DE4030371A1 - Quadraturoberflaechenspulenanordnung - Google Patents
QuadraturoberflaechenspulenanordnungInfo
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- G01R33/341—Constructional details, e.g. resonators, specially adapted to MR comprising surface coils
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf Magnetresonanzabbildungssyst
eme (MRI-Systeme) oder Magnetresonanzspektroskopiesysteme
(MRS-Systeme) und insbes. auf Oberflächenspulen, die in
derartigen Systemen verwendet werden.
Magnetresonanzsysteme erfassen Daten unter Verwendung starker
Magneten zur Erzielung hoher statischer Magnetfelder.
Innerhalb der Magnete sind Gradientenspulen vorgesehen, die
die Magnetfelder fokussieren. Die hohen statischen Magnetfel
der werden zum magnetischen Ausrichten bestimmter Kerne
(Spine) des Objektes verwendet, das abgebildet oder spektros
kopisch untersucht werden soll. Ein HF-Impuls wird verwendet,
um die ausgerichteten Spine zu kippen, damit mindestens eine
Projektion der gekippten Spine in einer Ebene senkrecht zu
der Ebene angeordnet ist, in der die Spine ausgerichtet sind.
Wenn der HF-Impuls beendet ist, tendieren die nutierten oder
gekippten Spine zu einer Phasenverschiebung und zur Rückkehr
in den ausgerichteten Zustand. Die Bewegung der Spine in der
orthogonalen Ebene erzeugt Signale, die als "freie Induk
tionsabfallsignale" (FID-Signale) bekannt sind. Diese
FID-Signale in der einen oder der anderen Form werden zu
Abbildungs- und/oder Spektroskopiezwecken verwendet.
Während viele Arten von Magneten verwendet werden können, um
die hohen statischen Magnetfelder zu erzeugen, wird bei einer
bevorzugten Ausführungsform ein supraleitender Magnet
verwendet. Das Objekt oder der Patient wird in der Bohrung
des supraleitenden Magneten angeordnet und dem hohen stati
schen Magnetfeld ausgesetzt.
HF-Spulen oder -Sonden werden verwendet, um HF-Impulse zu
senden und/oder die FID-Signale zu empfangen. Diese Sonden
werden in einen Übertragungszustand mit einer HF-Impulsfre
quenz erregt, die als die Larmor-Frequenz bekannt ist, also
eine Funktion des jeweiligen Elementes und der Stärke des
Magnetfeldes, in dem sich das Element befindet. Die Larmor-
Frequenz ist ferner auch die Präzessionswinkelfrequenz der
ausgerichteten Kerne (Spine) und der Frequenz der FID-Sig
nale.
Die HF-Sonden sind entweder Körpersonden, die um die Basis
des großen Magneten gewickelt sind, oder Spezialsonden, die
häufig zusätzlich zu den Körpersonden verwendet werden. Die
Spezialsonden sind so ausgelegt, daß sie bestimmten Teilen
des Körpers, z. B. dem Rückgrat, den Gliedern oder dem Kopf
unmittelbar zugeordnet sind. Die Sonden müssen in der Lage
sein, bei der gewünschten HF-Frequenz in Resonanz zu kommen,
ein homogenes Magnetfeld zu erzeugen, wenn die Sonde im
Übertragungsbetrieb verwendet wird, und den empfangenen
Signalen nur ein minimales Geräusch hinzuzufügen.
Oberflächenspulen sind derartige spezielle Sonden, die so
ausgelegt sind, daß sie bestimmten Teilen des Körpers
unmittelbar zugeordnet sind. Derartige Oberflächenspulen sind
aufgrund der unmittelbaren Nähe der Sonde zu dem Körperteil,
von dem Daten benötigt werden, recht effizient.
Abgesehen von der relativ hohen Effizienz der unmittelbar
benachbarten Sonden einschließlich Oberflächenspulen bleibt
das Signal-Geräusch-Verhältnis (SNR) der erfaßten Daten wegen
der niedrigen Amplituden der FID-Signale kritisch. Das SNR
nimmt u. a. wegen der Aufnahme von Streusignalen durch die
Sonde ab, die durch Streukapazitäten und/oder durch Wechsel
induktion zwischen den Spulen in Quadratur- bzw. Phasenver
schiebungs-Oberflächenspulenanordnungen oder in Oberflächen
spulengruppen verursacht werden. Das SNR wird auch durch
Änderungen in den Impedanzen der Sonden verringert, wenn sie
durch den Patienten "belastet" werden. Unterschiedliche
Patienten haben unterschiedliche Körperimpedanzen und
belasten somit die HF-Sonden auf unterschiedliche Weise. Auch
ist der menschliche Körper nicht symmetrisch, so daß eine
Belastung nicht symmetrisch ist; asymmetrische Belastungen
führen jedoch zu Änderungen in den aus der Sonde aufgenomme
nen Signalen. Das Signal-Geräusch-Verhältnis wird durch die
Größe der Oberflächenspule nachteilig beeinflußt, so daß
dann, wenn andere Merkmale gleich bleiben, das Signal-
Geräusch-Verhältnis umso kleiner ist, je größer die Oberflä
chenspule ist.
Ein weiteres wichtiges Problem, dem sich Wissenschaftler und
Konstrukteure von MR-Systemen gegenübersehen, besteht darin,
daß die HF-Leistung, die von den Sonden übertragen wird, eine
Erwärmung der zu untersuchenden Körperabschnitte bewirken
kann. Die Erwärmung tritt auf, weil nur ein verhältnismäßig
kleiner Teil der HF-Leistung die Spine kippt; der größte Teil
der Energie wird zur Erzeugung von Wirbelströmen und dielek
trischen Strömen im Gewebe des Körpers verwendet, die
ihrerseits Wärme erzeugen. Diese HF-Erwärmung hat die Federal
Drug Administration (FDA) in den Vereinigten Staaten bewogen,
einen Grenzwert für die spezifische Leistungsabsorptionsge
schwindigkeit (SAR) des HF-Signales festzusetzen, das bei
der Abbildung von Menschen verwendet werden kann. Der
festgesetzte Grenzwert beträgt 0,4 Watt pro Kilogramm. Der
Wert der Leistung, die für HF-Sonden eingesetzt werden darf,
ist somit begrenzt. Dieser Grenzwert ist ein Bruchteil des
Gewichtes des Patienten. Der Grenzwert ist so ausgelegt, daß
der Patient mit Sicherheit keinen Schäden aufgrund von durch
HF erzeugter Wärme ausgesetzt wird.
Die meisten bisher verwendeten Sonden sind linear polarisiert
gewesen. Beispielsweise sind sattelförmige Spulen in großem
Umfang zum Einsatz gekommen. "Linear polarisiert" bedeutet
hierbei, daß die durch die Sonden erzielten Felder senkrecht
zu einer der Ebenen sind und bleiben, die durch zwei der
orthogonalen Achsen des MR-Systems definiert sind, wobei die
MR-Systeme als XYZ-Systeme mit zueinander im rechten Winkel
verlaufenden Achsen mit dem hohen statischen Magnetfeld in
der Z-Richtung verstanden werden. Die Spine führen beispiels
weise eine Präzessionsbewegung um die Z-Achse aus, und die
Wirkung einer Projektion einer linearen Polarisierung liegt
in der XY-Ebene.
Benutzt man die lineare Polarisation der angelegten HF-Impul
se, gelangt nur die Hälfte der Energie der HF-Impulse der
erzeugten magnetischen Kraftlinien durch den Körper bzw. das
zu untersuchende Objekt. Dementsprechend wird optimal nur die
Hälfte der HF-Energie effektiv ausgenutzt, um die Spine zu
kippen. Ein weiteres Problem besteht darin, daß die derzeit
verfügbaren HF-Sonden einschließlich Oberflächenspulen
HF-Durchdringungsartefakte verursachen, die als Schattenbe
reiche in den den Körper abbildenden Bilddarstellungen
erscheinen. Die Artefakte ergeben sich aus stehenden Wellen
der HF-Strahlung, die bei hohen Frequenzen durch das Gewebe
geht, und die die Gleichförmigkeit des angelegten HF-Magnet
feldes stören. Bei einem Versuch, diese Schwierigkeit zu
lösen, wurde ein Erregungsbetrieb verwendet, bei dem die
Polarisierung kreisförmig anstatt linear ist. Hierzu wird
beispielsweise auf die US-Anmeldung 3 21 885 vom 10.3.1989 mit
dem Titel "Quadrature Surface Coil" sowie auf die darin
genannten Druckschriften verwiesen. Erfinder und Anmelderin
dieser US-Anmeldung sind die gleichen wie in vorliegender
Anmeldung.
Die Kreispolarisierung verringert zusätzlich zur Verbesserung
der Bildqualität die Leistung, die erforderlich ist, um die
gegebene Verschiebung der Spine zu erzielen. Die Kreispolari
sierung reduziert die erforderliche HF-Leistung um den Faktor
2. Damit können kleinere HF-Leistungsverstärker verwendet
werden.
Auch wird weniger Energie von dem Patienten absorbiert.
Dadurch reduziert sich das Problem, daß möglicherweise der
Wert von 0,4 Watt pro Kilogramm SAR überschritten wird. Die
Empfindlichkeit der Empfängerspulen gegen FID-Signale ist bei
Kreispolarisierung ebenfalls höher, und zwar um einen Wert,
der das Signal-Geräusch-Verhältnis um einen Faktor 2 erhöht.
Ein Problem, das auftritt, wenn im Quadraturbetrieb gearbei
tet wird, besteht in der Schwierigkeit, Spulen zu schaffen,
die kreisförmig polarisierte HF-Felder erzeugen, ohne daß sie
zu sehr durch die Patientenbelastung beeinflußt werden. Auch
ist normalerweise eine den Quadraturbetrieb erzeugende
Vorrichtung durch die Kreuzkopplung zu stark beeinflußt, d. h.
die Wechselinduktivität zwischen Mehrfachspulen, die verwen
det werden muß, um die Kreispolarisation zu erzielen. Deshalb
besteht ein besonders schwerwiegendes Problem in der Minimie
rung der Kreuzkopplung zwischen den Mehrfachspulen.
Bisherige Versuche zur Erzielung einer Kreispolarisierung
oder Quadraturerregung sind unter Verwendung von voneinander
versetzten Mehrfachspulen erzielt worden. Die voneinander
versetzten Mehrfachspulen weisen beispielsweise entweder zwei
räumlich um 90° zueinander versetzte Spulen, im Gegenuhrzei
gersinn drehende Quadraturstromresonatoren, ebene paarweise
Resonatoren oder extrem komplizierte Quadraturoberflächenspu
len auf.
Ein weiteres Problem in Verbindung mit der Verwendung von
Quadraturoberflächenspulen ist darin zu sehen, daß keine der
bisher bekannten Quadraturoberflächenspulen effektiv zur
Abbildung der Wirbelsäule verwendet werden kann. Wenn
beispielsweise zwei getrennte Spulen, die 90° gegeneinander
versetzt sind, verwendet werden, kann nur eine der Spulen in
unmittelbarer Nähe der Wirbelsäule angeordnet werden, während
die andere durch den Körper der zu untersuchenden Person von
der Wirbelsäule entfernt angeordnet ist. Der Abstand von dem
Körper macht eine zweite Spule unabhängig von dem Abbildungs
vorgang erforderlich. Bis zur Erfindung der vorerwähnten
Quadraturoberflächenspule nach der vorgenannten älteren
Anmeldung war keiner der verfügbaren, ebenen Paare von
Resonatoren, im Gegenuhrzeigersinn drehenden Quadraturstrom
resonatoren oder Quadraturoberflächenspulen geeignet zur
Abbildung der Wirbelsäule.
Eine Schwierigkeit bei den vorstehend beschriebenen, den
Gegenstand der älteren Anmeldung darstellenden Quadraturober
flächenspulen besteht in dem vorstehend erläuterten Problem,
daß das SNR-Signal nachteilig auf die Größe der Spule bezogen
ist. Wird die Oberflächenspule ausreichend groß gemacht,
damit die Wirbelsäule an einer sitzenden Person abgebildet
werden kann, ergibt sich ein Signal-Geräusch-Verhältnis, das
für praktische Anwendungsfälle viel zu niedrig ist. Wenn
somit die vorerwähnten Quadraturoberflächenspulen verwendet
werden sollen, ist es notwendig, eine Vielzahl von Aquisitio
nen vorzunehmen, um die gesamte Wirbelsäule abbilden zu
können. Eine Einrichtung zur Erzielung einer derartigen
Vielzahl von Aquisitionen ist in dem US-Patent 47 91 371 vom
13.12.1988 beschrieben.
Eine Gruppe von Oberflächenspulen zur Verwendung bei der
Abbildung von Wirbelsäulen ist in einem Aufsatz mit dem Titel
"Simultaneous Multiple Surface Coil NMRI Imaging" von P.B.
Roemer et al, Book of Abstracts, Vol. 2 of the Society of
Magnetic Resonance in Medicine at the Seventh Annual Meeting
and Exhibition held on August 20-26, 1988 in San Francisco
beschrieben. Die gleiche Anordnung ist Gegenstand des
US-Patentes 48 25 162 vom 25.4.1989. In beiden Literaturstel
len wird eine Spulenanordnung beschrieben, in der die
benachbarten Spulen sich überlappen, um eine Zwischenwirkung
bzw. Kreuzkopplung der nächstbenachbarten Spulen zu verhin
dern. Die Zwischenwirkung zwischen den übernächsten Nachbarn
wird durch Verbindung einer jeden Spule der Anordnung mit
Vorverstärkern niedriger Eingangsimpedanz (etwa 5 Ohm)
reduziert.
Das Problem einer derartigen Lösung besteht u. a. in der
Verwendung von Vorverstärkern mit geringer Eingangsimpedanz.
Derartige Verstärker mit geringer Eingangsimpedanz sind keine
Standardverstärker und sind damit teuer. Auch beträgt die
normale Eingangsimpedanz der Verstärker 50 Ohm. Durch
Verwendung von Verstärkern mit einer Eingangsimpedanz von 5
Ohm und weniger wird ein ernsthaftes Impedanzanpassungspro
blem geschaffen.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es somit, eine Oberflä
chenspule zu schaffen, die eine Kreuzkopplung mit anderen
Spulen sperrt bzw. ausschaltet.
Weiterhin ist Aufgabe vorliegender Erfindung, die Kreuzkopp
lungssperroberflächenspule zur Schaffung einer Vorrichtung
zum Sperren der Wechselinduktivität zwischen aufeinanderfol
genden (nächsten Nachbarn) und abwechselnden (übernächsten
Nachbarn) Oberflächenspulen in einer Serienanordnung von
Oberflächenspulen zu schaffen.
Ferner ist es Aufgabe vorliegender Erfindung, die Kreuzkopp
lungssperroberflächenspule in einer Quadraturoberflächenspu
lenanordnung zu verwenden.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung wird darin gesehen, Spulen
mit einem Paar von Schleifen vorzusehen, die nur eine
Strombetriebsart haben.
Des weiteren soll mit der Erfindung jede Schleife des
Schleifenpaares in Serie mit der anderen Schleife geschaltet
werden, um eine Querkopplung mit anderen Spulen in dem System
zu minimieren, wenn nicht zu eliminieren, wobei die Spulen
das Paar von in Serie geschalteten Schleifen haben.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine
Oberflächenspulenanordnung vorzuschlagen, die zum virtuellen
Abbilden der gesamten Wirbelsäule eines Patienten verwendet
werden kann, ohne daß der Patient oder die Oberflächenspule
bewegt werden muß, wobei die Probleme vermieden werden
sollen, die sich aus einer Wechselinduktivität zwischen den
einzelnen Oberflächenspulen der Anordnung ergeben.
Gemäß der Erfindung wird eine Kreuzkopplungssperrspulenanord
nung für Magnetresonanzabbildungssysteme vorgeschlagen, die
gekennzeichnet ist durch ein Paar von Schleifen und eine
Vorrichtung, die die beiden Schleifen in Serie schaltet,
wobei die Paare von Schleifen nur eine Strombetriebsart
haben. Andere Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand
der Unteransprüche.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen,
daß die Kreuzkopplungssperrspule aufweist:
ein erstes Paar von im Abstand voneinander versetzten Stromleitern parallel zueinander,
ein zweites Paar von im Abstand voneinander versetzten, parallel und entgegengesetzt zueinander angeordneten Strom leitern, die quer zu dem ersten Paar von Stromleitern liegen und mit einem Stromleiter des ersten Paares verbunden sind,
ein drittes Paar von im Abstand voneinander versetzten, parallel und entgegengesetzt zueinander angeordneten Strom leitern, die quer zu dem anderen Stromleiter des ersten Paares von Stromleitern geschaltet sind, und
ein viertes Paar von Stromleitern, deren jeder einen Stromleiter des zweiten Paares mit einem entgegengesetzt angeordneten Stromleiter des dritten Paares verbindet.
ein erstes Paar von im Abstand voneinander versetzten Stromleitern parallel zueinander,
ein zweites Paar von im Abstand voneinander versetzten, parallel und entgegengesetzt zueinander angeordneten Strom leitern, die quer zu dem ersten Paar von Stromleitern liegen und mit einem Stromleiter des ersten Paares verbunden sind,
ein drittes Paar von im Abstand voneinander versetzten, parallel und entgegengesetzt zueinander angeordneten Strom leitern, die quer zu dem anderen Stromleiter des ersten Paares von Stromleitern geschaltet sind, und
ein viertes Paar von Stromleitern, deren jeder einen Stromleiter des zweiten Paares mit einem entgegengesetzt angeordneten Stromleiter des dritten Paares verbindet.
Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist eine
Oberflächenspulenanordnung mit mindestens einer Kreuzkopp
lungssperrspule in der Anordnung vorgesehen, wobei jede
Oberflächenspule der Anordnung die aufeinanderfolgenden
Oberflächenspulen räumlich überlappt.
Des weiteren wird vorgeschlagen, daß eine Quadraturspulen
anordnung mindestens eine Kreuzkopplungssperroberflächenspule
besitzt.
Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeich
nung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer bekannten
Oberflächenspulenanordnung,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Oberflächenspulen
anordnung nach der Erfindung mit zwei Kreuzkopplungs
sperrspulen,
Fig. 3a eine schematische Darstellung der Zwei-Schleifen-
Kreuzkopplungssperrspulen nach der Erfindung,
Fig. 3b schematisch eine bekannte Drei-Schleifen-Oberflächen
spule mit zwei Betriebsarten und
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Quadraturober
flächenanordnung unter Verwendung der Kreuzkopplungs
sperroberflächenspule.
Die Oberflächenspulenanordnung 10 nach Fig. 1 zeigt eine
erste Oberflächenspule 11 in einer Anordnung von Oberflächen
spulen mit den Spulen 11, 12, 13, 14 und 15. Die Oberflächen
spulen sind einander überlappend angeordnet, damit die
Wechselinduktivität, die zwischen den aufeinanderfolgenden
Oberflächenspulen auftritt, so gering wie möglich wird. Jede
der Oberflächenspulen ist mit einem Vorverstärker 16 gekop
pelt, der mit einer Oberflächenspule 11 verbunden ist. Jeder
der Vorverstärker ist an einen Empfänger 17 angeschlossen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform nimmt der Überlappungs
bereich eine Fläche von 17% einer der aufeinanderfolgenden
Spulen ein. Ungeachtet der Tatsache, daß die Überlappung
praktisch alle Probleme beseitigt, die durch die Wechselinduk
tivität zwischen aufeinanderfolgenden Spulen hervorgerufen
werden, besteht noch das Problem der Wechselinduktivität
zwischen abwechselnden Spulen, z. B. den Spulen 11 und 13, 12
und 14, 13 und 15. Die Wechselinduktivität zwischen diesen
Spulen, die weiter entfernt sind als die unmittelbar benach
barten Spulen, ist minimal.
Fig. 2 zeigt eine Methode, um die Kreuzkopplung der Wechsel
induktivität aufgrund des Stromflusses im übernächsten
Nachbarn zu beseitigen. Die Kreuzkopplung zwischen den
nächsten Nachbarn wird durch Überlappung der Oberflächenspu
len beseitigt, wie in Fig. 1 gezeigt. Die Kopplung zwischen
den Oberflächenspulen 11′ und 13′ in Fig. 2 wird durch
Verwendung einer Kreuzkopplungssperrspule für die Oberflä
chenspule 13′ aufgehoben. Die Kreuzkopplung zwischen den
Oberflächenspulen 12′ und 14′ wird beseitigt, wenn die Spule
14′ eine Kreuzkopplungssperrspule ist. In ähnlicher Weise
besteht keine Kreuzkopplung zwischen den übernächsten
Nachbarspulen 13′ und 15′. Die Verstärker, z. B. Verstärker
18, die von jeder Oberflächenspule ausgehen, sind normale
Impedanzverstärker, keine Verstärker mit niedriger Impedanz.
Somit ist der Verstärker, z. B. Verstärker 18 zum Empfänger
17, der normale Verstärker mit 50 Ohm, wodurch Anpassungs
probleme ausgeschlossen und die Kosten für die Schaffung von
Spezialverstärkern vermieden werden.
Die Kreuzkopplungssperrspule, z. B. Spule 13′, wird mit einer
normalen Spule mit Zweifachbetrieb, z. B. Spule 21 nach Fig.
3b gekoppelt. Spule 21 weist eine Schleife auf, die aus
Stromleitern 22 und 23 besteht, die miteinander durch im
Abstand voneinander angeordnete, parallele Querleiter 24 und
26 gekoppelt sind. Die Einzelspule wird von einem Strom I2
durchflossen, der durch die Impedanz geregelt wird, die sich
aus der Induktivität der Stromleiter 22, 23, 24 und 26 in
Verbindung mit der Kapazität der Kondensatoren CT1 und CT2
ergibt. Der Kondensator CM ist der Anpassungskondensator, der
dazu dient, die Spule an die äußere Schaltung anzupassen.
Die Einzelschleife ist ferner in zwei individuelle Schleifen
durch den Stromleiter 27 geteilt, der von den Stromleitern 22
und 23 versetzt und parallel zu diesen verläuft und mit den
beiden Querleitern 24 und 26 verbunden ist. Der Stromleiter
27 weist die Kapazität CT3 auf. Die beiden Schleifen werden
von Strömen I1 durchflossen. Ein erster Strom I1 fließt durch
den Leiter 22, den oberen Teil des Leiters 26 durch den
Leiter 27 und durch den oberen Teil des Leiters 24. Ein
zweiter Strom I1 fließt durch den unteren Teil des Leiters
24, den Leiter 23, den unteren Teil des Leiters 26 und durch
den Leiter 27. Somit wird der Leiter 27 von einem Strom 2I1
durchflossen. Der Strom I1 ist das Ergebnis der Impedanz
aufgrund der Induktivität und der Kapazität der beiden
beschriebenen Schleifen.
Somit fließt ein Strom doppelter Betriebsart in der Spule 21.
Im Gegensatz hierzu hat die Spule 13′ nur eine Strombetriebs
art, und diese ist I3. Die Ströme in den Schleifen 31 und 32
der Spule 13′ sind in Serie und es kann nur ein Strom
hindurchfließen.
Die Schleife 32 enthält einen Abstimmkondensator CT4 und
einen Anpassungskondensator CM2. Es ist nur ein Abstimmkon
densator gezeigt, da die Spule 13′ nur einen Strombetrieb
hat. Spulen wie die Spule 21 sind geräuschvoller als die
Spule 13′, weil sie Signale in jeder der abgestimmten
Schleifen aufnehmen, z. B. I2- und I1-Teile, während die Spule
13′ nur eine abgestimmte Frequenz hat, und deshalb weniger
Geräusch aufnimmt.
Die Spule 13 sperrt auch die Kreuzkopplung. Wenn beispiels
weise eine induktive Spule in der Nähe der Stromleiter 33 und
34 vorgesehen ist, verläuft der Strom, der in jedem dieser
Leiter nach der Lenz′schen Regel induziert wird, in entgegen
gesetzten Richtungen, so daß die induzierten Ströme einander
aufheben, wodurch Kreuzkopplungs- oder gegenseitig induzierte
Signale in der Spule gesperrt werden.
Fig. 2 zeigt eine Verwendung der Kreuzkopplungssperrspule in
einer Spulenanordnung, die z. B. für die Erfassung von Daten
über die Wirbelsäule eines Patienten besonders geeignet ist.
Die gesamte Spule 10′ kann ausreichend lang hergestellt
werden, damit die Wirbelsäule abgebildet werden kann, ohne
daß die Spule oder der Patient für den Abbildungsvorgang
bewegt werden muß, und sie hat einen vergleichsweise niedri
gen Geräuschausgang. Es besteht eine minimale Kopplung
zwischen unmittelbar benachbarten Spulen und eine minimale
Kopplung zwischen den übernächsten Spulen. Gleichzeitig sind
die Verstärker, die zum Empfang der Signale aus der Oberflä
chenspulenanordnung verwendet werden, reguläre Verstärker,
d. h. Verstärker mit einem Eingang von 50 Ohm, wodurch es
nicht mehr notwendig ist, Spezialverstärker mit niedriger
Eingangsimpedanz einzusetzen und die Impedanzanpassungspro
bleme, die bei derartigen Spezialverstärkern auftreten, zu
berücksichtigen.
Eine weitere Anwendung der Kreuzkopplungssperrspule, z. B.
Spulen 13′ und 14′, ist in Fig. 4 gezeigt. In dieser Fig. 4
ist eine Kreuzkopplungssperrspule 41 als integraler Teil
einer Quadratur- (Phasenschieber-) Oberflächenspulenanordnung
dargestellt. Die Oberflächenspulenanordnung weist auch eine
Spule 42 auf, die eine normale rechteckförmige Spule ist.
Eines der Probleme, die normalerweise durch Quadraturoberflä
chenspulen eingeführt werden, ist die Kreuzkopplung zwischen
den unterschiedlichen Quadraturkomponenten, z. B. zwischen den
Spulen 41 und 42 der Quadraturoberflächenspule 39 nach Fig.
4. Die Quadraturoberflächenspulenanordnung nach Fig. 4 weist
ferner einen Abschnitt 43 mit einer Viertel-Wellenlänge und
einen Hybridkombinierabschnitt 44 auf. Der Betrieb dieser
Abschnitte ist in der US-Anmeldung 3 21 885 erläutert, auf die
weiter oben hingewiesen ist. Die Spule 42 ist so ausgelegt,
daß sie von einem Strom I4 durchflossen wird. Die Spule 41
ist von einem Strom I5 durchflossen. Strom, der in der Spule
41 aufgrund des Spulenstromes in der Spule 42 induziert wird,
tendiert dazu, sich selbst aufzuheben, wodurch das Problem
der Kreuzkopplung zwischen Quadraturspulen in einer Quadra
turoberflächenspule gelöst wird.
Es werden exakte Anwendungen einer Kreuzkopplungssperrspule
in Magnetresonanzsystemen beschrieben und dargestellt. Eine
Obeflächenspulenanordnung ist beispielsweise so ausgelegt,
daß sie für die Abbildung der Wirbelsäule eines Patienten
ideal geeignet ist, ohne daß der Patient oder die Spulenan
ordnung verschoben werden muß und trotzdem ein Signal-Ge
räusch-Verhältnis einer Spule mit verhältnismäßig kleiner
Oberfläche hat. Das System macht keine Spezialverstärker mit
geringer Impedanz und/oder eine spezielle Impedanzanpassungs
schaltung erforderlich. Eine Quadraturoberflächenspulenanord
nung, die die Kreuzkopplungssperrspule verwendet, verhindert
eine Kreuzkopplung zwischen den unterschiedlichen Spulen.
Claims (12)
1. Kreuzkopplungssperrspulenanordnung für Magnetresonanz-
Abbildungssysteme, gekennzeichnet durch eine erste
Schleife, eine zweite Schleife und eine Vorrichtung zum
Koppeln der ersten und der zweiten Schleife in Serie, um
eine Kreuzkopplung zwischen der ersten und der zweiten
Schleife zu verhindern.
2. Oberflächenspulenanordnung für Magnetresonanz-Abbildungs
systeme, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Oberflä
chenspulen mit Einzelschleifen-und Doppelschleifenober
flächenspulen, eine Vorrichtung zum Sperren der Kreuz
kopplung zwischen den zueinander nächstliegenden Spulen,
und eine Vorrichtung zum Sperren der Kreuzkopplung
zwischen den zueinander übernächsten Spulen.
3. Oberflächenspulenanordnung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Sperren der
Kreuzkopplung zwischen den zueinander nächstliegenden
Oberflächenspulen ein Überlappen der Enden der benachbar
ten Oberflächenspulen umfaßt, und daß die Vorrichtung zum
Sperren der Kreuzkopplung zwischen den zueinander
übernächsten Oberflächenspulen Kreuzkopplungssperrspulen
aufweist.
4. Oberflächenspulenanordnung für Magnetresonanz-Abbildungs
systeme (MR-Systeme), mit vier Oberflächenspulen, dadurch
gekennzeichnet, daß
eine erste der vier Oberflächenspulen eine Einschleifen oberflächenspule ist,
eine zweite und dritte Oberflächenspule jeweils Zwei schleifenoberflächenspulen darstellen,
eine Vorrichtung, die beide Schleifen in Serie schaltet, derart, daß die beiden Schleifen nur eine einzige Strombe triebsart koppeln, um die Kreuzkopplung einschließlich der übernächsten Kreuzkopplung zu sperren,
die vierte Oberflächenspule eine Einschleifenoberflä chenspule ist, und
alle Oberflächenspulen die unmittelbar benachbarte Oberflächenspule überlappen, um die nächstliegende Kreuzkopplung zu sperren.
eine erste der vier Oberflächenspulen eine Einschleifen oberflächenspule ist,
eine zweite und dritte Oberflächenspule jeweils Zwei schleifenoberflächenspulen darstellen,
eine Vorrichtung, die beide Schleifen in Serie schaltet, derart, daß die beiden Schleifen nur eine einzige Strombe triebsart koppeln, um die Kreuzkopplung einschließlich der übernächsten Kreuzkopplung zu sperren,
die vierte Oberflächenspule eine Einschleifenoberflä chenspule ist, und
alle Oberflächenspulen die unmittelbar benachbarte Oberflächenspule überlappen, um die nächstliegende Kreuzkopplung zu sperren.
5. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
die Einschleifenoberflächenspulen rechteckförmige
Oberflächenspulen sind.
6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die beiden Schleifen der beiden Schleifenoberflächenspu
len sich in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung
der Anordnung erstrecken.
7. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die beiden Schleifen jeweils durch die vorausgehende
Spule überlappt sind.
8. Quadraturoberflächenspulenanordnung zur Verwendung in
Magnetresonanzsystemen, dadurch gekennzeichnet, daß
eine erste Spulenvorrichtung ein Kreisfeld erzeugt, das auf Ströme anspricht, die in der ersten Spulenvorrichtung durch FID-Signale im MR-System erzeugt werden,
eine zweite Spulenvorrichtung in unmittelbarer Nähe der ersten Spulenvorrichtung ein Magnetfeld erzeugt, das senkrecht zur Ebene der zweiten Spulenvorrichtung in der Mitte der zweiten Spulenvorrichtung ausgerichtet ist und auf FID-Signale im MR-System anspricht, und
die erste Spulenvorrichtung eine Kreuzkopplungssperrspule ist.
eine erste Spulenvorrichtung ein Kreisfeld erzeugt, das auf Ströme anspricht, die in der ersten Spulenvorrichtung durch FID-Signale im MR-System erzeugt werden,
eine zweite Spulenvorrichtung in unmittelbarer Nähe der ersten Spulenvorrichtung ein Magnetfeld erzeugt, das senkrecht zur Ebene der zweiten Spulenvorrichtung in der Mitte der zweiten Spulenvorrichtung ausgerichtet ist und auf FID-Signale im MR-System anspricht, und
die erste Spulenvorrichtung eine Kreuzkopplungssperrspule ist.
9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kreuzkopplungssperrspule eine erste Schleife, eine
zweite Schleife und eine Vorrichtung zum Koppeln der
ersten und der zweiten Schleife in Serie mit der Sperr
kreuzkopplung zwischen der ersten Schleife und der
zweiten Schleife aufweist.
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
die zweite Spulenvorrichtung eine Einzelspule darstellt.
11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Vorrichtung zur Kopplung der Quadraturoberflächen
spule mit dem MR-System eine Hybridkombiniervorrichtung
und eine Koaxialkabelvorrichtung zum Koppeln der Quadra
turoberflächenspule mit der Hybridkombiniervorrichtung
aufweist.
12. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
die Koaxialkabelvorrichtung erste und zweite Koaxialkabel
aufweist und daß eines der ersten und zweiten Koaxialka
bel den Abschnitt mit 1/4 Wellenlänge enthält, wobei
eines der Koaxialkabel um etwa 1/4 Wellenlänge länger ist
als das andere der ersten und zweiten Koaxialkabel.
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Legal Events
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
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Owner name: GENERAL ELECTRIC CO., WAUKESHA, WIS., US |
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