-
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.