DE3515190A1 - Kernspin-tomographiegeraet - Google Patents
Kernspin-tomographiegeraetInfo
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- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
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- G01R33/32—Excitation or detection systems, e.g. using radio frequency signals
- G01R33/34—Constructional details, e.g. resonators, specially adapted to MR
- G01R33/341—Constructional details, e.g. resonators, specially adapted to MR comprising surface coils
Description
Siemens Aktiengesellschaft Unser Zeichen Berlin und München VPA 85 ρ 3 H 6 OE
Kernspin-Tomographiegerät
Die Erfindung betrifft ein Kernspin-Tomographiegerät zur bildlichen Darstellung von Teilbereichen aus dem Innern
eines Untersuchungsobj'ektes mit Spulen zum Anlegen von magnetischen Grund- und Gradientenfeldern an das Untersuchungsobjekt
und einer Oberflächenspule zum Erfassen der Auslenkung der Kernspins des Untersuchungsobjektes
aus ihrer Gleichgewichtslage.
Ein Gerät dieser Art, aber ohne Oberflächenspule, ist in der deutschen Patentanmeldung P 31 35 335.5 beschrieben.
Durch dieses Gerät ist es möglich, die Kernspins eines Untersuchungsobjektes aus einer Vorzugsrichtung, die
durch ein Magnet-Grundfeld erzeugt wird, durch einen hochfrequenten Anregungsimpuls auszulenken und beim Einpendeln
der Kernspins nach dem Ende des Anregungsimpulses ein Signal zu erzeugen, dessen Frequenz von der Stärke
des Magnet-Grundfeldes abhängt. Überlagert man dem homogenen Magnet-Grundfeld einen Feldgradienten, so daß
die Magnetfeldverteilung räumlich variiert, so ist eine Ortung über die jeweils gemessene Frequenz möglich. Auf
diese Weise und durch Ä'nderung der Richtung des Feldgradienten
können auch Schichtbilder des Untersuchungsobjektes erzeugt werden. Die Anregung in einer Schicht des Untersuchungsobjektes
erfolgt dabei dadurch, daS das Magnet-Grundfeld durch einen weiteren Feldgradienten so
beeinflußt wird, daß nur in dieser Schicht eine Anregung der Kernspins erfolgt. Dies ist möglich, weil die Anregung
nur mit einer Frequenz erfolgt, die dem Magnetfeld in der gewünschten Schicht streng zugeordnet ist.
Tp 2 Ler / 23.04.1985
-s- VPA 85 ρ 3 M 6 DE
Für die Untersuchung einzelner Körperbereiche kann eine Oberflächenspule benutzt werden, bei der durch einen Anstieg
im Signal/Rausch-Verhältnis die räumliche Auflösung im empfindlichen Bereich verbessert ist. Dabei kann
mit einer größeren Antenne, einem sogenannten Körper-Resonator, gesendet werden, um ein homogenes Feld im Bereich
der Oberflächenspule zu erzeugen. Die von den Kernen abgegebenen Signale wurden dann mit der Oberflächenspule
empfangen. Es ist jedoch prinzipiell auch möglich, mit einer Oberflächenspule zu senden und zu empfangen.
Beim Auflegen einer Oberflächenspule auf den zu untersuchenden Körperbereich tritt eine Frequenzverstimmung auf,
die durch elektrische Verluste des Gewebes verursacht wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kernspin-Tomographiegerät
der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine vollsymmetrische Frequenzabstimmung der
Oberflächenspule erfolgen kann.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Oberflächenspule ringförmig ausgebildet und an ihren Enden
über je eine Kapazität mit Masse verbunden und von einem Hochfrequenzschirm umgeben ist, der über der Mitte
der Oberflächenspule geschlitzt ist. Die Oberflächenspule kann dabei die Form eine Kreisringes aber auch je nach
Anwendung eines ovalen, rechteckigen oder anders geformten Ringes haben. Die Frequenzverstimmung durch elektrisehe
Verluste des Gewebes ist minimal.
Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher
- ^ - VPA 85 P 3 H 6 OE
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Kernspin-Tomographiegerät zur Erläuterung
des Erfindungsgedankens, 5
Fig. 2 eine erfindungswesentliche Einzelheit des Gerätes gemäß Figur 1, und
Fig. 3 und 4 Einzelheiten der Figur 2 in zwei verschiedenen Ansichten.
In der Figur 1 sind mit 1 und 2 sowie 3 und 4 Spulen gekennzeichnet,
mit welchen ein magnetisches Grundfeld B erzeugt wird, in welchem sich bei Anwendung zur medizinischen
Diagnostik der zu untersuchende Körper 5 eines Patienten befindet. Diesem sind außerdem Gradientenspulen
zugeordnet, die zur Erzeugung unabhängiger, zueinander senkrechter Magnetfeldgradienten der Richtungen x, y und
ζ gemäß der Andeutung in 6 vorgesehen sind. In der Figur 1 sind der Übersichtlichkeit halber nur Gradientenspulen
7 und 8 gezeichnet, die zusammen mit einem Paar gegenüberliegender, gleichartiger Gradientenspulen zur Erzeugung
des x-Gradienten dienen. Die gleichartigen, nicht gezeichneten y-Gradientenspulen liegen parallel zum Körper
5 und oberhalb sowie unterhalb von ihm und die für das z-Gradientenfeld quer zu seiner Längsachse am Kopf-
und am Fußende. Die Anordnung enthält außerdem noch eine zur Erzeugung und zum Empfang der Kernresonanzsignale
dienende Spule 9.
Die von einer strichpunktierten Linie 10 umgrenzten Spulen 1 bis 9 stellen das eigentliche Untersuchungsinstrument
dar. Es wird von einer elektrischen Anordnung aus betrieben, die ein Netzgerät 11 zum Betrieb der Spulen 1
bis 4 sowie eine Gradientenstromversorgung 12, an welcher
- * -
VPA 85 P 3 1 4 6 OB
die Gradientenspulen 7 und 8 sowie die weiteren Gradientenspulen liegen, umfaßt. Die zur Aufnahme des Signales
dienende Oberflächenspule 20 liegt über einen Signalverstärker 16 und einen phasenempfindlichen Gleichrichter
an einem Prozeßrechner 18, von dem aus zur Ausgabe der Abbildung ein Bildschirmgerät 19 versorgt wird. Die Spule
9 ist ferner über einen Sender 30 ebenfalls mit dem Prozeßrechner 18 verbunden.
Aus der Figur 2 geht hervor, daß die Oberflächenspule 20 eine Spule mit nur einer Windung ist, die aus einem Kupferband
der Länge kleiner ^- , vorzugsweise kleiner ^ gebildet
ist, dessen Form der entsprechenden Anwendung angepaßt ist und das insbesondere auch zur individuellen
Anpassung flexibel sein kann. Die beiden Enden dieses Kupferbandes sind über gleiche, einstellbare Kapazitäten
21, 22 mit Masse verbunden. Mit den Kapazitäten 21, 22 wird die Resonanzfrequenz eingestellt. Die Hochfrequenz-Einspeisung
erfolgt über eine einstellbare Kapazität 23, die mit einem Ende der Oberflächenspule 20 verbunden ist.
Es ist dabei unerheblich, an welchem Ende die Kapazität 23 angeschlossen ist.
In einem Abstand von etwa einem Zehntel des Durchmessers der Oberflächenspule 20 ist ein Schirmband 24 parallel
zur Oberflächenspule 20 angeordnet. Das Schirmband 24 umfaßt die Oberflächenspule 20 vollständig.
Durch die beiden gleichen Kapazitäten 21, 22 an den Spulenenden stellt sich in der Mitte des Bandes immer ein
Spannungsknoten ein, d.h. an dieser Stelle fließt der maximale Strom. Hier ist das Schirmband 24 geschlitzt,
denn die Abschirmwirkung für die elektrische Komponente des elektromagnetischen Feldes ist dort sehr gering. Andererseits
ist eine elektrische Unterbrechung im Schirm-
band 24 erforderlich, da sonst die mit der Oberflächenspule 20 erzeugten magnetischen Feldlinien wieder kurzgeschlossen würden. Die von den Gradientenimpulsen erzeugten
Wirbelströme werden somit auch unterdrückt. 5
Das Schirmband 24 wirkt den elektrischen Feldanteilen entgegen. Der kapazitive Einfluß bleibt gering, da die
Länge der von einem Band gebildeten Oberflächenspule 20 sehr kurz gegenüber der Wellenlänge ist und durch die
symmetrische Beschaltung in zwei gleiche Hälften zum Spannungsknoten aufgeteilt ist.
Aus der Figur 3 geht hervor, daß die als Zylinderspule ausgebildete Oberflächenspule 20a im wesentlichen einen
kurzen Hohlzylinder bildet, der von dem koaxial dazu liegenden, im wesentlichen ebenfalls hohlzylindrisch ausgebildeten
Schirmband 2Aa umschlossen ist.
Bei der Alternative gemäß Figur 4 sind die als Spiralspu-Ie
ausgebildete Oberflächenspule 20b und das Schirmband 24b ebenfalls ringförmig ausgebildet, haben dieselbe Achse
und liegen in Achsrichtung nebeneinander.
Die in den Figuren dargestellte, abgeschirmte Oberflächenspule kann in das Meßfeld gebracht werden, ohne daß
sich die Abstimmung wesentlich ändert. Dadurch ist eine Vorabstimmung außerhalb der Spulen 3, 4 zur Erzeugung des
Grundfeldes möglich.
Für Frequenzen größer als etwa 50 MHz sind allerdings Spulen mit mehreren Windungen ungünstig, da die Eigenresonanz
dieser Spulen in der Nähe der Betriebsfrequenz liegt. Eine Spule mit nur einer Windung (mit Umfangslänge
-=?»-5·), wie sie in Verbindung mit den Figuren 2 bis 4
erläutert ist, ist hier vorteilhaft.
- % - VPA 85 P 3 H 6 QE
Bei kleinem Durchmesser der Spule sind auch zwei bis drei Windungen möglich, wenn die Länge des Spulenbandes j£ ^
ist. Bei gleichen Meßbedingungen wird mit der abgeschirmten
Oberflächenspule gemäß den Figuren 2 bis 4 ein besseres Signal/Rausch-Verhältnis erzielt als mit einer Oberflächenspule
ohne Abschirmung. Die Frequenzverstimmung liegt unter 0,4 % der Betriebsfrequenz mit einem die
Spule fast ausfüllender. Kochsalzphantom als Last. Die flache Ausführungsform gemäß den Figuren 3 und 4 erhöht
bei gleicher Belastung die Resonanzfrequenz, was bedeutet, daß die Verluste durch Wirbelströme in der Last die
elektrischen Verluste überwiegen.
5 Patentansprüche
4 Figuren
4 Figuren
Claims (5)
- PatentansprücheKernspin-Tomographiegerät zur Darstellung von Bereichen aus dem Innern eines Untersuchungsobjektes (5) mit Spulen (1 bis 8) zum Anlegen von magnetischen Grund- und Gradientenfeldern an das Unterschungsobjekt (5) und einer Oberflächenspule (20) zum Erfassen der Auslenkung der Kernspins des Untersuchungsobjektes (5) aus ihrer Gleichgewichtslage, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenspule (20) ringförmig ausgebildet und an ihren Enden über je eine Kapazität (21, 22) mit Masse verbunden und von einem Hochfrequenzschirm (24), der über der Mitte der Oberflächenspule (20) geschlitzt ist, überdeckt ist.
- 2. Kernspin-Tomographiegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Ende der Oberflächenspule (20) eine Koppelkapazität (23) für die Hochfrequenzeinspeisung verbunden ist.
- 3. Kernspin-Tomographiegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenspule (20) von einem Metallband gebildet ist.
- 4. Kernspin-Tomographiegerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das die Oberflächenspule (20, 20a) bildende Metallband und ein den Hochfrequenzschirm (24, 24a) bildendes weiteres Metallband im wesentlichen als koaxial zueinander angeordnete, kurze Hohlzylinder ausgebildet sind.
- 5. Kernspin-Tomographiegerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das die Oberflächenspule (20b) bildende Metallband und ein den 35ORIGINAL INSPECTED- * - VPA 85 P 3 H 6 06Hochfrequenzschirm (2Ab) bildendes Metallband als zwei Ringe ausgebildet sind, die dieselbe Achse aufweisen und in Achsrichtung im Abstand zueinander angeordnet sind.
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