einem
Ausführungsbeispiel
weisen die mehreren Spulen 52 der Phased-Array-Spulenanordnung 56 jeweils
wenigstens vier Spulen 52 auf, die mit jeweils gleicher
Ausdehnung den vorbestimmten Bereich 50 überdecken.
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Bei
einem anderen speziellen Ausführungsbeispiel
umfassen die mehreren Spulen 52 in der Phased-Array-Spulenanordnung 26 vier
Spulen, die den vorbestimmten Bereich 50 so überdecken,
wie dies auf der linken Seite in 2 dargestellt
ist. Diese Spulen beinhalten eine erste Spule 58, die eine
einzige Leiterschleife 60 ausbildet, welche sich über den
vorbestimmten Bereich 50 erstreckt; eine zweite Spule 62 die zwei
Leiterschleifen 64 ausbildet, die sich über den vorbestimmten Bereich 50 erstrecken;
eine dritte Spule 66, die drei Leiterschleifen 68 über dem
vorbestimmten Bereich 50 ausbildet,; und eine vierte Spule 70,
die über den
vorbestimmten Bereich 50 vier Leiterschleifen 72 ausbildet.
Wie für
den Fachmann ohne Weiteres verständlich, überlappen
sich die vier Spulen 58, 62, 66, 70,
sodass die zweite Spule 62 die gleiche Ausdehnung wie die
erste Spule 58 hat, die dritte Spule 66 die gleiche
Ausdehnung wie die zweite Spule 62 hat und die vierte Spule 70 die
gleiche Ausdehnung wie die dritte Spule 66 hat und die
Spulen den Aufbau der Spulenanordnung 26 auf der rechten
Seite der 2, wie im
Nachstehenden beschrieben wird, ergeben. Der vorbestimmte Bereich 50 ist
bei diesem Ausführungsbeispiel
in vier aneinander angrenzende Gebiete 56 unterteilt, die
in 2 durch A, B, C,
D wiedergegeben und linear entlang dem vorbestimmten Bereich 50 angeordnet sind.
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Bei
einem anderen, in 3 dargestellten
Ausführungsbeispiel
weist die Phased-Array-Spulenanordnung 26 eine erste Phased-Array-Spulenanordnung 74 und
eine zweite im Wesentlichen gleiche Phased-Array-Spulenanordnung 76 auf,
die orthogonal zu der ersten Phased-Array-Spulenanordnung 74 angeordnet
ist. Diese Anordnung ist für
eine Querfelddetektion bei der MRI zweckmäßig. Die erste und die zweite
Spulenanordnung können
verschiedene Abwandlungen aufweisen. Bei einer Ausführungsform
sind die erste und die zweite Phased-Array-Spulenanordnung jeweils im Wesentlichen
planar. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel
sind die erste und die zweite Spulenanordnung jeweils im Wesentlichen
gekrümmt.
Bei einem speziellen in 4 dargestellten
Ausführungsbeispiel
weist die Phased-Array-Spulenanordnung 26 außerdem mehrere self-similar
(selbstähnliche)
Anordnungen 78 auf, die so ausgebildet sind, dass sie ein
Volumen umschließen.
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Die
Spulenanordnungen weisen bei diesen Ausführungsbeispielen den im Vorstehenden
unter Bezugnahme auf 2 beschriebenen
Spulenaufbau auf.
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Bei
den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen
von Phased-Array-Spulenanordnungen ist jede der mehreren Spulen 52 um
eine horizontale und vertikale Achse bezüglich der Achse längs der
die mehreren Spulen 52 angeordnet sind, symmetrisch.
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Außerdem weist
bei den oben erläuterten
Ausführungsbeispielen
von Phased-Array-Spulenanordnungen
26 jede der mehreren
Spulen
52 eine besondere örtliche Phasenempfindlichkeit
auf, obwohl das Volumen der von jeder Spule abgedeckten räumlichen
Empfindlichkeit im Wesentlichen das Gleiche ist (das den vorbestimmten
Bereich
50 abdeckende Volumen). Wie ohne Weiteres verständlich,
haben die mehreren von der Spulenanordnung
26 empfangenen
Magnetresonanzsignale, abhängig
von der jeweiligen Lage der mehreren Spulen
52, eine jeweils
unterschiedliche Phase. Bezugnehmend auf
1 gilt, dass wenn A, B, C, D als die Gebiete
der MR-Signalquellen betrachtet werden, jedes dieser Gebiete eine
einzigartige Kombination von Phasenverschiebungen aufweist, die
ihm bezüglich
der vier Spulen
58,
62,
66,
70 zugeordnet
sind. Wenn die Drehbewegung im Gegenuhrzeigersinn mit Plus und im
Uhrzeigersinn mit Minus bezeichnet wird, kann eine Korrelation zwischen
der Spulendrehung (Phase) und dem Gebiet der Signalquelle wie folgt
aufgezeichnet werden:
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Indem
somit die Magnetresonanzsignale zweckentsprechend miteinander kombiniert
werden, können die
Signale aus jedem Gebiet selektiv detektiert werden:
Gebiet
A = Spule 58 + Spule 62 + Spule 66 +
Spule 70,
Gebiet B = Spule 58 + Spule 62 – Spule 66 – Spule 70,
Gebiet
C = Spule 58 – Spule 62 – Spule 66 +
Spule 70,
Gebiet D = Spule 58 – Spule 62 +
Spule 66 – Spule 70,
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Die
oben beschriebene Kombination kann unter Verwendung von Analoghardware
vor der Digitalisierung der Signale zustande gebracht oder numerisch
nach der Digitalisierung berechnet werden. Diese Aspekte werden
im Detail im Nachfolgenden noch beleuchtet. Zu bemerken ist, das
die im Vorstehenden beschriebene Phased-Array-Spulenanordnung 26 auch
andere Anwendungen und Einsatzzecke auf Gebieten finden kann, die
von der MR-Bildgabe verschieden sind.
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Das
Bildgebungssystem 10 beinhaltet auch eine Signalverarbeitungsschaltung 34,
die mit der Phased-Array-Spulenanordnung 26 gekoppelt ist,
um mehrere Magnetresonanzsignale zu empfangen, die von den mehreren
Spulen 52 erfasst wurden. Die Signalverarbeitungsschaltung 34 ist
so ausgelegt, dass sie diese mehreren, in wenigstens einem der aneinander
anschließenden
Gebiete 56 ihren Ursprung habenden Magnetresonanzsignale
lokalisiert.
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Die
Signalverarbeitungsschaltung 34 weist unter einem Aspekt,
wie in 5 dargestellt,
mehrere Splitter 80 auf, um mehrere von den mehreren Spulen 52 erhaltene
Magnetresonanzsignale aufzuspalten. 5 veranschaulicht
die von den vier Spulen 58, 62, 66, 70 empfangenen
Signale. Jedes der mehreren Magnetresonanzsignale ist in ein erstes
Signalpaar 82 mit 180° Phasenverschiebung
aufgespaltet und jedes Signal des jeweiligen ersten Signalpaares 82 ist
seinerseits weiter in ein zweites Signalpaar aufgespaltet, das allgemein
mit dem Bezugszeichen 84 bezeichnet ist und eine 180° Phasenverschiebung
aufweist. Die Signalverarbeitungsschaltung 34 beinhaltet
außerdem
eine Kombinationsschaltung 86 (einschließlich Kombinationseinrichtungen 88),
um das von den mehreren Splittern 80 empfangene zweite
Signalpaar 84 zu einem Kombinationssignal 90 zu
kombinieren. Die Kombinationsschaltung 86 ist so ausgelegt,
dass sie eine selektive Kombination der mehreren Magnetresonanzsignale
liefert, die mit einem individuellen Gebiet der durch A, B, C und
D in 5 dargestellten,
zusammenhängenden
Gebiete 56 korreliert. 6 veranschaulicht
die jeweiligen Schaltverbindungen zwischen den Splittern 80 und
den Kombinationseinrichtungen 88 bei einer exemplarischen
Ausführungsform,
um so ein kombiniertes Signal 90 zu erhalten, das mit den
einzelnen aneinander angrenzenden Gebieten A, B, C, d korreliert
werden kann. Es versteht sich, dass die Analogschaltung auch 90° Phasenschieber
anstelle von 180° Phasenschiebern
aufweisen kann, um die gewünschte
Kombination von MR-Signalen
zu erzielen. Auch können
weitere zusätzliche
Merkmale verwendet werden, z.B. kann jede einzelne Spule anstelle
von Kombinationseinrichtungen jeweils mit ihrem eigenen Empfangs-
und Datenakquisitionssystem verbunden sein.
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Die
Signalverarbeitungsschaltung 34 ist unter einem anderen
Aspekt so ausgelegt, dass sie die mehreren, von den mehreren Spulen 52 detektierten
Magnetresonanzsignale in eine digitale Form umwandelt und eine Lokalisierungsberechnung
vornimmt, um eine selektive Kombination der mehreren Magnetresonanzsignale
zu erhalten, die mit einem individuellen, angrenzenden Gebiet 56 korreliert.
Bei einem Ausführungsbeispiel
verwendet die Lokalisierungsrechnung eine Hadamard Transformation.
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Ein
anderer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Detektieren und Übermitteln
von Magnetresonanzsignalen. Dieses Verfahren beinhaltet das Empfangen
und Übermitteln
einer Anzahl Magnetresonanzsignale unter Verwendung mehrerer Spulen 52 einer
Phased-Array-Spulenanordnung 26 wie sie im Vorstehenden
unter Bezugnahme auf 2, 3 und 4 beschrieben wurde. Das Verfahren beinhaltet
auch das Überlappen
der Leiterschleifen 54 der mehreren Spulen 52, um die Gegeninduktivität zwischen
den mehreren Spulen 52 zu verringern.
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Ein
alternativer Gesichtspunkt ist ein Verfahren zur Verwendung einer
Phased-Array-Spulenanordnung 26 in Gegenwart eines Gradientenfeldsystems.
Dieses Verfahren beinhaltet das Empfangen einer Anzahl Magnetresonanzsignale
unter Verwendung einer Anzahl Spulen 52 der in Bezugnahme
auf die 2, 3 und 4 beschriebenen Phased-Array-Spulenanordnung
und das Verarbeiten dieser von der Phased-Array-Spulenanordnung 26 erfassten
oder detektierten Signale. Das Verfahren zur Verarbeitung der Signale
beinhaltet das Lokalisieren der mehreren Signale, die in wenigstens
einem der aneinander angrenzenden Gebiete 56 des abgebildeten
vorbestimmten Bereiches 50 ihren Ursprung haben. So wie
sie hier beschrieben ist, bezieht sich die Lokalisierung auf die
Korrelation jedes der aneinander angrenzenden Gebiete 56 mit
einer entsprechenden vorbestimmten Kombination einer Anzahl von
Signalen, die von der jeweils entsprechenden Spule der mehreren
Spulen empfangen wurde, wobei Phasenverschiebungen der von der jeweiligen
Spule der mehreren Spulen 52 empfangenen Magnetresonanzsignale
ausgenutzt werden.
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Die
Verarbeitung der Magnetresonanzsignale beinhaltet bei einer Ausführungsform
die Verwendung von Analogschaltungen zum Aufspalten mehrerer von
den mehreren Spulen 52 empfangener Magnetresonanzsignale
in ein erstes Signalpaar 82 mit 180° Phasenverschiebung. Jedes der
ersten Signalpaare 82 wird weiter in ein zweites Signalpaar 84 mit
180° Phasenverschiebung
aufgespaltet. Die Verarbeitung der Magnetresonanzsignale beinhaltet
außerdem
das Kombinieren des zweiten Paars von Signalen 84, um eine
selektive Kombination der mehreren Magnetresonanzsignale zu erhalten,
die mit einem individuellen angrenzenden Gebiet 56 korreliert.
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Die
Verarbeitung der Magnetresonanzsignale beinhaltet bei einem anderen
Ausführungsbeispiel
das Umsetzen der mehreren, von den mehreren Spulen 52 detektierten
Magnetresonanzsignale in eine digitale Form und die Durchführung einer
Lokalisierungsrechnung, um eine selektive Kombination der mehreren
Magnetresonanzsignale zu erhalten, die mit einem individuellen angrenzenden
Gebiet 56 korreliert. Bei einem Ausführungsbeispiel verwendet die
Lokalisierungsrechnung eine Hadamard Transformation.
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Ein
anderer Aspekt der Erfindung betrifft ein unter Verwendung der oben
beschriebenen Verfahren erzeugtes Bild.
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Wenngleich
hier nur gewisse Merkmale der Erfindung veranschaulicht und beschrieben
wurden, so gibt es für
den Fachmann doch zahlreiche Abwandlungen und Veränderungen.
Die beigefügten
Patentansprüche
sollen deshalb alle diese Abwandlungen und Abänderungen umfassen, die in
den Schutzbereich der Erfindung fallen, wie er durch die Patentansprüche definiert
ist.
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