DE4032707A1 - Entstoerfilter fuer eine gradientenspule in einem kernspinresonanz-bildgeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Entstörfilter zur Entstörung einer Zuleitung zu einer Gradientenspule in einem Kernspinresonanz- Bildgerät.

In einem Kernspinresonanz-Bildgerät oder Kernspin-Tomographen werden zur Erzeugung von Schnittbildern eines Patienten vom Patienten ausgesendete und von einer Antenne empfangene hoch­ frequente Kernspinresonanzsignale ausgewertet. Die Kernspinre­ sonanzsignale sind sehr leistungsschwach, so daß ein besonderer Augenmerk auf eine ungestörte Verarbeitung gerichtet werden muß, insbesondere ist eine Einkopplung von Störungen auf die Emp­ fangsantenne zu vermeiden. Daher sind in geeigneter Weise die Antennen oder Resonatoren zur Anregung und Aufnahme von Kern­ resonanzsignalen und die Spulen zur Erzeugung der erforderlichen Magnetfelder in einer hochfrequenzdichten Kabine angeordnet, in die Störsignale nicht eindringen können. Sie stellt außerdem sicher, daß die von den Antennen erzeugten Hochfrequenzfelder nicht als Störsignal nach außen gelangen können.

Die Spulen zur Erzeugung der magnetischen Gradientenfelder, im folgenden als Gradientenspulen bezeichnet, werden über eine außerhalb der Hochfrequenzkabine angeordnete Gradientenstromver­ sorgung gespeist, so daß über die Zuleitungen zu den Gradienten­ spulen Störungen in den Innenraum der Hochfrequenzkabine ge­ langen können. Zur Unterdrückung dieser Störungen sind die Zu­ leitungen zu den Gradientenspulen über Entstörfilter in die Hochfrequenzkabine geführt.

Beim Entwurf eines Entstörfilters für die Zuleitungen zu den Gradientenspulen sind die folgenden Randbedingungen zu beachten. Über das Entstörfilter muß ein hoher Gleichstrom bei niedriger Gleichstromdämpfung und hoher Hochfrequenzsperrdämpfung in die Hochfrequenzkabine geführt werden. Dabei können Induktivitäten im Entstörfilter, wegen der Sättigung durch das hohe Gleichmag­ netfeld im Kernspinresonanz-Bildgerät und der für die Erregung der Gradientenspulen benötigten hohen Ströme, nicht mit Ferrit­ materialen realisiert werden. Die Gradientenfelder werden wäh­ rend eines Sende-Empfangszyklus in einer bestimmten Reihenfolge zu- und abgeschaltet, daher darf das Entstörfilter für die Gradientenstromversorgung nur eine maximale kapazitive Last darstellen. Die Kapazitätswerte im Entstörfilter sind von den Nenndaten der Gradientenstromversorgung abhängig, sie sollen einen maximalen Wert nicht übersteigen.

Bisherige Lösungen sahen als Entstörfilter Tiefpaßfilter vor, die alle Frequenzen ab einer bestimmten unteren Grenzfrequenz aus der Hochfrequenzkabine fernhalten. Die untere Grenzfrequenz ist dabei im wesentlichen durch die Anstiegs- oder Abfallflanke beim Zu- bzw. Abschalten der Gradientenspulen vorgegeben. Tief­ paßfilter werden insbesondere deshalb in Kernspinresonanz-Bild­ geraten verwendet, um die Kernspinresonanz der Kerne von ver­ schiedenen Stoffen auszuwerten. Sie sind unempfindlich gegen Toleranzen und müssen daher nicht mit großer Präzision herge­ stellt oder abgestimmt werden. Die in den Tiefpaßfiltern ver­ wendeten Spulen erfordern jedoch einen hohen Raumbedarf, da hohe Induktivitätswerte bei einem niedrigen Gleichstromwiderstand realisiert werden müssen. Um eine ausreichende Sperrdämpfung zu erreichen, kommen nur Tiefpaßfilter höherer Ordnung in Frage. Die dabei benötigten Spulen müssen einzeln geschirmt sein, da ihre Induktivitäten sonst wegen gegenseitiger Kopplungen herab­ gesetzt ist. Aus diesem Grund sind bisher nur Tiefpaßfilter von höchstens fünfter Ordnung realisiert worden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Ent­ störfilter zur Entstörung einer Zuleitung zu einer Gradienten­ spule in einem Kernspinresonanz-Bildgerät den Raumbedarf und den Aufwand zu verringern. Dabei muß das Entstörfilter einen hohen Gleichstrom bei sehr niedriger Gleichstromdämpfung und einer hohen Hochfrequenzsperrdämpfung führen können. Die kapa­ zitive Belastung des Gradientenverstärkers durch das Entstör­ filter soll gering sein.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Entstörfilter als Bandsperre für die Betriebsfrequenz des Kernspinresonanz-Bild­ gerätes ausgebildet ist. Damit ist es möglich, Entstörfilter höherer Ordnung aufzubauen. Die dazu benötigten Induktivitäten sind klein, wodurch der Raumbedarf ebenfalls klein gehalten ist. Eine Entkopplung der Induktivitäten kann leicht durchgeführt werden.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, daß das Entstörfilter einen richtungssymmetrischen Vierpol mit zwei Eingangsanschlüssen und zwei Ausgangsanschlüssen darstellt, daß der erste Eingangsanschluß und der erste Ausgangsanschluß in die Zuleitung zur Gradientenspule einfügbar ist, daß der zweite Ein­ gangsanschluß und der zweite Ausgangsanschluß mit einem Bezugs­ potentialleiter verbunden ist, daß eine Anzahl von Sperrkreisen in Reihe zwischen dem ersten Eingangsanschluß und dem ersten Ausgangsanschluß angeordnet ist, daß eine Anzahl von Saugkreisen jeweils zwischen den Eingangsanschlüssen, zwischen den Verbin­ dungspunkten der Sperrkreise und dem Bezugspotentialleiter und zwischen den Ausgangsanschlüssen angeordnet ist, wobei die Anzahl von Saugkreisen um eins größer ist als die Anzahl von Sperrkreisen. Bei einem derartigen Aufbau des Filters läßt sich durch eine Kettenschaltung von entsprechend vielen Saugkreisen und Sperrkreisen die gewünschte Sperrdämpfung und die erforder­ liche Bandbreite verwirklichen.

Ein einfacher Aufbau des Entstörfilter ist möglich bei einer Ausgestaltung, bei der die Sperrkreise aus einer Parallelschal­ tung einer Sperrkreisspule mit einem Sperrkreiskondensator und die Saugkreise aus einer Reihenschaltung einer Saugkreisspule mit einem Saugkreiskondensator bestehen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, daß die Sperrkreisspulen in ihrer Mitte eine Anzapfung be­ sitzen, die über Kondensatoren mit dem Bezugspotentialleiter verbunden sind. Damit läßt sich auch für Frequenzen oberhalb der Grenzfrequenz der Bandsperre eine Entstörung erreichen.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind die Sperr­ kreisspulen in einer Ebene angeordnet, und bestehen aus in dieser Ebene mäanderförmig ausgebildeten Leiterstücken. Damit ist eine gute Entkopplung der Sperrkreisspulen voneinander er­ reicht und die Bauhöhe des Entstörfilters kann klein gehalten werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, daß die Sperrkreisspulen auf einer ersten Seite einer Leiterplatte kontaktiert sind, daß auf derselben Seite der Leiterplatte Leiterbahnen angeordnet sind, die die Saugkreis­ spulen derjenigen Saugkreise bilden, die mit den Verbindungs­ punkten der Sperrkreise verbunden sind, daß die Sperrkreiskon­ denstoren und die Saugkreiskondensatoren, die zu den Saugkreisen gehören, die mit den Verbindungspunkten verbunden sind, auf der ersten Seite der Leiterplatte angeordnet sind und daß die zweite Seite der Leiterplatte nahezu vollständig mit einer dünnen Me­ tallisierung bedeckt ist, die mit dem Bezugspotentialleiter ver­ bunden ist. Diese Ausführungsform ist besonders montagefreund­ lich, da auf der Leiterplatte die Sperrkreiskondensatoren und Saugkreiskondensatoren eingelötet werden können, bevor die eine relativ großen Leiterquerschnitt aufweisenden Sperrkreisspulen mit der Leiterplatte kontaktiert werden.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich da­ durch aus, daß die Sperr- und Saugkreise des Vierpols in einem allseitig geschlossenen Abschirmgehäuse angeordnet sind, daß der erste Eingangsanschluß und der erste Ausgangsanschluß über jeweils eine isolierte Durchführung aus dem Abschirmgehäuse ge­ führt sind, daß der Bezugspotentialleiter mit dem Abschirmge­ häuse verbunden ist und daß das Verhältnis von Länge zu Breite des Abschirmgehäuses so gewählt ist, daß die Hohlleiterdämpfung größer als die Filterdämpfung ist. Damit ist sichergestellt, daß die Entstörwirkung des Filters nicht durch eine das Ent­ störfilter überbrückende Hohlleiterwelle herabgesetzt ist.

Bei einer weiteren Ausführungsform sind die mit den Anschlüssen verbundenen Saugkreise im Abschirmgehäuse direkt mit den Durch­ führungen und dem Abschirmgehäuse verbunden, wobei die durch diese Saugkreise gebildeten Leiterschleifen senkrecht aufein­ ander stehen. Somit setzt die Entstörwirkung des Filters direkt an den Durchführungen im Abschirmgehäuse ein, weil die an den Durchführungen im Gehäuse angeordneten Saugkreise Störungen an den Durchführungen zum Bezugspotential abführen. Dadurch, daß die Leiterschleifen senkrecht aufeinanderstehen, wird eine magnetische Kopplung zwischen den Saugkreisen an den Durch­ führungen nahezu vermieden.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind in einem Abschirmgehäuse zwei Entstörfilter in geringem Abstand ange­ ordnet, daß sich die Sperrkreisspulen der beiden Entstörfil­ ter decken, wobei die Richtung des Gleichstromes in den beiden Entstörfiltern gegensinnig ist, so daß sich das vom Gleichstrom hervorgerufene Magnetfeld im Abschirmgehäuse nahezu aufhebt. Durch diese Anordnung der beiden Entstörfilter für die Hin- und Rückleitung einer Gradientenspule hebt sich das vom Gra­ dientenstrom erzeugte magnetische Feld nahezu auf. Das homo­ gene magnetische Grundfeld in der Hochfrequenzkabine ist somit vom Entstörfilter nahezu ungestört.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren dar­ gestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Grundkomponenten eines Kernspinresonanz-Bildgerätes;

Fig. 2 ein elektrisches Schaltbild einer ersten Ausführungsform eines Entstörfilters;

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Realisierung des Entstörfilters nach Fig. 2;

Fig. 4 eine Seitenansicht des Entstörfilters nach Fig. 3;

Fig. 5 ein elektrisches Schaltbild einer zweiten Ausführungsform des Entstörfilter das auch Frequenzen oberhalb der Band­ sperren-Grenzfrequenz dämpft;

Fig. 6 das elektrische Schaltbild einer Variante des Entstörfil­ ters nach Fig. 5, bei der das elektrische Potential zwi­ schen den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen festgelegt ist;

Fig. 7 den charakteristischen Verlauf der Sperrdämpfung des Ent­ störfilters nach Fig. 2, 5 und 6;

Fig. 8 in perspektivischer Ansicht ein Abschirmgehäuse;

Fig. 9 einen Schnitt durch ein Abschirmgehäuse, in dem zwei Ent­ störfilter in geringem Abstand angeordnet sind, daß sich die Sperrkreisspulen der beiden Entstörfilter decken;

Fig. 10 einen Schnitt durch ein Abschirmgehäuse, in dem sechs Entstörfilter angeordnet sind.

Zur Erläuterung der Erfindung werden zunächst anhand von Fig. 1 die Grundkomponenten eines Kernspinresonanz-Bildgeräts oder Kernspin-Tomographen dargestellt. Die Spulen 1 bis 4 erzeugen ein nahezu homogenes magnetisches Grundfeld hoher Feldstärke, in welchem sich bei Anwendung zur medizinischen Diagnostik der zu untersuchende Körper 5 eines Patienten befindet. Diesem sind außerdem Gradientenspulen zugeordnet, die zur Erzeugung unab­ hängiger, zueinander senkrechter Magnetfeldkomponenten der Rich­ tungen x, y, z gemäß dem Koordinatenkreuz 6 vorgesehen sind. In der Fig. 1 sind der Übersichtlichkeit halber nur die Gradientenspulen 7 und 8 gezeichnet, die zusammen mit einem Paar gegenüber­ liegender, gleichartiger Gradientenspulen zur Erzeugung eines Gradienten in x-Richtung dienen. Die gleichartigen, nicht ein­ gezeichneten Gradientenspulen zur Erzeugung eines Gradientenfel­ des in y-Richtung liegen parallel zum Körper 5 und oberhalb so­ wie unterhalb von ihm, die für das Gradientenfeld in z-Richtung liegen quer zur Längsachse zum Körper 5 am Kopf- und am Fußende.

Die Anordnung enthält außerdem noch eine zur Erzeugung und Auf­ nahme der Kernresonanz dienende Hochfrequenzspule 9. Die von einer strichpunktierten Linie 10 umgrenzten Spulen 1 bis 4 und 7 bis 9 stellen das eigentliche Untersuchungsgerät dar. Damit ist in dem Kernspinresonanz-Bildgerät auch ein Raum festgelegt, der weitgehend frei von Störsignalen sein muß, er wird im nach­ folgenden als Hochfrequenzkabine bezeichnet. Die in der Hoch­ frequenzkabine angeordneten Spulen 1 bis 4 und 7 bis 9 werden von einer elektrischen Anordnung aus betrieben, die ein Netz­ gerät 11 zum Betrieb der Spulen 1 bis 4, sowie eine Gradienten­ stromversorgung 12, an welcher die Gradientenspulen 7 und 8 so­ wie die weiteren Gradientenspulen liegen, umfaßt. Der von der Gradientenstromversorgung 12 gelieferte Strom zur Erregung der Gradientenspulen liegt in der Größenordnung von 200 A. Die kapa­ zitive Last der Gradientenstromversorgung 12 darf z. B. 20 nF nicht übersteigen. Die Hochfrequenzspule 9 ist über einen Signal­ verstärker 14 bzw. einen Hochfrequenzsender 15 an einem Prozeß­ rechner 17 gekoppelt, an dem zur Ausgabe der Abbildung ein Bild­ schirmgerät 18 angeschlossen ist. Die Komponenten 14 und 15 bil­ den eine Hochfrequenzeinrichtung 16 zur Signalerzeugung und -auf­ nahme. Ein Umschalter 19 ermöglicht das Umschalten von Sende- auf Empfangsbetrieb.

Die Zuleitungen von der Gradientenstromversorgung 12 zu den Gra­ dientenspulen 7 und 8 für das Gradientenfeld in x-Richtung und für die nicht gezeichneten Gradientenspulen zum Erzeugen der Gradientenfelder in y- und z-Richtung müssen bei der Durchfüh­ rung in die Hochfrequenzkabine 10 entstört werden. Dazu werden die Zuleitungen über Entstörfilter 20 in die Hochfrequenzkabine 10 geführt, hier ist nur ein Entstörfilter 20 dargestellt, selbstverständlich muß in jede Zuleitung ein Entstörfilter 20 eingefügt sein. Ohne Entstörfilter 20 würden über diese Zulei­ tungen unerwünschte Signale eingekoppelt, die fälschlicherweise von der Hochfrequenzspule 9 als Kernspinresonanzsignale aufge­ nommen werden könnten. Außerdem werden zur Anregung der Kernre­ sonanz in der Hochfrequenzkabine 10 leistungsstarke Hochfrequenz­ impulse von mehreren Kilowatt Spitzenleistung erzeugt. Die Ent­ störfilter 20 sollen ebenfalls verhindern, daß diese Signale als Störsignale außerhalb der Hochfrequenzkabine 10 auftreten.

Die Entstörfilter 20 sind als Bandsperren ausgebildet mit einer Mittenfrequenz, die der Betriebsfrequenz des Kernspinresonanz- Bildgerätes entspricht. Damit ist eine ausreichende Störunter­ drückung gewährleistet, weil insbesondere die Hochfrequenzspule 9 nur selektiv empfindlich für die Betriebsfrequenz des Kern­ spinresonanz-Bildgerätes ist.

Ein Schaltbild eines als Bandsperre aufgebauten Entstörfilters 20 elfter Ordnung zeigt Fig. 2. Das Entstörfilter 20 ist als richtungssymmetrischer Vierpol mit zwei Eingangsanschlüssen 22 und 24 und zwei Ausgangsanschlüssen 26 und 28 aufgebaut, wobei die Anschlüsse 24 und 28 über einen Bezugspotentialleiter 29 mit­ einander verbunden sind. Zwischen dem ersten Eingangsanschluß 22 und dem ersten Ausgangsanschluß 26 sind in Reihe fünf Sperrkrei­ se 30 geschaltet, die aus einer Parallelschaltung eines Sperr­ kreiskondensators Cp mit einer Sperrkreisspule Lp bestehen. Die Sperrkreise 30 sind so abgestimmt, daß sie sich bei der Betriebs­ frequenz des Kernspinresonanz-Bildgerätes in Resonanz befinden. Ihre Impedanz ist also für die Betriebsfrequenz sehr hoch. Zwi­ schen den Eingangsanschlüssen 22 und 24, zwischen den Verbin­ dungspunkten 32 zwischen den Sperrkreisen 30 und dem Bezugspo­ tentialleiter 29 und zwischen den Ausgangsanschlüssen 26 und 28 ist jeweils ein Saugkreis 34 geschaltet. Somit sind in dem Ent­ störfilter sechs Saugkreise 34 und fünf Sperrkreise 30 vorge­ sehen. Bei dieser Struktur des Entstörfilters 20 ist die An­ zahl der Saugkreise 34 um eins größer als die Anzahl der Sperr­ kreise 30.

Die Saugkreise 34 bestehen aus einer Reihenschaltung einer Saugkreisspule Ls mit einem Saugkreiskondensator Cs und sind ebenfalls wie die Sperrkreise 30 auf die Betriebsfrequenz des Kernspinresonanz-Bildgerätes abgestimmt. Ihre Impedanz ist also für die Betriebsfrequenz sehr niedrig. Die von den Sperrkreisen 30 noch durchgelassenen Störsignale und Signalreste mit der Be­ triebsfrequenz werden über die Saugkreise 34 unmittelbar zum Bezugspotentialleiter 29 abgeleitet.

Fig. 3 zeigt in einer Draufsicht den mechanischen Aufbau des Ent­ störfilters 20 gemäß dem Schaltbild nach Fig. 2. Zwischen dem ersten Eingangsanschluß 22 und dem ersten Ausgangsanschluß 26 sind die Sperrkreisspulen Lp in einer Ebene angeordnet. Jede Sperrkreisspule Lp besteht aus mäanderförmig ausgebildeten Leiterstücken. Bei der hier gewählten Dimensionierung eines Sperrkreises 30 genügt zur Realisierung der Induktivität von z. B. 15 nH der Sperrkreisspule Lp ein U-förmig ausgebildetes Leiterstück. Da über die Sperrkreisspulen Lp der hohe Gleich­ strom von z. B. 200 A für die Gradientenspule fließt, ist der Querschnitt der Sperrkreisspulen Lp so groß gewählt, daß der Gleichstromwiderstand zwischen den Anschlüssen 22 und 26 aus­ reichend niedrig ist, z. B. 0,6 bis 0,8 mOhm. Der Querschnitt der Sperrkreisspulen Lp ist rechteckig gewählt, so daß eine ebene Grundfläche über eine isolierte Verschraubung mit einer Leiterplatte 36 kontaktiert werden kann. Dazu ist auf der Lei­ terplatte 36 auf der Seite, auf der die Sperrkreisspulen Lp kontaktiert werden sollen, eine Leiterbahn ausgebildet, deren Form mit der Form der Grundfläche der Sperrkreisspulen Lp über­ einstimmt. Diese Leiterbahn weist überstehende Anschluß-Leiterbahnen 38 auf, die jeweils an den Enden der U-förmig ausgebil­ deten Sperrkreisspulen Lp hervortreten. Die Anschluß-Leiterbah­ nen 38 dienen zum Einlöten der Sperrkreiskondensatoren Cp und schaffen somit die Verbindung einer Sperrkreisspule Lp mit einem Sperrkreiskondensator Cp zu einem Sperrkreis 30. Mit jedem Ver­ bindungspunkt 32 ist eine weitere Leiterbahn 40 verbunden, die parallel zu den Schenkeln der U-förmig ausgebildeten Sperrkreis­ spulen Lp ausgerichtet ist. Die Länge ist so bemessen, daß sie die halbe Induktivität für die Saugkreisspulen Ls bildet. In der Verlängerung zu den Leiterbahnen 40 sind, gleichlang wie die Leiterbahn 40, Leiterbahnen 42 angeordnet. Sie bilden die andere Hälfte der Induktivität der Saugkreisspule Ls. Die Verbindung der Leiterbahnen 40 und 42 wird über die Saugkreiskondensatoren Cs hergestellt. Das dem Saugkreiskondensator Cs abgewandte Ende der Leiterbahnen 42 ist mit einer die Rückseite der Leiterplatte 36 bedeckenden Metallisierung 44 verbunden. Die Metallisierung 44 ist mit dem Bezugspotentialleiter 29 verbunden.

Somit bilden die Leiterbahnen 40 und 42 mit den Saugkreiskonden­ satoren Cs die Saugkreise 34, die zwischen den Verbindungspunk­ ten 32 und dem Bezugspotentialleiter 29 angeordnet sind.

Die Saugkreise 34, die direkt zwischen den Anschlüssen 22, 24 und 26, 28 angeordnet sind, sind nicht auf der Leiterplatte 36, sondern direkt mit den Anschlüssen 22 und 26 und in unmittel­ barer Nähe dieses Anschlusses 22, 26 mit einem Entstörfilter­ gehäuse (hier nicht dargestellt) verbunden. Das Entstörfilter­ gehäuse ist seinerseits über die Metallisierung 44 mit dem Be­ zugspotentialleiter 29 verbunden. Ein derartiger Saugkreis 34 ist gebildet durch einen Saugkreiskondensator Cs mit seinen An­ schlüssen. Die Länge der Anschlüsse des Saugkreiskondensators Cs ist so gewählt, daß sie die Saugkreisspule Ls bilden. Zur Vermei­ dung von magnetischen Kopplungen zwischen dem Saugkreis 34 an den Anschlüssen 22 und 24 und dem Saugkreis 34 an den Anschlüs­ sen 26 und 28 sind die durch die Leiterschleifen der Anschlüsse gebildeten Flächen senkrecht zueinander angeordnet. Das ist in der Fig. 3 so verdeutlicht, daß die Leiterschleife des Saugkrei­ ses 34 am Anschluß 22 senkrecht zur Zeichnungsebene angeordnet ist und die Leiterschleife des Saugkreises 34 am Anschluß 26 parallel zur Zeichnungsebene liegt.

Fig. 4 zeigt in einer Seitenansicht das in Fig. 3 in Draufsicht dargestellte Entstörfilter 20. In Fig. 4 ist der große Quer­ schnitt bzw. die Dicke der Leitungsstücke zum Aufbau der Sperr­ kreisspulen Lp zu erkennen. Die Anschlußpunkte 22 und 26 sind rechtwinklig abgebogen, wobei hier noch einmal der Aufbau der Sperrkreise 34 an den Anschlüssen 22, 24 und 26, 28 dargestellt ist. Die Leiterplatte 36 ist auf der den Sperrkreisspulen Lp ge­ genüberliegenden Seite mit der Metallisierung 44 versehen.

Eine verbesserte Sperrdämpfung in dem Frequenzbereich oberhalb der oberen Grenzfrequenz der Bandsperre weist eine in Fig. 5 dar­ gestellte zweite Ausführungsform des Entstörfilters 20 auf, bei dem jede Sperrkreisspule Lp in ihrer Mitte eine Anzapfung 46 besitzt. Jede Anzapfung 46 ist über einen Kondensator Cz mit dem Bezugspotentialleiter 29 verbunden. Der Aufbau des Entstör­ filters 20 entspricht sonst dem in Fig. 2 dargestellten Entstör­ filter 20.

Eine weitere Variante des Entstörfilters 20 stellt die Schaltung nach Fig. 6 dar. Dort weist ebenfalls wie in Fig. 5 jede Sperr­ kreisspule Lp eine Anzapfung 46 auf. Jedoch ist bei einer Anzap­ fung 46, hier bei der ganz rechts gezeichneten Sperrkreisspule Lp, anstatt des Kondensators Cz ein Widerstand R zwischen der Anzapfung 46 und dem Bezugspotentialleiter 29 angeordnet. Durch den Widerstand R ist das Gleichspannungspotential an den Anschlüs­ sen 22 und 26 in Bezug auf den Bezugspotentialleiter 29 festge­ legt. Ist jeweils ein Entstörfilter 20 nach Fig. 6 sowohl in der Hin- als auch in der Rückleitung zu einer Gradientenspule, z. B. 7 und 8, eingefügt, dann liegt bei gleich großen Widerständen R das Potential des Bezugspotentialleiters 29 in der Mitte zwi­ schen dem Potential an den Anschlüssen der Gradientenspule.

Die Sperrdämpfung der Entstörfilter 20 ist in Fig. 7 dargestellt. Das Frequenzverhalten der Entstörfilter 20 nach Fig. 2, Fig. 5 und Fig. 6 ist im Bandsperrbereich um 40 MHz gleich. Mit allen Vari­ anten des Entstörfilters 20 wird eine Sperrdämpfung von -105 dB bei einer Bandbreite von 7 MHz erreicht. Oberhalb von 50 MHz unterscheidet sich jedoch das Frequenzverhalten der Entstörfil­ ter 20. Während das Entstörfilter 20 nach Fig. 2 oberhalb von 50 MHz keine nennenswerte Dämpfung mehr aufweist, besteht für die Entstörfilter 20 nach Fig. 5 und 6 durch die Kondensatoren Cz noch eine Dämpfung von ca. -30 dB. Diese zusätzliche Dämpfung ist erwünscht, um Störungen im Oberschwingungsbereich der Be­ triebsfrequenz zu bedämpfen.

Die Bandbreite der Entstörfilter 20 läßt sich vergrößern, z. B. um eine Entstörwirkung für mehrere Betriebsfrequenzen zu er­ reichen, indem die Induktivität der Sperrkreisspule Lp vergrö­ ßert und/oder die Kapazität des Sperrkreiskondensators Cp ver­ kleinert und/oder die Kapazität des Saugkreiskondensators Cs vergrößert und/oder die Induktivität der Saugkreisspule Ls verkleinert wird.

Zur Vermeidung von elektromagnetischen Einkopplungen ist das Entstörfilter 20 in einem Abschirmgehäuse 48 untergebracht, wie es in Fig. 8 in Perspektive schematisch dargestellt ist. Aus dem Abschirmgehäuse 48 sind über Durchführungen die Anschlüsse 22 und 26 herausgeführt sind. Die Anschlüsse 24 und 28 des Entstör­ filters sind mit dem Abschirmgehäuse 48 verbunden. Bei der Fest­ legung der Länge 50 und der Breite 52 des Abschirmgehäuses 48 ist zu beachten, daß das Abschirmgehäuse 48 einen Hohlleiter darstellt, über den zwischen den Stirnflächen, in denen sich die Anschlüsse 22 und 26 befinden, über Hohlleiterwellen Energie übertragen werden kann. Die Länge 50 und die Breite 52 des Ab­ schirmgehäuses 48 sind so gewählt, daß die Hohlleiterdämpfung für die Betriebsfrequenz größer ist als die Filterdämpfung des Entstörfilters.

Fig. 9 zeigt den konstruktiven Aufbau eines Entstörfilters für eine Hin- und eine Rückleitung zu einer Gradientenspule z. B. zur Spule 7 und 8, hier mit Lx bezeichnet. Die linken Anschlüsse 22 und 26 in der Fig. 9 sind mit der Gradientenstromversorgung 12 und die rechten Anschlüsse 26 und 22 mit der Gradientenspule Lx verbunden. Der Stromfluß durch die beiden Entstörfilter 20 ist dabei durch die Pfeile 54 und 56 vorgegeben. Die Filter 20 sind nun so ausgebildet und im Gehäuse so angeordnet, daß sich die Sperrkreisspulen Lp beider Entstörfilter decken. Der Abstand 57 der Sperrkreisspulen Lp der beiden Entstörfilter 20 ist gering und nur durch die Dicken der Leiterplatten 36 und eines Trag­ bleches 58 vorgegeben. Durch diesen geringen Abstand der paral­ lel geführten Sperrkreisspulen Lp der beiden Entstörfilter 20 ist das durch den Gradientenstrom verursachte Magnetfeld im Ent­ störfilter weitgehend kompensiert und kann somit das homogene Grundfeld in der Hochfrequenz-Kabine nicht mehr nennenswert be­ einträchtigen.

Fig. 10 zeigt schematisch in einer Seitenansicht die Anordnung von sechs Entstörfiltern zur Entstörung der Zuleitungen von drei Gradientenspulen Lx, Ly, Lz in einem Gehäuse 48. Alle sechs Ent­ störfilter, die in die Zuleitungen eingefügt sind, können kom­ pakt in einem Gehäuse 48 untergebracht werden, da die magneti­ schen Kopplungen zwischen den einzelnen Störfiltern gering sind. Zum einen ist durch die dichte Führung der Entstörfilter 20 für die Hin- und Rückleitung einer Gradientenspule das vom Gradien­ tenstrom hervorgerufene Magnetfeld weitgehend kompensiert, wie auch das Magnetfeld von unsymmetrischen Störströmen kompensiert ist. Zum anderen sind die Induktivitäten der Sperrkreisspulen Lp und der Saugkreisspulen Ls klein und somit auch das durch symmetrische Störströme hervorgerufene Magnetfeld.

Claims (12)

1. Entstörfilter zur Entstörung einer Zuleitung zu einer Gra­ dientenspule (7, 8, Lx, Ly, Lz) in einem Kernspinresonanz-Bildgerät, dadurch gekennzeichnet, daß das Entstörfilter (20) als Bandsperre für die Betriebsfrequenz des Kernspinresonanz-Bildgerätes ausgebildet ist.

2. Entstörfilter nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Entstörfilter (20) einen richtungssymmetrischen Vierpol mit zwei Eingangsanschlüssen (22, 24) und zwei Ausgangsanschlüssen (26, 28) darstellt, daß der erste Eingangsanschluß (27) und der erste Ausgangsanschluß (26) in die Zuleitung zur Gradientenspule (7, 8, Lx, Ly, Lz) einfügbar ist, daß der zweite Eingangsanschluß (24) und der zweite Aus­ gangsanschluß (28) mit einem Bezugspotentialleiter (29) verbun­ den ist, daß eine Anzahl von Sperrkreisen (30) in Reihe zwi­ schen dem ersten Eingangsanschluß (22) und dem ersten Ausgangs­ anschluß (26) angeordnet ist, daß eine Anzahl von Saugkreisen (34) jeweils zwischen den Eingangsanschlüssen (22, 24), zwischen den Verbindungspunkten (32) der Sperrkreise (30) und dem Bezugs­ potentialleiter (29) und zwischen den Ausgangsanschlüssen (26, 28) angeordnet ist, wobei die Anzahl von Saugkreisen (34) um eins größer ist als die Anzahl von Sperrkreisen (30).

3. Entstörfilter nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sperrkreise (30) aus einer Parallel­ schaltung einer Sperrkreisspule (Lp) mit einem Sperrkreiskonden­ sator (Cp) und die Saugkreise (34) aus einer Reihenschaltung einer Saugkreisspule (Ls) mit einem Saugkreiskondensator (Cs) bestehen.

4. Entstörfilter nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jede Sperrkreisspule (Lp) in ihrer Mitte eine Anzapfung (46) besitzt, die über einen Konden­ sator (Cz) mit dem Bezugspotentialleiter (29) verbunden ist.

5. Entstörfilter nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Anzapfung (46) anstatt über einen Kondensator (Cz) über einen Widerstand (R) mit dem Bezugspoten­ tialleiter (29) verbunden ist.

6. Entstörfilter nach einem der Ansprüche 3 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Sperrkreis­ spulen (Lp) in einer Ebene angeordnet sind und aus in dieser Ebene mäanderförmig ausgebildeten Leiterstücken bestehen.

7. Entstörfilter nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jede Sperrkreisspule (Lp) aus einem U-förmig ausgebildeten Leiterstücken besteht und daß die Enden des Leiterstückes über einen Sperrkreiskondensator (Cs) miteinander verbunden sind.

8. Entstörfilter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrkreisspulen (Lp) auf einer ersten Seite einer Leiterplatte (36) kontaktiert sind, daß auf derselben Seite der Leiterplatte (36) Leiterbahnen angeord­ net sind, die die Saugkreisspulen (Ls) derjenigen Saugkreise bilden, die mit den Verbindungspunkten (32) der Sperrkreise (30) verbunden sind, daß die Sperrkreiskondensatoren (Cp) und die Saugkreiskondensatoren (Cs), die zu den Saugkreisen (34) gehö­ ren, die mit den Verbindungspunkten (32) verbunden sind, auf der ersten Seite der Leiterplatte (36) angeordnet sind und daß die zweite Seite der Leiterplatte (36) nahezu vollständig mit einer Metallisierung (44) bedeckt ist, die mit dem Bezugspotentiallei­ ter (29) verbunden ist.

9. Entstörfilter nach einem der Ansprüche 2 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die Sperr- und Saugkreise (30 bzw. 34) in einem allseitig geschlossenen Ab­ schirmgehäuse (48) angeordnet sind, daß der erste Eingangsan­ schluß (22) und der erste Ausgangsanschluß (26) über jeweils eine Durchführung aus dem Abschirmgehäuse (48) geführt sind, daß der Bezugspotentialleiter (29) mit dem Abschirmgehäuse (48) ver­ bunden ist und daß das Verhältnis von Länge (50) zu Breite (52) des Abschirmgehäuses so gewählt ist, daß die Hohlleiterdämpfung größer als die Filterdämpfung ist.

10. Entstörfilter nach Anspruch 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die mit den Anschlüssen (22, 24 und 26, 28) verbundenen Saugkreise (34) im Abschirmgehäuse (48) direkt an den Durchführungen und dem Abschirmgehäuses (48) ver­ bunden sind, wobei die durch diese Saugkreise (34) gebildeten Leiterschleifen senkrecht aufeinander stehen.

11. Entstörfilterkombination mit zwei Entstörfiltern (20) zur Entstörung der Hin- und Rückleitung einer Gradientenspule (7, 8, Lx, Ly, Lz) in einem Kernspinresonanz-Bildgerät, da­ durch gekennzeichnet, daß in einem Ab­ schirmgehäuse (48) zwei Entstörfilter (20) in geringem Abstand (57) angeordnet sind, daß sich die Sperrkreisspulen (Lp) der beiden Entstörfilter (20) decken wobei die Richtung des Gleich­ stromes in den beiden Entstörfiltern (20) gegensinnig ist, so daß sich das vom Gleichstrom hervorgerufene Magnetfeld im Ab­ schirmgehäuse (48) nahezu aufhebt.

12. Entstörfilterkombinationen zur Entstörung der Hin- und Rückleitung von drei Gradientenspulen (Lx, Ly, Lz) in einem Kernspinresonanz-Bildgerät, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in einem Abschirmgehäuse (48) drei Entstörfilterkombinationen angeordnet sind.