DE10160073A1

DE10160073A1 - Lokale Hochfrequenzantenne für ein Magnetresonanzgerät

Info

Publication number: DE10160073A1
Application number: DE10160073A
Authority: DE
Inventors: Oliver Heid; Markus Vester
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2001-12-07
Filing date: 2001-12-07
Publication date: 2003-06-26
Also published as: CN1313833C; CN1423133A; US20030109783A1; US6850206B2

Abstract

Eine lokale Hochfrequenzantenne für ein Magnetresonanzgerät beinhaltet folgende Merkmale: DOLLAR A - Die Hochfrequenzantenne ist für einen abzubildenden Bereich in einem Randbereich und/oder außerhalb eines Abbildungsvolumens des Magnetresonanzgeräts ausgebildet und DOLLAR A - die Hochfrequenzantenne umfasst eine passive Shimvorrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine lokale Hochfrequenzantenne für ein Magnetresonanzgerät.
Die Magnetresonanztechnik ist eine bekannte Technik unter anderem zum Gewinnen von Bildern eines Körperinneren eines Untersuchungsobjekts. Dabei werden in einem Magnetresonanzgerät einem statischen Grundmagnetfeld, das von einem Grundfeldmagneten erzeugt wird, schnell geschaltete Gradientenfelder überlagert, die von einem Gradientensystem erzeugt werden. Ferner umfasst das Magnetresonanzgerät ein Hochfrequenzsystem, das zum Auslösen von Magnetresonanzsignalen Hochfrequenzsignale in das Untersuchungsobjekt einstrahlt, und die ausgelösten Magnetresonanzsignale aufnimmt, auf deren Basis Magnetresonanzbilder erstellt werden.
Das Magnetresonanzgerät weist dabei ein Abbildungsvolumen auf, in dem ein abzubildender Bereich des Untersuchungsobjekts zum Erstellen von Magnetresonanzbildern zu positionieren ist. Orientiert am transversalen Querschnitt maximaler Ausdehnung eines durchschnittlichen Patienten weisen viele Magnetresonanzgeräte ein kugelförmiges Abbildungsvolumen mit einem Durchmesser von etwa 40 cm auf. Dabei wird bei den typischen Anwendungen dieses Abbildungsvolumen selten gleichzeitig ganz ausgenutzt. Die räumliche Ausdehnung des Abbildungsvolumen und ein darin geforderter Homogenitätsgrad des Grundmagnetfeldes bestimmen dabei die Kosten des Grundfeldmagneten und damit des gesamten Magnetresonanzgeräts in erheblichem Maße.
Bei der Magnetresonanztechnik ist eine hohe Homogenität des Grundmagnetfeldes ein entscheidender Faktor für die Qualität der Magnetresonanzbilder. Inhomogenitäten des Grundmagnetfeldes innerhalb des Abbildungsvolumens verursachen geometrische Verzerrungen des Magnetresonanzbildes, die den Inhomogenitäten proportional sind. Zum Verbessern der Grundmagnetfeldhomogenität innerhalb des Abbildungsvolumens werden sogenannte Shimsysteme eingesetzt. Dabei unterscheidet man passive und aktive Shimsysteme.
Bei einem passiven Shimsystem wird eine Anzahl von Plättchen aus einem magnetischen Material, insbesondere einer ferromagnetischen Eisenlegierung, im Untersuchungsraum des Magnetresonanzgeräts in einer geeigneten Anordnung angebracht. Dazu wird das Grundmagnetfeld innerhalb des Abbildungsvolumens vor dem Anbringen der Plättchen vermessen. Aus den gemessenen Werten ermittelt ein Rechenprogramm die geeignete Anzahl und Anordnung der Plättchen. Aus der US 5,635,839 ist dazu ein passives Shimsystem bekannt, bei dem mit ferromagnetischen Plättchen bestückbare Shimkästen in entsprechende Shimkastenaufnahmen eines Gradientenspulensystems eines Magnetresonanzgeräts einschiebbar sind.
Beim aktiven Shimsystem werden zum Homogenisieren des Grundmagnetfeldes mit Gleichströmen beaufschlagbare Shimspulen eingesetzt. Das aktive Shimsystem wird unter anderem zur Feinkorrektur verwendet, wenn es auf eine sehr hohe Homogenität ankommt, beispielsweise um durch eine Suszeptibilität des wenigstens teilweise im Abbildungsvolumen gelagerten Untersuchungsobjekts verursachte Feldverzerrungen zu korrigieren.
Für eine hohe Qualität von Magnetresonanzbildern ist es weiterhin wichtig, dass Magnetresonanzsignale von Hochfrequenzantennen des Hochfrequenzsystems mit einem hohen Signal- Rausch-Verhältnis aufgenommen werden. In einer Ausführungsform ist eine der Hochfrequenzantennen als stationäre Antenne, beispielsweise als sogenannte Ganzkörperantenne ausgebildet, die als Sende- und als Empfangsantenne eingesetzt werden kann. Darüber hinaus werden zur Verbesserung des Signal- Rausch-Verhältnisses lokale Hochfrequenzantenne oder kurz Lokalantennen eingesetzt. Dabei handelt es sich um Antennen, die an die Größe eines abzubildenden Bereichs angepasst sind. So gibt es beispielsweise fest in die Lagerungsvorrichtung eingebaute oder an festen Positionen auf der Lagerungsvorrichtung einrastbare Lokalantennen, beispielsweise zur Untersuchung einer Schulter oder einer weiblichen Brust. Andererseits gibt es auch frei bewegliche Lokalantennen, zum Beispiel flexible Antennen und Extremitätenantennen. Die Lokalantenne kann in einer Ausführungsform als reine Empfangsantenne ausgebildet sein, wobei dann beispielsweise eine Ganzkörperantenne als Sendeantenne eingesetzt wird.

Des Weiteren ist in der DE 197 41 748 A1 ein Magnetresonanzgerät beschrieben, bei dem in einem Gehäuse einer lokalen Hochfrequenzantenne eine Shimspule integriert ist.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der auch von einem abzubildenden Bereich, der über ein Abbildungsvolumen eines Magnetresonanzgeräts hinausragt, Magnetresonanzbilder hoher Qualität aufnehmbar sind.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Gemäß Anspruch 1 beinhaltet eine lokale Hochfrequenzantenne für ein Magnetresonanzgerät folgende Merkmale:

- Die Hochfrequenzantenne ist für einen abzubildenden Bereich in einem Randbereich und/oder außerhalb eines Abbildungsvolumens des Magnetresonanzgeräts ausgebildet und
- die Hochfrequenzantenne umfasst eine passive Shimvorrichtung.

Dadurch ist auch für vorgenannten abzubildenden Bereich ein Magnetresonanzbild hoher Qualität aufnehmbar, ohne dass dazu ein Magnetresonanzgerät mit größerem Abbildungsvolumen vergleichbarer Homogenität notwendig wäre, was wenigstens für einen Grundfeldmagneten mit einem erheblichen Mehraufwand und damit einhergehend mit Mehrkosten verbunden wäre. Im entsprechenden Umkehrschluss kann bei Einsatz der lokalen Hochfrequenzantenne mit passiver Shimvorrichtung mit Vorteil ein entsprechend kostengünstiges Magnetresonanzgerät mit einem vergleichsweise kleinen Abbildungsvolumen geschaffen werden.

Die lokale Hochfrequenzantenne ist dabei mit Vorteil für abzubildende Bereiche einsetzbar, die aufgrund einer geometrischen Beschaffenheit des Magnetresonanzgeräts sowie einer Physiognomie eines Untersuchungsobjekts nicht in Zentrumsnähe des Abbildungsvolumens positioniert werden können.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Magnetresonanzgerät mit einer Lokalantenne mit einer passiven Shimvorrichtung,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Lokalantenne und
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Trägervorrichtung der Shimvorrichtung.
Die Fig. 1 zeigt als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Querschnitt durch ein Magnetresonanzgerät. Dabei umfasst das Magnetresonanzgerät zum Erzeugen eines statischen Grundmagnetfeldes einen Grundfeldmagneten 11. Dabei soll das erzeugte Grundmagnetfeld innerhalb eines Abbildungsvolumens 17 des Magnetresonanzgeräts möglichst homogen sein. Eine verbleibende Inhomogenität des Grundmagnetfeldes innerhalb des kugelförmigen Abbildungsvolumens 17 wird mit einem ppm- Wert angegeben.
In einer Höhlung des im Wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildeten Grundfeldmagneten 11 ist ein ebenfalls im Wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildetes Gradientenspulensystem 12 zum Erzeugen von Gradientenfeldern fest eingebaut. Dabei können in dem fest eingebauten Gradientenspulensystem 12 passive und/oder aktive Shimsysteme integriert sein.
In einer Höhlung des Gradientenspulensystems 12 ist schließlich eine im Wesentlichen hohlzylinderförmige Ganzkörperantenne 13 fest eingebaut. Dabei sind mit der Ganzköperantenne 13 Hochfrequenzsignale in ein Untersuchungsobjekt, beispielsweise den in der Höhlung der Ganzkörperantenne 13 gelagerten Patienten 19 einstrahlbar und die dadurch ausgelösten Magnetresonanzsignale aufnehmbar, auf deren Basis Magnetresonanzbilder erstellt werden. Die Höhlung der Ganzkörperantenne 13 bildet dabei im Wesentlichen eine Begrenzung eines Untersuchungsraums mit dem darin befindlichen Abbildungsvolumen 17. Des Weiteren umfasst das Magnetresonanzgerät eine verfahrbare Lagerungsvorrichtung 15, die mit dem darauf gelagerten Patienten 19 derart im Untersuchungsraum verfahrbar ist, dass ein abzubildender Bereich des Patienten 19 im Abbildungsvolumen 17 positionierbar ist.
Das Magnetresonanzgerät umfasst ferner eine starr ausgebildete Lokalantenne 20 mit einer passiven Shimvorrichtung. Dabei ist die Lokalantenne 20 zum Aufnehmen von Magnetresonanzsignalen aus einem Schulterbereich des Patienten 19 speziell ausgebildet. Ferner ist die Lokalantenne 20 zum Einrasten in die Lagerungsvorrichtung 15 entsprechend ausgebildet.
Die Fig. 2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine genauere Darstellung der Lokalantenne 20. Dabei umfasst die Lokalantenne 20 zum Aufnehmen der Magnetresonanzsignale mit gestrichelten Linien dargestellte Antennenleiter 22 und zum Aufnehmen einer mit Shimelementen 28 bestückbaren Trägervorrichtung 26 der passiven Shimvorrichtung einen entsprechend ausgebildeten Aufnahmeraum 24, in dem die Trägervorrichtung 26 ein- und ausbringbar ist.
Die Fig. 3 zeigt in einer perspektivischen Ansicht die Trägervorrichtung 26. Dabei umfasst die Trägervorrichtung 26 zum Aufnehmen von plättchenförmigen Shimelementen 28 aus magnetischen, insbesondere ferromagnetischen Material entsprechend ausgebildete Vertiefungen 27.
Durch die Lokalantenne 20 mit der integrierten passiven Shimvorrichtung wird auch für den abzubildenden Schulterbereich des Patienten 19, der am Rande und/oder außerhalb des Abbildungsvolumens 17 gelagert ist, für den gesamten abzubildenden Bereich eine hohe Homogenität des Grundmagnetfeldes bewirkt, so dass auch aus diesem Bereich Magnetresonanzbilder hoher Qualität aufnehmbar sind. Dabei sind Lokalantennen mit passiver Shimvorrichtung insbesondere für abzubildende Bereiche von Untersuchungsobjekten einsetzbar, die aufgrund einer geometrischen Beschaffenheit des Magnetresonanzgeräts sowie einer Physiognomie des Untersuchungsobjekts nicht in Zentrumsnähe des Abbildungsvolumens 17 positioniert werden können.
Die Lokalantenne 20 mit passiver Shimvorrichtung kann dabei sogar derart gestaltet sein, dass mit der passiven Shimvorrichtung im abzubildenden Schulterbereich eine vorgebbare Homogenität des Grundmagnetfeldes erzielt wird und außerhalb dieses abzubildenden Bereichs, beispielsweise im Kopf des Patienten 19, eine entsprechende Verschlechterung der Homogenität in Kauf genommen wird.
Das Magnetresonanzgerät wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung derart betrieben, dass die Lagerungsvorrichtung 15 derart verfahren wird, dass bei benutzter Lokalantenne 20 diese bezüglich dem Abbildungsvolumen 17 einen fest vorgebbaren Einsatzort einnimmt. Dadurch kann die Shimvorrichtung der Lokalantenne 20 einmalig auf den immer gleichen Einsatzort abgestimmt mit Shimelementen 28 bestückt werden. Dabei erleichtert die starre Ausbildung der Lokalantenne 20 vorgenanntes Einsetzen am immer gleichen Einsatzort. Bei unterschiedlichen Einsatzorten ist dahingegen die Shimvorrichtung der Lokalantenne 20 gegebenenfalls je nach Einsatzort entsprechend angepasst zu bestücken.

Claims

1. Lokale Hochfrequenzantenne für ein Magnetresonanzgerät, beinhaltend folgende Merkmale:

- Die Hochfrequenzantenne ist für einen abzubildenden Bereich in einem Randbereich und/oder außerhalb eines Abbildungsvolumens des Magnetresonanzgeräts ausgebildet und

- die Hochfrequenzantenne umfasst eine passive Shimvorrichtung.

2. Lokale Hochfrequenzantenne nach Anspruch 1, wobei die Hochfrequenzantenne mit der Shimvorrichtung eine bauliche Einheit bildet.

3. Lokale Hochfrequenzantenne nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Shimvorrichtung eine Trägervorrichtung zum Aufnehmen von Shimelementen aus einem magnetischen Material umfasst.

4. Lokale Hochfrequenzantenne nach Anspruch 3, wobei die Trägervorrichtung in einen entsprechend ausgebildeten Aufnahmeraum der Hochfrequenzantenne ein- und ausbringbar ist.

5. Lokale Hochfrequenzantenne nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei die Shimelemente aus einem ferromagnetischen Material ausgebildet sind.

6. Lokale Hochfrequenzantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Hochfrequenzantenne für einen Einsatz an einer vorgegebenen Position bezüglich dem Abbildungsvolumen ausgebildet ist.

7. Lokale Hochfrequenzantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Hochfrequenzantenne starr ausgebildet ist.