DE10029064C2 - Magnetic resonance device with a gradient coil system with magnetostrictive material - Google Patents

Magnetic resonance device with a gradient coil system with magnetostrictive material

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Description

Die Erfindung betrifft ein Magnetresonanzgerät mit einem Gra­ dientenspulensystem, das eine Gradientenspulenanordnung mit einem Leiter und magnetostriktives Material umfasst, und mit einem Grundfeldmagnetsystem zum Erzeugen eines Grundmagnet­ feldes.The invention relates to a magnetic resonance device with a Gra serving coil system with a gradient coil arrangement a conductor and magnetostrictive material, and with a basic field magnet system for generating a basic magnet field.

Die Magnetresonanztomographie ist eine bekannte Technik zur Erzeugung von Bildern eines Körperinneren eines Untersu­ chungsobjekts. Dazu werden in einem Magnetresonanzgerät einem statischen Grundmagnetfeld, das von einem Grundfeldmagnetsys­ tem erzeugt wird, schnell geschaltete Gradientenfelder über­ lagert, die von einem Gradientenspulensystem erzeugt werden. Ferner umfasst das Magnetresonanzgerät ein Hochfrequenzsys­ tem, das zur Auslösung von Magnetresonanzsignalen Hochfre­ quenzsignale in das Untersuchungsobjekt einstrahlt und die erzeugten Magnetresonanzsignale aufnimmt, auf deren Basis Magnetresonanzbilder erstellt werden.Magnetic resonance imaging is a known technique for Creation of images of a body inside a subsu chung object. For this purpose, a static basic magnetic field generated by a basic magnetic field tem is generated, quickly switched gradient fields over bearings that are generated by a gradient coil system. Furthermore, the magnetic resonance device comprises a radio frequency system tem, which is used to trigger magnetic resonance signals Hochfre radiates frequency signals into the object under examination and the generates generated magnetic resonance signals on the basis thereof Magnetic resonance images are created.

Zur Erzeugung von Gradientenfeldern sind in den Gradienten­ spulen entsprechende Ströme einzustellen. Dabei betragen die Amplituden der erforderlichen Ströme mehrere 100 A. Die Stromanstiegs- und -abfallraten betragen mehrere 100 kA/s. Auf diese sich zeitlich verändernden Ströme in den Gradien­ tenspulen wirken bei vorhandenem Grundmagnetfeld in der Grö­ ßenordnung von 1 T Lorentzkräfte, die zu Schwingungen des Gradientenspulensystems führen. Diese Schwingungen werden über verschiedene Ausbreitungswege an die Oberfläche des Ge­ räts weitergegeben. Dort werden diese Mechanikschwingungen in Schallschwingungen umgesetzt, die schließlich zu an sich un­ erwünschten Lärm führen. To generate gradient fields are in the gradients coils to set appropriate currents. The are Amplitudes of the required currents several 100 A. The Current rise and fall rates are several 100 kA / s. On these temporally changing currents in the gradients In the presence of a basic magnetic field, tensile coils act in size order of 1 T Lorentz forces which lead to vibrations of the Guide gradient coil system. These vibrations will be via different propagation paths to the surface of the Ge passed on. There these mechanical vibrations are in Sound vibrations implemented, which ultimately become un lead to desired noise.  

In der DE 196 43 116 A1 ist zur Verringerung vorgenannten Lärms vorgeschlagen, mittels Magnetostriktion Kräfte zu er­ zeugen, die den Lorentzkräften entgegenwirken. Dabei werden vorgenannte Kräfte vom selben Gradientenfeld erzeugt, das auch die Lorentzkräfte hervorruft. In vorgenannter Offenle­ gungsschrift wird dazu für ein hohlzylinderförmiges Gradien­ tenspulensystem vorgeschlagen, ein magnetostriktives Materi­ alsystem aus flächigen oder streifenförmigen, magnetostrikti­ ven Bauelementen, vorzugsweise in Längsrichtung, parallel zur Hauptachse des Hohlzylinders und/oder in Umfangsrichtung in Ringform in das Gradientenspulensystem einzubringen. Insbe­ sondere die von transversalen Gradientenspulen hervorgerufe­ nen Biegeschwingungen des Hohlzylinders sind für den Lärm verantwortlich. Zur Unterdrückung vorgenannter Schwingungen ist in vorgenannter Offenlegungsschrift vorgeschlagen, vier streifenförmige, magnetostriktive Längselemente, die in Um­ fangsrichtung gleich beabstandet sind, am hohlzylinderförmi­ gen Gradientenspulensystem zu befestigen. Bei vorgenannter Lösung ist insbesondere nachteilig, dass die vier streifen­ förmigen Längselemente große Wirbelstromflächen darstellen. Darüber hinaus muss für eine ausreichende Lärmreduzierung insgesamt viel magnetostriktives Material eingesetzt werden.In DE 196 43 116 A1 is mentioned for reduction Noise suggested that he use magnetostriction to generate forces witnesses that counteract the Lorentz forces. In doing so the aforementioned forces are generated by the same gradient field that also causes the Lorentz forces. In the aforementioned Offenle This is used for a hollow cylindrical gradient tens coil system proposed, a magnetostrictive Materi as a system of flat or strip-shaped, magnetostricti ven components, preferably in the longitudinal direction, parallel to Main axis of the hollow cylinder and / or in the circumferential direction in Introduce a ring shape into the gradient coil system. in particular especially those caused by transverse gradient coils NEN bending vibrations of the hollow cylinder are for the noise responsible. To suppress the aforementioned vibrations is proposed in the aforementioned publication, four strip-shaped, magnetostrictive longitudinal elements, which in Um direction are equally spaced, on the hollow cylindrical to fix against gradient coil system. With the aforementioned The solution is particularly disadvantageous that the four stripes shaped longitudinal elements represent large eddy current areas. It must also be used for adequate noise reduction a lot of magnetostrictive material used overall.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Magnetre­ sonanzgerät der eingangs genannten Art zu schaffen, das vor­ genannte Nachteile des Standes der Technik vermindert.The invention is therefore based on the object of a magnet Sonanzgerät of the type mentioned to create the front mentioned disadvantages of the prior art reduced.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das magnetostriktive Material in unmittelbarer Nähe des Leiters und ausschließlich in Bereichen des Gradientenspulensystems angeordnet ist, in denen sich der Leiter erstreckt. Dadurch ist das magnetostriktive Material an denjenigen Stellen ange­ ordnet, an denen es aufgrund seiner räumlichen Nähe zum Lei­ ter und damit zu einem leiternahen Magnetfeld, das in unmit­ telbarer Nähe des Leiters durch einen im Leiter fließenden Strom hervorgerufen wird, eine große Längenänderung erfährt. This object is achieved in that the magnetostrictive material in the immediate vicinity of the conductor and only in areas of the gradient coil system is arranged in which the conductor extends. Thereby is the magnetostrictive material in those places orders, due to its spatial proximity to the Lei ter and thus to a magnetic field close to the conductor, which immediately close proximity of the conductor by a flowing in the conductor Electricity is caused, undergoes a large change in length.  

Somit ist der lärmmindernde Effekt groß. Gleichzeitig wird damit eine großflächige Anordnung von magnetostriktivem Material vermie­ den, so dass sich im magnetostriktiven Material nur noch we­ nig Wirbelströme ausbilden können.The noise-reducing effect is therefore great. At the same time with it one  Avoid large-scale arrangement of magnetostrictive material that, so that only magneto-strictive material remains can form only eddy currents.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das magnetostriktive Material in Bereichen angeordnet, in denen ein Abschnitt des Leiters eine Längsrichtung weitgehend senkrecht zum Grundmag­ netfeld aufweist. Dabei versteht man unter vorgenanntem Ab­ schnitt einen Abschnitt, der bei einer Unterteilung des Lei­ ters in Längsrichtung des Leiters entsteht, und unter der Längsrichtung des Abschnitts diejenige Richtung, die ein in den Leiter einspeisbarer Strom in der Mitte des Abschnitts aufweist. Dadurch ist das magnetostriktive Material aus­ schließlich an denjenigen Stellen angeordnet, an denen Lo­ rentzkräfte auf den Leiter wirken, womit bei minimalem Mate­ rialeinsatz eine hohe lärmmindernde Wirkung erzielt wird.In an advantageous embodiment, the magnetostrictive Material arranged in areas where a portion of the Leader a longitudinal direction largely perpendicular to the base stomach netfeld. Here one understands the aforementioned Ab cut a section at a subdivision of the lei ters in the longitudinal direction of the conductor, and under the Longitudinal direction of the section is the direction that a in the conductor feedable current in the middle of the section having. This makes the magnetostrictive material out finally placed in the places where Lo Rentz forces act on the conductor, with what with minimal Mate a high noise-reducing effect is achieved.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das magnetostriktive Material in Bereichen angeordnet, in denen ein leiternahes Magnetfeld, das in unmittelbarer Nähe des Leiters durch einen in den Leiter einspeisbaren Strom hervorgerufen wird, eine Feldkomponente kollinear zum Grundmagnetfeld aufweist. Da­ durch wird eine gezielte Längenänderung des magnetostriktiven Materials in Richtung des Grundmagnetfeldes erreicht, so dass beispielsweise eine Vorpolarisierung bzw. Vorspannung des Materials durch das Grundmagnetfeld nutzbar ist.In an advantageous embodiment, the magnetostrictive Material arranged in areas where a close to the conductor Magnetic field that is in the immediate vicinity of the conductor by a current that can be fed into the conductor is produced, a Has field component collinear to the basic magnetic field. because is a targeted change in length of the magnetostrictive Material in the direction of the basic magnetic field is reached, so that for example a pre-polarization or bias of the Material can be used by the basic magnetic field.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das magnetostriktive Material bezüglich eines Querschnitts des Leiters in sich gegenüberliegenden Bereichen so angeordnet, dass das Material in einem der Bereiche mit einer positiven Striktion und im gegenüberliegenden Bereich mit einer negativen Striktion wirkt. Dabei ist die positive bzw. negative Striktion des Materials so definiert, dass bei Material mit positiver Striktion bei einer Zunahme eines das Material durchsetzenden Magnetfeldes das Material in Richtung des Magnetfeldes eine Längenzunahme zeigt, wohingegen Material mit negativer Striktion dabei eine Längenabnahme zeigt. Durch den Einsatz von Material mit positiver und negativer Striktion wird die lärm­ mindernde Wirkung verstärkt.In an advantageous embodiment, the magnetostrictive Material related to a cross section of the conductor opposite areas arranged so that the material in one of the areas with a positive restriction and in opposite area with a negative restriction acts. The positive or negative restriction of the Materials defined in such a way that material with positive Strict when there is an increase in a material penetrating Magnetic field the material in the direction of the magnetic field Length increase shows, whereas material with negative restriction  shows a decrease in length. Through the use of Material with positive and negative striction becomes the noise reducing effect increased.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist bei einer transver­ salen Gradientenspulenanordnung eines hohlzylinderförmigen Gradientenspulensystems mit wenigstens einer sattelförmig ausgebildeten Teilspule das magnetostriktive Material derart angeordnet, dass eine Menge des Materials im Bereich einer Sattelrückenlinie der Teilspule maximal ist und von der Sat­ telrückenlinie ausgehend zu den Rändern der Teilspule hin immer mehr abnimmt. Dadurch wird bei dem hohlzylinderförmigen Gradientenspulensystem die für Lärm hauptverantwortliche ba­ nanenförmige Biegeschwingung unterdrückt und gleichzeitig vermieden, dass zusätzlich infolge der Magnetostriktion eine unerwünschte Schwingung in Umfangsrichtung des Hohlzylinders auftritt.In an advantageous embodiment, a transver salen gradient coil arrangement of a hollow cylindrical Gradient coil system with at least one saddle-shaped trained partial coil the magnetostrictive material in such a way arranged that a lot of the material in the range of one Saddle back line of the partial coil is maximum and from the sat back line towards the edges of the coil section is decreasing more and more. As a result, the hollow cylindrical Gradient coil system the main person responsible for noise ba suppressed nana-shaped bending vibration and at the same time avoided that an additional due to magnetostriction unwanted vibration in the circumferential direction of the hollow cylinder occurs.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das magnetostriktive Material fein verteilt in einer elektrisch nicht leitenden Matrix angeordnet. Dadurch wird eine Ausprägung von Wirbel­ strömen im magnetostriktiven Material nahezu vollständig un­ terbunden und somit störende Einflüsse auf Ergebnisse einer Magnetresonanzuntersuchung verhindert.In an advantageous embodiment, the magnetostrictive Material finely distributed in an electrically non-conductive Matrix arranged. This creates a manifestation of vertebrae flow almost completely in the magnetostrictive material connected and thus disruptive influences on the results of a Magnetic resonance examination prevented.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das magnetostriktive Material so ausgebildet, dass eine Vorpolarisierung des Mate­ rials durch das Grundmagnetfeld einen Betriebsbereich des Materials im überwiegend linearen Bereich einer Flussdichte- Längenänderungs-Kennlinie des Materials bewirkt. Dadurch wird eine gleichbleibend hohe lärmmindernde Wirkung des magne­ tostriktiven Materials unabhängig von Größe und Richtung des sich zeitlich ändernden Stromes in der Gradientenspulenanord­ nung erreicht.In an advantageous embodiment, the magnetostrictive Material designed to pre-polarize the mate rials through the basic magnetic field Material in the predominantly linear region of a flux density Length change characteristic of the material. This will a consistently high noise-reducing effect of the magne tostrictive material regardless of size and direction of the changing current in the gradient coil arrangement achieved.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnungen. Dabei zei­ gen:Further advantages, features and details of the invention result from the exemplary embodiments described below  the invention with reference to the drawings. Here zei gene:

Fig. 1 eine Prinzipskizze eines hohlzylinderförmigen Gradien­ tenspulensystems mit einer transversalen Gradientenspulenan­ ordnung, Fig. 1 is a schematic diagram of a hollow cylindrical Gradien tenspulensystems with a transverse Gradientenspulenan order,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein hohlzylinderförmiges Gra­ dientenspulensystem mit einer transversalen Gradientenspulen­ anordnung, Fig. 2 is a longitudinal section through a hollow cylindrical Gra serves coil system arrangement with a transverse gradient coils,

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Leiterschleife der transver­ salen Gradientenspulenanordnung aus Fig. 2, Fig. 3 is a plan view of a conductor loop of the Transver salen gradient coil of Fig. 2,

Fig. 4 einen Querschnitt durch ein hohlzylinderförmiges Gra­ dientenspulensystem mit einer longitudinalen Gradientenspu­ lenanordnung, Fig. 4 shows a cross section through a hollow-cylindrical coil system is Gra lena order with a longitudinal Gradientenspu,

Fig. 5 einen Querschnitt durch eine Anordnung eines magne­ tostriktiven Materials in einer Matrix und Fig. 5 shows a cross section through an arrangement of a magne tostrictive material in a matrix and

Fig. 6 eine Flussdichte-Längenänderungs-Kennlinie eines magnetostriktiven Materials. Fig. 6 is a flux density length change characteristics of a magnetostrictive material.

Fig. 1 zeigt eine Prinzipskizze eines hohlzylinderförmigen Gradientenspulensystems 1a mit einer transversalen Gradien­ tenspulenanordnung, wie sie gemäß dem Stand der Technik be­ kannt ist. Die transversale Gradientenspulenanordnung umfasst dabei beispielsweise vier sattelförmig ausgebildete Teilspu­ len TS1 bis TS4. Von einem Leiter L der Gradientenspulenan­ ordnung sind exemplarisch je Teilspule TS1 bis TS4 jeweils fünf schleifenförmige Abschnitte skizziert. Zusätzlich ist in Fig. 1 je Teilspule TS1 bis TS4 eine zugehörige Sattelrücken­ linie 2 eingezeichnet. Aus Gründe n der Übersichtlichkeit wur­ de auf eine Darstellung weiterer Komponenten des Gradienten­ spulensystems 1a, wie weiterer Gradientenspulenanordnungen, Sekundärspulen, Kühl- und Shimvorrichtungen usw., verzichtet. Fig. 1 shows a schematic diagram of a hollow cylindrical gradient coil system 1 a with a transverse gradient coil arrangement, as it is known according to the prior art. The transverse gradient coil arrangement comprises, for example, four saddle-shaped partial coils TS1 to TS4. Five loop-shaped sections are exemplarily sketched by a conductor L of the gradient coil arrangement for each partial coil TS1 to TS4. In addition, an associated saddle back line 2 is shown in FIG. 1 for each partial coil TS1 to TS4. For reasons of clarity, further components of the gradient coil system 1 a, such as further gradient coil arrangements, secondary coils, cooling and shim devices, etc., have been omitted.

Das hohlzylinderförmige Gradientenspulensystem 1a ist bei­ spielsweise in einer Bohrung eines Grundfeldmagnetsystems eines Magnetresonanztomographiegerätes eingebaut. Dabei er­ zeugt das Grundfeldmagnetsystem ein homogenes statisches Grundmagnetfeld B0, das im wesentlichen das gesamte Gradien­ tenspulensystem 1a durchsetzt. Zur Aufnahme von Magnetreso­ nanzbildern wird im Leiter L der Gradientenspulenanordnung ein Gradientenspulenstrom I schnell geschaltet. Auf den stromdurchflossenen Leiter L wirken bei vorhandenem Grundmag­ netfeld B0 Lorentzkräfte, die zu Schwingungen des Gradienten­ spulensystems 1a und davon ausgehend zu Lärm führen.The hollow cylindrical gradient coil system 1 a is installed, for example, in a bore in a basic field magnet system of a magnetic resonance tomography device. He creates the basic magnetic field system a homogeneous static basic magnetic field B 0 , which essentially penetrates the entire gradient coil system 1 a. To record magnetic resonance images, a gradient coil current I is switched quickly in the conductor L of the gradient coil arrangement. Lorentz forces act on the current-carrying conductor L with existing basic magnetic field B 0 , which lead to vibrations of the gradient coil system 1 a and, starting therefrom, to noise.

Fig. 2 zeigt als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Längsschnitt durch ein hohlzylinderförmiges Gradientenspulen­ system 1b. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist wiederum lediglich eine transversale Gradientenspulenanordnung, beste­ hend aus vier sattelförmigen Teilspulen, dargestellt, wobei je Teilspule wiederum lediglich ein schleifenförmiger Ab­ schnitt LS1 bis LS4 eines Leiters der Gradientenspulenanord­ nung gezeichnet ist. Der Längsschnitt durch das Gradienten­ spulensystem 1b ist in etwa entlang der Sattelrückenlinien der Teilspulen geführt. Unter der Annahme eines kreisförmigen Leiterquerschnitts sind dementsprechend je Leiterschleife LS1 bis LS4 zwei kreisförmige Schnittflächen dargestellt. Die Stromflussrichtung eines Gradientenspulenstromes I ist an den beiden Schnittflächen für jede der Leiterschleifen LS1 bis LS4 entgegengesetzt, was durch die Zeichen ⊙ und ⊗ angedeu­ tet ist. Die Gradientenspulenanordnung wird von dem zeitlich variablen Gradientenspulenstrom I durchflossen. Zu dem in Fig. 2 dargestellten Zeitpunkt habe der Gradientenspulenstrom I einen positiven Wert, so dass die Lorentzkräfte FL, die infolge des Grundmagnetfeldes B0 auf die Leiterschleifen LS1 bis LS4 wirken, an der dargestellten Schnittfläche die mit Pfeilen dargestellte Wirkungsrichtung haben. Fig. 2 shows as an embodiment of the invention, a longitudinal section through a hollow cylindrical gradient coil system 1 b. For the sake of clarity, only a transverse gradient coil arrangement, consisting of four saddle-shaped partial coils, is again shown, with each partial coil again only having a loop-shaped section LS1 to LS4 of a conductor of the gradient coil arrangement. The longitudinal section through the gradient coil system 1 b is guided approximately along the saddle back lines of the partial coils. Assuming a circular conductor cross section, two circular cut surfaces are accordingly shown for each conductor loop LS1 to LS4. The current flow direction of a gradient coil current I is opposite at the two cut surfaces for each of the conductor loops LS1 to LS4, which is indicated by the characters ⊙ and ⊗. The gradient coil current I flows through the gradient coil arrangement. At the point in time shown in FIG. 2, the gradient coil current I has a positive value, so that the Lorentz forces F L , which act on the conductor loops LS1 to LS4 as a result of the basic magnetic field B 0 , have the direction of action shown by arrows on the cut surface shown.

Zur Unterdrückung lärmverursachender Schwingungen ist in un­ mittelbarer Nähe des Leiters magnetostriktives Material 3n und 3p in das Gradientenspulensystem 1b eingebaut. Ohne das magnetostriktive Material 3n und 3p würde infolge des sich zeitlich verändernden Gradientenspulenstromes I das Gradien­ tenspulensystem 1b in eine Biegeschwingung versetzt werden, die eine Hauptquelle für Lärm darstellt. Das magnetostriktive Material 3n und 3p ist entsprechend einem Verlauf der Leiter­ schleifen LS1 bis LS4 angeordnet. Aufgrund eines leiternahen Magnetfeldes, das in unmittelbarer Nähe der Leiterschleifen LS1 bis LS4 durch den Gradientenspulenstrom I hervorgerufen wird, erfährt das Material 3n und 3p eine durch Pfeile ange­ deutete Längenänderung, die vorgenannte Biegeschwingung ver­ hindert. Ferner ist auf derjenigen Seite des Querschnitts der Leiterschleifen LS1 bis LS4, auf der infolge des Gradienten­ spulenstroms I eine Verstärkung des Grundmagnetfeldes B0 um eine Komponente +ΔB0 des leiternahen Magnetfeldes stattfin­ det, magnetostriktives Material 3n mit negativer Striktion und auf der gegenüberliegenden Seite, auf der eine Schwächung des Grundmagnetfeldes B0 um eine Komponente -ΔB0 des leiter­ nahen Magnetfeldes stattfindet, magnetostriktives Material 3p mit positiver Striktion angeordnet. Durch den Einsatz von Material 3n mit negativer Striktion und von Material 3p mit positiver Striktion wird die biegeschwingungsunterdrückende Wirkung verstärkt.To suppress noise-causing vibrations, magnetostrictive material 3 n and 3 p is built into the gradient coil system 1 b in the immediate vicinity of the conductor. Without the magnetostrictive material 3 n and 3 p, the gradient coil system 1 b would be put into a bending vibration, which represents a main source of noise, as a result of the time-varying gradient coil current I. The magnetostrictive material 3 n and 3 p is arranged according to a course of the conductor loops LS1 to LS4. Due to a magnetic field close to the conductor, which is caused in the immediate vicinity of the conductor loops LS1 to LS4 by the gradient coil current I, the material 3 n and 3 p experiences a change in length indicated by arrows, which prevents the aforementioned bending vibration. Furthermore, on that side of the cross section of the conductor loops LS1 to LS4, on which, as a result of the gradient coil current I, an amplification of the basic magnetic field B 0 by a component + ΔB 0 of the magnetic field near the conductor takes place, magnetostrictive material 3 n with negative stricture and on the opposite side , on which there is a weakening of the basic magnetic field B 0 by a component -ΔB 0 of the magnetic field close to the conductor, magnetostrictive material 3 p with a positive restriction is arranged. The use of material 3 n with a negative restriction and material 3 p with a positive restriction increases the bending vibration suppressing effect.

In anderen Ausführungen ist ebenso der ausschließliche Ein­ satz von magnetostriktivem Material mit negativer oder posi­ tiver Striktion möglich. In anderen Ausführungen sind anstel­ le der in Fig. 2 dargestellten Querschnitte für das magne­ tostriktive Material ovale, sichelförmige und/oder tropfen­ förmige Querschnitte einsetzbar.In other versions, the exclusive use of magnetostrictive material with negative or positive striction is also possible. In other embodiments, oval, crescent-shaped and / or teardrop-shaped cross-sections can be used instead of the cross-sections shown in FIG. 2 for the magnetic tostrictive material.

Fig. 3 zeigt exemplarisch eine Draufsicht auf die in Fig. 2 links oben dargestellte Leiterschleife LS1. Dabei ist deut­ lich zu erkennen, dass das magnetostriktive Material 3n und 3p in Bereichen angeordnet ist, in denen Abschnitte der Lei­ terschleife LS1 eine Längsrichtung weitgehend senkrecht zum Grundmagnetfeld B0 aufweisen. Ferner weist das Material 3n und 3p im Bereich einer Sattelrückenlinie der Leiterschleife LS1 seinen größten Querschnitt auf, der sich von der Sattel­ rückenlinie entfernend immer stärker verjüngt. Vorgenannte Anordnung des magnetostriktiven Materials 3n und 3p verhin­ dert, dass durch Magnetostriktion eine zusätzliche, uner­ wünschte Schwingung des hohlzylinderförmigen Gradientenspu­ lensystems 1b in Umfangsrichtung angeregt wird. Dies wäre der Fall, wenn das magnetostriktive Material 3n und 3p ohne Ver­ jüngung über den gesamten, senkrecht zum Grundmagnetfeld B0 ausgerichteten Abschnitt der Leiterschleife LS1 mit gleich­ bleibendem Querschnitt angeordnet werden würde. FIG. 3 shows an example of a top view of the conductor loop LS1 shown at the top left in FIG. 2. It can be clearly seen that the magnetostrictive material 3 n and 3 p is arranged in areas in which sections of the conductor loop LS1 have a longitudinal direction largely perpendicular to the basic magnetic field B 0 . Furthermore, the material 3 n and 3 p in the area of a saddle back line of the conductor loop LS1 has its largest cross section, which tapers away from the saddle back line more and more. The aforementioned arrangement of the magnetostrictive material 3 n and 3 p prevented that an additional, undesired vibration of the hollow cylindrical Gradientenspu lensystems 1 b is excited in the circumferential direction by magnetostriction. This would be the case if the magnetostrictive material 3 n and 3 p were arranged with no crossover over the entire section of the conductor loop LS1 oriented perpendicular to the basic magnetic field B 0 .

Fig. 4 zeigt als ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung einen Querschnitt durch ein hohlzylinderförmiges Gra­ dientenspulensystem 1c mit einer longitudinalen Gradienten­ spulenanordnung. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist wie­ derum lediglich eine ringförmige Leiterschleife LSr eines Leiters der Gradientenspulenanordnung dargestellt. Zum darge­ stellten Zeitpunkt sei der in der ringförmigen Leiterschleife LSr fließende Gradientenspulenstrom I positiv. Bei der für den Gradientenspulenstrom I und ein Grundmagnetfeld B0 fest­ gelegten Zählrichtung wirken die Lorentzkräfte FL in der mit Pfeilen dargestellten Wirkungsrichtung auf die ringförmige Leiterschleife LSr. Dies bewirkt ein Zusammenziehen der ring­ förmigen Leiterschleife LSr. Vorgenanntes würde infolge des sich zeitlich verändernden Gradientenspulenstroms I zu einer lärmverursachenden Umfangsschwingung des Gradientenspulensys­ tems 1c führen. Zur Unterdrückung dieser Umfangsschwingung ist analog zu dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel einer transversalen Gradientenspulenanordnung beiderseits der ring­ förmigen Leiterschleife LSr in ringförmiger Anordnung magne­ tostriktives Material 3n und 3p unterschiedlicher Striktions­ richtung in das Gradientenspulensystem 1c eingebracht. Dabei ist die Wirkungsweise des magnetostriktiven Materials 3p und 3n in Fig. 4 analog zu dem aus Fig. 2. Fig. 4 shows a further embodiment of the inven tion a cross section through a hollow cylindrical Gra serving coil system 1 c with a longitudinal gradient coil arrangement. For the sake of clarity, only an annular conductor loop LSr of a conductor of the gradient coil arrangement is shown. At the point in time presented, the gradient coil current I flowing in the ring-shaped conductor loop LSr was positive. In the counting direction determined for the gradient coil current I and a basic magnetic field B 0 , the Lorentz forces F L act on the ring-shaped conductor loop LSr in the direction of action represented by arrows. This causes the ring-shaped conductor loop LSr to contract. The above would lead to a noise-causing circumferential vibration of the gradient coil system 1 c due to the time-varying gradient coil current I. To suppress this circumferential vibration, analogous to the example of a transverse gradient coil arrangement shown in FIG. 2, on both sides of the ring-shaped conductor loop LSr in an annular arrangement, magne tostrictive material 3 n and 3 p of different striction direction is introduced into the gradient coil system 1 c. The mode of operation of the magnetostrictive material 3 p and 3 n in FIG. 4 is analogous to that in FIG. 2.

Fig. 5 zeigt als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie beispielsweise für einen Querschnitt des magnetostriktiven Materials 3n mit negativer Striktion aus Fig. 2 das Material 3n fein verteilt in einer elektrisch nicht leitenden Matrix 4 angeordnet ist. Dabei ist das Material 3n beispielsweise als Pulver in einer Matrix 4 aus Kunststoff angeordnet. Fig. 5 shows, as an embodiment of the invention, such as for a cross section of the magnetostrictive material 3 n negative striction in FIG. 2, the material 3 n finely dispersed in an electrically nonconductive matrix 4 is disposed. The material 3 n is arranged, for example, as a powder in a matrix 4 made of plastic.

Fig. 6 zeigt als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Flussdichte-Längenänderungs-Kennlinie 5, beispielsweise für das magnetostriktive Material 3p mit positiver Striktion. Dabei charakterisiert die Flussdichte-Längenänderungs- Kennlinie 5 die Längenänderung Δl des magnetostriktiven Ma­ terials 3p in einer Raumrichtung, vorzugsweise entsprechend einer Richtung eines Grundmagnetfeldes B0 in Abhängigkeit einer magnetischen Flussdichte H eines Magnetfelds, welches das Material 3p in vorgenannter Richtung durchsetzt. Dabei wird die Flussdichte-Längenänderungs-Kennlinie 5 so gewählt, dass die Flussdichte des Grundmagnetfeldes B0 einen Betriebs­ punkt P im linearen Bereich der Kennlinie 5 bewirkt und eine Längenveränderung des Materials 3p infolge eines leiternahen Magnetfeldes, das eine Verstärkung des Grundmagnetfeldes B0 um eine Komponente +ΔB0 bzw. eine Schwächung um eine Kompo­ nente -ΔB0 bewirkt, im überwiegend linearen Bereich der Kenn­ linie 5 stattfindet. Fig. 6 shows, as an embodiment of the invention a flux density-length change curve 5, for example, the magnetostrictive material having a positive p 3 striction. The flux density-length change characteristic 5 characterizes the change in length Δl of the magnetostrictive material 3 p in a spatial direction, preferably in accordance with a direction of a basic magnetic field B 0 as a function of a magnetic flux density H of a magnetic field which penetrates the material 3 p in the aforementioned direction. The flux density-length change characteristic curve 5 is selected such that the flux density of the basic magnetic field B 0 causes an operating point P in the linear region of the characteristic curve 5 and a change in length of the material 3 p as a result of a magnetic field near the conductor, which reinforces the basic magnetic field B 0 causes a component + ΔB 0 or a weakening by a component -ΔB 0 , takes place in the predominantly linear region of the characteristic line 5 .

Claims (7)

1. Magnetresonanzgerät mit
einem Gradientenspulensystem (1a-1c), das eine Gradienten­ spulenanordnung mit einem Leiter (L) und magnetostriktives Material (3n, 3p) umfasst, und
einem Grundfeldmagnetsystem zum Erzeugen eines Grundmag­ netfeldes (B0),
dadurch gekennzeichnet, dass das magnetostrikti­ ve Material (3n, 3p) in unmittelbarer Nähe des Leiters (L) und ausschließlich in Bereichen des Gradientenspulensystems (1a-1c) angeordnet ist, in denen sich der Leiter (L) er­ streckt. 1. Magnetic resonance device with
a gradient coil system ( 1 a- 1 c), which comprises a gradient coil arrangement with a conductor (L) and magnetostrictive material ( 3 n, 3 p), and
a basic field magnet system for generating a basic magnetic field (B 0 ),
characterized in that the magnetostrictive material ( 3 n, 3 p) is arranged in the immediate vicinity of the conductor (L) and exclusively in regions of the gradient coil system ( 1 a- 1 c) in which the conductor (L) extends. 2. Magnetresonanzgerät nach Anspruch 1, wobei das magne­ tostriktive Material (3n, 3p) in Bereichen angeordnet ist, in denen ein Abschnitt des Leiters (L) eine Längsrichtung weit­ gehend senkrecht zum Grundmagnetfeld (B0) aufweist.2. Magnetic resonance apparatus according to claim 1, wherein the magnetic tostrictive material ( 3 n, 3 p) is arranged in areas in which a section of the conductor (L) has a longitudinal direction largely perpendicular to the basic magnetic field (B 0 ). 3. Magnetresonanzgerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das magnetostriktive Material (3n, 3p) in Bereichen angeordnet ist, in denen ein leiternahes Magnetfeld, das in unmittelbarer Nähe des Leiter (L) durch einen in den Leiter (L) einspeisbaren Strom (I) hervorgerufen wird, eine Feldkom­ ponente kollinear zum Grundmagnetfeld (B0) aufweist.3. Magnetic resonance apparatus according to one of claims 1 or 2, wherein the magnetostrictive material ( 3 n, 3 p) is arranged in areas in which a magnetic field near the conductor, which is in the immediate vicinity of the conductor (L) by a in the conductor (L) feedable current (I) is caused, has a field component collinear to the basic magnetic field (B 0 ). 4. Magnetresonanzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das magnetostriktive Material (3n, 3p) bezüglich eines Querschnitts des Leiters (L) in sich gegenüberliegenden Bereichen so angeordnet ist, dass das Material (3n, 3p) in einem der Bereiche mit einer positiven Striktion und im gegenüberliegenden Bereich mit einer negativen Striktion wirkt.4. Magnetic resonance apparatus according to one of claims 1 to 3, wherein the magnetostrictive material ( 3 n, 3 p) is arranged with respect to a cross section of the conductor (L) in opposing areas so that the material ( 3 n, 3 p) in one the areas with a positive restriction and in the opposite area with a negative restriction. 5. Magnetresonanzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei bei einer transversalen Gradientenspulenanordnung eines hohlzylinderförmigen Gradientenspulensystems (1a-1c) mit wenigstens einer sattelförmig ausgebildeten Teilspule (TS1-TS4) das magnetostriktive Material (3n, 3p) derart ange­ ordnet ist, dass eine Menge des Materials (3n, 3p) im Bereich einer Sattelrückenlinie (2) der Teilspule (TS1-TS4) maximal ist und von der Sattelrückenlinie (2) ausgehend zu den Rän­ dern der Teilspule (TS1-TS4) hin immer mehr abnimmt.5. Magnetic resonance device according to one of claims 1 to 4, wherein in a transverse gradient coil arrangement of a hollow cylindrical gradient coil system ( 1 a- 1 c) with at least one saddle-shaped partial coil (TS1-TS4) the magnetostrictive material ( 3 n, 3 p) is arranged in such a way is that a quantity of the material ( 3 n, 3 p) is maximal in the area of a saddle back line ( 2 ) of the partial coil (TS1-TS4) and from the saddle back line ( 2 ) to the edges of the partial coil (TS1-TS4) decreases more and more. 6. Magnetresonanzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das magnetostriktive Material (3n, 3p) fein verteilt in einer elektrisch nichtleitenden Matrix (4) angeordnet ist.6. Magnetic resonance device according to one of claims 1 to 5, wherein the magnetostrictive material ( 3 n, 3 p) is arranged finely distributed in an electrically non-conductive matrix ( 4 ). 7. Magnetresonanzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das magnetostriktive Material (3n, 3p) so ausgebil­ det ist, dass eine Vorpolarisierung des Materials (3n, 3p) durch das Grundmagnetfeld (B0) einen Betriebsbereich des Ma­ terials (3n, 3p) im überwiegend linearen Bereich einer Fluss­ dichte-Längenänderungs-Kennlinie (5) des Materials (3n, 3p) bewirkt.7. Magnetic resonance device according to one of claims 1 to 6, wherein the magnetostrictive material ( 3 n, 3 p) is ausgebil det that a pre-polarization of the material ( 3 n, 3 p) by the basic magnetic field (B 0 ) an operating range of Ma terials ( 3 n, 3 p) in the predominantly linear region of a flux density-length change characteristic ( 5 ) of the material ( 3 n, 3 p).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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