DE4122797A1 - Spulenanordnung fuer messungen mittels magnetischer resonanz - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spulenanordnung für Messungen mittels magnetischer Resonanz, insbesondere kernmagnetischer Resonanz, mit mindestens einer als axial geschlitzter Ring ausgebildeten Spule, die ein im wesentlichen parallel zu einer Spulenachse verlaufendes hochfrequentes Meßfeld erzeugt und/oder empfängt, wobei ein Meßobjekt in einem an eine erste Radialebene der Spule angrenzenden Meßraum angeordnet ist.

Eine Spulenanordnung der vorstehend genannten Art ist aus der US-PS 48 66 387 bekannt.

Die bekannte Spulenanordnung, die üblicherweise als "CRC-Spule" (CRC = Counter Rotating Currents) bezeichnet wird, besteht im wesentlichen aus zwei koaxial und im axialen Abstand zueinander angeordneten Ringen, die jeweils einmal axial an miteinander fluchtenden Umfangspositionen geschlitzt sind. Im Bereiche ihrer axialen Schlitze sind die beiden Ringe als Kondensatoren ausgebildet, indem z. B. das den Ring bildende Kupferband dort mit zueinander parallelen Schenkeln radial umgebogen ist.

Die bekannte Spulenanordnung kann in einem Schwingungs-Grund­ modus niedrigerer Frequenz betrieben werden, bei dem die Feldlinien des magnetischen Wechselfeldes jeweils beide Spulen durchsetzen. Die Spulenanordnung kann aber auch in einem zweiten, höherfrequenten Schwingungsmodus betrieben werden, bei dem die Hochfrequenzströme in Umfangsrichtung der beiden Ringe gegenläufig verlaufen. Dann durchsetzen die genannten Feldlinien jeweils nur einen der beiden Ringe und treten axial aus den Ringen in entgegengesetzter Richtung aus.

Der Hintergrund für diese Maßnahme ist folgender:
Es ist bekannt, daß Spulen, wie sie z. B. für Kernresonanz- Messungen verwendet werden, und die so groß sind, daß die Wellenlänge der Eigenresonanz im Bereich der Meßfrequenz liegt, ein ungünstiges Signal/Rausch-Verhältnis haben. Nun konnte man zwar diese Spulen geometrisch verkleinern, wodurch sich zugleich deren Induktivität verringern würde, um dann die so erhaltene Spule durch Anbringung von Kondensatoren wieder auf die gewünschte Betriebsfrequenz abzustimmen. Dies ergäbe zwar eine Erhöhung des Signal/Rausch-Verhältnisses, diese Verbesse­ rung würde man sich jedoch zugleich mit einer Verminderung der Eindringtiefe erkaufen, die bei Oberflächenspulen für Kernresonanz-Messungen unmittelbar vom Spulendurchmesser abhängt. Wenn man jedoch Messungen an menschlichen Körpern durchführen möchte, so sind Eindringtiefen von mindestens 80 mm erforderlich. Dies setzt voraus, daß man einen Spulendurch­ messer von mindestens 180 mm benötigt.

Andererseits ist man bestrebt, die Meßfrequenz bei Kernresonanz- Messungen, insbesondere bei bildgebenden Verfahren der Kern­ resonanz-Tomographie, so hoch wie möglich zu legen. In dem genannten Beispielsfalls eines Spulendurchmessers von 180 mm stößt man jedoch bereits im Bereich von 80 MHz an die Grenze, bei der die Eigenresonanz einer derartigen Spule im Bereich dieser Betriebsfrequenz liegt.

Nun könnte man die Induktivität derartiger Spulen dadurch vermindern, daß man sie aus breitem Kupferband herstellt, dies verbietet sich jedoch aus praktischen Gründen, weil bei bildgebenden Kernresonanz-Messungen starke Feldgradienten geschaltet werden müssen, die entsprechend starke Wirbelströme in breiten Kupferbändern induzieren würden.

So könnte man z. B. im Frequenzbereich von 85 MHz mittels einer Ringspule aus 30 mm breitem Kupferband und einem Durchmesser von 150 mm bei Verwendung eines Abstimmkondensators von 5 pF eine Eindringtiefe von ca. 60 mm im unbelasteten Zustand erreichen.

In der Praxis ist jedoch bei Messungen zu berücksichtigen, daß die biologischen Objekte (menschlicher Körper) nicht nur dielektrische Verluste verursachen, sondern auch als Streukapa­ zitäten den Resonanzkreis verstimmen. In dem genannten Bei­ spielsfall kann diese Verstimmung so weit führen, daß sie durch übliche Abstimmaßnahmen nicht mehr kompensiert werden kann.

Um nun bei unveränderter Spulengeometrie (Durchmesser) zu höheren Frequenzen zu kommen, ist mit den eingangs bereits genannten CRC-Spulen ein Kunstgriff versucht worden, bei dem man in einer Spulenanordnung, die an sich in einem niedrigfre­ quenten Schwingungsmodus schwingen würde, durch entsprechende Anregung einen höherfrequenten Modus, und nur diesen, anregt, so daß man bei einem relativ großen Spulendurchmesser zu einer höheren Meßfrequenz kommt.

Nachteilig ist jedoch bei den bekannten CRC-Spulenanordnungen, daß die axialen Abmessungen aufgrund der zwingend erforderlichen beiden Ringspulen sehr groß sind. Auch wirken sich Störungen, beispielsweise Belastungen, in beiden Spulen aus, auch Be­ lastungen, die auf der vom Meßobjekt abgewandten Seite ange­ ordnet ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Spulenan­ ordnung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß bei vorgegebenen Spulenabmessungen eine hohe Meßfrequenz erreicht wird, ohne dies jedoch mit einer wesentlichen Ver­ größerung der axialen Baulänge und damit verbundenen zusätz­ lichen Störungen erkaufen zu müssen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an eine zweite Radialebene der Spule, die der ersten Radialebene gegenüberliegt, eine hochfrequenzleitfähige Platte mit vorbe­ stimmtem axialem Abstand angrenzt.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst.

Die hochfrequenzleitfähige Platte bewirkt nämlich, daß der höherfrequente Schwingungsmodus in der verbleibenden einen Ringspule weiter ausbreitungsfähig bleibt, obwohl die bei der bekannten CRC-Anordnung zwingend erforderliche zweite Ringspule fehlt. Hochfrequenztechnisch läßt sich dies dadurch begründen, daß die verbleibende eine Ringspule an der hochfrequenzleit­ fähigen Platte gespiegelt wird. Die Erfindung gestattet es also, durch einen weiteren Kunstgriff, nämlich die erwähnte hochfrequenztechnische Spiegelung, die vorteilhaften Eigen­ schaften einer CRC-Spule zu bewahren, ohne deren systemimmanente Vergrößerung der axialen Baulänge (Erfordernis einer symmetrisch angeordneten zweiten Ringspule) in Kauf nehmen zu müssen.

Bei der erfindungsgemäßen Spulenanordnung wird daher die axiale Baugröße nur unwesentlich, nämlich im hier interessierenden Frequenzbereich um einige Millimeter vergrößert, weil es ausreichend ist, die hochfrequenzleitfähige Platte im Abstand von nur wenigen Millimetern von der zweiten Radialebene an­ zuordnen.

Weiterhin hat die Erfindung den wesentlichen Vorteil, daß infolge des Fehlens der zweiten Ringspule auch keine Störungen aus dem Bereich der zweiten Ringspule bekannter CRC-Anordnungen wirksam werden kann. Insbesondere dielektrische Belastungen im Bereich der zweiten Spule, die bei bekannten CRC-Anordnungen an sich "nutzlos mitgeschleppt" werden, entfallen.

Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Spule mittels einer nicht-leitenden Platte vorbestimmter Dicke auf der hochfrequenzleitfähigen Platte befestigt.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß eine kompakte und stabile Anordnung entsteht, bei der auch die Einhaltung des vorbestimm­ ten radialen Abstandes gewährleistet ist.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die hochfrequenzleitfähige Platte mit nicht-leitenden Oberflächenabschnitten, insbesondere Löchern oder Schlitzen versehen.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die hochfrequenzleitfähige Platte nicht in störender Weise mit geschalteten Magnetfeld­ gradienten wechselwirken kann, insbesondere wird die Ausbreitung von Wechselströmen aufgrund der Schaltung von Gradienten in der hochfrequenzleitfähigen Platte verhindert oder zumindest drastisch reduziert.

Weiterhin ist bevorzugt, wenn die hochfrequenzleitfähige Platte eine nicht-leitende Platte umfaßt, die mit einer Metallisierung versehen ist.

Auf diese Weise ist es möglich, störende Wechselwirkungen mit geschalteten Magnetfeldgradienten weiter zu vermindern, ins­ besondere dann, wenn die Metallisierung extrem dünn aufgebracht wird, vorzugsweise mit einer Dicke zwischen 10 µm und 100 µm, insbesondere 30 µm. Diese äußerst geringe Schichtdicke ist für die hochfrequenztechnische Spiegelung vollkommen aus­ reichend, während sie gleichzeitig die Ausbreitung von Wirbel­ strömen verhindert bzw. drastisch reduziert.

Besonders bevorzugt ist ferner, wenn die hochfrequenzleitfähige Platte allseits radial über die Spule übersteht.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß der theoretisch an sich erforderliche unendliche Durchmesser der hochfrequenzleitfähigen Platte auf ein in der Praxis tragbares Maß reduziert werden kann, gleichzeitig aber der Spiegelungseffekt in praktisch vollkommenem Umfange erhalten bleibt.

Dies ist auch weitgehend noch der Fall, wenn die hochfrequenz­ leitfähige Platte ein zentrales Loch aufweist, da auch in diesem Fall der Spiegelungseffekt im wesentlichen erhalten bleibt.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Spule in einer Radialebene unrund ausge­ bildet ist. Ferner kann die Spule zu einer Radialebene uneben, insbesondere konvex oder konkav ausgebildet sein.

Diese Maßnahmen haben den Vorteil, daß die Spulen an bestimmte Meßprobleme in optimaler Weise angepaßt werden können.

Bei weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung ist der Ring viermal äquidistant geschlitzt.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die elektrischen Felder günstiger verteilt werden, weil diese nicht mehr den Innenraum innerhalb des Ringes durchsetzen, sondern vielmehr im Bereich der vier Kondensatoren, die zum Überbrücken der Schlitze eingesetzt werden, konzentriert sind.

Bei einer ersten Gruppe von Ausführungsbeispielen der Erfindung umfaßt die Spulenanordnung eine einzige Spule, die als Ober­ flächenspule wirkt, wobei die erste Radialebene eine Auflage­ ebene bildet. Bei einer zweiten Gruppe von Ausführungsbeispielen umfaßt die Spulenanordnung indessen zwei im axialen Abstand angeordnete Spulen, deren erste Radialebenen den Meßraum beidseitig einschließen.

Die erstgenannte Gruppe von Ausführungsbeispielen hat den Vorteil, daß bei extrem kurzer axialer Bauweise eine Ober­ flächenspule mit hoher Eindringtiefe, verglichen mit den bekannten CRC-Spulen erreicht wird, weil die axiale Baugröße nur noch weniger als halb so groß ist.

Bei der zweitgenannten Gruppe von Ausführungsbeispielen wird hingegen auf die axiale Baugröße ein weniger großer Wert gelegt, weil die Spulenanordnung nicht als Oberflächenspule, sondern vielmehr zum "Erfassen" einer Körperpartie von beiden Seiten eingesetzt wird.

Besonders bevorzugt ist schließlich ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Spule einen Durchmesser zwischen 150 mm und 250 mm, vorzugsweise von 180 mm aufweist, wobei die Meßfrequenz zwischen 70 MHz und 120 MHz, vorzugsweise bei 85 MHz liegt.

Diese Dimensionen haben sich in der Praxis als besonders vorteilhaft erwiesen.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach­ stehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer sogenannten CRC-Spulenanordnung nach dem Stande der Technik;

Fig. 2 einen schematisierten Axialschnitt durch die in Fig. 1 dargestellte Anordnung, einschließlich der dabei auftretenden Feldlinien;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausfüh­ rungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Spulenanord­ nung;

Fig. 4 einen Axialschnitt entlang der Linie IV-IV von Fig. 3;

Fig. 5 und 6 eine Seitenansicht und eine Draufsicht auf ein weiteren Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spulenanordnung;

Fig. 7 eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbei­ spiels der Erfindung.

In den Fig. 1 und 2 ist mit 10 insgesamt eine Oberflächenspule bekannter Bauart bezeichnet, wie sie üblicherweise als "CRC- Spule" (CRC = Counter Rotating Currents) bekannt ist.

Die Oberflächenspule 10 kann auf einer axialen Seite mit einer Auflageebene 12 auf einen Körper 11, allgemein gesprochen auf ein Meßobjekt, aufgesetzt werden. Die Auflageebene 12 begrenzt dabei einseitig einen Meßraum 13, in dem sich das Meßobjekt befindet.

Die Oberflächenspule 10 ist symmetrisch zu einer Längsachse 14 angeordnet. Sie umfaßt zwei Ringe 15a, 15b, die koaxial zueinander angeordnet sind und an der selben Umfangsposition jeweils mit einem Schlitz 16a, 16b versehen sind. Die Schlitze 16a, 16b sind mit Kondensatoren 17a, 17b überbrückt. Die Kondensatoren 17a, 17b können entweder als separate Bauelemente ausgebildet oder durch radiales Umbiegen des die Ringe 15a, 15b bildenden Kupferblechs dargestellt werden.

In Fig. 2 sind mit 20a, 20b Feldlinien des hochfrequenten Wechselfeldes der Spule 10 bezeichnet. Die Feldlinien 20a, 20b durchsetzen jede der beiden als Ring 15a, 15b ausgebildeten Spulen und verlaufen somit in Richtung der Achse 14 gegenläufig zueinander. Dies setzt voraus, daß die Oberflächenströme I₁, I₂ in den Ringen 15a, 15b gegenläufig gerichtet sind, wie in Fig. 2 deutlich zu erkennen ist.

Die Ringe 15a, 15b sind mit axialem Abstand a zueinander angeordnet und die Eindringtiefe in das Meßobjekt 11 ist in Fig. 2 mit T bezeichnet.

Mit 21 sind weitere Feldlinien angedeutet, die einen niedriger frequenten Grundmodus der Spule 10 charakterisieren. Bei entsprechender Anregung würde die Oberflächenspule 10 nämlich in diesem Grundmodus mit den Feldlinien 21 schwingen, wobei die Feldlinien 21 beide Ringe 15a, 15b gemeinsam durchsetzen würden. Die Frequenz des Grundmodus mit den Feldlinien 21 ist jedoch wesentlich niedriger als die Frequenz des höherfrequenten Modus mit den Feldlinien 20a, 20b. Da man jedoch bei vorge­ gebener Spulengeometrie, insbesondere bei vorgegebenem Durch­ messer der Ringe 15a, 15b eine möglichst hohe Meßfrequenz wünscht, wird bei einer CRC-Spulenanordnung die in Fig. 2 dargestellte Anregung mit gegenläufigen Strömen I₁, I₂ einge­ stellt, die zu dem höherfrequenten Schwingungsmodus mit den Feldlinien 20a, 20b führt.

Man erkennt aus Fig. 2 jedoch zugleich, daß die axiale Baulänge der Oberflächenspule 10 relativ groß ist, weil sie nicht nur durch die beiden breiten Ringe 15a, 15b, sondern zusätzlich durch den axialen Abstand a bestimmt ist.

In den Fig. 3 und 4 ist nun ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Die insgesamt mit 30 bezeichnete Oberflächenspule besteht im wesentlichen aus einem Ring 31, der in vier gleichlange Segmente 32 unterteilt ist, die jeweils durch Schlitze 33 voneinander getrennt sind. Die Schlitze 33 sind mittels Kondensatoren 34 überbrückt. Diese an sich bekannte Maßnahme hat den Sinn, daß ansonsten im Inneren des Ringes 31 verlaufende hochfrequente elektrische Feld, das zu dielektrischen Verlusten im Meßobjekt führen würde, in den Kondensatoren 34 räumlich zu konzentrieren.

Der Ring 31 liegt konzentrisch zu einer Achse 36.

Das besondere an der Oberflächenspule 30, verglichen mit den vorbekannten Anordnungen, liegt nun zunächst darin, daß ledig­ lich ein einziger Ring 31 vorgesehen ist. Eine weitere Besonder­ heit liegt darin, daß die in Fig. 3 und 4 untere Radialebene 38 des Ringes 31 auf einer Kunststoffplatte 40 mit vorgegebener Dicke d aufsitzt, wobei sich unten an die Kunststoffplatte 40 eine hochfrequenzleitfähige Platte 41 anschließt. Die hoch­ frequenzleitfähige Platte 41 ist vorzugsweise mit Löchern 42 versehen, wie Fig. 3 deutlich zeigt. Statt der Löcher 42 können aber auch Schlitze und dgl. vorgesehen sein.

Die hochfrequenzleitfähige Platte 41 besteht vorzugsweise wegen der erforderlichen Stabilität aus einer Kunststoffplatte 43 mit einer Metallisierung 44, die an die erstgenannte Kunst­ stoffplatte 40 angrenzt.

Fig. 3 zeigt, daß die Oberflächenspule 30 über ein Hochfrequenz- Koaxialkabel 46 versorgt wird. Der Abschirmmantel des Kabels 46 ist über eine Massenleitung 47 mit einem Anschlußpunkt 48 verbunden, der mindestens näherungsweise im Mittelpunkt eines der Segmente 32 des Ringes 31 liegt. Die Signalleitung 49 des Koaxialkabels 46 ist hingegen zu dem benachbarten Segment 32 geführt und dort zu dem daran angrenzenden Anschluß des Konden­ sators 34.

Wie in Fig. 3 dargestellt, kann in die Signalleitung 49 ein Anpaßkondensator C_M, vorzugsweise ein abstimmbarer Kondensator, eingeschaltet werden. In entsprechender Weise können die Kondensatoren 34 durch ebenfalls vorzugsweise abstimmbare Abstimmkondensatoren C_T überbrückt werden.

Auf diese Weise ist es möglich, die Oberflächenspule 10 mittels des Kondensators C_M an eine Signalquelle anzupassen (Matching) bzw. mittels der Kondensatoren C_T auf Betriebsfrequenz abzu­ stimmen (Tuning).

Es versteht sich von selbst, daß diese Betrachtung unabhängig davon gilt, ob die Oberflächenspule 30 als Sendespule, als Empfangsspule oder als kombinierte Sende/Empfangsspule ein­ gesetzt wird.

Speist man nun die Oberflächenspule 30 mit einem Hochfrequenz­ signal geeigneter Frequenz, so stellen sich die in Fig. 4 im einzelnen dargestellten Verhältnisse ein.

Mit 50 ist in Fig. 4 die Feldlinien des hochfrequenten Magnet­ feldes eingezeichnet, das bei Kernresonanz-Messungen zugleich das Meßfeld H_M ist. Die Feldlinien 50 umschlingen den Ring 31, werden jedoch von der Metallisierung 44 in ihrer Ausbreitung begrenzt.

Dies hat zur Folge, daß die Feldlinien 50 einen Verdichtungs­ bereich 51 zwischen der Unterkante des hochfrequenzleitfähigen Ringes 31 und der Metallisierung 44 haben. Der Verdichtungsbe­ reich 51 ist durch die Dicke d der Kunststoffplatte 40 defi­ niert. Die Dicke d ist somit einer der bestimmenden Parameter der Oberflächenspule 30. Die Dicke d ist nach oben durch die gewünschte, begrenzte axiale Baulänge begrenzt. Nach unten ist sie dadurch begrenzt, daß aufgrund der Verdichtung der Feldlinien 50 ein Grenzwert existiert, unterhalb dessen die Anordnung überhaupt nicht mehr schwingungsfähig ist. In der Praxis (Frequenzen im Bereich um 85 MHz) beträgt die Dicke d einige mm.

Gegenüber der unteren Radialebene 38 des Ringes 31 befindet sich eine obere Radialebene 52, die bei dem in Fig. 4 gezeigten Meßfall zugleich die Auflageebene der Oberflächenspule 30 ist. Die Auflageebene 52 kann an ein Meßobjekt 53 angelegt werden, das sich in einem Meßraum 52 befindet.

Beim Durchführen von Kernresonanz-Messungen durchsetzen somit die Feldlinien 50 des hochfrequenten Meß-Magnetfeldes H_M das Meßobjekt 53 in einer Richtung parallel zur Achse 36. Das hochfrequente Anregungsfeld, üblicherweise H₁ bezeichnet, verläuft demgegenüber senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 4 und das homogene Konstant-Magnetfeld, üblicherweise mit B₀ bezeichnet, verläuft parallel zur Zeichenebene der Fig. 4, jedoch senkrecht zur Achse 36. Auf diese Weise können Kern­ resonanz-Messungen, insbesondere bildgebende Tomographie- Messungen, durchgeführt werden, wie dies an sich bekannt ist. Weitere Einzelheiten hierzu finden sich z. B. in dem DE-Buch von Hausser, K.H. "NMR für Mediziner und Biologen", Springer- Verlag, 1989, insbesondere Seite 180 ff.

Man erkennt aus Fig. 4 deutlich, daß die axiale Baulänge der Oberflächenspule 30 deutlich kleiner ist als die bekannter CRC-Spulenanordnungen gem. Fig. 1 und 2. Insbesondere hat sich in der Praxis gezeigt, daß die axiale Baugröße der in Fig. 4 unterhalb des Ringes 31 eingezeichneten Bauelemente 40, 43, 44 sogar noch kleiner ist als der halbe Abstand a zwischen den Einzelspulen einer bekannten CRC-Spulenanordnung (vgl. Fig. 2). So ist insbesondere Fig. 4 nicht maßstäblich zu verstehen, weil der Parameter d in der Praxis etwa eine Größenordnung kleiner ist als die axiale Baulänge des Ringes 31.

Bei einem praktischen Anwendungsfall wurde zunächst eine axial geschlitzte Ringspule ohne angrenzende hochfrequenzleitfähige Platte hergestellt. Die Ringspule hat einen Durchmesser von 180 mm und war aus einem Kupferstreifen von 35 mm Breite hergestellt. Der Ring war viermal axial geschlitzt. Mittels Abstimmkondensatoren von 2,2 pF Kapazitätswert konnte die Spule im Leerlauf eine Betriebsfrequenz von 85 MHz abgestimmt werden.

Eine Annäherung dieser Spule an ein biologisches Meßobjekt (menschlicher Körper) führte zu einer Verringerung der Resonanz­ frequenz von 85 MHz auf 78 MHz und zu einer Verringerung des Gütefaktors auf etwa 5. Eine erneute Abstimmung auf Betriebs­ frequenz war infolge dieser Verstimmung nicht mehr möglich.

Das Hinzufügen einer hochfrequenzleitfähigen Platte (Folie) im Abstand d von 3 mm führte zu einer Verschiebung der Leerlauf- Resonanzfrequenz von 85 MHz auf 130 MHz (ohne Abstimmkonden­ satoren). Durch Vorsehen größerer Abstimmkondensatoren von 25 pF konnte die Resonanzfrequenz wieder auf 85 MHz abgestimmt werden. Die Leerlaufgüte betrug Q = 150. Diese Leerlaufgüte sank bei Annäherung der Spule an das Meßobjekt auf 40 ab, die Resonanzfrequenz verschob sich jedoch lediglich um 0,5 MHz, was leicht durch Abstimmen kompensiert werden konnte.

Bei der wieder eingestellten Betriebsfrequenz von 85 MHz konnte eine Eindringtiefe von 80 mm verifiziert werden.

In den Fig. 5 und 6 ist in Seitenansicht bzw. Draufsicht eine weitere Oberflächenspule 60 dargestellt, deren unrunde Form 61 in Fig. 6 deutlich zu erkennen ist. Unter einer unrunden Form kann dabei sowohl eine elliptische Form (wie dargestellt), aber auch eine näherungsweise quadratische oder rechteckige oder sonstige Form verstanden werden. Diese Form drückt sich insbesondere in der radialen Gestalt des Ringes 62, der Kunst­ stoffplatte 63 und der hochfrequenzleitfähigen Platte 64 aus.

Mit 65 ist angedeutet, daß sich im Innenraum des Ringes 62 auch eine Öffnung befinden kann oder ein im wesentlichen durchlaufender Schlitz, falls dies für einzelne Experimente sinnvoll ist.

Mit 66 ist in Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel 60′ einer Oberflächenspule angedeutet, bei dem die Oberflächenspule 60′ aus der Radialebene heraus in eine unebene Form verändert ist, beispielsweise eine konvexe oder eine konkave Form.

Auf diese Weise kann durch entsprechende Formgebung auf speziel­ le Meßaufgaben eingegangen werden.

Schließlich zeigt Fig. 7 noch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der eine Spulenanordnung 69 aus zwei Oberflächen­ spulen 70a, 70b besteht, die jeweils nach Art der Oberflächen­ spulen 30 gem. den Fig. 3 und 4 ausgebildet sind.

Die Oberflächenspulen 70a und 70b liegen koaxial zu einer gemeinsamen Achse 71 und weisen mit ihren Ringen einander zu. Ein so gebildeter Zwischenraum 72 dient als Meßraum und ist von den jetzt gemeinsamen Feldlinien 73 durchsetzt, die beide Ringe der Oberflächenspule 70a, 70b umschlingen.

Mit 74 ist angedeutet, daß in diesem Fall ein Meßobjekt von der Seite her in den Zwischenraum 72 eingeführt wird. So kann beispielsweise mit der Spulenanordnung 69 gem. Fig. 7 eine Untersuchung von Gliedmaßen eines menschlichen Körpers, bei­ spielsweise einer Hand oder eines Knies oder dgl. durchgeführt werden.

Claims (13)

1. Spulenanordnung für Messungen mittels magnetischer Resonanz, insbesondere kernmagnetischer Resonanz, mit mindestens einer als axial geschlitzter Ring (15; 31; 62) ausgebildeten Spule (10; 30; 60; 70), die ein im wesentlichen parallel zu einer Spulenachse (14; 36; 71) verlaufendes hochfrequentes Meßfeld (H_M) erzeugt und/oder empfängt, wobei ein Meßobjekt (11; 53) in einem an einer ersten Radialebene (12; 52) der Spule (10; 30; 60; 70) angrenzenden Meßraum (13; 54; 72) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß an eine zweite Radialebene (38) der Spule (30; 60; 70), die der ersten Radialebene (52) gegenüberliegt, eine hoch­ frequenzleitfähige Platte (41; 61) mit vorbestimmtem axialem Abstand (d) angrenzt.

2. Spulenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (30; 60; 70) mittels einer nicht-leitenden Platte (40) vorbestimmter Dicke (d) auf der hoch­ frequenzleitfähigen Platte (41; 61) befestigt ist.

3. Spulenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die hochfrequenzleitfähige Platte (41) mit nicht-leitenden Oberflächenabschnitten, insbesondere Löchern (42) oder Schlitzen versehen ist.

4. Spulenanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die hochfrequenz­ leitfähige Platte (41) eine nicht-leitende Platte (43) umfaßt, die mit einer Metallisierung (44) versehen ist.

5. Spulenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallisierung (44) zwischen 10 µm und 100 µm, vorzugsweise 30 µm dick ist.

6. Spulenanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die hochfrequenz­ leitfähige Platte (41; 61) allseits radial über die Spule (30; 60; 70) übersteht.

7. Spulenanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die hochfrequenz­ leitfähige Platte (64) ein zentrales Loch (65) aufweist.

8. Spulenanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (60) in einer Radialebene unrund ausgebildet ist.

9. Spulenanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (60′) zu einer Radialebene uneben, insbesondere konvex oder konkav ausgebildet ist.

10. Spulenanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (31; 62) vier mal äquidistant geschlitzt ist.

11. Spulenanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine einzige Spule (30; 60) umfaßt, die als Oberflächenspule wirkt, wobei die erste Radialebene (52) eine Auflageebene bildet.

12. Spulenanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei im axialen Abstand angeordnete Spulen (70a, 70b) umfaßt, deren erste Radialebenen den Meßraum (72) beidseits ein­ schließen.

13. Spulenanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (30; 60; 70) einen Durchmesser zwischen 150 mm und 250 mm, vorzugsweise von 180 mm aufweist, wobei die Meßfrequenz zwischen 70 MHz und 120 MHz, vorzugsweise bei 85 MHz liegt.