DE10345766B3 - Erzeuger zeitvariabler Magnetfelder eines Magnetresonanzgeräts und Magnetresonanzgerät mit dem Erzeuger - Google Patents
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Abstract
Ein
Erzeuger zeitvariabler Magnetfelder eines Magnetresonanzgeräts beinhaltet
folgende Merkmale:
- Wenigstens eine Gradientenspule, deren Leiter sich im Wesentlichen im Bereich eines Hohlzylinders erstrecken und die hinsichtlich einer axialen Ausdehnung des Hohlzylinders in einem Mittenbereich frei von Leitern ausgebildet ist,
- einen Hochfrequenzschirm, der den Mittenbereich freilassend die Leiter der Gradientenspule im Wesentlichen umschließt,
- Teile einer Hochfrequenzantenne, die in dem Mittenbereich angeordnet sind,
- und eine zur Hochfrequenzantenne zugehörige koaxiale Anschlussleitung, die den Erzeuger im Wesentlichen axial durchdringend den Hochfrequenzschirm an wenigstens zwei Stellen durchstößt.
- Wenigstens eine Gradientenspule, deren Leiter sich im Wesentlichen im Bereich eines Hohlzylinders erstrecken und die hinsichtlich einer axialen Ausdehnung des Hohlzylinders in einem Mittenbereich frei von Leitern ausgebildet ist,
- einen Hochfrequenzschirm, der den Mittenbereich freilassend die Leiter der Gradientenspule im Wesentlichen umschließt,
- Teile einer Hochfrequenzantenne, die in dem Mittenbereich angeordnet sind,
- und eine zur Hochfrequenzantenne zugehörige koaxiale Anschlussleitung, die den Erzeuger im Wesentlichen axial durchdringend den Hochfrequenzschirm an wenigstens zwei Stellen durchstößt.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Erzeuger zeitvariabler Magnetfelder eines Magnetresonanzgeräts und ein Magnetresonanzgerät mit dem Erzeuger.
- Die Magnetresonanztechnik ist eine bekannte Technik unter anderem zum Gewinnen von Bildern eines Körperinneren eines Untersuchungsobjekts. Dabei werden in einem Magnetresonanzgerät einem statischen Grundmagnetfeld, das von einem Grundfeldmagneten erzeugt wird, schnell geschaltete Gradientenfelder überlagert, die von einem Gradientenspulensystem erzeugt werden. Ferner umfasst das Magnetresonanzgerät eine Hochfrequenzantenne, die zum Auslösen von Magnetresonanzsignalen Hochfrequenzsignale in das Untersuchungsobjekt einstrahlt und die ausgelösten Magnetresonanzsignale aufnimmt, auf deren Basis Magnetresonanzbilder erstellt werden.
- Aus der
DE 38 11 983 A1 ist es beispielsweise bekannt, eine Hochfrequenzantenne eines Magnetresonanzgeräts über ein Koaxialkabel mit einer Hochfrequenzsende- und -empfangseinheit des Magnetresonanzgeräts zu verbinden. Dabei ist in das Koaxialkabel eine speziell ausgebildete Mantelwellensperre eingefügt. - Aus der
DE 44 14 371 A1 ist ein Magnetresonanzgerät bekannt, bei dem zwischen einer Hochfrequenzantenne und einem Gradientenspulensystem des Magnetresonanzgeräts ein Hochfrequenzschirm angeordnet ist, der so ausgebildet ist, dass er für die vom Gradientenspulensystem erzeugten elektromagnetischen Felder im Niederfrequenzbereich durchlässig und für die von der Hochfrequenzantenne erzeugten Felder im Hochfrequenzbereich undurchlässig ist. Dabei umfasst der Hochfrequenzschirm eine erste und dazu eine gegenüberliegend angeordnete zweite elektrisch leitfähige Schichtanordnung, die durch ein Dielektrikum voneinander getrennt sind, wobei die Schichtanordnungen nebeneinander angeordnete Leiterbahnen umfassen, die voneinander durch elektrisch isolierende Schlitze getrennt sind, die Schlitze in der ersten Schichtanordnung gegenüber denen in der zweiten versetzt angeordnet sind und in mindestens einer Schichtanordnung benachbarte Leiterbahnen über hochfrequente Ströme leitende, speziell angeordnete Brücken, umfassend beispielsweise Kondensatoren, miteinander verbunden sind. - Aus der
DE 101 56 770 A1 ist schließlich ein Magnetresonanzgerät mit einem Gradientenspulensystem bekannt, bei dem eine elektrisch leitfähige Struktur derart angeordnet und ausgebildet ist, dass wenigstens innerhalb eines Abbildungsvolumens des Magnetresonanzgeräts ein von einem Gradientenfeld über Induktionseffekte hervorgerufenes Magnetfeld der Struktur dem Gradientenfeld ähnlich ist. Dabei ist in einer Ausführungsform wenigstens ein Teil der Struktur als ein Bestandteil eines Grundfeldmagneten fassmantelförmig ausgebildet. Dadurch ist unter anderem mit Vorteil das Gradientenspulensystem ohne Gradientenschirmspulen ausbildbar, da die an sich unerwünschten Folgen der geschalteten Gradientenfelder aufgrund der Ähnlichkeit des durch die Struktur hervorgerufenen Magnetfeldes durch eine Vorverzerrung nahezu vollständig beherrschbar sind, so dass keine Schwächung der Gradientenfelder aufgrund von Gradientenschirmspulen stattfindet. - Aus der
US 4,839,594 ist eine Gradientenspulenanordnung bekannt, deren Leiter sich im Bereich eines Hohlzylinders erstrecken, wobei zwei Teilspulen axial nebeneinander angeordnet sind. Eine Sendespule ist radial innerhalb der Teilspulen zwischen diesen beiden Teilspulen angeordnet. - Die Verwendung einer zylindrischen Abschirmungsschicht aus elektrisch leitfähigem Material auf zumindest einer Innen seite oder Außenseite einer Gradientenfelderzeugungsspulenanordnung ist aus
DE 34 45 724 A1 bekannt. - Eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen Erzeuger zeitvariabler Magnetfelder eines Magnetresonanzgeräts zu schaffen, bei dem eine Hochfrequenzantenne des Erzeugers in kompakter Weise anschließbar ist.
- Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
- Gemäß Anspruch 1 beinhaltet ein Erzeuger zeitvariabler Magnetfelder eines Magnetresonanzgeräts folgende Merkmale:
- – Wenigstens eine Gradientenspule, deren Leiter sich im Bereich eines Hohlzylinders erstrecken und die hinsichtlich einer axialen Ausdehnung des Hohlzylinders in einem Mittenbereich frei von Leitern ausgebildet ist,
- – einen Hochfrequenzschirm, der den Mittenbereich freilassend die Leiter der Gradientenspule umschließt,
- – Teile einer Hochfrequenzantenne, die in dem Mittenbereich angeordnet sind, und
- – eine zur Hochfrequenzantenne zugehörige koaxiale Anschlussleitung, die den Erzeuger axial durchdringend den Hochfrequenzschirm an wenigstens zwei Stellen durchstößt.
- Dadurch, dass die Speisung bzw. Zuleitung der Hochfrequenzantenne durch die Gradientenspule hindurch erfolgt, wird ein kompakter Gesamtaufbau des Erzeugers erreicht, so dass beispielsweise für einen hohen Patientenkomfort der Erzeuger gegenüber vergleichbaren konventionellen Lösungen bei gleichem Außendurchmesser mit einem vergleichsweise großen Innendurchmesser ausbildbar ist.
- Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren. Dabei zeigen:
-
1 einen Längsschnitt durch eine obere Hälfte eines Magnetresonanzgeräts mit einem tunnelartigen Patientenaufnahmeraum, mit einem Grundfeldmagneten mit fassmantelartig ausgebauchter Höhlung, mit einem von einem Hochfrequenzschirm umschlossenen Gradientenspulensystem und mit einer das Gradientenspulensystem in axialer Richtung durchdringenden koaxialen Anschlussleitung für eine Hochfrequenzantenne, und -
2 einen Längsschnitt durch eine obere Hälfte eines Magnetresonanzgeräts mit einem tunnelartigen Patientenaufnah meraum, mit einem Grundfeldmagneten mit zylinderförmiger Höhlung, mit einem von einem Hochfrequenzschirm umschlossenen Gradientenspulensystem und mit einer das Gradientenspulensystem in axialer Richtung durchdringenden koaxialen Anschlussleitung für eine Hochfrequenzantenne. - Die
1 zeigt als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Längsschnitt durch eine obere Hälfte eines Magnetresonanzgeräts mit einem tunnelartigen Patientenaufnahmeraum. Zum Erzeugen eines im Patientenaufnahmeraum möglichst homogenen statischen Grundmagnetfeldes umfasst das Magnetresonanzgerät einen im Wesentlichen hohlzylinderförmigen supraleitenden Grundfeldmagneten, wobei ein elektrisch leitender Vakuumbehälter12 des Grundfeldmagneten zum Umsetzen des Konzepts der eingangs erwähntenDE 101 56 770 A1 im Bereich der Höhlung fassmantelartig ausgebaucht ist. In der Höhlung des Grundfeldmagneten ist ein Erzeuger zeitvariabler Magnetfelder, umfassend ein nicht aktiv geschirmtes Gradientenspulensystem und eine Hochfrequenzantenne, angeordnet. Der Erzeuger ist dabei dadurch mit dem Grundfeldmagneten verbunden, indem ein Zwischenraum zwischen den beiden Elementen mit einer Masse60 ausgegossen ist, die geringe dielektrische Hochfrequenzverluste aufweist und die die Gesamtanordnung zum Verringern von mechanischen Vibrationen und Schwingungen versteift, womit bei Betrieb des Magnetresonanzgeräts einem Entstehen von Lärm entgegengewirkt wird. - Das Gradientenspulensystem umfasst zwei voneinander getrennte, hohlzylinderförmige Einheiten
21 und22 , die zum Erzeugen von schnell schaltbaren Gradientenfeldern eine erste und eine zweite transversale Gradientenspule sowie eine longitudinale Gradientenspule umfassen. Jede der beiden Einheiten21 und22 ist dabei von einem Hochfrequenzschirm40 im Wesentlichen eingehüllt. Zwischen dem Hochfrequenzschirm40 der beiden Einheiten21 und22 sind Teile einer Hochfrequenzantenne angeordnet, die beispielsweise zum Ausbilden einer Tiefpassbirdcage-Hochfrequenzantenne Antennenstäbe34 und Resonanz kondensatoren32 umfassen. Dabei bildet ein Teil des Hochfrequenzschirms40 auch einen Teil der Strompfade der Hochfrequenzantenne, wozu die besagten Teile der Hochfrequenzantenne mit dem Hochfrequenzschirm40 hochfrequenztechnisch leitend verbunden sind. - Zum Verbinden mit einer Hochfrequenzsende- und -empfangseinheit des Magnetresonanzgeräts ist die Hochfrequenzantenne mit einer koaxialen Anschlussleitung
50 verbunden. Dabei durchdringt die Anschlussleitung50 die Einheit21 in axialer Richtung. An den Stellen, an denen die Anschlussleitung50 den Hochfrequenzschirm40 durchstößt, ist ein Schirm52 der koaxialen Anschlussleitung50 mit dem Hochfrequenzschirm40 leitend verbunden. Der Mittenleiter54 der koaxialen Anschlussleitung50 ist dabei zwischen die Kondensatoren32 der Hochfrequenzantenne geführt und dort mit ihr verbunden. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind dabei die koaxiale Anschlussleitung50 überverhältnismäßig groß und die Kondensatoren32 der Hochfrequenzantenne lediglich als Schaltungssymbole dargestellt. - Aufgrund der räumlichen Nähe des Gradientenspulensystems und damit des Hochfrequenzschirms
40 zum Vakuumbehälter12 und der damit einhergehenden kapazitiven Kopplung, befindet sich der Hochfrequenzschirm40 hochfrequenztechnisch auf Massepotential, was das Verbinden des Schirms52 der koaxialen Anschlussleitung50 mit dem Hochfrequenzschirm40 ermöglicht und beispielsweise ein Einbringen von speziellen Mantelwellensperren in den Schirm52 erübrigt. In anderen Ausführungen kann der Hochfrequenzschirm40 auch mittels einiger in Umfangsrichtung verteilt angeordneter Kurzschlussbändchen, die mit oder ohne Reihenkondensatoren zur Kompensation einer Eigeninduktivität der Kurzschlussbändchen versehen sein können, mit dem Vakuumbehälter12 elektrisch leitend verbunden sein. Bei einer Ausbildung der Hochfrequenzantenne als zirkular polarisierende Antenne sind dabei zwei derartige koaxiale Anschlussleitungen50 durch eine oder beide der Einheiten21 und22 in der aufgezeigten Art und Weise zu führen. - Die
2 zeigt als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Längsschnitt durch eine obere Hälfte eines Magnetresonanzgeräts mit einem tunnelartigen Patientenaufnahmeraum. Zum Erzeugen eines im Patientenaufnahmeraum möglichst homogenen statischen Grundmagnetfeldes umfasst das Magnetresonanzgerät einen im Wesentlichen hohlzylinderförmigen supraleitenden Grundfeldmagneten10' . In der zylinderförmigen Höhlung des Grundfeldmagneten10' ist ein Erzeuger zeitvariabler Magnetfelder, umfassend ein nicht aktiv geschirmtes Gradientenspulensystem und eine Hochfrequenzantenne, angeordnet. - Das Gradientenspulensystem umfasst zwei voneinander getrennte, hohlzylinderförmige Einheiten
21' und22' . Jede der beiden Einheiten21' und22' ist dabei von einem Hochfrequenzschirm40' im Wesentlichen eingehüllt. Zwischen dem Hochfrequenzschirm40' der beiden Einheiten21' und22' sind Teile einer Hochfrequenzantenne angeordnet, die beispielsweise zum Ausbilden einer Tiefpassbirdcage-Hochfrequenzantenne Antennenstäbe34' und Resonanzkondensatoren32' umfassen. - Zum Verbinden mit einer Hochfrequenzsende- und -empfangseinheit des Magnetresonanzgeräts ist die Hochfrequenzantenne mit einer koaxiale Anschlussleitung
50' verbunden. Dabei durchdringt die Anschlussleitung50' die Einheit21' in axialer Richtung. An den Stellen, an denen die Anschlussleitung50' den Hochfrequenzschirm40' durchstößt, ist ein Schirm52' der koaxialen Anschlussleitung50' mit dem Hochfrequenzschirm40' leitend verbunden. Der Mittenleiter54' der koaxialen Anschlussleitung50' ist über einen Anpasskondensator56' zu der Hochfrequenzantenne geführt und dort mit ihr verbunden. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind dabei die koaxiale Anschlussleitung50' überverhältnismäßig groß und die Kondensatoren32' und56' lediglich als Schaltungs symbole dargestellt. Ansonsten gilt das zur1 Beschriebene bei der2 entsprechend. - Das vorausgehend Beschriebene gilt in entsprechender Weise auch für aktive geschirmte Gradientenspulensysteme und/oder auch für Erzeuger zeitvariabler Felder, bei denen das Gradientenspulensystem nicht vollständig in zwei voneinander baulich getrennte Hälften zerfällt.
- Unter anderem zur ausführlicheren Beschreibung der Vorteile eines zwei Einheiten
21 und22 oder21' und22' umfassenden Gradientenspulensystems mit dazwischen angeordneter Hochfrequenzantenne gegenüber konventionellen Lösungen und der Verteilung von Leitern von Gradientenspulen auf die beiden Einheiten21 und22 oder21' und22' wird auf die nachveröffentlichte DE 10 2004 012 A1 der Anmelderin hingewiesen.
Claims (18)
- Erzeuger zeitvariabler Magnetfelder eines Magnetresonanzgeräts, beinhaltend folgende Merkmale: – Wenigstens eine Gradientenspule, deren Leiter sich im Bereich eines Hohlzylinders erstrecken und die hinsichtlich einer axialen Ausdehnung des Hohlzylinders in einem Mittenbereich frei von Leitern ausgebildet ist, – einen Hochfrequenzschirm (
40 ;40' ), der den Mittenbereich freilassend die Leiter der Gradientenspule umschließt, – Teile einer Hochfrequenzantenne, die in dem Mittenbereich angeordnet sind, und – eine zur Hochfrequenzantenne zugehörige koaxiale Anschlussleitung (50 ;50' ), die den Erzeuger axial durchdringend den – Hochfrequenzschirm (40 ;40' ) an wenigstens zwei Stellen durchstößt. - Erzeuger nach Anspruch 1, wobei ein Schirm (
52 ;52' ) der koaxialen Anschlussleitung (50 ;50' ) an den Stellen mit dem Hochfrequenzschirm (40 ;40' ) hochfrequenztechnisch leitend verbunden ist. - Erzeuger nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei ein Mittenleiter (
54 ;54' ) der koaxialen Anschlussleitung (50 ;50' ) zwischen zwei Kondensatoren (32 ;32' ) der Hochfrequenzantenne angeschlossen ist. - Erzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Mittenleiter der koaxialen Anschlussleitung über einen Anpasskondensator (
56' ) an die Hochfrequenzantenne angeschlossen ist. - Erzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Teile der Hochfrequenzantenne mit dem Hochfrequenzschirm (
40 ;40' ) hochfrequenztechnisch leitend verbunden sind. - Erzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Hochfrequenzantenne als eine Birdcageantenne ausgebildet ist.
- Erzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Mittenbereich einen hohlzylinderförmigen Bereich umfasst.
- Erzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei sich die Hochfrequenzantenne innerhalb des Hohlzylinders erstreckt.
- Erzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein wenigstens die Gradientenspule beinhaltendes Gradientenspulensystem wenigstens zwei voneinander baulich getrennte Einheiten
21 ,22 ,21' ,22' aufweist, zwischen denen die Teile der Hochfrequenzantenne angeordnet sind. - Erzeuger nach Anspruch 9, wobei jede der Einheiten
21 ,22 ,21' ,22' für sich vom Hochfrequenzschirm (40 ;40' ) umschlossen ist. - Magnetresonanzgerät mit einem Erzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
- Magnetresonanzgerät nach Anspruch 11, wobei das Magnetresonanzgerät einen Grundfeldmagneten (
10' ) umfasst, der eine Höhlung aufweist, in der der Erzeuger angeordnet ist. - Magnetresonanzgerät nach Anspruch 12, wobei der Grundfeldmagnet (
10' ) ein supraleitender Grundfeldmagnet ist, dessen Vakuumbehälter (12 ) die Höhlung bildet. - Magnetresonanzgerät nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei das Magnetresonanzgerät eine elektrisch leitfähige Struktur umfasst, – die den Erzeuger wenigstens teilweise umgibt und – die ausgelöst durch eine Stromänderung in der Gradientenspule ein Wirbelstromfeld erzeugt, wobei wenigstens ein Anteil des Wirbelstromfelds hinsichtlich wenigstens einem nichtlinearen Anteil eines mit der Gradientenspule erzeug baren Gradientenfelds innerhalb eines Abbildungsvolumens des Magnetresonanzgeräts kompensierend wirkt.
- Magnetresonanzgerät nach Anspruch 14, wobei die Gradientenspule und die Struktur derart aufeinander abgestimmt gestaltet sind, dass das Wirbelstromfeld innerhalb des Abbildungsvolumens dem Gradientenfeld ähnlich ist.
- Magnetresonanzgerät nach einem der Ansprüche 14 oder 15, wobei wenigstens ein Teil der Struktur von wenigstens einem Teil eines Grundfeldmagneten (
10' ) des Magnetresonanzgeräts gebildet ist. - Magnetresonanzgerät nach Anspruch 16, wobei der Grundfeldmagnet (
10' ) ein supraleitender Grundfeldmagnet ist, dessen Vakuumbehälter (12 ) als die Struktur ausgebildet ist. - Magnetresonanzgerät nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei die Struktur in etwa fassmantelförmig ausgebildet ist.
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