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Die Erfindung betrifft eine Sendespulenanordnung für eine Magnetresonanzeinrichtung, umfassend mehrere auf einer Zylinderfläche in Umfangsrichtung und Längsrichtung aufeinanderfolgende einzeln ansteuerbare Leiterschleifen, wobei wenigstens zwei in Umfangrichtung voneinander beabstandete Gruppen von wenigstens zwei in Längsrichtung aufeinanderfolgenden Leiterschleifen in Umfangsrichtung vorgesehen sind, sowie eine zugehörige Magnetresonanzeinrichtung.
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Insbesondere bei der Bildgebung mit Magnetresonanzeinrichtungen, die eine Grundfeldstärke von größer oder gleich 3 Tesla benutzen, kommt es aufgrund der Wechselwirkungen des aufzunehmenden Objekts mit den von der Hochfrequenzantenne erzeugten Anregungsfeldern zu Beeinträchtigungen der Bildqualität. Dies äußert sich vor allem in einer räumlichen Variation der Flipwinkel während der Sendephase oder von Schwankungen im Signal-Rausch-Verhältnis während der Datenaufnahme, also des Empfangs. Hierzu kommt, dass die Absorption der Sendeleistung durch das aufzunehmende Objekt (SAR – spezifische Absorptionsrate) eine größere Rolle spielt, so dass eine Anpassung mancher Bildgebungssequenzen aufgrund der SAR-Limitierung erforderlich ist, so dass die Qualität dieser Bildaufnahmen sinkt.
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Zur Lösung dieser beiden Probleme wurde vorgeschlagen, nicht mehr die bisher üblichen zirkular polarisierten Sendespulen (beispielsweise Birdcage-Spulen) zu benutzen, sondern als Antennenarrays ausgebildete Sendespulenanordnungen zu verwenden. Damit kann im Zusammenspiel mit einem Mehrkanal-Sendesystem eine Formung des Anregungsfeldes und der Flipwinkelverteilung erfolgen, wobei gleichzeitig auch eine Verringerung der SAR-Belastung für das aufzunehmende Objekt, insbesondere einen Patienten, erfolgen kann. Diese Technik, bei der mit mehreren einen Teil einer Sendespulenanordnung bildenden Leiterschleifen gleichzeitig ein Anregungsfeld erzeugt wird, wird häufig als „paralleles Senden” bezeichnet. Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass für Empfangsspulenanordnungen derartige Arrays bereits seit einiger Zeit verwendet werden, um Verbesserungen des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses zu erreichen und die Aufnahmezeiten zu verringern.
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Bei solchen Sendespulenanordnungen, die ein Array von Leiterschleifen umfassen sollen, ist ein größeres Problem die auftretende Kopplung zwischen den einzelnen Leiterschleifen (Antennenelementen), so dass für eine hinreichende Entkopplung gesorgt werden muss, um ein Übersprechen und damit gegebenenfalls eine Zerstörung der Sendekanäle zu vermeiden. Für Sendespulenanordnungen, deren Leiterschleifen nur über den Umfang hinweg aufeinanderfolgend angeordnet sind, sind praktische Möglichkeiten bekannt, um eine ausreichende Entkopplung zu erhalten. Als Beispiele seien die Verwendung eines Überlapps zwischen benachbarten Leiterschleifen oder ein Kondensator in einem gemeinsamen Leiter benachbarter Leiterschleifen genannt.
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Für tatsächliche Sendearrays, bei denen Antennenelemente, also Leiterschleifen, in Umfangs- und in Längsrichtung aufeinanderfolgen, versagen die von den Empfangsspulenanordnungen her bekannten Methoden, da die dort verwendete Vorverstärkerentkopplung bei Sendespulenanordnungen nicht angewendet werden kann.
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Bisher wurde keine praktisch realisierbare Lösung für Sendespulenanordnungen bekannt, bei denen mehr als zwei Leiterschleifen in Längsrichtung aufeinander folgen. Viele Untersuchungen zu diesem Thema basieren auf Simulation, bei denen die Entkopplung der Leiterschleifen keine Rolle spielt. Bei einer typischen Sendespulenanordnung werden die Leiterschleifen durch Überlapp entkoppelt. Dabei können jedoch nur benachbarte Leiterschleifen entkoppelt werden, wobei sich gezeigt hat, dass eine sehr starke nachteilhafte Verkopplung diagonal zueinander liegender Leiterschleifen auftritt. Eine Entkopplung durch einen gemeinsamen Kondensator ist ebenso nicht möglich, da bei der Anordnung von wenigstens drei in Längsrichtung aufeinanderfolgenden Leiterschleifen für den mittleren Ring bzw. die mittleren Ringe nicht genügend Freiheitsgrade verbleiben, um eine Entkopplung zu ermöglichen.
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In einem Lösungsansatz wurde vorgeschlagen, Verstärker mit einer niedrigen Ausgangsimpedanz (Low output impedance) zu verwenden. Dabei handelt es sich im Prinzip um einen Verstärker, der wie eine ideale Stromquelle arbeitet und damit auch bei einer Verkopplung einzelner Antennenelemente den angeforderten Strom abgibt. Es wird also letztlich beispielsweise ein Gegenstrom erzeugt, der die Kopplungseffekte negiert. Dabei muss der Verstärker jedoch so ausgelegt werden, dass er mit den übergekoppelten Leistungen zurechtkommt, es ist also eine Überdimensionierung notwenig. Eine derartige Kompensierung nicht ausreichender Entkopplung der Leiterschleifen durch eine Erhöhung der Verstärkerleistung ist nachteilhaft, da der Aufwand hierfür und die benötigten Kosten überproportional ansteigen, so dass die Verwendung einer derartigen Sendespulenanordnung letztlich nicht praktikabel ist. Eine derartige Ausgestaltung mit Verstärkern einer niedrigen Ausgangsimpedanz ist beispielsweise in den Proceedings of the International Society of Magnetic Resonance in Medicine 2007, Abstract 172, beschrieben, vergleiche hierzu auch den Artikel „Ultra-low Output Impedance RF Power Amplifier Array” von X. Chu, et al., Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med. 15 (2007), Seite 172.
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WO 2007/109426 A1 betrifft eine Spulenanordnung mit mehreren individuellen Spulensegmenten, die insgesamt Teilspulen bilden, die einzeln oder gruppenweise durch einen Hochfrequenzschild voneinander entkoppelt werden sollen. Dabei kann eine Art „Birdcage-Spule” gebildet werden, wobei auch planare Spulen und dergleichen als Alternativen genannt sind.
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US 7 449 888 B1 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur mehrdimensionalen parallelen Magnetresonanzbildgebung. Dort sind drei Entkopplungstechniken für benachbarte Spulenelemente genannt, nämlich Überlapp, Übertrager und Vorverstärker mit einer niedrigen Eingangsimpedanz.
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DE 102 44 172 A1 betrifft eine Antennenanordnung für ein Magnetresonanzgerät. Dort sind einleitend einige Entkopplungstechniken genannt, nämlich der Überlapp, die Unterbrechung von benachbarten Einzelantennen, wobei die Unterbrechungen elektrisch parallel geschaltet werden und mit einem kapazitiven Element überbrückt werden, und die Verwendung eines Übertragers. Als eigentlicher Gegenstand betrifft die Druckschrift die induktive Entkopplung über eine galvanisch kontaktfreie Entkoppelspule.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Sendespulenanordnung anzugeben, die eine verbesserte Entkopplung zwischen den einzelnen Leiterschleifen ermöglicht, wenn diese sowohl in Längsrichtung als auch in Umfangsrichtung aufeinanderfolgen sollen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Sendespulenanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass zur Entkopplung der Gruppen jede Gruppe zumindest in Umfangsrichtung durch wenigstens eine sich insbesondere im Wesentlichen in Radial- und Längsrichtung erstreckende Schirmfläche begrenzt ist, wobei in einer wenigstens drei Leiterschleifen aufweisenden Gruppe die durch eine Leiterschleife getrennten Leiterschleifen durch eine eine Impedanz aufweisende Verbindung der zu entkoppelnden Leiterschleifen mit der Schirmfläche entkoppelt werden.
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Nachdem erkannt wurde, dass eine reine Beabstandung der Gruppen bei den benötigten Abständen in Umfangsrichtung, die beispielsweise 10 cm betragen können, nicht ausreichend ist, um eine hinreichende Entkopplung zu erreichen, schlägt die vorliegende Erfindung vor, das Design der Sendespulenanordnung durch eine zusätzliche Entkopplungsmaßnahme soweit zu verbessern, dass eine ausreichende Entkopplung (beispielsweise besser als 15 Dezibel zwischen allen Elementen) erreicht wird. Hierzu wird bei einer Sendespulenanordnung, die vor allem als integrierte Ganzkörpersendeantenne in einer Magnetresonanzeinrichtung verwendet werden kann und bei der Leiterschleifen (Antennenelemente) sowohl in Umfangs- als auch in Längsrichtung aufeinanderfolgen sollen, das Leiterschleifenarray zunächst aus Gruppen zusammengesetzt, die in Umfangsrichtung aufeinanderfolgen. Die einzelnen Gruppen werden voneinander zum einen über den Abstand und zusätzlich über eine Schirmfläche, insbesondere eine Schirmwand und/oder einen geschlossenen Schirm, voneinander so weit isoliert, dass die gewünschte Entkopplung erreicht wird. Innerhalb einer Gruppe befinden sich Leiterschleifen, die in Längsrichtung aufeinanderfolgend angeordnet sind.
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Damit wird eine Antennenstruktur geschaffen, die eine hinreichend dichte Anordnung von Leiterschleifen in Längs- und Umfangsrichtung erlaubt, so dass die Möglichkeiten des parallelen Sendens optimal genutzt werden können, um Magnetfelder oder Flipwinkel zu homogenisieren und gleichzeitig die SAR-Belastung eines Patienten zu reduzieren. Die Möglichkeit, aufeinanderfolgende Leiterschleifen in Längs- und in Umfangsrichtung zu realisieren, hat gegenüber Systemen, bei denen Antennenelemente nur in Umfangsrichtung aufeinanderfolgen, den Vorteil, dass nun eine Homogenisierung in allen Richtungen möglich ist, die vorher nur in transversalen Ebenen realisiert werden konnte. Zudem ist auch eine Homogenisierung von Volumina möglich. Die spezifische Absorptionsrate kann besser kontrolliert/beeinflusst werden und es sind höhere Beschleunigungsraten bei parallelen Sendeverfahren, beispielsweise bei TX-Sense, möglich. In dem letztgenannten TX-Sense-Verfahren werden Hochfrequenzpulse und Gradientenansteuerung kombiniert, um über mehrere Sendekanäle Teilbereiche des K-Raums anzuregen. Eine Beschleunigung bei Verwendung der erfindungsgemäßen Sendespulenanordnung kann dann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Teilbereiche des K-Raums schneller angeregt werden können.
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Es sei an dieser Stelle zwar angemerkt, dass durch das Einfügen der vorteilhaften Schirmfläche es bei geringem Abstand der Schirmfläche zu den eigentlichen Leitern der Leiterschleifen zu einer Verringerung der Antenneneffizienz kommen kann, jedoch wurde festgestellt, dass die deswegen erforderliche höhere Leistung, um das gleiche Feld zu erzeugen, in der Summe für die Sendespulenanordnung durch die Vorteile der besseren Entkopplung mehr als wieder aufgewogen wird.
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In weiterer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die zusammenhängende Schirmfläche die Gruppe in Umfangsrichtung und in Längsrichtung, sich insbesondere im Wesentlichen senkrecht zu der Längsrichtung erstreckend, begrenzt. Auf diese Weise kann eine zusammenhängende Schirmfläche realisiert werden, die letztlich eine Schirmwand um die Gruppe bildet, welche in radialer Richtung Öffnungen besitzt. Dies kann im Hinblick auf eine einfachere Konstruktion und einen stabileren Aufbau vorteilhaft sein.
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Mit besonderem Vorteil kann jedoch vorgesehen sein, dass die Schirmfläche einen der Zylindermitte abgewandten, in radialer Richtung definiert von den Leiterschleifen der Gruppe beabstandeten Radialanteil aufweist. In Kombination mit einer umlaufenden, zusammenhängenden „Schirmwand” ergibt die Schirmfläche letztlich eine topfartige Abdeckung, welche auch in Radialrichtung zur Außenseite hin die gesamte Gruppe überdeckt. Dabei ist der die gesamte Gruppe überdeckende Radialanteil an allen Stellen gleich von den Leiterschleifen beabstandet, was besonders vorteilhaft im Rahmen der Abstimmung der Leiterschleifen ist. Ist nämlich die Sendespulenanordnung von einem Hochfrequenzschirm, der beispielsweise an einer Gradientenspulenanordnung angeordnet sein kann, umgeben, so hat der Abstand zu diesem Hochfrequenzschirm einen Einfluss auf die korrekte Abstimmung der Leiterschleifen. Ist jedoch ein Radialanteil der Schirmfläche gegeben, so besteht bereits eine in definiertem Abstand vorliegende Schirmfläche nach außen in radialer Richtung, so dass der Abstand zum Hochfrequenzschirm nicht länger relevant ist. Ein Abgleich nach dem Zusammenbau aller Gruppen bzw. dem Einbau innerhalb des die Sendespulenanordnung umgebenden Hochfrequenzschirms ist dann nicht länger erforderlich. Die Gruppen für sich können unabhängig genauso abgestimmt werden wie bezüglich des Hochfrequenzschirms.
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Zweckmäßigerweise kann die Schirmfläche eine Ausdehnung von 2 bis 3 cm in radialer Richtung aufweisen. Bei Untersuchungen im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat sich gezeigt, dass beispielsweise bei einem Abstand der Gruppen in Umfangsrichtung von 10 cm über eine solche Höhe der Schirmfläche eine ausreichende Entkopplung möglich ist.
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Zweckmäßigerweise kann die Schirmfläche durch eine Folie, insbesondere eine Kupferfolie, gebildet sein und/oder eine Dicke von 7 bis 12 μm aufweisen. Während die Schirmfläche grundsätzlich durch jedes leitende Material, insbesondere Metall, gebildet werden kann, um ihre Schirmfunktion zu erfüllen, hat sich eine Kupferfolie als besonders zweckmäßig bezüglich der Eigenschaften und der Verarbeitung erwiesen. Diese kann dann eine Dicke von 7 bis 12 μm aufweisen, letztlich bestimmt sich die notwendige Dicke aber auch anhand der Felder, die erzeugt werden sollen und umgebend vorliegen. So hat sich beim Grundmagnetfeld von 3 Tesla eine Kupferfolie von 9 μm Dicke als geeignet erwiesen.
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Im Falle einer dünnen Schicht als Schirmfläche, beispielsweise im Fall einer Folie, ist es besonders zweckmäßig, wenn die Schirmfläche auf einem Trägermaterial vorgesehen ist, das eine niedrige Permittivität aufweist, insbesondere kleiner als 3. Ein solches Trägermaterial, welches beispielsweise so vorgeformt sein kann, dass es eine Oberfläche aufweist, die der gewünschten Geometrie der Schirmfläche entspricht, ermöglicht eine einfache und stabile Konstruktion der zusätzlichen Schirmung jeder Gruppe. Besonders geeignet als Materialien sind beispielsweise ein Schaummaterial oder Teflon, wobei die Permittivität möglichst niedrig gewählt werden sollte.
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Zur Entkopplung benachbarter Leiterschleifen einer Gruppe können letztlich konventionelle Kopplungsmethoden angewendet werden. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass benachbarte Leiterschleifen einer Gruppe kapazitiv und/oder durch einen Überlapp entkoppelt sind. Dabei haben sich bei einer kapazitiven Kopplung die besseren Ergebnisse gezeigt. Bei der kapazitiven Entkopplung kann mit besonderem Vorteil vorgesehen sein, dass diese über einen in einem gemeinsamen Leiter der Leiterschleifen vorgesehenen Kondensator realisiert ist.
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Während durchaus Fälle auftreten können, in denen übernächste Leiterschleifen in einer Gruppe, also Leiterschleifen, zwischen denen sich eine weitere Leiterschleife in Längsrichtung befindet, bereits durch ihren Abstand genügend entkoppelt sind, können doch auch Geometrien bzw. Fälle auftreten, in denen die Entkopplung zwischen derartigen durch eine Leiterschleife getrennten Leiterschleifen nicht ausreichend ist. In diesem Fall haben sich zusätzliche Entkopplungsmaßnahmen, die teils auch kombiniert werden können, als sehr vorteilhaft erwiesen.
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So kann vorgesehen sein, dass in einer wenigstens drei Leiterschleifen aufweisenden Gruppe die durch eine Leiterschleife getrennten Leiterschleifen durch eine Schaltungsstruktur, die an einer Leiterschleife abgegriffene Spannung zu der anderen Leiterschleife, insbesondere über eine Impedanz oder ein Transformationsglied, überträgt, entkoppelt werden. Es wird also das aktuell an einer Leiterschleife anliegende Signal abgegriffen und auf der übernächsten Leiterschleife in umgekehrter Polung wieder aufgekoppelt, wobei die Schaltungsstruktur im einfachsten Fall ein Koaxialkabel sein kann, mithilfe dessen die Signale zwischen den zu entkoppelnden übernächsten Spulen übertragen wird. Zur Feinabstimmung der Entkopplung kann jedoch auch vorgesehen sein, dass eine Impedanz oder ein Transformationsglied innerhalb der Sendespulenanordnung vorgesehen wird. In allen Fällen wird folglich das an einer Leiterschleife abgegriffene Signal gegenphasig in die jeweils andere Leiterschleife wieder eingekoppelt.
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Alternativ zu einer derartigen Schaltungsstruktur kann vorgesehen sein, dass in einer wenigstens drei Leiterschleifen aufweisenden Gruppe die durch eine Leiterschleife getrennten Leiterschleifen durch einen Entkopplungsleiter, der im Bereich der zu entkoppelnden Leiterschleifen eine Entkopplungsschleife gegensätzlicher Polung aufweist, entkoppelt werden. Dabei wird also ein Entkopplungsleiter verwendet, der ebenso, diesmal induktiv, ein Signal einer Spule abgreifen kann. Der Entkopplungsleiter bildet aber letztlich eine geschlossene Schleife, die eine gegenphasig zu der ersten Entkopplungsschleife gepolte zweite Entkopplungsschleife in der anderen Leiterschleife aufweist, die induktiv ein durch die erste Entkopplungsschleife aufgenommenes Signal gegenphasig in die andere Entkopplungsschleife wieder einkoppelt, so dass die Entkopplung ermöglicht wird.
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Alleinstehend oder in Kombination mit einer der im vorangehenden beschriebenen Signaleinkopplungen in die jeweils übernächsten Schleifen ist jedenfalls zur Entkopplung übernächster Leiterschleifen vorgesehen, dass in einer wenigstens drei Leiterschleifen aufweisenden Gruppe die durch eine Leiterschleife getrennten Leiterschleifen durch eine eine Impedanz, insbesondere einen Kondensator, aufweisende Verbindung der zu entkoppelnden Leiterschleifen mit der Schirmfläche entkoppelt werden. Diese Maßnahme kann also zusätzlich zu einer gegenphasigen Signaleinkopplung vorgesehen werden, aber auch allein zur Entkopplung übernächster Leiterschleifen vorteilhaft beitragen.
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Zweckmäßigerweise kann ferner vorgesehen sein, dass die Schirmfläche eine Schlitzstruktur aufweist. Eine solche Schlitzstruktur kann gegen durch Gradienten induzierte Felder besonders wirksam sein. Ein derartiges Vorgehen ist beispielsweise von Gradientenspulen bereits bekannt. Die Schirmfläche ist dann nicht gänzlich durchgehend, sondern weist an bestimmten Positionen Schlitze auf, die Einkopplungen durch Gradientenströme zu vermeiden helfen.
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In weiterer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Sendespulenanordnung von einem insbesondere an einer Gradientenanordnung befestigten Hochfrequenzschirm umgeben ist, wobei insbesondere die Schirmfläche mit dem Hochfrequenzschirm elektrisch, insbesondere über eine Impedanz, verbunden ist. Handelt es sich um eine in eine Magnetresonanzeinrichtung integrierte Sendespulenanordnung, so kann mithin vorgesehen sein, dass die gesamte Sendespulenanordnung von einem Hochfrequenzschirm umgeben ist, der beispielsweise an einer Gradientenspulenanordnung befestigt sein kann. Dabei kann vorzugsweise die Schirmfläche mit dem Hochfrequenzschirm elektrisch, insbesondere über eine Impedanz, verbunden sein. Auf diese Weise wird die Abschirmung der Gruppen untereinander und nach außen gegen die Gradientenspulen weiter verbessert, da sichergestellt wird, dass Potentialunterschiede ausgeglichen werden.
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In besonders vorteilhafter Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Mantel wenigstens eines an wenigstens eine Leiterschleife angeschlossenen Koaxialkabels mit der Schirmfläche und/oder einem insbesondere an einer Gradientenspulenanordnung befestigten Hochfrequenzschirm verbunden ist. Während es grundsätzlich sinnvoll ist, Kabel zur Ansteuerung der Leiterschleifen möglichst rasch von diesen zu entfernen, hat sich gezeigt, dass eine Ankopplung des Mantels eines Koaxialkabels an die Schirmfläche oder den Hochfrequenzschirm bereits zu einer weitgehenden Unterdrückung von Mantelwellen führt, so dass Mantelwellensperren wegfallen können oder wenigstens weniger aufwendig dimensioniert werden können.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass jede Leiterschleife eine Verstimmschaltung, insbesondere umfassend eine PIN-Diode, aufweist. Solche Verstimmschaltungen sind grundsätzlich bekannt und ermöglichen es besonders vorteilhaft, auch mit Lokalspulen arbeiten zu können.
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Neben der Sendespulenanordnung betrifft die vorliegende Erfindung auch eine Magnetresonanzeinrichtung, die eine erfindungsgemäße Sendespulenanordnung umfasst. Sämtliche Ausführungen bezüglich der Sendespulenanordnung, die folglich als integrierte Sendeantenne einer Magnetresonanzeinrichtung vorgesehen sein kann, lassen sich analog auf die erfindungsgemäße Magnetresonanzeinrichtung übertragen, so dass mithin auch mit ihr die erfindungsgemäßen Vorteile erhalten werden können.
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Dabei kann die Magnetresonanzeinrichtung, wie bereits beschrieben, ferner eine Gradientenspulenanordnung mit einem die Sendespulanordnung umgebenden Hochfrequenzschirm aufweisen. An diesen Hochfrequenzschirm kann beispielsweise die Schirmfläche unmittelbar über eine leitende Verbindung oder mittels einer Impedanz verbunden sein. Auch kann der Mantel eines eine Leiterschleife mit Signalen versorgenden Koaxialkabels beispielsweise an den Hochfrequenzschirm angekoppelt werden.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 eine erfindungsgemäße Sendespulenanordnung,
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2 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Sendespulenanordnung,
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3 eine mögliche Verschaltung innerhalb einer Gruppe,
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4 eine Entkopplung übernächster Leiterschleifen mittels eines Entkopplungsleiters,
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5 eine Entkopplung übernächster Leiterschleifen durch Ankopplung an die Schirmfläche,
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6 eine perspektivische Ansicht der Leiterschleifen einer Gruppe und der Schirmfläche, und
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7 eine erfindungsgemäße Magnetresonanzeinrichtung.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Sendespulenanordnung 1. Diese soll zur Integration in einer Magnetresonanzeinrichtung vorgesehen sein. Hierzu umfasst sie einen zylindrischen Leiterbahnenträger 2, auf dem außen, wie dies im Stand der Technik allgemein bekannt ist, Leiterbahnen 3, die Leiterschleifen 4 bilden, aufgebracht sind. Dabei umfasst nun die Sendespulenanordnung 1 24 Leiterschleifen 4, die in acht Gruppen 5 von jeweils drei in Längsrichtung aufeinanderfolgenden Leiterschleifen 4 aufgeteilt sind. Die Gruppen 5 sind dabei äquidistant in Umlaufrichtung aufeinander folgend angeordnet, hier mit einem Abstand von jeweils zehn Zentimetern.
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Um eine bessere Entkopplung der Leiterschleifen 4 der einzelnen Gruppen 5 zwischen zwei Gruppen 5 zu erreichen, sind die Gruppen 5 auf der nach außen gewandten Seite durch eine Schirmfläche 6 umgeben, die hier der Übersichtlichkeit halber durchsichtig gezeichnet ist, tatsächlich aber, da sie durch eine Kupferfolie gebildet wird, undurchsichtig ist. Die Schirmfläche 6 umfasst dabei eine umlaufende, senkrecht zur Umfangsrichtung stehende Schirmwand 7 (vgl. auch 2), die im vorliegenden Beispiel eine Höhe von etwa 2,5 cm aufweist. Nach außen hin, also parallel zur Umfangsrichtung, wird die Schirmfläche durch einen Radialanteil 8 geschlossen, so dass sich insgesamt eine topfartige Struktur der Schirmfläche 6 ergibt, in den der übersichtlicheren Darstellung halber die Leiterbahnen 3 Leiterschleifen 4 nicht dargestellt sind, verdeutlicht entnehmen. Dort ist auch zu erkennen, dass die die Schirmfläche 6 bildende Kupferfolie 9, die hier eine Dicke von 9 μm aufweist, von einem Trägermaterial 10, hier Teflon mit einer Permittivität von 2, getragen wird. Das Trägermaterial 10 ist jedoch auch als ein Schaummaterial niedriger Permittivität denkbar.
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Durch das Trägermaterial 10 wird also letztlich die Geometrie der Schirmfläche 6 vorgegeben, wobei anzumerken ist, dass im dargestellten Fall der Radialanteil 8 vorzugsweise immer gleich beabstandet zu den Leiterbahnen 3 ist. Die Schirmwand 7 erhebt sich senkrecht, also in Radialrichtung, von dem Leiterbahnenträger 2.
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Es sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass, um die Einkopplung von durch Gradientenströmen hervorgerufenen Störungen zu vermeiden, die Schirmfläche 6 eine Schlitzstruktur aufweisen kann.
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In 2 ist auch bereits eine im Einbauzustand der Sendespulenanordnung 1 die Sendespulenanordnung 1 umgebender Hochfrequenzschirm 11, der beispielsweise an einer Gradientenspulenanordnung befestigt sein kann, gezeigt. Der Hochfrequenzschirm 11 ist hier nur teilweise dargestellt, umgibt die Sendespulenanordnung 1 jedoch komplett. Jede der Schirmflächen 6 der Gruppen 5 ist über eine leitende Verbindung 12 an den Hochfrequenzschirm 11 gekoppelt.
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Zusätzlich zeigt 2 auch beispielhaft ein Koaxialkabel 13, welches an eine Leiterschleife 4 angeschlossen ist. Wie dargestellt, ist der Mantel 14 des Koaxialkabels 13 sowohl mit der Schirmfläche 6 als auch mit dem Hochfrequenzschirm 11 verbunden, da auf diese Weise Mantelwellen unterdrückt werden können. Dies gilt vorliegend für alle derartigen Koaxialkabel 13, auch wenn es nur beispielhaft für ein Koaxialkabel 13 dargestellt ist.
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Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Kombination von einem Abstand zwischen den Gruppen 5 und der Schirmfläche 6 wird eine ausreichende Entkopplung der in Umfangsrichtung benachbarten Leiterschleifen 4 sichergestellt.
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3 zeigt nun eine mögliche Verschaltung der durch die Leiterbahnen 3 gebildeten Leiterschleifen 4 einer Gruppe 5. Dabei sind jeweils in Längsrichtung benachbarte Leiterschleifen 4 mittels eines Kondensators 15 entkoppelt, der in die gemeinsame Leiterbahn 16 geschaltet ist. Grundsätzlich wäre auch eine Entkopplung benachbarter Leiterschleifen 4 durch einen Überlapp möglich, jedoch haben sich bei Verwendung eines Kondensators 15 zur Entkopplung bessere Ergebnisse ergeben.
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Während es nun grundsätzlich möglich sein kann, dass die beiden äußeren Leiterschleifen 4, die durch die mittlere Leiterschleife 4 getrennt sind, bereits aufgrund ihres Abstands hinreichend entkoppelt sind, können auch bezüglich dieser durch eine Leiterschleife 4 getrennten Leiterschleifen 4 weitere Entkopplungsmaßnahmen vorgesehen sein. In 3 ist dabei beispielhaft eine Schaltungsstruktur 17 gezeigt, an der über einen Kondensator 18 das Signal der einen Leiterschleife 4 abgegriffen wird und über einen Koaxialleiter 19 es gegenphasig eingekoppelt wird. Optional kann vorgesehen sein, deshalb in 3 nur gestrichelt dargestellt, dass die Übertragung über eine Impedanz oder ein Transformationsglied 20 erfolgt. Dieses kann zur besseren Abstimmung der Entkopplung verwendet werden.
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Schließlich zeigt 3 noch beispielhaft an der ganz linken Leiterschleife 4 eine Verstimmschaltung 21 mit einer PIN-Diode 22, wie sie zur Abstimmung der Leiterschleife bei Verwendung einer Lokalspule verwendet werden kann. Eine derartige Verstimmschaltung ist an jeder Leiterschleife 4 aller Gruppen 5 vorgesehen, der Übersichtlichkeit halber jedoch nur einmal in 3 eingezeichnet, obwohl sie selbstverständlich auch in den Ausführungsbeispielen nach 4 und 5 vorhanden sein kann.
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4 zeigt nun eine zu 3 alternative Möglichkeit zur Entkopplung übernächster Leiterschleifen 4, bei der statt der Schaltungsstruktur 17 ein nur induktiv an die Leiterschleifen 4 gekoppelter Entkopplungsleiter 23 verwendet wird, der im Bereich der zu entkoppelnden Leiterschleifen 4 jeweils eine Entkopplungsschleife 24 beschreibt, die in entgegensetzter Richtung verlaufen, mithin gegenphasig sind. Wird induktiv ein Signal einer Leiterschleife 4 durch die zugeordnete Entkopplungsschleife 24 aufgefangen, wird es über den Entkopplungsleiter 23 zu der anderen Leiterschleife transportiert und dort gegenphasig über die zweite Entkopplungsschleife 24 induktiv eingekoppelt, so dass die Entkopplung ermöglich wird.
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Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass selbstverständlich auch in den Entkopplungsleiter 23 zur feinere Abstimmung eine Impedanz und/oder ein Transformationsglied geschaltet werden können.
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Der Entkopplungsleiter 23 kann beispielsweise auf der den Leiterbahnen 3 gegenüberliegenden Seite des Leiterbahnenträgers 2 vorgesehen werden.
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Schließlich zeigt 5 die Entkopplung übernächster Leiterschleifen 4 einer Gruppe 5, die mit den Ausführungsbeispielen in 3 und 4 kombiniert werden kann. Dabei werden zur Entkopplung die Leiterbahnen 3 der entsprechenden Leiterschleifen 4 über einen Kondensator 25 an die Schirmfläche 6 angekoppelt.
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6 zeigt eine perspektivische Ansicht, die die letztendliche Form der Schirmfläche 6, wie sie in diesem Ausführungsbeispiel realisiert ist, deutlicher wiedergibt. Zur Verdeutlichung sind auch die Leiterschleifen 4 mit ihren Leiterbahnen 3, die einer Gruppe 5 zugeordnet sind, dargestellt.
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7 zeigt schließlich eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Magnetresonanzeinrichtung 26. Diese umfasst in bekannter Weise einen im Wesentlichen zylindrischen Grundfeldmagneten 27, der eine Bohrung 28 umschließt. In der Bohrung 28 ist eine Gradientenspulenanordnung 29 benachbart dem Grundfeldmagneten 27 angeordnet, an der innen der Hochfrequenzschirm 11 befestigt ist. Etwas beabstandet von dem Hochfrequenzschirm 11 schließt sich nach innen die erfindungsgemäße Sendespulenanordnung 1 mit den Schirmflächen 6 an.
