DE10147743C1

DE10147743C1 - Hochfrequenz-Spule, Vorrichtung mit der Hochfrequenz-Spule und Verwendung eines vernetzten Polymer-Werkstoffs bei der Hochfrequenz-Spule

Info

Publication number: DE10147743C1
Application number: DE2001147743
Authority: DE
Inventors: Matthias Drobnitzky
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2001-09-27
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2003-04-17
Anticipated expiration: 2021-09-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (106) zur tomografischen Darstellung von menschlichen Organen mit Hilfe von lokalen HF-Spulen, die im Bereich der Kernspin- oder Magnetresonanz(MR)-Tomografie eingesetzt werden kann. Die Formteile (106a u. b) der erfindungsgemäßen Vorrichtung (106) sind dabei aus einem speziellen Polymer-Werkstoff gefertigt, der einen temperaturabhängigen Formgedächtniseffekt (engl.: "Shape Memory Effect", SME) aufweist und somit eine enge Anpassung der lokalen HF-Spulen an die Anatomie des menschlichen Körpers ermöglicht. Auf diese Weise kann der Signal-zu-Rauschabstand (SNR) bei Durchführung von tomografischen Messungen entscheidend vergrößert werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur tomografischen Darstellung von menschlichen Organen mit Hilfe von lokalen Hochfrequenz-Spulen, die im Bereich der Kernspin- oder Magnetresonanz-Tomografie (MRT) bzw. -Spektroskopie (MRS) eingesetzt werden kann.

In der Medizintechnik und vielen anderen technischen Berei chen, zum Beispiel der Mikrosystemtechnik, werden heute me tallische Formgedächtnis-Legierungen (engl.: "Shape Memory Alloys", SMAs) und Formgedächtnis-Polymere (engl.: "Shape Me mory Polymers", SMPs) eingesetzt. Da sie im Hinblick auf An wendungen im Bereich der MRT den derzeitigen Stand der Tech nik repräsentieren, soll im Folgenden kurz auf die wichtig sten Eigenschaften dieser Werkstoffe eingegangen werden.

Formgedächtnis-Legierungen (SMAs)

Metallbasierte Werkstoffe, die einen Formgedächtniseffekt (engl.: "Shape Memory Effect", SME) aufweisen, sind nicht neu: Bereits in den 30er Jahren wurden metallische Legierun gen entdeckt, wie beispielsweise Nickel-Titan (NiTi, genannt "Nitinol"), die als thermische Aktoren und in medizinischen Geräten wie Zahnspangen und Implantaten eingesetzt werden. Beispielsweise werden heute auch Brillengestelle aus soge nannten "Memory-Metallen" hergestellt. Jede Verbiegung dieser Brillengestelle wird von dem Material von selbst wieder aus geglichen, indem es anstrebt, eine einmalig während des Her stellungsvorgangs aufgeprägte Form wieder anzunehmen.

SMAs sind Werkstoffe, die über besondere Eigenschaften verfü gen: Formgedächtnis-Effekt, Superelastizität und ein hohes Dämpfungsvermögen. Im kalten Zustand kann das Material mit geringem Kraftaufwand verformt werden. Wird es anschliessend auf eine materialspezifische kritische Temperatur (T_g) er wärmt, verformt es sich und nimmt die zuvor eingeprägte Form wieder an. Dieser Effekt heißt Einwegeffekt (EWE) und kann zur Übertragung von Bewegungen und Kräften genutzt werden. Durch bestimmte Methoden kann den Bauteilen auch ein soge nannter Zweiwegeffekt (ZWE) "eintrainiert" werden. Das Bau teil ist dann in der Lage, sich in zwei Richtungen allein aufgrund einer Temperaturänderung zu verformen.

Zu den Formgedächtnis-Legierungen (SMAs) gehören beispiels weise Nickel-Titan (NiTi), Kupfer-Zink-Aluminium (CuZnAl), Gold-Cadmium (AuCd) und neuerdings auch Legierungen auf Ei senbasis, wie z. B. Eisen-Mangan-Silizium (FeMnSi). Die Erin nerungsfähigkeit von SMAs beruht dabei auf diffusionslosen Phasenumwandlungen (Martensitumwandlungen), welche in einem bestimmten Temperatur- oder Spannungsbereich stattfinden kön nen. Ähnliche diffusionslose Phasenumwandlungen sind schon seit langem aus der Stahlhärtung bekannt: Wird nämlich Stahl von einer hohen Temperatur schnell abgekühlt, so hat der Koh lenstoff keine Zeit, aus dem kubisch flächenzentrierten Austenitgefüge herauszudiffundieren und es entsteht ein ver spanntes tetragonales Gitter. Dabei kommt es zu einer Volu menänderung. Dieser Vorgang wurde seinem Entdecker A. Martens zu Ehren als Martensitumwandlung bezeichnet. Später bürgerte es sich in der Werkstoffwissenschaft ein, dass alle diffusi onslosen Phasenumwandlungen als martensitische Umwandlungen bezeichnet werden. Im Gegensatz zu der martensitischen Um wandlung im Stahl weisen SMAs während der Phasenumwandlung fast gar keine Volumenänderung auf. Dies liegt daran, dass sich neue Kristallstrukturen infolge von reinen Scherdeforma tionen bilden können. Der Gedächtniseffekt ist aber nicht nur mit der Phasenumwandlung verbunden, vielmehr tritt ein weite rer Deformationsmechanismus in Erscheinung: Unterhalb einer charakteristischen Temperatur (T_g) liegen die Elementarzellen in Zwillingsanordnung, in der sogenannten Martensit- oder Tieftemperaturphase, vor. Diese können leicht, durch Ausrich tung der einzelnen Zwillingskristalle in eine Vorzugsrich tung, bleibend deformiert werden. Daher wird in diesem Zusam menhang auch von der Pseudoplastizität gesprochen. Die Erwär mung des pseudoplastisch deformierten Martensits führt dann in einem höheren Temperaturbereich zur oben genannten Phasen umwandlung in die Austenit- oder Hochtemperaturphase. Auf grund der Ähnlichkeit der makroskopischen Abmessungen des Austenits mit denen des Zwillingsmartensits nimmt das pseudo plastisch deformierte Material seine ursprüngliche Form an. Die Form bleibt im Gegensatz zum Gefüge unverändert, wenn durch Temperaturerniedrigung die Phasenumwandlung des Auste nits in den Martensit stattfindet.

Formgedächtnis-Legierungen werden vor allem bei Verbindungse lementen und in thermischen Aktoren eingesetzt. Während Ver bindungselemente (z. B. in Form von Rohrverbindern) bereits seit Jahrzehnten in Gebrauch sind, untersucht man die Mög lichkeiten in der Aktorik erst seit wenigen Jahren systema tisch. Der Einsatz von SMAs als thermische Aktoren mit inte grierter Sensorfunktion und die Realisierung komplizierter Bewegungsformen auf kleinstem Raum stellen hier die Schwer punkte dar.

NiTi-Legierungen sind die zur Zeit bedeutsamsten Formgedächt nis-Legierungen aufgrund der sehr hohen reversiblen Dehnungs anteile, der hohen Überhitzbarkeit und der geringen Formge dächtnis-Ermüdung. Drähte aus NiTi übertragen Spannungen von etwa 300 MPa bei reversiblen Dehnungen von ungefähr 3% und sind dabei bis zu 10⁷ Lastspielen ermüdungsfrei. Benötigt man sie nur für wenige Lastspiele, liegen die übertragbaren Bela stungen sogar bei bis zu 1000 MPa und die Rückstelldehnungen bei 8 bis 10%. Ein Nachteil dieser Materialien ist allerdings die geringe erreichbare Taktfrequenz bei zyklischem Einsatz. Dieser Umstand ist dadurch bedingt, dass der Formgedächtnis- Effekt durch thermische Aktivierung ausgelöst wird. Die Auf heizung kann durch entsprechende Energiezufuhr nahezu belie big rasch stattfinden, die relativ geringe Abkühlrate stellt jedoch den limitierenden Faktor dar. Folglich eignen sich SMAs insbesondere für quasi-statische Aufgabenstellungen, bei denen es auf große Kräfte und Wege ankommt. Dabei sind insbe sondere im Vergleich zu herkömmlichen Aktorsystemen wie z. B. Hydraulik, Pneumatik oder elektrischen Motoren das geringe Gewicht, der geringe Platzbedarf und die Einfachheit der Kon struktion beachtenswert.

Weitere Vorteile gegenüber kostengünstigeren Legierungen auf Kupferbasis sind die hohe Korrosionsbeständigkeit und die Bioverträglichkeit von NiTi-Legierungen. Neben der Mikrosy stemtechnik können sie daher auch in der Medizintechnik, zum Beispiel in der Endoskopie, eingesetzt werden, wobei der su perelastische Effekt vorteilhaft genutzt wird. Beim Einsatz in Kernspin- bzw. Magnetresonanz-Tomografen scheiden metalli sche Legierungen aus, da sie das Messergebnis verfälschen würden.

Obwohl diese SMAs heute relativ weit verbreitet sind, haben sie einige ernst zu nehmende Nachteile: Sie sind verhältnis mäßig kostspielig und haben eine maximale Verformbarkeit von nur etwa 8%. Außerdem ist das "Programmieren" der SMAs sehr zeitaufwendig und benötigt hohe Temperaturen. Die mechani schen Eigenschaften von SMAs können ferner nur innerhalb ei nes begrenzten Bereiches eingestellt werden. Zudem sind SMAs nicht biologisch abbaubar.

Formgedächtnis-Polymere (SMPs)

Im Gegensatz zu Formgedächtnis-Legierungen (SMAs) bieten Formgedächtnis-Polymere (SMPs) viel bessere Verformungsmög lichkeiten, wesentlich einfachere Formungsverfahren und hohe Formstabilität. SMPs haben auch den Vorteil, dass ihre Über gangstemperaturen und mechanischen Eigenschaften in einem weiten Bereich mit nur geringfügigen Änderungen ihrer chemi schen Struktur und Zusammensetzung variiert werden können. Die bemerkenswerten Eigenschaften von SMP-Molekülen beruhen dabei auf zwei Hauptbestandteilen: den sogenannten "Trigger- Segmenten", die einen thermischen Übergang innerhalb des in teressierenden Temperaturbereiches aufweisen, und den Quer vernetzungssegmenten, die die permanente Form eines SMP-Mole küls bestimmen. Je nach Art der dabei verwendeten Quervernet zungssegmente können als SMPs entweder

- thermoplastische Elastomere (d. h. Kunststoffe, die beim Er hitzen weich werden und beim Abkühlen erhärten) oder
- Duroplaste (d. h. Kunststoffe, die nach Erhitzen und Abküh len erstarren und danach nicht wieder eingeschmolzen werden können)

eingesetzt werden. Biologisch abbaubare SMPs können vorteil haft auch im Bereich der Chirurgie angewandt werden. Zum Bei spiel können große und sperrige Implantate mit Hilfe dieser Technologie in verhältnismäßig kleine Geräte verwandelt wer den, die im Körper exakt positioniert und später räumlich ausgedehnt werden können, um beispielsweise eine Verstopfung von krankhaften Blutgefäßen zu verhindern. Im Fall dieser ausdehnbaren Implantate wäre es hilfreich, Materialien zur Verfügung zu haben, die sich nach einer gewissen Zeit auflö sen, um eine vollständige Heilung des umliegenden Gewebes zu ermöglichen. Der Formgedächtnis-Effekt wurde auch bei linea ren Block-Kopolymeren, die eine segmentierte Struktur zeigen, nachgewiesen. So wurden beispielsweise bei Mitsubishi Heavy Industries in Nagoya (Japan) von der Shunichi Hayashi For schungsmannschaft segmentierte Polyurethane entwickelt, die über geeignete, für den Formgedächtnis-Effekt verantwortliche Segmente und die zur Quervernetzung benötigten Segmente ver fügen. Die Formrückgewinnungstemperatur T_g

der Polyurethane kann von -30 bis +70°C oder wärmer eingestellt werden. Obwohl diese Materialien auch Merkmale wie leichte Verarbeitbarkeit, ausgezeichnete chemische Eigenschaften, Bioverträglichkeit, relativ niedrige Kosten und die Möglichkeit von 100% Form rückgewinnung aufweisen, müssen Anwendungen dieser SMP-Werk stoffe auf Situationen beschränkt werden, in denen sie nicht fest gegen ein Hindernis gepresst werden. Einen solchen seg mentierten Polyurethan-basierten Stoff vermarktet Mitsubishi über eine Tochtergesellschaft für eine "intelligente" Kalt wetterkleidung unter dem Namen "Diaplex". Wenn die Umgebungs temperaturen steigen, öffnet sich die Mikrostruktur des un durchlässigen Materials, um Hitze und Luftfeuchtigkeit hin durchzulassen.

Kernspin- oder Magnetresonanz-Tomografie (MRT)

Da das bevorzugte Ausführungsbeispiel der zugrunde liegenden Erfindung im Bereich der Kernspin- oder Magnetresonanz-Tomo grafie (MRT) angesiedelt ist, sollen im Folgenden die wich tigsten Aspekte der MRT kurz erläutert werden, um das Umfeld der Erfindung besser zu verstehen. Dabei soll im Folgenden unter MRT stets auch MRS verstanden werden.

Die Kernspin- oder Magnetresonanz-Tomografie (MRT) ist, wie auch die Computer-Tomografie (CT), ein Schnittbildverfahren. Im Gegensatz zur CT werden jedoch zur Bilderzeugung keine Röntgenstrahlen verwendet, sondern ein starkes Magnetfeld und Radiowellen.

Die MRT macht sich dabei die Eigenschaft des magnetischen Mo ments und des Kernspins von Protonen (H⁺), den Atomkernen (¹H) des Wasserstoffs (H₂), zunutze und verwendet diese Pro tonen als bildgebende Quelle. Darüber hinaus können neben Wasserstoff-Atomkernen (¹H) auch andere Atomkerne im Rahmen der MRT verwendet werden, wie beispielsweise ³He, ⁷Li, ¹³C, ¹⁹F, ²³Na oder ³¹P. In der klinischen Anwendung dieses Verfah rens überwiegt jedoch die Bildgebung mittels Wasserstoff- Atomkernen (¹H).

Normalerweise sind die magnetischen Momente des Wasserstoffs - z. B. in den Wassermolekülen (H₂O) eines Patienten - völlig ungeordnet. Deshalb wird ein starkes magnetisches Feld einge setzt, das eine Ausrichtung der Kernmomente in Feldrichtung bewirkt und zu einer messbaren Magnetisierung führt. Protonen (H⁺) richten sich in einem Magnetfeld wie eine Kompassnadel aus. Dieser Vorgang bewirkt auch eine Präzisionsbewegung der Kernspins mit einer genau definierten Frequenz um die Fel drichtung des Magneten. Durch Einstrahlen von Radiowellen werden die Protonen abgelenkt, um schliesslich wieder in ih ren ursprünglichen Zustand zurückzukehren und selbst Energie, in Form von Radiowellen auszusenden. Diese Signale können von Hochfrequenz (HF)-Spulen aufgefangen und von leistungsstarken Computern zu Bildern umgerechnet werden. Die zu untersuchen den Patienten werden zu diesem Zweck in eine Röhre eingescho ben, in der sich die HF-Spulen befinden.

Ein herkömmlicher Magnetresonanz (MR)-Tomograf besteht in der Regel aus den folgenden Komponenten:

- einem Elektromagneten (zumeist einem supraleitenden Magne ten mit einer magnetischen Flussdichte von 0,2 bis 1,5 T),
- Gradienten-Spulen, die im Elektromagneten eingebracht sind und zur Lokalisierung der gemessenen Kernspin- bzw. Magne tresonanzen dienen,
- einer Hochfrequenz (HF)-Spule, die als Sender für Hochfre quenzimpulse sowie als Empfänger der von den Protonen im Körper des Patienten ausgesendeten MR-Signale dient,
- einem Computer, der die MR-Bilder nach Verstärkung der ge messenen MR-Signale errechnet und
- einer Patientenliege, auf der ein Patient in die Röhre des MR-Tomografen hinein- und hinausbefördert werden kann.

Die tunnelähnliche Bauweise der bisher zur Durchführung einer Ganzkörper-MRT eingesetzten Geräte verursacht häufig Pro bleme, die eine diagnostische oder therapeutische Nutzung dieses Systems erschweren oder gar verhindern. Auf viele Men schen wirkt die lange und enge Untersuchungsröhre bedrohlich. Aus diesem Grund lehnen Patienten, die unter Platzangst lei den, das MRT-Diagnoseverfahren meistens ab oder müssen die laufende Untersuchung wegen starker Angstgefühle abbrechen. Auch Kinder fürchten sich alleine in dem engen abgeschlosse nen Raum und bleiben ohne die Unterstützung eines Erwachsenen an ihrer Seite kaum ruhig liegen. In solchen Fällen ist bis lang eine optimale Untersuchung nur mit Hilfe von Beruhi gungsmitteln oder einer Kurznarkose möglich.

Werden die Atomkerne (¹H) der Wasserstoffatome (H) (also die Protonen, H⁺) im Körperinneren eines im Magnetfeld ei nes MR-Tomografen liegenden Patienten über eine HF-Spule mit einem Hochfrequenzimpuls bestrahlt, dessen Sendefre quenz ihrer Eigenfrequenz entspricht, kommt es zur Anre gung einer Kernresonanz. Die Wasserstoff-Atomkerne (¹H) werden dabei aus ihrer ursprünglichen Ausrichtung abge lenkt und "gekippt". In welchem Maße und in welcher Rich tung die Wasserstoff-Atomkerne (¹H) abgelenkt werden, ist abhängig von der Dauer und der Stärke des Hochfrequenzim pulses. Nach Abschalten dieses Impulses kehren sämtliche Wasserstoff-Atomkerne (¹H) in ihre ursprüngliche Lage zu rück und geben dabei das Kernresonanzsignal ab, mit dem sich zwei- und dreidimensionale Bilder aus dem Körperinne ren erzeugen lassen. Dieser Vorgang läuft nach genauen physikalischen Gesetzmäßigkeiten ab und kann mit verschie densten Messsequenzen definiert und ausgelesen werden.

Der Vorteil der MRT liegt in der hervorragenden Kontrast auflösung und der sehr guten räumlichen Auflösung, wodurch auch kleinste Veränderungen im Gewebe abgebildet werden können. Im Gegensatz zur CT können die Schnittebenen be liebig gewählt werden, also auch Längs- und Schrägschnitte aller Art angefertigt werden. Ein weiter Vorteil besteht in dem Umstand, dass zur Bilderzeugung keine gesundheits schädlichen ionisierenden Strahlen (z. B. Röntgen-Strahlen) verwendet werden.

Hochfrequenz-Spulen in der MR-Tomografie und -Spektroskopie

Im Folgenden soll ein kurzer Überblick über die im Bereich der MRT nach dem derzeitigen Stand der Technik verwendeten HF-Sende- und HF-Empfangsspulen gegeben werden, die im Rahmen des bevorzugten Ausführungsbeispiels der zugrunde liegenden Erfindung eingesetzt werden.

Eine Hochfrequenz (HF)-Spule stellt einen wesentlichen Be standteil im Aufbau des MR-Tomografen dar. Sie kann zugleich Aktor zum Senden von HF-Signalen und Sensor zur Detektion empfangener Kernresonanzsignale sein. Die Aufgabe einer HF- Sendespule besteht darin, ein magnetisches ₁-Wechselfeld zur Kernresonanzanregung (Sendefall) zu erzeugen. Der Betrag der magnetischen Flussdichte (B₁) ist in Abhängigkeit von der Zeit t[s] und der Betriebsfrequenz f[Hz] gegeben durch die Proportionalitäts-Beziehung

B₁(t) ~ sin(ω.t) [T]

mit
der Kreisfrequenz ω = 2π.f [rad.s^-1] und
der Kreiskonstante π ≈ 3,141592654.

Dabei ist das magnetische ₁-Wechselfeld möglichst homogen über das empfindliche Volumen verteilt und ggf. zirkular po larisiert.

Die Detektion des bei Resonanz hervorgerufenen ₂-Wechsel feldes (Empfangsfall) erfolgt durch Spannungsinduktion; die induzierte Wechselspannung u_i(t) [V] ergibt dabei das auszu wertende MR-Signal. Sie kann, ausgehend von dem zeitvarianten Flussdichtevektor ₂(t) [T] des von einer Empfangsspule de tektierten magnetischen Wechselfeldes, unter Zuhilfenahme des Induktionsgesetzes wie folgt ermittelt werden:

wobei die verwendeten Größen wie folgt definiert sind:
A: vom Magnetfeld durchsetzte Spulenfläche der Emp fangsspule [m²],
d: differenzieller Normalenvektor der Fläche A [m²],
₁(t): zeitvarianter Flussdichtevektor [T] des magneti schen Wechselfeldes zur Kernresonanzanregung für den Sendefall,
₂(t): zeitvarianter Flussdichtevektor [T] des magneti schen Wechselfeldes der ausgelösten Magnetisierung für den Empfangsfall,
Φ(t): zeitvarianter magnetischer Kraftfluss [Wb] durch die Empfangsspule,
t: kontinuierliche Zeitvariable [s],
u_i(t): induzierte Wechselspannung [V], messbar an den Klemmen der Empfangsspule,
w: Anzahl der Spulenwicklungen der Empfangsspule.

Durch die Entwicklung spezieller HF-Sende- und -Empfangsspu len für die MR-Tomografie und die MR-Spektroskopie, die der jeweiligen Problemstellung angepasst sind, können die Emp findlichkeit, das Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR) sowie der Bildkontrast und die Bildauflösung optimiert werden. Im Fol genden sollen die Anforderungen an die im Bereich der MRT verwendeten Spulentypen im Hinblick auf das erzielbare SNR näher erläutert werden.

Grundsätzlich wird die MR-tomografische Darstellung von Orga nen des menschlichen Körpers immer dann mit Hilfe von loka len, an dem jeweiligen Körperteil eines Patienten angebrach ten HF-Spulen durchgeführt, wenn dadurch ein höherer Signal- zu-Rausch-Abstand (SNR) erzielt werden kann als bei alterna tiven Methoden, die eine den gesamten Patienten umgebende so genannte Ganzkörper-Volumenspule (engl.: "Body Coil") verwen den. So wird etwa für eine Messung am Kopf eines Patienten eine entsprechende Kopfspule verwendet. Der Standard-Spulen satz eines MR-Tomografen stellt dabei einen Kompromiss dar, weil ein möglichst breiter Einsatzbereich angestrebt ist. Zur Realisierung eines hohen SNR muss insbesondere der Füllfaktor (F) der verwendeten lokalen HF-Spulen möglichst hoch sein. Eine Anpassung der Spulengeometrie an das Messobjekt zur Ver größerung des Füllfaktors (F) und damit des Signal-zu-Rausch- Verhältnisses (SNR) ist in bestimmten Grenzen möglich. Zu diesem Zweck muss die Form der lokalen HF-Spulen möglichst gut an die Form der Anatomie des menschlichen Körpers ange passt werden.

Um die oben genannte Anforderung nach größtmöglichem Signal- zu-Rausch-Verhältnis (SNR) zu erfüllen, werden heute im Be reich der MRT sowohl lokale Oberflächen- und Volumenspulen als auch Ganzkörper-Volumenspulen eingesetzt. Nach dem Stand der Technik sind beispielsweise Oberflächenspulen bekannt, die mit Hilfe eines Klebebandes (z. B. eines Velcro® Tapes) eng am menschlichen Körper befestigt werden können, um den Füllfaktor (F) zu maximieren. Herkömmliche Volumenspulen, die heute im Bereich der MR-Tomografie häufig eingesetzt werden, verfügen beispielsweise über einen Scharniermechanismus, der im geöffneten Zustand die Einbringung eines Körperteils (z. B. Kopf oder Knie) erlaubt und im geschlossenen Zustand eine en ge Anpassung an die betreffende Extremität ermöglicht. Falls Ganzkörper-Volumenspulen zum Einsatz kommen, sollte der Probenraum bequem zugänglich sein.

Im Folgenden werden zwei konventionelle Spulenvorrichtungen nach dem Stand der Technik beschrieben, die als Empfangsson den im Bereich der Kernspin- bzw. Magnetresonanztomografie üblicherweise zum Einsatz kommen.

Eine an einem Patienten anzubringende Hochfrequenz-Empfangs spulenvorrichtung für ein Kernspintomografiegerät zum Ermit teln von Kernspinresonanzsignalen ist in der Offenlegungs schrift DE 42 21 759 A1 beschrieben. Die Vorrichtung weist ein aus einem Polymer-Werkstoff gefertigtes, bandförmig ausgebildetes Spulenhalteteil auf, das im Wesentlichen eine zylindrische Form annimmt, wenn es an dem zu untersuchenden Körperteil eines Patienten befestigt ist. Dabei sind mindes tens ein flexibler Abschnitt und ein steifer Abschnitt auf einanderfolgend und abwechselnd in Umfangsrichtung der zy lindrischen Form angebracht. Eine erste Spuleneinheit ist am Spulenhalteteil angebracht und weist dann, wenn das Spulen halteteil einem Patienten angelegt wird, eine Signalempfangs richtung auf, die im Wesentlichen senkrecht zur Richtung eines statischen Magnetfeldes steht, welches vom Kernspinto mograliegerät erzeugt wird. Ein zweites, am Spulenhalteteil angebrachtes Spulensystem weist eine Signalempfangsrichtung auf, welche im Wesentlichen senkrecht zur Richtung des stati schen Magnetfeldes und der Signalempfangsrichtung der ersten Spuleneinheit steht, wenn das Spulenhalteteil dem zu untersu chenden Körperteil eines Patienten angelegt wird.

In der Offenlegungsschrift DE 36 35 006 A1 ist eine Empfangs sonde zum Abgreifen eines Magnetresonanzsignals für ein Magnetresonanzabbildungsgerät offenbart, die im Wesentlichen aus zwei Spulenelementen ohne Spulenträger besteht. Dabei ist der zu untersuchende Körper eines Patienten in ein homogenes, statisches Magnetfeld eingebracht. Diesem Magnetfeld ist ein Gradienten-Magnetfeld überlagert. Zusätzlich ist ein ro tierendes Anregungsmagnetfeld aufgeprägt, um eine Magnetreso nanzerscheinung in einem Abschnitt des Körpers hervorzurufen. Das infolge der Magnetresonanzerscheinung erzeugte Magnetre sonanzsignal kann dann abgegriffen und einer vorbestimmten Verarbeitung, einschließlich einer Bildrekonstruktionsverar beitung zur Gewinnung von Schnittbilddaten, welche die Mag netresonanzdaten in einer Schnittebene des Körpers wiederge ben, unterworfen werden. Die beiden Spulenelemente sind an einem Trägerteil befestigt, welches aus zwei Trägerplatten besteht, die mit Hilfe eines Scharniers schwenkbar ausgeführt sind. Auf diese Weise kann die Sonde unmittelbar am Körper des Patienten angebracht werden, woraus eine Verbesserung des Signal-zu-Rausch-Abstandes resultiert.

Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik, widmet sich die vorliegende Erfindung der Aufgabe, eine Vorrichtung bereitzustellen, mit deren Hilfe eine möglichst enge Anpas sung der lokalen HF-Spulen an, die Anatomie des menschlichen Körpers ermöglicht wird. Insbesondere soll dabei der Füllfak tor (F) und damit der Signal-zu-Rausch-Abstand (SNR) bei Durchführung einer tomografischen Messung maximiert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der un abhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungs beispiele, die den Gedanken der Erfindung weiterbilden, sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.

Die zugrunde liegende Erfindung offenbart, entsprechend der im vorangehenden Abschnitt definierten Aufgabe, eine effizi ente Vorrichtung zur tomografischen Darstellung von menschli chen Organen mit Hilfe von lokalen HF-Spulen.

Die enge Anpassung der lokalen HF-Spulen an die Anatomie des menschlichen Körpers wird durch einen speziellen Polymer- Werkstoff aus der Materialfamilie der biologisch abbaubaren und biokompatiblen Formgedächtniskunststoffe (engl.: "Shape Memory Polymers", SMP) erreicht. Dieser neuartige Polymer- Werkstoff weist einen temperaturabhängigen Gedächtniseffekt ("Shape-Memory-Effekt", SME) für eine einmalig aufgebrachte ("programmierte") äußere Form auf, die nach Erwärmung inner halb von 20 bis 25 Sekunden nahezu exakt wiederhergestellt werden kann. Bei diesen Formgedächtniskunststoffen handelt es sich konkret um Polymer-Netzwerke auf der Basis von

- Oligo-(ε-Caprolacton-)Dimethacrylaten als Querverbindungs segmente und
- n-Butyl-Acrylaten als Komonomere.

Derartige Kunststoffe sind Metall-Legierungen mit Formge dächtnis-Effekt weit überlegen: Einstellbare Übergangstempe raturen und mechanische Eigenschaften, einfache Verformbar keit und hohe Formstabilität lassen sich nur mit Hilfe der neu entwickelten SMP-Werkstoffe realisieren. Ihre Eigenschaf ten können nach dem "Baukastenprinzip" individuell einge stellt und damit den jeweiligen Produktanforderungen ange passt werden. Die Realisierung dieser SMP-Werkstoffe ist in Lendlein et al., "Proceedings of the National Academy of Sciences", USA. 98, 842 in der Ausgabe vom 30. Januar 2001 beschrieben.

Nach dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der zugrunde liegen den Erfindung wird vorgeschlagen, die Formteile der HF-Spulen (im Folgenden als Volumenspulen bezeichnet) dergestalt auszu bilden, dass sie immer wieder von selbst eine Form annehmen, die eine möglichst dichte Heranführung an den menschlichen Körper gestattet. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die Volumenspulen sich automatisch passgenau dem darzustel lenden Organ anschmiegen und keine zusätzlichen Oberflächen spulen extern fixiert werden müssen. Insbesondere kann bei Verwendung dieser Technologie erreicht werden, dass Spulen, die zum Beispiel im Bereich der peripheren MR-Angiografie eingesetzt werden, stets so dicht wie möglich an den Extremi täten anliegen.

Das ist auch dann der Fall, wenn der betreffende Patient, wie von der sogenannten AngioSURF-Technik (Debatin et al., Uni versität Essen) her bekannt, während der Untersuchung durch die Spule hindurch geschoben wird. Ziel dieser Technik ist die Entwicklung eines Konzepts zur Ganzkörper-MRT basierend auf einer rollenden AngioSURF-Tischplattform (engl.: "System for Unlimited Rolling Field-of-View") mit integrierter Ober flächenspule. Die Datenakquisition erfolgt hierbei mit einer standardmäßigen Torso-Oberflächenspule. Dank der hervorragen den Bildqualität kann eine detaillierte Beurteilung der dar gestellten arteriellen Gefäßabschnitte ermöglicht werden. Da bei erlaubt die AngioSURF-Technik eine diagnostische Darstel lung des arteriellen Gefäßsystems in nur 72 Sekunden. Für weitere Informationen zur AngioSURF-Technik sei der interes sierte Leser auf weiterführende Literaturstellen verwiesen, wie z. B. auf S. G. Rühm et al., "Ganzkörper-MRA auf einer rollenden Tischplattform (AngioSURF)", erschienen in "ROEFO. Fortschritte auf dem Gebiete der Röntgenstrahlen und der neu en bildgebenden Verfahren", 172, 8, 670-4 in der Ausgabe vom August 2000.

Bei der erfindungsgemäßen Verwendung von SMP-Werkstoffen als Formteile für HF-Spulen, die im Rahmen der MRT eingesetzt werden, können vier Temperaturen unterschieden werden:

a) die Programmier-Temperatur T_P, bei der einem SMP-Werkstoff durch den Hersteller die äußere Form eines Formteils ein malig aufgeprägt wird, welche ein passgenaues Anliegen der HF-Spulen an dem zu untersuchenden Körperteil ermöglicht,
b) die Verformungstemperatur T_V bei der ein aus einem SMP- Werkstoff gefertigtes Formteil durch geringen Kraftaufwand verformt werden kann,
c) die Übergangstemperatur T_Ü, bei der der SMP-Werkstoff aus einer frei verformbaren Phase zurück in die vorher einge prägte Form übergeht und
d) die Raumtemperatur T_R (wobei T_R = 298 K = 25°C angenommen werden kann).

Für die klinische Anwendung dieser Formteile bei einer MRT bestehen grundsätzlich zwei Möglichkeiten, die im Folgenden vorgestellt werden sollen.

1. Möglichkeit: a) T_Ü << T_V,a = T_R < T_P, b) T_V,b < T_Ü << T_R < T_P

Als SMP-Werkstoff wird eine Substanz verwendet, deren Über gangstemperatur T_Ü deutlich unter normaler Raumtemperatur T_R liegt. In der klinischen Praxis werden sich dann die SMP- Werkstoffe als Formteile von HF-Spulen wie folgt verhalten:

a) Die HF-Spule wird bei Raumtemperatur T_R dem zu untersu chenden Körperteil eines Patienten angelegt. Dabei wird das Formteil durch Kraftaufwand verformt, um die HF-Spule leicht anlegen zu können. Es gilt also: T_V,a = T_R. Da die Übergangstemperatur T_Ü viel geringer ist als die vorherr schende Raumtemperatur T_R, ist das Formteil bestrebt, sich bei Raumtemperatur T_R passgenau an das jeweilige Körper teil anzulegen.
b) Alternativ könnte man auch das Formteil kurzzeitig auf eine Verformungstemperatur T_V,b unterhalb der Übergangs temperatur T_Ü abkühlen, um die HF-Spule so spannungsfrei anlegen zu können. Das Formteil zieht sich dann in dem Mo ment straff an das jeweilige Körperteil, wenn infolge des Temperaturaustauschs mit der Umgebung die Übergangstemp eratur T_Ü überschritten wird.

2. Möglichkeit: T_V

= T_R

<< T_Ü

< T_P

Als SMP-Werkstoff wird eine Substanz verwendet, deren Über gangstemperatur T_Ü deutlich über normaler Raumtemperatur T_R liegt. Das Material ist also noch nicht bestrebt, die ge lernte Form anzunehmen. Im Vergleich zur ersten Möglichkeit macht dies das Verformen der Formteile und Anlegen der HF- Spule an das betreffende Körperteil des Patienten einfacher, da die Formteile noch nicht unter Spannung sind. Es gilt: T_V = T_R. Liegt die Spule an dem zu untersuchenden Körperteil des Patienten an, wird sie beispielsweise durch Abgabe von Kör perwärme des Patienten oder Wärmezufuhr von außen solange er wärmt bis ihre Temperatur höher ist als die Übergangstempera tur T_Ü. In diesem Moment ist das Material wieder bestrebt, die gelernte Form anzunehmen und sich passgenau an das zu un tersuchende Körperteil des Patienten anzuschmiegen.

Weitere Eigenschaften, Merkmale, Vorteile und Anwendungen der zugrunde liegenden Erfindung resultieren aus den untergeord neten abhängigen Patentansprüchen sowie aus der folgenden Be schreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfin dung, welche in den folgenden Zeichnungen abgebildet sind. Hierin zeigen:

Fig. 1 ein vereinfachtes Blockdiagramm zur Veranschau lichung der im Rahmen einer MRT benötigten Kompo nenten nach dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der zugrunde liegenden Erfindung,

Fig. 2a die SMP-Formteile einer lokalen HF-Spule in geöffnetem Zustand, welche für die Aufnahme eines Kniegelenks zur Durchführung einer MRT vorge sehen ist,

Fig. 2b die SMP-Formteile derselben HF-Spule in fast geschlossenem Zustand,

Fig. 3a das SMP-Formteil einer lokalen HF-Spule in ge öffnetem Zustand, welches für die Aufnahme ei nes Schultergelenks zur Durchführung einer MRT vor gesehen ist (Flex-Oberflächenspule) und

Fig. 3b das SMP-Formteil derselben HF-Spule in ge schlossenem Zustand, in dem es sich eng an das Schultergelenk anschmiegt.

SMP-Werkstoffe gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der zugrunde liegenden Erfindung sind zur Ausbildung von Formtei len für HF-Spulen in MR-Tomografen als Alternative zu her kömmlichen Materialien besonders gut geeignet. Formteile von MR-Tomografen, die aus SMP-Werkstoffen gefertigt werden, sind sowohl MR- als auch bioverträglich und ermöglichen zudem eine einfache, patientenfreundliche Platzierung der HF-Spulen am Patienten. Die Verwendung dieser Polymer-Werkstoffe ermög licht dabei die Realisierung von HF-Spulen, die sich auch bei Relativbewegung zum Patienten stets der Anatomie des mensch lichen Körpers optimal anpassen.

Im Folgenden werden die Funktionen der in einem ersten Aus führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung enthaltenen Bau gruppen, wie in den Fig. 1 bis 3b abgebildet, näher be schrieben.

Bezugnehmend auf Fig. 1, soll die vorliegende Erfindung zu nächst schematisch erläutert werden. Abgebildet ist ein ver einfachtes Blockdiagramm 100 zur Veranschaulichung der im Rahmen einer MRT benötigten Komponenten nach dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der zugrunde liegenden Erfindung. Diese Komponenten beinhalten

- zwei Hochfrequenz (HF)-Spulen 107a + b, die als Sender für Hochfrequenzimpulse bzw. als Empfänger der von den Protonen (H⁺) im Körper des zu untersuchenden Patienten ausgesende ten MR-Signale dienen,
- SMP-Formteile 106a + b, die in einer MR-Spule zur Aufnahme von den zu untersuchenden Körperteilen 102 dienen und ober halb einer Übergangstemperatur T_Ü aufgrund ihres Formge dächtnis-Effekts (SME) eine zuvor "programmierte" Form an nehmen sowie
- einen Computer 116, der die MR-Bilder nach Verstärkung der gemessenen MR-Signale 108 errechnet.

Fig. 2a zeigt die aus einem speziellen Shape-Memory-Polyester gefertigten Formteile 202a + b einer lokalen HF-Spule in geöff netem Zustand 200a, die für die Aufnahme eines Knies zur Durchführung einer MRT vorgesehen ist (Kniespule). Die Form teile 202a + b dieser HF-Spule können dabei unterhalb der Über gangstemperatur T_Ü weit genug geöffnet werden, um einem Pati enten bequem angelegt werden zu können.

Im Vergleich dazu zeigt Fig. 2b die Formteile 202a + b dersel ben HF-Spule in geschlossenem Zustand 200b. Dieser Zustand 200b wird aufgrund einer zuvor "gelernten" Form oberhalb der Übergangstemperatur T_Ü angenommen. Auf diese Weise kann dafür gesorgt werden, dass die HF-Spule stets so dicht wie möglich an dem zu untersuchenden Kniegelenk anliegt, um den Füllfak tor (F) und damit das Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR) der HF-Spule 200a zu maximieren.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel der zugrunde liegenden Erfindung, wie in Fig. 3a abgebildet, wird das aus einem SMP- Werkstoff gefertigte Formteil 302 einer Flex-Oberflächenspule in geöffnetem Zustand 300a offenbart, das beispielsweise zur MRT-Untersuchung eines Schultergelenks verwendet werden kann. Das Formteil 302 dieser HF-Spule kann dabei unterhalb der Übergangstemperatur T_Ü weit genug geöffnet werden, um einem Patienten bequem angelegt werden zu können.

Im Vergleich dazu zeigt Fig. 3b das Formteil 302 derselben Flex-Oberflächenspule in geschlossenem Zustand 300b. Dieser Zustand 300b wird aufgrund einer zuvor "gelernten" Form ober halb der Übergangstemperatur T_Ü angenommen. Auf diese Weise kann dafür gesorgt werden, dass die HF-Spule stets so dicht wie möglich an dem zu untersuchenden Schultergelenk anliegt, um den Füllfaktor (F) und damit das Signal-zu-Rausch-Verhält nis (SNR) der HF-Spule zu maximieren.

Die Bedeutung der mit Bezugszeichen versehenen Symbole in den Fig. 1 bis 3b kann der beigefügten Bezugszeichenliste ent nommen werden.

Bezugszeichenliste

100

vereinfachtes Blockdiagramm zur Veranschaulichung der im Rahmen einer MRT benötigten Komponenten nach dem bevorzug ten Ausführungsbeispiel der zugrunde liegenden Erfindung

102

zu untersuchendes Körperteil eines Patienten (hier abge bildet: rechte Hand)

104

a HF-Generator zur Erzeugung einer HF-Spannung u_g

(t)

104

b regelbarer Vorwiderstand R_v

106

Vorrichtung zur Durchführung einer Kernspin- bzw. Magne tresonanz-Tomografie zur medizinischen Diagnose einzelner Körperteile eines Patienten

106

a erstes Formteil für die lokale HF-Spule

107

a

106

b zweites Formteil für die lokale HF-Spule

107

b

107

a lokale HF-Spule mit dem Wirkwiderstand R₁

zur Modellierung der Verlustleistung und dem Blindwiderstand X_L1

= ω.L₁

(mit der Induktivität L₁

und der Kreisfrequenz ω =

2

π.f bei Betrieb mit der Frequenz f) zur Erzeugung des magneti schen ₁

-Wechselfeldes

107

b lokale HF-Spule mit dem Wirkwiderstand R₂

zur Modellierung der Verlustleistung und dem Blindwiderstand X_L2

= ω.L₂

zum Empfang des magnetischen ₂

-Wechselfeldes

108

empfangene (analoge) Kernspin- bzw. Magnetresonanz-Signale

110

Bandpassfilter (BP)

112

regelbarer Messverstärker (engl.: "Automatic Gain Controller", AGC)

114

Analog-Digital-Wandler (A/D)

116

Computer zur Errechnung der zur Diagnose benötigten Magnetresonanz-Bilder

200

a 3D-Ansicht der SMP-Formteile einer lokalen HF-Spule in ge öffnetem Zustand, die für die Aufnahme eines Kniegelenks zur Durchführung einer MRT vorgesehen ist

200

b 3D-Ansicht der SMP-Formteile derselben lokalen HF-Spule in fast geschlossenem Zustand

202

a erstes SMP-Formteil der lokalen HF-Spule

200

a/b

202

b zweites SMP-Formteil der lokalen HF-Spule

200

a/b

204

Anschluss zu einem Rechner

206

Anschluss zu einem HF-Generator

104

a

208

Verbindungsstück der beiden Formteile

202

a und

202

b

300

a 3D-Ansicht des SMP-Formteils

302

einer lokalen HF-Spule in geöffnetem Zustand, das für die Aufnahme eines Schulter gelenks zur Durchführung einer MRT vorgesehen ist (Flex- Oberflächenspule)

300

b 3D-Ansicht des SMP-Formteils

302

derselben lokalen HF- Spule in dem Zustand, in dem sie sich an das Schulterge lenk klammert

302

SMP-Formteil der lokalen HF-Spule

300

a/b

304

Anschluss zu einem Rechner

306

Anschluss zu einem HF-Generator

104

a

Claims

1. Hochfrequenz-Spule als Sender und/oder Empfänger zur Ab strahlung bzw. Detektion von Hochfrequenzimpulsen im Rahmen einer Kernspin- bzw. Magnetresonanztomografie oder Magnet resonanzspektroskopie zur medizinischen Diagnose einzelner Körperteile (102) eines Patienten,
wobei die Hochfrequenz-Spule (107a + b) zur Anpassung an das zu untersuchende Körperteil (102) in mindestens einem Formteil (106a + b; 202a + b; 302) untergebracht ist, welches zur Aufnahme des zu untersuchenden Körperteils (102) dient,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Formteil (106a + b; 202a + b; 302) aus einem vernetzten Polymer-Werkstoff gefertigt ist, welcher über einen tempera turabhängigen Formgedächtniseffekt verfügt.

2. Hochfrequenz-Spule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der verwendete Polymer-Werkstoff der Formteile (106a + b; 202a + b; 302) bei Temperaturen unterhalb einer materialabhän gigen Übergangstemperatur (T_Ü) von Hand verformbar ist und bei Erhöhung der Temperatur über diese materialabhängige Übergangstemperatur (T_Ü) hinaus nach etwa 20 bis 25 Sekunden selbstständig eine zuvor vom Hersteller einmalig aufgeprägte Form annimmt.

3. Hochfrequenz-Spule nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Formteile (106a + b; 202a + b; 302) bei Temperaturen unterhalb einer materialabhängigen Übergangstemperatur (T_Ü) weit genug geöffnet werden können, um die Aufnahme eines Körperteils (102) zur Durchführung einer Kernspin- bzw. Magnetresonanztomografie oder Magnetresonanz-Spektroskopie zu ermöglichen.

4. Hochfrequenz-Spule nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Formteile (106a + b, 202a + b; 302) bei Temperaturen oberhalb einer materialabhängigen Übergangstemperatur (T_Ü) selbstständig eine zuvor vom Hersteller einmalig aufgeprägte Form annehmen und zur Durchführung einer Kernspin- bzw. Magnetresonanztomografie oder Magnetresonanzspektroskopie möglichst dicht an dem zu untersuchenden Körperteil (102) an liegen, um bei der Messung der Kernspin- bzw. Magnetresonanz- Signale ein möglichst großes Signal-zu-Rausch-Verhältnis zu erzielen.

5. Hochfrequenz-Spule nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Material für die Formteile (106a + b; 202a + b; 302) ein vernetzter Polymer-Werkstoff verwendet wird, dessen Über gangstemperatur (T_Ü) deutlich unterhalb einer Raumtemperatur (T_R) von 25°C liegt.

6. Hochfrequenz-Spule nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Material für die Formteile (106a + b; 202a + b; 302) ein vernetzter Polymer-Werkstoff verwendet wird, dessen Über gangstemperatur (T_Ü) deutlich oberhalb einer Raumtemperatur (T_R) von 25°C liegt.

7. Hochfrequenz-Spule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem vernetzten Polymer-Werkstoff der Form teile (106a + b; 202a + b; 302) um einen speziellen Shape-Memory- Polyester mit einem temperaturabhängigen Formgedächtniseffekt handelt.

8. Hochfrequenz-Spule nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der für die Formteile (106a + b; 202a + b; 302) als Werk stoff verwendete Shape-Memory-Polyester Querverbindungsseg mente auf der Basis von Oligo-(ε-Caprolacton-)Dimethacrylaten aufweist.

9. Hochfrequenz-Spule nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der für die Formteile (106a + b; 202a + b; 302) als Werk stoff verwendete Shape-Memory-Polyester Komonomere auf der Basis von n-Butyl-Acrylaten beinhaltet.

10. Vorrichtung zur Durchführung einer Kernspin- bzw. Magne tresonanztomografie oder Magnetresonanz-Spektroskopie für die medizinische Diagnose einzelner Körperteile eines Patienten, aufweisend:

- mindestens eine Hochfrequenz-Spule (107a + b), die als Sender für Hochfrequenzimpulse zur Anregung von Kernspin- bzw. Ma gnetresonanzen sowie als Empfänger der von einzelnen Proto nen im Körperinneren eines Patienten im Resonanzfall ausge sendeten Kernspin- bzw. Magnetresonanz-Signale dient,
- einen Computer (116), der nach Verstärkung der gemessenen Kernspin- bzw. Magnetresonanz-Signale (108) die zur Dia gnose benötigten Magnetresonanz-Bilder errechnet,

wobei die Hochfrequenz-Spulen (107a + b) in mindestens einem Formteil (106a + b; 202a + b; 302) untergebracht sind, das zur Aufnahme des zu untersuchenden Körperteils (102) eines Pati enten sowie zur Anpassung der Hochfrequenz-Spulen (107a + b) an das zu untersuchende Körperteil (102) dient,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Formteile (106a + b; 202a + b; 302) aus einem vernetzten Polymer-Werkstoff gefertigt sind, welcher über einen tempera turabhängigen Formgedächtniseffekt verfügt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der verwendete Polymer-Werkstoff der Formteile (106a + b; 202a + b; 302) bei Temperaturen unterhalb einer materialabhän gigen Übergangstemperatur (T_Ü) von Hand verformt werden kann und bei Erhöhung der Temperatur über diese materialabhängige Übergangstemperatur (T_Ü) hinaus nach etwa 20 bis 25 Sekunden selbstständig eine zuvor vom Hersteller einmalig aufgeprägte Form annimmt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Formteile (106a + b; 202a + b; 302) bei Temperaturen unterhalb einer materialabhängigen Übergangstemperatur (T_Ü) weit genug geöffnet werden können, um die Aufnahme eines Körperteils (102) zur Durchführung einer Kernspin- bzw. Magnetresonanztomografie oder Magnetresonanz-Spektroskopie zu ermöglichen.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Formteile (106a + b; 202a + b; 302) bei Temperaturen oberhalb einer materialabhängigen Übergangstemperatur (T_Ü) selbstständig eine zuvor vom Hersteller einmalig aufgeprägte Form annehmen und zur Durchführung einer Kernspin- bzw. Magnetresonanztomografie oder einer Magnetresonanz- Spektroskopie möglichst dicht an dem zu untersuchenden Kör perteil (102) anliegen, um bei der Messung der Kernspin- bzw. Magnetresonanz-Signale ein möglichst großes Signal-zu-Rausch- Verhältnis zu erzielen.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Material für die Formteile (106a + b; 202a + b; 302) ein vernetzter Polymer-Werkstoff verwendet wird, dessen Über gangstemperatur (T_Ü) deutlich unterhalb einer Raumtemperatur (T_R) von 25°C liegt.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Material für die Formteile (106a + b; 202a + b; 302) ein vernetzter Polymer-Werkstoff verwendet wird, dessen Über gangstemperatur (T_Ü) deutlich oberhalb einer Raumtemperatur (T_R) von 25°C liegt.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem vernetzten Polymer-Werkstoff der Form teile (106a + b; 202a + b; 302) um einen speziellen Shape-Memory- Polyester mit einem temperaturabhängigen Formgedächtniseffekt handelt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der für die Formteile (106a + b; 202a + b; 302) als Werk stoff verwendete Shape-Memory-Polyester Querverbindungsseg mente auf der Basis von Oligo-(ε-Caprolacton-)Dimethacrylaten aufweist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der für die Formteile (106a + b; 202a + b; 302) als Werk stoff verwendete Shape-Memory-Polyester Komonomere auf der Basis von n-Butyl-Acrylaten beinhaltet.

19. Verwendung eines vernetzten Polymer-Werkstoffs, der über einen temperaturabhängigen Formgedächtniseffekt verfügt, für die Herstellung eines Formteils (106a + b; 202a + b; 302), in dem eine Hochfrequenz-Spule (107a + b) eines Kernspin- bzw. Magnet resonanztomografen untergebracht wird, um sie an ein zu untersuchendes Körperteil (102) eines Patienten anzupassen.