WO2012038168A1 - Improving communication with patients in an mri scanner - Google Patents

Improving communication with patients in an mri scanner Download PDF

Info

Publication number
WO2012038168A1
WO2012038168A1 PCT/EP2011/064313 EP2011064313W WO2012038168A1 WO 2012038168 A1 WO2012038168 A1 WO 2012038168A1 EP 2011064313 W EP2011064313 W EP 2011064313W WO 2012038168 A1 WO2012038168 A1 WO 2012038168A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
stage
gradient
signal
acoustic signal
vibration
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/064313
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Mario Bechtold
Peter-Christian Eccardt
Marco Friedrich
Stefan Nunninger
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Publication of WO2012038168A1 publication Critical patent/WO2012038168A1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/283Intercom or optical viewing arrangements, structurally associated with NMR apparatus
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/38Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field
    • G01R33/385Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field using gradient magnetic field coils
    • G01R33/3854Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field using gradient magnetic field coils means for active and/or passive vibration damping or acoustical noise suppression in gradient magnet coil systems

Definitions

  • the invention relates to the improvement of disturbed speech signals for patient communication on a magnetic resonance imaging (MRI) scanner.
  • MRI magnetic resonance imaging
  • the patient is inside the tube of the MRI while the operator of the MRI is scanning the MRI
  • a doctor or an MTA located in an adjacent control room in which the control console of the MRI is installed. Communication between operator and patient is not possible directly because the MRI is located in a closed, soundproofed examination room. Therefore, as a rule, a communication system with a microphone in the examination room and a loudspeaker in the control room is provided so that voice utterances of the patient can be picked up by the microphone and transmitted to the loudspeaker.
  • An MRI scan typically consists of one or a whole series of MRI scans, in which the data required for imaging is captured by the known sequence of RF and gradient fields, and examination pauses. This device allows a sufficient understanding of the patient at least during the examination breaks, i. in the period between two measurements.
  • the MRI device basically generates a strong background noise, which is also recorded by the microphone. This significantly interferes with or prevents communication from the patient to the operator during an exam.
  • the characteristic of the noise depends on the type of examination selected, in particular on the set measurement sequence and the measurement parameters.
  • the power of the background noise compared to the performance of the patient speech sound at the microphone depends on the type of examination and the microphone design. At typical In contrast to standard MRI equipment, the power of signal components of the microphone signal due to recorded background noise is often significantly greater than the power of signal components due to the recorded speech sound, which greatly reduces the intelligibility of the patient's speech via the recorded microphone signal.
  • a reference signal for the noise in the immediate vicinity of the gradient coils of the MRI is used to generate a replica of the noise in the microphone signal.
  • This replica is used to reduce the amount of noise in the microphone signal by subtracting the microphone signal.
  • the invention therefore provides a method for reduction a noise component in an acoustic signal recorded during an RT measurement, wherein at least one gradient current is generated at least temporarily during the MRT measurement, wherein in the method
  • the parameter is used in a first stage of a signal processing to a caused due to the gradient current noise in the recorded acoustic
  • the estimated amount of noise is used to correct the recorded acoustic signal. For example. can be subtracted from the recorded acoustic signal to correct the estimated noise component.
  • a parameter which represents a measure of the respective gradient current is determined individually.
  • the respective parameter is used in the first stage of the signal processing in order to estimate an individual noise component due to the respective gradient current in the recorded acoustic signal in particular model-based.
  • the estimated individual noise components are then used to correct the recorded acoustic signal. For example.
  • the individual estimated noise components can be subtracted from the recorded acoustic signal.
  • the first stage comprises a first sub-stage and a second sub-class, wherein
  • the parameter determines a vibration value which is a measure of a gradient-related vibration of a surface; represents the MRT device, in particular the cladding surface, wherein the vibration is at least a part of the cause of the noise component, and
  • the estimation of the noise caused by the gradient current in the recorded acoustic signal in the second sub-stage is based on the determined vibration value.
  • a multiplicity of gradient currents is generally generated at least temporarily.
  • a parameter representing the respective gradient current is determined individually, wherein in the first sub-stage the respective parameter is used to calculate an individual vibration value, wherein the individual vibration values are each a measure of one with the respective gradient current represent coherent vibration of the surface of the MRI device.
  • the vibration value is calculated from the individual vibration values, for which purpose the individual vibration values can, for example, be summed up.
  • the respective gradient current can be measured in a first embodiment, so that the parameter representing the gradient current is the corresponding measurement signal.
  • the parameter representing the respective gradient current can be calculated on the basis of the measurement method underlying the MRT measurement and the selected measurement parameters.
  • a vibration value which is a measure of a vibration of a surface of the MRI apparatus, in particular the cladding surface, wherein the vibration represents at least part of the cause of the noise component.
  • the vibration value is used in a first stage of a signal processing in order to estimate the noise component in the recorded acoustic signal in particular model-based.
  • the estimated amount of noise is used to correct the recorded acoustic signal. For this purpose, the estimated noise component can be subtracted from the recorded acoustic signal.
  • the estimation of the noise component is preferably model-based.
  • the estimated amount of noise or estimated noise is subtracted from the recorded acoustic signal.
  • the corrected in the first stage acoustic signal is fed to a second stage of signal processing in which the corrected acoustic signal is reduced using a one-channel algorithm to residual noise and / or independent of the gradient currents noise.
  • Suitable time domain algorithms are described, for example, in the above-mentioned US Pat. No. 4,691,030 A and US Pat. No. 2005283068 A1.
  • a signal processing device for reducing a noise component in an acoustic signal recorded during an MRT measurement on an MRI apparatus, in particular for a communication system of an MRI apparatus, wherein during the MRI measurement at least one gradient current (14 ⁇ is generated at least temporarily points
  • the arithmetic unit is designed to estimate a noise component due to the gradient current in the recorded acoustic signal, in particular based on a model Noise is used to record the recorded acoustic Correct signal.
  • the estimated noise component can be subtracted from the recorded acoustic signal.
  • the MRI apparatus has a plurality of gradient coils, and during the MR measurement, a corresponding plurality of gradient currents are generated at least temporarily.
  • the arithmetic unit can therefore have a number of first filters corresponding to the number of gradient coils, wherein the parameter signal comprises a number of individual parameter signals corresponding to the number of gradient currents, which respectively represent a measure of the respective gradient current and which can be fed to the first filters.
  • the first filters are designed to estimate an individual noise component due to the respective gradient current in the recorded acoustic signal, in particular model-based.
  • the first stage has a computing element in which the recorded acoustic signal can be corrected on the basis of the estimated individual noise components. For example. For this purpose, the individual estimated noise components can be subtracted from the recorded acoustic signal.
  • the arithmetic unit has a first and a second sub-stage, wherein
  • the first sub-stage has a filter device to which the parameter signal can be fed
  • the filter device is designed to determine a vibration value based on the parameter signal, which represents a measure of a gradient current related vibration of a surface of the MRI device, in particular the cladding surface, wherein the vibration represents at least part of the cause of the noise component, and
  • the second sub-stage is designed to estimate the caused due to the gradient current noise in the recorded acoustic signal based on the determined vibration value in particular model-based. If the MRI apparatus has a multiplicity of gradient coils and a corresponding multiplicity of gradient currents is generated at least temporarily during the MRT measurement, the filter device of the first sub-stage has a number of second filters corresponding to the number of gradient coils, in which
  • the parameter signal comprises a number of individual parameter signals corresponding to the number of gradient currents, each of which represents a measure of the respective gradient current and which can be fed to the second filters,
  • the second filters are designed to respectively estimate an individual vibration value, in particular model-based, wherein the individual vibration values each represent a measure of a vibration of the surface of the MRI apparatus which is related to the respective gradient current, and
  • the first sub-stage comprises a computing element for calculating the vibration value from the individual vibration values.
  • An alternative embodiment of the signal processing device for reducing a noise component in an acoustic signal recorded on an MRI apparatus during an MRI measurement, in particular for a communication system of an MRI apparatus, comprises:
  • At least one sensor which can be attached to a surface of the MRI apparatus, in particular on the cladding surface, for determining a vibration value that represents a measure of a vibration of the surface of the MRI apparatus, wherein the vibration represents at least a part of the cause of the noise component .
  • a first stage with an arithmetic unit wherein the vibra- tion value can be fed to the arithmetic unit and the arithmetic unit is designed to estimate, based on the vibration value, the noise component in the recorded acoustic signal, in particular model-based, and - A computer to which the recorded acoustic signal and the estimated noise component can be supplied and in which the recorded acoustic signal is correctable based on the estimated noise component.
  • the signal processing device may have a second stage, to which the acoustic signal corrected in the first stage can be supplied, the second stage being designed to reduce the corrected acoustic signal using a single-channel algorithm for residual interference noise and / or noise free from the gradient currents ,
  • the interference noises in the input signal of the communication system are modeled by parallel arrangement of a plurality of adaptive filters, ideally in each case one filter for each measurement signal of the gradient currents or for each gradient coil.
  • the vibrations of the cladding surface of the MRI system are modeled in a two-stage, model-based approach. From this conclusions about the noise in the input signal of the communication system are drawn. In this embodiment, all relevant noise-generating mechanisms of the MRI system are advantageously detected, and not just the dominant source of interference, ie the vibrations of the gradient coil structure.
  • non-linear signal processing approaches for example the realization of a Hammerstein model, for example with a power filter structure
  • the invention realizes an integration of several signal processing algorithms into a total solution, consisting of model-based approaches in the first stage, followed by a single-channel noise reduction in the second stage.
  • the multistage improvement of the speech signal in the communication channel means that the solution according to the invention simultaneously achieves the high reduction of the noise by algorithms of the first stage as well as the reduction of any residual noise and of further disturbances uncorrelated to the gradient currents in algorithms of the second stage can.
  • FIG. 1 shows an MRI system with a communication system
  • Figure 2 shows a first embodiment of the first stage of a
  • Figure 3 shows a second embodiment of the first stage of a
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of a sectional view of an MRI apparatus 1 with the relevant parts of the invention for explaining the invention.
  • the MRI 1 is accommodated in an examination room 2, which is cable-insulated from a control room 3.
  • the patient 5 to be examined lies in the tube 6 of the MRI 1.
  • a communication system 21 with a microphone 8 and an electroacoustic transducer 9, for example.
  • a speaker provided.
  • the microphone 8 picks up the voice utterances 7 of the patient 5, so that they can be played back via the loudspeaker 9.
  • the signal components S r due to noise can, depending on the type of the selected MRT measurement and microphone implementation, have a considerably higher power than the signal components S sp by voice utterances, so that the transmission or intelligibility of the voice utterances 7 in the control room 3 is considerably disturbed.
  • the interference noises 10 are caused by alternating electric currents in the gradient coils 12 of the MRT device 1.
  • An MRT device 1 contains a gradient coil system 12 with typically several gradient coils 12/1, 12/2, 12/3 (not shown in detail here), which gradient currents 14/1, 14/2, 14 generated individually by a power amplifier 13 / 3 are flown through.
  • the currents 14/1, 14/2, 14/3 associated with the different gradient coils 12/1, 12/2, 12/3 can flow simultaneously and / or sequentially depending on the measurement.
  • the gradient currents 14 lead to an eddy current induction in adjacent conductive structures, for example in the vessel 16 for the superconducting coils and in RF antennas 17 on the cladding 18 of the MRT system 1.
  • the induced eddy currents lead by interaction with the basic magnetic field of the MR MR system 1 and with the gradient magnetic fields of the gradient coils 12 to vibration excitations of various parts of the system, which in turn noise emissions are emitted from these parts. The latter interaction is usually a nonlinear effect.
  • the illustrated parts of the MRI system are typically located together under the panel 18 of the MR system l r, for example, a flat plastic panel.
  • the panel 18 is excited mechanically and acoustically by the underlying parts of the system to vibrate, resulting in the emission of the noise 10 in the examination room.
  • the recorded by the microphone 8 in üntersuchungsraum Störschall 10 of the MR system 1 is essentially the radiated from this panel 18 sound.
  • a communication system 21 is provided with a microphone 8 and a speaker 9.
  • further components such as amplifiers or the like.
  • Microphone signal S M contained noise or 10 of the noise component S r.
  • the noise component S n is estimated in the microphone signal S M , based on a determination of the currents 14/1, 14/2, 14/3 in the gradient coils 12/1, 12/2, 12/3 of the MRT 1. Since a plurality of individually supplied gradient coils are usually present in an MRI apparatus, the gradient currents describing parameters or parameter signals 25/1, 25/2, 25/3 are determined individually for each of the gradient coils. For this purpose, a device 35, the gradient currents 14/1, 14/2, 14/3 are supplied.
  • the currents 14 in the device 35 for example a computer, since the currents required to supply the gradient coils depend on the selected measuring method, for example a spin echo Sequence or a FLASH sequence, and depending on the selected or predetermined measurement parameters such as, for example, the resolution.
  • the parameters 25 would be the calculated currents needed to perform the measurement method.
  • the computer 35 can then also be the control computer 36 to be operated by the operator 4 in the control room 3.
  • the parameters 25 are the above-mentioned measuring signals.
  • the gradient signals representing the measuring signals 25/1, 25/2, 25/3 are used to individually for each of the gradient coils 12/1, 12/2, 12/3 the From her caused noise component S n , i, Sn,?, S n , 3 in the microphone signal S M estimate.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the first stage 23, in which the use of three gradient coils
  • a respective filter structure 26/1, 26/2, 26/3 is identified, which determines the deviation between the noise component S n , i, S n , 2 / S n , 3 of the respective gradient coil 12/1 estimated in the filter structure , 12/2, 12/3 and the present in the microphone signal S M real noise component S n minimized.
  • each of the filter structures in a statistical analysis based on a correlation between the respective input signal 25/1, 25/2, 25/3 of the filter structure 26/1, 26/2, 26/3 and the microphone signal S M to the respective Measurement signal 25/1, 25/2, 25/3 associated noise component S n , i, S ri , 2 , S R , 3 model-based estimated.
  • the noise component S n in the microphone signal S K is finally by subtracting the estimated noise components S c , i > Sn, 2 / S n , 3 of the respective gradient coil 12/1, 12/2, 12/3 from the microphone signal S M in a summation 33rd largely reduced, so that at the output of the summation element 33 and the first stage 23, a corrected microphone signal S * 'is present.
  • Speech signal portions S sp of the microphone signal S K are not affected by this processing step and are after reduction of the noise S r. perceptible with significantly improved intelligibility.
  • the filter structures 26/1, 26/2, 26/3 can each be implemented as a parallel combination of a plurality of adaptive filters whose transmission behavior can be changed so that the deviation between the estimated noise component Sr., i / S n , 2, S n , 3 and real existing noise S n in the micro- fonsignal SM is minimized as described above.
  • Such adaptive filters are known per se.
  • the system behavior of the filter can be kept temporarily or permanently constant, but this leads to an increase in the deviations and thus the remaining noise in the communication channel with changes in the noise generating system or the characteristic of the noise.
  • error-minimizing filters 26/1, 26/2, 26/3 results when the transmission behavior of the filter corresponds to the transmission behavior of the system path between measuring signal 25 of the gradient current and the associated noise component in the microphone signal to a good approximation.
  • this is subdivided into a plurality of sub-stages 27, 28.
  • a schematic representation of this alternative embodiment is given in FIG. The subdivision is based on the observation that the system properties of parts of the noise-generating system are slowly changing over time, while the system properties of other parts may be subject to rapid temporal changes. Furthermore, this subdivision is based on the observation that noise components S 1 in the microphone signal S M , which are caused by different parts and transmission paths of the MRI system 1 and by different gradient currents 14, radiate essentially from one common surface 18 into the examination space 2 become. The system properties of this portion of the noise generating system may be considered to be slowly variable or even constant for the application discussed herein.
  • a first sub-stage 27 contains a parallel arrangement of filters 28/1, 28/2, 28/3 and at least one summation element 29 which, based on the measuring signals 25/1, 25/2, 25/3 of the gradient currents 14/1, 14/2, 14/3 simulate the vibration of the cladding surface 18.
  • a first sub-stage 27 contains a parallel arrangement of filters 28/1, 28/2, 28/3 and at least one summation element 29 which, based on the measuring signals 25/1, 25/2, 25/3 of the gradient currents 14/1, 14/2, 14/3 simulate the vibration of the cladding surface 18.
  • the vibrations of the panel 18 of the MR system 1, ie the parameter S n , vib / can also be detected by means of a sensor 34, for example an acceleration sensor , which is mounted on a suitable location of the panel 18 and outputs a sensor signal S se n, which is a measure of the vibration excitation of the cladding surface 18.
  • a sensor 34 for example an acceleration sensor
  • S se n a sensor signal
  • the signal S R , vib to be estimated can be used as a suitable combination of the Sensor signal S ser . and the output signal S n , sum of the summation element 29 are calculated. For example. could be a weighted averaging used here.
  • a second sub-stage 30 contains a further filter 31, which generates an estimate of the noise component S N in the microphone signal S M based on the modeled vibration excitation S n , vi b of the panel 18 of the MRT system 1.
  • Noise S N in the microphone signal S M are reduced by subtracting the estimated noise components of the microphone signal S M in a summing 32.
  • the output signal of the summation element 32 or the first stage 23 also corresponds in the embodiment of FIG. 3 to a corrected microphone signal S "'.
  • Speech signal portions S SP of the microphone signal S M are not affected by this processing step and are perceptible after reduction of the noise S N with much improved intelligibility.
  • An expedient embodiment of the second sub-stage 30 takes place, for example, as an adaptive filter 31, which detects the deviation between the estimated noise S N and that in FIG
  • Microphone signal SM real existing noise component minimized.
  • the system behavior of the filters in this embodiment of the first stage of the signal processing can be kept temporarily or permanently constant, but this can lead to an increase in the deviations and thus the remaining noise in the communication channel with changes in the noises generating system or the characteristic of the noise , It has also been observed that the generation of noise components in the microphone signal can not be fully described by linear system behavior.
  • the interaction between the eddy currents induced by the gradient currents and the gradient currents themselves constitutes a non-linear component.
  • the above-described filters 26, 28, 31 of the first and second embodiments can therefore expressly include both linear and non-linear processing steps.
  • nonlinear filters 28/1, 28/2, 28/3 for the first sub-stage 27 and a linear filter 31 for the second sub-stage 30 may be used.
  • the first sub-stage 27 then forms the vibrations of the cladding surface 18 of the
  • the second stage 30 estimates the recorded background noise 10 after the acoustic path with the aid of a linear filter 31.
  • the intelligibility of the patient language 7 in the microphone signal S M can be significantly improved even if the power of the signal components of noise 10 of the MRI is significantly greater than that of the patient language. 7
  • disturbing residual interference noise S n , res t may still be present after the first stage of the signal processing, ie the proportion S n of the noise in the microphone signal S M sets together with the reducible with the first stage 23 portion, hereinafter denoted by S n , o, and the residual interference noise corresponding proportion S n , rest -
  • the corrected microphone signal S M ' may thus also contain a component S n , rest ,
  • uncorrelated to the gradient currents 14 noise 10c in the examination room 2 as caused for example by an air conditioner or ventilation 19 or by the helium pump 20 of the MRI system 1, not reduced.
  • Signal enhancements in the frequency domain are achieved, for example, by an individual weighting of frequency bands, so that frequency bands having a dominant noise component are strongly attenuated, while frequency bands having a dominant voice signal component are output almost unattenuated.
  • the output signal S M * 'of the second stage 24 is then an improved estimate of the undisturbed speech signal S sp .
  • the peculiarity of the presented multilevel solution is that after a previous reduction of the noise with the aid of the first stage 23 now also single-channel algorithms can be applied, which were previously not directly applicable due to the low signal-to-noise ratio of the microphone signal S M. ,
  • the single-channel reduction of the residual interference noise and incorrelated interference in the second stage 24 leads to a further improvement in the intelligibility and quality of the patient language 7 in the output signal S M '' of the communication system 21.
  • the improved signal S M '' on the speaker rather 9 is output to the operator 4.
  • the operator 4 of the MRI system 1 can understand the examined person 5 during examination breaks as well as during an MRI measurement.
  • the models used for the respective estimation of the noise components in the various filters for simulating the system sections can be determined, for example, with the aid of corresponding reference measurements, wherein the models can be obtained, for example, from identification measurements.
  • a physical modeling is basically possible, but due to the complexity and the variance between the systems comparatively expensive.

Abstract

The invention aims to improve disturbed speech signals for communicating with a patient in a magnetic resonance imaging (MRI) scanner. Such disturbance results from the known effect of the required gradient currents causing audible vibrations and emissions of background noise such that an acoustic signal, picked up by a microphone in the examination chamber, comprises these portions of background noise as well as the speech signal emanating from a patient. In order to reduce the portion of background noise, the gradient currents are measured and, based on a model, corresponding background noise portions are estimated individually for each gradient current. The acoustic signal that has been picked up is corrected on the basis of the individual background noise portions. Alternatively, and likewise based on a model and using the gradient currents, the vibration of the covering surface of the MRI scanner is simulated and the portion of background noise is determined therefrom.

Description

Beschreibung description
Verbesserung der Patientenkommunikation in einem MRT Die Erfindung beschäftigt sich mit der Verbesserung gestörter Sprachsignale zur Patientenkommunikation an einem Magnetresonanztomographen (MRT) . Improving patient communication in an MRI The invention relates to the improvement of disturbed speech signals for patient communication on a magnetic resonance imaging (MRI) scanner.
Während einer Untersuchung im MRT befindet sich der Patient innerhalb der Röhre des MRT, während sich der Bediener desDuring an MRI scan, the patient is inside the tube of the MRI while the operator of the MRI is scanning the MRI
Gerätes, bspw. ein Arzt oder eine MTA, in einem angrenzenden Kontrollraum befindet, in dem die Steuerkonsole des MRT installiert ist. Eine Kommunikation zwischen Bediener und Patient ist nicht auf direktem Wege möglich, da sich das MRT in einem geschlossenen, schallgedämmten Untersuchungsraum befindet. Es ist daher in der Regel eine Kommunikationsanlage mit einem Mikrofon im Untersuchungsraum und einem Lautsprecher im Kontrollraum vorgesehen, so dass Sprachäußerungen des Patienten vom Mikrofon aufgenommen und an den Lautsprecher übertra- gen werden können. Eine MRT-Untersuchung setzt sich typischerweise aus einer oder einer ganzen Abfolge von MRT- Messungen, in denen die zur Bilderzeugung benötigten Daten durch die bekannte Abfolge von HF- und Gradientenfeldern aufgenommen werden, und Untersuchungspausen zusammen. Diese ge- nannte Vorrichtung ermöglicht ein ausreichendes Verstehen des Patienten zumindest während der Untersuchungspausen, d.h. im Zeitraum zwischen zwei Messungen. Device, such as a doctor or an MTA, located in an adjacent control room in which the control console of the MRI is installed. Communication between operator and patient is not possible directly because the MRI is located in a closed, soundproofed examination room. Therefore, as a rule, a communication system with a microphone in the examination room and a loudspeaker in the control room is provided so that voice utterances of the patient can be picked up by the microphone and transmitted to the loudspeaker. An MRI scan typically consists of one or a whole series of MRI scans, in which the data required for imaging is captured by the known sequence of RF and gradient fields, and examination pauses. This device allows a sufficient understanding of the patient at least during the examination breaks, i. in the period between two measurements.
Während einer Messung erzeugt das MRT-Gerät jedoch prinzipbe- dingt einen starken Störschall, welcher ebenfalls vom Mikrofon aufgenommen wird. Dadurch wird die Kommunikation vom Patienten zum Bediener während einer Untersuchung erheblich gestört oder verhindert. Die Charakteristik der Störgeräusche ist von der Art der gewählten Untersuchung, insbesondere von der eingestellten Messsequenz und den Messparametern, abhängig. Die Leistung des Störschalls im Vergleich zur Leistung des Patientensprachschalls am Mikrofon ist abhängig von der Art der Untersuchung und der Mikrofonausführung. Bei typi- scher Realisierung an Standard-MRT-Geräten ist die Leistung von Signalkomponenten des Mikrofonsignals durch aufgenommenen Störschall häufig deutlich stärker als die Leistung von Signalkomponenten durch aufgenommenen Sprachschall, wodurch die Verständlichkeit der Patientensprache über das aufgenommene Mikrofonsignal sehr eingeschränkt ist. During a measurement, however, the MRI device basically generates a strong background noise, which is also recorded by the microphone. This significantly interferes with or prevents communication from the patient to the operator during an exam. The characteristic of the noise depends on the type of examination selected, in particular on the set measurement sequence and the measurement parameters. The power of the background noise compared to the performance of the patient speech sound at the microphone depends on the type of examination and the microphone design. At typical In contrast to standard MRI equipment, the power of signal components of the microphone signal due to recorded background noise is often significantly greater than the power of signal components due to the recorded speech sound, which greatly reduces the intelligibility of the patient's speech via the recorded microphone signal.
Die verschiedenen Ursachen der Störgeräusche werden im Zusammenhang mit der Figur 1 näher erläutert. The different causes of the noise are explained in more detail in connection with FIG.
Es wurden verschiedene Verfahren zur Verbesserung gestörter Mikrofonsignale zur Patientenkommunikation vorgeschlagen. Various methods for improving disturbed microphone signals for patient communication have been proposed.
In US 4696030 A und US 2005283068 AI wird eine Reduktion der Störgeräusche anhand eines in der Vergangenheit aufgenommenen Mikrofonsignals erreicht, welches eine Schätzung des aktuellen Störgeräuschanteils im Mikrofon zulässt. Diese Lösungen sind jedoch stark abhängig von der Charakteristik der Störgeräusche. Je nach Art der gewählten Untersuchung kann eine Re- duktion der Störgeräusche und ausreichende Sprachverständlichkeit am Ausgang der Kommunikationsanlage erreicht werden oder es ergeben sich trotz Anwendung des Verfahrens erhebliche Reststörgeräusche. Ein mehrkanaliges Verfahren wird in DE 19524847 Cl beschrieben. Die Patientensprache wird mit Hilfe zweier Mikrofone aufgenommen und verbessert, wobei beide Mikrofone sowohl Sprache als auch Störgeräusche aufnehmen. Andere mehrkanalige Verfahren, wie bspw. in DE 69032637 T2 bzw. in DE 10151033 AI, nutzen ein oder mehrere Referenzmikrofone, welche die Störgeräusche ohne Sprachanteile im Untersuchungsraum aufnehmen und mit Hilfe verschiedener Verfahren eine Schätzung des Störgeräuschanteils im Patientenmikrofon erzeugen. Durch Subtraktion des geschätzten Störgeräuschanteils kann in einigen Fällen eine Reduktion der Störgeräusche und verbesserte Sprachverständlichkeit erreicht werden. Die Ergebnisse sind jedoch stark abhängig von der Platzierung der Mikrofone und von den gewählten Verfahren zur Nachbildung der Störschallanteile . In US 4696030 A and US 2005283068 Al, a reduction of the noise is achieved on the basis of a recorded in the past microphone signal, which allows an estimate of the current noise component in the microphone. However, these solutions are highly dependent on the characteristics of the noise. Depending on the type of examination selected, it is possible to achieve a reduction of the interference noise and sufficient speech intelligibility at the output of the communication system, or considerable residual interference noise results despite the use of the method. A multichannel process is described in DE 19524847 C1. The patient language is recorded and enhanced using two microphones, with both microphones recording both speech and noise. Other multi-channel methods, such as, for example, in DE 69032637 T2 and in DE 10151033 Al, use one or more reference microphones which record the noise without speech components in the examination room and generate an estimate of the noise component in the patient microphone using various methods. By subtracting the estimated noise component, in some cases noise reduction and improved speech intelligibility can be achieved. The results, however, are highly dependent on the placement of the Microphones and of the chosen methods for reproducing the noise components.
In EP 0655730 AI wird ein Referenzsignal für den Störschall in der unmittelbaren Nähe der Gradientenspulen des MRT genutzt, um eine Nachbildung des Störschalls im Mikrofonsignal zu erzeugen. Diese Nachbildung wird verwendet, um durch Subtraktion vom Mikrofonsignal zu einer Verringerung der Störgeräuschanteile im Mikrofonsignal zu führen. Eine solche Reali- sierung kann zwar in bestimmten Fällen zu einer Reduktion der Störgeräuschanteile im Mikrofonsignal führen, beschränkt sich jedoch auf Störgeräuschanteile, welche ausschließlich durch die Gradientenspulen verursacht werden, so dass andere Störgeräusche erzeugende Mechanismen nicht berücksichtigt werden können. In EP 0655730 Al a reference signal for the noise in the immediate vicinity of the gradient coils of the MRI is used to generate a replica of the noise in the microphone signal. This replica is used to reduce the amount of noise in the microphone signal by subtracting the microphone signal. Although such a realization can in some cases lead to a reduction of the noise components in the microphone signal, it is limited to noise components which are caused exclusively by the gradient coils, so that other noise generating mechanisms can not be taken into account.
Ein zweistufiger Signalverarbeitungsansatz, als Kombination von modellbasierten und einkanaligen Verfahren wurde in "In- tegrated Speech Enhancement For Functional MRI Environment" von Pathak, N. et al. in Engineering in Medicine and Biology Society, 2009, EMBC 2009, Annual International Conference of the IEEE, 2009, pp. 2474 - 2477 veröffentlicht. Die dort diskutierte Lösung nutzt ein Mikrofonsignal als Referenz für das Störgeräusch . A two-stage signal processing approach, as a combination of model-based and single-channel methods, has been described in "Integrated Speech Enhancement For Functional MRI Environment" by Pathak, N. et al. in Engineering in Medicine and Biology Society, 2009, EMBC 2009, Annual International Conference of the IEEE, 2009, p. 2474 - 2477 published. The solution discussed there uses a microphone signal as a reference for the noise.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit zur Verbesserung der Kommunikation zwischen einem Patienten in einem MRT und dem Bediener des MRT anzugeben. Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Erfindungen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. It is therefore the object of the present invention to provide a way to improve the communication between a patient in an MRI and the operator of the MRI. This object is achieved by the inventions specified in the independent claims. Advantageous embodiments emerge from the dependent claims.
Die im Zusammenhang mit der Figur 1 näher erläuterten Mecha- nismen, die der Erzeugung der Störgeräusche zu Grunde liegen, sind auf die bei der MR -Messung benötigten Ströme in den Gradientenspulen, d.h. auf die Gradientenströme, zurückzuführen. Erfindungsgemäß wird daher ein Verfahren zur Reduktion eines Störgeräuschanteils in einem während einer RT-Messung aufgenommen akustischen Signal vorgeschlagen, wobei während der MRT-Messung zumindest ein Gradientenstrom zumindest zeitweise erzeugt wird, wobei bei dem Verfahren The mechanisms which are explained in more detail in connection with FIG. 1 and which are based on the production of the noise are due to the currents in the gradient coils required for the MR measurement, ie, to the gradient currents. The invention therefore provides a method for reduction a noise component in an acoustic signal recorded during an RT measurement, wherein at least one gradient current is generated at least temporarily during the MRT measurement, wherein in the method
- zumindest ein ein Maß für den Gradientenstrom darstellender, in der Regel zeitlich variabler Parameter ermittelt wird, at least one parameter which represents a measure of the gradient current, as a rule time-variable parameter, is determined,
- der Parameter in einer ersten Stufe einer Signalverarbeitung genutzt wird, um einen aufgrund des Gradientenstroms verursachten Störgeräuschanteil im aufgenommen akustischen - The parameter is used in a first stage of a signal processing to a caused due to the gradient current noise in the recorded acoustic
Signal insbesondere modellbasiert zu schätzen, Estimate signal in particular model-based,
- der geschätzte Störgeräuschanteil verwendet wird, um das aufgenommene akustische Signal zu korrigieren. Bspw. kann zur Korrektur der geschätzte Störgeräuschanteil vom aufgenommenen akustischen Signal subtrahiert werden.  - the estimated amount of noise is used to correct the recorded acoustic signal. For example. can be subtracted from the recorded acoustic signal to correct the estimated noise component.
Typischerweise wird während der MRT-Messung nicht nur ein einzelner Gradientenstrom, sondern eine Vielzahl von Gradien- tenströmen zumindest zeitweise erzeugt. Daher wird für jeden der Gradientenströme individuell ein ein Maß für den jeweiligen Gradientenstrom darstellender, in der Regel zeitlich variabler Parameter ermittelt. Der jeweilige Parameter wird in der ersten Stufe der Signalverarbeitung genutzt, um einen aufgrund des jeweiligen Gradientenstroms verursachten individuellen Störgeräuschanteil im aufgenommen akustischen Signal insbesondere modellbasiert zu schätzen. Die geschätzten individuellen Störgeräuschanteile werden anschließend verwendet, um das aufgenommene akustische Signal zu korrigieren. Bspw. können hierzu die individuellen geschätzten Störgeräuschanteile vom aufgenommenen akustischen Signal subtrahiert werden . Typically, during MRI measurement, not only a single gradient current but a plurality of gradient currents is generated at least intermittently. Therefore, for each of the gradient currents, a parameter which represents a measure of the respective gradient current, as a rule time-variable parameter, is determined individually. The respective parameter is used in the first stage of the signal processing in order to estimate an individual noise component due to the respective gradient current in the recorded acoustic signal in particular model-based. The estimated individual noise components are then used to correct the recorded acoustic signal. For example. For this purpose, the individual estimated noise components can be subtracted from the recorded acoustic signal.
In einer alternativen Herangehensweise weist die erste Stufe eine erste Unterstufe und eine zweite Unterstufe auf, wobeiIn an alternative approach, the first stage comprises a first sub-stage and a second sub-class, wherein
- in der ersten Unterstufe anhand des Parameters ein Vibrationswert ermittelt wird, der ein Maß für eine mit dem Gradientenstrom zusammenhängende Vibration einer Oberflä- che des MRT-Gerätes, insbesondere der Verkleidungsoberfläche, darstellt, wobei die Vibration zumindest einen Teil der Ursache des Störgeräuschanteils darstellt, und in the first sub-step the parameter determines a vibration value which is a measure of a gradient-related vibration of a surface; represents the MRT device, in particular the cladding surface, wherein the vibration is at least a part of the cause of the noise component, and
- die Schätzung des aufgrund des Gradientenstroms verursach- ten Störgeräuschanteils im aufgenommen akustischen Signal in der zweiten Unterstufe basierend auf dem ermittelten Vibrationswert erfolgt. - the estimation of the noise caused by the gradient current in the recorded acoustic signal in the second sub-stage is based on the determined vibration value.
Wie oben erwähnt wird während einer MRT-Messung in der Regel eine Vielzahl von Gradientenströmen zumindest zeitweise erzeugt. Für jeden der Gradientenströme wird individuell ein ein Maß für den jeweiligen Gradientenstrom darstellender Parameter ermittelt, wobei in der ersten Unterstufe der jeweilige Parameter genutzt wird, um einen individuellen Vibrati- onswert zu berechnen, wobei die individuellen Vibrationswerte jeweils ein Maß für eine mit dem jeweiligen Gradientenstrom zusammenhängende Vibration der Oberfläche des MRT-Gerätes darstellen. Weiterhin wird in der ersten Unterstufe der Vibrationswert aus den individuellen Vibrationswerten berechnet, wozu die individuellen Vibrationswerte bspw. aufsummiert werden können . As mentioned above, during an MRI measurement, a multiplicity of gradient currents is generally generated at least temporarily. For each of the gradient currents, a parameter representing the respective gradient current is determined individually, wherein in the first sub-stage the respective parameter is used to calculate an individual vibration value, wherein the individual vibration values are each a measure of one with the respective gradient current represent coherent vibration of the surface of the MRI device. Furthermore, in the first sub-stage, the vibration value is calculated from the individual vibration values, for which purpose the individual vibration values can, for example, be summed up.
In der ersten Unterstufe können lineare und nichtlineare Effekte berücksichtigt werden. In der zweiten Unterstufe werden nur lineare Effekte berücksichtigt. In the first sub-level, linear and non-linear effects can be taken into account. In the second stage, only linear effects are considered.
Der jeweilige Gradientenstrom kann in einer ersten Ausführung gemessen werden, so dass der den Gradientenstrom darstellende Parameter das entsprechende Messsignal ist. The respective gradient current can be measured in a first embodiment, so that the parameter representing the gradient current is the corresponding measurement signal.
Alternativ kann der den jeweiligen Gradientenstrom darstellende Parameter anhand der der MRT-Messung zu Grunde liegenden Messmethode und der gewählten Messparametern berechnet werden . Alternatively, the parameter representing the respective gradient current can be calculated on the basis of the measurement method underlying the MRT measurement and the selected measurement parameters.
In einem alternativen Ansatz eines Verfahrens zur Reduktion eines Störgeräuschanteils in einem während einer MRT-Messung aufgenommen akustischen Signal, wird während der MRT-Messung mit zumindest einem Sensor ein Vibrationswert ermittelt, der ein Maß für eine Vibration einer Oberfläche des MRT-Gerätes, insbesondere der Verkleidungsoberfläche, darstellt, wobei die Vibration zumindest einen Teil der Ursache des Störgeräusch- anteils darstellt. Der Vibrationswert wird in einer ersten Stufe einer Signalverarbeitung genutzt, um den Störgeräuschanteil im aufgenommen akustischen Signal insbesondere modellbasiert zu schätzen. Der geschätzte Störgeräuschanteil wird verwendet, um das aufgenommene akustische Signal zu korrigie- ren. Bspw. kann hierzu der geschätzte Störgeräuschanteil vom aufgenommenen akustischen Signal subtrahiert werden. In an alternative approach of a method for reducing a noise component in an acoustic signal recorded during an MRI measurement, during the MRI measurement with at least one sensor determines a vibration value, which is a measure of a vibration of a surface of the MRI apparatus, in particular the cladding surface, wherein the vibration represents at least part of the cause of the noise component. The vibration value is used in a first stage of a signal processing in order to estimate the noise component in the recorded acoustic signal in particular model-based. The estimated amount of noise is used to correct the recorded acoustic signal. For this purpose, the estimated noise component can be subtracted from the recorded acoustic signal.
Die Schätzung des Störgeräuschanteils erfolgt jeweils vorzugsweise modellbasiert. Der geschätzte Störgeräuschanteil oder die geschätzten Störgeräuschanteile werden vom aufgenommenen akustischen Signal subtrahiert. The estimation of the noise component is preferably model-based. The estimated amount of noise or estimated noise is subtracted from the recorded acoustic signal.
Das in der ersten Stufe korrigierte akustische Signal wird einer zweiten Stufe der Signalverarbeitung zugeführt, in der das korrigierte akustische Signal unter Verwendung eines ein- kanaligen Algorithmus um Reststörgeräusche und/oder um von den Gradientenströmen unabhängige Störgeräusche reduziert wird. Geeignete Zeitbereichsalgorithmen sind bspw. in den oben genannten US 4696030 A und US 2005283068 AI beschrieben. The corrected in the first stage acoustic signal is fed to a second stage of signal processing in which the corrected acoustic signal is reduced using a one-channel algorithm to residual noise and / or independent of the gradient currents noise. Suitable time domain algorithms are described, for example, in the above-mentioned US Pat. No. 4,691,030 A and US Pat. No. 2005283068 A1.
Eine erfindungsgemäße Signalverarbeitungseinrichtung zur Reduktion eines Störgeräuschanteils in einem während einer MRT- Messung an einem MRT-Gerät aufgenommen akustischen Signal, insbesondere für eine Kommunikationsanlage eines MRT-Gerätes, wobei während der MRT-Messung zumindest ein Gradientenstrom (14} zumindest zeitweise erzeugt wird, weist zumindest eine erste Stufe mit einer Recheneinheit auf, wobei der Recheneinheit ein Parametersignal zuführbar ist, welches ein Maß für den Gradientenstrom darstellt. Die Recheneinheit ist ausge- bildet, um einen aufgrund des Gradientenstroms verursachten Störgeräuschanteil im aufgenommen akustischen Signal insbesondere modellbasiert zu schätzen. Der geschätzte Störgeräuschanteil wird verwendet, um das aufgenommene akustische Signal zu korrigieren. Bspw. kann hierzu der geschätzte Störgeräuschanteil vom aufgenommenen akustischen Signal subtrahiert werde . Typischerweise weist das MRT-Gerät eine Vielzahl von Gradientenspulen auf und während der MR -Messung wird eine dement- sprechende Vielzahl von Gradientenströmen zumindest zeitweise erzeugt . Die Recheneinheit kann daher eine der Anzahl der Gradientenspulen entsprechende Anzahl von ersten Filtern auf- weisen, wobei das Parametersignal eine der Anzahl der Gradientenströme entsprechende Anzahl von individuellen Parametersignalen umfasst, die jeweils ein Maß für den jeweiligen Gradientenstrom darstellen und die den ersten Filtern zuführbar sind. Die ersten Filter sind ausgebildet, um einen auf- grund des jeweiligen Gradientenstroms verursachten individuellen Störgeräuschanteil im aufgenommen akustischen Signal insbesondere modellbasiert zu schätzen. Die erste Stufe weist ein Rechenglied auf, in dem das aufgenommene akustische Signal anhand der geschätzten individuellen Störgeräuschanteile korrigierbar ist. Bspw. können hierzu die individuellen geschätzten Störgeräuschanteile vom aufgenommenen akustischen Signal subtrahiert werden . A signal processing device according to the invention for reducing a noise component in an acoustic signal recorded during an MRT measurement on an MRI apparatus, in particular for a communication system of an MRI apparatus, wherein during the MRI measurement at least one gradient current (14} is generated at least temporarily points The arithmetic unit is designed to estimate a noise component due to the gradient current in the recorded acoustic signal, in particular based on a model Noise is used to record the recorded acoustic Correct signal. For example. For this purpose, the estimated noise component can be subtracted from the recorded acoustic signal. Typically, the MRI apparatus has a plurality of gradient coils, and during the MR measurement, a corresponding plurality of gradient currents are generated at least temporarily. The arithmetic unit can therefore have a number of first filters corresponding to the number of gradient coils, wherein the parameter signal comprises a number of individual parameter signals corresponding to the number of gradient currents, which respectively represent a measure of the respective gradient current and which can be fed to the first filters. The first filters are designed to estimate an individual noise component due to the respective gradient current in the recorded acoustic signal, in particular model-based. The first stage has a computing element in which the recorded acoustic signal can be corrected on the basis of the estimated individual noise components. For example. For this purpose, the individual estimated noise components can be subtracted from the recorded acoustic signal.
Alternativ weist die Recheneinheit eine erste und eine zweite Unterstufe auf, wobei Alternatively, the arithmetic unit has a first and a second sub-stage, wherein
- die erste Unterstufe eine Filtereinrichtung aufweist, der das Parametersignal zuführbar ist,  the first sub-stage has a filter device to which the parameter signal can be fed,
- die Filtereinrichtung ausgebildet ist, um anhand des Parametersignals einen Vibrationswert zu ermitteln, der ein Maß für eine mit dem Gradientenstrom zusammenhängende Vibration einer Oberfläche des MRT-Gerätes, insbesondere der Verkleidungsoberfläche, darstellt, wobei die Vibration zumindest einen Teil der Ursache des Störgeräuschanteils darstellt, und  the filter device is designed to determine a vibration value based on the parameter signal, which represents a measure of a gradient current related vibration of a surface of the MRI device, in particular the cladding surface, wherein the vibration represents at least part of the cause of the noise component, and
- die zweite Unterstufe ausgebildet ist, um den aufgrund des Gradientenstroms verursachten Störgeräuschanteils im aufgenommen akustischen Signal basierend auf dem ermittelten Vibrationswert insbesondere modellbasiert zu schätzen. Für den Fall, dass das MRT-Gerät eine Vielzahl von Gradientenspulen aufweist und während der MRT-Messung eine dement- sprechende Vielzahl von Gradientenströmen zumindest zeitweise erzeugt wird, weist die Filtereinrichtung der ersten Unterstufe eine der Anzahl der Gradientenspulen entsprechende Anzahl von zweiten Filtern auf, wobei - The second sub-stage is designed to estimate the caused due to the gradient current noise in the recorded acoustic signal based on the determined vibration value in particular model-based. If the MRI apparatus has a multiplicity of gradient coils and a corresponding multiplicity of gradient currents is generated at least temporarily during the MRT measurement, the filter device of the first sub-stage has a number of second filters corresponding to the number of gradient coils, in which
- das Parametersignal eine der Anzahl der Gradientenströme entsprechende Anzahl von individuellen Parametersignalen umfasst, die jeweils ein Maß für den jeweiligen Gradientenstrom darstellen und die den zweiten Filtern zuführbar sind,  the parameter signal comprises a number of individual parameter signals corresponding to the number of gradient currents, each of which represents a measure of the respective gradient current and which can be fed to the second filters,
- die zweiten Filter ausgebildet sind, um jeweils einen individuellen Vibrationswert insbesondere modellbasiert zu schätzen, wobei die individuellen Vibrationswerte jeweils ein Maß für eine mit dem jeweiligen Gradientenstrom zusammenhängende Vibration der Oberfläche des MRT-Gerätes darstellen, und  the second filters are designed to respectively estimate an individual vibration value, in particular model-based, wherein the individual vibration values each represent a measure of a vibration of the surface of the MRI apparatus which is related to the respective gradient current, and
- die erste Unterstufe ein Rechenglied zur Berechnung des Vibrationswertes aus den individuellen Vibrationswerten aufweist .  - The first sub-stage comprises a computing element for calculating the vibration value from the individual vibration values.
Eine alternative Ausführung der Signalverarbeitungseinrichtung zur Reduktion eines Störgeräuschanteils in einem während einer MRT-Messung an einem MRT-Gerät aufgenommen akustischen Signal, insbesondere für eine Kommunikationsanlage eines MRT- Gerätes, weist auf: An alternative embodiment of the signal processing device for reducing a noise component in an acoustic signal recorded on an MRI apparatus during an MRI measurement, in particular for a communication system of an MRI apparatus, comprises:
- zumindest einen an einer Oberfläche des MRT-Gerätes, insbesondere an der Verkleidungsoberfläche, anbringbaren Sen- sor zur Ermittlung eines Vibrationswertes, der ein Maß für eine Vibration der Oberfläche des MRT-Gerätes darstellt, wobei die Vibration zumindest einen Teil der Ursache des Störgeräuschanteils darstellt,  at least one sensor, which can be attached to a surface of the MRI apparatus, in particular on the cladding surface, for determining a vibration value that represents a measure of a vibration of the surface of the MRI apparatus, wherein the vibration represents at least a part of the cause of the noise component .
- eine ersten Stufe mit einer Recheneinheit, wobei der Vib- rationswert der Recheneinheit zuführbar ist und die Recheneinheit ausgebildet ist, um anhand des Vibrationswertes den Störgeräuschanteil im aufgenommen akustischen Signal insbesondere modellbasiert zu schätzen, und - ein Rechenglied, dem das aufgenommen akustischen Signal und der geschätzte Störgeräuschanteil zuführbar sind und in dem das aufgenommene akustische Signal anhand des geschätzten Störgeräuschanteils korrigierbar ist. a first stage with an arithmetic unit, wherein the vibra- tion value can be fed to the arithmetic unit and the arithmetic unit is designed to estimate, based on the vibration value, the noise component in the recorded acoustic signal, in particular model-based, and - A computer to which the recorded acoustic signal and the estimated noise component can be supplied and in which the recorded acoustic signal is correctable based on the estimated noise component.
Die Signalverarbeitungeinrichtung kann eine zweite Stufe aufweisen, der das in der ersten Stufe korrigierte akustische Signal zuführbar ist, wobei die zweite Stufe ausgebildet ist, um das korrigierte akustische Signal unter Verwendung eines einkanaligen Algorithmus um Reststörgeräusche und/oder um von den Gradientenströmen unabhängige Störgeräusche zu reduzieren . The signal processing device may have a second stage, to which the acoustic signal corrected in the first stage can be supplied, the second stage being designed to reduce the corrected acoustic signal using a single-channel algorithm for residual interference noise and / or noise free from the gradient currents ,
Dies zusammenfassend werden erfindungsgemäß die Störgeräusche im Eingangssignal der Kommunikationsanlage durch Parallelanordnung mehrerer adaptiver Filter, idealerweise jeweils ein Filter für jedes Messsignal der Gradientenströme bzw. für jede Gradientenspule, modelliert. In der hierzu alternativen Ausführung werden die Vibrationen der Verkleidungsoberfläche des MRT-Systems in einem zweistufigen, modellbasierten Ansatz nachgebildet. Daraus werden Rückschlüsse auf die Störgeräusche im Eingangssignal der Kommunikationsanlage gezogen. In dieser Ausführung werden vor- teilhafterweise alle relevanten störgeräuscherzeugenden Mechanismen des MRT-Systems erfasst und nicht nur die dominante Störquelle, d.h. die Vibrationen der Gradientenspulen- Struktur . Das Einführen nichtlinearer Signalverarbeitungsansätze, bspw. die Realisierung eines Hammerstein-Modells bspw. mit einer Power-Filter-Struktur, resultiert darin, dass auch Störgeräuschanteile berücksichtigt werden können, welche nicht durch lineare Modelle nachzubilden sind. Dies führt zu einer weiteren Reduktion der Störgeräusche und einer verbesserten Adaption zeitinvarianter Filter. Die Erfindung realisiert eine Integration mehrerer Signalverarbeitungsalgorithmen zu einer Gesamtlösung, bestehend aus modellbasierten Ansätzen in der ersten Stufe, gefolgt von einer einkanaligen Störgeräuschreduktion in der zweiten Stufe. In summary, according to the invention, the interference noises in the input signal of the communication system are modeled by parallel arrangement of a plurality of adaptive filters, ideally in each case one filter for each measurement signal of the gradient currents or for each gradient coil. In the alternative embodiment, the vibrations of the cladding surface of the MRI system are modeled in a two-stage, model-based approach. From this conclusions about the noise in the input signal of the communication system are drawn. In this embodiment, all relevant noise-generating mechanisms of the MRI system are advantageously detected, and not just the dominant source of interference, ie the vibrations of the gradient coil structure. The introduction of non-linear signal processing approaches, for example the realization of a Hammerstein model, for example with a power filter structure, results in the fact that noise components which can not be reproduced by linear models can also be taken into account. This leads to a further reduction of the noise and an improved adaptation of time-invariant filters. The invention realizes an integration of several signal processing algorithms into a total solution, consisting of model-based approaches in the first stage, followed by a single-channel noise reduction in the second stage.
Die mehrstufige Verbesserung des Sprachsignals im Kommunikationskanal führt dazu, dass die erfindungsgemäße Lösung gleichzeitig die hohe Reduktion der Störgeräusche durch Algorithmen der ersten Stufe sowie die Reduktion von evtl. Rest- Störgeräuschen und von zu den Gradientenströmen unkorrelier- ten weiteren Störungen in Algorithmen der zweiten Stufe erzielen kann. The multistage improvement of the speech signal in the communication channel means that the solution according to the invention simultaneously achieves the high reduction of the noise by algorithms of the first stage as well as the reduction of any residual noise and of further disturbances uncorrelated to the gradient currents in algorithms of the second stage can.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er- geben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnungen. Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the embodiment described below and with reference to the drawings.
Dabei zeigt: Figur 1 eine MRT-Anlage mit einer Kommunikationsanlage,1 shows an MRI system with a communication system,
Figur 2 eine erste Ausführungsform der ersten Stufe einer Figure 2 shows a first embodiment of the first stage of a
SignalVerarbeitungseinrichtung,  Signal processing means,
Figur 3 eine zweite Ausführungsform der ersten Stufe einer Figure 3 shows a second embodiment of the first stage of a
Signalverarbeitungseinrichtung .  Signal processing device.
In den Figuren sind identische bzw. einander entsprechende Bereiche, Bauteile, Bauteilgruppen oder Verfahrensschritte mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet. In the figures, identical or corresponding areas, components, component groups or method steps are identified by the same reference numerals.
Die Figur 1 zeigt als Prinzipskizze eine Schnittdarstellung eines MRT-Gerätes 1 mit den für die Erläuterung der Erfindung relevanten Teilen des Gerätes. Das MRT 1 ist in einem Untersuchungsraum 2 untergebracht, welcher von einem Kontrollraum 3 schaliisoliert ist. Im Kontrollraum 3 befindet sich ein Be- diener 4 des MRT 1. Der zu untersuchende Patient 5 liegt in der Röhre 6 des MRT 1. Um Sprachäußerungen 7 des Patienten 5 an den Bediener 4 in den Kontrollraum 3 zu übertragen, ist eine Kommunikationsanlage 21 mit einem Mikrofon 8 und einem elektroakustischen Wandler 9, bspw. ein Lautsprecher, vorgesehen. Das Mikrofon 8 nimmt die Sprachäußerungen 7 des Patienten 5 auf, so dass sie über den Lautsprecher 9 wiedergege- ben werden können . 1 shows a schematic diagram of a sectional view of an MRI apparatus 1 with the relevant parts of the invention for explaining the invention. The MRI 1 is accommodated in an examination room 2, which is cable-insulated from a control room 3. In the control room 3 there is an operator 4 of the MRT 1. The patient 5 to be examined lies in the tube 6 of the MRI 1. In order to transmit speech utterances 7 of the patient 5 to the operator 4 in the control room 3 a communication system 21 with a microphone 8 and an electroacoustic transducer 9, for example. A speaker provided. The microphone 8 picks up the voice utterances 7 of the patient 5, so that they can be played back via the loudspeaker 9.
Während einer MRT-Messung lassen sich aus den im Folgenden beschriebenen Gründen Störgeräusche 10 nicht vermeiden. Das Mikrofonsignal SK würde also dann, wenn der Patient 5 während einer Messung Sprachäußerungen von sich gibt, aus einer Überlagerung der Störgeräusche 10 und der Sprachäußerungen 7 bestehen. Das Mikrofonsignal SM lässt sich demnach darstellen als Summe aus einem Störgeräuschanteil Sn und einem Sprachsignalanteil Ssp, d.h. SM = Sn + Ssp. Die Signalanteile Sr durch Störgeräusche können je nach Art der ausgewählten MRT-Messung und Mikrofonrealisierung eine erheblich höhere Leistung aufweisen als die Signalanteile Ssp durch Sprachäußerungen, so dass die Übertragung bzw. die Verständlichkeit der Sprachäußerungen 7 im Kontrollraum 3 erheblich gestört wird. During an MRI measurement, noise 10 can not be avoided for the reasons described below. The microphone signal S K would thus, if the patient 5 during a measurement speech uttering of himself, consist of a superposition of the noise 10 and the utterances 7 speech. Accordingly, the microphone signal S M can be represented as the sum of a noise component S n and a speech signal component S sp , ie SM = S n + S sp . The signal components S r due to noise can, depending on the type of the selected MRT measurement and microphone implementation, have a considerably higher power than the signal components S sp by voice utterances, so that the transmission or intelligibility of the voice utterances 7 in the control room 3 is considerably disturbed.
Die Störgeräusche 10 werden durch alternierende elektrische Ströme in den Gradientenspulen 12 des MRT-Gerätes 1 verursacht. Ein MRT-Gerät 1 enthält ein Gradientenspulensystem 12 mit typischerweise mehreren Gradientenspulen 12/1, 12/2, 12/3 (hier nicht im Einzelnen dargestellt) , welche von individuell von einem Leistungsverstärker 13 erzeugten Gradientenströmen 14/1, 14/2, 14/3 durchflössen werden. Die den unterschiedlichen Gradientenspulen 12/1, 12/2, 12/3 zugeordneten Ströme 14/1, 14/2, 14/3 können je nach Messung gleichzeitig und/oder nacheinander fließen. The interference noises 10 are caused by alternating electric currents in the gradient coils 12 of the MRT device 1. An MRT device 1 contains a gradient coil system 12 with typically several gradient coils 12/1, 12/2, 12/3 (not shown in detail here), which gradient currents 14/1, 14/2, 14 generated individually by a power amplifier 13 / 3 are flown through. The currents 14/1, 14/2, 14/3 associated with the different gradient coils 12/1, 12/2, 12/3 can flow simultaneously and / or sequentially depending on the measurement.
Diese elektrischen Ströme 14 regen eine typischerweise röhrenartige Struktur, in der die Gradientenspulen 12 gemeinsam befestigt sind, durch Interaktion mit dem starken Grundmag- netfeld des MRT-Systems 1 zu Vibrationen an, welche zu einer akustischen Abstrahlung der Störgeräusche 10a von der Oberfläche der Gradientenspulen-Struktur 12 führen. Die Vibrationen werden außerdem über die Befestigung 15 der Gradientenspulen-Struktur 12 auf andere Teile des MRT-Systems übertragen, wodurch von diesen Teilen ebenfalls Störgeräusche 10b abgestrahlt werden. These electrical currents 14 induce a typically tubular structure in which the gradient coils 12 are mounted together to vibrate, through interaction with the strong magnetic field of the MRT system 1, which results in acoustic radiation of the noise 10a from the surface of the gradient coils. Structure 12 lead. The vibrations are also transmitted via the attachment 15 of the gradient coil structure 12 to other parts of the MRI system, which also noise from these parts 10b are emitted.
Weiterhin führen die Gradientenströme 14 zu einer Wirbelstrominduktion in benachbarten leitenden Strukturen, bspw. im Gefäß 16 für die supraleitenden Spulen und in RF-Antennen 17 an der Verkleidung 18 des MRT-Systems 1. Die induzierten Wir- beiströme führen durch Interaktion mit dem Grundmagnetfeld des MRT-Systems 1 und mit den Gradientenmagnetfeldern der Gradientenspulen 12 zu Vibrationsanregungen verschiedener Teile des Systems, wodurch wiederum Störgeräusche von diesen Teilen abgestrahlt werden. Bei der zuletzt genannten Interak- tion handelt es sich in der Regel um einen nichtlinearen Effekt. In addition, the gradient currents 14 lead to an eddy current induction in adjacent conductive structures, for example in the vessel 16 for the superconducting coils and in RF antennas 17 on the cladding 18 of the MRT system 1. The induced eddy currents lead by interaction with the basic magnetic field of the MR MR system 1 and with the gradient magnetic fields of the gradient coils 12 to vibration excitations of various parts of the system, which in turn noise emissions are emitted from these parts. The latter interaction is usually a nonlinear effect.
Die erläuterten Teile des MRT-Systems befinden sich typischerweise gemeinsam unter der Verkleidung 18 des MRT-Systems lr bspw. einer flächigen Kunststoff-Verkleidung. Die Verkleidung 18 wird auf mechanischem und akustischem Weg durch die darunter liegenden Teile des Systems zu Schwingungen angeregt, was zur Abstrahlung der Störgeräusche 10 in den Untersuchungsraum führt. Der vom Mikrofon 8 im üntersuchungsraum aufgenommene Störschall 10 des MR-Systems 1 ist im Wesentlichen der von dieser Verkleidung 18 abgestrahlte Schall. The illustrated parts of the MRI system are typically located together under the panel 18 of the MR system l r, for example, a flat plastic panel. The panel 18 is excited mechanically and acoustically by the underlying parts of the system to vibrate, resulting in the emission of the noise 10 in the examination room. The recorded by the microphone 8 in üntersuchungsraum Störschall 10 of the MR system 1 is essentially the radiated from this panel 18 sound.
Wie erwähnt ist eine Kommunikationsanlage 21 mit einem Mikrofon 8 und einem Lautsprecher 9 vorgesehen. Zusätzlich zu die- sen beiden Komponenten und evtl. vorhandenen, hier aber nicht dargestellten weiteren Komponenten wie Verstärkern o.ä. verfügt die Kommunikationsanlage 21 über eine erfindungsgemäße Signalverarbeitungseinrichtung 22 mit einer ersten Stufe 23 und einer optionalen zweiten Stufe 24. Mit Hilfe der Signal- Verarbeitungseinrichtung 22 erfolgt eine Reduktion der imAs mentioned, a communication system 21 is provided with a microphone 8 and a speaker 9. In addition to these two components and possibly existing, but not shown here further components such as amplifiers or the like. has the communication system 21 via a signal processing device 22 according to the invention with a first stage 23 and an optional second stage 24. With the aid of the signal processing means 22, a reduction of the im
Mikrofonsignal SM enthaltenen Störgeräusche 10 bzw. des Störgeräuschanteils Sr.. In der ersten Stufe 23 erfolgt eine Schätzung des Störgeräuschanteils Sn im Mikrofonsignal SM, basierend auf einer Ermittlung der Ströme 14/1, 14/2, 14/3 in den Gradientenspulen 12/1, 12/2, 12/3 des MRT-Systems 1. Da üblicherweise in einem MRT-Gerät mehrere individuell versorgte Gradientenspulen vorhanden sind, werden für jede der Gradientenspulen individuell die Gradientenströme beschreibende Parameter bzw. Parametersignale 25/1, 25/2, 25/3 ermittelt. Hierzu dient eine Einrichtung 35, der die Gradientenströme 14/1, 14/2, 14/3 zuführbar sind. Microphone signal S M contained noise or 10 of the noise component S r. , In the first stage 23, the noise component S n is estimated in the microphone signal S M , based on a determination of the currents 14/1, 14/2, 14/3 in the gradient coils 12/1, 12/2, 12/3 of the MRT 1. Since a plurality of individually supplied gradient coils are usually present in an MRI apparatus, the gradient currents describing parameters or parameter signals 25/1, 25/2, 25/3 are determined individually for each of the gradient coils. For this purpose, a device 35, the gradient currents 14/1, 14/2, 14/3 are supplied.
Zur Ermittlung des Parametersatzes 25, umfassend die Parameter 25/1, 25/2, 25/3, stehen im Prinzip zwei unterschiedliche Wege zur Verfügung: To determine the parameter set 25, comprising the parameters 25/1, 25/2, 25/3, in principle two different ways are available:
- Zum Einen ist es möglich, die einzelnen vom Leistungsverstärker 13 erzeugten Ströme 14 in der Einrichtung 35 tatsächlich zu messen. Die Parameter 25 sind dann genau diese Messsignale . On the one hand, it is possible to actually measure the individual currents 14 generated by the power amplifier 13 in the device 35. The parameters 25 are then exactly these measurement signals.
- Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, die Ströme 14 in der Einrichtung 35, bspw. einem Computer, lediglich zu berechnen bzw. zu modellieren, da die zur Versorgung der Gradientenspulen benötigten Ströme in Abhängigkeit von der gewählten Messmethode, bspw. eine Spin-Echo-Sequenz oder eine FLASH-Sequenz, und von den gewählten oder vorgegebenen Messparametern wie bspw. von der Auflösung abhängig sind. In diesem Fall wären die Parameter 25 die zur Ausführung der Messmethode benötigten, berechneten Ströme. Der Computer 35 kann dann auch der vom Bediener 4 zu bedienende Steuerrechner 36 im Kontrollraum 3 sein.  Alternatively or additionally, it is conceivable to merely calculate or model the currents 14 in the device 35, for example a computer, since the currents required to supply the gradient coils depend on the selected measuring method, for example a spin echo Sequence or a FLASH sequence, and depending on the selected or predetermined measurement parameters such as, for example, the resolution. In this case, the parameters 25 would be the calculated currents needed to perform the measurement method. The computer 35 can then also be the control computer 36 to be operated by the operator 4 in the control room 3.
Im Folgenden wird ohne Beschränkung der Allgemeinheit angenommen, dass die Ströme tatsächlich gemessen werden, d.h. die Parameter 25 sind die oben erwähnten Messsignale. In einer ersten Ausführung der ersten Stufe 23 der Signalverarbeitungseinrichtung 22 werden die die Gradientenströme repräsentierenden Messsignale 25/1, 25/2, 25/3 genutzt, um individuell für jede der Gradientenspulen 12/1, 12/2, 12/3 den von ihr verursachten Störgeräuschanteil Sn, i, Sn, ?, Sn, 3 im Mikrofonsignal SM zu schätzen. In the following it will be assumed, without loss of generality, that the currents are actually measured, ie the parameters 25 are the above-mentioned measuring signals. In a first embodiment of the first stage 23 of the signal processing device 22, the gradient signals representing the measuring signals 25/1, 25/2, 25/3 are used to individually for each of the gradient coils 12/1, 12/2, 12/3 the From her caused noise component S n , i, Sn,?, S n , 3 in the microphone signal S M estimate.
Die Figur 2 zeigt eine Prinzipdarstellung der ersten Stufe 23, bei der von der Verwendung von drei GradientenspulenFIG. 2 shows a schematic representation of the first stage 23, in which the use of three gradient coils
12/1, 12/2, 12/3 ausgegangen wird (nicht im Einzelnen dargestellt) . Dementsprechend wird jeweils eine Filterstruktur 26/1, 26/2, 26/3 identifiziert, welche die Abweichung zwischen dem in der Filterstruktur geschätzten Störgeräuschan- teil Sn, i , Sn,2/ Sn,3 der jeweiligen Gradientenspule 12/1, 12/2, 12/3 und dem im Mikrofonsignal SM real vorhandenen Störgeräuschanteil Sn minimiert. Hierzu wird in jeder der Filterstrukturen in einer statistischen Betrachtung basierend auf einer Korrelation zwischen dem jeweiligen Eingangssignal 25/1, 25/2, 25/3 der Filterstruktur 26/1, 26/2, 26/3 und dem Mikrofonsignal SM der zum jeweiligen Messsignal 25/1, 25/2, 25/3 gehörige Störgeräuschanteil Sn, i , Sri,2, SR,3 modellbasiert geschätzt . Der Störgeräuschanteil Sn im Mikrofonsignal SK wird schließlich durch Subtraktion der geschätzten Störgeräuschanteile Sc, i > Sn, 2/ Sn,3 der jeweiligen Gradientenspule 12/1, 12/2, 12/3 vom Mikrofonsignal SM in einem Summationsglied 33 weitestgehend reduziert, so dass am Ausgang des Summationsgliedes 33 bzw. der ersten Stufe 23 ein korrigiertes Mikrofonsignal S*' vorliegt . 12/1, 12/2, 12/3 (not shown in detail). Accordingly, a respective filter structure 26/1, 26/2, 26/3 is identified, which determines the deviation between the noise component S n , i, S n , 2 / S n , 3 of the respective gradient coil 12/1 estimated in the filter structure , 12/2, 12/3 and the present in the microphone signal S M real noise component S n minimized. For this purpose, in each of the filter structures in a statistical analysis based on a correlation between the respective input signal 25/1, 25/2, 25/3 of the filter structure 26/1, 26/2, 26/3 and the microphone signal S M to the respective Measurement signal 25/1, 25/2, 25/3 associated noise component S n , i, S ri , 2 , S R , 3 model-based estimated. The noise component S n in the microphone signal S K is finally by subtracting the estimated noise components S c , i > Sn, 2 / S n , 3 of the respective gradient coil 12/1, 12/2, 12/3 from the microphone signal S M in a summation 33rd largely reduced, so that at the output of the summation element 33 and the first stage 23, a corrected microphone signal S * 'is present.
Sprachsignalanteile Ssp des Mikrofonsignals SK werden durch diesen Verarbeitungsschritt nicht beeinflusst und sind nach Reduktion der Störgeräusche Sr. mit deutlich verbesserter Verständlichkeit wahrnehmbar. Speech signal portions S sp of the microphone signal S K are not affected by this processing step and are after reduction of the noise S r. perceptible with significantly improved intelligibility.
Die Filterstrukturen 26/1, 26/2, 26/3 können jeweils als Parallelkombination mehrerer adaptiver Filter ausgeführt wer- den, deren Übertragungsverhalten so verändert werden kann, dass die Abweichung zwischen geschätztem Störgeräuschanteil Sr., i / Sn,2, Sn,3 und real vorhandenem Störgeräusch Sn im Mikro- fonsignal SM wie oben beschrieben minimiert wird. Derartige adaptive Filter sind an sich bekannt. The filter structures 26/1, 26/2, 26/3 can each be implemented as a parallel combination of a plurality of adaptive filters whose transmission behavior can be changed so that the deviation between the estimated noise component Sr., i / S n , 2, S n , 3 and real existing noise S n in the micro- fonsignal SM is minimized as described above. Such adaptive filters are known per se.
Daneben kann das Systemverhalten der Filter zeitweise oder dauerhaft konstant gehalten werden, was jedoch bei Veränderungen des störgeräuscherzeugenden Systems oder der Charakteristik der Störgeräusche zu einem Anstieg der Abweichungen und somit der verbleibenden Störgeräusche im Kommunikationskanal führt . In addition, the system behavior of the filter can be kept temporarily or permanently constant, but this leads to an increase in the deviations and thus the remaining noise in the communication channel with changes in the noise generating system or the characteristic of the noise.
Eine von mehreren möglichen Ausführungen der fehlerminimierenden Filter 26/1, 26/2, 26/3 ergibt sich dann, wenn das Übertragungsverhalten der Filter dem Übertragungsverhalten der Systemstrecke zwischen Messsignal 25 des Gradientenstroms und zugehörigem Störgeräuschanteil im Mikrofonsignal in guter Näherung entspricht. One of several possible embodiments of the error-minimizing filters 26/1, 26/2, 26/3 results when the transmission behavior of the filter corresponds to the transmission behavior of the system path between measuring signal 25 of the gradient current and the associated noise component in the microphone signal to a good approximation.
In einer alternativen Ausführung der ersten Stufe 23 wird diese in mehrere Unterstufen 27, 28 unterteilt. Eine Prinzip- darstellung dieser alternativen Ausführung ist in der Figur 3 gegeben. Die Unterteilung beruht auf der Beobachtung, dass die Systemeigenschaften von Teilen des störgeräuscherzeugenden Systems zeitlich langsam veränderlich sind, während die Systemeigenschaften anderer Teile schnellen zeitlichen Ände- rungen unterworfen sein können. Ferner beruht diese Unterteilung auf der Beobachtung, dass Störgeräuschanteile S^ im Mikrofonsignal SM, welche von verschiedenen Teilen und Übertragungswegen des MRT-Systems 1 und durch verschiedene Gradientenströme 14 verursacht werden, im Wesentlichen von einer ge- meinsamen Oberfläche 18 in den Untersuchungsraum 2 abgestrahlt werden. Die Systemeigenschaften dieses Teils des störgeräuscherzeugenden Systems können für die hier diskutierte Anwendung als langsam veränderlich oder sogar konstant angesehen werden. Dagegen ändern sich die Systemeigenschaften des akustischen Pfades zwischen der Verkleidungsoberfläche 18 des MRT-Systems 1 und dem Mikrofon 8 signifikant und schnell, bspw. bei einer Bewegung des Patienten. Die Unterteilung der ersten Stufe 23 der Signalverarbeitung 22 erfolgt daher dergestalt, dass eine erste Unterstufe 27 eine parallele Anordnung von Filtern 28/1, 28/2, 28/3 und zumindest ein Summationsglied 29 enthält, welche basierend auf den Messsignalen 25/1, 25/2, 25/3 der Gradientenströme 14/1, 14/2, 14/3 die Vibration der Verkleidungsoberfläche 18 nachbilden. Dabei werden dadurch, dass speziell die Vibration der Verkleidungsoberfläche 18 nachgebildet wird, vorteilhaft gleich mehrere der oben angeführten Anregemechanismen für Vibrationen der Verkleidungsoberfläche 18 berücksichtigt. Das Ergebnis Srsum der Summation im Summationsglied 29 ist eine Schätzung der Vibrationsanregung Sn,vib der Verkleidungsoberfläche 18, d.h. Sn,vib = Sn, stm - Die Filter 28/1, 28/2, 28/3 der ersten Unterstufe 27 können als zeitlich invariante oder zeitlich Variante Filter ausgeführt sein. In an alternative embodiment of the first stage 23, this is subdivided into a plurality of sub-stages 27, 28. A schematic representation of this alternative embodiment is given in FIG. The subdivision is based on the observation that the system properties of parts of the noise-generating system are slowly changing over time, while the system properties of other parts may be subject to rapid temporal changes. Furthermore, this subdivision is based on the observation that noise components S 1 in the microphone signal S M , which are caused by different parts and transmission paths of the MRI system 1 and by different gradient currents 14, radiate essentially from one common surface 18 into the examination space 2 become. The system properties of this portion of the noise generating system may be considered to be slowly variable or even constant for the application discussed herein. By contrast, the system properties of the acoustic path between the cladding surface 18 of the MRI system 1 and the microphone 8 change significantly and rapidly, for example during a movement of the patient. The subdivision of the first stage 23 of the signal processing 22 therefore takes place in such a way that a first sub-stage 27 contains a parallel arrangement of filters 28/1, 28/2, 28/3 and at least one summation element 29 which, based on the measuring signals 25/1, 25/2, 25/3 of the gradient currents 14/1, 14/2, 14/3 simulate the vibration of the cladding surface 18. In this case, by specifically modeling the vibration of the cladding surface 18, advantageously several of the above-mentioned vibration initiation mechanisms of the cladding surface 18 are considered. The result S r " sum of the summation in the summation element 29 is an estimate of the vibration excitation S n , vib of the cladding surface 18, ie S n , vib = S n , stm - the filters 28/1, 28/2, 28/3 of the first Sub-level 27 can be implemented as time-invariant or time-variant filters.
Alternativ oder zusätzlich zur Verwendung der Filter 28/1, 28/2, 28/3 können die Schwingungen der Verkleidung 18 des MR- Systems 1, d.h. der Parameter Sn,vib/ auch mit Hilfe eines Sensors 34 erfasst werden, z.B. eines Beschleunigungssensors, welcher auf einer geeigneten Stelle der Verkleidung 18 angebracht wird und ein Sensorsignal Ssen abgibt, welches ein Maß für die Vibrationsanregung der Verkleidungsoberfläche 18 darstellt. Anstelle des mit Hilfe der Filter 28/1, 28/2, 28/3 geschätzten Signals Sn,vib wird dann das Sensorsignal Ssen verwendet, um die Vibrationen der Verkleidungsoberfläche 18 zu beschreiben, d.h. Sn,vib = Ssen- Dies ist in der Figur 3 durch die gestrichelte Linie dargestellt. Alternatively or additionally to the use of the filters 28/1, 28/2, 28/3, the vibrations of the panel 18 of the MR system 1, ie the parameter S n , vib / can also be detected by means of a sensor 34, for example an acceleration sensor , which is mounted on a suitable location of the panel 18 and outputs a sensor signal S se n, which is a measure of the vibration excitation of the cladding surface 18. Instead of using the filters 28/1, 28/2, 28/3 estimated signal S n , vib then the sensor signal S se n is used to describe the vibrations of the cladding surface 18, ie S n , vib = S sen - This is shown in the figure 3 by the dashed line.
Für den Fall, dass sowohl die Filter 28/1, 28/2, 28/3 als auch der Sensor 34 zu Ermittlung der Vibrationen der Verkleidung 18 verwendet werden sollen, kann das zu schätzende Sig- nal SR,vib als geeignete Kombination des Sensorsignals Sser. und des Ausgangssignals Sn,sum des Summationsgliedes 29 berechnet werden. Bspw. könnte hier eine gewichtete Mittelwertbildung zum Einsatz kommen. Eine zweite Unterstufe 30 enthält ein weiteres Filter 31, welches basierend auf der modellierten Vibrationsanregung Sn,vib der Verkleidung 18 des MRT-Systems 1 eine Schätzung des Störgeräuschanteils SN im Mikrofonsignal SM erzeugt. DieIn the event that both the filters 28/1, 28/2, 28/3 and the sensor 34 are to be used for determining the vibrations of the cladding 18, the signal S R , vib to be estimated can be used as a suitable combination of the Sensor signal S ser . and the output signal S n , sum of the summation element 29 are calculated. For example. could be a weighted averaging used here. A second sub-stage 30 contains a further filter 31, which generates an estimate of the noise component S N in the microphone signal S M based on the modeled vibration excitation S n , vi b of the panel 18 of the MRT system 1. The
Störgeräusche SN im Mikrofonsignal SM werden durch Subtraktion der geschätzten Störgeräuschanteile vom Mikrofonsignal SM in einem Summationsglied 32 reduziert . Das Ausgangssignal des Summationsgliedes 32 bzw. der ersten Stufe 23 entspricht auch in der Ausführungsform der Figur 3 einem korrigierten Mikrofonsignal S« ' . Noise S N in the microphone signal S M are reduced by subtracting the estimated noise components of the microphone signal S M in a summing 32. The output signal of the summation element 32 or the first stage 23 also corresponds in the embodiment of FIG. 3 to a corrected microphone signal S "'.
Sprachsignalanteile SSP des Mikrofonsignals SM werden durch diesen Verarbeitungsschritt nicht beeinflusst und sind nach Reduktion der Störgeräusche SN mit deutlich verbesserter Verständlichkeit wahrnehmbar. Speech signal portions S SP of the microphone signal S M are not affected by this processing step and are perceptible after reduction of the noise S N with much improved intelligibility.
Eine zweckmäßige Ausführung der zweiten Unterstufe 30 erfolgt beispielsweise als adaptives Filter 31, welches die Abwei- chung zwischen dem geschätzten Störgeräusch SN und dem imAn expedient embodiment of the second sub-stage 30 takes place, for example, as an adaptive filter 31, which detects the deviation between the estimated noise S N and that in FIG
Mikrofonsignal SM real vorhandenen Störgeräuschanteil minimiert. Das Systemverhalten der Filter in dieser Ausführung der ersten Stufe der Signalverarbeitung kann zeitweise oder dauerhaft konstant gehalten werden, was jedoch bei Verände- rungen des störgeräuscherzeugenden Systems oder der Charakteristik der Störgeräusche zu einem Anstieg der Abweichungen und somit der verbleibenden Störgeräusche im Kommunikations- kanal führen kann. Es wurde darüber hinaus beobachtet, dass die Erzeugung von Störgeräuschanteilen im Mikrofonsignal nicht vollständig durch ein lineares Systemverhalten beschrieben werden kann. Wie oben erwähnt stellt bspw. die Wechselwirkung zwischen den aufgrund der Gradientenströme induzierten Wirbelströmen und den Gradientenströmen selbst eine nichtlineare Komponente dar. Die oben beschriebenen Filter 26, 28, 31 der ersten und zweiten Ausführung können daher ausdrücklich sowohl lineare als auch nichtlineare Verarbeitungsschritte einschließen. Bspw. können für die erste Unterstufe 27 nichtlineare Filter 28/1, 28/2, 28/3 und für die zweite Unterstufe 30 ein lineares Filter 31 verwendete werden. Die erste Unterstufe 27 bil- det dann die Vibrationen der Verkleidungsoberfläche 18 desMicrophone signal SM real existing noise component minimized. The system behavior of the filters in this embodiment of the first stage of the signal processing can be kept temporarily or permanently constant, but this can lead to an increase in the deviations and thus the remaining noise in the communication channel with changes in the noises generating system or the characteristic of the noise , It has also been observed that the generation of noise components in the microphone signal can not be fully described by linear system behavior. For example, as mentioned above, the interaction between the eddy currents induced by the gradient currents and the gradient currents themselves constitutes a non-linear component. The above-described filters 26, 28, 31 of the first and second embodiments can therefore expressly include both linear and non-linear processing steps. For example. For example, nonlinear filters 28/1, 28/2, 28/3 for the first sub-stage 27 and a linear filter 31 for the second sub-stage 30 may be used. The first sub-stage 27 then forms the vibrations of the cladding surface 18 of the
MRT-Systems 1 für verschiedene lineare und nichtlineare Anregemechanismen des MRT-Systems nach, während die zweite Stufe 30 den aufgenommenen Störschall 10 nach der akustischen Strecke mit Hilfe eines linearen Filters 31 schätzt. MRI system 1 for various linear and non-linear excitation mechanisms of the MRI system, while the second stage 30 estimates the recorded background noise 10 after the acoustic path with the aid of a linear filter 31.
Mit Hilfe der erläuterten beiden Ausführungen der ersten Stufe 23 der Signalverarbeitungseinrichtung 22 kann die Verständlichkeit der Patientensprache 7 im Mikrofonsignal SM selbst dann deutlich verbessert werden, wenn die Leistung der Signalanteile von Störgeräuschen 10 des MRT deutlich größer ist als die der Patientensprache 7. With the help of the explained two embodiments of the first stage 23 of the signal processing device 22, the intelligibility of the patient language 7 in the microphone signal S M can be significantly improved even if the power of the signal components of noise 10 of the MRI is significantly greater than that of the patient language. 7
Es können jedoch in Abhängigkeit von der exakten Realisierung der ersten Stufe 23 und den Signaleigenschaften des Störge- räusches 10 weiterhin störende Reststörgeräusche Sn, rest nach der ersten Stufe der Signalverarbeitung vorhanden sein, d.h. der Anteil Sn der Störgeräusche im Mikrofonsignal SM setzt sich zusammen aus dem mit der ersten Stufe 23 reduzierbaren Anteil, im Folgenden mit Sn,o bezeichnet, und dem den Rest- Störgeräuschen entsprechenden Anteil Sn, rest - Das korrigierte Mikrofonsignal SM' kann also noch eine Komponente Sn, rest beinhalten. Weiterhin werden mit der ersten Stufe 23 weitere, zu den Gradientenströmen 14 unkorrelierte Störgeräusche 10c im Untersuchungsraum 2, wie sie z.B. durch eine Klimaanlage oder eine Lüftung 19 oder durch die Helium-Pumpe 20 des MRT- Systems 1 verursacht werden, nicht reduziert. Diese weiteren Störgeräusche schlagen sich im Mikrofonsignal SM als zusätzliche Komponente Sr„div nieder. All dies zusammenfassend gelten also die folgenden Zusammenhänge : M s + Sn + n, di i S-; = Sn, 0 "t" Sn, rest SM' — SM - Sn, o — Ssp + Sn, rest + Sn, div However, depending on the exact realization of the first stage 23 and the signal properties of the interference noise 10, disturbing residual interference noise S n , res t may still be present after the first stage of the signal processing, ie the proportion S n of the noise in the microphone signal S M sets together with the reducible with the first stage 23 portion, hereinafter denoted by S n , o, and the residual interference noise corresponding proportion S n , rest - The corrected microphone signal S M 'may thus also contain a component S n , rest , Furthermore, with the first stage 23 further, uncorrelated to the gradient currents 14 noise 10c in the examination room 2, as caused for example by an air conditioner or ventilation 19 or by the helium pump 20 of the MRI system 1, not reduced. These additional interference noises are reflected in the microphone signal S M as an additional component S r "div. Summing up all this, the following relationships apply: M s + S n + n, di i S- ; = S n , 0 "t" Sn, rest SM '- SM - S n , o - S sp + S n , res t + S n , div
In der optionalen zweiten Stufe 24 der Signalverarbeitung 22 erfolgt daher eine Reduktion der verbleibenden Störgeräusche Sn, rest des MRT-Systems 1 und der anderen, unkorrelierten Störgeräusche Sn,div - Hierfür können bekannte einkanalige Verfahren verwendet werden, welche eine Schätzung des Störgeräusches und eine Reduktion der geschätzten Störungen im Zeitbereich oder Frequenzbereich durchführen. Mögliche Lösungsan- sätze im Zeitbereich beruhen auf einer Schätzung periodischer Störgeräuschanteile, wie sie bspw. durch die einleitend genannten US 4696030 A bzw. US 2005283068 AI beschrieben werden. Signalverbesserungen im Frequenzbereich werden bspw. dadurch erreicht, dass eine individuelle Gewichtung von Fre- quenzbändern erfolgt, so dass Frequenzbänder mit dominantem Störgeräuschanteil stark gedämpft werden, während Frequenzbänder mit dominierendem Sprachsignalanteil nahezu ungedämpft ausgegeben werden . Das Ausgangssignal SM* ' der zweiten Stufe 24 ist dann eine verbesserte Schätzung des ungestörten Sprachsignals Ssp. In the optional second stage 24 of the signal processing 22 there is therefore a reduction of the remaining noise S n , res t of the MRT system 1 and the other, uncorrelated noise S n , d iv - For this purpose, known single-channel methods can be used which provide an estimate of the Noise and a reduction of the estimated disturbances in the time domain or frequency range. Possible solution approaches in the time domain are based on an estimate of periodic noise components, as described, for example, by the aforementioned US Pat. No. 4,691,030 A or US 2005283068 A1. Signal enhancements in the frequency domain are achieved, for example, by an individual weighting of frequency bands, so that frequency bands having a dominant noise component are strongly attenuated, while frequency bands having a dominant voice signal component are output almost unattenuated. The output signal S M * 'of the second stage 24 is then an improved estimate of the undisturbed speech signal S sp .
Die Besonderheit der vorgestellten mehrstufigen Lösung ist, dass nach einer vorhergehenden Reduktion der Störgeräusche mit Hilfe der ersten Stufe 23 nunmehr auch einkanalige Algorithmen angewendet werden können, welche zuvor auf Grund des niedrigen Signal-zu-Rausch-Verhältnisses des Mikrofonsignals SM nicht direkt anwendbar waren. Die einkanalige Reduktion der Reststörgeräusche und unkorre- lierter Störungen in der zweiten Stufe 24 führt zu einer weiteren Verbesserung der Verständlichkeit und Qualität der Patientensprache 7 im Ausgangssignal SM' ' der Kommunikationsanlage 21. Das verbesserte Signal SM' ' wird über den Lautspre- eher 9 an den Bediener 4 ausgegeben. Der Bediener 4 des MRT- Systems 1 kann die untersuchte Person 5 sowohl in Untersuchungspausen als auch während einer MRT-Messung verstehen. Die oben im Zusammenhang mit den Figuren erwähnten verschiedenen Filter stellen letztendlich eine Nachbildung des gesamten Störgeräusch bildenden Systems bzw. der entsprechenden Systemstrecke zwischen der dem jeweiligen Filter zugeordneten Störschallquelle und dem Mikrofon dar. Bspw. ist eine fehlerminimierende Realisierung des Filters 26/1 ein Modell des gesamten Störgeräusch erzeugenden Systems, welches evtl. den Verstärker 13, alle Störgeräusch erzeugenden Mechanismen und Übertragungswege am MRT (siehe oben) , die Abstrahlung des Schalls in den Raum sowie die akustischer Strecke berücksichtigt. Dahingegen bildet eine fehlerminimierende Realisierung des Filters 31 der zweiten Unterstufe 30 die Abstrahlung von Störschall basierend auf einer Schätzung der Vibration der Oberfläche sowie die akustische Strecke nach. The peculiarity of the presented multilevel solution is that after a previous reduction of the noise with the aid of the first stage 23 now also single-channel algorithms can be applied, which were previously not directly applicable due to the low signal-to-noise ratio of the microphone signal S M. , The single-channel reduction of the residual interference noise and incorrelated interference in the second stage 24 leads to a further improvement in the intelligibility and quality of the patient language 7 in the output signal S M '' of the communication system 21. The improved signal S M '' on the speaker rather 9 is output to the operator 4. The operator 4 of the MRI system 1 can understand the examined person 5 during examination breaks as well as during an MRI measurement. The various filters mentioned above in connection with the figures ultimately represent a replica of the entire noise-generating system or the corresponding system path between the interference sound source assigned to the respective filter and the microphone. is a Fehlerminimierende implementation of the filter 26/1 a model of the entire noise generating system, which possibly the amplifier 13, all noise generating mechanisms and transmission paths on the MRI (see above), the emission of sound into the room and the acoustic path taken into account. In contrast, a failure-minimizing implementation of the filter 31 of the second sub-stage 30 simulates the emission of background noise based on an estimate of the vibration of the surface and the acoustic path.
Die bei der jeweiligen Schätzung der Störgeräuschanteile in den verschiedenen Filtern genutzten Modelle zur Nachbildung der Systemstrecken können bspw. mit Hilfe von entsprechenden Referenzmessungen ermittelt werden, wobei die Modelle bspw. aus Identifikationsmessungen gewonnen werden können. Alternativ oder zusätzlich ist grundsätzlich auch eine physikalische Modellierung möglich, jedoch aufgrund der Komplexität und der Varianz zwischen den Systemen vergleichsweise aufwändig. The models used for the respective estimation of the noise components in the various filters for simulating the system sections can be determined, for example, with the aid of corresponding reference measurements, wherein the models can be obtained, for example, from identification measurements. Alternatively or additionally, a physical modeling is basically possible, but due to the complexity and the variance between the systems comparatively expensive.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Reduktion eines Störgeräuschanteils (Sn) in einem während einer MRT-Messung aufgenommen akustischen Sig- nal (SM) , wobei während der MRT-Messung zumindest ein Gradientenstrom (14) zumindest zeitweise erzeugt wird, 1. A method for reducing a noise component (S n ) in an acoustic signal (S M ) recorded during an MRT measurement, wherein at least one gradient current (14) is generated at least temporarily during the MRT measurement,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
- zumindest ein ein Maß für den Gradientenstrom (14) darstellender Parameter (25) ermittelt wird,  at least one parameter (25) representing a measure of the gradient current (14) is determined,
- der Parameter (25) in einer ersten Stufe (23) einer Signalverarbeitung (22) genutzt wird, um einen aufgrund des Gradientenstroms (14) verursachten Störgeräuschanteil (Sn) im aufgenommen akustischen Signal (SM) insbesondere modellbasiert zu schätzen, the parameter (25) is used in a first stage (23) of a signal processor (22) to estimate, in particular model-based, a noise component (S n ) in the recorded acoustic signal (S M ) caused by the gradient current (14),
- der geschätzte Störgeräuschanteil (Sn) verwendet wird, um das aufgenommene akustische Signal (SM) zu korrigieren. - The estimated noise component (S n ) is used to correct the recorded acoustic signal (S M ).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während der MRT-Messung eine Vielzahl von Gradientenströmen (14/i mit 1=1,2,3) zumindest zeitweise erzeugt wird und für jeden der Gradientenströme (14/i) individuell 2. The method according to claim 1, characterized in that during the MRT measurement, a plurality of gradient currents (14 / i with 1 = 1,2,3) is generated at least temporarily and for each of the gradient currents (14 / i) individually
- ein ein Maß für den jeweiligen Gradientenstrom (14/i) darstellender Parameter (25/i mit i=l,2,3) ermittelt wird, a parameter (25 / i with i = 1, 2, 3) representing a measure of the respective gradient current (14 / i) is determined,
- der jeweilige Parameter (25/i) in der ersten Stufe (23) der Signalverarbeitung (22) genutzt wird, um einen aufgrund des jeweiligen Gradientenstroms (14/i) verursachten individuellen Störgeräuschanteil (Sn/i mit i=l,2,3) im aufgenommen akustischen Signal (SM) insbesondere modellbasiert zu schätzen, the respective parameter (25 / i) in the first stage (23) of the signal processor (22) is used to generate an individual noise component (S n / i) due to the respective gradient current (14 / i) with i = 1, 2, 3) in the recorded acoustic signal (S M ) in particular model-based estimate,
wobei die geschätzten individuellen Störgeräuschanteile (Sn/i) anschließend verwendet werden, um das aufgenommene akustische Signal (SM) zu korrigieren. wherein the estimated individual noise components (S n / i) are subsequently used to correct the recorded acoustic signal (S M ).
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stufe (23) eine erste Unterstufe (27) und eine zweite Unterstufe (30) aufweist, wobei 3. The method according to claim 1, characterized in that the first stage (23) comprises a first sub-stage (27) and a second sub-stage (30), wherein
- in der ersten Unterstufe (27) anhand des Parameters (25) ein Vibrationswert (Sn<Vib) ermittelt wird, der ein Maß für eine mit dem Gradientenstrom (14) zusammenhängende Vibration einer Oberfläche (18) des MRT-Gerätes (1), insbesondere der Verkleidungsoberfläche, darstellt, wobei die Vibration zumindest einen Teil der Ursache des Störgeräusch- anteils (Sn) darstellt, und - In the first sub-stage (27) on the basis of the parameter (25) a vibration value (S n <V ib) is determined, which is a measure of a vibration associated with the gradient current (14) of a surface (18) of the MRI apparatus (1), in particular the cladding surface, wherein the vibration represents at least part of the cause of the noise component (S n ), and
- die Schätzung des aufgrund des Gradientenstroms (14) verursachten Störgeräuschanteils (Sn) im aufgenommen akustischen Signal (SM) in der zweiten Unterstufe (30) basierend auf dem ermittelten Vibrationswert (Sn,Vib) insbesondere mo- dellbasiert erfolgt. - The estimation of the caused due to the gradient current (14) noise component (S n ) in the recorded acoustic signal (S M ) in the second lower stage (30) based on the determined vibration value (S n , V ib) in particular model-based.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass während der MRT-Messung eine Vielzahl von Gradientenströmen (14/i mit i=l,2,3) zumindest zeitweise erzeugt wird und für jeden der Gradientenströme (14/i mit i=l,2,3) individuell ein ein Maß für den jeweiligen Gradientenstrom (14/i mit i=l,2,3) darstellender Parameter (25/i mit i=l, 2, 3) ermittelt wird, wobei in der ersten Unterstufe (27) 4. The method according to claim 3, characterized in that during the MRT measurement, a plurality of gradient currents (14 / i with i = l, 2,3) is generated at least temporarily and for each of the gradient currents (14 / i with i = l , 2,3) is determined individually a parameter for the respective gradient current (14 / i with i = l, 2,3) representing parameter (25 / i with i = l, 2, 3), wherein in the first sub-stage ( 27)
- der jeweilige Parameter (25/i) genutzt wird, um einen in- dividuellen Vibrationswert (Sn,vib,i niit i=l,2,3) zu berechnen, wobei die individuellen Vibrationswerte (Sn,Vib,i) jeweils ein Maß für eine mit dem jeweiligen Gradientenstrom (14/i) zusammenhängende Vibration der Oberfläche (18) des MRT-Gerätes (1) darstellen, und - the respective parameter (25 / i) is used to calculate an individual vibration value (S n , vib, i i = 1, 2, 3), the individual vibration values (S n , V i b , i ) represent in each case a measure of a vibration of the surface (18) of the MRI apparatus (1) associated with the respective gradient current (14 / i), and
- der Vibrationswert (Sn,vib) aus den die individuellen Vibrationswerten (Sn,vib,i) berechnet wird. - The vibration value (S n , vib) from which the individual vibration values (S n , vib, i) is calculated.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Unterstufe (27) lineare und nichtlineare Effekte berücksichtigt werden. 5. The method according to claim 3 or 4, characterized in that in the first sub-stage (27) linear and non-linear effects are taken into account.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Unterstufe (30) nur lineare Effekte berücksichtigt werden. 6. The method according to any one of claims 3 to 5, characterized in that in the second sub-stage (30) only linear effects are taken into account.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Gradientenstrom (14/i) ge- messen wird und der den Gradientenstrom (14/i) darstellende Parameter (25/i) das entsprechende Messsignal ist. 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the respective gradient current (14 / i) ge and the parameter (25 / i) representing the gradient current (14 / i) is the corresponding measurement signal.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der den jeweiligen Gradientenstrom (14/i) darstellende Parameter (25/i) anhand der der MRT- Messung zu Grunde liegenden Messmethode und der gewählten Messparametern berechnet wird. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the respective gradient current (14 / i) performing parameters (25 / i) is calculated on the basis of the MRT measurement underlying measurement method and the selected measurement parameters.
9. Verfahren zur Reduktion eines Störgeräuschanteils (Sn) in einem während einer MRT-Messung aufgenommen akustischen Signal (SM) , bei dem 9. A method for reducing a noise component (S n ) in a recorded during an MRI measurement acoustic signal (S M ), in which
- während der MRT-Messung mit zumindest einem Sensor (34) ein Vibrationswert (Sn,Vib) ermittelt wird, der ein Maß für eine Vibration einer Oberfläche (18) des MRT-Gerätes (1) , insbesondere der Verkleidungsoberfläche, darstellt, wobei die Vibration zumindest einen Teil der Ursache des Störgeräuschanteils (Sn) darstellt, - During the MRI measurement with at least one sensor (34) a vibration value (S n , V Ib) is determined, which is a measure of a vibration of a surface (18) of the MRI apparatus (1), in particular the cladding surface, wherein the vibration represents at least part of the cause of the noise component (S n ),
- der Vibrationswert (Sn,vib) n einer ersten Stufe (23) einer Signalverarbeitung (22) genutzt wird, um den Störgeräuschanteil (Sn) im aufgenommen akustischen Signal (SM) insbesondere modellbasiert zu schätzen, und - The vibration value (S n , vib) n a first stage (23) of a signal processing (22) is used to estimate the noise component (S n ) in the recorded acoustic signal (S M ) in particular model-based, and
- der geschätzte Störgeräuschanteil (Sn) verwendet wird, um das aufgenommene akustische Signal (SM) zu korrigieren. - The estimated noise component (S n ) is used to correct the recorded acoustic signal (S M ).
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das in der ersten Stufe (23) korrigierte akustische Signal (SK T) einer zweiten Stufe (24) der Signalverarbeitung (22) zugeführt wird, in der das korrigier- te akustische Signal (SM' unter Verwendung eines einkanali- gen Algorithmus um Reststörgeräusche (Sn,rest) und/oder um von den Gradientenströmen (14/i) unabhängige Störgeräusche 10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in the first stage (23) corrected acoustic signal (S K T ) of a second stage (24) of the signal processing (22) is supplied, in which the corrected acoustic acoustic Signal (SM 'using a single-channel algorithm to generate residual noise (S n , re st) and / or noise that is independent of the gradient currents (14 / i)
(Sn,div/ 10c) reduziert wird. (S n , div / 10c) is reduced.
11. Signalverarbeitungseinrichtung (22) zur Reduktion eines Störgeräuschanteils (Sn) in einem während einer MRT-Messung an einem MRT-Gerät (1) aufgenommen akustischen Signal (SM) , insbesondere für eine Kommunikationsanlage (21) des MRT- Gerätes (1) , wobei während der MR -Messung zumindest ein Gradientenstrom (14) zumindest zeitweise erzeugt wird, mit einer ersten Stufe (23) mit einer Recheneinheit (26, 27, 30) , wobei11. Signal processing device (22) for reducing a noise component (S n ) in an acoustic signal (S M ) recorded during an MRT measurement on an MRT device (1), in particular for a communication system (21) of the MRT device. Device (1), wherein during the MR measurement at least one gradient current (14) is generated at least temporarily, with a first stage (23) having a computing unit (26, 27, 30), wherein
- der Recheneinheit (26, 27, 30) ein Parametersignal (25) zu- führbar ist, welches ein Maß für den Gradientenstrom (14) darstellt, und - The calculation unit (26, 27, 30) a parameter signal (25) can be supplied, which is a measure of the gradient current (14), and
- die Recheneinheit (26, 27, 30) ausgebildet ist, um einen aufgrund des Gradientenstroms (14) verursachten Störgeräuschanteil (Sn) im aufgenommen akustischen Signal (SM) insbesondere modellbasiert zu schätzen, - The arithmetic unit (26, 27, 30) is designed to estimate a due to the gradient current (14) caused noise component (S n ) in the recorded acoustic signal (SM) in particular model-based,
- der geschätzte Störgeräuschanteil (Sn) verwendet wird, um das aufgenommene akustische Signal (SM) ZU korrigieren. - The estimated noise component (S n ) is used to correct the recorded acoustic signal (SM) ZU.
12. Signalverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 11, wobei das MRT-Gerät (1) eine Vielzahl von Gradientenspulen (12/i mit i=l,2,3) aufweist und während der MRT-Messung eine dem- entsprechende Vielzahl von Gradientenströmen (14/i mit i=l,2,3) zumindest zeitweise erzeugt wird, 12. Signal processing device according to claim 11, wherein the MRT device (1) has a multiplicity of gradient coils (12 / i with i = 1, 2, 3) and during the MRT measurement a corresponding plurality of gradient currents (14 / i with i = 1, 2, 3) is generated at least temporarily,
dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (26) eine der Anzahl der Gradientenspulen (12/i) entsprechende Anzahl von ersten Filtern (26/i mit i=l,2,3) aufweist, wobei characterized in that the arithmetic unit (26) has a number of first filters (26 / i with i = 1, 2, 3) corresponding to the number of gradient coils (12 / i), wherein
- das Parametersignal (25) eine der Anzahl der Gradientenströme (14/i) entsprechende Anzahl von individuellen Parametersignalen (25/i mit i=l,2,3) umfasst, die jeweils ein Maß für den jeweiligen Gradientenstrom (14/i) darstellen und die den ersten Filtern (26/i) zuführbar sind,  - The parameter signal (25) comprises a number of gradient currents (14 / i) corresponding number of individual parameter signals (25 / i with i = l, 2,3), each of which represents a measure of the respective gradient current (14 / i) and which are the first filters (26 / i) can be supplied,
- die ersten Filter (26/i) ausgebildet sind, um einen aufgrund des jeweiligen Gradientenstroms (14/i i=l,2,3) verursachten individuellen Störgeräuschanteil (Sn/i mit i=l,2,3) im aufgenommen akustischen Signal (SM) insbesondere modellbasiert zu schätzen, - The first filter (26 / i) are formed to a due to the respective gradient current (14 / ii = l, 2,3) caused individual noise component (S n / i with i = l, 2,3) in the recorded acoustic signal (S M ) in particular model-based estimate,
wobei in which
- die erste Stufe ein Rechenglied (33) aufweist, in dem das aufgenommene akustische Signal (SM) anhand der geschätzten individuellen Störgeräuschanteile (Sn/i) korrigierbar ist. - The first stage comprises a computing element (33) in which the recorded acoustic signal (S M ) on the basis of the estimated individual noise components (S n / i) is correctable.
13. Signalverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (27, 30) eine erste Unterstufe (27) und eine zweite Unterstufe (30) aufweist, wobei 13. Signal processing device according to claim 11, characterized in that the arithmetic unit (27, 30) has a first Lower stage (27) and a second lower stage (30), wherein
- die erste Unterstufe (27) eine Filtereinrichtung (28) aufweist, der das Parametersignal (25) zuführbar ist,  - the first sub-stage (27) has a filter device (28) to which the parameter signal (25) can be supplied,
- die Filtereinrichtung (28) ausgebildet ist, um anhand des Parametersignals (25) einen Vibrationswert (Sn,Vib) zu ermitteln, der ein Maß für eine mit dem Gradientenstrom (14) zusammenhängende Vibration einer Oberfläche (18) des MRT- Gerätes (1) , insbesondere der Verkleidungsoberfläche, dar- stellt, wobei die Vibration zumindest einen Teil der Ursache des Störgeräuschanteils (Sn) darstellt, und - The filter device (28) is designed to use the parameter signal (25) to determine a vibration value (S n , V i b ) which is a measure of the gradient current (14) associated vibration of a surface (18) of the MRI Device (1), in particular the cladding surface, represents, wherein the vibration is at least part of the cause of the noise component (S n ), and
- die zweite Stufe (30) ausgebildet ist, um den aufgrund des Gradientenstroms (14) verursachten Störgeräuschanteils (Sn) im aufgenommen akustischen Signal (SM) basierend auf dem ermittelten Vibrationswert (Sn,Vib) insbesondere modellbasiert zu schätzen. - The second stage (30) is designed to estimate the due to the gradient current (14) noise component (S n ) in the recorded acoustic signal (SM) based on the determined vibration value (S n , V ib) in particular model-based.
14. Signalverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 13, wobei das MRT-Gerät (1) eine Vielzahl von Gradientenspulen (12/i mit i=l,2,3) aufweist und während der MRT-Messung eine dem- entsprechende Vielzahl von Gradientenströmen (14/i mit i=l,2,3) zumindest zeitweise erzeugt wird, 14. The signal processing device according to claim 13, wherein the MRT device (1) has a multiplicity of gradient coils (12 / i with i = 1, 2, 3) and during the MRT measurement a corresponding plurality of gradient currents (14 / i with i = 1, 2, 3) is generated at least temporarily,
dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung (28) der ersten Unterstufe (27) eine der Anzahl der Gradientenspulen entsprechende Anzahl von zweiten Filtern (28/i mit i=l,2,3) aufweist, wobei characterized in that the filter device (28) of the first sub-stage (27) has a number of second filters (28 / i with i = 1, 2, 3) corresponding to the number of gradient coils, wherein
- das Parametersignal (25) eine der Anzahl der Gradientenströme (14/i) entsprechende Anzahl von individuellen Parametersignalen (25/i mit i=l,2,3) umfasst, die jeweils ein Maß für den jeweiligen Gradientenstrom (14/i) darstellen und die den zweiten Filtern (28/i mit i=l,2,3) zuführbar sind,  - The parameter signal (25) comprises a number of gradient currents (14 / i) corresponding number of individual parameter signals (25 / i with i = l, 2,3), each of which represents a measure of the respective gradient current (14 / i) and which can be fed to the second filters (28 / i with i = 1, 2, 3),
- die zweiten Filter (28/i mit i=l,2,3) ausgebildet sind, um jeweils einen individuellen Vibrationswert (Sn,vib,i mit i=l,2,3) insbesondere modellbasiert zu schätzen, wobei die individuellen Vibrationswerte (Sn,vibri) jeweils ein Maß für eine mit dem jeweiligen Gradientenstrom (14/i) zusammen- hängende Vibration der Oberfläche (18) des RT-Gerätes (1) darstellen, und - The second filter (28 / i with i = l, 2,3) are formed to each estimate an individual vibration value (S n , vi b , i with i = l, 2,3) in particular model-based, wherein the individual Vibration values (S n , vib r i) in each case a measure of one associated with the respective gradient current (14 / i). depict hanging vibration of the surface (18) of the RT device (1), and
- die erste Unterstufe (30) ein Rechenglied (29) zur Berechnung des Vibrationswertes (Sn,Vib) aus den individuellen Vibrationswerten (Sn,vib,i) aufweist. - The first sub-stage (30) comprises a computing element (29) for calculating the vibration value (S n , V i b ) from the individual vibration values (S n , vib, i).
15. Signalverarbeitungseinrichtung (22) zur Reduktion eines Störgeräuschanteils (Sn) in einem während einer MRT-Messung an einem MRT-Gerät (1) aufgenommen akustischen Signal (SM) , insbesondere für eine Kommunikationsanlage (21) des MRT- Gerätes (1) , aufweisend 15. Signal processing device (22) for reducing a noise component (S n ) in an acoustic signal (S M ) recorded during an MRT measurement on an MRI apparatus (1), in particular for a communication system (21) of the MRI apparatus (1 ), having
- zumindest einen an einer Oberfläche (18) des MRT-Gerätes (1), insbesondere an der Verkleidungsoberfläche, anbringbaren Sensor (34) zur Ermittlung eines Vibrationswertes (Sn,vib) , der ein Maß für eine Vibration der Oberfläche (18) des MRT-Gerätes (1) darstellt, wobei die Vibration zumindest einen Teil der Ursache des Störgeräuschanteils (Sn) darstellt, at least one sensor (34) attachable to a surface (18) of the MRI apparatus (1), in particular on the cladding surface, for determining a vibration value (S n , vib) which is a measure of vibration of the surface (18) of the Represents MRT device (1), wherein the vibration represents at least part of the cause of the noise component (S n ),
- eine ersten Stufe (23) mit einer Recheneinheit (30), wobei der Vibrationswert (Sn,vib) der Recheneinheit (30) zuführbar ist und die Recheneinheit (30) ausgebildet ist, um anhand des Vibrationswertes (Sn,Vib) den Störgeräuschanteil (Sn) im aufgenommen akustischen Signal (SM) insbesondere modellbasiert zu schätzen, und - A first stage (23) having a computing unit (30), wherein the vibration value (S n , vib) of the arithmetic unit (30) can be supplied and the arithmetic unit (30) is designed to be based on the vibration value (S n , V ib) estimate the noise component (S n ) in the recorded acoustic signal (S M ) in particular model-based, and
- ein Rechenglied (32) , dem das aufgenommen akustischen Signal (SM) und der geschätzte Störgeräuschanteil (Sn) zuführbar sind und in dem das aufgenommene akustische Signal (SM) anhand des geschätzten Störgeräuschanteils (Sn) korrigierbar ist. - A computing element (32) to which the recorded acoustic signal (S M ) and the estimated noise component (S n ) can be supplied and in which the recorded acoustic signal (S M ) on the basis of the estimated noise component (S n ) is correctable.
16. Signalverarbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Stufe (24) vorgesehen ist, der das in der ersten Stufe (23) korrigierte akustische Signal (SM') zuführbar ist, wobei die zwei- te Stufe (24) ausgebildet ist, um das korrigierte akustische Signal (SM') unter Verwendung eines einkanaligen Algorithmus um Reststörgeräusche (Sn,rest) und/oder um von den Gradienten- strömen (14/i mit i=l,2,3) unabhängige Störgeräusche {Snf Cüv, 10c) zu reduzieren. 16. Signal processing device according to one of claims 11 to 15, characterized in that a second stage (24) is provided to which in the first stage (23) corrected acoustic signal (S M ') can be fed, wherein the second te stage (24) is adapted to the corrected acoustic signal (S M ') using a single-channel algorithm to residual noise (S n , res t) and / or from the gradient (14 / i with i = l, 2,3) to reduce independent noises {S nf C üv, 10c).
PCT/EP2011/064313 2010-09-21 2011-08-19 Improving communication with patients in an mri scanner WO2012038168A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010041146A DE102010041146A1 (en) 2010-09-21 2010-09-21 Improving patient communication in an MRI
DE102010041146.9 2010-09-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012038168A1 true WO2012038168A1 (en) 2012-03-29

Family

ID=44645080

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2011/064313 WO2012038168A1 (en) 2010-09-21 2011-08-19 Improving communication with patients in an mri scanner

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102010041146A1 (en)
WO (1) WO2012038168A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112863533A (en) * 2020-12-29 2021-05-28 深圳市联影高端医疗装备创新研究院 Method, apparatus, device and medium for acquiring voice signal in medical imaging device

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2860544B1 (en) * 2013-10-08 2020-07-22 Samsung Electronics Co., Ltd Audio apparatus and method of reducing noise
KR102175163B1 (en) * 2013-10-08 2020-11-05 삼성전자주식회사 Method and apparatus of noise reduction and audio playing apparatus with non-magnetic speaker
EP3650879A1 (en) * 2018-11-06 2020-05-13 Siemens Healthcare GmbH Monitoring an mr magnet based on vibrations

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4696030A (en) 1985-12-16 1987-09-22 Elscint Ltd. Patient operator intercom arrangements for magnetic resonance imaging systems
US5033082A (en) * 1989-07-31 1991-07-16 Nelson Industries, Inc. Communication system with active noise cancellation
EP0655730A1 (en) 1993-11-30 1995-05-31 Koninklijke Philips Electronics N.V. Magnetic resonance imaging apparatus comprising a communication system
US5427102A (en) * 1991-06-21 1995-06-27 Hitachi, Ltd. Active noise cancellation apparatus in MRI apparatus
DE19524847C1 (en) 1995-07-07 1997-02-13 Siemens Ag Device for improving disturbed speech signals
DE69316837T2 (en) * 1992-11-10 1998-07-30 Koninkl Philips Electronics Nv Magnetic resonance apparatus with noise suppression
JP2000333931A (en) * 1999-05-27 2000-12-05 Ge Yokogawa Medical Systems Ltd Intercommunication system and mri device
DE10151033A1 (en) 2001-10-16 2003-05-08 Siemens Ag Magnetic resonance device with a first and at least a second microphone
US20050283068A1 (en) 2004-06-17 2005-12-22 Psychology Software Tools, Inc. Magnetic resonance imaging having patient video, microphone and motion tracking
WO2010055283A1 (en) * 2008-11-11 2010-05-20 Isis Innovation Limited Acoustic noise prediction and subtraction from intercom audio signal during magnetic resonance imaging

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05305067A (en) * 1992-05-07 1993-11-19 Toshiba Corp Mri diagnostic device
DE19903627B4 (en) * 1999-01-29 2006-02-09 Siemens Ag Method for operating a magnetic resonance tomography apparatus and a magnetic resonance tomography apparatus

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4696030A (en) 1985-12-16 1987-09-22 Elscint Ltd. Patient operator intercom arrangements for magnetic resonance imaging systems
US5033082A (en) * 1989-07-31 1991-07-16 Nelson Industries, Inc. Communication system with active noise cancellation
DE69032637T2 (en) 1989-07-31 1999-05-20 Nelson Ind Inc Communication arrangement with active noise suppression
US5427102A (en) * 1991-06-21 1995-06-27 Hitachi, Ltd. Active noise cancellation apparatus in MRI apparatus
DE69316837T2 (en) * 1992-11-10 1998-07-30 Koninkl Philips Electronics Nv Magnetic resonance apparatus with noise suppression
EP0655730A1 (en) 1993-11-30 1995-05-31 Koninklijke Philips Electronics N.V. Magnetic resonance imaging apparatus comprising a communication system
DE69425475T2 (en) * 1993-11-30 2001-04-19 Koninkl Philips Electronics Nv Apparatus for magnetic resonance imaging which includes a communication system
DE19524847C1 (en) 1995-07-07 1997-02-13 Siemens Ag Device for improving disturbed speech signals
JP2000333931A (en) * 1999-05-27 2000-12-05 Ge Yokogawa Medical Systems Ltd Intercommunication system and mri device
DE10151033A1 (en) 2001-10-16 2003-05-08 Siemens Ag Magnetic resonance device with a first and at least a second microphone
US20050283068A1 (en) 2004-06-17 2005-12-22 Psychology Software Tools, Inc. Magnetic resonance imaging having patient video, microphone and motion tracking
WO2010055283A1 (en) * 2008-11-11 2010-05-20 Isis Innovation Limited Acoustic noise prediction and subtraction from intercom audio signal during magnetic resonance imaging

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
NISHANK PATHAK ET AL: "Integrated speech enhancement for functional MRI environment", 2009 ANNUAL INTERNATIONAL CONFERENCE OF THE IEEE ENGINEERING IN MEDICINE AND BIOLOGY SOCIETY : EMBC 2009 ; MINNEAPOLIS, MINNESOTA, USA, 3 - 6 SEPTEMBER 2009, IEEE, PISCATAWAY, NJ, USA, 3 September 2009 (2009-09-03), pages 2474 - 2477, XP031567523, ISBN: 978-1-4244-3296-7 *
PATHAK, N. ET AL.: "Integrated Speech Enhancement For Functional MRI Environment", ENGINEERING IN MEDICINE AND BIOLOGY SOCIETY, 2009, EMBC 2009, ANNUAL INTERNATIONAL CONFERENCE OF THE IEEE, 2009, pages 2474 - 2477, XP031882531, DOI: doi:10.1109/IEMBS.2009.5334798
SIERRA C V R ET AL: "Acoustic fMRI Noise: Linear Time-Invariant System Model", IEEE TRANSACTIONS ON BIOMEDICAL ENGINEERING, IEEE SERVICE CENTER, PISCATAWAY, NJ, USA, vol. 55, no. 9, 1 September 2008 (2008-09-01), pages 2115 - 2123, XP011246836, ISSN: 0018-9294 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112863533A (en) * 2020-12-29 2021-05-28 深圳市联影高端医疗装备创新研究院 Method, apparatus, device and medium for acquiring voice signal in medical imaging device

Also Published As

Publication number Publication date
DE102010041146A1 (en) 2012-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69931580T2 (en) Identification of an acoustic arrangement by means of acoustic masking
DE102007031677B4 (en) Method and apparatus for determining a room acoustic impulse response in the time domain
DE60018084T2 (en) AUDIO SIGNAL PROCESSING
EP1771034A2 (en) Microphone calibration in a RGSC-beamformer
DE602004010634T2 (en) METHOD AND SYSTEM FOR LANGUAGE QUALITY FORECASTING AN AUDIO TRANSMISSION SYSTEM
WO2012038168A1 (en) Improving communication with patients in an mri scanner
EP1933590B1 (en) Method for adjusting hearing aids
EP2545717A1 (en) Reverberation reduction for signals in a binaural hearing apparatus
EP2981099A2 (en) Method and device for suppressing feedback
EP2441274A1 (en) Method for determining an averaged frequency-dependent transmission function for a disturbed linear time-invariant system, evaluation device and computer program product
DE19983334B4 (en) Active digital audio / video signal modification to correct playback system deficiencies
DE112021001228T5 (en) SIGNAL PROCESSING DEVICE, SIGNAL PROCESSING METHOD AND PROGRAM
DE102009038059B4 (en) Method for correcting a raw signal with regard to a gradient coil induced interference signal in a magnetic resonance apparatus in the determination of a time in the heart cycle of a patient and a magnetic resonance apparatus
EP3065417A1 (en) Method for suppressing interference noise in an acoustic system
DE10318191A1 (en) Producing and using transfer function for electroacoustic device such as hearing aid, by generating transfer function from weighted base functions and storing
DE10258793A1 (en) Active noise protection with online filtered C-modeling
WO2004053435A1 (en) Device, method and headphones for registering and reproducing noises, in particular for analysing acoustic components in motor vehicles
DE102013218309A1 (en) Method for active noise suppression of a magnetic resonance device
DE19549165A1 (en) Determination of hearing data
DE102014204665B4 (en) Noise optimization of a magnetic resonance system
DE102006059764B4 (en) signal processing
EP0787416B1 (en) Process for measuring the fidelity of stereophonic audio signals and process for recognising stereophonic audio signals coded together
EP1401243B1 (en) Method for optimizing an audio signal
DE102009050618B4 (en) Measuring method, measuring device and computer program for determining a fault-free measuring signal
DE102020109658A1 (en) Method, device, headphones and computer program for active noise suppression

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11752158

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11752158

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1