DE4003138A1

DE4003138A1 - Kernmagnetresonanz-abbildungseinrichtung

Info

Publication number: DE4003138A1
Application number: DE4003138A
Authority: DE
Inventors: Masao Yabusaki; Etsuji Yamamoto; Hiroyuki Takeuchi; Hideki Kohno
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1989-02-03
Filing date: 1990-02-02
Publication date: 1990-08-16
Anticipated expiration: 2010-02-03
Also published as: JPH02203839A; DE4003138C2; US5107216A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abbildungseinrichtung, die die Erscheinung der Kernmagnetresonanz ausnutzt und bei der eine Phasenschieber-Detektorsonde (quadrature-phase de tecting probe) als Signaldetektoreinrichtung zum Einsatz kommt, die durch eine Kombination aus einer Zylinderspule (solenoid coil) und einer Spaltresonatorspule (slot-resona tor coil) gebildet ist.

Es wurden bereits Röntgenstrahlenscanner bzw. Röntgenstrah len-Computertomographiegeräte und Ultraschall-Abbildungs einrichtungen entwickelt, um auf zerstörungsfreiem Wege die innere Struktur von z. B. einem menschlichen Kopf oder Un terleib zu bestimmen. Darüber hinaus wurden in den letzten Jahren Versuche unternommen, um mit Hilfe der Kernmagnetre sonanz (nachfolgend als "NMR" abgekürzt) die innere Struk tur von Objekten zu ermitteln, wobei es mit Hilfe der Kern magnetresonanz möglich ist, mehr Information über die inne re Objektstruktur zu erhalten als mit Hilfe der Röntgen strahlen-Computertomographiegeräte oder der Ultraschall-Ab bildungseinrichtungen. Bei einer das NMR-Phänomen ausnut zenden Abbildungseinrichtung muß ein vom zu untersuchenden Objekt kommendes Signal separiert und diskriminiert werden, und zwar an jeder Position des zu untersuchenden Objekts. Dazu kann beispielsweise an das zu untersuchende Objekt ein Gradientenmagnetfeld angelegt werden, so daß sich für jede Position des Objekts eine verschiedene Magnetfeldintensität ergibt. Demzufolge ergibt sich auch für jede Position eine verschiedene Resonanzfrequenz oder ein unterschiedlicher Phasencodierwert, um Information für die jeweilige Position zu erhalten.

Das Grundprinzip dieses Verfahrens ist in "Journal of Magnetic Resonance", Bd. 18, Seiten 69 bis 83 oder in "Phy sics in Medicine & Biology", Bd. 25, Seiten 751 bis 756 be schrieben.

Bei der oben erwähnten Kernmagnetresonanzabbildung kommt es im wesentlichen auf die Verbesserung des Wirkungsgrads der Sondenspule zum Erzeugen oder Empfangen eines Hochfrequenz magnetfelds an, um die Bildqualität zu verbessern und die Bildaufnahmezeit zu verringern. Zu diesem Zweck kann bei spielsweise eine Phasenschieber-Detektorsondenspule (qua drature-phase detection probe coil, abgekürzt als "QD-Son de") verwendet werden, wie sie in "Journal of Magnetic Resonance", Bd. 69 (1987), Seiten 236 bis 242 beschrieben ist.

Gemäß diesem Stand der Technik kommt eine QD-Sonde in einer NMR-Abbildungseinrichtung vom Horizontalmagnetfeld-Typ zum Einsatz (nachfolgend als "Horizontalmagnetfeldtyp-MRI-Ein richtung" bezeichnet). Die Fig. 1 zeigt eine Ansicht dieser herkömmlichen QD-Sonde aus der Vogelperspektive. Die QD- Sonde nach dem Stand der Technik enthält zwei Sätze von Schutzringen 105, 106 sowie Signalelektroden 111, 112, 113, 114, die den Schutzringen 105, 106 gegenüberliegen und von diesen durch einen nicht dargestellten Isolator aus z. B. Polytetrafluorethylen getrennt sind. Ferner sind zwischen den jeweiligen Signalelektroden Kondensatoren 115 bis 118, 119 bis 122 vorhanden. Diese Kondensatoren sind mit den Si gnalelektroden verbunden. Es wird somit eine Struktur er halten, bei der eine erste Spaltresonatorspule, die durch die Signalelektroden 111, 113 und die beiden Schutzringe gebildet ist, und eine zweite Spaltresonatorspule, die durch die Signalelektroden 112, 114 und die beiden Schutz ringe gebildet ist, in senkrechter Richtung miteinander kombiniert sind.

Bei der in Fig. 1 gezeigten QD-Sonde werden Signale von den Speisepunkten A, B addiert, nachdem die Phasendifferenz zwischen ihnen kompensiert worden ist, so daß die QD-Sonde eine Empfindlichkeit in einer Richtung aufweist, die in der xy-Ebene liegt. Bezogen auf die Vorgänge bei der Kernma gnetresonanz ist die Richtung des Magnetfelds die z-Rich tung in Fig. 1. Auch die Einschubrichtung für den menschli chen Körper verläuft in z-Richtung. Da die Zentrumsachse des Zylinders der Sonde und die Einschubrichtung für den menschlichen Körper miteinander koinzidieren, liegt auch eine Koinzidenz zwischen der Form des menschlichen Körpers und der Sondenform vor. Demzufolge ergibt sich ein verbes serter Signaldetektor-Wirkungsgrad.

Kommt die Sonde in diesem Zustand in einer NMR-Abbildungs einrichtung vom Vertikalmagnetfeld-Typ zum Einsatz (nach folgend als "Vertikalmagnetfeldtyp-MRI-Einrichtung" abge kürzt), so muß der menschliche Körper zwischen Teilen der Signalelektrode parallel zur Zylinderachse eingesetzt wer den (nachfolgend als "Vertikalelektroden" bezeichnet). Der Signaldetektor-Wirkungsgrad verringert sich somit, so daß die Anwendung der QD-Sonder bedeutungslos wird. Die QD-Son de in Fig. 1 kann also nicht in einer Vertikalmagnetfeld- MRI-Abbildungseinrichtung benutzt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine QD-Sonder zu schaffen, die sich in einer MRI-Abbildungseinrichtung vom Vertikalmagnetfeld-Typ verwenden läßt.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben. Vorteilhafte Ausge staltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu ent nehmen.

Die Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich dadurch aus, daß die Signaldetektormittel durch eine Phasenschie ber-Detektorsonde (quadrature-phase detection probe) gebil det sind, die durch eine Kombination einer Zylinderspule (Solenoidspule) mit einer Spaltresonatorspule (Slot-Resona torspule) erhalten wird. Die Zylinderspule und die Spalt- Resonatorspule (Schlitz-Resonatorspule) bilden in Kombina tion also eine QD-Sonde.

Da ferner die Spaltresonatorspule bei niedriger Frequenz betrieben wird, wird einem Armabschnitt der Spaltresonator spule eine Induktivität hinzugefügt.

Zwecks Entkopplung einer Sendespule von einer Empfangsspule in einem Kreuzspulensystem liegt zusätzlich zu der hinzuge fügten Induktivität ein Kondensator bzw. eine Kapazität parallel zu der hinzugefügten Induktivität, so daß Konden sator und Induktivität eine Resonanz bei der Resonanzfre quenz der Spaltresonatorspule zeigen. Ferner ist ein Schal ter so angeordnet, daß sich der Betrieb der Resonanzschal tung, die durch die hinzugefügte Induktivität und die Kapa zität gebildet wird, im Sendezustand und im Empfangszustand steuern läßt. Der Schalter arbeitet so, daß während des Sendezustands in der Resonanzschaltung einer Resonanz auf tritt, jedoch während des Empfangszustands keine Resonanz in der Resonanzschaltung erzeugt wird. Im Ergebnis läßt sich dadurch die Kopplung zwischen der Sendespule und der Empfangsspule während des Sendezustands unterbrechen.

Der Schalter wird durch ein Diodenpaar gebildet, um die Re sonanzschaltung so zu steuern, daß sie während des Sendezu stands eine Resonanz zeigt und keine Resonanz aufweist, wenn der Empfangszustand eingenommen wird.

Der Armabschnitt der Spaltresonatorspule ist ferner als dünner Leiter ausgebildet, beispielsweise als Kupferrohr, Kupferstab oder dergleichen, so daß die Überlappung zwi schen Spaltresonatorspule und Zylinderspule so klein wie möglich ausfällt. Die Kopplung zwischen beiden Spulen nimmt daher einen so kleinen Wert an, daß sie in der Praxis nicht zu einem Problem führt.

Auch die Zylinderspule kann im Überlappungsbereich zwischen Spaltresonatorspule und Zylinderspule dünner als sonst aus gebildet sein, so daß sich die Kopplung zwischen beiden Spulen noch weiter verringern läßt.

Da die Zylinderspule eine Empfindlichkeit bzw. Ansprechemp findlichkeit in Einschubrichtung des menschlichen Körpers und die Spaltresonatorspule eine Empfindlichkeit bzw. An sprechempfindlichkeit in Richtung senkrecht zur Einschub richtung des menschlichen Körpers aufweisen, läßt sich durch Kombination beider Spulen eine QD-Sonde erhalten.

Bei einer MRI-Abbildungseinrichtung vom Vertikalmagnetfeld- Typ wird eine niedrige Magnetfeldintensität von üblicher weise 0,05 bis 0,3 Tesla verwendet. Die Kernmagnetresonanz frequenz ist daher ebenfalls niedrig.

Infolge der zum Armabschnitt der Spaltresonatorspule hinzu gefügten Induktivität läßt sich die Resonanzfrequenz der Spaltresonatorspule in einfacher Weise verringern, so daß sich die Spule auch in einer MRI-Abbildungseinrichtung vom Vertikalmagnetfeld-Typ einsetzen bzw. verwenden läßt.

Bei einem Kreuzspulensystem, bei dem das Senden und Empfan gen mit separaten Spulen erfolgt, wird mit Hilfe eines Schalters eine Parallelresonanzschaltung so gesteuert, daß sie eine Resonanz aufweist oder nicht, wobei die Parallel resonanzschaltung durch eine Induktivität und eine Kapazi tät gebildet wird, die der Spaltresonatorspule hinzugefügt worden sind. Im Ergebnis wird während des Sendezustands ei ne hohe Impedanz über der hinzugefügten Induktivität erhal ten, so daß die Kopplung zwischen der Sendespule und der Spaltresonatorspule zerschnitten bzw. unterbrochen wird. Werden zwei Dioden bzw. ein Diodenpaar als Schalter verwen det, so werden sie während des Sendezustands infolge des Anlegens einer großen Spannung in Durchlaßrichtung betrie ben, so daß die Resonanzschaltung den Resonanzzustand ein nehmen kann. Während des Empfangsbetriebs liegt nur eine kleine Spannung an, so daß das Diodenpaar geöffnet ist (Sperrzustand). Die Resonanzschaltung kann daher nicht in den Resonanzzustand überführt werden. Der Signalempfang läßt sich also mit Hilfe der Spaltresonatorspule durchfüh ren.

Existiert eine Überlappung zwischen Signaldetektorabschnitt der Zylinderspule und der Spaltresonatorspule, so läßt sich eine QD-Sonde praktisch nicht erhalten. Wird jedoch der Armabschnitt der Resonatorspule als schlanker Leiter ausge bildet, beispielsweise als Kupferrohr oder dergleichen, so läßt sich die Überlappung beider Spulen verringern. Dies führt dann ebenfalls zu einer geringeren Kopplung zwischen beiden Spulen. Der entsprechende und sich mit der Resona torspule überlappende Teil der Zylinderspule kann ebenfalls als dünner Leiter ausgebildet werden, so daß eine noch ge ringere Kopplung zwischen beiden Spulen erhalten wird.

Durch die Erfindung wird eine QD-Sonde zur Verfügung ge stellt, die für eine gleichmäßigere Empfindlichkeit bei der Signaldetektion sorgt und die in einer MRI-Abbildungsein richtung vom Vertikalmagnetfeld-Typ verwendet werden kann.

Da sich ferner die Eigenresonanzfrequenz der Spaltresona torspule vermindern läßt, läßt sich auch die Resonanzfre quenz der QD-Sonde herabsetzen, und zwar ohne Verschlechte rung ihrer Eigenschaften.

In Übereinstimmung mit der Erfindung läßt sich außerdem die Kopplung zwischen der Sendespule und der Empfangsspule im Kreuzspulensystem verringern bzw. vermeiden, so daß die QD- Sonde sowohl im Einzelspulensystem als auch im Kreuzspulen system zum Einsatz kommen kann.

Die Zeichnung stellt neben dem Stand der Technik Ausfüh rungsbeispiele der Erfindung dar. Es zeigen:

Fig. 1 eine QD-Sonde nach dem. Stand der Technik aus der Vogelperspektive,

Fig. 2 ein Blockdiagramm einer vollständigen MRI-Abbil dungseinrichtung vom Horizontalmagnetfeld-Typ,

Fig. 3 Darstellungen zur Erläuterung des Aufbaus einer Gradientenspule für die in Fig. 2 gezeigte MRI-Ab bildungseinrichtung vom Horizontalmagnetfeld-Typ,

Fig. 4 ein Blockdiagramm eines innerhalb einer MRI-Abbil dungseinrichtung vom Vertikalmagnetfeld-Typ be findlichen Elektromagneten sowie weitere, in sei ner Nähe befindliche Teile,

Fig. 5 eine Perspektivansicht einer Empfangsspule, die einen Hauptteil eines Ausführungsbeispiels der Er findung bildet,

Fig. 6(a) und 6(b) Schaltungsdiagramme eines Beispiels ei ner Anpassungsschaltung,

Fig. 7(a) und 7(b) Querschnittsansichten entlang der Linien VII(a)-VII(a) und VII(b)-VII(b) von Fig. 5,

Fig. 8 eine Perspektivansicht einer Empfangsspule, die einen Hauptteil eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung bildet,

Fig. 9 ein Schaltungsdiagramm zur Erläuterung eines Teils einer Empfangsspule, die einen Hauptteil eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung bil det,

Fig. 10 und 11 Diagramme zur Erläuterung des Prinzips eines Kreuzspulensystems,

Fig. 12 ein Schaltungsdiagramm zur Erläuterung eines Teils einer Empfangsspule, die einen Hauptteil eines noch weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung bildet,

Fig. 13 eine perspektivische Ansicht einer Empfangsspule, die einen Hauptteil eines noch anderen Ausfüh rungsbeispiels der Erfindung bildet, und

Fig. 14 eine perspektivische Ansicht einer Empfangsspule, die einen Hauptteil eines weiteren Ausführungsbei spiels der Erfindung bildet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen beschrieben.

Die Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm einer MRI-Abbildungsein richtung vom Horizontalmagnetfeld-Typ, die als Einspulensy stem vorliegt, bei dem das Aussenden und das Empfangen mit Hilfe einer Spule erfolgt. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine MRI-Abbildungseinrichtung vom Vertikal magnetfeld-Typ beschrieben, bei der die Richtung eines sta tischen Magnetfelds nicht horizontal, sondern vertikal liegt. Zunächst wird jedoch die Fig. 2 im einzelnen erläu tert, um den Aufbau der MRI-Abbildungseinrichtung insgesamt zu verstehen. Eine Steuerung 5 gibt verschiedene Befehle zu bestimmten Zeitpunkten zu den nachfolgend beschriebenen Einheiten aus. Ein Ausgang eines RF-(Radiofrequenz)-Pulsge nerators 6 wird mit Hilfe eines Verstärkers 7 verstärkt und dient zur Ansteuerung einer Spule 8. Von der Spule 8 emp fangene Signalkomponenten durchlaufen einen Verstärker 9 und werden mit Hilfe eines Detektors 10 detektiert und an schließend mit Hilfe eines Signalprozessors 11 in ein Bild umgewandelt. Gradientenmagnetfelder in z-Richtung und in dazu senkrechten Richtungen werden jeweils mit Hilfe von Spulen 12, 13 und 14 erzeugt, wobei diese Spulen jeweils durch Verstärker 15, 16 und 17 angesteuert werden. Das sta tische Magnetfeld wird mit Hilfe einer Spule 18 gebildet, die ihrerseits über eine Energieversorgungseinrichtung 19 angesteuert wird. Die Spule 14 weist denselben Aufbau wie die Spule 13 auf, wobei jedoch die Spule 14 um 90° um die z-Achse gegenüber der Spule 13 gedreht ist, so daß durch diese Spulen 13, 14 Gradientenmagnetfelder erzeugt werden, die senkrecht zueinander stehen. Ein zu untersuchender, menschlicher Körper 20 befindet sich auf einem Bett 21, das auf einem Träger 22 bewegbar ist. Die Fig. 3 zeigt einen beispielsweisen Aufbau derjenigen Spulen, die in Fig. 2 die Gradientenmagnetfelder erzeugen, sowie die Richtung des durch sie hindurchfließenden Stroms. Im vorliegenden Bei spiel erzeugt die Spule 12 das Gradientenmagnetfeld in z-Achsenrichtung, während die Spule 13 das Gradientenmagnet feld in x-Achsenrichtung erzeugt. Die Spule 14 erzeugt das Gradientenmagnetfeld in y-Richtung.

In der Praxis sind die Spule 12, 13 und 14 auf einen zylin drischen Spulenkörper gewickelt.

Die Fig. 4 zeigt ein Blockdiagramm einer MRI-Abbildungsein richtung vom Vertikalmagnetfeld-Typ. Eine Steuerung 5, ein RF-Pulsgenerator 6, ein Detektor 10, ein Signalprozessor 11, Verstärker 15, 16 und 17 sowie eine Energieversorgungs einrichtung 19 sind in gleicher Weise geschaltet wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2, so daß sie in Fig. 4 nicht nochmals dargestellt sind. In Fig. 4 ist ein Kreuzspulensy stem dargestellt, mit dessen Hilfe das Aussenden und das Empfangen durch separate Spulen durchgeführt wird. Beim ge nannten Kreuzspulensystem wird der Ausgang des RF-Pulsgene rators 6 mit Hilfe eines Verstärkers 7 verstärkt, um eine Sendespule 81 anzuregen. Signalkomponenten, die von einer Empfangsspule 82 empfangen werden, durchlaufen einen Ver stärker 9 und werden anschließend mit Hilfe des Detektors 10 detektiert. Der genaue Aufbau der Spulen 12, 13 und 14, die zur Erzeugung der Gradientenmagnetfelder dienen, wird hier nicht im einzelnen beschrieben. In Fig. 4 sind die Spulen 12, 13 und 14, die die Gradientenmagnetfelder erzeu gen, der Einfachheit halber nur durch eine Spule darge stellt.

Die Fig. 5 zeigt den Aufbau einer Empfangsspule, die einen Hauptteil eines Ausführungsbeispiels der Erfindung bildet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Spaltresonatorspule (slot-resonator coil) außen um eine Zylinderspule 102 (so lenoid coil) herumgewickelt (in Fig. 5 ist ein Spulenkörper aus isolierendem Material, der die Zylinderspule 102 trägt, nicht dargestellt). Die Spaltresonatorspule enthält Signal elektroden 103, 104, die jeweils um einen oberen und einen und unteren Schutzring 105, 106 herumgewickelt sind bzw. diesen umgeben, wobei dazwischen ein in Fig. 5 nicht darge stellter Isolator liegt. Die den jeweiligen Schutzringen 105, 106 gegenüberliegenden Teile (Flügel) der Signalelek troden 103, 104 sind über Kondensatoren 107, 108, 109, 110 miteinander verbunden. Im Falle der Fig. 5 liegt die Emp findlichkeit bzw. Ansprechempfindlichkeit der Zylinderspule in z-Achsenrichtung, während die Empfindlichkeit bzw. An sprechempfindlichkeit der Spaltresonatorspule in x-Achsen richtung liegt. Das bedeutet, daß bei Vorhandensein eines statischen Magnetfelds in y-Achsenrichtung eine QD-Sonde durch Kombination der Zylinderspule und der Spaltresonator spule gebildet werden kann. Auf diese Weise läßt sich eine gleichmäßigere Empfindlichkeit beim Detektieren von Signa len erhalten. Eine mit den Speisepunkten C und D in Fig. 5 verbundene Anpassungsschaltung ist nicht dargestellt. Bei spielsweise läßt sich die in den Fig. 6(a) oder 6(b) ge zeigte Anpassungsschaltung verwenden, die mit Hilfe von Kondensatoren 201, 202 aufgebaut ist.

Sowohl die Zylinderspule (Solenoidspule) als auch die Spaltresonatorspule sind so ausgebildet, daß sie eine Reso nanz bei der gewünschten Resonanzfrequenz zeigen.

Die Fig. 7(a) und 7(b) zeigen Querschnittsansichten entlang der Linien VII(a)-VII(a) und VII(b)-VII(b) von Fig. 5. Im einzelnen stellen die Fig. 7(a) und 7(b) jeweils einen Spu lenkörper 130 aus isolierendem Material dar, der außen eine um ihn herumgewickelte Zylinderspule 102 trägt, wobei eine Isolationsschicht 131 zwischen einem Schutzring 105 und ei nem Flügel liegt. Wie die Fig. 7(a) erkennen läßt, liegen der Schutzring 105 und der Flügelbereich der Signalelektro de 103 einander gegenüber, wobei zwischen den Elementen 105 und 103 die Isolationsschicht 131 angeordnet ist. Kondensa toren 107, 108 dienen zur Verbindung der Flügel.

Bei der MRI-Abbildungseinrichtung vom Vertikalmagnetfeld- Typ ist im allgemeinen die Kernmagnet-Resonanzfrequenz ge ring. Dagegen eignet sich die Spaltresonatorspule zum Be trieb bei hoher Frequenz, wenn sie in der MRI-Abbildungs einrichtung vom Vertikalmagnetfeld-Typ zum Einsatz kommt. Die Verminderung der Resonanzfrequenz ohne Verschlechterung der Eigenschaften stellt daher ein Problem dar. Die Ein stellmaßnahmen werden nachfolgend im einzelnen beschrieben.

Die Fig. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem einer der Armabschnitte der Spaltresonatorspule der QD-Sonde gemäß Fig. 5 für die MRI-Abbildungseinrichtung vom Vertikalma gnetfeld-Typ eine zusätzliche Induktivität 150 aufweist. Nach Addition der Induktivität 150 gemäß Fig. 8 läßt sich die Eigenresonanzfrequenz der Spaltresonatorspule herabset zen, so daß insgesamt die Resonanzfrequenz der QD-Sonde herabgesetzt wird, und zwar ohne Verschlechterung der Ei genschaften.

Auch im Falle des Kreuzspulensystems nach Fig. 4, bei dem das Senden und Empfangen mit Hilfe separater Spulen durch geführt wird, führt die Kopplung zwischen der Sendespule und der Empfangsspule zu einem Problem.

Die Kopplung zwischen der Sendespule und der Empfangsspule im Kreuzspulensystem wird nachfolgend näher beschrieben. Zunächst sei die Positionsrelation für jede Spule betrach tet, und zwar unter vereinfachenden Annahmen gemäß Fig. 10. In der Fig. 10 repräsentiert eine Spule 210 die Zylinder spule in Fig. 8, während eine Spule 200 die Spaltresonator spule in Fig. 8 repräsentiert. Eine Spule 220 stellt eine Sendespule dar. Die Positionsbeziehung der Spulen 200, 210, 220 entspricht in der Praxis der in Fig. 11 oder Fig. 12 gezeigten Beziehung (die Spule 220 liegt entweder parallel zur Spule 200 oder zur Spule 210). (Die Existenz einer in der xz-Ebene liegenden Senderichtung ist grundsätzlich beim NMR-Verfahren möglich, jedoch wird in der Praxis die in Fig. 10 oder Fig. 11 gezeigte Positionsbeziehung gewählt, und zwar infolge der Positionsbeziehung mit der Einschub richtung für den menschlichen Körper oder der Empfangsspu le.)

Entsprechend der Fig. 10 liegt die Ansprech- bzw. Empfind lichkeitsrichtung der Zylinderspule 210 in z-Achsenrich tung, während die Empfindlichkeits- bzw. Ansprechrichtung der Spaltresonatorspule 200 in x-Achsenrichtung liegt. Die Senderichtung der Sendespule 220 liegt ebenfalls in x-Ach senrichtung. Demzufolge wird ein großes Signal, das von der Sendespule 220 abgestrahlt worden ist, direkt in die Spalt resonatorspule 200 eingegeben bzw. eingekoppelt. Ferner tritt ein Kopplungsproblem auch dadurch auf, daß die Spalt resonatorspule 200 eine induktive Last für die Sendespule 220 darstellt. Bei der Anordnung nach Fig. 11 tritt ein ähnliches Kopplungsproblem zwischen der Sendespule 220 und der Zylinderspule 210 auf.

Die Fig. 9 zeigt Einstellmittel zur Lösung des Kopplungs problems zwischen der Sendespule und der Spaltresonatorspu le bei der Anordnung nach Fig. 10. Zu diesem Zweck wird die Signalelektrode 104 der in Fig. 8 gezeigten Spaltresonator spule unterteilt, um eine Induktivität 150 zwischen die so erhaltenen Enden der Signalelektrode 104 zu schalten. Par allel zur Induktivität 150 liegt eine Reihenschaltung aus einem Kondensator 160 und zwei Dioden 170, die zueinander parallel liegen. Dabei ist die Anode jeweils einer Diode mit der Kathode der jeweils anderen Diode verbunden. Da während des Sendens eine große Spannung über der Induktivi tät 150 liegt, nimmt das Diodenpaar 170 den leitenden Zu stand ein. In diesem Fall (bei leitfähigen Dioden 170) bil den die Induktivität 150 und der Kondensator 160 die Reso nanzschaltung, wobei die Impedanz über die Induktivität 150 groß wird. Die Signalelektrode 104 nimmt dann einen Zustand ein, der ersichtlich dem unterbrochenen Zustand äquivalent ist (dem zerschnittenen Zustand). Ist die Signalelektrode 104 zerschnitten bzw. unterteilt, bildet die Spaltresona torspule eine offene Schleife, so daß sie keine induktive Last für die Sendespule 220 darstellt. Das Sendesignal wird daher nicht eingegeben bzw. eingekoppelt. Andererseits liegt während des Empfangs nur eine kleine Spannung über der Induktivität 150, so daß die gepaarten Dioden 170 den nichtleitenden Zustand einnehmen. Die Induktivität 150 und der Kondensator 160 bilden somit keine Resonanzschaltung. Demzufolge nimmt die Signalelektrode 104 den nicht zer schnittenen bzw. nicht unterbrochenen Zustand ein und ar beitet als Spaltresonatorspule, wobei sie Signale empfängt.

Die Fig. 12 zeigt die Einstellmittel zur Lösung des Kopp lungsproblems zwischen der Zylinderspule 210 und der Sende spule 220 im Falle der Anordnung nach Fig. 11. Entsprechend der Fig. 12 ist die Zylinderspule 210 durch Kondensatoren 211 bis 217 unterteilt. Durch Unterteilung der Zylinderspu le 210 mit Hilfe der Kondensatoren 211 bis 217 läßt sich der Einfluß während des Einsetzens des menschlichen Körpers reduzieren. Ist die Zylinderspule (solenoid coil) durch die Kondensatoren in der genannten Weise unterteilt worden, so liegt beispielsweise parallel zum Kondensator 214 eine Reihenschaltung aus einer Induktivität 218 und einem Dio denpaar 219, wobei die Dioden des Diodenpaars parallel zu einander liegen und jeweils eine Kathode einer Diode mit der Anode der anderen Diode verbunden ist. Auf diese Weise wird die genannte Resonanzschaltung erhalten. Die Kopplung mit der Sendespule kann daher vermieden werden, und zwar in ähnlicher Weise wie bereits zuvor beschrieben.

Werden die Zylinderspule und die Spaltresonatorspule mit einander kombiniert, so tritt eine Kopplung zwischen beiden Spulen auf und damit das Problem der Verschlechterung der Arbeitsweise der QD-Spule. Eine Kombination aus Zylinder spule und Spaltresonatorspule zeichnet sich dadurch aus, daß die Überlappung im Signaldetektorabschnitt klein ist, so daß auch die gegenseitige Beeinflussung klein ist. Die gegenseitige Beeinflussung kann jedoch weiter reduziert werden, wie nachfolgend beschrieben wird. Zu diesem Zweck wird entsprechend der Fig. 13 zwischen den Signalelektroden der Spaltresonatorspule durch einen schlanken Leiter, z. B. durch einen Kupferstab oder dergleichen, ein Teil gebildet, der im wesentlichen zum Signalempfang dient (ein Teil par allel zur z-Achse, auch als "Arm" bezeichnet) . Da die Brei te des Armes die Empfindlichkeitsverteilung während des Empfangs beeinflußt, sind entsprechend der Fig. 13 zwei Armeinheiten durch Kupferstäbe 300, 301 oder 302, 303 ge bildet, wobei jede Einheit zwei Arme aufweist. Mit dieser Anordnung läßt sich die Signaldetektion durchführen, ohne daß die Armbreite im wesentlichen geändert werden muß.

Die Fig. 14 zeigt eine Ausführungsform, bei der Teile der Zylinderspule, die den Armeinheiten gegenüberliegen, schlanker bzw. dünner als sonst ausgebildet sind (die Win dungen der Zylinderspule weisen zu diesem Zweck im Bereich der Armeinheiten seitliche Ausnehmungen auf). Hierdurch läßt sich die Kopplung zwischen der Zylinderspule und der Spaltresonatorspule noch weiter reduzieren.

Claims

1. Kernmagnetresonanz-Abbildungseinrichtung mit

- Mitteln zur Erzeugung eines statischen Magnetfelds, eines Gradientenmagnetfelds und eines Hochfrequenzmagnetfelds,
- Signaldetektormitteln zum Detektieren von Kernmagnetreso nanzsignalen eines zu untersuchenden Objekts und
- arithmetischen Mitteln zur rechnerischen Verarbeitung der detektierten Signale, dadurch gekennzeichnet, daß die Signaldetektormittel durch eine Phasenschieber-Detektorsonde gebildet sind, die durch eine Kombination einer Zylinderspule (102) mit einer Spalt resonatorspule (103, 104) erhalten wird.

2. Kernmagnetresonanz-Abbildungseinrichtung nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Induktivität (150) zu einem Armelement (104) der Spaltresonatorspule (103, 104) hinzugefügt ist.

3. Kernmagnetresonanz-Abbildungseinrichtung nach An spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Indukti vität (150) eine Reihenschaltung aus einem Kondensator (160), der zusammen mit der Induktivität (150) eine Reso nanzschaltung bildet, die eine Resonanz bei der Resonanz frequenz der Spaltresonatorspule aufweist, und einem Schaltelement (170) liegt.

4. Kernmagnetresonanz-Abbildungseinrichtung nach An spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (170) so arbeitet, daß Induktivität (150) und Kondensator (160) eine Parallelresonanzschaltung während eines Sende vorgangs und keine Resonanzschaltung während eines Emp fangsvorgangs bilden.

5. Kernmagnetresonanz-Abbildungseinrichtung nach An spruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement aus einem Diodenpaar besteht.

6. Kernmagnetresonanz-Abbildungseinrichtung nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Überlappungsbe reich von Zylinderspule (102) und Spaltresonatorspule (103, 104) wenigstens ein Armelement der Spaltresonatorspule und ein Spulenelement der Zylinderspule dünner ausgebildet sind als sonst.