-
Die Erfindung betrifft einen Magnetresonanztomographen mit einem Sender zum Erzeugen eines Anregungssignals und einer Körperspule zum Aussenden des Anregungssignals in einem Patiententunnel mit einer Körperspule.
-
Magnetresonanztomographen sind bildgebende Vorrichtungen, die zur Abbildung eines Untersuchungsobjektes Kernspins des Untersuchungsobjektes mit einem starken äußeren Magnetfeld ausrichten und durch ein magnetisches Wechselfeld zur Präzession um diese Ausrichtung anregen. Die Präzession bzw. Rückkehr der Spins aus diesem angeregten in einen Zustand mit geringerer Energie wiederum erzeugt als Antwort ein magnetisches Wechselfeld, das über Antennen empfangen wird.
-
Mit Hilfe von magnetischen Gradientenfeldern wird den Signalen eine Ortskodierung aufgeprägt, die nachfolgend eine Zuordnung von dem empfangenen Signal zu einem Volumenelement ermöglicht. Das empfangene Signal wird dann ausgewertet und eine dreidimensionale bildgebende Darstellung des Untersuchungsobjektes bereitgestellt. Zum Empfang des Signals werden vorzugsweise lokale Empfangsantennen, sogenannte Lokalspulen verwendet, die zur Erzielung eines besseren Signal-Rauschabstandes unmittelbar am Untersuchungsobjekt angeordnet werden. Die Empfangsantennen können auch in einer Patientenliege verbaut sein.
-
Magnetresonanztomographen erfordern in zweierlei Hinsicht eine Hochfrequenzabschirmung. Zum einen werden zur Anregung der Kernspins Hochfrequenzimpulse mit Leistungen im Kilowattbereich erzeugt, die nur teilweise im Patienten absorbiert werden. Radiowellen, die die Patientendurchführung verlassen, werden in den Raum abgestrahlt und müssen daher zur Einhaltung von Emissionsgrenzwerten abgeschirmt werden.
-
Umgekehrt sind die für die Bildgebung zu empfangenden Magnetresonanzsignale extrem schwach. Um hier ein ausreichendes Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR) zu erreichen, ist eine Abschirmung externer Störsignal erforderlich.
-
Deshalb werden im Stand der Technik um einen Magnetresonanztomographen aufwändige Schirmkabinen installiert, um sowohl Emissionen als auch Immissionen zu reduzieren.
-
Aus der Druckschrift
WO 2019/06867 A2 ist ein Magnetresonanztomograph mit aktiver Störunterdrückung und ein Verfahren zum Betrieb bekannt.
-
Bei derartigen Vorrichtungen ist es problematisch, mit unterschiedlichen Störeinflüssen eine stabile Störunterdrückung zu erzielen.
-
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, die Störunterdrückung zu verbessern.
-
Die Aufgabe wird durch einen erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographen nach Anspruch 1 und durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb des Magnetresonanztomographen nach Anspruch 9 gelöst.
-
Der erfindungsgemäße Magnetresonanztomograph weist einen Sender zum Erzeugen eines Anregungssignals und eine Körperspule zum Aussenden des Anregungssignals auf. Der Magnetresonanztomograph weist einen Patiententunnel auf, in dem die Körperspule angeordnet ist. Als Patiententunnel wird dabei eine elektrisch leitende Begrenzung um den Patienten angesehen, die den Patienten während der Untersuchung in mindestens zwei unterschiedliche Raumrichtungen umgibt und auch eine Abstrahlung eines Anregungssignals in diese Richtungen unterbindet bzw. beschränkt. Üblicherweise ist der Patiententunnel ein Zylinder oder Prisma, das sich horizontal entlang der Bz- bzw. BO-Feldrichtung des Feldmagneten des Magnetresonanztomographen erstreckt. Denkbar ist aber auch, dass dabei der Patiententunnel seitlich eine Öffnung für einen therapeutischen Zugang aufweist, beispielsweise bei einer Strahlentherapie, einer Biopsie oder ähnlichem. Denkbar ist auch eine vertikale Ausrichtung des Feldmagneten, sodass der Patient von einer oder mehreren Richtungen in einer horizontalen Ebene zugänglich ist und beispielsweise Pole des Feldmagneten den Patiententunnel zumindest teilweise als obere und untere Begrenzung bilden.
-
Als Körperspule wird eine Antenne bezeichnet, die den Körper oder einen Körperteil zumindest teilweise umgibt und ausgelegt ist, Kernspins in dem Körper bzw. dem Körperteil mittels des Anregungssignals anzuregen. In vielen Magnetresonanztomographen ist der Patiententunnel als Zylinder oder Prisma ausgebildet, der sich in einem Hohlraum eines supraleitenden Feldmagneten befindet, in welchem sich beispielsweise eine sogenannte „Bird-Cage“ Antenne als Körperspule befindet. Je nach magnetischer Feldstärke und daraus resultierender Larmorfrequenz und dazugehöriger Wellenlänge können auch andere Körperspulen beispielsweise aus Matrizen von magnetischen oder elektrischen Einzelantennen vorgesehen sein. Üblicherweise ist dabei die Außenkontur der Körperspule der Kontur des Patiententunnels angepasst, sodass im Inneren der Körperspule eine möglichst große freie Weite für den Patienten verfügbar ist.
-
Weiterhin weist der Magnetresonanztomograph eine erste Sendeentstörantenne auf. Als Sendeentstörantenne wird dabei eine Antenne angesehen, über die ein Entstörsignal ausgesendet werden kann, sodass aus der Öffnung des Patiententunnels ein aus Anregungssignal und Entstörsignal resultierendes Hochfrequenzsignal mit geringerer Energie und Feldstärke als ohne Entstörsignal abgestrahlt wird. Die Reduktion erfolgt durch destruktive Interferenz beider Signale. Die erste Sendeentstörantenne ist dabei zwischen der Körperspule und der Öffnung des Patiententunnels angeordnet. Die erste Sendeentstörantenne ist ausgelegt, eine räumliche Sendecharakteristik vergleichbar der Körperspule bereitzustellen. Als räumliche Sendecharakteristik wird dabei eine räumliche Verteilung der von der Antenne abgestrahlten elektromagnetischen Felder betrachtet. Die räumliche Sendecharakteristik kann sich beispielsweise durch Symmetrien auszeichnen, beispielsweise eine Spiegelsymmetrie zu einer Ebene, einer Achse oder einem Punkt, eine Rotationssymmetrie um eine Achse oder um einen Punkt. Beispielsweise weist eine Bird-Cage-Antenne eine Symmetrieachse im Zentrum des von ihr ausgebildeten Zylinders auf und ist rotationssymmetrisch zu dieser Achse. Eine Bird-Cage-Antenne mit 8 Leiterstäben ist beispielsweise rotationssymmetrisch für Drehungen um n*360/8 Grad mit n als einer natürlichen Zahl. Die räumliche Sendecharakteristik kann dabei auch eine Polarisation der ausgesendeten elektromagnetischen Felder umfassen.
-
Auf vorteilhafte Weise ermöglicht eine Sendeentstörantenne mit vergleichbarer räumlicher Sendecharakteristik zur Körperspule mit einem Entstörsignal, das aus dem Anregungssignal abgeleitet wird, eine Feldverteilung zu erzeugen, die in einem weiten Raum vor der Öffnung eine weitestgehende Auslöschung des Anregungssignals durch destruktive Interferenz zu erzielen, da sich ja die von der Sendeentstörantenne abgestrahlten Felder mit der im Wesentlichen gleichen Symmetrie und Intensitätsabfall in den umgebenden Raum ausbreiten.
-
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
-
In einer denkbaren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographen weist der Magnetresonanztomograph eine weitere, zweite Sendeentstörantenne auf. Die zweite Sendeentstörantenne weist vorzugsweise eine der ersten Sendeentstörantenne vergleichbare räumliche Sendecharakteristik, insbesondere wenn der Patiententunnel eine zweite Öffnung aufweist und die erste Sendeentstörantenne und die zweite Sendeentstörantenne symmetrisch zur Körperspule und den Öffnungen angeordnet sind. Die Körperspule ist dabei entlang einer Längsachse des Patiententunnels zwischen der ersten Sendeentstörantenne und der zweiten Sendeentstörantenne angeordnet.
-
Auf vorteilhafte Weise ermöglicht die zweite Sendeentstörantenne eine Abstrahlung aus beiden Öffnungen des Patiententunnels zu reduzieren.
-
In einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographen sind die erste Sendeentstörantenne und die Körperspule vom gleichen Typ. Darunter ist zu verstehen, dass beide Antennen ähnliche Geometrie oder Symmetrie aufweisen und/oder Strahler nach dem gleichen Wirkungsprinzip sind. Beispielsweise können sowohl die Körperspule und die erste Sendeentstörantenne Bird-Cage-Antennen sein. Vorzugsweise weisen dann sowohl die Sendeentstörantenne und die Körperspule die gleiche Anzahl an Strahlerelementen bzw. Stäben auf. Entsprechendes gilt auch für Körperspulen bzw. Sendeentstörantennen, die andere Bauweise aufweisen.
-
Durch Verwendung von Sendeentstörantennen vom gleichen Typ wird auf einfache Weise auch eine ähnliche Verteilung der abgestrahlten Felder sichergestellt.
-
In einer denkbaren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographen weisen die erste Sendeentstörantenne und die Körperspule gemeinsame elektrische Leiter auf. Mit anderen Worten, die Sendeentstörantenne und die Körperspule sind unmittelbar durch einen oder mehrere elektrische Leiter verbunden. Dabei können die elektrischen Leiter auch passive Elemente wie eine Kapazität und/oder Induktivität aufweisen. Denkbar ist es auch, dass diese gemeinsamen Leiter Strahler sind, also Elemente, die wesentlichen Anteil an der Abstrahlung der Antenne haben. In einer bevorzugten Ausführungsform können die erste Sendeentstörantenne und die Körperspule Bird-Cage-Antennen sein, wobei das gemeinsame Leiterelement der Endring beider Bird-Cage-Antennen ist.
-
Auf vorteilhafte Weise ist es über die gemeinsamen Leiterelemente möglich, direkt aus dem Anregungssignal das Entstörsignal für die Sendeentstörantenne zu erzeugen. Beispielsweise kann durch die Dimensionierung der Sendeentstörantenne eine Phasenverschiebung erzielt werden, sodass von der Sendeentstörantenne ein Entstörsignal mit invertierter Phasenlage für eine destruktive Interferenz emittiert wird.
-
In einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographen ist der Sender ausgelegt, die erste Sendeentstörantenne an einer ersten Signalzuführung mit einem ersten Entstörsignal in Abhängigkeit von dem Anregungssignal anzusteuern. Beispielsweise kann der Sender eine separate Endstufe aufweisen oder ein Verteilnetzwerk.
-
Auf vorteilhafte Weise ermöglicht ein eigener Signalausgang des Senders für das Entstörsignal, dieses unabhängig vom Anregungssignal in einem oder mehreren Parametern zu verändern.
-
In einer denkbaren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetresonanztomograph ist der Magnetresonanztomograph ausgelegt, das erste Entstörsignal mit einer vorbestimmten Dämpfung und/oder Phasenverschiebung aus dem Anregungssignal zu erzeugen.
-
Beispielsweise kann durch ein passives Netzwerk eine Phasenverschiebung und Dämpfung erzielt werden, die dazu führt, dass sich die von der Körperspule und der Sendeentstörantenne ausgesendeten elektromagnetischen Felder außerhalb des Patiententunnels weitestgehend aufheben. Es ist aber auch denkbar, dass der Sender einen oder mehrere Kanäle aufweist, über die das Entstörsignal entsprechend bereitgestellt wird, beispielsweise, indem durch digitale Signalverarbeitung die Phasenverschiebung und Dämpfung erzeugt wird oder ein Signal mit den gewünschten Eigenschaften synthetisiert wird.
-
Auf vorteilhafte Weise kann bei einem vom Sender erzeugten Entstörsignal das Entstörsignal in mehreren Parametern auch zwischen einzelnen Sequenzen variiert werden und einzelne Kanäle unabhängig angepasst werden, um beispielsweise auf Veränderungen der elektromagnetischen Ausbreitungseigenschaften durch den Patienten zu reagieren.
-
In einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographen weist der Magnetresonanztomograph einen Störsensor auf. Als Störsensor wird ein Sensor oder Antenne bezeichnet, die ausgelegt sind, ein elektromagnetisches Störsignal insbesondere mit der Frequenz des Anregungssignals aufzunehmen. Dies kann beispielsweise eine Induktionsschleife oder eine elektrische Antenne sein und Vorverstärker, Filter oder auch einen Analog-Digital-Wandler umfassen. Der Störsensor ist außerhalb des Patiententunnels oder zumindest so angeordnet, dass der Störsensor näher an der ersten Sendeentstörantenne angeordnet ist als an der Körperspule. Der Störsensor steht vorzugsweise mit dem Sender in Signalverbindung, um ein erfasstes Entstörsignal an diesen weiterzugeben.
-
Die erste Sendeentstörantenne weist eine zweite Signalzuführung auf. Der Magnetresonanztomograph ist ausgelegt, die erste Sendeentstörantenne über die zweite Signalzuführung mit einem zweiten Entstörsignal anzusteuern, wobei der Magnetresonanztomograph ausgelegt ist, das zweite Entstörsignal in Abhängigkeit von einem Signal des Störsensors zu erzeugen.
-
Beispielsweise kann der Sender bzw. eine Entstörsteuerung des Magnetresonanztomographen aus dem aufgenommenen Störsignal durch Filtern, Verstärkung und Phasenverschiebung ein Entstörsignal erzeugen, das beim Aussenden über die erste und/oder zweite Sendeentstörantenne durch destruktive Interferenz Störemissionen durch das Anregungssignal reduziert. Es ist auch denkbar, dass das aufgenommene Störsignal genutzt wird, um die Intensität des emittierten Anregungssignals am Ort des Störsensor zu erfassen und das Entstörsignal zu variieren, sodass die destruktive Interferenz von Entstörsignal und Anregungssignal Die Intensität des Störsignals am Störsensor minimiert, beispielsweise nach einem linearen Optimierungsverfahren wie LSR.
-
Auf vorteilhafte Weise ermöglicht ein Störsensor eine Anpassung an variierende Verhältnisse und damit eine optimale Entstörung unter allen Umständen.
-
In einer denkbaren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographen weist der Magnetresonanztomograph eine dritte Sendeentstörantenne auf. Die dritte Sendeentstörantenne weist eine Monopolcharakteristik auf. Als Monopolcharakteristik wird eine Charakteristik bezeichnet, die einem elektrischen Monopol oder einer Stabantenne ähnelt und im Gegensatz zum Dipol nicht zwei gegenphasige Pole aufweist. Insbesondere ähnelt die Strahlungscharakteristik der Strahlungscharakteristik, die der Körper eines Patienten aufweist, der den Anregungspuls im Inneren des Patiententunnels aufnimmt, wie ein Innenleiter in einem Hohlleiter weiterleitet und beispielsweise über die Füße außerhalb des Patiententunnels abstrahlt. Vorzugsweise ist die dritte Sendeantenne eine elektrische bzw. kapazitive Antenne, d.h. dass sie im Nahfeld vorzugsweise ein elektrisches Wechselfeld erzeugt, um die elektrischen Felder kompensieren zu können, die vom Patientenkörper als Leiter emittiert werden.
-
Die dritte Sendeentstörantenne ist vorzugsweise in dem Patiententunnel angeordnet, kann aber auch vor einer Öffnung des Patiententunnels angeordnet sein, bzw. je eine vor jeder Öffnung. Für die Erzeugung des Störsignals gelten sinngemäß die zuvor gemachten Ausführungen zum ersten Entstörsignal, insbesondere die Erzeugung durch passives Netzwerk, aktive Erzeugung oder Optimierung durch den Störsensor.
-
Auf vorteilhafte Weise kann die monopolartige Charakteristik der dritten Sendeentstörantenne die andersartige Abstrahlung des Körpers besser kompensieren, als es die erste und/oder zweite Sendeentstörantenne vermögen.
-
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.
-
Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographen mit einer Sendeentstörantenne;
- 2 eine schematische Darstellung einer möglichen erfindungsgemäße Ausführungsform der Körperspule und der ersten Sendeentstörantenne und der zweiten Sendeentstörantenne;
- 3 eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform der Körperspule und der ersten Sendeentstörantenne und der zweiten Sendeentstörantenne;
- 4 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sendeentstörvorrichtung;
- 5 eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform der Körperspule mit einer dritten Sendeentstörantenne;
- 6 ein schematischer Ablaufplan einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographen 1 mit einer Sendeentstörantenne 60.
-
Die Magneteinheit 10 weist einen Feldmagneten 11 auf, der ein statisches Magnetfeld B0 zur Ausrichtung von Kernspins von Proben bzw. des Patienten 100 in einem Aufnahmebereich erzeugt. Der Aufnahmebereich zeichnet sich durch ein äußerst homogenes statisches Magnetfeld B0 aus, wobei die Homogenität insbesondere die Magnetfeldstärke bzw. den Betrag betrifft. Der Aufnahmebereich ist nahezu kugelförmig und in einem Patiententunnel 16 angeordnet, der sich in einer Längsrichtung 2 durch die Magneteinheit 10 erstreckt. Eine Patientenliege 30 ist in dem Patiententunnel 16 von der Verfahreinheit 36 bewegbar. Üblicherweise handelt es sich bei dem Feldmagneten 11 um einen supraleitenden Magneten, der magnetische Felder mit einer magnetischen Flussdichte von bis zu 3T, bei neuesten Geräten sogar darüber, bereitstellen kann. Für geringere Feldstärken können jedoch auch Permanentmagnete oder Elektromagnete mit normalleitenden Spulen Verwendung finden.
-
Weiterhin weist die Magneteinheit 10 Gradientenspulen 12 auf, die dazu ausgelegt sind, zur räumlichen Differenzierung der erfassten Abbildungsbereiche in dem Untersuchungsvolumen dem Magnetfeld B0 variable Magnetfelder in drei Raumrichtungen zu überlagern. Die Gradientenspulen 12 sind üblicherweise Spulen aus normalleitenden Drähten, die zueinander orthogonale Felder in dem Untersuchungsvolumen erzeugen können.
-
Die Magneteinheit 10 weist ebenfalls eine Körperspule 14 auf, die dazu ausgelegt ist, ein über eine Signalleitung zugeführtes Hochfrequenzsignal in das Untersuchungsvolumen abzustrahlen und von dem Patient 100 emittierte Resonanzsignale zu empfangen und über eine Signalleitung abzugeben. Im Folgenden bezeichnet der Begriff Sendeantenne eine Antenne, über die das Hochfrequenzsignal zur Anregung der Kernspins ausgestrahlt wird. Dies kann die Körperspule 14 sein, aber auch eine Lokalspule 50 mit Sendefunktion.
-
Eine Steuereinheit 20 versorgt die Magneteinheit 10 mit den verschiedenen Signalen für die Gradientenspulen 12 und die Körperspule 14 und wertet die empfangenen Signale aus.
-
So weist die Steuereinheit 20 eine Gradientenansteuerung 21 auf, die dazu ausgelegt ist, die Gradientenspulen 12 über Zuleitungen mit variablen Strömen zu versorgen, welche zeitlich koordiniert die erwünschten Gradientenfelder in dem Untersuchungsvolumen bereitstellen.
-
Weiterhin weist die Steuereinheit 20 eine Hochfrequenzeinheit 22 auf, die ausgelegt ist, einen Hochfrequenz-Puls mit einem vorgegebenen zeitlichen Verlauf, Amplitude und spektraler Leistungsverteilung zur Anregung einer Magnetresonanz der Kernspins in dem Patienten 100 zu erzeugen. Dabei können Pulsleistungen im Bereich von Kilowatt erreicht werden. Die Anregungssignale können über die Körperspule 14 oder auch über eine lokale Sendeantenne in den Patienten 100 abgestrahlt werden.
-
Eine Steuerung 23 kommuniziert über einen Signalbus 25 mit der Gradientensteuerung 21 und der Hochfrequenzeinheit 22.
-
Auf dem Patienten 100 ist als eine erste Empfangsantenne eine Lokalspule 50 angeordnet, die über eine Anschlussleitung 33 mit der Hochfrequenzeinheit 22 und deren Empfänger verbunden ist. Denkbar ist es aber auch, dass die Körperspule 14 eine erste Empfangsantenne im Sinne der Erfindung ist.
-
Der Magnetresonanztomograph 1 weist weiterhin in dem Patiententunnel zwei Sendeentstörantennen 60,61 auf. Diese sind jeweils zwischen einer Öffnung des Patiententunnels 16 und der Körperspule 14 angeordnet, sodass die Körperspule 14 im Patiententunnel entlang der Längsrichtung 2 zwischen der ersten Sendeentstörantenne 60 und der zweiten Sendeentstörantenne 61 liegt. Es ist aber auch denkbar, dass eine Öffnung des Patiententunnels 14 ein Abschirmgitter oder der Patiententunnel 14 nur eine Öffnung aufweist. In diesem Falle ist nur eine Sendeentstörantenne 60 zwischen der Körperspule 14 und der Öffnung angeordnet.
-
Vorzugsweise weisen dabei die erste Sendeentstörantenne 60 und die zweite Sendeentstörantenne 61 eine vergleichbare Sendecharakteristik auf wie die Körperspule 14. Das ist so zu verstehen, dass die elektromagnetischen Felder, die von der Sendeentstörantenne 60, 61 und der Körperspule 14 bei Ansteuerung mit dem Anregungssignal und dem Entstörsignal abgestrahlt werden, im Wesentlichen gleiche räumliche Verteilung und vorzugsweise auch Phasenlage haben, sodass über eine oder mehrere Perioden die Felder an vorbestimmten Orten destruktiv interferieren und sich im Wesentlichen aufheben. Vorzugsweise sind die vorbestimmten Orte dabei im Fernfeld der Körperspule 14.
-
Im einfachsten Fall kann dies erreicht werden, indem die Sendeentstörantenne 60, 61 und die Körperspule 14 von der gleichen Bauart sind, beispielsweise beide Bird-Cage-Antennen. Weitere Möglichkeiten sind zu den nachfolgenden Figuren erläutert.
-
Ein oder mehrere Störsensoren 71 sind außerhalb des Patiententunnels, vorzugsweise in einem Abstand im Fernfeld der Körperspule, als größer als eine Halbe oder eine ganze Wellenlänge einer elektromagnetischen Welle mit der Frequenz des Anregungssignals. Das Zusammenwirken des Störsensors 71 mit der bzw. den Sendeentstörantennen 60, 61, 62 ist zu nachfolgen Figuren erläutert.
-
2 zeigt eine schematische Darstellung einer möglichen erfindungsgemäße Ausführungsform der Körperspule 14 und der ersten Sendeentstörantenne 60 und der zweiten Sendeentstörantenne 61. Der Patiententunnel 16 und andere Elemente des erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographen 1 sind der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.
-
Sowohl die Körperspule 14 als auch die Sendeentstörantennen 60, 61 sind hier als sogenannte Bird-Cage-Antennen ausgeführt, bei denen jeweils zwei Endringe durch Leiterstäbe in Längsrichtung 2 verbunden sind. Denkbar ist es auch, dass die Leiterstäbe Unterbrechungen aufweisen, an denen Kapazitäten oder Induktivitäten eingefügt sind, beispielsweise um die elektrische Länge für ein Hochfrequenzsignal zu vergrößern oder zu verkleinern und/oder eine Phasenverschiebung des Hochfrequenzsignals zu bewirken.
-
Mit HA und HB sind zwei Signalzuführungen bezeichnet, die die Sendeentstörantennen 60, 61 mit einem ersten Entstörsignal und einem zweiten Entstörsignal versorgen. In der in 2 dargestellten Ausführungsform sind Speisepunkte, an denen das Entstörsignal zugeführt wird, in einer um 90 Grad um die Längsrichtung 2 rotierten Position vorgesehen, sodass mit einem zweiten Entstörsignal, das gegenüber dem ersten Entstörsignal um 90 Grad phasenverschoben ist, ein zirkular polarisiertes Feld von den Sendeentstörantennen 60, 61 erzeugt wird. Dieses Feld korrespondiert zu einem von der Körperspule 14 erzeugten zirkular polarisierten Feld und kann bei entsprechender gleicher Frequenz, geeigneter Phasenlage und Amplitude das von der Körperspule 14 entlang der Längsrichtung 2 abgestrahlte elektromagnetische Feld außerhalb des Patiententunnels durch destruktive Interferenz abschwächen.
-
Die Ansteuerung der Körperspule 14 mit dem Anregungssignal ist nicht dargestellt. Diese kann entsprechend erfolgen, beispielsweise indem an zwei Speisepunkten gegenüber den Speisepunkten der Sendeentstörantennen 60, 61 zwei Anregungssignale mit 90 Grad Phasenverschiebung zueinander eingespeist werden. Es ist aber auch denkbar, dass die Köperspule 14 mit einer größeren Anzahl an zueinander versetzten Speisepunkten und entsprechender Anzahl an Anregungssignalen gespeist wird.
-
Vorzugsweise werden die einzelnen Entstörsignale und Anregungssignale durch eigene Hochfrequenzstufen erzeugt, was mehr Freiheitsgrade bei der Anregung und Entstörung bietet. Es ist aber auch denkbar, dass durch passive Mittel wie ein Verteilnetzwerk die Anregungssignale und/oder Entstörsignale aus einem einzelnen Signal abgeleitet werden.
-
Eine spezielle Ausführungsform für eine derartige passive Erzeugung der Anregungssignale ist in 3 dargestellt.
-
In 3 sind die Sendeentstörantennen 60, 61 und die Körperspule 14 unmittelbar elektrisch und mechanisch gekoppelt, indem sie die Endringe der Körperspule 14 gleichzeitig Endring der angrenzenden Sendeentstörantenne 60, 61 ist. Die Stärke der Kopplung bzw. des von den Sendeentstörantennen 60, 61 lässt sich dann beispielsweise durch die Größe der Impedanzen einstellen, die durch die Konusse dargestellt sind, die in den äußeren, von der Körperspule 14 abgewandten Endringen der Sendeentstörantennen 60, 61 angeordnet sind.
-
Erfindungsgemäß sind auch Ausführungsformen denkbar, bei denen die Sendeentstörantennen 60, 61 mehrere Speisepunkte zum Zuführen der Entstörsignale aufweisen und diese teilweise passiv erzeugt werden und teilweise aktiv.
-
In 4 ist eine Möglichkeit dargestellt, wie in einer Ausführungsform der Erfindung das Entstörsignal aktiv durch den Sender bereitgestellt wird.
-
Der Sender bzw. die Hochfrequenzeinheit 22 weist für diesen Zweck eine Sendeentstöreinrichtung 70 auf. Die Sendeentstörsteuerung 72 kann dabei als eine Funktionseinheit des Senders, auch in Software, oder als dedizierte Hardware realisiert sein. Es können analoge oder digitale Techniken verwendet werden, beispielsweise digitale Signalprozessoren DSP, FPGA oder auch analoge Verstärker, Filter oder Netzwerke.
-
Die Sendeentstörsteuerung 72 der Sendeentstöreinrichtung 70 erhält in der beispielhaften Ausführungsform der 4 von dem Richtkoppler 75 Signale mit Information über die von der Körperspule 14 ausgesendeten Anregungssignale. Information über die ausgesendeten Entstörsignale besitzt die Sendeentstörsteuerung 72 als Erzeuger der Signale bereits selbst, insbesondere wenn die Verstärkung der Hochfrequenzverstärker 74 bekannt ist, die das Signal für die Sendeentstörantennen 60, 61, 62 verstärken. Es wäre aber auch denkbar, dass hier ebenfalls Richtkoppler oder einfache induktive, kapazitive oder ohmsche Koppler das Entstörsignal für die Sendeentstörsteuerung 72 aufnehmen, um Abweichungen im Sendepfad zu berücksichtigen. Die Sendeentstörantennen 61 und 62 sind hier der Übersicht halber lediglich symbolhaft dargestellt,
-
Denkbar ist, dass zunächst zum Bestimmen einer Übertragungsfunktion jeweils in einer Kalibrierphase nur das Anregungssignal oder das Entstörsignal ausgesendet und von den Störsensoren 71 empfangen werden, um anschließend mittels der Sendeentstörsteuerung 72 eine Dämpfung und eine Phasenverschiebung zwischen Störsensor 71 und der Körperspule 14 bzw. Sendeentstörantenne 60, 61, 62 zu bestimmen. In der 4 sind digitale Störsensoren 71 dargestellt, die die empfangenen Signale bereits digitalisieren und die Information digital an die Sendeentstörsteuerung 72 übertragen. Es ist aber ebenso eine analoge Übertragung bei analogen Störsensoren 71 denkbar.
-
Weiterhin erhält die Sendeentstörsteuerung 72 Information zu dem Anregungssignal, in 4 über Richtkoppler 75, die am Speisepunkt der Körperspule 14 angeordnet sind, um ein möglichst genaues Bild der Ströme durch die Körperspule 14 und damit der emittierten Wechselfelder zu erfassen. Denkbar wäre es beispielsweise auch, einen Anteil des Ankopplungssignals mit einem Spannungsteiler auszukoppeln oder aus Informationen zur Erzeugung des Anregungssignals direkt zu extrahieren.
-
Mit der Übertragungsfunktion zwischen Körperspule 14 und Störsensor 71 kann die Entstörsteuerung 72 für ein Anregungssignal am Störsensor 71 zu erwartendes Störsignal ermitteln und indem die inverse Übertragungsfunktion zwischen Störsensor 71 und Sendeentstörantenne 60, 61, 62 darauf angewendet auch ein auszusendendes inverses Entstörsignal.
-
Es ist insbesondere bei einer Vielzahl von Sendeentstörantennen 60, 61, 62 und Störsensoren 71 auch denkbar, dass bei gleichzeitigem Aussenden des Anregungssignals und des bzw. der Entstörsignale mittels linearer Optimierung die Energie des resultierenden Wechselfeldes am Störsensor 71 minimiert wird. Variable Parameter könnten dabei eine Phasenverschiebung und eine Dämpfung bzw. Verstärkung des Anregungssignals sein, um daraus das jeweilige Entstörsignal für eine Sendeentstörantenne 60, 61, 62 zu bestimmen. Dies kann sowohl in der Kalibrierphase erfolgen, um einen Startwert für die Parameter zu bestimmen, aber auch während einer Bilderfassung, um auf veränderte Ausbreitungsbedingungen durch den Patienten zu reagieren.
-
5 zeigt eine dritte Sendeentstörantenne 62, die hier als flächige Elektrode im Patiententunnel innerhalb der Körperspule 14 angeordnet ist. Die dritte Sendeentstörantenne 62 wird ebenfalls mit einem Entstörsignal von der Sendeentstöreinrichtung 70 versorgt. Da der Patient 100 eine im Vergleich zu den Elementen der Körperspule geringe Leitfähigkeit besitzt, sind die induzierten Ströme gering, es bauen sich jedoch überwiegend elektrische Wechselfelder auf, die auch entlang des Körpers aus dem Patiententunnel heraus geleitet werden. Die Elektrode ist bei entsprechender Ansteuerung durch die Sendeentstörsteuerung in der Lage, direkt ohne Umweg über Induktion und magnetische Felder entgegengesetzte elektrische Wechselfelder zur Kompensation zu erzeugen und in den Patienten 100 einzukoppeln. Neben der dargestellten Elektrode kann die dritte Sendeentstörantenne aber von jedem anderen Antennentyp sein, der in der Lage ist, geeignete elektrische Wechselfelder zu erzeugen.
-
In 6 ist ein schematischer Ablaufplan einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.
-
In einem Schritt S10 wird ein Anregungssignal durch den Magnetresonanztomographen 1 von der Hochfrequenzeinheit 22 über die Körperspule 14 ausgesendet. Vorzugsweise handelt es sich dabei um einen Anregungspuls einer Bildgebungssequenz zum Anregen der zu erfassenden Kernspins.
-
In einem Schritt S20 wird gleichzeitig ein erstes Entstörsignal von der Sendeentstöreinrichtung 70 über die erste Sendeentstörantenne 60 ausgesendet. Es ist dabei auch denkbar, dass gleichzeitig Entstörsignale über die zweite Sendeentstörantenne 61 und/oder 62 ausgesendet werden. Die Entstörsignale können dabei voreingestellte Signale sein oder nach einer vorbestimmten Regel aus dem Anregungssignal abgeleitet werden. Die Entstörsignale sind dabei ausgelegt, bei der gleichzeitigen Aussendung an zumindest einem vorbestimmten Ort außerhalb des Magnetresonanztomographen 1 durch destruktive Interferenz das Anregungssignal zu reduzieren.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist der Magnetresonanztomograph 1 weiterhin einen Störsensor 71 auf. In einem weiteren Schritt S30 wird ein Störsignal mit dem Störsensor 71 erfasst. In einem weiteren Schritt S40 ermittelt die Sendeentstöreinrichtung 70 ein geändertes erstes Entstörsignal durch den Magnetresonanztomographen 1 in Abhängigkeit von dem erfassten Störsignal, wobei das geänderte Entstörsignal ausgelegt ist, eine Energie des Störsignals zu reduzieren. Dies kann wie bereits dargelegt beispielsweise durch Modellierung der Signalausbreitung oder durch Anwenden von Transferfunktionen auf das Anregungssignal und das empfangene Störsignal erreicht werden.
-
In einem Schritt S50 werden schließlich der Schritte S10 Aussenden des Anregungssignals und S20 gleichzeitiges Aussenden des Entstörsignals mit dem geänderten ersten Entstörsignal ausgeführt.
-
Es ist auch denkbar, dass diese Schritte mehrfach iterativ wiederholt werden, um die Entstörung zu verbessern, insbesondere in einer Kalibrierphase vor der Messung, bei der beispielsweise ohne Patient 100 gesendet wird und dieser so vor einer SAR-Belastung geschützt ist. Alternativ könnten auch alle Signale um einen gemeinsamen Faktor skaliert sein, um mit geringer Leistung zu kalibrieren und später bei der Bilderfassung alle Signale um den gleichen Faktor anzuheben. Aufgrund der Linearität bleibt so die Dämpfung der Störung erhalten.
-
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
