DE102006001091A1

DE102006001091A1 - Mehrkanal-Mantelwellensperre

Info

Publication number: DE102006001091A1
Application number: DE200610001091
Authority: DE
Inventors: Helmut Kess
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-01-09
Filing date: 2006-01-09
Publication date: 2007-07-12

Abstract

Eine Mehrkanal-Mantelwellensperre umfasst eine Anzahl von Mantelwellensperrenleitern (L1-LN) entsprechend der Kanalanzahl. Die Mantelwellensperrenleiter (L1-LN) sind elektrisch isoliert zueinander angeordnet. Die Mantelwellensperrenleiter (L1-LN) sind gemeinsam zu einer Spule (10) gewickelt. Ein Resonanzelement (14, 22) ist mit den Mantelwellensperrenleitern (L1-LN) mittels eines induktiven oder kapazitiven Koppelements (12, 16, 18) verbunden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mehrkanal-Mantelwellensperre mit einer Anzahl von Mantelwellensperrenleitern, die der Kanalanzahl entspricht, wobei die Mantelwellensperrenleiter elektrisch isoliert zueinander angeordnet sind.

Bei medizinischen Magnetresonanzuntersuchungen werden Magnetresonanzsignale eines zu untersuchenden Patienten häufig mittels nahe am Patienten positionierten Lokalspulen empfangen. Die von den Lokalspulen empfangenen Magnetresonanzsignale werden dann über Signalleitungen zu den Auswerteeinheiten des Magnetresonanzgeräts übertragen. Zur Vermeidung von Störungen durch Hochfrequenz-Einkopplungen werden die Signalleitungen abgeschirmt, beispielsweise sind die Signalleitungen als Koaxialleitungen ausgeführt. Allerdings besteht bei dem Einsatz der Koaxialleitungen das Problem, dass sich auf dem Schirmleiter Mantelwellen und Mantelwellenströme ausbreiten können, die ihrerseits Störungen verursachen. Große Mantelwellenströme können beispielsweise zu einer Gefährdung des Patienten führen oder auch Baugruppen stören. Eine Möglichkeit zur Verhinderung solcher Störungen ist der Einsatz von Mantelwellensperren. Diese können beispielsweise durch Wickeln eines Teils des Koaxialkabels zu einer Spule und Parallelschalten eines kapazitiven Elements mit dem Mantelleiter gebildet werden. Durch eine entsprechende Wahl der die Resonanz bestimmenden Elemente kann der Parallelschwingkreis auf die Frequenz der zu unterdrückenden Mantelwellenströme abgestimmt werden. Im Resonanzfall stellt so der Parallelschwingkreis eine hohe Impedanz für die Mantelwellen dar.

Eine Mehrkanal-Mantelwellensperre der eingangs genannten Art ist aus der US 6,320,385 bekannt. Die dort beschriebene Mehrkanal-Mantelwellensperre umfasst mehrere aus jeweils einem abgeschirmten Signalkabel gewickelte Spulen. Die Spulen selbst sind elektrisch parallel geschaltet und mit einer parallel geschalteten Kapazität zu einem Parallelschwingkreis ergänzt. Zusätzlich sind jeweils zwei Spulen gegensinnig gewickelt und nebeneinander angeordnet, so dass die von externen Störfeldern induzierten Störspannungen sich in diesen Spulen gegenseitig aufheben. Die Mehrkanal-Mantelwellensperre ist in dieser vorstehend beschriebenen Ausführung nur für eine geradzahlige Anzahl von Signalleitungen geeignet. Eine weitere Ausführung der Mehrkanal-Mantelwellensperre für eine ungeradzahlige Anzahl von Signalleitungen enthält zusätzlich eine Blindspule (Dummy-Spule), die neben die noch verbleibende Signalleitung angeordnet wird. Der Aufbau dieser Mehrkanal-Mantelwellensperre ist jedoch aufwändig. Zum Einen muss jede Signalleitung zu einer kleinen Spule gewickelt werden. Zum Anderen müssen jeweils zwei Signalleitungen bzw. eine Signalleitung mit einer Blindleitung mittels eines Kondensators auf die Mantelwellenfrequenz abgestimmt werden. Durch die relativ lose Kopplung können mehrere Resonanzen entstehen und damit die Sperrwirkung verringern.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute und störunanfällige Mehrkanal-Mantelwellensperre anzugeben

Die Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Demgemäß ist vorgesehen, bei einer Mehrkanal-Mantelwellensperre der eingangs genannten Art die Mantelwellensperrenleiter gemeinsam zu einer Spule zu wickeln und ein Resonanzelement mit den Mantelwellensperrenleitern mittels eines induktiven oder kapazitiven Koppelelements zu verbinden. Die Mantelwellensperrenleiter selbst werden nicht mehr elektrisch mit dem Resonanzelement kontaktiert. Die Ankopplung erfolgt über ein magnetisches oder ein elektrisches Feld. Damit ist ein einfacher und störunanfälliger Aufbau der Mehrkanal-Mantelwellensperre möglich.

Eine erste vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Koppelelement einen Einzellei ter umfasst, der zusammen mit den Mantelwellensperrenleitern in die Spule gewickelt ist, und dass das Resonanzelement mit dem Koppelelement elektrisch verbunden ist.

Eine zweite vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Koppelelement Hilfskapazitäten umfasst und dass das Resonanzelement mit den Hilfskapazitäten elektrisch verbunden ist, wobei das Resonanzelement mittels der Hilfskapazitäten an die Mantelwellensperrenleiter gekoppelt ist.

Weitere Unteransprüche geben Ausführungsformen der Erfindung wieder.

Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von zwei Figuren erläutert. Es zeigen:
1 in einer schematischen Darstellung den Aufbau einer ersten Ausführungsform einer Mantelwellensperre mit einem induktiv gekoppelten Resonanzelement und
2 in einer schematischen Darstellung den Aufbau einer zweiten Ausführungsform einer Mantelwellensperre mit einem kapazitiv gekoppelten Resonanzelement.
Die in 1 schematisch dargestellte erste Mehrkanal-Mantelwellensperre umfasst eine Mehrzahl von Mantelwellensperrenleiter L1–LN, die elektrisch isoliert voneinander angeordnet sind. Die Mantelwellensperrenleiter L1–LN bestehen aus einzelnen, isolierten Koaxialleitungen mit einem Innen- oder Signalleiter 2, einem von dem Innenleiter 2 mittels eines Dielektrikums 4 elektrisch isolierten Außenleiter 6 und einer den Außenleiter umgebenden Isolierung 8. In 1 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nur vier Mantelwellensperrenleiter L1–LN dargestellt. Bei der Anwendung in einem diagnostischen Magnetresonanzgerät sind beispielsweise 36 Mantelwellensperrenleiter L1–LN vorgesehen.
Alle Mantelwellensperrenleiter L1–LN sind als Bündel zu einer Spule 10 gewickelt. Zusätzlich ist in die Spule 10 ein unisolierter Einzelleiter 12 eingewickelt, dessen Enden mit einem Kondensator 14 elektrisch verbunden sind. Der Einzelleiter 12 sowie die Mantelwellensperrenleiter L1–LN besitzen keine elektrische Verbindung miteinander, sondern sind magnetisch miteinander gekoppelt. Das Wickeln der Mantelwellensperrenleiter L1–LN zu mehreren Windungen dient dazu, die Induktivität, insbesondere der Außenleiter 6 sowie des Einzelleiters 12, zu erhöhen. Die Anzahl der Windungen richtet sich primär nach der Resonanzfrequenz und damit der Sperrfrequenz der Mehrkanal-Mantelwellensperre und in zweiter Linie nach der spezifizierten Baugröße. Selbstverständlich wird der benötigte Induktivitätswert auch von der verwendeten Kapazität des Kondensators 14 bestimmt. Bei einer Sperrfrequenz von ca. 63 MHz, wie sie als Betriebsfrequenz eines diagnostischen Magnetresonanzgeräts auftritt, liegt die Anzahl der Windungen im Bereich von 5, bei einer Länge von 60 mm und 20 mm Durchmesser.
Die in 2 dargestellte zweite Mantelwellensperre ist bezüglich der gebündelten Wicklung der Mantelwellensperrenleiter L1–LN gleich wie die Mantelwellensperre nach 1 aufgebaut. So besteht die Mantelwellensperre nach 2 auch aus einer Anzahl von isoliert zueinander angeordneten Mantelwellensperrenleitern L1–LN, die ebenfalls durch isolierte Koaxialleitungen, wie anhand von 1 schon beschrieben wurde, gebildet sind. Die Ankopplung des Resonanzelements erfolgt hier jedoch kapazitiv. Dazu sind jeweils im Bereich der Enden der Spule 10 großflächige Hilfselektroden 16 und 18 dicht an den Mantelwellensperrenleitern L1–LN angeordnet. Der Abstand der Hilfselektroden 16 und 18 von den Mantelwellensperrenleitern L1–LN wird im Wesentlichen durch die Dicke der Isolierung 8 der Mantelwellensperrenleiter L1–LN bestimmt. Durch die großflächige Ausbildung der Elektroden 16 und 18 werden Hilfskapazitäten 20 gebildet, die in 2 durch eine gestrichelte Darstellung symbolisiert sind. Die Hilfskapazitäten 20 sind über die Elektroden 16 und 18 mit einem Kondensator 22 elektrisch verbunden. Damit ist auch hier ein Resonanzelement ohne elektrische Verbindung und nur über ein elektrisches Feld mit den Induktivitäten der gebündelt zur Spule gewickelten Mantelwellensperrenleiter L1–LN zu einem Parallelschwingkreis verbunden, der durch eine entsprechende Dimensionierung auf die Sperrfrequenz der Mehrkanal-Mantelwellensperre abgestimmt werden kann.

Claims

Mehrkanal-Mantelwellensperre mit einer Anzahl von Mantelwellensperrenleitern (L1–LN), die der Kanalanzahl entspricht, wobei die Mantelwellensperrenleiter (L1–LN) elektrisch isoliert zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelwellensperrenleiter (L1–LN) gemeinsam zu einer Spule (10) gewickelt sind und dass ein Resonanzelement (14, 22) mit den Mantelwellensperrenleitern (L1–LN) mittels eines induktiven oder kapazitiven Koppelelements (12, 16, 18) verbunden ist.
Mehrkanal-Mantelwellensperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelwellensperrenleiter (L1–LN) jeweils von einer elektrischen Isolierung (8) umgeben sind.
Mehrkanal-Mantelwellensperre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelwellensperrenleiter (L1–LN) als isolierte Koaxialkabel ausgebildet sind.
Mehrkanal-Mantelwellensperre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (12) einen Einzelleiter (12) umfasst, der zusammen mit den Mantelwellensperrenleitern (L1–LN) in die Spule (10) gewickelt ist, und dass das Resonanzelement (14) mit dem Koppelelement (12) elektrisch verbunden ist.
Mehrkanal-Mantelwellensperre nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Einzelleiter (12) keine elektrische Isolierung aufweist.
Mehrkanal-Mantelwellensperre nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement Hilfskapazitäten (20) umfasst und dass das Resonanzelement (22) mit den Hilfskapazitäten elektrisch verbunden ist, wobei das Resonanzelement (22) mittels der Hilfskapazitäten (20) an die Mantelwellensperrenleiter (L1–LN) gekoppelt ist.
Mehrkanal-Mantelwellensperre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfskapazitäten (20) durch Teile der Mantelwellensperrenleiter (L1–LN) und Hilfselektroden (16, 18) gebildet sind.
Mehrkanal-Mantelwellensperre nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfselektroden (16, 18) als Flächenleiter ausgebildet sind.