NL194349C - Device for generating a magnetic field gradient in an apparatus for studying a body or an object by magnetic core resonance. - Google Patents

Description

1 1943491 194349

Inrichting voor het opwekken van een magnetische veldgradiënt In een apparaat voor het bestuderen ' van een lichaam of een voorwerp door magnetische kemresonantieDevice for generating a magnetic field gradient In an apparatus for studying a body or an object by magnetic core resonance

De uitvinding betreft een inrichting voor het opwekken van een magnetische veldgradiënt in een apparaat 5 voor het bestuderen van een lichaam of een voorwerp door magnetische kemresonantie.The invention relates to a device for generating a magnetic field gradient in an apparatus 5 for studying a body or an object by magnetic core resonance.

Een dergelijke inrichting is bekend uit de in Nederland ter inzage gelegde octrooiaanvrage 8603076, van oudere rang. De onderhavige inrichting kan een onafhankelijke sectie vormen die geschikt is om te worden samengevoegd met een apparaat voor het onderzoeken van een lichaam door magnetische kemresonantie.Such a device is known from patent application 8603076 of older grade laid open in the Netherlands. The present device can form an independent section suitable for joining with an apparatus for examining a body by magnetic core resonance.

Een inrichting van een uit de aanhef genoemde soort is daartoe volgens de uitvinding gekenmerkt, 10 doordat de inrichting een plaat bevat van een stof die geen of weinig magnetische kemresonantiesignalen afgeeft, meer in het bijzonder een plastische stof, en dat een gradiëntspoel zich geheel bevindt aan één en dezelfde zijde van deze plaat en aan die zijde van de plaat is bevestigd en het te bestuderen lichaam moet worden aangebracht tegen de plaat aan de zijde gelegen tegenover die waar zich de gradiëntspoel bevindt.A device of the type mentioned in the preamble is characterized for this purpose according to the invention in that the device comprises a plate of a substance which does not or hardly emits magnetic core resonance signals, more in particular a plastic substance, and that a gradient coil is entirely situated at one and the same side of this plate and on that side of the plate are attached and the body to be studied must be placed against the plate on the side opposite that where the gradient coil is located.

De gradiëntspoel bevat twee wikkelingen symmetrisch ten opzichte van een plat vlak loodrecht staande 15 op de plaat en de grootste afmeting van de plaat, welke twee wikkelingen in serie of parallel zijn geschakeld.The gradient coil comprises two windings symmetrical to a flat plane perpendicular to the plate and the largest dimension of the plate, which two windings are connected in series or in parallel.

De ontvangstspoel kan eveneens op de plaat zijn bevestigd aan dezelfde kant als de gradiëntspoel, en meer in het bijzonder in het midden van deze spoel.The receiving coil can also be mounted on the plate on the same side as the gradient coil, and more particularly in the center of this coil.

Het apparaat voor het onderzoeken van een lichaam (of van een voorwerp) door magnetische kem-20 resonantie (MKR) volgens langzame en snelle methoden, kan omvatten: middelen voor het opwekken van een statisch homogeen magnetisch hoofdveld, georiënteerd volgens een bepaalde richting, in welk statisch veld het lichaam is aangebracht; inrichtingen voor het opwekken van gradiënten van het magnetische veld in drie richtingen in de ruimte in een te onderzoeken volume van het lichaam; middelen voor het opwekken van een radiofrequentie; en middelen voor het detecteren van signalen van magnetische kemresonantie 25 voortgebracht door het te bestuderen lichaam.The apparatus for examining a body (or an object) by magnetic core resonance (MKR) according to slow and fast methods, may comprise: means for generating a static homogeneous main magnetic field, oriented in a certain direction, in which static field the body is applied to; devices for generating three-direction magnetic field gradients in space in a body volume to be examined; means for generating a radio frequency; and means for detecting magnetic core resonance signals generated by the body to be studied.

Dit apparaat heeft meer in het bijzonder betrekking op het met magnetische kemresonantie onderzoeken van de oppervlaktelaag van het lichaam, en meer in bijzonder voor het onderzoeken van de menselijke huid teneinde een beeld van de huid te verkrijgen door middel van magnetische kemresonantie.This device relates more particularly to magnetic core resonance screening of the surface layer of the body, and more particularly to the examination of human skin in order to obtain an image of the skin by magnetic core resonance.

Het is bekend dat een apparaat voor het vormen van beelden met behulp van magnetische kem-30 resonantie het mogelijk maakt beelden te vormen van het inwendige van het menselijk lichaam met een oplossing in de grootte-orde van een millimeter. De ruimtelijke plaatsing in het te bestuderen volume van het lichaam wordt verkregen door superpositie van magnetische veldgradiënten op het statische hoofdveld waarvan de richting in het algemeen wordt bepaald door de z-as.It is known that an apparatus for forming images using magnetic core resonance makes it possible to form images of the interior of the human body with a solution on the order of a millimeter. The spatial placement in the volume of the body to be studied is obtained by superposition of magnetic field gradients on the main static field, the direction of which is generally determined by the z-axis.

Bij de thans bekende apparaten voor beeldvorming met behulp van magnetische kemresonantie bezitten 35 de inrichtingen voor het opwekken van magnetische veldgradiënten in drie richtingen van de ruimte, in het algemeen een cilindrische vorm waarvan de afmetingen voldoende groot zijn voor het erin aanbrengen van een geheel lichaam, meer in het bijzonder een menselijk lichaam. Zulke apparaten maken het mogelijk zones te onderzoeken die zich op elke willekeurige plaats van het lichaam bevinden waarvan dit lichaam gemakkelijk in het apparaat kan worden aangebracht voor het uitvoeren van het onderzoek van de 40 gewenste zone. Men kan derhalve zeggen dat die apparaten het onderzoek van het "gehele lichaam" mogelijk maken, hetgeen een belangrijk voordeel is.In currently known magnetic core resonance imaging devices, the magnetic field gradient generating devices have three directions of space, generally a cylindrical shape, the dimensions of which are large enough to accommodate a whole body, more particularly a human body. Such devices make it possible to examine zones located at any location of the body of which this body can be easily inserted into the device to perform the examination of the desired zone. It can therefore be said that these devices allow "whole body" examination, which is an important advantage.

Tengevolge van de aanzienlijke geometrische afmetingen van de inrichtingen (in het algemeen gevormd _ door elektromagnetische spoelen) .voor, het oDwekken van de maanetische_yeldaradiënten-zlin-echterLde____ elektrische vermogens die in het geding zijn aanzienlijk. Om een idee te geven: het elektrische vermogen 45 dat benodigd is voor het opwekken van een gradiënt met een bepaalde intensiteit is in hoofdzaak evenredig met de vijfde macht van de afmeting (in het algemeen de diameter) van de elektrische spoel voor het opwekken van de gradiënt.Due to the considerable geometrical dimensions of the devices (generally formed by electromagnetic coils), for the generation of the moonetic yelararadients, the electric power involved is considerable. To give an idea: the electrical power 45 required to generate a gradient of a certain intensity is substantially proportional to the fifth power of the size (generally the diameter) of the electrical coil for generating the gradient.

Nu is het gewenst, voor het verbeteren van de oplossing van de beeldvorming, meer in het bijzonder in het geval van het vormen van een beeld van het oppervlak, een verhoogde intensiteit van de gradiënt te 50 verkrijgen en/of een kortere tijd voor het omschakelen (of Voor het tot stand brengen van de gradiënt).Now, in order to improve the resolution of the imaging, more particularly in the case of forming an image of the surface, it is desirable to obtain an increased gradient intensity and / or a shorter switching time (or For creating the gradient).

Tengevolge van de grote geometrische afmetingen van de spoelen, die hiervoor zijn genoemd, zou een dergelijke verbetering van de oplossing niet te realiseren elektrische vermogens vereisen. Men zou kunnen overwegen de afmetingen (de diameter) van de spoelen voor de gradiënt te verkleinen, maar hierdoor wordt de toegankelijkheid van het inwendige van deze spoelen voor het lichaam bemoeilijkt of zou men zelfs 55 merken dat het apparaat beperkt is tot het onderzoek van slechts bepaalde lichaamsdelen en een onderzoek van het gehele lichaam niet meer mogelijk zou zijn.Due to the large geometric dimensions of the coils mentioned above, such an improvement of the solution would require unrealizable electrical powers. One might consider reducing the size (diameter) of the coils for the gradient, but this would make the accessibility of the interior of these coils to the body more difficult or it would even be noticed that the device is limited to examining only parts of the body and a whole-body examination would no longer be possible.

194349 2194349 2

De uitvinding bestaat, behalve uit de inrichtingen die hiervoor zijn beschreven, uit een aantal andere inrichtingen waarvan hieronder meer expliciet sprake zal zijn naar aanleiding van een speciale uitvoeringsvorm beschreven aan de hand van de bijgevoegde tekeningen, welke uitvoeringsvorm echter in het geheel niet beperkend is.The invention consists, apart from the devices described above, of a number of other devices, which will be more explicitly discussed below in connection with a special embodiment described with reference to the appended drawings, which embodiment, however, is by no means limitative.

5 Figuur 1 van deze tekeningen is een schematisch en perspectivisch aanzicht van een apparaat volgens de uitvinding.Figure 1 of these drawings is a schematic and perspective view of an apparatus according to the invention.

Figuur 2 is tenslotte een bovenaanzicht van de inrichting van figuur 1, waarbij sommige delen zijn weggesneden.Figure 2 is finally a top view of the device of Figure 1, with some parts cut away.

10 In de tekeningen, en meer in het bijzonder in figuur 1, ziet men een apparaat 1 voor het onderzoeken van een lichaam of een voorwerp door magnetische kemresonantie (MKR), en wel in het bijzonder voor het onderzoeken van de oppervlaktelaag van dit lichaam of dit voorwerp.In the drawings, and more particularly in Figure 1, there is shown an apparatus 1 for examining a body or an object by magnetic core resonance (MKR), in particular for examining the surface layer of this body or this item.

In het uitvoeringsvoorbeeld weergegeven in de tekeningen dient het apparaat 1 voor het in vivo onderzoeken van de huid van een menselijk lichaam, meer in het bijzonder geeft de eerste tekening een 15 voorarm 2 weer van een (niet weergegeven) persoon waarvan een zone van de huid wordt onderworpen aan het onderzoek met MKR.In the exemplary embodiment represented in the drawings, the device 1 serves for examining the skin of a human body in vivo, more particularly the first drawing represents a forearm 2 of a person (not shown) whose area of the skin is subject to research with MKR.

Het apparaat 1 bevat middelen 3 voor het opwekken van een statisch magnetisch hoofdveld HO, zo homogeen mogelijk, schematisch aangegeven met een pijl in figuur 1 en georiënteerd in een richting Oz. De middelen 3 worden gevormd door een groep elektromagnetische spoelen 4 die schematisch zijn weergege-20 ven, verdeeld in de richting Oz, welke spoelen 4 een gesloten en in het algemeen cirkelvormige omtrek bezitten, waarvan het middenvlak loodrecht staat op de as Oz, en welke spoelen 4 zijn gecentreerd om deze as Oz.The device 1 comprises means 3 for generating a static main magnetic field HO, as homogeneous as possible, schematically indicated by an arrow in Figure 1 and oriented in a direction Oz. The means 3 are formed by a group of electromagnetic coils 4 which are schematically shown, distributed in the direction Oz, which coils 4 have a closed and generally circular circumference, the center plane of which is perpendicular to the axis Oz, and which coils 4 are centered about this axis Oz.

Het lichaam of het voorwerp te bestuderen met MKR,· in het huidige geval van de voorarm 2, wordt | gebracht in het inwendige volume van de spoelen 4 en zodoende aangebracht in het statische veld HO.Studying the body or object with MKR, · in the current case of the forearm 2, becomes | introduced into the internal volume of the coils 4 and thus disposed in the static field HO.

I 25 De inrichtingen Dx, Dy, Dz zijn aangebracht voor het opwekken van magnetische veldgradiênten in de drie ruimtelijke richtingen Ox, Oy, Oz, en wel loodrecht op elkaar, in een volume van het te onderzoeken lichaam, waarbij het punt O zich in het midden van de spoel en bevindt.The devices Dx, Dy, Dz are provided for generating magnetic field gradients in the three spatial directions Ox, Oy, Oz, and perpendicular to each other, in a volume of the body to be examined, the point O being located in the center of the coil and is located.

De inrichtingen Dx, Dy voor het opwekken van de dwarse gradiënten Gx, Gy in de richtingen evenwijdig aan Ox en Oy, kunnen worden gevormd door een samenstel van halfcirkelvormige windingen gelegen in 30 een vlak loodrecht op het hoofdveld HO gericht langs Oz. De windingen van de inrichting Dy zijn over een hoek verschoven waarvan de grootte geschikt is met betrekking tot die van de inrichting Dx. De windingen van de inrichtingen Dy en Dz zijn niet weergegeven in figuur 1 waarin slechts met streepstippellijnen delen van de cirkels C zijn aangegeven waarop de middellijnen zijn gelegen van die windingen.The devices Dx, Dy for generating the transverse gradients Gx, Gy in the directions parallel to Ox and Oy, can be formed by an assembly of semicircular turns located in a plane perpendicular to the main field HO directed along Oz. The turns of the device Dy are shifted through an angle, the size of which is suitable with respect to that of the device Dx. The windings of the devices Dy and Dz are not shown in figure 1 in which only dashed lines indicate parts of the circles C on which the center lines of those windings are situated.

Middelen E voor het opwekken van radiofrequenties en middelen R voor het detecteren van magnetische 35 kernresonantiesignalen voortgebracht door het te bestuderen lichaam 2 zijn eveneens aangebracht. De middelen E voor het exciteren en de middelen R voor het detecteren kunnen worden gevormd door eenzelfde spoel als in het geval weergegeven in figuur 1, of door verschillende spoelen.Means E for generating radio frequencies and means R for detecting magnetic nuclear resonance signals produced by the body 2 to be studied are also provided. The means E for exciting and the means R for detecting can be formed by the same coil as in the case shown in Figure 1, or by different coils.

Vele artikelen, werken en mededelingen hebben uitvoerig de principes uiteengezet van de magnetisch kemresonantie, die het gevolg is van het feit dat bepaalde kernen, en meer in het bijzonder de protonen 40 (waterstofkernen) een spin bezitten die equivalent is met een magnetische dipool, en die georiënteerd kunnen worden als zij in een extern magnetisch veld worden geplaatst. Na geëxciteerd te zijn door een spoel die een radiofrequent opwekt, geven deze kernen signalen af die worden opgevangen door de detectiemiddelen R. De veldgradiênten hebben ten doel het mogelijk te maken in de ruimte de kernen te lokaliseren waarvan de signalen afkomstig zijn (zie bijvoorbeeld het artikel "NMR imaging techniques and 45 applications: A review” door Paul A. BOTTOMLEY in Rev. Sci. Instrum., 53 (nr. 9), september 1982, biz. 1319-1337).Many articles, works, and communications have extensively explained the principles of magnetic core resonance, due to the fact that certain nuclei, and more particularly the protons 40 (hydrogen nuclei), have a spin equivalent to a magnetic dipole, and which can be oriented when placed in an external magnetic field. After being excited by a coil that generates a radio frequency, these cores emit signals which are picked up by the detection means R. The field gradients are intended to make it possible to locate in the space the cores from which the signals originate (see for example the article "NMR imaging techniques and 45 applications: A review" by Paul A. BOTTOMLEY in Rev. Sci. Instrum., 53 (no. 9), September 1982, pages 1319-1337.

De inrichting Dx voor het opwekken van de magnetische veldgradiënt in de richting Ox is een eenzijdig systeem waarin de middelen 6 voor het opwekken van de veldgradiënt zich geheel aan dezelfde kant van een "open” oppervlak P bevinden, terwijl het te bestuderen lichaam zich bevindt aan de zijde van dit 50 oppervlak P gelegen tegenover de zijde waar zich de genoemde middelen 6 bevinden.The device Dx for generating the magnetic field gradient in the direction Ox is a one-sided system in which the means 6 for generating the field gradient are situated entirely on the same side of an "open" surface P, while the body to be studied is situated on the side of this surface P opposite the side where said means 6 are located.

Het oppervlak P kan worden gevormd door een vlak zoals weergegeven in de tekeningen, of door andere oppervlakken die meer in het bijzonder hol zijn aan de kant van het lichaam 2. Het oppervlak P kan zijn aangepast aan het deel van het lichaam 2 dat wordt bestudeerd.The surface P can be formed by a surface as shown in the drawings, or by other surfaces which are more particularly hollow on the side of the body 2. The surface P can be adapted to the part of the body 2 being studied .

Zoals hiervoor is uiteengezet wordt met "open” oppervlak bedoeld een oppervlak waarop men geen 55 enkele gesloten omtrek kan vinden die het lichaam 2 geheel omgeeft. Volgens de weergave in de tekeningen verdelen het oppervlak P en de verlengingen ervan de ruimte in twee gebieden, het benedenste waar zich de middelen 6 bevinden, en het andere bovenste waar zich het lichaam 2 bevindt. Het lichaam 2 3 194349 wordt niet gebracht in de inrichting of het systeem Dx, maar leunt slechts tegen het oppervlak P.As explained above, by "open" surface is meant a surface on which one cannot find any closed circumference completely surrounding the body 2. According to the representation in the drawings, the surface P and its extensions divide the space into two regions, the the lower one where the means 6 are located, and the other upper one where the body 2 is located. The body 2 194349 is not brought into the device or system Dx, but only leans against the surface P.

. Deze inrichting Dx is geschikt voor het opwekken van een gradiënt die dwars loopt ten opzichte van de richting Oz van het statische veld HO, aan de zijde van het vlak P waar zich het te bestuderen lichaam 2 bevindt 5 Volgens de weergave van figuur 1 loopt het vlak P horizontaal; de as Ox loopt verticaal naar boven, terwijl de as Oy loodrecht op het vlak xOz staat. Men heeft in dit vlak xOz schematisch de verandering weergegeven van de vectoren B van het magnetische veld opgewekt langs de as Ox door de inrichting Dx.. This device Dx is suitable for generating a gradient that extends transversely to the direction Oz of the static field HO, on the side of the plane P where the body 2 to be studied is located. plane P horizontal; the axis Ox extends vertically upwards, while the axis Oy is perpendicular to the plane xOz. In this plane xO2 the change of the vectors B of the magnetic field generated along the axis Ox by the device Dx is schematically shown.

De intensiteit van de magnetische veldgradiënt in de richting Ox, opgewekt door Dx, komt overeen met de helling van de lijn 5 ten opzichte van de as Ox. Deze lijn 5 gaat door de uiteinden van de vectoren B 10 waarvan het begin is gelegen op de as Ox. Een gradiënt nul komt overeen met een lijn 5 evenwijdig met Ox. De inrichting Dx is zodanig ingericht dat deze lijn 5 een rechte is of in hoofdzaak recht is in het te bestuderen volume in de buurt van het punt O. Hoe sterker de gradiënt is, dat wil zeggen hoe meer de lijn 5 helt ten opzichte van de as Ox, des te beter is het oplossend vermogen in de beschouwde richting Ox.The intensity of the magnetic field gradient in the direction Ox generated by Dx corresponds to the slope of the line 5 with respect to the axis Ox. This line 5 passes through the ends of the vectors B 10, the beginning of which is located on the axis Ox. A gradient zero corresponds to a line 5 parallel to Ox. The device Dx is arranged such that this line 5 is a straight line or substantially straight in the volume to be studied in the vicinity of the point O. The stronger the gradient, i.e. the more the line 5 is inclined relative to the Axis Ox, the better the resolving power in the considered direction Ox.

De middelen 6 bestaan uit een spoel die twee wikkelingen 7, 8 bevat die symmetrisch zijn ten opzichte 15 van het vlak xOy loodrecht op de richting van het statisch veld HO. De twee wikkelingen 7, 8 zijn in serie geschakeld. Een andere mogelijkheid is dat zij parallel zijn geschakeld.The means 6 consist of a coil which contains two windings 7, 8 which are symmetrical with respect to the plane xOy perpendicular to the direction of the static field HO. The two windings 7, 8 are connected in series. Another possibility is that they are connected in parallel.

De wikkeling 7 bevat twee groepen 7a, 7b windingen aangebracht in een vlak dat loodrecht staat op de richting Oz van het statische veld HO. De groepen 7a, 7b zijn in de richting van Oz van elkaar verwijderd op een gemiddelde afstand 1.The winding 7 comprises two groups 7a, 7b windings arranged in a plane perpendicular to the direction Oz of the static field HO. The groups 7a, 7b are separated from each other in the direction of Oz at an average distance 1.

20 Eenvoudigheidshalve zijn slechts de windingen 9,10 weergegeven voor de groep 7a en twee andere windingen 11,12 voor de groep 7b. Het is duidelijk dat het aantal windingen zeer wel groter dan twee kan zijn. In een uitvoeringsvoorbeeld zijn 49 windingen aangebracht voor elke groep zoals 7a, 7b.For the sake of simplicity, only the windings 9, 10 are shown for the group 7a and two other windings 11, 12 for the group 7b. It is clear that the number of windings may well be greater than two. In an exemplary embodiment, 49 turns are provided for each group such as 7a, 7b.

De windingen zijn verbonden door kabels (elektrische geleiders), zoals 13,14,15, evenwijdig aan de richting van het statische veld HO en in de buurt van het vlak P.The windings are connected by cables (electrical conductors), such as 13.14.15, parallel to the direction of the static field HO and in the vicinity of the plane P.

25 Nauwkeuriger gezegd is het uiteinde van de winding 11 gelegen achter het vlak xOz, volgens de weergave in figuur 1, verbonden met een elektrische voedingbron 16 door middel van een verbindingsgraad 17 voorzien van een verbindingsklem 18. Het uiteinde van die winding 11 gelegen voor het vlak xOz is door middel van de kabel 13 verbonden met het uiteinde van de winding 9 eveneens gelegen voor het vlak xOz.More precisely said, the end of the winding 11 located behind the plane x0 2, according to the representation in Figure 1, is connected to an electrical supply source 16 by means of a degree of connection 17 provided with a connection terminal 18. The end of that winding 11 situated in front of the plane xOz is connected by means of the cable 13 to the end of the winding 9 also located in front of the plane xOz.

Het andere uiteinde van de winding 9 is door middel van de kabel 15 verbonden met het uiteinde van de 30 winding 12 gelegen achter het vlak xOz.The other end of the winding 9 is connected by means of the cable 15 to the end of the winding 12 located behind the plane xO2.

Het uiteinde van de winding 12 gelegen voor het vlak xOz, is door middel van de kabel 14 verbonden met het uiteinde van de winding 10 eveneens gelegen voor het vlak xOz. Het andere uiteinde van die winding 10 is door middel van een kabel 19 evenwijdig aan de richting Oz, verbonden met de andere wikkeling 8. Het is duidelijk dat de windingen, evenals de naburige kabels, op enige afstand van elkaar 35 weergegeven in figuur 1 teneinde het lezen van de tekening te vergemakkelijken, samengevoegd kunnen zijn terwijl deze elektrisch van elkaar zijn geTsoieerd.The end of the winding 12 located in front of the plane xO2 is connected by means of the cable 14 to the end of the winding 10 also located in front of the plane xO2. The other end of that winding 10 is connected by means of a cable 19 parallel to the direction Oz to the other winding 8. It is clear that the windings, as well as the neighboring cables, are shown at some distance from each other in Figure 1 in order to facilitate reading of the drawing, may be assembled while electrically isolated from each other.

De wikkeling 8 bevat eveneens twee groepen windingen 8a, 8b symmetrisch met de groepen 7a, 7b ten opzichte van het vlak xOy. Die groepen bevatten hetzelfde aantal windingen als de groepen 7a, 7b, dat wil zeggen twee windingen respectievelijk 20, 21 en 22,23 volgens het in de tekening weergegeven vereen-40 voudigde voorbeeld. Zoals reeds is uiteengezet met betrekking tot de wikkeling 7, kan dit aantal zeer wel groter zijn dan twee, en in een uitvoeringsvoorbeeld waren 49 windingen aangebracht voor elke groep 8a, 8b.The winding 8 also comprises two groups of turns 8a, 8b symmetrical with the groups 7a, 7b with respect to the plane xOy. Said groups contain the same number of turns as groups 7a, 7b, i.e. two turns, respectively 20, 21 and 22,23 according to the simplified example shown in the drawing. As has already been explained with regard to the winding 7, this number may very well be greater than two, and in an exemplary embodiment 49 turns were provided for each group 8a, 8b.

--Het-uiteinde-vande-winding-23rgelegen-achter-het-vlak-x0zris-verbonden-metdekabel“19rhet-andere- uiteinde van deze winding 23, gelegen voor het vlak xOz, is verbonden door middel van een kabel 24 in de 45 buurt van het vlak P, met een uiteinde van de winding 20. Het andere van deze winding, gelegen achter het vlak xOz, is via een kabel 25 verbonden met het uiteinde van deze winding 22 eveneens achter het vlak xOz gelegen. Het andere uiteinde van deze winding is via een kabel 26 verbonden met het voorste uiteinde van de winding 21. Het andere uiteinde van de winding 21 is verbonden met een kabel 27 die is verlengd met een deel 28 dat een geleider vormt voor de verbinding met de andere pool van de bron 16. De geleider 28 50 is voorzien van een verbindingsorgaan gevormd door een verbindingsklem 29.- The end of the winding 23 located behind the plane xzris-connected-with the cable "19" The other end of this winding 23, located in front of the plane x0 2, is connected by means of a cable 24 in the 45 near the plane P, with one end of the coil 20. The other of this coil, located behind the plane xO2, is connected via a cable 25 to the end of this coil 22 also located behind the plane xO2. The other end of this turn is connected via a cable 26 to the front end of the turn 21. The other end of the turn 21 is connected to a cable 27 which is extended with a part 28 that forms a conductor for the connection to the other pole of the source 16. The conductor 28 50 is provided with a connecting member formed by a connecting terminal 29.

Het vlak xOz is een symmetrievlak voor de ontwikkelingen 7 en 8. Men ziet in figuur 1 dat elke wikkeling 7, 8 hoofdzakelijk de vorm heeft van een "paardenzadel”, terwijl de gradiëntspoel 6 bestaat uit het samenstel van de twee ’’paardenzadels” 7,8.The plane xO2 is a plane of symmetry for the developments 7 and 8. It can be seen in Figure 1 that each winding 7, 8 is essentially in the form of a "horse saddle", while the gradient coil 6 consists of the assembly of the two "horse saddles" 7 , 8.

Elke wikkeling 7, 8 kan bestaan uit een aantal groepen windingen groter dan twee, namelijk gelijk aan 55 drie; de groepen windingen bevinden zich op enige afstand van elkaar in de richting Oz.Each winding 7, 8 can consist of a number of groups of turns larger than two, namely equal to three; the groups of windings are at some distance from each other in the direction of Oz.

Een mogelijke richting van de elektrische stroom in de windingen en de kabels is in de figuur weergege-ven met behulp van pijlen.A possible direction of the electric current in the windings and the cables is shown in the figure with the help of arrows.

194349 4194349 4

In het midden van eenzelfde wikkeling 7 of 8 gaat de stroom in dezelfde richting in de windingen van eenzelfde groep, en in een groep zoals 7a, in een richting die tegengesteld is aan die van de groep 7b. De stroom vloeit in dezelfde richting in naburige kabels zoals 13,14, en in tegengestelde richtingen in op afstand van elkaar gelegen kabels zoals 13 en 15.At the center of the same winding 7 or 8, the current flows in the same direction in the windings of the same group, and in a group such as 7a, in a direction opposite to that of the group 7b. The current flows in the same direction in neighboring cables such as 13,14, and in opposite directions in spaced cables such as 13 and 15.

5 Gaande van een wikkeling 7 naar de andere 8, vindt men dezelfde stroomrichting terug in de groepen windingen, bijvoorbeeld 7b en 8b, symmetrisch ten opzichte van xOz. De stroomrichtingen zijn tegengesteld in de kabels, zoals 15, 19 en 25, 27, symmetrisch ten opzichte van dit vlak xOz.Starting from a winding 7 to the other 8, the same direction of flow can be found in the groups of windings, for example 7b and 8b, symmetrical with respect to xO 2. The flow directions are opposite in the cables, such as 15, 19 and 25, 27, symmetrical with respect to this plane xO2.

De afstand tussen het middenvlak van de groep 7b (of8b) en het punt 0 is aangegeven door zl, terwijl de afstand tussen de groep 7a (of 8a) en ditzelfde punt 0 aangegeven is met z2.The distance between the center plane of the group 7b (or 8b) and the point 0 is indicated by z1, while the distance between the group 7a (or 8a) and the same point 0 is indicated by z2.

10 Met g wordt het midden aangegeven van een winding, de winding 9 in het geval van fig. 1, en met Θ wordt de halve openingshoek van deze winding aangeduid. Deze halve hoek is dezelfde voor alle windingen van de twee wikkelingen 7 en 8.10 indicates the center of a turn, the turn 9 in the case of FIG. 1, and Θ indicates the half opening angle of this turn. This half angle is the same for all windings of the two windings 7 and 8.

De afstanden z1, z2 en de halve openingshoek zijn bepaald voor het verkrijgen van de maximale waarde van de term δ Βζ/δχ in de reeksontwikkeling van de intensiteit van het veld B opgewekt door de inrichting 15 Dx.The distances z1, z2 and the half aperture angle are determined to obtain the maximum value of the term δ Βζ / δχ in the sequence development of the intensity of the field B generated by the device Dx.

In een uitvoeringsvoorbeeld was Θ gelijk aan π/2; dientengevolge lagen de middelpunten zoals g van de windingen in het vlak P. Als met r de straal van de winding wordt aangegeven, verkrijgt men een goed compromis tussen de eisen betreffende de intensiteit van de gradiënt en de lineariteit van z1 = 0, 56r en z2 = 1,5r.In an exemplary embodiment, Θ was π / 2; consequently the centers such as g of the windings were in the plane P. If r is the radius of the winding, a good compromise is obtained between the requirements regarding the gradient intensity and the linearity of z1 = 0, 56r and z2 = 1.5r.

20 Bij deze oplossing bevinden de windingen zich op een halve cilinder.With this solution the windings are located on a half cylinder.

Andere oplossingen zijn mogelijk met θ = π/2 voor verschillende waarden van z1 en z2. Het is ook mogelijk dat Θ verschilt van π/2.Other solutions are possible with θ = π / 2 for different values of z1 and z2. It is also possible that Θ differs from π / 2.

De detectiemiddelen R bevatten een platte ontvangstspoel 30, gecentreerd om het punt 0, waarvan het middenvlak evenwijdig loopt met het vlak P en zich in de buurt van dit vlak bevindt, en wel aan dezelfde 25 kant als de spoel 6. De uiteinden van deze spoel 30 zijn door verbindingsgeleiders 31, 32 voorzien van verbindingsorganen 33, 34 zoals verbindingsklemmen, verbonden met middelen 35 die geëigend zijn voor het analyseren van de opgevangen signalen en voor het vormen van een beeld. Ds ·:·.» middelen 35 bevatten in het bijzonder een spectrometer.The detection means R comprise a flat receiving coil 30 centered around the point 0, the center plane of which runs parallel to the plane P and is situated in the vicinity of this plane, on the same side as the coil 6. The ends of this coil 30 are provided by connecting conductors 31, 32 with connecting members 33, 34 such as connecting terminals, connected to means 35 which are suitable for analyzing the received signals and for forming an image. Ds ·: ·. » means in particular contain a spectrometer.

Het apparaat 1 bevat middelen 36 voor het teweegbrengen van een verschuiving van de frequentie van 30 de spectrometer van de analysemiddelen 35 gedurende de ontvangst van het MKR-signaal, teneinde een verandering te corrigeren van de frequentie tengevolge van het veld BO (zie figuur 1) opgewekt door de gradiëntspoel 6 in het middelpunt 0, dat wil zeggen op het niveau van de ontvangstspoel 30. Deze middelen 36 kunnen bestaan uit een aantal speciale instructies gestuurd naar de analysemiddelen 35 voor het uitvoeren van de gewenste verschuiving van de frequentie.The apparatus 1 comprises means 36 for causing a frequency shift of the spectrometer of the analysis means 35 during the reception of the MKR signal, in order to correct a change in the frequency due to the field BO (see Figure 1) generated by the gradient coil 6 in the center point 0, i.e. at the level of the receiving coil 30. These means 36 may consist of a number of special instructions sent to the analysis means 35 for carrying out the desired shift of the frequency.

35 De inrichting Dx bevat een ondersteuningsplaat 37 met een langgerekte rechthoekige vorm en bestaande uit een stof die weinig of geen magnetische kernresonantiesignalen afgeeft. Deze pleurt 37 kan van plastisch materiaal zijn, meer in het bijzonder van doorzichtig plastisch materiaal.The device Dx comprises a support plate 37 with an elongated rectangular shape and consisting of a substance which emits little or no magnetic core resonance signals. It may be made of plastic material, more particularly of transparent plastic material.

De grootste afmeting van de plaat 37 loopt evenwijdig aan de richting Oz van het statische veld HO.The largest dimension of the plate 37 is parallel to the direction Oz of the static field HO.

Zoals het best te zien is in figuur 2, zijn de wikkelingen 7 en 8 van de spoel 6 bevestigd onder de plaat 40 37 (volgens de weergave van deze figuur). De kabels zoals 13,14,15...kunnen onder de plaat 37 worden gelijmd of in gebed in de materie van deze plaat De windingen 9,10....strekken zich uit loodrecht op het vlak van de plaat 37 en onder deze plaat.As can best be seen in figure 2, the windings 7 and 8 of the coil 6 are fixed under the plate 40 37 (according to the representation of this figure). The cables such as 13, 14, 15 ... can be glued under the plate 37 or in prayer in the matter of this plate. The windings 9, 10 .... extend perpendicular to the plane of the plate 37 and below this. plate.

De bovenkant van de plaat 37 vormt het oppervlak P. Bij het in de tekeningen weergegeven voorbeeld is de plaat 37 vlak. Zoals hiervoor reeds is uiteengezet kan deze plaat een andere vorm hebben en meer in 45 het bijzonder een hol bovenoppervlak bezitten.The top of the plate 37 forms the surface P. In the example shown in the drawings, the plate 37 is flat. As has already been explained above, this plate can have a different shape and more particularly have a hollow upper surface.

De ontvangstspoel 30 bevindt zich onder het oppervlak P en wel aan dezelfde kant als de spoel 6 ten opzichte van P. Het biedt voordelen de spoel 30 te bevestigen onder de plaat 37, bijvoorbeeld in een cirkelvormige uitsparing aangebracht in de dikte van de plaat en uitsluiten open naar beneden. De inrichting Dx vormt op deze wijze een onafhankelijke sectie die gemakkelijk kan worden gekoppeld of ontkoppeld met 50 behulp van verbindingsklemmen 18,29 en 33, 34. Er zijn niet in de tekening weergegeven middelen aanwezig voor het op zijn plaats houden van de plaat 37 op een zodanige wijze dat het bovenoppervlak van de plaat ligt in een vlak dat gaat door de geometrische as van de spoelen 4 die het statische veld HO opwekken.The receiving coil 30 is located below the surface P, on the same side as the coil 6 relative to P. It is advantageous to attach the coil 30 under the plate 37, for example in a circular recess arranged in the thickness of the plate and to exclude open down. The device Dx thus forms an independent section which can be easily coupled or disconnected with the aid of connection terminals 18, 29 and 33, 34. Means not shown in the drawing are provided for holding the plate 37 in place on such that the upper surface of the plate is in a plane that passes through the geometric axis of the coils 4 that generate the static field HO.

Het waarnemingsvolume komt in hoofdzaak overeen met een denkbeeldige halve bol 38 (figuur 2) 55 gecentreerd om het punt 0 en gelegen aan de zijde tegenover de spoel 6.The observation volume substantially corresponds to an imaginary hemisphere 38 (Figure 2) 55 centered around the point 0 and located on the side opposite the coil 6.

Voor het waarnemen van het te bestuderen lichaam is het voldoende om, na de inrichting Dx op juiste wijze te hebben aangebracht in het samenstel van de spoelen 4, het te bestuderen deel van het lichaam 2For observing the body to be studied, it is sufficient to have the part of the body 2 to be studied after having correctly arranged the device Dx in the assembly of the coils 4

Claims (5)

5 194349 aan te brengen op de centrale zone van de plaat 37 waar zich de detectiespoel 30 bevindt. Het is duidelijk . dat deze zone gemakkelijk toegankelijk is doordat de spoel 6 voor de veldgradiênt zich aan de tegenover liggende zijde van de plaat 37 bevindt en derhalve de toegang tot het bovenvlak van deze plaat 37 geheel vrij laat. 5 De betrekkelijk geringe afmetingen van de windingen van de spoel 6 maken het mogelijk de magnetische energie opgeslagen in de spoel 6 gering te houden en korte omschakeltijden (tijden voor het tot stand brengen van de magnetische-veldgradiënt) te verkrijgen die in het algemeen korter zijn dan of gelijk zijn aan 100 microseconden, hetgeen de bestudering mogelijk maakt van stoffen of weefsels waarvan de relaxatietijd T2 bij MKR enige milliseconden bedraagt. 10 Men is verzekerd van een goede lineariteit van de gradiënt in het waamemingsvolume 38. Hierna worden de karakteristieken gegeven van een uitvoeringsvoorbeeld: Intensiteit van de veldgradiênt als een functie van de stroomsterkte: 5.10 "^T/m (Tesla/meter) per ampère. Veld BO opgewekt in het middelpunt 0 door de inrichting Dx: 0,3.10^. Diameter van de cirkel waar de windingen 9,10 ... aan raken: 0,12 m. 15 Bij zulke karakteristieken komt het waamemingsvolume 38 overeen met dat van een halve bol waarvan de straal ongeveer 14 mm bedraagt. De lineariteit van de gradiënt is goed in de gehele bol en ligt in de grootte-orde van 3% (een volmaakte lineariteit komt overeen met 0%). Voor een gradiënt gelijk aan 22,10^ en een omschakeltijd vein 70 microseconden, bedraagt het benodigde vermogen bij de omschakeling slechts 350 watt 20 De frequentieverschuiving Afvan de spectrometer gestuurd door de middelen 36 tijdens de waarneming van het signaal, ligt in de grootte-orde van 230 Hz per 10'4!"/meter, voor het bewerkstelligen van de compensatie van het veld BO. De voordelen van de voorgestelde inrichting kunnen als volgt worden samengevat - het te onderzoeken lichaam of monster is gemakkelijk toegankelijk in de waamemingszone ten gevolge 25 van de eenzijdige opstelling van de spoel 6 ten opzichte van het vlak P; - de inrichting heeft bescheiden afmetingen en vormt een sectie bevattende de gradiêntspoel 6 en de ontvangstspoel 30; - een goede lineariteit van de verandering van de intensiteit van het veld wordt verkregen in het waamemingsvolume waarvan de straal ongeveer 14 mm bedraagt 30. de omschakeltijd is kort hetgeen geschikt is voor een snelle beeldvorming; - een gering voedingsvermogen voor het verkrijgen van een gradiënt met een grote intensiteit. Zulk een Inrichting Dx is geschikt voor het vormen van een klein beeld van het oppervlak, meer in het bijzonder voor het in vivo vormen van een beeld van de huid van het menselijk lichaam. De verkorte tijd voor het omschakelen van de gradiënt maakt het mogelijk zeer korte reeksen toe te passen met een 35 maximale intensiteit van de gradiënt. Het oplossend vermogen voor het onderzoeken van de menselijke huid heeft men kunnen verlagen tot 100/um (micrometer) bij een uitvoeringsvoorbeeld volgens de uitvinding. De toepassing van zulk een inrichting is eveneens van belang voor een snelle beeldvorming. 40 Conclusies194349 to be applied to the central zone of the plate 37 where the detection coil 30 is located. It is obvious . that this zone is easily accessible because the field gradient coil 6 is on the opposite side of the plate 37 and therefore leaves the access to the upper surface of this plate 37 completely free. The relatively small dimensions of the turns of the coil 6 make it possible to keep the magnetic energy stored in the coil 6 low and to obtain short switching times (times for establishing the magnetic field gradient) which are generally shorter than or equal to 100 microseconds, which makes it possible to study substances or tissues whose relaxation time T2 at MKR is a few milliseconds. A good linearity of the gradient in the observation volume 38 is ensured. The characteristics of an exemplary embodiment are given below: Intensity of the field gradient as a function of the current intensity: 5.10 "^ T / m (Tesla / meter) per ampere. Field BO generated in the center 0 by the device Dx: 0.3.10 ^ Diameter of the circle to which the windings touch 9.10 ...: 0.12 m. With such characteristics, the perception volume 38 corresponds to that of a hemisphere with a radius of approximately 14 mm The linearity of the gradient is good throughout the sphere and is of the order of 3% (a perfect linearity corresponds to 0%). For a gradient equal to 22, 10 ^ and a switching time of 70 microseconds, the power required for switching is only 350 watts. The frequency shift From the spectrometer controlled by the means 36 during the observation of the signal, is in the order of 230 Hz per 10'4 ! " / meter, for effecting the compensation of the BO field. The advantages of the proposed device can be summarized as follows - the body or sample to be examined is easily accessible in the observation zone due to the one-sided arrangement of the coil 6 relative to the plane P; - the device has modest dimensions and forms a section comprising the gradient coil 6 and the receiving coil 30; - a good linearity of the change in the intensity of the field is obtained in the observation volume whose radius is approximately 14 mm 30. the switching time is short, which is suitable for rapid imaging; - a low power supply for obtaining a gradient with a high intensity. Such a device Dx is suitable for forming a small image of the surface, more particularly for forming an image of the skin of the human body in vivo. The shortened time for switching the gradient makes it possible to use very short series with a maximum intensity of the gradient. The resolving power for examining human skin has been reduced to 100 .mu.m (micrometers) in an exemplary embodiment of the invention. The use of such a device is also important for rapid imaging. 40 Conclusions 1. Inrichting voor het opwekken van een magnetische veldgradiênt in een apparaat voor het bestuderen van -een-lichaam-of-een-voorwerp-door-magnetische-kemresonantie,-met-het-kenmerk-dat-de-inrichting-een-plaat-- (37) bevat van een stof die geen of weinig magnetische kemresonantiesignalen afgeeft, meer in het 45 bijzonder een plastische stof, en dat een gradiêntspoel (6) zich geheel bevindt aan één en dezelfde zijde van deze plaat (37) en aan die zijde van de plaat (37) is bevestigd en het te bestuderen lichaam (2) moet worden aangebracht tegen de plaat (37) aan de zijde gelegen tegenover die waar zich de gradiêntspoel (6) bevindt.A device for generating a magnetic field gradient in an apparatus for studying a body or an object through magnetic core resonance, characterized in that the device has a plate - (37) contains a substance that emits no or little magnetic core resonance signals, more particularly a plastic substance, and that a gradient coil (6) is located entirely on one and the same side of this plate (37) and on that side of the plate (37) is fixed and the body to be studied (2) must be placed against the plate (37) on the side opposite that where the gradient coil (6) is located. 2. Inrichting volgens conclusie 1, gekenmerkt door het feit dat zij een ontvangstspoel (30) bevat die 50 bevestigd is op de plaat (37) aan dezelfde kant als waar zich de gradiêntspoel (6) bevindt.Device according to claim 1, characterized in that it comprises a receiving coil (30) which is mounted on the plate (37) on the same side where the gradient coil (6) is located. 3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, gekenmerkt door het feit dat de gradiêntspoel (6) twee wikkelingen (7, 8. bevat symmetrisch ten opzichte van een vlak loodrecht staande op de plaat (37) en op de grootste afmeting van de plaat, welke twee wikkelingen (7,8) in serie of parallel geschakeld kunnen zijn.Device according to claim 1 or 2, characterized in that the gradient coil (6) comprises two windings (7, 8. symmetrical to a plane perpendicular to the plate (37) and to the largest dimension of the plate, which two windings (7,8) can be connected in series or in parallel. 4. Inrichting volgens conclusie 3, gekenmerkt door het feit dat elke wikkeling (7,8) ten minste twee 55 windingen of groepen windingen (9,10; 11,12; 20,21; 22,23) bevat gelegen in een vlak loodrecht op de richting van de grootste afmeting van de plaat en van elkaar verwijderd in deze richting, welke richting moet worden ingesteld evenwijdig aan de richting van een statisch hoofdveld, waarbij de windingen zijn verbon- 194349 6 den door kabels (13,14,15; 24, 25,26) evenwijdig aan de richting van de grootste afmeting van de plaatDevice according to claim 3, characterized in that each winding (7,8) comprises at least two 55 turns or groups of turns (9,10; 11,12; 20,21; 22,23) located in a plane perpendicular to each other to the direction of the largest dimension of the plate and away from each other in this direction, which direction must be adjusted parallel to the direction of a static main field, the turns being connected by cables (13, 14, 15; 24, 25, 26) parallel to the direction of the largest dimension of the plate 5. Inrichting volgens conclusie 4, gekenmerkt door het feit dat elke winding een halve openingshoek (Θ) heeft die zodanig gekozen is dat de termS Bz/Sx in de reeksontwikkeling van het veld opgewekt door deze winding, een maximale waarde heeft. Hierbij 2 bladen tekeningDevice according to claim 4, characterized in that each turn has a half aperture angle (Θ) that is selected such that the term S Bz / Sx in the series development of the field generated by this turn has a maximum value. Hereby 2 sheets of drawing