DE10051155C2

DE10051155C2 - Inhärent entkoppelte MR-Empfangsspulenanordnung

Info

Publication number: DE10051155C2
Application number: DE10051155A
Authority: DE
Inventors: Axel Freidrich; Helmut Greim
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2000-10-16
Filing date: 2000-10-16
Publication date: 2002-09-19
Anticipated expiration: 2020-10-17
Also published as: DE10051155A1; US20020080911A1; US6469509B2

Abstract

Empfangsspulenanordnung für Kernspintomographieanlagen mit mehreren, wahlweise steckbaren Lokalspulen, bei der die mit einer aktiven Verstimmung versehenen Lokalspulen eine passive Verstimmverschaltung für den Sendefall aufweisen, wobei wenigstens eine der Lokalspulen mit einer passiven Verstimmschaltung für den Empfangsfall im ungesteckten Zustand versehen sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Empfangsspulenanordnung für Kernspintomographieanlagen mit mehreren, wahlweise steck baren Lokalspulen, bei der die mit einer aktiven Verstimmung versehenen Lokalspulen eine passive Verstimmschaltung für den Sendefall und eine passive Verstimmschaltung für den Emp fangsfall im ungesteckten Zustand aufweisen.

In der Kernspintomographie werden HF-Spulen (Resonatoren) für den Empfang magnetischer Wechselfelder eingesetzt. Um immer ein gutes Signal-Rauschverhältnis zu haben, sind die Emp fangsspulen für die unterschiedlichen Körperbereiche in Geo metrie und Empfangsprofil optimiert. Für die Abdeckung einer größeren Körperregion ist es notwendig, mehrere Lokalspulen gleichzeitig am Patienten zu positionieren.

Die Signalübertragung der Spulen zum Empfangssystem der MR- Anlage erfolgt über HF-Kabel. Wenn alle Spulen gesteckt sind, können die unaktiven Spulen durch ein geeignetes Signal so wohl im Sendefall wie im Empfangsfall verstimmt werden, wodurch verhindert wird, dass durch Feldüberlagerungen infol ge induzierter Felder aus den nicht aktiven Spulen die Emp fangsqualität der aktiven Lokalspulen beeinträchtigt wird. Da die Anzahl der Systemanschlüsse aber begrenzt ist, können in den meisten Fällen nicht alle auf der Patientenliege vorhan denen Spulen gesteckt werden. Ist eine Spule aber nicht ge steckt, so entfallen damit auch die zur möglichen Verstimmung erforderlichen Steuersignale. Für den Sendefall besitzen die Spulen in der Regel eine zusätzliche passive Verstimmung, da hier die Signale so groß sind, dass ein einfaches Schalten entsprechender Bauteile über die Empfangsspannung möglich ist. Im Empfangsfall jedoch bleibt eine nicht gesteckte Spule auf Resonanz und kann mit einer benachbarten Spule über mag netische Felder koppeln, wodurch sich die Spulen gegenseitig so beeinflussen, dass es zu einer Verschlechterung der Bild qualität kommt.

Um diese letztgenannten Schwierigkeiten zu vermeiden, ist in US-Patent 5,565,779 bereits vorgeschlagen worden, eine Lokal spule mit einer passiven Verstimmschaltung für den Empfangs fall im ungesteckten Zustand zu versehen, wobei diese passive Verstimmschaltung eine im gesteckten Zustand durchschaltbare Diode unmittelbar im Spulenkreis umfasst. Dies führt aber im Betriebsfall der Lokalspule nach wie vor zu einer nicht ver nachlässigbaren Bedämpfung, die sowohl die Sende- als auch insbesondere die Empfangseigenschaften der Lokalspule beein trächtigt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Emp fangsspulenanordnung der eingangs genannten Art so auszuge stalten, dass auch im Empfangsfall nicht gesteckte Spulen keine Beeinträchtigung der Bildqualität bewirken können.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass in das Auskoppel-HF-Kabel der Lokalspule S ein Verstimm schwingkreis Vs aus einer Verstimmspule Lv und einem in Reihe mit einer gesperrten, beim Stecken der Spule S durchgeschal teten Diode D1 liegenden Kondensator Cv eingeschaltet ist, wobei die Verstimmspule Lv so dimensioniert ist, dass sie mit den Abgleichkapazitäten Cp und Cs des HF-Antennenabgriffs zwischen dessen Abgriffspunkten A, B einen hochohmigen Paral lelkreis bildet.

Durch diese spezielle Ausgestaltung wird bei nicht gesteckter Spulen infolge des hochohmigen Parallelkreises an den Ab griffpunkten die Spule verstimmt. Wird die Lokalspule aber wieder gesteckt, d. h. soll mit ihr tatsächlich gearbeitet werden, so wird die Diode durchgeschaltet und die Verstimm spule und der dann wegen der durchgeschalteten Diode paral lel zu ihr liegende Kondensator ergänzen sich zu einem Parallelkreis. Die Verstimmspule ist damit unwirksam und die Lo kalspule bleibt auf der eingestellten Resonanz.

Die an die HF-Abgriffspunkte angelegte passive Verstimmschal tung für den Sendefall kann im einfachsten Fall - was weiter oben ja bereits angedeutet worden ist - durch zwei, einander parallel geschaltete, gegenläufig gepolte Dioden, gebildet sein. Infolge der hohen eingekoppelten HF-Leistung im Sende fall, werden diese Dioden wechselweise durchgeschaltet und schließen damit die Auskoppelkapazität der Lokalspule kurz.

In Ausgestaltung der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die passive Verstimmschaltung für den Sendefall in die erfindungsgemäße passive Verstimmschaltung für den Empfangs fall mit integriert ist. Zu diesem Zweck kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass zur Diode des Verstimmschwingkreises eine zweite, entgegengesetzt gepolte Diode in Reihe geschal tet ist, zwischen denen der Abgriff für das Aktivierungssig nal beim Stecken der Lokalspule liegt. Durch die Antiseriell schaltung dieser beiden Dioden ist die Verstimmung auch im Sendefall, also bei nicht gesteckter Spule, wirksam, da immer eine von ihnen infolge der hohen anliegenden HF-Sendeleistung durchgeschaltet wird. Es kann damit auf die bisherige passive Verstimmung für den Sendefall verzichtet werden. Die erfin dungsgemäße passive Verstimmschaltung für den Empfangsfall wirkt auch im Sendefall.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er geben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, zwei Ausfüh rungsbeispielen, sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:

Fig. 1 Ein Schaltbild einer MR-Empfangsspule mit einem ge schlossenen HF-Kabel und getrennten, passiven Ver stimmschaltungen für den Sendefall und den Emp fangsfall und

Fig. 2 eine der Fig. 1 im grundsätzlichen im Aufbau ent sprechende Empfangsspulenanordnung, bei der die erfindungsgemäße passive Verstimmschaltung für den Empfangsfall auch im Sendefall wirksam ist.

Die Signalübertragung von der Empfangsspule S zum Empfangs system der Magnetresonanzanlage erfolgt über ein HF-Kabel K, das über die Abgleichskapazitäten Cs und Cp an die Antennen- Abgriffspunkte A und B angeschlossen ist. AV ist eine übliche aktive Verstimmanordnung, die über den Anschlusspunkt DC 2 ein Signal für die aktive Verstimmung erhalten kann. Die Kon densatoren Cp und Cs sind so ausgelegt, dass durch sie ein Abgleich für einen 50 Ohm Ausgang erzielt wird. Cf ist ein Kondensator, der zum Frequenzabgleich der Empfangsspule S dient. Dem Kondensator Cp sind die beiden gegenläufig gepol ten Dioden D2 und D3 parallel geschaltet, die eine passive Verstimmschaltung für den Sendefall bilden. Im Sendefall ist die eingekoppelte HF-Leistung so groß, dass die Dioden D2 und D3 durchschalten können und somit den Resonanzstrom im Spu lenring unterbrechen, um das anregende B1 Feld während der Sendephase nicht zu stören. Um eine benachbarte Spule auch im Empfangsfall bei nicht gestecker Spule S nicht zu stören, be sitzt die Spule S eine passive Verstimmschaltung, die auch bei sehr kleinen Signalen wirksam ist. Diese Verstimmschal tung besteht aus einem Verstimmschwingkreis VS, bestehend aus der Verstimmspule Lv und dem Kondensator Cv, dem eine Diode D1 in Serie geschaltet ist.

Ist die Spule S nicht gesteckt, so ist die Diode D1 hochoh mig. Somit liegt die Induktivität LV mit dem Kondensator Cs in Serie und parallel zu Kondensator Cp, wobei die Werte so bestimmt sind, dass sie bei der Arbeitsfrequenz zwischen den Punkten A und B einen hochohmigen Parallelkreis bilden. Die Spule S ist also im ungesteckten Zustand verstimmt. Ist die Spule S gesteckt, so wird die Diode D1 durchgeschaltet und Lv und Cv ergänzen sich zu einem Parallelschwingkreis. Dessen Scheinimpedanzen heben sich auf und die Verstimmspule Lv ist somit unwirksam.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist die passive Verstimm schaltung für den Sendefall, wie sie durch die Dioden D2 und D3 in Fig. 1 gebildet wird, nicht vorhanden. Stattdessen ist der Diode D1 des Verstimmschwingkreises VS eine zweite Diode D4 mit umgekehrter Polarität in Serie geschaltet, wobei sich zwischen beiden der Abgriff DC 1 für die Aktivierung der Emp fangsspule im gestecken Zustand befindet. Die Dioden D1 und D4 in Fig. 2 übernehmen die Rolle der Dioden D2 und D3 (Aus führungsbeispiel nach Fig. 1).

Claims

1. Empfangsspulenanordnung für Kernspintomographieanlagen mit mehreren, wahlweise steckbaren Lokalspulen, bei der die mit einer aktiven Verstimmung versehenen Lokalspulen eine passive Verstimmschaltung für den Sendefall und eine passive Verstimmschaltung für den Empfangsfall im ungesteckten Zu stand aufweisen, dadurch gekenn zeichnet, dass in das Auskoppel-HF-Kabel der Lo kalspule S ein Verstimmschwingkreis Vs aus einer Verstimmspu le Lv und einem in Reihe mit einer gesperrten, beim Stecken der Spule S durchgeschalteten Diode D1 liegenden Kondensator Cv eingeschaltet ist, wobei die Verstimmspule Lv so dimensio niert ist, dass sie mit den Abgleichkapazitäten Cp und Cs des HF-Antennenabgriffs zwischen dessen Abgriffspunkten A, B ei nen hochohmigen Parallelkreis bildet.

2. Empfangsspulenanordnung nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass die an die HF-Abgriffspunkte A, B angelegte passive Verstimmschaltung für den Sendefall durch zwei einander parallel geschaltete gegenläufig gepolte Dioden D2, D3 gebildet ist.

3. Empfangsspulenanordnung nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass zur Dio de D1 des Verstimmschwingkreises Vs eine zweite, entgegenge setzt gepolte Diode D4 in Reihe geschaltet ist und zwischen beiden der Abgriff DC1 für das Aktivierungssignal beim Ste cken der Lokalspule S liegt.