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Die
Erfindung betrifft Anordnung zur Erzeugung und/oder Detektion von
Hochfrequenz (=HF)-B1-Feldern in einem Untersuchungsvolumen eines
Magnet-Resonanz (=MR)-Geräts,
wobei die Anordnung eine Oberflächenspule
umfasst.
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Flächenstromantennen
sind aus der Hyperthermie durch Veröffentlichungen von Johnson
in
US 4,589,422 ,
GB 2 135 891 und
US 4,600,018 bekannt geworden.
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Kernspinresonanz
(NMR) spielt sowohl in der analytischen Chemie als auch für bildgebende Verfahren
in der Medizin eine herausragende Rolle.
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NMR-Verfahren
beruhen darauf, eine zu untersuchende Probe, welche sich in einem
statischen B0-Magnetfeld befindet, einem
oder mehreren Hochfrequenz (=HF)-Impulsen auszusetzen und anschließend von
der Probe ausgehende HF-Signale
zu detektieren und auszuwerten.
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Zum
Erzeugen (Tx) und zur Detektion (Rx) der HF-Felder und Signale werden
im Stand der Technik Volumenspulen verwendet, wie etwa ein sogenannter
TEM-Resonator, siehe WO 00/72033 A2. Der TEM-Resonator besitzt einen
radial geschlossenen HF-Schirm sowie in dessen Innerem eine Mehrzahl
von einzelnen Resonanzelementen, die kapazitiv gegen den HF-Schirm
geschaltet sind. Eine transversale Eigenmode bildet sich durch magnetische Kopplung
der einzelnen Resonanzelemente aus.
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Durch
die
DE 101 24 465
A1 ist eine Volumenspule mit entkoppelten Resonatrelementen
offenbar geworden, wobei alle Resonatorelemente einzeln mit jeweils
einer definierten Phase und Amplitude gespeist werden. Solche Volumenspulen
sind als Birdcage-Spulen bekannt geworden, deren Leiterflächen entlang
des B
0-Feldes angeordnet sind. Ebenso bekannt
ist es, die einzelnen Resonanzelemente über Powersplitter und Phasenschieber
zu speisen, siehe
EP
1 273 926 A2 oder
US
6,411,090 B1 . Damit soll eine Kontrolle über die
B
1-Feldverteilung innerhalb eines bestimmten
Volumens erreicht werden.
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Bei
offenen MRI(=magnetic resonance imaging)-Systemen kommen sogenannte
planare HF-Antennen (planare Oberflächenspulen, Planarspulen) zum
Einsatz, siehe
DE
101 24 737 A1 . Diese bestehen aus einem rechteckigen oder
scheibenförmigen
oder ringförmigen
Leiterstück,
dessen Flächennormale
(bzw. Ringachse) orthogonal zum B
0-Feld
ausgerichtet ist. Die planaren HF-Antennen sind kapazitiv mit einem
Masseschild verbunden. Die Planare HF-Antenne erzeugt ein bezüglich ihrer
Antennenebene orthogonales und damit bezüglich B
0 transversales
B1-Feld. Durch geeignete Schaltung der Kapazitäten kann ein linear oder zirkular
polarisiertes HF-B1-Feld erzeugt werden.
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Neben
Volumenspulen ist auch die Verwendung von Lokalspulen bekannt, siehe
ISMRM Abstr. 2002, Nr. 321/322. Lokalspulen dienen der Erzeugung
und Detektion von NMR-Signalen innerhalb eines begrenzten Volumenteils
des Untersuchungsvolumens einer MRI-Geräts. Die Lokalspulen sind aus sogenannten
Planar Strip Arrays aufgebaut. Diese bestehen aus einer Mehrzahl
von rechteckigen, flachen Einzelleitern, welche in regelmäßigen Abständen kapazitiv
mit Masse verbunden sind. Der Massebezug wird durch eine ebene metallisch
leitende Fläche
realisiert. Die Einzelleiter weisen eine getrennte Speisung auf
und können
durch Impedanznetzwerke (Induktivitäten und Kapazitäten) voneinander
entkoppelt sein.
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Um
einzelne Körperteile
eines Menschen zu erwärmen
(Hyperthermie) ist es bekannt, Flächenstromantennen (current
sheet antennas, CSA) mit einer Außenseite der Flächenstromantenne
auf die Körperteil-Oberfläche aufzulegen
und mit einem Wechselstrom zu beschicken. Bekannt sind insbesondere
rechteckig-röhrenförmige Applikatoren,
die in einem Frequenzbereich von 27 bis 450 MHz arbeiten. Die elektrischen
HF-Felder, die durch diese Antennen erzeugt werden, werden zur Erwärmung des Gewebes
auf etwa 40°C
oder mehr ausgenutzt, vgl. Johnson, aaO. Die Applikatoren besitzen
eine definierte Resonanzfrequenz und sind auf die effiziente Abstrahlung
des elektrischen HF-Feldes
optimiert. Die magnetischen HF-Felder werden hingegen nicht genutzt.
Zur Beeinflussung der Feldverteilung und der Tiefenwirkung können die Applikatoren
zu Arrays zusammengeschaltet werden und durch Vorgabe von Amplitude
und Phase von getrennten Sendekanälen betrieben werden.
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Aus
EP 0 268 083 A1 ist
eine Anordnung zur Erzeugung und/oder Detektion von HF-B1-Feldern
in einem Untersuchungsvolumen eines Magnetresonanzgeräts bekannt,
wobei die Anordnung eine Oberflächenspule
umfasst, welche röhrenförmig aus einem
leitfähigen
Band aufgebaut ist, das an seinen gegenüberliegenden Enden kapazitiv
geschlossen ist und dessen Verhältnis
von Länge
zu Breite ≤ 30 beträgt.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine NMR-Sende- und Empfangsanordnung
mit verbesserten HF-Eigenschaften, insbesondere mit gezielt beeinflussbaren
Verteilungen des transversalen HF-B1-Feldes vorzustellen.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch eine Anordnung zur Erzeugung und/oder Detektion von Hochfrequenz
(=HF)-B1-Feldern in einem Untersuchungsvolumen eines Magnet-Resonanz
(=MR)-Geräts,
wobei
die Anordnung eine Oberflächenspule
umfasst, welche röhrenförmig aus
einem leitfähigen Band
aufgebaut ist, das an seinen aneinander angrenzenden Enden kapazitiv
geschlossen ist,
wobei das Verhältnis von Länge L zu Breite W des Bandes ≤ 30 beträgt,
und
wobei das Untersuchungsvolumen außerhalb des vom Band umschlossenen
Raumgebiets anschließend
an eine Außenfläche der
Oberflächenspule
angeordnet ist, so dass die von der Oberflächenspule erzeugten B1-Feldlinien
im Untersuchungsvolumen im Wesentlichen parallel zu dieser Außenfläche verlaufen.
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Die
Oberflächenspulen
dieser Geometrie werden als Flächenstromantennen
bezeichnet. Die Flächenstromantennen
(CSAs) werden erfindungsgemäß bei signalgebenden
oder signaldetektierenden Verfahren der MRI verwendet. Es werden
insbesondere die Eigenschaften der CSAs zur Erzeugung von transversalen
magnetischen HF-Feldern (B1-Feldern) orthogonal zur Flächennormalen
der Antenne, d.h. orthogonal zur Flächennormalen der Außenfläche der
Oberflächenspule,
genutzt. Vorteilhaft ist weiterhin das Fehlen einer Normalkomponente
des hochfrequenten elektrischen Feldes parallel zur Flächennormalen
der Antenne. Die Flächen
der CSAs besitzen eine Schirmwirkung bezüglich des elektrischen Feldes.
Dies alles führt
zu einem hohen Wirkungsgrad bei der Erzeugung und dem Nachweis des
magnetischen HF-Feldes, verglichen mit ähnlich großen planaren Oberflächenspulen
des Standes der Technik.
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Im
beladenen (aufgesetzten) Zustand besitzt die erfindungsgemäße CSA eine
hohe Eigengüte,
typisch in einem Bereich um 100–200,
insbesondere auch bei der Anwendung der CSA in der Nähe von dielektrisch
verlustbehafteten Medien wie menschlichem Gewebe. Die beladene Eigengüte ist damit ähnlich gut
wie die unbeladene Eigengüte
(Eigengüte im
Vakuum). Im Gegensatz dazu erreichen konventionelle Volumenspulen
im beladenen Zustand nur Güten
im Bereich 20–50.
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Die
erfindungsgemäße CSA besteht
typischerweise aus einer zusammenhängenden, näherungsweise boxförmigen oder
zylinderförmigen
Leiterfläche
mit mindestens einem Spalt entlang der offenen Richtung (Röhrenrichtung)
der CSA. Bevorzugt gilt bei Boxform für die Seitenlänge S, die
Breite W und die Höhe
H der CSA: S > W > H. Für Anwendungen
bei der Magnetresonanz-Tomographie eines menschlichen Kopfes haben
sich Dimensionen von S = 160 mm, W = 80 mm und H = 35 mm als vorteilhaft herausgestellt.
Der Spalt ist kapazitiv überbrückt, wobei über die
Wahl der Kapazitäten
eine gewünschte, schmalbandige
Resonanzfrequenz eingestellt wird. Die Anregung der CSA erfolgt
typischerweise über eine
Einkoppelschleife und mit einem Abstimmkondensator. Andere Anregungen
mit zusätzlichen
Balun-Transformationen sind möglich.
Die kapazitive Spaltüberbrückung kann
auch durch Überlapp
von Bandabschnitten und gegebenenfalls dazwischen angeordnetem (nicht
kurzschließendem)
Dielelektrikum realisiert sein. Bevorzugt ist die Kontaktfläche zum
Dielektrikum möglichst
groß,
um eine möglichst geringe
HF-Flächenstromdichte
zu erreichen.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Anordnung
weist die Röhrenform
der Oberflächenspule
einen rechteckigen Querschnitt auf, so dass ein quaderförmiges Raumgebiet vom
Band umschlossen ist. Der rechteckförmige Querschnitt ist besonders
einfach herzustellen und weist eine wohldefinierte ebene Anlagefläche auf.
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Besonders
bevorzugt ist eine Ausführungsform,
die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Außenfläche der Oberflächenspule,
an die sich das Untersuchungsvolumen anschließt, Ausnehmungen und/oder Durchbruchöffnungen
aufweist. Dadurch wird die Flächenstromdichte
in der Oberflächenspule eingestellt.
Insbesondere kann dadurch die Resonanzfrequenz der CSA und/oder
der Magnetfeldverlauf außerhalb
der CSA modifiziert werden.
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Aufgrund
der gleichen Vorteile bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der das vom
Band umschlossene Raumgebiet zumindest teilweise mit einem Dielektrikum
gefüllt
ist. Darüber
hinaus kann das Dielektrikum zur Versteifung und mechanischen Stabilisierung
der Oberflächenspule
verwendet werden.
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Eine
vorteilhafte Ausführungsform
sieht weiterhin vor, dass die Anordnung zusätzlich mindestens eine Planarspule
umfasst, wobei die Planarspule im Untersuchungsvolumen ein zusätzliches
HF-B1-Feld erzeugen kann, das zu den von der Oberflächenspule
erzeugten B1-Feldlinien orthogonal ist. Die Planarspule und die
CSA-Oberflächenspule
sind exakt geometrisch voneinander entkoppelt. Dadurch wird ein Kreuzspulenbetrieb
mit eigener Sende- und Empfangsspule möglich.
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Bei
einer bevorzugten Weiterbildung dieser Ausführungsform ist es vorgesehen,
dass die Anordnung aktive Entkoppelungseinheiten umfasst, mittels derer
die Oberflächenspule
und/oder die Planarspule jeweils zeitweise resonanzfrei geschaltet
werden können.
Dies vereinfacht und verbessert den Kreuzspulenbetrieb.
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Eine
grundlegende, bevorzugte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Anordnung
sieht vor, dass die Anordnung mehrere Oberflächenspulen umfasst, wobei die
Oberflächenspulen
zu einem Spulenarray zusammengeschaltet sind. Das Spulenarray kann
zur gezielten Beeinflussung des transversalen HF-B1-Magnetfelds
im Untersuchungsvolumen (typischer Weise im Zentrum der Anordnung) genutzt
werden, etwa zur Erzeugung von zirkular polarisierten Feldern, oder
aber zur gezielten, lokalen Intensitätssteigerung des HF-Magnetfelds.
Letzteres kann zur Verbesserung des Signal- zu Rausch-Verhältnisses
in bestimmten Teilbereichen des Untersuchungsvolumens eingesetzt
werden. Bei der Erzeugung dieser lokalen Feldüberhöhungen kann die magnetische
Kopplung der Oberflächenspulen
ausgenutzt werden.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung dieser Ausführungsform sieht vor, dass
die einzelnen Oberflächenspulen
mit vorgegebenen Phasen und Amplituden gespeist werden können. Dies
erleichtert die gezielte Einstellung und/oder Beeinflussung des HF-B1-Feldes.
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Alternativ
oder zusätzlich
dazu sind bei einer vorteilhaften, anderen Weiterbildung die einzelnen Oberflächenspulen
mittels Sende- und Empfangs-Taststufen mit getrennten Sende- und
Empfangseinheiten betreibbar. Auch dies erleichtert die gezielte
Einstellung und/oder Beeinflussung des HF-B1-Feldes. Insbesondere
kann eine 4-Kanal Anordnung durch Ansteuerung von 4 Sendern erreicht werden,
wobei die Speisung der 4 Array-Elemente eine gleiche Amplitude,
aber eine um jeweils 90° verschobene
Phase aufweisen. Durch diese Anordnung wird ein zirkular polarisiertes
Magnetfeld erzeugt bzw. empfangen.
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Weiterhin
alternativ oder zusätzlich
ist bei einer anderen Weiterbildung vorgesehen, dass die einzelnen
Oberflächenspulen
mittels passiver Entkoppelungsnetzwerke voneinander entkoppelt sind. Auch
dies erleichtert die gezielte Einstellung und/oder Beeinflussung
des HF-B1-Feldes.
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Ebenso
alternativ oder zusätzlich
sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der obigen Ausführungsform
vor, dass die einzelnen Oberflächenspulen wechselseitig
zum Senden und Empfangen nutzbar sind, um eine Regelung von Phasen
und Amplituden eingespeister HF-Signale durchführen zu können.
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Bevorzugt
wird weiterhin eine Ausführungsform,
bei der die Anordnung mindestens eine erste Oberflächenspule
und eine zweite Oberflächenspule umfasst,
wobei die Resonanzfrequenz der zweiten Oberflächenspule sich von der Resonanzfrequenz der
ersten Oberflächenspule
unterscheidet. Mit dieser Ausführungsform
können
Doppelresonanzexperimente ausgeführt
werden.
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Eine
andere, vorteilhafte Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Anordnung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung zwei gleiche Oberflächenspulen
umfasst, die um 90° gegeneinander
verdreht angeordnet sind und einen gemeinsamen zentralen Überlappungsbereich
besitzen, wobei die Bänder
der Oberflächenspulen
Bandabschnitte aufweisen, die im Wesentlichen parallel zu den Außenflächen der
Oberflächenspulen
verlaufen, an die sich das Untersuchungsvolumen anschließt, und
wobei die beiden Oberflächenspulen
zusammen einstückig
ausgeführt
sind. Die kapazitiv überbrückten Spalte
der beiden Oberflächenspulen
können
hierbei an den jeweiligen Stirnflächen angebracht sein. Alternativ
sind auch 4 überbrückte Spalte
außerhalb
des Zentrums der Anordnung möglich.
Bei Speisung mittels zweier um 90° phasenverschobener
HF-Signale kann ein zirkular polarisiertes HF-B1-Feld erzeugt bzw. detektiert werden.
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In
den Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt auch eine Anordnung zur
Erzeugung und/oder Detektion von Hochfrequenz (=HF)-B1-Feldern in
einem Untersuchungsvolumen eines Magnet-Resonanz (=MR)-Geräts, wobei
die Anordnung eine Oberflächenspule
umfasst, welche aus mindestens zwei parallelen, deckungsgleichen,
leitfähigen,
ebenen Bandabschnitten aufgebaut ist, die an ihren Rändern kapazitiv
geschlossen sind, wobei die Oberflächenspule eine vierzählige Symmetrie
aufweist und ihre vierzählige
Symmetrieachse senkrecht zu den Ebenen der Bandabschnitte verläuft, und
wobei das Untersuchungsvolumen außerhalb des von den Bandabschnitten
umschlossenen Raumgebiets anschließend an eine Außenfläche der
Oberflächenspule
angeordnet ist, so dass die von der Oberflächenspule erzeugten B1-Feldlinien
im Untersuchungsvolumen im Wesentlichen parallel zu dieser Außenfläche verlaufen.
Auch diese Anordnung eignet sich zur Erzeugung von zirkular polarisierten HF-B1-Feldern bei Einspeisung
zweier 90° phasenverschobener
HF-Signale.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform
weisen die Bandabschnitte zusammen jeweils die Form eines Berner
Kreuzes auf. Diese Geometrie ist besonders einfach und kostengünstig zu
realisieren.
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Weitere
Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der
Zeichnung. Ebenso können
die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale
erfindungsgemäß jeweils einzeln
für sich
oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden.
Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als
abschließende
Aufzählung
zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung
der Erfindung.
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Die
Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es
zeigt:
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1:
eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Anordnung
mit rechteckförmigem Querschnitt;
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2:
eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Anordnung
mit zwei Durchbruchöffnungen
an der dem Untersuchungsvolumen zugewandten Außenfläche der Oberflächenspule;
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3:
eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Anordnung
mit einer zusätzlichen Planarspule;
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4:
eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Anordnung
umfassend ein 4-Kanal Spulenarray mit Powersplittern und Phasenschiebern;
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5:
eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Anordnung
umfassend ein 4-Kanal Spulenarray mit einzeln gespeisten Oberflächenspulen;
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6:
eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Anordnung
umfassend ein 8-Kanal Spulenarray mit Entkoppelungsnetzwerk;
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7:
eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Anordnung
mit zwei um 90° verdrehten
Oberflächenspulen,
die zusammen einstückig ausgebildet
sind.
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In
der 1 ist eine erfindungsgemäße Anordnung zur Erzeugung
und/oder Detektion von HF-B1-Feldern in einem Untersuchungsvolumen
eines Kernspinresonanz-Geräts
in schematischer Schrägansicht
dargestellt.
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Die
Anordnung umfasst im Wesentlichen eine Oberflächenspule 1, die als
schachtelförmig
geformtes, zusammenhängendes,
metallisches, leitendes Band ausgeführt ist. Die Oberflächenspule 1 besitzt
eine Unterseite 2, zwei Seitenflächen 3, 4 sowie eine
zweigeteilte Oberseite 5, 6. Die zweigeteilte Oberseite 5, 6 wird
durch einen Spalt 7 unterbrochen. An den einander zugewandten
Enden der zweigeteilten Oberseite 5, 6 sind mehrere
Kondensatoren 8 angebracht, die das leitende Band für Hochfrequenz (=HF)-Strömeleitend
schließen.
Die Form des Bandes ist durch die Abmessungen des vom Band umschlossenen,
quaderförmigen
Raumbereichs definiert. Dieser quaderförmige Raumbereich besitzt eine
Erstreckung in 1 von links nach rechts von S,
d.h. eine Seitenlänge
S, weiterhin eine Erstreckung in 1 von oben
nach unten von H, d.h. eine Höhe
H, sowie eine Erstreckung in 1 schräg in die
Zeichenebene hinein von W, d.h. eine Breite W. Der bandartige Charakter
der Oberflächenspule 1 ist dadurch
gewährleistet,
dass die Breite W der Oberflächenspule 1 gegenüber der
gesamten Länge
L des Bandes von 2·S
+ 2·H
nicht zu vernachlässigen
ist, insbesondere dass gilt LAN ist kleiner oder gleich 30. Besonders
bevorzugt ist ein Verhältnis
L/W von etwa 3 bis 8. Der Querschnitt der Oberflächenspule 1, definiert
durch eine Schnittebene in der Zeichenebene von 1,
ist rechteckförmig.
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Die
Unterseite 2 der Oberflächenspule 1 besitzt
eine Außenfläche 9,
die einem Untersuchungsvolumen 10 zugewandt ist. Bevorzugt
liegt die Außenfläche 9 direkt
an einem zu untersuchenden Körper
an, wobei der zu untersuchende Körper
das Untersuchungsvolumen 10 im Wesentlichen ausfüllt.
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Die
Oberflächenspule 1 der
angegebenen, erfindungsgemäßen Geometrie
wird auch als Flächenspule
(CSA) bezeichnet. Die Form der Oberflächenspule kann dadurch stabilisiert
werden, dass der quaderförmige
Raumbereich, der vom leitfähigen Band
umschlossen ist, ganz oder teilweise mit einem mechanisch starren
Dielektrikum ausgefüllt
wird.
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Die
Anregung der Oberflächenspule 1 erfolgt mittels
einer Einkoppelschleife über
einen Abstimmkondensator 11. Das erzeugte Magnetfeld besitzt Feldlinien,
die die Oberflächenspule 1 von
vorne nach hinten (bzw. von hinten nach vorne; also in Röhrenrichtung)
durchragen, sowie im Außenbereich
der Oberflächenspule 1 in
Bandnähe
Feldlinien, die antiparallel zu den im Spuleninneren verlaufenden
Feldlinien verlaufen. Am vorderen und hinteren Spulenende verlaufen
die Feldlinien gekrümmt.
Im Bereich des Untersuchungsvolumens 10 verlaufen die von der
Oberflächenspule 1 erzeugten
Feldlinien somit weitgehend parallel zur Außenfläche 9 und parallel zu
den Seitenflächen 2, 3.
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Erfindungsgemäß ist es
leicht möglich,
dass die von der Oberflächenspule 1 erzeugten
Feldlinien im Untersuchungsvolumen 10 orthogonal zu den
statischen B0-Feldlinien des NMR-Geräts verlaufen. Dies
kann durch geeignetes Ausrichten der Oberflächenspule 1 erreicht
werden. Weiterhin kann dabei auch die Oberflächennormale der Außenfläche 9 parallel
zum statischen Magnetfeld B0 ausgerichtet
werden. Das von der Oberflächenspule 1 erzeugte HF-B1-Feld
verläuft
vorteilhafter Weise parallel zur Antennenebene (definiert durch
die Außenfläche 9). Im
Gegensatz dazu können
konventionelle Planarspulen nur Feldlinien senkrecht zu ihrer Antennenebene
erzeugen.
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In
der 2 ist eine abgewandelte Ausführungsform der Oberflächenspule
von 1 gezeigt. Eine Oberflächenspule 20 besitzt
an ihrer Unterseite 21 zwei Durchbruchöffnungen 22, 23.
Mit den Durchbruchöffnungen 22, 23 wird
die Flächenstromdichte an
der Unterseite 21 der Oberflächenspule 20 beeinflusst.
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Die 3 zeigt
eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Anordnung
zur Erzeugung und Detektion von HF-B1-Feldern. Die Anordnung umfasst
eine Oberflächenspule 30, ähnlich wie
in 1, und weiterhin eine Planarspule 31.
Die Oberflächenspule 30 und
die Planarspule 31 erzeugen im Untersuchungsvolumen 10 zueinander
orthogonale B1-Felder. Die magnetischen Feldlinien der Oberflächenspule 30 durchragen
das Untersuchungsvolumen 10 von vorne nach hinten, während die
magnetischen Feldlinien der Planarspule das Untersuchungsvolumen 10 von
oben nach unten durchragen. Die Antennenebenen der beiden Spulen 30, 31 sind identisch,
dadurch wird eine geometrische Entkopplung der beiden Spulen 30, 31 realisiert.
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Zusätzlich verfügen die
Oberflächenspule 30 und
die Planarspule 31 noch über aktive Entkopplungseinheiten 32, 33,
um eine Kombination beider Antennen als Sende- und Empfangsspulen
im Kreuzbetrieb zu ermöglichen.
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In 4 ist
ein einfaches, erfindungsgemäßes 4-Kanal
Spulenarray 40 mit vier Oberflächenspulen 41, 42, 43, 44 (Flächenstromantennen)
gezeigt. Diese sind um ein Untersuchungsvolumen 10 herum gleichmäßig angeordnet.
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Durch
die Geometrie und die Amplituden und Phasen der Oberflächenspulen 41–44 wird
eine Entkopplung erreicht. An einem Powersplitter/Kombiner 45 wird
ein HF-Sendesignal eingespeist und auf zwei gegeneinander um 90° phasenverschobene
amplitudengleiche Zweige aufgeteilt. Diese Zweige münden in
jeweils weitere Powersplitter/Kombiner 46, 47,
die jeweils zwei gegeneinander um 180° phasenverschobene amplitudengleiche
Unterzweige generieren, die den Oberflächenspulen 41 bis 44 zugeleitet sind.
Effektiv haben dann alle Oberflächenspulen 41-44 eine
gleiche Signalamplitude, aber jeweils eine Phasendifferenz von 90° zur vorherigen
benachbarten Oberflächenspule.
So kann ein zirkular polarisiertes Magnetfeld erzeugt oder detektiert
werden. Eine Detektion kann an einem Isolationsport des Powersplitter/Kombiners 45 erfolgen,
oder aber mit getrennten Empfängern
schon an Isolationsports der Powersplitter/Kombiner 46, 47.
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In 5 ist
ein anderes, erfindungsgemäßes 4-Kanal
Spulenarray 50 dargestellt. Das Spulenarray 50 umfasst
vier Oberflächenspulen 51–54.
Die Oberflächenspulen 51 bis 54 verfügen jeweils über separate
Sende- und Empfangstaststufen 55 mit getrennten Sendeeinheiten 56 und
Empfangseinheiten 57. Die einzelnen Oberflächenspulen 51–54 können mit variabler
Amplitude und Phase angesteuert werden. Durch Wahl einer gleichen
Amplitude und Phasendifferenzen von 0°, 90°, 180° und 270° kann ein zirkular polarisiertes
HF-B1-Feld im Untersuchungsvolumen 10 erzeugt werden.
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In
der 6 ist ein 8-Kanal-Spulenarray 60 dargestellt,
welches 8 Oberflächenspulen 61 mit
separaten Sende- und Empfangstaststufen 55 mit getrennten
Sendeeinheiten 56 und Empfangseinheiten 57 aufweist.
Zusätzlich
sind passive Entkopplungsnetzwerke 62 vorgesehen. Das 8-Kanal
Spulenarray 60 kann aus zwei 4-Kanal-Spulenarrays gemäß 5,
welche um 45° gegeneinander
verdreht sind, aufgebaut werden, welche wiederum auf zwei unterschiedlichen
Frequenzen arbeiten können.
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Die 7 zeigt
eine erfindungsgemäße Kombination 70 aus
zwei gleichen CSA-Antennen zur Erzeugung eines zirkular polarisierten
HF-Feldes. Die beiden CSA-Antennen weisen um 90° gegeneinander verdrehte Bänder 71, 72 auf,
wobei die Seitenflächen
der Bänder 71, 72 als
Spalte ausgeführt
sind, die mit Kondensatoren 73 überbrückt sind. Die beiden Bänder 71, 72 sind
zusammen einstückig ausgeführt. Die
Kombination 70 umfasst also im wesentlichen zwei parallele
Bandabschnitte 74, 75, die jeweils die Gestalt
eines gleicharmigen, rechtwinkligen Kreuzes (=Berner Kreuz) hier
mit einer jeweils quadratischen Armfläche aufweisen, und wobei einer dieser
Bandabschnitte 74, 75 eine Außenfläche der Kombination 70 definiert,
an die sich ein Untersuchungsvolumen anschließt.