DE4434949A1 - Mammographie-Antennenanordnung für Magnetresonanzuntersuchungen einer weiblichen Brust - Google Patents
Mammographie-Antennenanordnung für Magnetresonanzuntersuchungen einer weiblichen BrustInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Mammographie-Antennenanordnung
für Magnetresonanzuntersuchungen einer weiblichen Brust mit
einer Leiteranordnung, die einen geschlossenen Stromkreis
bildet und eine Aufnahmeöffnung für die weibliche Brust um
schließt.
Eine Antennenanordnung der eingangs genannten Art ist aus dem
US-Patent 5 280 249 bekannt. Die dort beschriebene Antennen
anordnung umfaßt zwei voneinander entkoppelte Teilantennen
zur Erzeugung oder zum Empfang von zirkular polarisierten
Hochfrequenzfeldern. Die erste Teilantenne ist als Rahmen
spule ausgebildet und umschließt eine Aufnahmeöffnung für die
zu untersuchende Brust. Die zweite Teilantenne umfaßt zwei
Teilspulen die gegenüberliegend voneinander angeordnet sind
und von der Rahmenspule durchdrungen werden. Die zirkular
polarisierte Charakteristik ist in einem Untersuchungsraum
vorhanden, der innerhalb der Rahmenspule und außerhalb der
Teilspulen liegt. Der Einsatz der Antennenanordnung in einem
Magnetresonanzgerät erfolgt derart, daß das statische Haupt-
oder Grundmagnetfeld parallel zur einer gedachten Verbin
dungslinie zwischen den beiden Teilspulen verläuft. Damit
liegt die Aufnahmeöffnung bei einer horizontalen Ausrichtung
des Hauptmagnetfeldes in einer horizontalen Ebene. Brustun
tersuchungen können dann in einer Bauchlage der Patientin
durchgeführt werden. Beim Einsatz dieser Antennenanordnung in
Magnetresonanzgeräten mit einem vertikal ausgerichteten
Hauptmagnetfeld liegt die Aufnahmeöffnung dann ebenfalls in
einer im wesentlichen vertikal ausgerichteten Fläche.
Weiterhin ist bekannt eine Antennenanordnung mit zirkular
polarisierter Charakteristik, die zur Untersuchung des Kopfes
vorgesehen ist. Diese Antennenanordnung umfaßt vier auf einem
Zylindermantel axial ausgerichtete streifenförmige Leiter
stücke. Benachbarte Leiterstücke sind an ihren Enden jeweils
über Kondensatoren miteinander verbunden. Die Antennenan
ordnung ist vorgesehen zum Einsatz in Magnetresonanzgeräte
mit einem horizontal ausgerichteten Grundmagnetfeld, wobei
die Leiterstücke parallel zum Grundmagnetfeld ausgerichtet
werden müssen. Prinzipiell könnte die Antennenanordnung auch
in Magnetresonanzanlagen mit einem vertikalen Magnetfeld ein
gesetzt werden, wobei dann die Aufnahmeöffnung im wesentlich
en in einer horizontalen Fläche zu liegen käme. Die Antennen
anordnung ist jedoch für Magnetresonanz- oder MR-Mammographie
weniger geeignet, weil die Struktur einer solchen Antenne der
Anatomie der weiblichen Brust schlecht angepaßt ist und somit
nicht die optimale Bildqualität erzielt wird.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Antennen
anordnung anzugeben, mit der bei einem vertikalen Haupt
magnetfeld mit hoher Qualität Magnetresonanzuntersuchungen
der weiblichen Brust in Bauchlage der Patientin durchgeführt
werden können.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Aufnahmeöffnung in
einer Fläche liegt, die im wesentlichen horizontal ausgerich
tet ist, daß zwei bogenförmige Leiterstücke mit ihren Enden
über elektrische Verbindungsstellen mit der Leiteranordnung
verbunden sind und einen Untersuchungsraum umgeben, der zur
Aufnahme der weiblichen Brust ausgebildet ist, daß die beiden
Leiterstücke in jeweils einer vertikalen, im wesentlichen
ebenen Fläche angeordnet sind und daß die beiden Flächen
senkrecht zueinander ausgerichtet sind. Die bogenförmigen
Leiterstücke erlauben eine gute geometrische Anpassung der
Antennenanordnung an das Untersuchungsgebiet auch im von der
Aufnahmeöffnung entfernten Bereich des Untersuchungsraum, wo
durch ein hohes Signal-Rauschverhältnis erzielt wird. Wegen
der relativ offenen Gestaltung des Antennensystems können gut
Systeme zur Fixierung der Brust sowie Lokalisationseinrich
tungen für Läsionen oder Biopsiesysteme untergebracht werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus,
daß die beiden Leiterstücke gleich und jeweils zu einer Sym
metrieachse symmetrisch ausgebildet sind und daß die Symme
trieachsen deckungsgleich angeordnet sind. Damit sind die
beiden Teilsysteme schon aufgrund der Symmetrie voneinander
entkoppelt.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die bei
den Leiterstücke zur Optimierung der Feldhomogenität band
förmig ausgebildet.
Zur Anpassung an die Arbeitsfrequenz und zum Einspeisen bzw.
Abgreifen des Antennensignals ist in einer weiteren vorteil
haften Ausgestaltung in die Leiteranordnung jeweils zwischen
den elektrischen Verbindungsstellen ein kapazitives Element
eingefügt.
In einer Variante ist zur Anpassung an die Arbeitsfrequenz
und zum Einspeisen bzw. Abgreifen des Antennensignals in die
beiden Leiterstücke jeweils mindestens ein kapazitives Ele
ment eingefügt.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich da
durch aus, daß die Leiteranordnung einen ausgebuchteten Teil
umfaßt. Damit kann auch im diagnostisch interessanten Lymph
abflußgebiet der Brust im Bereich der Axilla eine ausreich
ende Empfindlichkeit der Antennenanordnung für horizontale
Feldkomponenten erzielt werden. Durch eine geeignete Wahl der
kapazitiven Elemente und gegebenenfalls zusätzliche Indukti
vitäten läßt sich eine Entkopplung der nun asymmetrischen
Anordnung erreichen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist ebenfalls
zur Erhöhung der Empfindlichkeit im Bereich der Axilla eine
weitere Leiterschleife seitlich von der Aufnahmeöffnung und
vom Untersuchungsraum abgewandt angeordnet.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung betrifft ein Anten
nensystem mit zwei gleichen nebeneinander angeordneten und
gleich ausgerichteten Antennenanordnungen, wobei zwischen den
beiden Antennenanordnungen ein Hochfrequenzschirm angeordnet
ist. Der Hochfrequenzschirm dient der Entkopplung der beiden
Einzelsysteme, die sonst - durch die enge Nachbarschaft be
dingt - in ihrer Symmetrie gestört wären. Zur Vermeidung von
Gradientenwirbelströmen kann der Hochfrequenzschirm ge
schlitzt ausgeführt sein.
Im folgenden werden fünf Ausführungsbeispiele der Erfindung
an Hand von fünf Figuren erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine grundsätzliche Mammographie-Antennenanordnung für
einen Einsatz in einem Magnetresonanzgerät mit einem
vertikalen Grundmagnetfeld,
Fig. 2 eine Variante der Mammographie-Antennenanordnung nach
Fig. 1,
Fig. 3 eine Mammographie-Antennenanordnung mit einer erhöhten
Empfindlichkeit im axillaren Bereich,
Fig. 4 eine weitere Mammographie-Antennenanordnung mit erhöh
ter Empfindlichkeit im axillaren Bereich und
Fig. 5 ein Mammographie-Antennensystem mit zwei nebeneinander
angeordneten Einzel-Antennenanordnungen.
Die in Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht dargestellte
Mammographie-Antennenanordnung 1 ist für den Einsatz in einem
Magnetresonanzgerät mit einem vertikalen Grundfeld Bo vorge
sehen. Die vertikale Magnetfeldrichtung ist durch einen
Pfeil 2 symbolisiert. Eine kreisrunde und in sich geschlos
sene Leiteranordnung 4 ist in einer horizontalen Ebene ange
ordnet. Sie umschließt eine Aufnahmeöffnung für die weibliche
Brust, so daß eine Untersuchung in Bauchlage einer Patientin
durchgeführt werden kann. Zwei bogenförmige Leiterstücke 6
und 8 sind mit ihren Enden über elektrische Verbindungsstel
len 10 bzw. 12 mit der Leiteranordnung 4 verbunden. Die bei
den Leiterstücke 6, 8 sind in jeweils einer vertikalen ebenen
Fläche angeordnet, wobei die beiden Flächen senkrecht zuein
ander ausgerichtet sind.
Die beiden Leiterstücke 6, 8 sind gleich und jeweils zu einer
Symmetrieachse 14 symmetrisch ausgebildet. Zusätzlich sind
die Symmetrieachsen 14 deckungsgleich angeordnet und laufen
durch den Mittelpunkt der kreisförmigen Leiteranordnung 4.
Bei dieser vollständig symmetrischen Anordnung der Leiter
stücke 6, 8 liegen die Verbindungsstellen 10 und 12 jeweils
auf einer Linie durch den Mittelpunkt der kreisförmigen
Leiteranordnung 4, wobei sich die beiden Linien unter einem
rechten Winkel schneiden.
Die Leiterstücke 6, 8 umgeben einen Untersuchungsraum, der
zur Aufnahme einer durchschnittlichen weiblichen Brust ausge
bildet ist.
Zur Abstimmung der Antennenanordnung 1 auf die Arbeitsfre
quenz ist in der Leiteranordnung 4 jeweils zwischen zwei
benachbarten Verbindungsstellen 10, 12 ein kapazitives Ele
ment 15, 16, 18, 19 eingefügt, deren Kapazitätswerte auf
Grund der symmetrischen Anordnung hier gleich sind.
Parallel zu den kapazitiven Elementen 15 und 16 ist jeweils
ein Signalanschluß 20 bzw. 22 zum Einspeisen oder Abgreifen
des Antennensignals vorgesehen. Die Mammographie-Antennen
anordnung ist sowohl für zirkular polarisierten Betrieb als
auch für Arraybetrieb geeignet, da die Signalanschlüsse 20
und 22 jeweils mit einer unabhängigen Teilantenne verbunden
sind. Im Sendefall erzeugen die beiden Teilantennen im Unter
suchungsraum senkrecht aufeinander stehende hochfrequente
Magnetfelder B₁ und B₂ (durch Pfeile 23 bzw. 25 symboli
siert), die im wesentlichen horizontal ausgerichtet sind.
Sind die elektrischen Sendesignale um 90° phasen verschoben,
können zirkular polarisierte Magnetfelder erzeugt werden. Es
soll darauf hingewiesen werden, daß eine Teilantenne jeweils
beide bogenförmigen Leiterstücke 6, 8 umfaßt. Die
Unabhängigkeit der beiden Teilantennen wirkt sich dahingehend
aus, daß ein z. B. an den Signalanschlüssen 22 zugeführtes
Signal zwar an dem gegenüberliegenden kapazitiven Element 19
ein Signal erzeugt, jedoch nicht an den kapazitiven Elementen
15 und 18. Zur Verbesserung der Entkopplung der Teilantennen
und zur Symmetrierung können zusätzlich die Leiterstücke 6, 8
in dem Schnittpunkt 21 mit der Symmetrieachse 14 miteinander
elektrisch verbunden werden.
Die Antennenanordnung 1 nach Fig. 2 unterscheidet sich von der
Antennenanordnung 1 nach Fig. 1 darin, daß die kapazitiven
Elemente 15, 16, 18, 19 nicht in die Leiteranordnung 4,
sondern in der Nähe der Verbindungsstellen 10, 12 in die
Leiterstücke 6, 8 eingefügt sind. Hier werden die
unabhängigen Teilantennen jeweils von einem bogenförmigen
Leiterstück 6, 8 gebildet.
Mit der in Fig. 3 dargestellten Antennenanordnung läßt sich
zusätzlich auch der diagnostisch wichtige axillare Bereich
erfassen. Dazu ist ein Teil 24 der Leiteranordnung 4
ausgebuchtet. Dieser Teil 24 ist aus der horizontalen Ebene,
in der die Aufnahmeöffnung liegt, vom Untersuchungsraum weg
nach oben gebogen. Der ausgebuchtete Teil 24 erhöht damit
seitlich und oberhalb der Aufnahmeöffnung die Empfindlichkeit
der Antennenanordnung 1 für horizontale Feldkomponenten. Im
Sendefall kann der Teil 24 ein im wesentlichen horizontal
ausgerichtetes Feld B₃ (Pfeil 27) erzeugen, das hauptsächlich
durch das Signal am Signalanschluß 22 bestimmt ist. Die zur
Abstimmung und zum Signalabgriff notwendigen kapazitiven
Elemente 15, 16, 18, 19 können wegen der nun unsymmetrischen
Anordnung nicht mehr gleich sein, insbesondere unterscheidet
sich der Kapazitätswert des kapazitiven Elements 19 von den
übrigen kapazitiven Elementen 14, 16, 18.
Fig. 4 zeigt eine weitere Mammographie-Antennenanordnung 1 mit
erhöhter Empfindlichkeit im axillaren Bereich. Die grundsätz
liche Struktur der Antennenanordnung Fig. 4 entspricht der An
tennenanordnung nach Fig. 1, wobei jedoch hier aus Gründen der
besseren Homogenität im Untersuchungsraum die Leiterstücke 6,
8 bandförmig ausgebildet sind. Eine ähnliche Feldverteilung
wie mit bandförmigen Leiterstücken 6, 8 kann auch durch mehr
ere parallel angeordnete z. B. runde Leiter erzielt werden.
Der axillare Bereich wird hier mit einer weiteren Leiter
schleife 26 abgedeckt, die seitlich zur Aufnahmeöffnung in
einer im wesentlichen vertikalen Richtung angeordnet ist. Die
Lage der Leiterschleife 26 ist zwar durch die Anatomie vorge
geben, jedoch sollte darauf geachtet werden, daß die Empfind
lichkeitscharakteristik - dargestellt durch den Pfeil 27 für
die Feldrichtung von B₃ - vorwiegend horizontal verläuft. In
der Leiterschleife 26 befindet sich ein kapazitives Element
28 zur Abstimmung und zum Signalabgriff.
Ein Mammographie-Antennensystem mit zwei gleichen Einzel-An
tennenanordnungen 1, ähnlich wie die Anordnung nach Fig. 1,
ist in Fig. 5 dargestellt. Der Abstand der beiden Einzel-An
tennenanordnungen 1 ist durch eine durchschnittliche Anatomie
gegeben, könnte jedoch auch variabel sein. Zur Entkopplung
der beiden Einzel-Antennenanordnungen 1 ist ein Hochfrequenz
schirm 30 vorgesehen, der eine gegenseitige Beeinflussung der
Einzelantennenanordnungen 1 minimal hält. Der Hochfrequenz
schirm 30 besteht im wesentlichen aus einem flächenförmigen
Leiter, der zur. Vermeidung von Gradientenwirbelströmen ge
schlitzt ausgeführt ist. Die Einzel-Antennenanordnungen 1
sind hier mit ihren Signalanschlüssen 20, 22 parallel ge
schaltet. Dazu sind die Signalanschlüsse 20, 22 jeweils über
weitere kapazitive Elemente 32 bzw. 34 mit Zuleitungen 36
bzw. 38 verbunden. Möglich wäre auch eine getrennte Ansteue
rung der Einzel-Antennenanordnungen 1 über vier Zuleitungen.
Der vorstehend erwähnte Hochfrequenzschirm 30 kann auch ent
fallen, wenn die die induktive Verkopplung der beiden neben
einander liegenden Einzel-Antennenanordnungen 1 durch eine
kapazitive Kopplung kompensiert wird. Dazu können, vorzugs
weise parallel zu den beiden einander gegenüberliegenden Sig
nalanschlüssen 20, die beiden Einzel-Antennenanordnungen über
Kompensationskapazitäten (hier nicht dargestellt) miteinander
verbunden werden.
Claims (13)
1. Mammographie-Antennenanordnung (1) für Magnetresonanz
untersuchungen einer weiblichen Brust mit einer Leiteran
ordnung (4), die einen geschlossen Stromkreis bildet und eine
Aufnahmeöffnung für die weibliche Brust umschließt,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Aufnahmeöffnung in einer Fläche liegt, die im wesentlichen
horizontal ausgerichtet ist, daß zwei bogenförmige Leiter
stücke (6, 8) mit ihren Enden über elektrische Verbindungs
stellen (10, 12) mit der Leiteranordnung (4) verbunden sind
und einen Untersuchungsraum umgeben, der zur Aufnahme der
weiblichen Brust ausgebildet ist, daß die beiden Leiterstücke
(6, 8) in jeweils einer vertikalen, im wesentlichen ebenen
Fläche angeordnet sind und daß die beiden Flächen senkrecht
zueinander ausgerichtet sind.
2. Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die beiden Leiterstücke
(6, 8) gleich und jeweils zu einer Symmetrieachse (14) sym
metrisch ausgebildet sind und daß die Symmetrieachsen (14)
deckungsgleich angeordnet sind.
3. Antennenanordnung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß sich am Schnittpunkt (21)
mit den Symmetrieachsen die beiden Leiterstücke (6, 8)
kreuzen.
4. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die
beiden Leiterstücke (6, 8) bandförmig ausgebildet sind.
5. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß in der
Leiteranordnung (4) jeweils zwischen den elektrischen
Verbindungsstellen (10, 12) ein kapazitives Element (15, 16,
18, 19) eingefügt ist.
6. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß in die
beiden Leiterstücke (6, 8) jeweils ein kapazitives Element
(15, 16, 18, 19) eingefügt ist.
7. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Leiteranordnung (4) zumindest teilweise kreisbogenförmig
ausgebildet ist.
8. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Leiteranordnung (4) zumindest teilweise in einer ebenen
Fläche angeordnet ist.
9. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Aufnahmeöffnung und der Untersuchungsraum der Anatomie einer
durchschnittlichen weiblichen Brust angepaßt ist.
10. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Leiteranordnung (4) einen ausgebuchteten Teil (24) umfaßt.
11. Antennenanordnung nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß der ausgebuchtete Teil
(24) vom Untersuchungsraum abgewandt seitlich von der
Aufnahmeöffnung angeordnet ist.
12. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß eine
weitere Leiterschleife (26) vom Untersuchungsraum abgewandt
seitlich von der Aufnahmeöffnung angeordnet ist.
13. Antennensystem mit zwei gleichen, nebeneinander
angeordneten und gleich ausgerichteten Antennenanordnungen
(1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen den beiden
Antennenanordnungen (1) ein Hochfrequenzschirm (30)
angeordnet ist.
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