DE102004033253A1 - Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Aufrechterhaltung der Schleifenentkopplung bei positionsveränderlichen MRI-Spulen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Aufrechterhaltung der Schleifenentkopplung bei positionsveränderlichen MRI-Spulen Download PDF

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Steven C. Oconomowoc Davis
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
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    • G01R33/28Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/32Excitation or detection systems, e.g. using radio frequency signals
    • G01R33/36Electrical details, e.g. matching or coupling of the coil to the receiver
    • G01R33/3642Mutual coupling or decoupling of multiple coils, e.g. decoupling of a receive coil from a transmission coil, or intentional coupling of RF coils, e.g. for RF magnetic field amplification
    • G01R33/365Decoupling of multiple RF coils wherein the multiple RF coils have the same function in MR, e.g. decoupling of a receive coil from another receive coil in a receive coil array, decoupling of a transmission coil from another transmission coil in a transmission coil array

Abstract

Es wird eine HF-Spulenschleifenanordnungstechnik vorgestellt, die die Spulenentkopplung bei sich verändernden Spulenpositionen aufrechterhält. Eine Gegeninduktivitätskompensationsschaltung (98, 120), die in Reihe mit jeder HF-Spulenschleife (104, 112, 108, 114) der Spulenschleifenanordnung (100, 110) liegt, minimiert die Kopplung oder Gegeninduktivität, die sich zwischen den HF-Spulenschleifen (104, 112, 108, 114) ausbildet, wesentlich. Die Gegeninduktivitätskompensationsschaltung (98, 120) ist der Größe nach im Wesentlichen gleich und in der Phase oder Polarität entgegengesetzt der Gegeninduktivität, die sich zwischen den HF-Spulenschleifen (104, 112, 108, 114) bei einer Bewegung der HF-Spulenschleifen (104, 112, 108, 113) gegeneinander oder deren Verdrehung gegeneinander ausbildet.

Description

  • Hintergrund der Erfindung:
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Magnetresonanz (MR) Systeme und mehr im einzelnen eine Vorrichtung zur Begrenzung der Kopplung zwischen beweglichen Spulen einer HF-Spulenanordnung eines MR-Systems.
  • Wenn eine Substanz, wie menschliches Gewebe, einem gleichförmigen Magnetfeld (Polarisationsfeld B0) ausgesetzt wird, versuchen sich die einzelnen magnetischen Momente der Spins in dem Gewebe auf das polarisierende Feld auszurichten, wobei sie jedoch in willkürlicher Ordnung mit ihrer charakteristischen Larmorfrequenz präzessieren. Wird die Substanz oder das Gewebe einem Magnetfeld ausgesetzt (Anregungsfeld B1), das in der x-y Ebene sich erstreckt und das nahe der Larmorfrequenz liegt, kann das resultierende ausgerichtete Moment oder die "Längsmagnetisierung" MZ in die x-y Ebene gedreht oder "gekippt" werden, so dass sich ein resultierendes magnetisches Quermoment Mt ergibt. Nach der Beendigung des Anregungssignals B1 wird von den angeregten Spins ein Signal ausgesandt und dieses Signal kann empfangen oder zur Erzeugung eines Bildes weiterverarbeitet werden.
  • Bei der Verwendung dieser Signale zur Erzeugung von Bildern werden Magnetfeldgradienten (Gx, Gy und Gz) eingesetzt. Typischerweise wird der abzubildende Bereich in einer Folge von Messzyklen gescannt, bei denen sich diese Gradienten entsprechend dem speziellen verwendeten Ortsbestimmungsverfahren ändern. Der sich ergebende Satz empfangener NMR-Signale wird digitalisiert und weiter verarbeitet um unter Benutzung einer der vielen bekannten Rekonstruktionstechniken das Bild zu rekonstruieren.
  • Es ist allgemein bekannt, dass nebeneinander angeordnete HF-Spulenschleifen eines MR-Systems durch ihre Gegeninduktivität stark miteinander gekoppelt sind. Diese Verkopplung bewirkt eine Verstimmung der Spulenschleifen, eine Belastung der jeweiligen Schleife und eine Verschlechterung der Bildqualität. Um die Kopplung auszuschalten wurden schon eine Anzahl Techniken und Spulenkonstruktionen entwickelt. So können die Schleifen z.B. kritisch überlappt werden, um die Kopplung aufzuheben, sie können induktiv oder kapazitiv zur Aufhebung der Kopplung gekoppelt werden, oder die Kopplung kann durch Resonanzkreise hoher Impedanz, die die Schleifen abschalten, reduziert werden. Es hat sich gezeigt, dass die ersten drei Konstruktionen lediglich für eine bestimmte Ausrichtung des Schleifenabstands genügen. Bei der vierten Konstruktion hat sich herausgestellt, dass sie keine ausreichende Entkopplung zur Unterdrückung der Schleifenkopplung bietet.
  • Darüber hinaus versagen die beschriebenen Entkopplungskonstruktionen häufig, wenn die Spulenschleifen flexibel sind oder sich relativ zueinander bewegen können. D.h. bei einer Veränderung der Orientierung des Schleifenabstandes müssen die HF-Spulenschleifen entweder nachgestimmt werden, um die Kopplung bei der neuen Orientierung auf ein Minimum zu reduzieren, oder aber es muss eine andere HF-Spulenschleifenanordnung verwendet werden, die auf die neue Orientierung abgestimmt ist. MR-Systembediener müssen deshalb Patientendurchsatz dafür opfern, dass sie Zeit zum Nachstimmen der Spulenschleifen aufwenden. Außerdem beansprucht die Auswahl einer schon auf die neue Orientierung abgestimmten, unterschiedlichen HF-Spulenschleifenanordnung nicht nur Zeit und Mühe, die von der Bildakquisition abgeht, sondern es ist auch erforderlich, dass eine Bildgebungseinrichtung ein Inventar einer Anzahl HF-Spulenschleifenanordnungen aufrecht erhält, um den vielen Orientierungen zu genügen, die zur Akquirierung diagnostischer Daten verwendet werden können. Einen großen Vorrat von HF-Spulenschleifenanordnungen vorzuhalten ist kostenaufwändig und trotz großen Kostenaufwands gegebenenfalls für die tatsächlich benötigten Spulenanordnungen nicht umfassend genug.
  • Es besteht deshalb der Wunsch ein System zu entwerfen, das eine HF-Spulenanordnung schafft, bei der die Schleifenentkopplung über einen weiten Bereich von Schleifenpositionen oder -orientierungen aufrecht erhalten bleibt.
  • Kurze Beschreibung der Erfindung:
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine HF-Spulenschleifenanordnung mit einer dynamischen Gegeninduktivitätskompensationsschaltung, die den vorgenannten Nachteilen abhilft. Die vorliegende Erfindung schafft eine HF-Spulenschleifenanordnung, bei der die Spulen unter Aufrechterhaltung einer guten Spulenentkopplung nahe aneinander gerückt, weiter auseinander gebracht oder verdreht werden können. Die Gegeninduktivitätskompensationsschaltung liegt in Reihe mit jeder HF-Spulenschleife, um die Kopplung oder die Gegeninduktivität, die sich zwischen den HF-Spulenschleifen ausbildet, wesentlich herabzusetzen. Die Gegeninduktivität der Kompensationsschaltung ist im Wesentlichen gleich und in Phase oder Polarität entgegengesetzt, der Gegeninduktivität, die sich zwischen den HF-Spulenschleifen bildet, wenn die HF-Spulenschleifen sich zueinander bewegen oder verdrehen.
  • Entsprechend einem Aspekt der Erfindung ist eine HF-Spulenanordnung geoffenbart. Die HF-Spulenanordnung beinhaltet ein Paar gegeneinander beweglicher HF-Spulen. Eine erste Induktoranordnung liegt in Reihe mit einer HF-Spule und eine zweite Induktoranordnung liegt in Reihe mit einer anderen HF-Spule. Die Induktoranordnungen haben eine Gegeninduktivität, die in ihrer Polarität entgegengesetzt und in ihrer Größe im Wesentlichen gleich der Gegeninduktivität des HF-Spulenpaars ist.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung, ist eine MRI-Vorrichtung geoffenbart. Die Vorrichtung weist ein MRI-System mit einer Anzahl Gradientenspulen auf, die um eine Bohrung eines Magneten herum so angeordnet sind, dass sie ein polarisierendes Magnetfeld aufdrücken. Ein HF-Transceiversystem und ein HF-Schalter sind durch ein Impulsmodul so gesteuert, dass sie zum Aquirieren von MR-Bildern HF-Signale an eine HF-Spulenanordnung übermitteln und von dieser empfangen. Die HF-Spulenanordnung beinhaltet eine erste bewegliche Spulenschleife und eine zweite bewegliche Spulenschleife. Die HF-Spulenanordnung weist außerdem eine Gegeninduktivitätskompensationsschaltung auf, um eine Induktivität zu erzeugen, die unabhängig von der gegenseitigen Spulenschleifenlage eine Kopplung der ersten mit der zweiten beweglichen Spulenschleife minimiert.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer HF-Spulenanordnung geschaffen. Das Verfahren beinhaltet, dass eine erste Induktoranordnung in Reihe mit einer ersten HF-Spule geschaltet wird, und eine zweite Induktoranordnung in Reihe mit einer zweiten HF-Spule geschaltet wird. Außerdem beinhaltet das Verfahren das Kalibrieren der ersten Induktoranordnung und der zweiten Induktoranordnung in der Weise, dass die Gegeninduktivität zwischen diesen beiden die erste und die zweite HF-Spule, unabhängig von der gegenseitigen Spulenposition, im Wesentlichen entkoppelt.
  • Verschiedene andere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und der Zeichnungen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung:
  • Die Zeichnung veranschaulicht eine bevorzugte Ausführungsform, wie sie gegenwärtig für die Ausführung der Erfindung benutzt werden kann. In der Zeichnung:
  • 1 ist ein schematisches Blockschaltbild eines MR-Bildgebungssystems zur Verwendung bei der vorliegen Erfindung,
  • 2 ist eine schematische Veranschaulichung einer bekannten Schulterspulenanordnung,
  • 3 ist eine grafische Darstellung der Gegeninduktivität der Schulterspulenanordnung nach 2 bei sich änderndem Abstand zwischen den Spulen,
  • 4 ist eine schematische Veranschaulichung einer erfindungsgemäßen Gegeninduktivitätskompensationsschaltung,
  • 5 ist eine grafische Darstellung der Gegeninduktivität der Gegeninduktivitätskompensationsschaltung nach 4 bei sich ändernder gegenseitiger Lage der Induktoranordnungen,
  • 6 ist eine schematische Darstellung einer HF-Spulenanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und
  • 7 ist eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform der HF-Spulenanordnung gemäß der Erfindung.
  • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform:
  • Bezugnehmend auf 1 sind die Hauptkomponenten eines bevorzugten Magnetresonanz (MRI) Bildgebungssystems 10 dargestellt, in dem die vorliegende Erfindung verwirklicht ist. Der Funktionsablauf des Systems wird von einer Bedienerkonsole 12 aus gesteuert, die eine Tastatur oder eine andere Eingabevorrichtung 13, ein Steuerpanel 14 und einen Bildschirm 16 aufweist. Die Konsole 12 steht über ein Link 18 mit einem getrennten Computersystem 20 in Verbindung, das einen Bediener in die Lage versetzt, die Erzeugung und Darstellung von Bildern auf dem Bildschirm 16 zu steuern. Das Computersystem 20 beinhaltet eine Anzahl Module, die über ein Backplane 20a miteinander kommunizieren. Zu die sen gehören ein Bildprozessormodul 22, ein CPU-Modul 24 und ein Speichermodul 26, das bekannterweise als Bild- oder Rahmenspeicher zum Speichern von Bilddatenarrays bezeichnet ist. Das Computersystem 20 ist mit einem Diskspeicher 28 und einem Bandlaufwerk 30 zum Speichern von Bilddaten und Programmen verlinkt und kommuniziert über ein serielles Hochgeschwindigkeitslink 34 mit einer getrennten Systemsteuereinrichtung 32. Die Eingabevorrichtung 13 kann eine Maus, einen Joystick, eine Tastatur, einen Trackball, einen berührungsgesteuerten Bildschirm, eine Lichtwand, eine Voicecontrol oder irgend eine andere ähnliche oder äquivalente Eingabevorrichtung aufweisen und kann für eine interaktive Geometrievorgabe verwendet werden.
  • Die Systemsteuereinrichtung 32 enthält einen Satz Module, die durch ein Backplane 32a miteinander verbunden sind. Dazu gehören ein CPU-Modul 36 und ein Impulsgeneratormodul 38, das über ein serielles Link 40 mit der Bedienerkonsole 12 verbunden ist. Über das Link 40 erhält die Systemsteuereinrichtung 32 Befehle von dem Bediener, um die auszuführende Scannsequenz anzugeben. Das Impulsgeneratormodul 38 steuert die Systemkomponenten so an, dass diese die jeweils gewünschte Scannsequenz ausführen und erzeugt Daten, die das Timing, die Stärke und die Gestalt der erzeugten HF-Pulse sowie das Timing und die Länge des Datenakquisitionsfensters angeben. Das Impulsgeneratormodul 38 steht mit einem Satz Gradientenverstärker 42 in Verbindung, um das Timing und die Gestalt der Gradientenimpulse anzugeben, die während des Scanns erzeugt werden. Das Impulsgeneratormodul 38 kann außerdem Patientendaten von einer physiologischen Akquisitionssteuereinrichtung 44 empfangen, die ihrerseits Signale von einer Anzahl an den Patienten angeschlossener verschiedener Sensoren empfängt, wie etwa EKG-Signale von an dem Patienten angelegten Elektroden. Schließlich steht das Impulsgeneratormodul 38 mit einer Scannraum-Interfaceschaltung 46 in Verbindung, die Signale von verschiedenen, dem Zustand des Patienten und dem Magnetsystem zugeordneten Sensoren empfängt. Über die Scannraum-Interfaceschaltung 46 empfängt außerdem ein Patientenpositioniersystem 48 Befehle, um den Patienten in die für den Scann jeweils gewünschte Position zu überführen.
  • Die von dem Impulsgeneratormodul 38 erzeugten Gradientenimpulsfolgen (waveforms) werden dem Gradientenverstärkersystem 42 mit einem Gx-, Gy- und Gz-Verstärker zugeführt. Jeder Gradientenverstärker erregt eine sprechende physikalische Gradientenspule in einer allgemein mit 50 bezeichneten Gradientenspulenanordnung um die Magnetfeldgradienten zu erzeugen, die zur Ortskodierung akquirierter Signale verwendet werden. Die Gradientenspulenanordnung 50 bildet einen Teil einer Magneteinrichtung 52, die einen Polarisierungsmagneten 54 und eine Ganzkörper HF-Spule 56 beinhaltet. Ein Transceivermodul 58 in der Systemsteuereinrichtung 32 erzeugt Impulse, die von einem HF-Verstärker 60 verstärkt und über einen Sende-/Empfangsschalter 62 in die HF-Spule 56 eingekoppelt werden. Die von den angeregten Kernen (Nuklei) in dem Patienten emittierten, sich ergebenden Signale können von der gleichen HF-Spule 56 erfasst und über den Sende-/Empfangsschalter 62 in einen Vorverstärker 64 eingekoppelt werden. Die verstärkten MR-Signale werden in der Empfängerstufe des Transceivers 58 demoduliert, gefiltert und digitalisiert. Der Sende-/Empfangsschalter 62 wird von einem Signal von dem Impulsgeneratormodul 38 so angesteuert, dass er während des Sendemodus den HF-Verstärker 60 mit der Spule 56 und den Vorverstärker 64 während des Empfangsmodus mit der Spule 56 verbindet. Der Sende-/Empfangsschalter 62 kann auch eine getrennte HF-Spule (z.B. eine Oberflächenspule) in den Zustand versetzen, dass sie entweder im Sende- oder im Empfangsmodus eingesetzt werden kann.
  • Die von der HF-Spule 56 erfassten MR-Signale werden von dem Transceivermodul 58 digitalisiert und zu einem Speichermodul 66 in der Systemsteuereinrichtung 32 weiter geleitet. Ein Scann ist abgeschlossen, wenn in dem Speichermodul 66 ein Array von K-Raum Rohdaten akquiriert worden ist. Diese K-Raum Rohdaten werden für jedes zu rekonstruierendes Bild in getrennte K-Raum Datenarrays umgeordnet, von denen jedes in einen Arrayprozessor 68 eingegeben wird, der die Daten in ein Array von Bilddaten Fourier transformiert. Diese Bilddaten werden über das serielle Link 34 zu dem Computersystem 20 übertragen, wo sie in dem Speicher, etwa in dem Diskspeicher 28, gespeichert werden. Abhängig von von der Bedienerkonsole 12 empfangenen Befehlen, können diese Bilddaten in einer Langzeitspeicherung, etwa auf dem Bandlaufwerk 30, archiviert oder von dem Bildprozessor 22 weiter verarbeitet und zu der Bedienerkonsole 12 übertragen und sodann auf dem Bildschirm 16 dargestellt werden.
  • Die vorliegende Erfindung beinhaltet ein Verfahren und ein System, die bei dem oben erläuterten MR-System oder bei einem ähnlichen oder äquivalenten System zum Erhalten von MR-Bildern verwendet werden können. Wenngleich die vorliegende Erfindung mit Bezug auf eine Schulterspulenanordnung beschrieben wird, so ist die Erfindung doch in gleicher Weise auch bei anderen Spulenanordnungen einsetzbar. So kann die Erfindung als Beispiel und ohne dadurch einge schränkt zu sein, auch bei einer Kniespulenanordnung verwendet werden.
  • Bezugnehmend nun auf 2 ist dort eine HF-Spulenanordnung 70 dargestellt. Die HF-Spulenanordnung 70 kann eine Oberflächenspulenanordnung zum Akquirieren von Daten von der Schulter eines Patienten sein. MR-Bilder können beispielsweise so akquiriert werden, dass die HF-Spulenanordnung 70 innerhalb eines bildgebenden Volumens des MR-Systems 10 in unmittelbarer Nähe einer Schulter eines Patienten platziert wird. Die HF-Spulenanordnung 70 nimmt einen dreidimensionalen Raum ein, der durch eine x-Achse 72, eine y-Achse 74 und eine z-Achse 76 definiert ist. Die HF-Spulenanordnung 70 beinhaltet eine erste bewegliche Spulenschleife 78 und eine zweite bewegliche Spulenschleife 80. Die erste bewegliche Spulenschleife 78 ist so dargestellt, dass sie sich längs einer von der x-Achse 72 und der z-Achse 76 aufgespannten Ebene erstreckt. Die zweite bewegliche Spulenschleife 80 ist parallel zu der ersten beweglichen Spulenschleife 78 und so veranschaulicht, dass sie sich längs einer zweiten Ebene erstreckt, die durch die x-Achse 72 und die z-Achse 76 aufgespannt ist.
  • Zwischen der ersten beweglichen Spulenschleife 78 und der zweiten beweglichen Spulenschleife 80 tritt eine Gegeninduktivität auf, wenn die Spulen erregt und in der Nähe voneinander angeordnet sind. Die Größe der Gegeninduktivität nimmt mit der Abnahme des Abstands zwischen der ersten beweglichen Spulenschleife 78 und der zweiten beweglichen Spulenschleife 80, bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel längs der y-Achse 74, zu. Die Gegeninduktivität, die zwischen der ersten beweglichen Spulenschleife 78 und der zweiten beweglichen Spulenschleife 80 auftritt, nimmt ihrer Größe nach mit der Zunahme des Abstandes zwischen den Schleifen ab.
  • Die oben beschriebene Orientierung der HF-Spulenanordnung 70 ist nicht auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt. So kann z.B. die Orientierung der Spulenschleifen längs einer durch die x-Achse 72 und die y-Achse 74 gebildeten Ebene sich erstrecken, während sich der Abstand zwischen den Spulenschleifen längs der z-Achse 76 verändert. Die Ausrichtung der Spulenschleifen kann sich auch längs einer von der y-Achse 74 und der z-Achse 76 aufgespannten Ebene erstrecken, wobei der Abstand zwischen den Schleifen sich längs der x-Achse 72 ändert. Außerdem kann die Ausrichtung der Spulenschleifen sich längs einer von einer Kombination der x-Achse 72 der y-Achse 74 und der z-Achse 76 gebildeten Ebene erstrecken.
  • Für den Fachmann liegt auf der Hand, dass, wenngleich die in 2 dargestellte HF-Spulenanordnung eine erste bewegliche Spulenschleife 78 und eine zweite bewegliche Spulenschleife 80 veranschaulicht, die im Wesentlichen quadratisch gestaltet sind, auch andere Gestaltungen möglich und in Betracht gezogen sind.
  • 3 ist eine grafische Darstellung einer Art der Gegeninduktivität, die sich zwischen der ersten beweglichen Spulenschleife 78 und der zweiten beweglichen Spulenschleife 80 in Abhängigkeit von dem Spulenschleifenabstand ausbilden kann. Eine Gegeninduktivitätskurve 82 ist veranschaulicht, die allgemein angibt, dass die Größe der Gegeninduktivität abnimmt, wenn der lineare Abstand der ersten beweglichen Spulenschleife 78 von der zweiten bewegli chen Spulenschleife 80 zunimmt. Umgekehrt nimmt die Größe der Gegeninduktivität zu, wenn der lineare Abstand der ersten beweglichen Spulenschleife 78 von der zweiten beweglichen Spulenschleife 80 abnimmt. Eine Zunahme der Gegeninduktivität oder Kopplung bewirkt, dass eine Veränderung des Stromes und der Spannung einer Spulenschleife in zunehmendem Maße den Strom und die Spannung der anderen Spulenschleife beeinflusst. Wie oben erwähnt, kann die Kopplung der Spulenschleifen eine Verstimmung der Spulenschleifen, eine Belastung der Spulenschleifen und eine Verschlechterung der Bildqualität hervorrufen. Durch eine Wesentliche Minimierung der Spulenschleifenkopplung wird die Einwirkung, die eine Änderung von Strom und Spannung in einer Spulenschleife auf die andere Spulenschleife hat, verringert, wodurch die Bildqualität verbessert wird.
  • Eine Gegeninduktivitätskompensationsschaltung 84 gemäß der Erfindung ist in 4 veranschaulicht. Die Gegeninduktivitätskompensationsschaltung 84 beinhaltet eine erste Induktoranordnung (Induktionsspulenanordnung) 86 und eine zweite Induktoranordnung 88, die einen von einer x-Achse 90, einer y-Achse 92 und einer z-Achse 94 wiedergegebenen dreidimensionalen Raum einnehmen. Zwischen der ersten Induktoranordnung 86 und der zweiten Induktoranordnung 88 tritt eine Kopplung auf, weil die Induktoranordnungen sich gegenseitig überlappen. Die Gegeninduktivität der Induktoranordnungen nimmt mit abnehmender Überlappung ab. Die erste Induktoranordnung 86 und die zweite Induktoranordnung 88 sind so kalibriert, dass sich bei überlappenden Induktoranordnungen zwischen diesen eine Gegeninduktivität negativer Phasenlage ausbildet. Die Größe der Gegeninduktivität negativer Phasenlage ist im Wesentlichen gleich der Größe der Gegeninduktivität, die sich zwischen der ersten beweg lichen Spulenschleife 78 und der zweiten beweglichen Spulenschleife 80 ergibt, wenn sich die Spulenschleifen gegeneinander bewegen. Demgemäß verändert sich, wie im Nachstehenden noch beschrieben werden wird, die Gegeninduktivität negativer Phasenlage der Induktoranordnungen mit der jeweiligen Lage der HF-Spulen, wodurch die Gegeninduktivität, die sich zwischen der ersten beweglichen Spulenschleife 78 und der zweiten beweglichen Spulenschleife 80 ausbildet, aufgehoben oder im Wesentlichen auf ein Minimum reduziert wird.
  • Die Gegeninduktivität, die sich zwischen der ersten Induktoranordnung 86 und der zweiten Induktoranordnung 88 ergibt, ist in 5 veranschaulicht. Wie durch die Gegeninduktivitätskurve 96 angegeben, nimmt die Größe der Gegeninduktivität der Induktoranordnungen mit abnehmender Überlappung zwischen denselben ab. Umgekehrt nimmt die Größe der Gegeninduktivität der Induktoranordnungen mit zunehmender Überlappung zu. D.h. die relative Lageänderung der Induktoranordnungen zueinander beeinflusst die Größe der zwischen diesen bestehenden Gegeninduktivität im umgekehrten Sinne.
  • 6 veranschaulicht eine Ausführungsform einer in eine HF-Spulenanordnung 100 eingefügten Gegeninduktivitätskompensationsschaltung 98. Eine erste Induktoranordnung 102 der Gegeninduktivitätskompensationsschaltung 98 ist so aufgebaut, dass sie in Reihe mit einer ersten beweglichen Spulenschleife 104 der HF-Spulenanordnung 100 liegt und sich rechtwinklig von der Ebene der ersten beweglichen Spulenschleife 104 aus in einer Richtung zu der zweiten beweglichen Spulenschleife 108 hin erstreckt. Eine zweite Induktoranordnung 106 ist so aufgebaut, dass sie in Reihe mit einer zweiten beweglichen Spulenschleife 108 der HF-Spulenanordnung 100 liegt und sich rechtwinklig von der Ebene der zweiten beweglichen Spulenschleife 108 in einer Richtung zu der ersten beweglichen Spulenschleife 104 hin erstreckt. Die HF-Spulenanordnung 100 ist so gestaltet, dass die erste bewegliche Spulenschleife 104 parallel zu der zweiten beweglichen Spulenschleife 108 liegt. Auf diese Weise kann sich, wenn sich die Größe des interessierenden Volumens verändert der lineare Abstand zwischen den Spulenschleifen entsprechend der Größe des interessierenden Volumens verändern.
  • Die Induktoranordnungen 102, 106 sind so aufgebaut, dass sie sich bei der Änderung des Abstandes zwischen der ersten beweglichen Spulenschleife 104 und der zweiten beweglichen Spulenschleife 108 überlappen. Die Gegeninduktivitätskompensationsschaltung 98 ist so kalibriert, dass bei sich gegenseitig überlappender erster Induktoranordnung 102 und zweiter Induktoranordnung 106 die Größe der zwischen beiden vorhandenen Gegeninduktivität im Wesentlichen gleich und in Phase und Polarität entgegengesetzt zu der Gegeninduktivität ist, die sich zwischen der ersten beweglichen Spulenschleife 104 und der zweiten beweglichen Spulenschleife 108 bei einer Bewegung der Spulenschleifen gegeneinander ausbildet. Mit Abnahme des Abstandes zwischen der ersten beweglichen Spulenschleife 104 und der zweiten beweglichen Spulenschleife 108 nimmt die Gegeninduktivität, die sich zwischen beiden ergibt, zu, während die Überlappung der ersten Induktoranordnung 102 und der zweiten Induktoranordnung 106 zunimmt. Die Zunahme der Überlappung der Induktoranordnungen hat zur Folge, dass die Größe der zwischen den beiden sich ergebenden Gegeninduktivität so zunimmt, dass sie im Wesentlichen gleich dem vergrößerten Betrag der Gegeninduktivität der Spulenschleifen bei der Abnahme deren gegenseitigen Abstandes ist. Bei der Zunahme des Abstandes zwischen der ersten beweglichen Spulenschleife 104 und er zweiten beweglichen Spulenschleife 108 nimmt die Gegeninduktivität, die sich zwischen den beiden ausbildet, ab, und die Überlappung der ersten Induktoranordnung 102 und der zweiten Induktoranordnung 106 nimmt ebenfalls ab. Die Abnahme der Induktoranordnungsüberlappung bewirkt, dass die in Größe der sich dazwischen gebenden Gegeninduktivität ebenfalls so abnimmt, dass sie im Wesentlichen gleich dem verringerten Betrag der Gegeninduktivität der Spulenschleifen bei Zunahme des Abstandes zwischen denselben ist.
  • 7 veranschaulicht eine andere Ausführungsform einer HF-Spulenanordnung 110. Die HF-Spulenanordnung 110 weist, ähnlich wie die Spulenanordnung 100 nach 6, eine erste bewegliche Spulenschleife 112 auf, die bezüglich einer zweiten beweglichen Spulenschleife 114 um eine Drehachse 116 verdrehbar ist. Die Größe des Winkels 118, der zwischen der ersten beweglichen Spulenschleife 112 und der zweiten beweglichen Spulenschleife 114 ausgebildet ist, wird zur Anpassung an ein größeres interessierendes Winkelvolumen vergrößert und zur Anpassung an ein kleineres interessierendes Winkelvolumen verkleinert. Mit zunehmender Größe des Winkels 118 nimmt der Betrag der Gegeninduktivität, die sich zwischen der ersten beweglichen Spulenschleife 112 und der zweiten beweglichen Spulenschleife 114 ausbildet, zu. Umgekehrt nimmt, wenn die Größe des Winkels 118 abnimmt, die Größe der Gegeninduktivität zwischen der ersten beweglichen Spulenschleife 112 und der zweiten beweglichen Spulenschleife 114 ab.
  • Um die Kopplung zwischen der ersten beweglichen Spulenschleife 112 und der zweiten beweglichen Spulenschleife 114 wesentlich zu minimieren, ist die Gegeninduktivitätskompensationsschaltung 120 so ausgelegt und kalibriert, dass bei Überlappung einer ersten Induktoranordnung 122 mit einer zweiten Induktoranordnung 124 die Größe der sich dazwischen ausbildenden Gegeninduktivität im Wesentlichen gleich und in der Phasenlage und Polarität entgegengesetzt zu der Gegeninduktivität ist, die sich zwischen der ersten beweglichen Spulenschleife 112 und der zweiten beweglichen Spulenschleife 114 ergibt, wenn die Spulenschleifen um die Drehachse 116 gegeneinander verdreht werden. Die Gegeninduktivitätskompensationsschaltung 120 ist so ausgelegt, dass die Gegeninduktivität zwischen der ersten Induktoranordnung 122 und der zweiten Induktoranordnung 124 zunimmt, wenn die Größe des Winkels 118 zunimmt und abnimmt, wenn die Größe des Winkels 118 abnimmt.
  • Die Gegeninduktivitätskompensationsschaltung 120 der 7 weist eine erste Induktoranordnung 122 und eine zweite Induktoranordnung 124 auf. Die erste Induktoranordnung 122 ist so aufgebaut, dass sie nahe der Drehachse 116 in Reihe mit der ersten beweglichen Spulenschleife 112 liegt und sich in einer der Ausrichtung des interessierenden Volumens entgegengesetzten Richtung von der Drehachse 116 weg erstreckt. Die zweite Induktoranordnung 124 ist so aufgebaut, dass sie nahe der Drehachse 116 in Reihe mit der zweiten beweglichen Spulenschleife 114 liegt und sich in einer der Ausrichtung des interessierenden Volumens entgegengesetzten Richtung von der Drehachse 116 weg erstreckt. Die erste Induktoranordnung 122 und die zweite Induktoranordnung 124 erstrecken sich außerdem bogenförmig derart aufeinander zu, dass die Breite oder der Abstand zwischen den Induktoren längs des Überlappungsbereichs während einer Spulenschleifenverdrehung im Wesentlichen konstant bleibt.
  • Die vorliegende Erfindung beinhaltet eine HF-Spulenanordnung, die ein Paar gegeneinander beweglicher HF-Spulen aufweist. Die HF-Spulenanordnung weist eine erste Induktoranordnung in Reihe mit einer HF-Spule und eine zweite Induktoranordnung in Reihe mit der andere HF-Spule auf. Zwischen den Induktoranordnungen ergibt sich eine Gegeninduktivität, die einer sich zwischen dem Paar HF-Spulen ausbildenden Gegeninduktivität in der Polarität entgegengesetzt ist und mit dieser eine im Wesentlichen gleiche Größe aufweist.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gehören zu einer MRI-Vorrichtung ein Magnetresonanzbildgebungs (MRI) System mit einer Anzahl rings um eine Bohrung eines Magneten zum Aufdrücken eines polarisierenden Magnetfeldes herum angeordneter Gradientenspulen und ein HF-Transceiversystem sowie ein HF-Schalter, der durch ein Impulsmodul gesteuert ist, um HF-Signale zu einer HF-Spulenanordnung zum Akquirieren von MR-Bildern zu übermitteln. Die HF-Spulenanordnung weist außerdem eine erste bewegliche Spulenschleife und eine zweite bewegliche Spulenschleife auf. Die HF-Spulenanordnung beinhaltet außerdem eine Gegeninduktivitätskompensationsschaltung, die an die erste und die zweite bewegliche Spule jeweils so angeschlossen ist, dass die Kompensationsschaltung eine Induktanz erzeugt, die die Kopplung zwischen der ersten und der zweiten Spulenschleife, unabhängig von der relativen Lage der Spulenschleifen zueinander auf ein Minimum reduziert.
  • Bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Herstellen einer HF-Spulenanordnung die Schritte, eine erste Induktoranordnung in Reihe zu einer ersten HF-Spule zu schalten und eine zweite Induktoranordnung in Reihe zu einer zweiten HF-Spule zu schalten. Das Verfahren beinhaltet außerdem das Kalibrieren der ersten Induktoranordnung und der zweiten Induktoranordnung derart, dass die Gegeninduktivität zwischen denselben die erste und die zweite HF-Spule, unabhängig von deren gegenseitiger Spulenlage, im Wesentlichen entkoppelt.
  • Die vorliegende Erfindung wurde anhand bevorzugter Ausführungsformen erläutert. Darauf hinzuweisen ist, dass Äquivalente, Alternativen und Abwandlungen zusätzlich zu den ausdrücklich aufgeführten, möglich sind und im Schutzbereich der beigefügten Patentansprüche liegen.

Claims (9)

  1. HF-Spulenanordnung (100, 110) die aufweist: Zwei HF-Spulen (104, 112, 108, 114) die relativ zueinander beweglich sind; eine erste Induktoranordnung (112, 122) in Reihe mit einer HF-Spule; eine zweite Induktoranordnung (106, 124) in Reihe mit der anderen HF-Spule; und wobei die Induktoranordnungen (112, 122, 106, 124) so ausgelegt sind, dass sie eine Gegeninduktivität aufweisen, die der Gegeninduktivität der beiden HF-Spulen (104, 112, 108, 114) in der Polarität entgegengesetzt und in der Größe im Wesentlichen gleich ist.
  2. Hf-Spulenanordnung (100, 110) nach Anspruch 1, bei der die Induktoranordnungen (102, 122, 106, 124) so ausgelegt sind, dass die die Gegeninduktivität der zwei HF-Spulen (104, 112, 108, 114) bei sich verändernder Relativstellung der beiden HF-Spulen (104, 112, 108, 114) solange aufheben, als sich die erste (104, 112) und die zweite (106, 124) Induktoranordnung gegenseitig überlappen.
  3. HF-Spulenanordnung (100, 110) nach Anspruch 2, bei der die HF-Spulen (104, 112, 108, 114) der beiden HF-Spulen (104, 112, 108, 114) längs wenigstens einer der folgenden Achsen beweglich sind: x-Achse, y-Achse, z-Achse.
  4. HF-Spulenanordnung (100, 110) nach Anspruch 3 bei der die HF-Spulen (104, 112, 108, 114) der beiden HF-Spulen (104, 112, 108, 114) um eine Drehachse (116) verdrehbar sind.
  5. HF-Spulenanordnung (100, 110) nach Anspruch 3, bei der die HF-Spulen (104, 112, 108, 114) der beiden HF-Spulen (104, 112, 108, 114) längs einer bildgebenden Ebene verschieblich sind.
  6. HF-Spulenanordnung (100, 110) nach Anspruch 1, bei der die Induktoranordnungen (102, 122, 106, 124) gemeinsam eine Gegeninduktivität aufweisen, die in der Phase jener der beiden HF-Spulen (104, 112, 108, 114) entgegengesetzt ist.
  7. HF-Spulenanordnung (100, 110) nach Anspruch 1, bei der die Gegeninduktivität der Induktoranordnungen (102, 122, 106, 124) sich mit der HF-Spulenpositionierung so ändert, dass die Gegeninduktivität der beiden HF-Spulen (104, 112, 108, 114) ausgelöscht wird.
  8. HF-Spulenanordnung (100, 110) nach Anspruch 7, bei der die Gegeninduktivität der Induktoranordnungen (102, 122, 106, 124) mit zunehmendem Abstand zwischen den beiden HF-Spulen (104, 112, 108, 114) abnimmt und mit abnehmendem Abstand zwischen den beiden HF-Spulen (104, 112, 108, 114) zunimmt.
  9. HF-Spulenanordnung (100, 110) nach Anspruch 1, bei der die Induktivität der Induktoranordnungen (102, 122, 106, 124) derart ist, dass die Kopplung der beiden HF-Spulen (104, 112, 108, 114), unabhängig von der Spulenposition, verringert ist.
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