DE4326516C2

DE4326516C2 - Hochfrequenz-Sonde für MRI-Vorrichtungen

Info

Publication number: DE4326516C2
Application number: DE4326516A
Authority: DE
Inventors: Tetsuhiko Takahashi; Yoshikuni Matsunaga; Etsuji Yamamoto; Hiroyuki Itagaki
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1992-08-06
Filing date: 1993-08-06
Publication date: 1998-02-05
Anticipated expiration: 2013-08-07
Also published as: DE4326516A1; US5453692A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Hochfrequenz-Sonde für MRI(magnetic resonance imaging)-Vorrichtungen.

Vor kurzem wurde ein Echo-Planar-Verfahren bei vielen Herstellern und Laboratorien studiert, das eine Bildaufnahme mit besonders hoher Ge schwindigkeit bereitstellt. Ein Magnetfeld mit starkem Gradienten ist zum Ausführen dieses Verfahrens erforderlich, so daß eine Gradienten magnetfeldspule, die bei normaler Bildaufnahme verwendet wird, zum Ausführen dieses Verfahrens nicht verwendbar ist. Somit ist ein Ver fahren vorgeschlagen worden, bei dem eine starke kleine Gradienten magnetfeldspule separat in eine normale Gradientenmagnetfeld spule gesetzt wird, wenn eine Bildaufnahme bei besonders hoher Geschwindigkeit bzw. eine Höchstgeschwindigkeitsbildaufnahme gemacht wird. Eine Hochfrequenz-Sonde, die nur für eine Bildaufnahme bei besonders hoher Frequenz verwendet wird, wird weiterhin innerhalb des kleinen Gradientenmagnetfeldes in der MRI-Vorrichtung dieser Kon struktion verwendet.

Eine Hochfrequenz-Sonde, die allgemein und weit verbreitet verwendet wird, ist eine Sattelspule, ein geschlitzter Tubusresonator (STR, slotted tube resonator) und ein Vielfachelement-Resonator (MER, multiple element resonator), der auch als Vogelkäfig-Resonator bezeichnet wird. Ein QD-Verfahren (Quadrature Detection) ist weithin verwendet worden, um die Empfindlichkeit einer Aufnahme und die Übertragungswirksamkeit einer solchen Spule zu verbessern. Bei diesen Verfahren werden zwei orthogonale, lineare Magnetfelder erzeugt, deren Phasen um 90° gegeneinander verschoben sind, so daß ein syn thetisches Rotationsmagnetfeld erzeugt wird, oder es werden zwei orthogonale, lineare Magnetfelder mit einer Phasenverschiebung von 90° empfangen.

Gemäß dem QD-Verfahren wird, wenn die Intensitäten von Signalen von zwei orthogonalen Spulen zueinander gleich sind, die Empfindlichkeit idealerweise um das 1,4-fache verbessert, verglichen mit einer einzelnen linearen Magnetfelderfassung. Ein anderes Mittel zum Verbessern der Erfassungsempfindlichkeit ist eine Vielfachspulentechnik, die auch als eine Technik mit phasengesteuerter Anordnung (phased array) bezeichnet wird, die für Oberflächenspulen verwendet wird. Dies ist eine Technik, bei der viele relativ kleine Oberflächenspulen, die eine hohe Empfindlichkeit haben, an einem zu erfassenden Objekt angeordnet sind, um dadurch das Gesichtsfeld zu vergrößern, wobei eine hohe Emp findlichkeit erhalten wird. In diesem Fall ist es erforderlich, auf ausgefeilte Weise ein magnetisches Koppeln und damit Interferenz zwi schen den Spulen zu eliminieren, um einen Abfall in der Erfassungs empfindlichkeit zu verhindern, die anderweitig aufgrund solcher Inter ferenz auftreten würde.

Verschiedene solche Verfahren sind vorgeschla gen worden. Das QD-Verfahren ist z. B. in JP-A-4-17837 offenbart, der MER ist z. B. in US-PS 4,825,163, JP-A-60-132547 und -61-95234 offen bart. Die Vielfachspulen als Oberflächenspulen sind z. B. in der Ver öffentlichung der Übersetzung interner Patentanmeldungen Nr. 1990/500,175, JP-B-2-13432 und JP-A-3-68342 offenbart.

Eine Hochfrequenz-Sonde mit einer Hochfrequenz-Abschirmung ist z. B. in JP-A-58-39939 offenbart. Ein Beispiel einer Hochfrequenz-Sonde, die mit einem kleinen Gradientenmagnetfeld verwendet wird, ist in der Zeitschrift "Radiolo gy", Band 181, Seiten 393 bis 397 offenbart.

Herkömmlicherweise ist die Leistungsfähigkeit dieser Hochfrequenz-Son den nicht notwendigerweise optimiert worden und sie sind nicht notwen digerweise geeignet zur Anwendung bei klinischer Diagnose, weil ihre Leistungsfähigkeit nicht gut ist und sie unbequem in der Verwendung sind.

Aus der EP 0 412 824 A1 ist eine Hochfrequenz-Sonde für MRI-Vorrich tungen bekannt, bei welcher für die Untersuchung ausgedehnter Objekte eine Unterteilung der Oberflächenspulen in benachbart angeordnete Tellantennen erfolgt. Zur Entkopplung dieser Teilantennen sind Entkopplungsschleifen vorgesehen, welche die benachbart angeordneten Teilantennen überlappen.

Aus der DE 35 22 401 A1 ist eine Hochfrequenz-Sonde für MRI-Vorrich tungen mit hohlzylindrischen Resonatoren vom sogenannten "Birdcage"-Typ bekannt.

Das technische Problem der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Hochfrequenz-Sonde für MRI-Vorrichtungen mit vergrößertem Gesichtsfeld und phasenempfindlicher Detektion zu schaffen.

Dieses technische Problem wird erfindungsgemäß durch eine Hochfrequenz-Son de für MRI-Vorrichtungen gemäß Anspruch 1 gelöst. Die erfindungs gemäße Hochfrequenz-Sonde weist durch die erfindungsgemäße Vielzahl von hohlzylindrischen Resonatoren ein vergrößertes Gesichtsfeld auf. Darüberhinaus werden durch die erfindungsgemäße phasenempfindliche Entkopplung der hohlzylindrischen Resonatoren durch den Satz von Schleifen die Vorteile der phasenempfindlichen Detektion aufrechterhalten.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegen den Erfindung ergeben sich ans der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeich nung zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Hochfrequenz-Sonde gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 schematisch einen herkömmlichen Resonator;

Fig. 3 die Erzeugung eines Magnetfeldes in einer Ebene, wobei y = 0, in der Hochfrequenz-Sonde von Fig. 1;

Fig. 4 die Erzeugung eines Magnetfeldes in einer Ebene, wobei x = 0, in der Hochfrequenz-Sonde von Fig. 1;

Fig. 5 ein nicht beanspruchtes Ausführungsbeispiel einer Hochfre quenz-Sonde;

Fig. 6 ein anderes Ausführungsbeispiel der erfinderischen Hoch frequenz-Sonde;

Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfinderischen Hochfre quenz-Sonde;

Fig. 8 ein noch weiteres Ausführungsbeispiel der erfinderischen Hoch frequenz-Sonde.

Die vorliegende Erfindung wird unten beschrieben werden bezüglich einem Ausführungsbeispiel von Fig. 1, die eine Perspektivansicht einer bevorzugten Hochfrequenz-Sonde 1 ist. Diese Sonde weist ein Paar von Resonatoren 11 und 12 auf, die die gleiche Gestalt haben, wohingegen eine herkömmliche Hochfrequenz-Sonde nur einen einzelnen Resonator verwendet. Die Resonatoren 11 und 12 sind jeder z. B. ein MER, die; wie gezeigt in Fig. 2, ein Paar von beabstandeten leitfähigen Schleifen 51, 52 aufweist, die sich eine gemeinsame Achse, eine Vielzahl von axial leitfähigen Segmenten (Sprossen) 53, die die Schleifen elektrisch untereinander verbinden, und eine Vielzahl von Kondensatoren 54, die in jeder Schleife oder jedem Segment angeordnet sind, teilen. Der MER des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist von einem Hochpaßtyp, wobei eine Vielzahl von Kondensatoren 54 in den jeweiligen Schleifen angeordnet ist. Eine Einspeisung/ein Empfang eines Hochfrequenz-Leistungssignals in den/von dem Resonator 11 ist in einem QD-System durch induktives Koppeln durch Aufnehmerspulen 31, 32 vorgenommen. In der x-Achsenrichtung ist eine Einspeisung/ein Empfang eines Hochfrequenz-Leistungssignals in einen/von einem Anschluß 111 vorgenommen, wohingegen in der y-Achsenrichtung eine Einspeisung/ein Empfang eines Hochfrequenz-Leistungssignals in einen/von einem An schluß 112 vorgenommen ist.

Eine Einspeisung/ein Empfang eines Hochfrequenz-Leistungssignals in den/von dem Resonator 12 ist ebenso in einem QD-System durch induk tives Koppeln durch Aufnehmerspulen 41, 42 vorgenommen. In der x-Achsenrichtung ist eine Einspeisung/ein Empfang eines Hochfrequenz-Leis tungssignals in einen/von einem Anschluß 121 vorgenommen, wohin gegen in der y-Achsenrichtung eine Einspeisung/ein Empfang eines Hochfrequenz-Leistungssignals in einen/von einem Anschluß 122 vor genommen ist. Eine Schleifenkompensationsspule 13, die eine Störung durch ein Magnetfeld in der x-Achsenrichtung kompensiert, ist in einer Ebene senkrecht zur x-Achsenrichtung des magnetischen Feldes bereitge stellt. Eine Schleifenkompensationsspule 14, die eine Störung durch ein Magnetfeld in der y-Richtung kompensiert, ist in einer Ebene senkrecht zu der y-Achsenrichtung des Magnetfeldes bereitgestellt. Die Kompensa tionsspulen 13 und 14 nehmen jeweils die Form einer "8" an und sind so angeordnet, um auf den Resonatoren 11 und 12 anliegen, und zwar nahe der inneren oder äußeren Oberfläche der hohlen zylindrischen Sonde. Kondensatoren können mit jeder der Spulen 13 und 14 ver schaltet sein, je nach Anforderung, um keine Last an dem Gradienten magnetfeld zu sein. Die Kapazität dieser Kondensatoren ist auf einen Wert (z. B. 1000 pF) gewählt, was eine genügend kleine Impedanz für eine Hochfrequenz (64 MHz bei 1,5 T) bereitstellt, wobei dies eine Magnetresonanzfrequenz ist, und was eine genügend hohe Impedanz bei einer niedrigen Frequenz bereitstellt, die die Hauptkomponente des Gradientenmagnetfeldes ist.

Der Betrieb der Hochfrequenz-Sonden wird unten mit Bezug auf Fig. 3 und 4 beschrieben werden. Fig. 3 zeigt eine Erzeugung eines Magnetfel des von der Hochfrequenz-Sonde in einer x-z-Ebene, wobei y = 0. Die x-Achsenrichtung des Magnetfeldes wird mit Bezug auf Fig. 3 erklärt werden. Der Resonator 11 erzeugt ein Hochfrequenz-Magnetfeld 114 in einer x-Achsenrichtung in einem Bereich 113. Dann überlappt ein Empfindlichkeitsbereich 123 des Resonators 12, wobei der Resonator 12 fähig ist, das Magnetfeld zu erfassen, mit dem Bereich 113 eines Ma gnetfeldes 114, das von dem Resonator 11 erzeugt ist, so daß ohne die Spule 13 ein Induktionsstrom in dem Resonator 12 auftritt und damit ein Signal an einem Anschluß 121 von Fig. 1 erzeugt ist. Somit tritt eine gegenseitige Beeinflussung zwischen den Resonatoren 11 und 12 auf.

Die Kompensationsspule 13 ist nahe dem äußeren Umfang der Resonato ren 11 und 12 angeordnet, und ihr Querschnitt überlappt mit jedem der Bereiche in dem jeweiligen Resonator, wo die Magnetfelder erzeugt sind (Empfindlichkeitsbereiche), so daß die Spule 13 magnetisch mit den Resonatoren 11 und 12 gekoppelt ist. Wie oben erwähnt, nimmt die Spule 13 die Form einer "8" an, welche einen ersten Schleifenabschnitt 13A und einen zweiten Schleifenabschnitt 13B hat, so daß ein Teil eines Magnetflusses 114 invertiert ist, und der resultierende Fluß an den Resonator 12 übertragen wird. Somit ist der Induktionsstrom ausgegli chen. Der Grad dieser Kompensation ist bestimmt, und zwar abhängig von den jeweiligen Magnetflüssen, die von den Resonatoren erzeugt sind und die Kompensationsspule durchlaufen. Dieses optimale Entkoppeln wird durch Feineinstellen der Abstände zwischen den jeweiligen Resona toren 11, 12 und der Spule 13 in der Richtung eines Pfeils in Fig. 3 erreicht, so daß die gegenseitige Beeinflussung zwischen den Resonatoren minimiert ist.

Wenn der Resonator 12 ein Hochfrequenzsignal überträgt, wird das Signal, das in dem Resonator 11 induziert ist, in ähnlicher Weise auf der Grundlage des Prinzips der Reversibilität eines Ereignisses kom pensiert.

Fig. 4 zeigt eine Erzeugung eines Magnetfeldes in einer y-z-Ebene, wobei x = 0, in der Hochfrequenz-Sonde von Fig. 1.

Das Magnetfeld in der y-Achsenrichtung wird in ähnlicher Weise mit Bezug auf Fig. 4 erklärt werden. Der Resonator 11 erzeugt ein Hoch frequenz-Magnetfeld 116 in der y-Achsenrichtung in einem Bereich 115. Dann überlappt der Bereich 115 des Hochfrequenz-Magnetfelds 116, das von dem Resonator 11 erzeugt ist, mit dem Empfindlichkeitsbereich 125 des Resonators 12. Somit würde ohne die Kompensationsspule 14 ein Induktionsstrom in dem Resonator 12 erzeugt werden, und ein Signal würde an dem Anschluß 122 von Fig. 1 erzeugt werden.

Somit tritt eine gegenseitige Beeinflussung zwischen den Resonatoren 11 und 12 auf. Sie ist eliminiert auf eine Weise ähnlich zu jener; die oben erwähnt ist, und zwar durch die Kompensationsspule 14 (Spulen 14A, 14B entsprechen den Spulen 13A, 13B von Fig. 3), die in einer Ebene senkrecht zum Magnetfeld in der y-Achsenrichtung bereitgestellt ist. Diese Magnetfelder in der x- und y-Achsenrichtung können fein einge stellt werden, und zwar unabhängig auf der Grundlage der Orthogonalität dieser Magnetfelder. Es wird erkannt, daß, wenn der Resonator 12 ein Hochfrequenzsignal überträgt, ein Signal, das in dem Resonator 11 induziert ist, auf ähnliche Weise auf der Grundlage der Prinzipien der Reversibilität eines Ereignisses kompensiert ist. Somit wird gesehen werden, daß, da es keine gegenseitige Beeinflussung zwischen den Reso natoren 11 und 12 gibt, diese Resonatoren einen Empfang mit hoher Empfindlichkeit vornehmen können.

Eine spezifizierte Gestalt der Resonatoren 11 und 12 wird unten be schrieben werden. Zum Beispiel hat eine Kopfbild-Aufnahmesonde einen Durchmesser von 300 mm und eine Länge von 200 mm und ist aus 16 Elementen aufgebaut. Die Resonatoren sind z. B. aus einem Kupferrohr mit einem Durchmesser von 3 mm. Jeder Kondensator in jeder der Schleifen hat eine Kapazität von etwa 40∼100 pE. Das Energiever sorgungssystem ist von einem Typ induktiven Koppelns, wobei eine Aufnehmerspule verwendet ist. Die Resonanzfrequenz der Resonatoren 11 und 12 kann fein auf die gewünschte MRI-Frequenz, z. B. von 63,8 MHz bei 1,5 T, für irgendeinen der Anschlüsse eingestellt werden. Magnetisches Koppeln zwischen den Aufnehmerspulen und den entspre chenden Resonanzkörpern kann eingestellt werden, indem ihre relative Position geändert wird, um einen gewünschten Impedanzwert, z. B. 50 Ohm, bereitzustellen. Die Kompensationsspulen 13, 14 können z. B. aus einem Kupferrohr mit einem Durchmesser von 3 mm hergestellt sein. Die Kompensationsspulen können Einrichtungen zur Steuerung ihres Induktionsstroms, wie einen Stellwiderstand oder eine Einfangschaltung (nicht gezeigt) aufweisen.

Fig. 5 zeigt ein nicht beanspruchtes Ausführungsbeispiel einer Hochfre quenz-Sonde, bei der ein Koppeln zwischen den Magnetfeldern des Reso nators in der x- oder y-Achsenrichtung (211, 221) durch eine Überlap pung der benachbarten Enden der Resonatoren 15, 16 eliminiert ist. Somit sind keine Kompensationsspulen erforderlich. In diesem Fall ist es wünschenswert, eine kapazitive Kopplung zwischen den Resonatoren 15 und 16 zu minimieren. Diese Struktur stellt im wesentlichen Null Magnetkopplung zwischen den Resonatoren bereit, wodurch eine gegen seitige Beeinflussung in den Resonatoren minimiert ist, obwohl sich ihre Empfindlichkeitsbereiche 212 und 222 überlappen.

Eine Einspeisung/ein Empfang eines Hochfrequenz-Leistungssignals in die/von den Resonatoren 15 und 16 ist durch Aufnehmerspulen (nicht gezeigt) vorgenommen.

Ein anderes Ausführungsbeispiel kann einen Entkopplungsmechanismus aufweisen, der aus einer Rückkopplungsschaltung aufgebaut ist, die eine Vielzahl von Kondensatoren, z. B. wie offenbart in JP-A-3-68342, aufweist.

Diese Strukturen sind auf eine Ganzkörpersonde oder auf eine Lokalkör personde, wie eine Kniesonde und eine Genicksonde, anwendbar.

Während die obige Beschreibung über den Betrieb der Hochfrequenz-Son de in dem Fall des statischen Magnetfeldes in der z-Achsenrichtung gemacht worden ist, kann die vorliegende Erfindung ebenso wirksam in der Eliminierung einer gegenseitigen Beeinflussung einer elektromagneti schen Hochfrequenzwelle in dem Fall eines statischen Magnetfeldes in einer unterschiedlichen Richtung sein. Die vorliegende Erfindung ist ebenso anwendbar auf verschiedene Sonden vom Typ mit vertikalem Magnetfeld. Das Sende- und Empfangssystem der Resonatoren ist nicht notwendigerweise auf den QD-Typ beschränkt. Eine Einspeisung/ein Empfang von Hochfrequenz-Leistungssignalen in die/von den Resonatoren muß nicht vom Typ induktiven Koppelns sein, sondern kann vom Typ eines kapazitiven Koppelns sein, wobei keine Aufnehmerspule verwendet ist und welcher direkt in dem Hochfrequenz-Leistungssignalanschluß des Resonatorkörpers bereitgestellt ist.

Fig. 6 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der erfinderischen Hochfre quenz-Sonde und ist ebenso eine schematische Querschnittansicht eines Magnetfeld-Generators der MRI-Vorrichtung. Ein Magnet 2 eines stati schen Magnetfeldes ist ein supraleitender Magnet, der ein Magnetfeld mit einer Stärke von 1,5 T in der z-Achsenrichtung erzeugt. In einer Boh rung 21 in dem Magnet ist eine erste Gradientenmagnetfeldspule 3 bereitgestellt, die ein Gradientenmagnetfeld mit einer Stärke von 10 mT/m in der x-, y- und der z-Achsenrichtung eines dreidimensionalen orthogonalen Koordinatensystems erzeugt.

Eine hohlzylindrische elektromagnetische Kupferabschirmung 4 ist in nerhalb der Gradientenmagnetfeldspule bereitgestellt, um so einer elek tromagnetischen Welle mit niedriger Frequenz zu erlauben, durch die Abschirmung von der Innenseite der Abschirmung in Richtung auf die Außenseite und umgekehrt hindurchzutreten, um jedoch einer elektroma gnetischen Welle einer Hochfrequenz nicht zu erlauben, dadurch hin durchzutreten.

Innerhalb der Abschirmung 4 ist eine erste hohlzylindrische Hochfre quenzspule 5 festgemacht, die zum Senden/Empfang verwendet wird, und die elektrisch mit einem Entkopplungsschalter (nicht gezeigt), wie erfor derlich, geöffnet/geschlossen wird. Wenn das Abbild eines Objekts 8 auf eine normale Weise aufgenommen wird, werden die Gradientenmagnet feldspule 3 und die Hochfrequenzspule 5 verwendet.

Da ein starkes Gradientenmagnetfeld für eine Bildaufnahme bei beson ders hoher Geschwindigkeit erforderlich ist, ist eine zweite Gradientenma gnetfeldspule 6 von Fig. 6 innerhalb der Ganzkörper-Hochfrequenzspule 5 bereitgestellt, so daß die Spule 6 entnehmbar mit Stützen 61 an der Wand der Bohrung 21 oder der ersten Hochfrequenzspule 5 festgemacht ist. Die Gradientenmagnetfeldspule 6 nimmt die Form eines elliptischen hohlen Zylinders an, der so bemessen ist, um einen menschlichen Körper darin aufzunehmen, und hat eine Länge von etwa 1 m. Innerhalb der Spule 6 ist eine zweite Hochfrequenzspule 7 bereitgestellt. Wenn das Objekt 8 z. B. der Kopf eines Menschen ist, ist die Radiofrequenzspule 7 eine Kopfbild-Aufnehmerspule zum Senden/Empfang. Sie nimmt die Form eines hohlen Zylinders mit einem Durchmesser von 25 cm und einer Länge von 25 cm an. Die grundsätzliche Struktur der Spule 7 ist ein 16-Element-MER, der für STR oder eine induktiv koppelnde Ener gieversorgung geeignet ist. Die letztere stellt einen erdfreien Zustand für eine Hochfrequenz bereit, so daß sie weniger durch die Umgebung beeinflußt ist als die erstere und stabil sogar bei einer 64 MHz MR-Frequenz ist. Einspeisen/Empfangen eines Hochfrequenz-Leistungssignals durch induktives Koppeln wird durch Aufnehmerspulen 73 in zwei or thogonalen Richtungen in einer x-y-Ebene zum QD-Senden/Empfangen bewirkt.

Ein Spulengehäuse 71 ist aus einem isolierenden Material, wie Acrylharz oder irgendein anderes herkömmliches Isolierharz, hergestellt. Eine elektromagnetische Abschirmung 72 ist mit der äußeren Wand des Gehäuses verbunden und ist aus einer Kupfermasche, einem Kupferstanz blech oder einer porösen Kupferfolie hergestellt. Sie ist über das Ge häuse der MRI-Vorrichtung bezüglich Hochfrequenz geerdet. Die grund sätzliche Struktur der Abschirmung 72 ist ein hohler Zylinder mit einem Durchmesser von 30 cm und einer Länge von 30 cm. Die Abschirmung 72 ist mit der Hochfrequenzspule 7 ausgerichtet. Da die Abschirmung 72 und die Hochfrequenzspule 7 bei Erdpegel bzw. auf einem erdfreien Pegel sind, ist ein statisches Koppeln zwischen der Spule und der Ab schirmung niedrig, und die Hochfrequenz-Charakteristik der Spule wird stabilisiert. Das Vorhandensein der Abschirmung 72 verhindert eine gegenseitige Beeinflussung der Hochfrequenzspule 7 mit der externen Hochfrequenzsonde 5 und der Gradientenmagnetfeldspule 6 und schützt die Hochfrequenzspule 7 vom Einfluß eines möglichen Rauschens, das durch die Spulen 5 und 6 erzeugt wird.

Es ist allgemein bekannt, daß, wenn der Durchmesser der Abschirmung 72 abnimmt, die Empfindlichkeit der Hochfrequenzspule 7 abnimmt. Die Erfinder haben herausgefunden, daß die Empfindlichkeit der Hochfre quenzspule 7 stark abnimmt, wenn die Abschirmung 12 nahe der Auf nehmerspule 73 ist. Um diese Situation zu vermeiden, ist eine andere Abschirmung 72 verwendet worden, die nach außen gerichtete Vorsprünge aufweist, die nur in der Nähe der Aufnehmerspulen 73 bereitgestellt sind. Wie genauer in Fig. 6 gezeigt, hat die Abschirmung eine symmetrische vierpolige Struktur mit vier radial nach außen gerichteten Vorsprüngen, die mit Intervallen von 90° entlang des äußeren Umfangs der Abschirmung 72 beabstandet sind, wobei die Vorsprünge ebenensymmetrisch bezüglich der Ebenen 75 und 76 sind, und wobei jede sich senkrecht bezüglich der Aufnehmerspulen 73 schneidet, um die gleiche Gestalt zu jeder Zeit zu zeigen, wenn die Abschirmung 22 um 90° gedreht wird. Die Struktur stabilisiert die Sondencharakteristik und reduziert eine Abnahme in dem Signal/Rausch-Verhältnis. Demzufolge ist, selbst wenn der Durchmesser der Abschirmung 72 klein ist, der zweckmäßigerweise der Durchmesser eines einbeschriebenen Kreises für die Abschirmung 72 ist, die Empfindlichkeit der Hochfrequenzspule 7 im wesentlichen nicht reduziert.

Da in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Hochfrequenzspule 7 ein integraler Bestandteil der elektromagnetischen Abschirmung 72 ist, ist eine Installationsfähigkeit, die für eine klinische Diagnose wichtig ist, verbessert. Die Hochfrequenzspule 7 ist entnehmbar mit den Stützen 74 an der Gradientenmagnetfeldspule 6 angebracht. Vorzugsweise erleichtert die Bereitstellung eines Gleitmechanismus, der die Hochfrequenzspule 6 oder die Gradientenmagnetfeldspule 5 gleitbar auf einem Bett (nicht gezeigt) lagert, das Einstellen der Spule, um dadurch die Zeit zur Vor bereitung der klinischen Diagnose zu reduzieren und die Notwendigkeit einer Bewegung des Objekts in wünschenswerter Weise zu eliminieren.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das auf ein Magnetfelderzeugungssystem einer vielfachabstimmenden MRI-Vorrichtung gerichtet ist, wird unten mit Bezug auf Fig. 7 beschrieben werden. Das Ausführungsbeispiel ist unterschiedlich von jenem von Fig. 6 darin, daß es keine Spule, wie die zweite Magnetfeldspule 6 von Fig. 6, hat. Das gleiche Bezugszeichen ist verwendet, um das gleiche Element in den Fig. 7 und 6 zu identifizieren. Der Betrieb und die Merkmale des vorliegen den Systems werden beschrieben. Die erste Hochfrequenzspule 5 ist eine Protonen-abbildende Hochfrequenzspule, die bei etwa 64 MHz resoniert. Normales Abbilden wird durch Einstellen eines Objekts 8 innerhalb der Hochfrequenzspule ausgeführt. Phosphor (P) mit einer Massezahl von 31 wird durch Einstellen einer zweiten Hochfrequenzspule 7, die bei etwa 26 MHz resoniert, abgebildet. Die zweite Hochfre quenzspule 7 hat eine elektromagnetische Abschirmung 72, so daß sie nicht mit der äußeren Protonen-abbildenden Hochfrequenzspule 5 inter feriert, und ist nicht von Rauschen beeinflußt, und das Magnetfeld der zweiten Hochfrequenzspule 7 ist nicht gestört. Wünschenswerterweise erlaubt die Bereitstellung eines Gleitmechanismus in der Radionfrequenz spule 7, der die zweite Hochfrequenzspule 7 so einstellt, daß die Spule 7 gleitbar auf einem Bett (nicht gezeigt) gelagert ist, wobei das Objekt 8 auf dem Bett angeordnet ist, ein Einstellen der Hochfrequenzspule 7 ohne Bewegung des Objekts 8, um dadurch eine Zeit zur Vorbereitung einer klinischen Diagnose zu reduzieren und die Notwendigkeit einer Bewegung des Objekts 8 zu eliminieren.

In der vorliegenden Struktur kann eine Doppelabstimmspule als eine erste oder eine zweite Hochfrequenzspule verwendet werden, die zwei Frequenzen mit einer einzelnen Sonde erfassen kann. Zum Beispiel kann die erste Hochfrequenzspule 5 mit der kernmagnetischen Resonanz frequenz von Phosphor mit einem Proton und einer Massezahl von 31 resonieren. Die zweite Hochfrequenzspule 7 kann mit einer kernmagne tischen Resonanzfrequenz von Kohlenstoff (C) mit einer Massezahl von 13 und von Natrium (Na) mit einer Massezahl von 23 resonieren. Dies stellt eine zweckmäßige praktische, vierfach abstimmbare Sonde bereit. Ein Verfahren zum Doppelabstimmen der jeweiligen Spulen kann eine wohlbekannte Technik sein, die von verschiedenen Herstellern und Laboratorien studiert und berichtet wird.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 8 gezeigt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Hochfre quenzspule 7 von Fig. 6 mit einem QD-MER ersetzt, der eine Vielfach spule von Fig. 1 aufweist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Empfindlichkeit der Sonde durch die Verwendung der Vielfachspule und der QD verbessert, und ein Rauschen ist durch eine Hochfrequenz abschirmung begrenzt, so daß das Signal/Rausch-Verhältnis weiter verbes sert wird.

Die Hochfrequenzspule 7 von Fig. 7 kann durch den QD-MER von Fig. 1 ersetzt sein. Während die MRI-Vorrichtung unter Verwendung eines supraleitenden Magneten in der obigen Beschreibung veranschaulicht worden ist, ist die vorliegende Erfindung auf MRI-Vorrichtungen unter Verwendung eines Permanentmagneten anwendbar. Während die Hoch frequenzspule als eine hohlzylindrische Spule veranschaulicht worden ist, können andere Formen von Spulen ebenso Vorteile ähnlich denen her vorbringen, die von der vorliegenden Erfindung wie oben erwähnt hervor gebracht sind. Die Formen der elektromagnetischen Abschirmungen sind innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung veränderbar. Die in den Ausführungsbeispielen veränderte Gradientenmagnetfeldspule ist nur veranschaulichend und kann durch eine mit einer anderen Form und einer anderen Charakteristik ersetzt werden.

Claims

1. Hochfrequenz-Sonde für MRI-Vorrichtungen mit folgenden Merkmalen:

a) eine Vielzahl von hohlzylindrischen Resonatoren (11, 12) sind in axialer Richtung derart zueinander angeordnet, daß die jeweiligen Achsen der hohlzylindrischen Resonatoren im wesentlichen ausge richtet sind;
b) jeder hohlzylindrische Resonator weist Einspeisungs- bzw. Auskopp lungsspulen (31, 32; 41, 42) auf, welche orthogonal zueinander angeordnet sind, derart, daß jeder Resonator zueinander orthogonale Magnetfelder erzeugt bzw. empfängt, welche jeweils ebenfalls orthogonal zum Hauptfeld der MRI-Vorrichtung ausgerichtet sind;
c) jeder hohlzylindrische Resonator weist ein Paar von beabstandeten, leitfähigen Schleifen (51, 52) mit einer gemeinsamen Achse, eine Vielzahl von axialen, leitfähigen Segmenten (53), welche die Schlei fen elektrisch miteinander verbinden, und eine Vielzahl von Kon densatoren (54) in den Schleifen auf;
d) Entkopplungseinrichtungen, die jeweils aus einem Satz von Schlei fenspulen (13, 14) bestehen, welche zur phasenempfindlichen Ent kopplung jeweils in den orthogonal zueinander verlaufenden Ebenen der Einspeisungs- bzw. Auskopplungsspulen (32, 42; 31, 41) an geordnet sind und sich jeweils über zwei benachbarte Resonatoren erstrecken, so daß die Hochfrequenzkopplung zwischen diesen benachbarten Resonatoren eliminiert wird.

2. Hochfrequenz-Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Satz bildenden Schleifenspulen (13, 14) die Form einer "8" auf weisen.