DE202008015239U1

DE202008015239U1 - Multi-channel recording device for MR imaging

Info

Publication number: DE202008015239U1
Application number: DE200820015239
Authority: DE
Original assignee: LMT MEDICAL SYSTEMS GmbH
Current assignee: LMT MEDICAL SYSTEMS GmbH
Priority date: 2008-11-18
Filing date: 2008-11-18
Publication date: 2010-04-01
Anticipated expiration: 2018-11-19
Also published as: WO2010057564A1

Abstract

Mehrkanalige Aufnahmeeinrichtung für die Magnetresonanztomografie (MRT) mit mehreren Anordnungen von teilweise überlappenden Rechteckspulen (1–12), die auf Spulenträgern (1a.1, 1a.2) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens zwei gewölbte Anordnungen von teilweise überlappenden Rechteckspulen (1–12) aufweist, von denen mindestens eine (1–4) flexibel ist.A multichannel magnetic resonance imaging (MRI) device having a plurality of arrangements of partially overlapping rectangular coils (1-12) arranged on coil carriers (1a.1, 1a.2), characterized in that they comprise at least two curved arrangements of partially overlapping rectangular coils ( 1-12), of which at least one (1-4) is flexible.

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrkanalige Aufnahmeeinrichtung für Magnetresonanztomografen (MRT) mit mehreren Anordnungen von teilweise überlappenden Rechteckspulen, die auf Spulenträgern angeordnet sind.The The invention relates to a multi-channel receiving device for Magnetic Resonance Imaging (MRI) with multiple arrangements of partially overlapping Rectangular coils, which are arranged on bobbins.

Allgemein werden solche Aufnahmeeinrichtungen als MR-Spulen bezeichnet. Bringt man eine solche Spulenanordnung in die Nähe des zu untersuchenden Patienten – z. B. durch Oberflächenberührung – so spricht man auch von Lokalspulen. Durch die MR-Spulen werden die Kernresonanzsignale von einen Kernspin aufweisenden Kernen (in erster Linie Protonen, d. h. Kerne des Wasserstoffs) nach Anregung derselben durch Hochfrequenz aufgenommen. Die Frequenz dieser Signale hängt von der Magnetfeldstärke ab. Indem ein starkes Magnetfeld von typischerweise 1,5 Tesla durch ein oder mehrere Magnetfelder mit Gradienten überlagert wird, können so das Kernresonanzsignale an verschiedenen Stellen des Körpers ge messen und mosaikartig zu einem Gesamtbild zusammengesetzt werden.Generally Such receiving devices are referred to as MR coils. bring one such coil arrangement in the vicinity of the examined Patients - eg. B. by surface contact - so one also speaks of local coils. Through the MR coils are the Nuclear magnetic resonance signals from nuclei containing nuclei (in the first Line protons, d. H. Nuclei of hydrogen) after excitation of the same recorded by high frequency. The frequency of these signals depends from the magnetic field strength. By a strong magnetic field of typically 1.5 Tesla by one or more magnetic fields With gradients superimposed, so can the Nuclear magnetic resonance signals in different parts of the body measured and tessellated to form an overall picture.

Die Untersuchung des Körpers von Neugeborenen und Kleinkindern im MRT stellt besondere Anforderungen an die Lokalspule. Die Untersuchung mit der in den MRT integrierten Körperspule führt in der Regel nicht zu einer ausreichenden Bildqualität. Dies liegt vor allem an dem zu großen Sichtfeld, der zu großen Entfernung vom Patienten und am kleinen Volumen des Patienten. Das Signal-zu-Rauschverhältnis und die Auflösung von Gewebedetails ist zu gering. Ähnliches gilt für die Standard-Lokalspulen, welche als Zubehör zum MRT bereitgestellt werden. Diese Spulen decken zwar einen weiten Anwendungsbereich zur Untersuchung Erwachsener und Kinder ab, die Eignung für Neonaten ist jedoch analog zu den oben genannten Gründen sehr eingeschränkt.The Examination of the body of newborns and infants in MRI makes special demands on the local coil. The investigation with the body coil integrated into the MRI leads usually not enough image quality. This is mainly due to the too large field of view, too large Distance from the patient and the small volume of the patient. The Signal-to-noise ratio and the resolution of Fabric details is too low. The same applies to the standard local coils, which are provided as accessories to the MRI become. Although these coils cover a wide range of applications for the examination of adults and children, the suitability for Neonates, however, are analogous to the above reasons very restricted.

Bekannt ist der Aufbau einer Lokalspule als eine Mehrfach-Spule (Array-Antenne, US 4 825 162 ). Diese besteht aus einer Anordnung von nebeneinander angeordneten teilweise überlappenden Einzelspulen. Durch die Einzelspulen können die Kernresonanzsignale unterschiedlicher Körperregionen im Wesentlichen voneinander getrennt aufgenommen werden sein, was ein besseres Gesamtbild ergibt. Durch die Kombination einer Vielzahl von MR-Spulen mit relativ kleiner Fläche zu einem Array werden die Vorteile eines großen Sichtfelds und eines hohen Signal-zu-Rauschverhältnisses in Deckung gebracht. Die Einzelspulen weisen eine einfache geometrische und flächige Struktur, zum Beispiel als Schleifen- oder Ringspule auf. Die gegenseitige Beeinflussung benachbarter Spulen wird unter anderem durch die teilweise Überlappung nebeneinander liegender Spulen sehr stark verringert.The construction of a local coil is known as a multiple coil (array antenna, US 4,825,162 ). This consists of an arrangement of juxtaposed partially overlapping individual coils. Due to the individual coils, the nuclear magnetic resonance signals of different body regions can be recorded substantially separated from each other, resulting in a better overall picture. By combining a plurality of relatively small area MR coils into an array, the advantages of a large field of view and a high signal-to-noise ratio are brought into coincidence. The individual coils have a simple geometric and planar structure, for example as a loop or toroidal coil. The mutual influence of adjacent coils is greatly reduced, inter alia, by the partial overlap of adjacent coils.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Aufnahmeeinrichtung der eingangs genannten Art, die insbesondere für Kleinkinder und Neonaten (Neugeborene) geeignet ist.The The object of the invention is to provide a receiving device of the type mentioned in the beginning, especially for infants and neonates (neonates) is appropriate.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, dass sie mindestens zwei Anordnungen von teilweise überlappenden Rechteckspulen aufweist, die gewölbt sind und von denen mindestens eine flexibel ist.The inventive solution is that they have at least two arrangements of partially overlapping ones Rectangular coils which are curved and of which at least one is flexible.

Dabei ist insbesondere eine der Anordnungen von Rechteckspulen an einem Spulenträger angebracht, der als leicht gewölbte Patientenliege ausgebildet ist, während die andere Anordnung von Rechteckspulen an einem Spulenträger angebracht ist, der als insbesondere gepolstertes Element an den Körper des Patienten angepasst werden kann. Das als Patientenliege ausgebildete Unterteil berücksichtigt die gewünschte Bildgebung der Wirbelsäule vom Nackenbereich bis mindestens hinunter zum Steiß. Die Längsachse der Patientenliege entspricht dabei der z-Achse und der Ausrichtung des Hauptmagnetfeldes B₀ im MRT.In particular, one of the arrangements of rectangular coils is attached to a coil support, which is designed as a slightly curved patient bed, while the other arrangement of rectangular coils is attached to a coil carrier, which can be adapted as a particular padded element to the body of the patient. The trained as a patient bed base takes into account the desired imaging of the spine from the neck area to at least down to the rump. The longitudinal axis of the patient couch corresponds to the z-axis and the orientation of the main magnetic field B ₀ in the MRI.

Der flexible andere Spulenträger, das Oberteil, kann auf die zu untersuchenden Regionen – den Thorax bzw. Abdomen/Becken des Patienten – gelegt werden. Durch den flexiblen, in der xy-Ebene biegsamen, als Kissen gepolsterten Aufbau kann die Kontur in vorteilhafter Weise an den Patienten angepasst und gegebenenfalls in z-Richtung in das gewünschte Sichtfeld verschoben werden.Of the flexible other coil carrier, the upper part, can on the regions to be examined - the thorax or abdomen / pelvis of the patient. By the flexible, in The xy-plane bendable, as cushion-padded construction can increase the contour adapted in an advantageous manner to the patient and, where appropriate be moved in the z-direction in the desired field of view.

Durch die kompakte Bauart der Spulenträger und der Spulen wird die Möglichkeit geschaffen, die Anordnung in einem MR-kompatiblen Inkubator zu verwenden.By the compact design of the coil carrier and the coils is the possibility created the arrangement in an MR-compatible To use incubator.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind an mindestens einem Spulenträger, insbesondere an dem als Liege ausgebildeten, mehr als eine Anordnung von Rechteckspulen vorgesehen.at an advantageous embodiment are at least a coil carrier, in particular on the couch, more than one arrangement of rectangular coils provided.

Um die Kopplungskapazität der Kopplung benachbarter MR-Spulen zu verringern, ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass im Bereich der Überschneidung der Leiterbahnen der Spulen diese wesentlich schmäler als im übrigen Teil der Spulenausgebildet sind und sich unter 45° schneiden. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind benachbarte Spulen abwechselnd auf der Vorderseite und der Rückseite einer gedruckten Schaltung vorgesehen.Around the coupling capacity of the coupling of adjacent MR coils To reduce, it is advantageously provided that in the area the intersection of the tracks of the coils this essential narrower than in the remaining part of the coils formed are and intersect at 45 °. In an advantageous Embodiment, adjacent coils are alternately on the front and back of a printed circuit intended.

Vorteilhafterweise sind Vorverstärker für die Spulen jeweils im Innenraum der Spulen vorgesehen. Die platzsparende Positionierung der Vorverstärker auf der Innenfläche der Spulen bringt neben einem kompakten Aufbau der Spule den Vorteil einer sehr kurzen Zuleitung für das zu verstärkende Signal pro Kanal.Advantageously, preamplifiers for the coils are each provided in the interior of the coils. The space-saving positioning of the preamplifier on the inner surface of the coil, in addition to a compact construction of the coil has the advantage of a very short lead for the signal to be amplified per channel.

Vorteilhafterweise sind Vorverstärker von jeweils zwei benachbarten Spulen paarweise im Innenraum jeder zweiten Spule vorgesehen, wobei der Innenraum jeder anderen zweiten Spule transparent oder aufgrund einer entsprechenden Ausnehmung des Spulenträgers luftdurchlässig ist, um z. B. Atmung zu erleichtern.advantageously, are preamplifiers of two adjacent coils provided in pairs in the interior of each second coil, wherein the Interior of every other second coil transparent or due a corresponding recess of the bobbin permeable to air is, for. To facilitate breathing.

Vorteilhafterweise sind Einrichtungen zum Verstimmen der Resonanzfrequenz einzelner Spulen vorgesehen. Dadurch kann erreicht werden, dass die Spule während der Sendephase des MTR nicht zur Resonanz angeregt wird.advantageously, are means for detuning the resonant frequency of individual Coils provided. This can be achieved that the coil during the transmission phase of the MTR not excited to resonate becomes.

Vorteilhafterweise weisen die Spulen eine Überstromsicherung, insbesondere eine Schmelzsicherung auf. Diese Sicherung schützt im Fehlerfall – z. B. bei sehr starkem Stromanstieg im Leiter der Spulen, verursacht durch eine (unbeabsichtigt) unverstimmte Spule während der Sendephase des MRT – den Patienten vor Verbrennungen.advantageously, the coils have an overcurrent protection, in particular a fuse on. This fuse protects in case of error - z. B. at very high current increase in the head of the coils caused by an (inadvertently) unvoiced coil during the transmission phase of the MRI - the patient from burns.

Vorteilhafterweise sind Mantelwellensperren vorgesehen, durch die Signale unterdrückt werden, die durch in der Sendephase erzeugte Wirbelströme in Zuleitungsabschirmungen erzeugt werden.advantageously, Sheath wave barriers are provided, suppressed by the signals be generated by generated in the transmission phase eddy currents in Lead shields are generated.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer vorteilhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beispielsweise beschrieben. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to an advantageous embodiment For example, with reference to the accompanying drawings. Show it:

1a eine erfindungsgemäße Anordnung in geöffneter Stellung; 1a an inventive arrangement in the open position;

1b die Anordnung der 1b in Betriebstellung; 1b the arrangement of 1b in operational position;

2a die Topologie einer als Oberteil konfigurierten Spulenanordnung mit N × n = 1 × 4 = 4 Spulen, also somit vier Kanälen; 2a the topology of a coil arrangement configured as upper part with N × n = 1 × 4 = 4 coils, thus four channels;

2b die Topologie einer als Unterteil konfigurierten Spulenanordnung mit N × n = 2 × 4 = 8 Spulen, also somit acht Kanälen; 2 B the topology of a coil arrangement configured as a lower part with N × n = 2 × 4 = 8 coils, thus eight channels;

3 eine Detaildarstellung der Überlappung der Leiterbahnen der Spulen; 3 a detailed representation of the overlap of the conductor tracks of the coils;

4 die Kombination zweier Verstärkerplatinen zu einer gemeinsamen Doppelverstärkerplatine unter Nutzung der um 180° zueinander gedrehten Spulen; 4 the combination of two amplifier boards to a common double amplifier board using the rotated by 180 ° to each other coils;

5 eine exemplarische Ringantenne mit nachgeschalteter Verstärkerschaltung; 5 an exemplary ring antenna with downstream amplifier circuit;

6 eine Darstellung einer Mantelwellensperre; 6 a representation of a standing wave barrier;

7 eine schaltungstechnische Umsetzung des Blockdiagramms aus 5; und 7 a circuit implementation of the block diagram 5 ; and

8 den Frequenzgang des HF-Sperrfilters (7.1) aus 7. 8th the frequency response of the RF blocking filter ( 7.1 ) out 7 ,

1a und 1b zeigen das Grundkonzept der Erfindung. Die mehrkanalige Körperspule bzw. ihr Spulenträger ist unterteilt in ein Oberteil (1a.1), welches auf die zu untersuchenden Regionen – den Thorax bzw. Abdomen/Becken des Patienten (1b.1) – gelegt wird. Durch den flexiblen, in der xy-Ebene biegsamen, als Kissen gepolsterten Aufbau kann die Kontur in vorteilhafter Weise an den Patienten angepasst und gegebenenfalls in z-Richtung in das gewünschte Sichtfeld verschoben werden. 1a and 1b show the basic concept of the invention. The multi-channel body coil or its coil carrier is divided into an upper part ( 1a.1 ), which depends on the regions to be examined - the thorax or abdomen / pelvis of the patient ( 1b.1 ) - is placed. Due to the flexible construction, which is flexible in the xy plane and cushioned as a cushion, the contour can be adapted to the patient in an advantageous manner and optionally displaced in the z-direction into the desired field of vision.

Das Unterteil (1a.2) ist zugleich als in der xy-Ebene leicht gewölbte Patientenliegefläche geformt, was den Einsatz im MR-Inkubator begünstigt. Die Geometrie des Unterteils berücksichtigt die gewünschte Bildgebung der Wirbelsäule vom Nackenbereich bis mindestens hinunter zum Steiß. Zu beachten ist, dass die z-Achse auch die Ausrichtung des Hauptmagnetfeldes B₀ im MRT darstellt.The lower part ( 1a.2 ) is also shaped as in the xy plane slightly curved patient support surface, which favors the use in the MR incubator. The geometry of the base takes into account the desired imaging of the spine from the neck area down to at least the rump. It should be noted that the z-axis also represents the orientation of the main magnetic field B ₀ in the MRI.

Man sieht also deutlich die Träger der beiden Teilspulen der mehrkanaligen Körperspule, nämlich das flexible Oberteil (1a.1) und das starre Unterteil (1a.2), das zugleich die Patientenliegefläche darstellt. In den 1a und 1b wird auch ein Koordinatensystem zur weiteren Bezugnahme festgelegt.Thus, one clearly sees the carriers of the two partial coils of the multi-channel body coil, namely the flexible upper part ( 1a.1 ) and the rigid lower part ( 1a.2 ), which also represents the patient bed. In the 1a and 1b Also, a coordinate system is set for further reference.

2a und 2b zeigen die Array-Geometrien der Spulen, aus denen die beiden Spulenanordnungen aufgebaut sind. Die hell eingezeichneten Spulen sind auf der oberen Platinenseite aufgedruckt, entsprechend die dunkel Eingezeichneten auf der unteren Seite der Platine, auf der sie angeordnet sind. Kennzeichnend ist, dass die gleiche Geometrie für alle Spulenanordnungen verwendet wird. Das bedeutet für die Anwendung bei Neonaten eine Breite d = 50 mm in x-Richtung und eine Länge l = 125 mm in z-Richtung. Die Breite der Leiterbahnen beträgt überwiegend 5 mm. Für das flexible Oberteil stellt sich der Aufbau gemäß 2a dar. Die Spulenanordnung besteht aus vier sich in x-Richtung überlappenden Spulen 1 bis 4. 2a and 2 B show the array geometries of the coils that make up the two coil arrays. The brightly drawn coils are printed on the upper side of the board, corresponding to the dark drawn on the lower side of the board on which they are arranged. It is characteristic that the same geometry is used for all coil arrangements. This means for use in neonates a width d = 50 mm in the x-direction and a length l = 125 mm in the z-direction. The width of the tracks is predominantly 5 mm. For the flexible upper part, the structure is in accordance 2a The coil arrangement consists of four coils 1 to 4 overlapping in the x-direction.

Jede Spule stellt für sich eine Leiterschleife mit einer durch deren Geometrie vorgegebenen Eigeninduktivität LA dar.each Coil introduces a conductor loop with one whose geometry is predetermined self-inductance LA.

Bringt man zwei solcher Leiterschleifen in räumliche Nähe, so werden diese beiden Schleifen gegenseitig über die Gegeninduktivität M koppeln. Ferner wirken die sich überschneidenden Leiterbahnen von Vor- und Rückseite der gedruckten Schaltung aufgrund der gegenüberliegenden Schnittflächen als Kopplungskapazität C aus. Beide Kopplungsarten sind unerwünscht, da die Bildrekonstruktion im MRT-System (Bildrechner) von entkoppelten Einzelsignalen der Ringantennen ausgeht. Jede elektromagnetische Kopplung benachbarter Ringantennen würde das Rauschen im Bildbereich in erheblichem Maße erhöhen ( US 4 825 162 ). Die Gegeninduktivität M lässt sich durch Überlappen der Spulen minimieren. Bei gegebener Breite D und Überlappung δ ist (für das Optimum M → 0) das Verhältnis δ/D = 0,14 (für quadratische Leiterschleifen) bekannt. Für die oben definierte Geometrie wurde δ/D = 0,21 experimentell ermittelt.If two such conductor loops are brought into spatial proximity, these two loops will couple each other via the mutual inductance M. Furthermore, the intersecting tracks of the front and back of the printed scarf act tion due to the opposite cut surfaces as a coupling capacitance C from. Both types of coupling are undesirable, since the image reconstruction in the MRI system (image computer) emanates from decoupled individual signals of the ring antennas. Any electromagnetic coupling of adjacent loop antennas would increase the noise in the image area to a considerable extent ( US 4,825,162 ). The mutual inductance M can be minimized by overlapping the coils. For a given width D and overlap δ (for the optimum M → 0), the ratio δ / D = 0.14 (for square conductor loops) is known. For the geometry defined above δ / D = 0.21 was determined experimentally.

Die Kopplungskapazität C wird drastisch reduziert durch eine lokale Verjüngung der Leiterbahn (hier: von 5 mm auf 1 mm) im Bereich der Überschneidung. Zusätzlich können durch 90° Ausrichtung der Leiterbahnen die sich überschneidenden Flächensegmente auf letztendlich A = 1 mm² verringert werden. Dies wirkt sich wegen C ~ A sehr vorteilhaft auf die Minimierung der kapazitiven Kopplung aus.The coupling capacitance C is drastically reduced by a local rejuvenation of the conductor track (in this case from 5 mm to 1 mm) in the area of the overlap. In addition, by 90 ° orientation of the interconnects, the intersecting surface segments can be reduced to finally A = 1 mm ² . This has a very advantageous effect on minimizing the capacitive coupling because of C ~ A.

3 stellt diese Verhältnisse im Detail dar, nämlich die Details in den Bereichen der Überlappung δ und Überschneidungs fläche A zweier benachbarter Spulen. Die hell eingezeichneten Leiterbahnsegmente sind auf der oberen Platinenseite aufgedruckt, entsprechend die dunkel eingezeichneten auf der unteren Seite der Platine. 3 illustrates these relationships in detail, namely the details in the areas of overlap δ and overlap area A of two adjacent coils. The brightly drawn conductor segments are printed on the upper side of the board, corresponding to the dark on the lower side of the board.

2b zeigt den Aufbau der unteren, starren Anordnung von Spulen 5 bis 12. Hier wird das Teilarray aus 2a zweimal – jeweils in z-Richtung versetzt – verwendet. Die induktive Kopplung zwischen den beiden Teilarrays kann vernachlässigt werden, da die zur Kopplung beitragenden, gegenüberliegenden Leiterbahnsegmente kurz sind und einen ausreichenden Abstand zueinander aufweisen. 2 B shows the construction of the lower, rigid arrangement of coils 5 to 12 , Here is the subarray off 2a twice - each offset in the z direction - used. The inductive coupling between the two sub-arrays can be neglected, since the opposing conductor track segments contributing to the coupling are short and have a sufficient distance from each other.

4 stellt dar, wie das von den Spulen (4.1) bzw. (4.2) jeweils empfangene Signal über den symmetrischen Anschluss (4.4) resp. (4.5) in die gemeinsame Doppelvorverstärkerplatine (4.3) eingespeist wird. Diese Platine weist einen punktsymmetrischen Aufbau hinsichtlich der Komponenten wie die Vorverstärker (4.6) resp. (4.7) und Mantelwellensperren (4.8) resp. (4.9) auf. 4 shows how the coil ( 4.1 ) respectively. ( 4.2 ) each received signal via the balanced connector ( 4.4 ) resp. ( 4.5 ) into the common dual preamplifier board ( 4.3 ) is fed. This board has a point-symmetrical structure in terms of components such as the preamplifier ( 4.6 ) resp. ( 4.7 ) and standing wave barriers ( 4.8 ) resp. ( 4.9 ) on.

Die Zuleitungen (DC und RX aus 5) werden an den beiden kurzen Seiten der Platine (4.3) angebunden.The supply lines (DC and RX off 5 ) are on the two short sides of the board ( 4.3 ).

Die paarweise Kombination der Vorverstärkerplatinen ist vorteilhaft, da die nunmehr freie Innenfläche der Ringantenne (4.2) ausgeschnitten werden kann und somit ein licht- und luftdurchlässiges Fenster zum Patienten geschaffen wird.The pairwise combination of the preamplifier boards is advantageous because the now free inner surface of the loop antenna ( 4.2 ) can be cut out and thus a light and air permeable window to the patient is created.

In 5 ist der Aufbau eines Kanals der Vorverstärkerplatine auf der Ebene von Funktionsblöcken dargestellt. Das letztlich an den MRT gehende Empfangssignal ist RX; mit dem vom MRT kommenden Steuersignal DC kann die Spule gezielt verstimmt und somit abgeschaltet werden. Die Spule (5.1) wird ergänzt um einen Abstimmkreis (5.2), der im einfachsten Fall mit einem Kondensator C_A realisiert wird. Dieser bildet in Reihe zu den beiden in Reihe geschalteten Kondensatoren im Symmetrierkreis (5.3) C_S den kapazitiven Anteil zum induktiv geprägtem Part L_A der Leiterschleife der Spule. Die Resonanzfrequenz lässt sich somit wie folgt darstellen:

In 5 the structure of a channel of the preamplifier board is shown on the level of function blocks. The final received signal to the MRI is RX; With the control signal DC coming from the MRT, the coil can be deliberately detuned and thus switched off. The sink ( 5.1 ) is supplemented by a voting cycle ( 5.2 ), which is realized in the simplest case with a capacitor C _A. This forms in series with the two series-connected capacitors in the balancing circuit ( 5.3 ) C _S the capacitive component to the inductively embossed part L _{A of} the conductor loop of the coil. The resonance frequency can thus be represented as follows:

In der Praxis werden die C_S fest gewählt und die gesamte Spule mittels C_A durch Justierung oder gezielter Wertauswahl auf die Resonanzfrequenz eingestellt.In practice, the C _{S are} fixed and set the entire coil by means of C _A by adjustment or targeted value selection to the resonant frequency.

Die Schmelzsicherung (5.8) schützt im Fehlerfall – z. B. bei sehr starkem Stromanstieg im Leiter der Spule verursacht durch eine (unbeabsichtigt) unverstimmte Antenne während der Sendephase des MRT – den Patienten vor Verbrennungen.The fuse ( 5.8 ) protects in case of error - z. B. at very high current increase in the head of the coil caused by an (unintentionally) unsanctioned antenna during the transmission phase of the MRI - the patient from burns.

Das an der Spule anliegende symmetrische Signal wird mittels des Symmetrierkreises (5.3) asymmetrisch d. h. auf Masse bezogen ausgekoppelt.The signal applied to the coil symmetrical signal is by means of the balun ( 5.3 ) asymmetric, ie coupled to ground.

Dieses Signal wird in den Vorverstärker (5.6) gespeist, allerdings über einen in dessen Eingangspfad liegenden Entkopplungskreis (5.5). Dies ist im einfachsten Fall eine kapazitive Komponente –j/ωC, mit der die die kopplungswirksame Komponente +jωM' (verursacht durch die restliche Wechselwirkung M' zwischen benachbarten Ringantennen) vollständig kompensiert wird.This signal is input to the preamplifier ( 5.6 ), but via a decoupling circuit located in its input path ( 5.5 ). This is in the simplest case a capacitive component -j / ωC with which the coupling-active component + jωM '(caused by the remaining interaction M' between adjacent ring antennas) is completely compensated.

Um dies zu erreichen ist eine möglichst niedrige Eingangsimpedanz Z_i des Vorverstärkers (5.6) notwendig. Hiermit läge der Ausgang des Entkopplungskreises idealerweise auf Masse. Dieser Sachverhalt wird ebenfalls in US 4 825 162 beschrieben.In order to achieve this, the lowest possible input impedance Z _{i of} the preamplifier (FIG. 5.6 ) necessary. This would ideally be the output of the decoupling circuit to ground. This issue is also in US 4,825,162 described.

Der Vorverstärker selbst ist eine modulare Komponente mit einer festen Spannungsverstärkung v. Diese ist so bemessen, dass das durch die Antenne empfangene Signal auf den vom MRT-Hersteller spezifizierten Pegel angehoben wird, z. B. ist v = 30 dB ein typischer Wert.Of the Preamplifier itself is a modular component with a fixed voltage gain v. This is sized so that the signal received by the antenna is that specified by the MRI manufacturer Level is raised, z. For example, v = 30 dB is a typical value.

Eine wichtige Eigenschaft des Vorverstärkers ist ein sehr niedriger Rauschpegel; da dieser Parameter unmittelbar in die Bildqualität eingeht. Die Ausgangsimpedanz beträgt in den meisten Fällen Z_o = 50 Ohm; in der Regel wird der Vorverstärker auch mit einer auf diesen Ausgang überlagerten Gleichspannung versorgt.An important feature of the preamplifier is a very low noise level; because this parameter directly affects the picture quality. The output impedance is Z _o in most cases = 50 ohms; As a rule, the preamplifier is also supplied with a DC voltage superimposed on this output.

Der Aufbau der Mantelwellensperre (5.7) wird in 6 dargestellt. Das vom Vorverstärkerausgang kommende geschirmte Signalkabel (6.1) wird auf einen toroiden Wickelkörper (6.2) aus Teflon gewickelt (real ca. 18 Windungen). Somit wird der Schirmmantel als Induktivität L_MWS wirksam. An den Ein- und Abgangspunkten des Kabels wird der Schirm mit einem abstimmbaren Kondensator C_MWS (6.4) gebrückt und hiermit über diesen Parallelschwingkreis ein Sperrfilter für f₀ realisiert.The structure of the standing wave barrier ( 5.7 ) is in 6 shown. The shielded signal cable coming from the preamp output ( 6.1 ) is applied to a toroidal winding body ( 6.2 ) made of Teflon wound (real about 18 turns). Thus, the shielding is effective as inductance L _MWS . At the entry and exit points of the cable, the screen is connected to a tunable capacitor C _MWS ( 6.4 ) and hereby realized via this parallel resonant circuit a blocking filter for f ₀ .

Dieser sorgt für eine wirksame Unterdrückung von aufinduzierten, schädlichen Mantelwellenströmen. Das Signal wird also über den Innenleiter (6.4) des auf den Toroidkörper (6.2) gewickelten Koaxialkabels (6.1) geleitet. An den beiden Endpunkten wird das Schirmgeflecht mit einem verstellbaren Kondensator (6.3) überbrückt. Hiermit wird die Sperrfrequenz auf f₀ justiert und damit der Mantelstrom wirkungsvoll unterdrückt, der von Wirbelströmen verursacht wird, die in der Abschirmung während der Sendephase durch die eingestrahlte Hochfrequenz erzeugt werden.This provides effective suppression of on-induced, damaging mantle wave currents. The signal is thus transmitted via the inner conductor ( 6.4 ) of the toroidal body ( 6.2 ) coaxial cable ( 6.1 ). At the two end points, the braided shield with an adjustable capacitor ( 6.3 ) bridged. Hereby, the blocking frequency is adjusted to f ₀ and thus effectively suppresses the sheath current, which is caused by eddy currents generated in the shield during the transmission phase by the radiated high frequency.

Der Verstimmkreis (5.4) wird durch Stromlaufplan 7 näher erläutert. Ein vom MRT kommender Steuergleichstrom (ca. 100 mA) wird über ein HF-Sperrfilter (7.1) über den durch die PIN-Diode (7.2) und der Verstimminduktivität (7.3) gebildeten Strompfad nach Masse geleitet. Die PIN-Diode stellt in Durchlassrichtung durch deren sehr geringen differentiellen Innenwiderstand praktisch einen geschlossenen Schalter dar, welcher die Verstimminduktivität (7.3) in den Resonanzkreis der Spule wirken lässt. Somit wird die Resonanzfrequenz von f₀ nach f₁ verschoben. Da das MRT System nur Resonanzen und Signale in der Nähe von f₀ registriert, ist der jeweils auf f₁ verstimmte Kanal für den MRT unsichtbar. Wird der Steuerstrom vom MRT auf 0 gesetzt, so wird die PIN-Diode hochohmig (geöffneter Schalter) und die Verstimminduktivität aus dem Resonanzkreis herausgenommen. Somit ist wieder f₀ wirksam, und der Kanal ist für den MRT wieder sichtbar. Die Verstimminduktivität (7.3) kann z. B. so ausgelegt werden, dass sie der Induktivität L_A der Spule entspricht. Im Fall der Verstimmung beträgt somit die Gesamtinduktivität 2L_A, daraus folgt:

The detuning circuit ( 5.4 ) is through circuit diagram 7 explained in more detail. A DC control current coming from the MRT (about 100 mA) is transmitted via an HF cut-off filter ( 7.1 ) via the PIN diode ( 7.2 ) and the Verstimminduktivität ( 7.3 ) formed current path to ground. The PIN diode is in the forward direction by their very low differential internal resistance practically a closed switch, which the Verstimminduktivität ( 7.3 ) can act in the resonant circuit of the coil. Thus, the resonance frequency is shifted from f ₀ to f ₁ . Since the MRI system registers only resonances and signals near f ₀ , the channel tuned to f _{1 is} invisible to MRI. If the control current from the MRT is set to 0, the PIN diode is taken out of the resonant circuit with high resistance (open switch) and the detuning inductance. Thus again f _{0 is} effective and the channel is visible again for the MRI. The detuning inductance ( 7.3 ) can z. B. be designed so that it corresponds to the inductance L _{A of} the coil. In the case of detuning, the total inductance is therefore 2L _A , which implies:

Die Verstimmfrequenz f₁ ist damit weit genug entfernt von der eigentlichen MRT-Resonanzfrequenz f₀.The detuning frequency f ₁ is thus far enough away from the actual MRT resonance frequency f ₀ .

Das HF-Sperrfilter (7.1) verhindert aus Sicht der Spule den Kurzschluss der hochfrequenten Signale durch die DC-Quelle vom MRT; aus Sicht des MRT verhindert (7.1) das Einkoppeln von hochfrequenten Signalen; dessen Frequenzgang ist in 8 dargestellt.The HF-cut filter ( 7.1 ) prevents, from the coil's point of view, shorting of the high frequency signals by the DC source from the MRI; from the perspective of MRI prevented ( 7.1 ) the coupling of high-frequency signals; its frequency response is in 8th shown.

Der Symmetrierkreis (7.4) kann als kapazitiver Spannungsteiler mit den beiden Kondensatoren C_S = 180 pF gesehen werden, mit einem geerdeten Mittelabgriff. Der untere Abgriff stellt somit das nun asymmetrische (massebezogene) Ausgangssignal der ansonsten symmetrischen Spule dar.The balancing circuit ( 7.4 ) can be seen as a capacitive voltage divider with the two capacitors C _S = 180 pF, with a grounded center tap. The lower tap thus represents the now asymmetric (ground related) output of the otherwise symmetric coil.

Bei den in 5 und 7 referenzierten Komponenten entspricht (5.4) den zusammengefassten Komponenten (7.1) + (7.2) + (7.3); (5.2) entspricht (7.6); (5.3) entspricht (7.4); (5.5) entspricht (7.7); (5.6) entspricht (7.8) und (5.7) entspricht (7.9).At the in 5 and 7 referenced components matches ( 5.4 ) the combined components ( 7.1 ) + ( 7.2 ) + ( 7.3 ); ( 5.2 ) corresponds ( 7.6 ); ( 5.3 ) corresponds ( 7.4 ); ( 5.5 ) corresponds ( 7.7 ); ( 5.6 ) corresponds ( 7.8 ) and ( 5.7 ) corresponds ( 7.9 ).

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 4825162 [0004, 0033, 0045]

Claims

Multichannel recording device for magnetic resonance tomography (MRT) with several arrangements of partially overlapping rectangular coils ( 1 - 12 ) wound on bobbins ( 1a.1 . 1a.2 ), characterized in that they comprise at least two curved arrangements of partially overlapping rectangular coils ( 1 - 12 ), of which at least one ( 1 - 4 ) is flexible.

Receiving device according to claim 1, characterized in that one of the arrangements of rectangular coils ( 5 - 12 ) attached to a coil carrier ( 1a.2 ), which is designed as a slightly curved patient bed, while the other arrangement of rectangular coils ( 1 - 4 ) on a coil carrier ( 1a.1 ) is attached, which is adaptable as a particular padded element to the body of the patient.

Receiving device according to claim 1 or 2, characterized in that on at least one coil carrier ( 1a.2 ), in particular on the couch, more than one arrangement of rectangular coils ( 1 - 12 ) is provided.

Recording device according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the region of the intersection of the conductor tracks of the coils ( 1 - 12 ) These are much narrower than in the remaining part of the coils are formed and intersect at 90 °.

Receiving device according to one of claims 1 to 4, characterized in that adjacent coils ( 1 - 12 ) are alternately provided on the front and the back of a printed circuit.

Recording device according to one of Claims 1 to 5, characterized in that preamplifiers ( 4.6 . 4.7 . 5.6 ) for the coils in the interior of the coils ( 1 - 12 ) are provided.

Recording device according to one of Claims 1 to 6, characterized in that preamplifiers ( 4.6 . 4.7 ) of two adjacent coils ( 1 - 12 ) in pairs in the interior of each second coil ( 1 - 12 ) are provided, wherein the interior of each other second coil ( 1 - 12 ) is transparent or permeable to air due to a corresponding recess of the bobbin.

Recording device according to one of claims 1 to 7, characterized in that means for detuning ( 5.4 ) of the resonant frequency of individual coils ( 1 - 12 ) are provided.

Receiving device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the coils ( 1 - 12 ) an overcurrent fuse, in particular a fuse ( 5.8 ) exhibit.

Receiving device according to one of claims 1 to 9, characterized in that standing wave barriers ( 5.7 ) are provided, are suppressed by the signals generated by generated in the transmission phase eddy currents in supply shields.

Receiving device according to one of claims 1 to 10, characterized in that adjacent coils ( 1 - 12 ) overlap by a defined distance 6 to minimize coupling inductances.

Receiving device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the conductor tracks of adjacent coils ( 1 - 12 ) to minimize coupling capacitances only by a minimum area A in the x, z plane.

Recording devices according to one of claims 1 to 12, characterized in that each preamplifier ( 4.6 . 4.7 . 5.6 ) each coil ( 1 - 12 ) the substructures detuning circuit ( 5.6 ), Decoupling circle ( 5.5 ), Preamps ( 4.6 . 4.7 . 5.6 ) and standing wave barrier ( 4.8 . 4.9 . 5.7 ) contains.

Receiving device according to one of claims 1 to 13, characterized in that in the conductor path of each coil ( 1 - 12 ) the substructures fuse ( 5.8 ), Balancing circuit ( 7.4 ) and voting circle ( 5.2 ) are inserted

Receiving device according to one of claims 1 to 14, characterized in that for all channels of a coil ( 1 - 12 ) the shielded coaxial line of the received signal and the control for the detuning circuit ( 5.6 ) are combined in a common shielded connection cable.

Recording devices according to one of claims 1 to 15, characterized in that the coil arrangements ( 1 - 12 ) both individually and in combination on an MRI and also in an incubator are operable.