DE102004004293B4

DE102004004293B4 - Magnetic resonance apparatus with a coil arrangement and an electrically conductive structure

Info

Publication number: DE102004004293B4
Application number: DE102004004293A
Authority: DE
Inventors: Peter Dietz; Ralph Dr. Kimmlingen
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2003-02-12
Filing date: 2004-01-28
Publication date: 2010-01-14
Anticipated expiration: 2024-01-29
Also published as: DE102004004293A1

Abstract

Magnetresonanzgerät, beinhaltend
– eine Spulenanordnung zum Erzeugen eines magnetischen Gradientenfelds in einem Abbildungsvolumen (15; 15a) Magnetresonanzgeräts und
– eine elektrisch leitfähige Struktur, die die Spulenanordnung wenigstens teilweise umgibt und in der bei einem zeitlich veränderlichen Stromfluss in der Spulenanordnung Wirbelströme hervorgerufen werden, die ein das Gradientenfeld innerhalb des Abbildungsvolumens (15; 15a) störendes Wirbelstromfeld bewirken, wobei
– die Spulenanordnung folgende zwei Leiterabschnitte beinhaltet:
– einen ersten ausschließlich zum Erzeugen des Gradientenfelds beitragenden Leiterabschnitt (111, 112, 113, 114; 110),
– einen zweiten sowohl zum Erzeugen des Gradientenfelds als auch zum Kompensieren des Wirbelstromfelds beitragenden Leiterabschnitt (121, 122), und wobei
– der zum Kompensieren beitragende zweite Leiterabschnitt (121, 122) bezüglich des Abbildungsvolumens (15; 15a) kleiner oder gleich beabstandet ist als oder wie der zum Gradientenfeld beitragende erste Leiterabschnitt (111, 112, 113, 114; 110).Magnetic resonance apparatus, including
A coil arrangement for generating a magnetic gradient field in an imaging volume (15, 15a) of a magnetic resonance apparatus and
An electrically conductive structure which at least partially surrounds the coil arrangement and in which eddy currents are produced in a temporally variable current flow in the coil arrangement, causing eddy current fields disturbing the gradient field within the imaging volume (15;
- The coil assembly includes the following two conductor sections:
A first conductor section (111, 112, 113, 114, 110) contributing exclusively to the generation of the gradient field,
A second conductor portion (121, 122) both contributing to the generation of the gradient field and compensating for the eddy current field, and wherein
The compensating second conductor portion (121, 122) is less than or equal to the imaging volume (15; 15a), or as the gradient field contributing first conductor portion (111, 112, 113, 114, 110).

Description

Die Erfindung betrifft ein Magnetresonanzgerät.The The invention relates to a magnetic resonance apparatus.

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 Gradientenspulensystem 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.The Magnetic resonance technology is a well-known technique among others for Gaining images of a body's interior an examination object. In this case, in a magnetic resonance apparatus a static Basic magnetic field generated by a basic field magnet, fast superimposed switched gradient fields, which are generated by a gradient coil system. Further includes the magnetic resonance device a high-frequency system that is used to trigger magnetic resonance signals High-frequency signals irradiated into the object to be examined and the triggered Records magnetic resonance signals based on magnetic resonance images to be created.

Zum Erzeugen von Gradientenfeldern sind in Gradientenspulen des Gradientenspulensystems entsprechende Ströme einzuteilen. Dabei betragen die Amplituden der erforderlichen Ströme bis zu mehreren 100 A. Die Stromanstiegs- und -abfallraten betragen bis zu mehreren 100 kA/s. Da das Gradientenspulensystem ist in der Regel von elektrisch leitfähigen Strukturen umgeben ist, werden in diesen durch die geschalteten Gradientenfelder Wirbelströme induziert. Beispiele für derartige leitfähige Strukturen sind der Vakuumbehälter und/oder die Kälteschilde eines supraleitenden Grundfeldmagneten. Die mit den Wirbelströmen einhergehenden Felder sind unerwünscht, weil sie die Gradientenfelder ohne gegensteuernde Maßnahmen schwächen und in ihrem zeitlichen Verlauf verzerren, was zur Beeinträchtigung der Qualität von Magnetresonanzbildern führt.To the Generation of gradient fields are corresponding in gradient coils of the gradient coil system streams divide. The amplitudes of the required currents are up to several 100 A. The current rise and fall rates are up to to several 100 kA / s. Because the gradient coil system is usually of electrically conductive Structures is surrounded in these by the Gradient fields eddy currents induced. examples for such conductive Structures are the vacuum container and / or the cold shields of a superconducting basic field magnets. The associated with the eddy currents Fields are unwanted because they are the gradient fields without countermeasures weaknesses and distort in their time course, causing the impairment of the quality results from magnetic resonance images.

Das Verzerren eines Gradientenfeldes infolge der Wirbelstromfelder kann bis zu einem gewissen Grad durch ein entsprechen des Vorverzerren einer das Gradientenfeld steuernden Größe kompensiert werden. Zum Kompensieren ist die steuernde Größe dabei derart zu filtern, dass die bei nicht-vorverzerrtem Betreiben der Gradientenspule auftretenden Wirbelstromfelder, durch das Vorverzerren aufgehoben werden. Zum Filtern ist ein Filternetzwerk einsetzbar, dessen Größen durch Zeitkonstanten und Koeffizienten bestimmt sind, die beispielsweise mit einem Verfahren entsprechend der DE 198 59 501 C1 ermittelbar sind.Distortion of a gradient field due to the eddy current fields can be compensated to some extent by matching the predistortion of a variable controlling the gradient field. For compensation, the controlling variable is to be filtered in such a way that the eddy current fields occurring in the case of non-predistorted operation of the gradient coil are canceled out by the predistortion. For filtering purposes, a filter network can be used, the magnitudes of which are determined by time constants and coefficients, which are determined, for example, by a method corresponding to the DE 198 59 501 C1 can be determined.

Durch einen Einsatz eines aktiv geschirmten Gradientenspulensystems sind ferner die auf einer vorgebbaren Hüllfläche, die beispielsweise durch einen inneren Zylindermantel eines 80-K-Kälteschilds des supraleitenden Grundfeldmagneten verläuft, durch die bestromten Gradientenspulen induzierten Wirbelströme reduzierbar. Eine zur Gradientenspule zugehörige Sekundärspule weist dabei in der Regel eine geringere Windungsanzahl als die Gradientenspule auf und ist mit der Gradientenspule derart verschaltet, dass die Sekundärspule vom gleichen Strom wie die Gradientenspule, allerdings in entgegengesetzter Richtung durchflossen wird. Die Sekundärspule wirkt dabei auf das Gradientenfeld im Abbildungsvolumen schwächend. Eine Gradientenspule mit zugehöriger Sekundärspule zum Reduzieren eines Gradientenfeldes auf einer vorgebbaren Hüllfläche ist beispielsweise in der GB 2 180 943 A beschrieben.By using an actively shielded gradient coil system, the eddy currents induced on a predefinable envelope surface, which extends, for example, through an inner cylinder jacket of an 80-K cold shield of the superconducting basic field magnet, can also be reduced by the current flows induced by the gradient coils. A secondary coil associated with the gradient coil generally has a smaller number of turns than the gradient coil and is connected to the gradient coil such that the secondary coil flows through the same current as the gradient coil, but in the opposite direction. The secondary coil has a weakening effect on the gradient field in the imaging volume. A gradient coil with associated secondary coil for reducing a gradient field on a predeterminable envelope surface is, for example, in US Pat GB 2 180 943 A described.

In der DE 34 11 222 A1 ist ein Magnetresonanzgerät beschrieben, das drei Gradientenspulen zum Erzeugen von Gradientenfeldern und wenigstens eine weitere von den Gradientenspulen unabhängig betreibbare Spulenanordnung zum Erzeugen eines in Richtung eines Grundmagnetfeldes verlaufenden Magnetfeldes umfasst. Dabei ist die weitere Spulenanordnung derart gestaltet, dass sich das Magnetfeld räumlich nichtlinear ändert und dass ein Überlagern des Magnetfeldes mit Gradientenfeldern eine definierte, zeitlich räumliche Änderung einer Magnetflussdichte ergibt. Die weitere Spulenanordnung ist in einer Ausführungsform derart gestaltet, dass das Magnetfeld einen räumlichen Verlauf aufweist, der einer Kugelfunktion zweiter oder dritter Ordnung entspricht. Mit der weiteren Spulenanordnung sind insbesondere durch die Gradientenfelder hervorgerufene, unerwünschte Wirbelstromeffekte beseitigbar.In the DE 34 11 222 A1 a magnetic resonance apparatus is described which comprises three gradient coils for generating gradient fields and at least one further coil arrangement which can be independently operated by the gradient coils for generating a magnetic field extending in the direction of a basic magnetic field. In this case, the further coil arrangement is designed such that the magnetic field changes spatially nonlinear and that superimposing the magnetic field with gradient fields results in a defined temporal spatial change of a magnetic flux density. The further coil arrangement is designed in one embodiment such that the magnetic field has a spatial course that corresponds to a spherical function of the second or third order. With the further coil arrangement, unwanted eddy current effects caused in particular by the gradient fields can be eliminated.

In der DE 101 09 543 A1 ist ein Verfahren zum Betrieb eines Magnetresonanzgeräts mit einem Gradientenspulensystem, beinhaltend wenigstens eine Gradientenspule zum Erzeugen eines Gradientenfelds und wenigstens eine von der Gradientenspule unabhängig steuerbare Schirmspule zum Erzeugen eines Schirmfelds, mit dem das Gradientenfeld in einem vorgebbaren Bereich neutralisierbar ist, beschrieben. Bei diesem Verfahren ist die geeignet ausgelegte Schirmspule unabhängig von der Gradientenspule zum Kompensieren von Wirbelstromfeldern erster und höherer Ordnung im Sinne einer Kugelfunktionsreihenentwicklung betreibbar.In the DE 101 09 543 A1 is a method for operating a magnetic resonance device with a gradient coil system, comprising at least one gradient coil for generating a gradient field and at least one of the gradient coil independently controllable screen coil for generating a screen field with which the gradient field is neutralizable in a predetermined range described. In this method, the suitably designed shield coil is operable independently of the gradient coil to compensate for first and higher order eddy current fields in the sense of a ball function series development.

Das in der DE 101 09 543 A1 beschriebene Kompensationskonzept, welches auch als dynamische aktive Schirmung bezeichnet wird, wird auch durch die Dissertation von R. M. Kimmlingen mit dem Titel „Möglichkeiten und Grenzen von schaltbaren Gradientenspulen für die bildgebende NMR”, April 2002, näher offenbart. Demnach ist es über die dynamisch aktive Schirmung möglich, die Primärspule zur Erzeugung lediglich des Gradientenfeldes ohne eine kompensierende Verzerrung zu betreiben, während die Sekundärspule genau so angesteuert wird, dass die aufgrund der Primärspule und auch die aufgrund der Sekundärspule erzeugten Wirbelstromeffekte kompensiert werden. Im Vergleich zur bisher bekannten aktiven Schirmung fällt die Schwächung des von der Primärspule erzeugten Gradientenfeldes weg, so dass im Vergleich stärkere Gradientenfelder möglich sind.That in the DE 101 09 543 A1 The compensation concept described above, which is also referred to as dynamic active shielding, is also disclosed in more detail in the dissertation by RM Kimmlingen entitled "Possibilities and Limitations of Switchable Gradient Coils for Imaging NMR", April 2002. Accordingly, it is possible via the dynamically active shielding to operate the primary coil for generating only the gradient field without compensating distortion, while the secondary coil is controlled precisely so that the due to the primary coil and also generated due to the secondary coil eddy current effects are compensated. Compared to the previously known active shielding, the attenuation of the gradient field generated by the primary coil is eliminated, so that in comparison stronger gradient fields are possible.

Aus der DE 101 56 770 A1 ist ein Magnetresonanzgerät mit einem Gradientenspulensystem bekannt, bei dem eine elektrisch leitfähige Struktur derart angeordnet und ausgebildet ist, dass wenigstens innerhalb eines Abbildungsvolumens des Magnetresonanzgeräts ein von einem Gradientenfeld über Indukti onseffekte hervorgerufenes Magnetfeld der Struktur dem Gradientenfeld ähnlich ist. Dabei ist in einer Ausführungsform wenigstens ein Teil der Struktur als ein Bestandteil eines Grundfeldmagneten fassmantelförmig ausgebildet. Dadurch ist unter anderem mit Vorteil das Gradientenspulensystem ohne Sekundärspulen ausbildbar, da die an sich unerwünschten Folgen der geschalteten Gradientenfelder aufgrund der Ähnlichkeit des durch die Struktur hervorgerufenen Magnetfeldes durch eine Vorverzerrung nahezu vollständig beherrschbar sind, so dass keine Schwächung der Gradientenfelder aufgrund von Sekundärspulen stattfindet. Die Vollständige Beherrschung basiert dabei auf der Annahme das alle Wirbelströme mit der gleichen Zeitkonstante abklingen.From the DE 101 56 770 A1 a magnetic resonance apparatus with a gradient coil system is known, in which an electrically conductive structure is arranged and configured such that at least within an imaging volume of the magnetic resonance device, one of a gradient field on Indukti onseffekte caused magnetic field of the structure is similar to the gradient field. In one embodiment, at least part of the structure is formed as a barrel-sheath-shaped component of a basic field magnet. As a result, inter alia, the gradient coil system without secondary coils can be formed, since the undesirable consequences of the switched gradient fields due to the similarity of the magnetic field caused by the structure by a predistortion are almost completely controlled, so that no weakening of the gradient fields due to secondary coils takes place. Full control is based on the assumption that all eddy currents decay with the same time constant.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Magnetresonanzgerät mit einer Spulenordnung zum Erzeugen eines Gradientenfelds zu schaffen, das bei einfachem und kompaktem Aufbau eine effiziente Kompensationsmöglichkeit für Wirbelstromfelder ermöglicht.A The object of the invention is to provide a magnetic resonance apparatus with a To provide a coil order for generating a gradient field, the with simple and compact design an efficient compensation option for eddy current fields allows.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.These The object is achieved by the The subject of claim 1 solved. Advantageous embodiments are described in the subclaims.

Gemäß Anspruch 1 beinhaltet ein Magnetresonanzgerät

– eine Spulenanordnung zum Erzeugen eines magnetischen Gradientenfelds in einem Abbildungsvolumen des Magnetresonanzgeräts und
– eine elektrisch leitfähige Struktur, die die Spulenanordnung wenigstens teilweise umgibt und in der bei einem zeitlich veränderlichen Stromfluss in der Spulenanordnung Wirbelströme hervorgerufen werden, die ein das Gradientenfeld innerhalb des Abbildungsvolumens störendes Wirbelstromfeld bewirken, wobei
– die Spulenanordnung folgende zwei Leiterabschnitte beinhaltet:
– einen ersten ausschließlich zum Erzeugen des Gradientenfelds beitragenden Leiterabschnitt,
– einen zweiten sowohl zum Erzeugen des Gradientenfelds als auch zum Kompensieren des Wirbelstromfelds beitragenden Leiterabschnitt, und wobei
– der zum Kompensieren beitragende zweite Leiterabschnitt bezüglich des Abbildungsvolumens kleiner oder gleich beabstandet ist als oder wie der zum Gradientenfeld beitragende erste Leiterabschnitt.

According to claim 1 includes a magnetic resonance apparatus

A coil arrangement for generating a magnetic gradient field in an imaging volume of the magnetic resonance apparatus and
An electrically conductive structure which at least partially surrounds the coil arrangement and in which eddy currents are produced in the case of a time-variable current flow in the coil arrangement, which causes an eddy current field disturbing the gradient field within the imaging volume, wherein
- The coil assembly includes the following two conductor sections:
A first conductor section contributing exclusively to the generation of the gradient field,
A second conductor section contributing both to generate the gradient field and to compensate for the eddy current field, and wherein
The second conductor section contributing to the compensation is spaced less than or equal to the imaging volume, or the first conductor section contributing to the gradient field.

Dadurch wird eine vollständige Kompensation des sich in seinem räumlichen Verlauf sehr komplex ausprägenden Wirbelstromfelds ermöglicht, wobei durch die Anordnung der unter anderem zum Kompensieren des Wirbelstromfelds bestrombaren Leiterabschnitte ein kompakter Aufbau erzielt wird. Dabei ist genau im Gegensatz zu einer konventionell mit einer Sekundärspule aktiv geschirmten Gradientenspule für die Kompensationswirkung der erfindungsgemäßen Spulenanordnung eine Platzierung insbesondere von ausschließlich zum Kompensieren des Wirbelstromfelds bestrombaren Leiterabschnitten möglichst nahe am Abbildungsvolumen besonders effektiv.Thereby will be a complete one Compensation of itself in its spatial course very complex ausprägenden Eddy current field allows the arrangement of which inter alia for compensating the Eddy current field energizable conductor sections a compact design is achieved. This is exactly in contrast to a conventional with a secondary coil actively shielded gradient coil for the compensation effect the coil arrangement according to the invention a placement in particular exclusively for compensating the Eddy current field energized conductor sections possible close to the picture volume particularly effective.

Die Spulenanordnung ist mit besonderem Vorteil bei einem Magnetresonanzgerät entrechend dem Konzept der DE 101 56 770 A1 einsetzbar, da dadurch das Konzept mit einer geringen Verformung der elektrisch leitfähigen Struktur auskommt, was insbesondere Freiheiten für das Design eines Grundfeldmagneten schafft. Des Weiteren ist damit auch ein unterschiedliches zeitliches Abklingen von Wirbelstromfeldern kompensierbar. Der Vorteil des dünnwandigen, da nicht aktiv zu schirmenden Gradientenspulensystems gegenüber einem mit Sekundärspulen aktiv geschirmten Gradientenspulensystems bleibt aber erhalten, da ja die zum Kompensieren des Wirbelstromfelds bestrombaren Leiterabschnitte der erfindungsgemäßen Spulenanordnung unter anderem in der gleichen Ebene wie die übrigen auch zum Gradientenfeld beitragenden Leiterabschnitte anordenbar sind.The coil arrangement is with particular advantage in a magnetic resonance device entrechend the concept of DE 101 56 770 A1 can be used, since this makes the concept with a small deformation of the electrically conductive structure, which creates particular freedoms for the design of a basic field magnet. Furthermore, this also compensates for a different temporal decay of eddy current fields. The advantage of the thin-walled gradient coil system, which is not actively screened with respect to a gradient coil system actively shielded by secondary coils, remains, however, since the coil sections of the coil arrangement according to the invention can be arranged, inter alia, in the same plane as the other conductor sections which also contribute to the gradient field, in order to compensate for the eddy current field ,

Im Folgenden wird eine beispielhafte Funktionsweise eines erfindungsgemäßen Magnetresonanzgeräts hinsichtlich der Gradientenfelderzeugung dargestellt.in the The following is an exemplary operation of a magnetic resonance apparatus according to the invention in terms the gradient field generation shown.

Im Magnetresonanzgerät werden durch ein geschaltetes Gradientenfeld z. B. in elektrisch leitfähigen Teilen des Grundfeldmagnetsystems Wirbelströme hervorgerufen, die zu magnetischen Wirbelstromfeldern führen, die durch eine lineare sowie nicht lineare räumliche und zeitliche Abhängigkeit im Abbildungsvolumen beschrieben werden können (Störeinträge bezüglich des gewünschten Gradientenfeldes). Erfindungsgemäß werden diese Wirbelströme nicht durch eine auf der elektrisch leitfähigen Struktur als ”magnetisches Gegenfeld” wirkende aktive Schirmung vermieden, sondern die magnetischen Wirbelstromfelder im Abbildungsvolumen werden durch Magnetfelder von dafür ausgebildete Leiterabschnitte kompensiert. Dabei können kompensierend wirkende Leiterabschnitte gleichzeitig derart ausgebildet sein, dass sie auch zur Gradientenfelderzeugung beitragen, wobei dadurch allerdings weitere eventuell zu kompensierende Wirbelstromfelder über die elektrisch leitfähige Struktur im Abbildungsvolumen erzeugt werden. Aus diesen Überlegungen ergibt sich die Liste der möglichen beteiligten Arten von Leiterabschnitten.In the magnetic resonance device z. B. in electrically conductive parts of the basic field magnetic system eddy currents caused that lead to magnetic eddy current fields, which can be described by a linear and non-linear spatial and temporal dependence in the imaging volume (interference with respect to the desired gradient field). According to the invention, these eddy currents are not avoided by an active shielding acting on the electrically conductive structure as a "magnetic opposing field", but the magnetic eddy current fields in the imaging volume are compensated by magnetic fields of conductor sections designed for this purpose. It can kompen sierend acting conductor sections simultaneously be designed such that they also contribute to the gradient field generation, thereby, however, further possibly to be compensated eddy current fields are generated via the electrically conductive structure in the imaging volume. From these considerations, the list of possible involved types of ladder sections is given.

Die Wirbelstromfeldkompensation erfolgt durch entsprechende Anordnung mindestens zweier Leiterabschnitte aus der Liste, wobei mindestens einer der Leiterabschnitte derart ausgebildet ist, dass er zum Gradientenfeld beiträgt und somit über die elektrisch leitfähige Struktur ein erstes Wirbelstromfelder erzeugt, und wobei ein anderer der Abschnitte derart ausgebildet ist, dass er dieses erstes Wirbelstromfelder kompen siert. Vorteilhafter Weise liegt der kompensierende Leiterabschnitt näher am Abbildungsvolumen als der das erste Wirbelstromfeld erzeugende Leiterabschnitt, da dies die Kompensation erleichtert. In einer vorteilhaften Ausgestalltung ist der kompensierende Leiterabschnitt zwischen Wirbelstrom und Abbildungsvolumen angeordnet, so dass sein Kompensationsfeld ein dem Wirbelstromfeld ähnlichen Feldverlauf aufweist.The Eddy current field compensation is performed by appropriate arrangement at least two conductor sections from the list, wherein at least one of the conductor sections is designed such that it leads to the gradient field contributes and thus over the electrically conductive Structure generates a first eddy current fields, and another the portions is designed such that it has these first eddy current fields compen siert. Advantageously, the compensating conductor section is located closer to Imaging volume as the first eddy current field generating conductor portion, because this facilitates the compensation. In an advantageous embodiment is the compensating conductor section between eddy current and Image volume arranged so that its compensation field similar to the eddy current field Field course has.

In einer Ausführungsform trägt der kompensierende Leiterabschnitt auch zum Gradientenfeld bei. Im Allgemeinen wird er dann selbst über die elektrisch leitfähige Struktur ein zweites Wirbelstromfeld bewirken, welches sich vom durch diesen Leiterabschnitt kompensierten ersten Wirbelstromfeld unterscheidet. Besonders vorteilhaft wird ein letztes noch nicht kompensiertes Wirbelstromfeld durch einen Leiterabschnitt kompensiert, der nicht zum Gradientenfeld beiträgt und somit selbst kein Wirbelstromfeld erzeugt. Dabei ist zu beachten, dass aufgrund des Größenunterschieds zwischen einem Gradientenfeld und einem ein Wirbelstromfeld kompensierendem Feld, letzteres im Wesentlichen ein zu vernachlässigendes eigenes Wirbelstromfeld über die elektrisch leitfähige Struktur bewirkt. Dieses eigene Wirbelstromfeld fällt umso geringer aus, je näher der kompensierende Leiterabschnitt am Abbildungsvolumen und je weiter er damit von der elektrisch leitfähigen Struktur entfernt ist.In an embodiment wears the compensating conductor section also to the gradient field at. In general he will then over himself the electrically conductive Structure cause a second eddy current field, which differs from the compensated by this conductor section first eddy current field different. Particularly advantageous is a last not yet compensated eddy current field compensated by a conductor section, which does not contribute to the gradient field and thus itself no eddy current field generated. It should be noted that due to the size difference between a gradient field and an eddy current field compensating field, the latter essentially a negligible own eddy current field over the electrically conductive Structure causes. This own eddy current field falls all the more lower, the closer the compensating conductor section on the imaging volume and farther he is thus removed from the electrically conductive structure.

Wie bei Gradientenfeldern üblich ist ein räumlicher Verlauf eines derartigen durch eine magnetische Flussdichte des Gradientenfeldes erzeugten und zu kompensierenden Wirbelstromfeldes durch eine Kugelfunktionsentwicklung beschreibbar. Das Wirbelstromfeld ist dabei zum einen direkt vom Gradientenfeld abhängig, da es durch eine zeitliche Veränderung der magnetischen Flussdichte des Gradientenfeldes hervorgerufen wird.As common in gradient fields is a spatial Course of such by a magnetic flux density of Gradient field generated and compensated by eddy current field a spherical function development describable. The eddy current field is on the one hand directly dependent on the gradient field, since it through a temporal change caused the magnetic flux density of the gradient field becomes.

Wirbelstromfelder mit hoher Ähnlichkeit zum Gradientenfeld können mithilfe einer so genannten Vorverzerrung kompensiert werden. Zum anderen ist das Wirbelstromfeld von der Geometrie der elektrisch leitfähigen Struktur abhängig. Darauf beruhende nicht lineare Beiträge im Wirbelstromfeld sind mithilfe der Erfindung ebenfalls kompensierbar.Eddy current fields with high similarity to the gradient field be compensated by means of a so-called predistortion. To the another is the eddy current field of the geometry of the electrically conductive structure dependent. Based on this are non-linear contributions in the eddy current field also compensated by means of the invention.

Allgemein ist ein Zeitverhalten des Wirbelstromfeldes sowohl während eines Zeitabschnitts der zeitlicher Veränderung des Gradientenstroms als auch während eines sich daran unmittelbar anschließenden Zeitabschnitts, während dem keine zeitliche Änderung des Gradientenfeldes stattfindet und die zuvor angeregten Wirbelstromfelder lediglich abklingen, durch Exponentialfunktionen in Verbindung mit die Exponentialfunktionen charakterisierenden Zeitkonstanten beschreibbar. Zeitkonstanten für unterschiedliche Ordnungen des Wirbelstromfeldes, beschrieben beispielsweise durch verschiedene Kugelfunktionen, können unterschiedlich sein. Durch beispielsweise die Kompensation einer Vielzahl von Leiterabschnitten mit Funktionen gemäß der Liste sind auch derartig komplexe Wirbelstromfelder kompensierbar.Generally is a time behavior of the eddy current field both during a Time segment of the temporal change of the gradient current as well as during a period immediately thereafter, during the no change over time the gradient field takes place and the previously excited eddy current fields only subsidence, through exponential functions in conjunction with the Descriptive of exponential functions characterizing time constants. Time constants for different orders of the eddy current field, for example, described through different ball functions, can be different. By, for example, the compensation of a plurality of conductor sections with functions according to the list are also such complex eddy current fields compensated.

Eine Vereinfachung bei der erfindungsgemäßen Kompensation der Wirbelstromfelder kann durch gezieltes Gestalten der elektrisch leitfähigen Struktur bewirkt werden. Vorteilhaft wirkt sich beispielsweise eine fassmantelartige Ausbauchung auf die zu kompensierenden Ordnungen aus, so dass das Gradientenfeld auch bezüglich hoher Nichtlinearität einfach mithilfe der Erfindung kompensiert werden kann.A Simplification in the inventive compensation of the eddy current fields can be effected by targeted design of the electrically conductive structure become. Advantageously, for example, affects a barrel-like Bulge on the orders to be compensated, so that the Gradient field also re high nonlinearity can be easily compensated by means of the invention.

Weitere Freiheit bei der Kompensation der Wirbelstromfelder ergibt sich aus der getrennten Ansteuerung der Leiterabschnitte. Zwar erlaubt eine in Reihe Schaltung von mindestens zwei Leiterabschnitten die Verwendung im Idealfall nur einer Stromversorgung, sie setzt aber höhere Anforderungen an das Design der Leiterabschnitte. Dies kann allerdings wieder z. B. durch die Geometrie der elektrisch leitfähigen Struktur ausgeglichen werden. Eine getrennte Ansteuerung dagegen ist hinsichtlich der Stromversorgung zwar aufwändiger, bietet aber unter Umständen einen zusätzlichen Freiheitsgrad bei der Kompensation, beispielsweise zur Kompensation höherer Ordnungen der Kugelfunktionsentwicklung des Wirbelstromfeldes. Die getrennte Stromversorgung kann dabei z. B. wie in 4 beschrieben vereinfacht werden.Further freedom in the compensation of the eddy current fields results from the separate control of the conductor sections. Although a series connection of at least two conductor sections allows the use of ideally only one power supply, it places greater demands on the design of the conductor sections. This can, however, again z. B. be compensated by the geometry of the electrically conductive structure. A separate control, however, is more complex in terms of the power supply, but may provide an additional degree of freedom in the compensation, for example, to compensate for higher orders of the spherical function development of the eddy current field. The separate power supply can be z. B. as in 4 be simplified described.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren. Dabei zeigen:Further Advantages, features and details of the invention will become apparent the embodiments of the invention described below the figures. Showing:

1 ausschnittsweise einen Längsschnitt durch ein Magnetresonanzgerät mit einer in drei Abschnitte gegliederten Gradientenspule, 1 a longitudinal section through a magnetic resonance device with a divided into three sections gradient coil,

2A, 2B und 2C zeitliche Verläufe von Strömen in den einzelnen Abschnitten der Gradientenspule, 2A . 2 B and 2C time courses of currents in the individual sections of the gradient coil,

3 einen Anschluss der drei Abschnitte der Gradientenspule an drei voneinander unabhängig steuerbare Spannungsquellen, 3 a connection of the three sections of the gradient coil to three independently controllable voltage sources,

4 einen Anschluss der drei Abschnitte der Gradientenspule an eine einzige steuerbare Spannungsquelle via induktive Überträger und Filtereinrichtungen und 4 a connection of the three sections of the gradient coil to a single controllable voltage source via inductive transmitters and filter devices and

5 ausschnittsweise einen Längsschnitt durch ein Magnetresonanzgerät mit einer Gradientenspule samt zugehöriger Korrekturspule sowie einem hohlzylinderförmigen Grundfeldmagneten, aufweisend eine fassmantelartig ausgebauchte Höhlung. 5 a section of a longitudinal section through a magnetic resonance apparatus with a gradient coil, including associated correction coil and a hollow cylindrical basic field magnet, comprising a barrel-like bulged cavity.

Die 1 zeigt als ein Ausführungsbeispiel und als Erläuterung der Erfindung einen Längsschnitt durch ein Magnetresonanzgerät, wobei lediglich ein rechter oberer Quadrant des Längsschnitts dargestellt ist. Zum Erzeugen eines im Abbildungsvolumen 15 möglichst homogenen statischen Grundmagnetfelds umfasst das Magnetresonanzgerät einen supraleitenden Grundfeldmagneten, dessen Vakuumbehälter 10 aus Edelstahl in der 1 dargestellt ist. In einer Höhlung des im Wesentlichen hohlzylinderförmigen Grundfeldmagneten ist zum Erzeugen von Gradientenfeldern ein ebenfalls im Wesentlichen hohlzylinderförmiges Gradientenspulensystem 100 angeordnet. Dabei umfasst das Gradientenspulensystem 100 zum Erzeugen eines Gradientenfelds mit einem Gradienten in Richtung der Hohlzylinderhauptachse eine longitudinale Gradientenspule, die ringartige und wenigstens teilweise voneinander unabhängig steuerbare Leiterabschnitte 111 bis 131 umfasst. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind weitere Komponenten des Magnetresonanzgeräts, beispielsweise eine Hochfrequenzantenne, nicht dargestellt.The 1 shows as an embodiment and as an explanation of the invention, a longitudinal section through a magnetic resonance device, wherein only a right upper quadrant of the longitudinal section is shown. To create one in the imaging volume 15 As homogeneous as possible static basic magnetic field, the magnetic resonance apparatus comprises a superconducting basic field magnet whose vacuum container 10 made of stainless steel in the 1 is shown. In a cavity of the substantially hollow-cylindrical basic field magnet, a likewise substantially hollow-cylindrical gradient coil system is used to generate gradient fields 100 arranged. In this case, the gradient coil system comprises 100 for generating a gradient field with a gradient in the direction of the main axis of the hollow cylinder, a longitudinal gradient coil, the ring-like and at least partially mutually independently controllable conductor sections 111 to 131 includes. For reasons of clarity, further components of the magnetic resonance apparatus, for example a radio-frequency antenna, are not shown.

Für ein besseres Verständnis der Erfindung wird zunächst davon ausgegangen, dass in dem Leiterabschnitt 113 ein sich zeitlich verändernder elektrischer Strom fließt, der hinsichtlich dem Mittelpunkt des Abbildungsvolumens 15 einen gewünschten Feldbeitrag zum longitudinalen Gradientenfeld erbringt. Dieser sich zeitlich verändernde Strom induziert jedoch im elektrisch leitfähigen Vakuumbehälter 10 im Bereich 11 einen Wirbelstrom, dessen Magnetfeld bezüglich dem Mittelpunkt des Abbildungsvolumens 15 einen durch einen Pfeil 16 gekennzeichneten Störeintrag bewirkt. Anhand des Verlaufs des Pfeils 16, der durch den Querschnitt des Leiterabschnitts 122 verläuft, erkennt man in anschaulicher Weise, dass der Störeintrag, der durch den Strom im Leiterabschnitt 113 über Wirbelstromeffekte hervorgerufen wird, im Wesentlichen dadurch vom Abbildungsvolumen 15 abgeschirmt werden kann, indem im Leiterabschnitt 122 ein elektrischer Strom eingespeist wird, der das Wirbelstromfeld in Richtung des Abbildungsvolumens 15 kompensiert. Des Weiteren ist natürlich auch im Leiterabschnitt 122 ein elektrischer Strom geführt, der zum longitudinalen Gradientenfeld beiträgt, wobei dieser gradientenfelderzeugende Strom, ebenso wie für den Leiterabschnitt 113 erläutert, im Vakuumbehälter 10 einen Wirbelstrom hervorruft, der, wie beim Leiterabschnitt 113 erläutert, in das Abbildungsvolumen 15 wirkt. Zu dessen Kompensation kann insbesondere im Leiterabschnitt 112 wiederum ein kompensationsbewirkender Strom eingespeist werden. Analog gilt vorausgehend Beschriebenes für die weiteren Leiterabschnitte 112, 121 und 111.For a better understanding of the invention, it is first assumed that in the conductor section 113 a time-varying electric current flows with respect to the center of the imaging volume 15 provides a desired field contribution to the longitudinal gradient field. However, this time-varying current induces in the electrically conductive vacuum vessel 10 in the area 11 an eddy current whose magnetic field with respect to the center of the imaging volume 15 one by an arrow 16 causes marked interference. Based on the course of the arrow 16 passing through the cross section of the conductor section 122 runs, can be seen in a graphic way that the interference caused by the current in the conductor section 113 is caused by eddy current effects, essentially by the imaging volume 15 can be shielded by in the ladder section 122 an electric current is supplied to the eddy current field in the direction of the imaging volume 15 compensated. Furthermore, of course, also in the ladder section 122 carrying an electric current contributing to the longitudinal gradient field, this gradient field generating current as well as the conductor portion 113 explained in the vacuum tank 10 causes an eddy current, which, as in the conductor section 113 explained in the picture volume 15 acts. For the compensation can be particularly in the conductor section 112 In turn, a compensation-generating power to be fed. Analogously applies previously described for the other conductor sections 112 . 121 and 111 ,

Gesondert zu betrachten sind dabei der innere Leiterabschnitt 131 und der äußere Leiterabschnitt 114. Da der äußere Leiterabschnitt 114 kein Wirbelstromfeld eines weiteren Leiterabschnitts zu kompensieren hat, ist ein Kompensationsstrom im Leiterabschnitt 114 überflüssig, so dass der Leiterabschnitt 114 lediglich den gradientenfelderzeugenden Strom führt. Da zu dem inneren Leiterabschnitt 131 kein weiterer, noch weiter innen gelegener Leiterabschnitt existiert und damit auch keine Kompensationsmöglichkeit eines durch ihn erzeugten Wirbelstromfelds besteht, wird der innere Leiterabschnitt 131 mit Vorteil ausschließlich zum Kompensieren eines durch andere Leiterabschnitte hervorgerufenen Wirbelstromfelds betrieben.To be considered separately are the inner ladder section 131 and the outer conductor section 114 , Since the outer conductor section 114 no eddy current field of another conductor section has to compensate is a compensation current in the conductor section 114 superfluous, so that the conductor section 114 only leads the gradient-generating current. Because to the inner conductor section 131 no further, even more inwardly located conductor section exists and thus there is no possibility of compensating a generated by him eddy current field is the inner conductor section 131 operated with advantage exclusively for compensating an induced by other conductor sections eddy current field.

Vorgenannte Kompensationsmöglichkeit geht dabei von einer Ähnlichkeit des direkt erzeugten Gradientenfelds mit dem Wirbelstromfeld aus. Bei Darstellung des räumlichen Verlaufs des Gradienten- und Wirbelstromfelds in Form einer Kugelfunktionsreihenentwicklung ist dabei der Unterschied zwischen den Kugelkoeffizienten der beiden Felder vom Abstand der Gradientenspule zum Vakuumbehälter 10 als Wirbelstromfläche und deren Form abhängig. Je größer der Abstand, desto größer ist die Effizienz der Gradientenspule, aber gleichzeitig wird der Unterschied in den Kugelkoeffizienten größer. Bezugnehmend auf 1 kann das Wirbelstromfeld bei gleicher Form von Gradientenspule und Vakuumbehälter 10 hinsichtlich seines Verlaufs vereinfacht als ein Feld interpretiert werden, wie es von der Gradientenspule selbst erzeugt werden würde, wenn deren Leiterabschnitte zum Abbildungsvolumen 15 hin verschoben werden.The aforementioned compensation possibility is based on a similarity of the directly generated gradient field with the eddy current field. In depiction of the spatial course of the gradient and eddy current field in the form of a series of spherical functions, the difference between the spherical coefficients of the two fields is the distance between the gradient coil and the vacuum container 10 as eddy current surface and their shape dependent. The larger the distance, the greater the efficiency of the gradient coil, but at the same time, the difference in the spherical coefficients becomes larger. Referring to 1 can the eddy current field with the same shape of gradient coil and vacuum tank 10 in terms of its course, be interpreted in a simplified manner as a field as would be generated by the gradient coil itself, if its conductor sections to the imaging volume 15 to be postponed.

Je nach Ausprägung vorausgehend beschriebener Abhängigkeiten ist es möglich, dass nicht jeder der Leiterabschnitte 111, 121, 112, 122 und 113 mit dem kompensationsbewirkenden Strom zu betreiben ist. Daher sind in der 1 exemplarisch nur die Leiterabschnitte 121 und 122 zum gleichzeitigen Betrieb mit dem kompensationsbewirkenden und gradientenfelderzeugenden Strom vorgesehen. Die Gradientenspule gliedert sich somit in drei Abschnitte. Ein erster Abschnitt umfasst dabei die Leiterabschnitte 111, 112, 113 und 114, der nur mit dem gradientenfelderzeugenden Strom betrieben wird. Ein zweiter Abschnitt umfasst die Leiterabschnitte 121 und 122, der mit dem gradientenfelderzeugenden und dem kompensationsbewirkenden Strom betrieben wird, und ein dritter Abschnitt umfasst den Leiterabschnitt 131, der nur mit dem kompensationsbewirkenden Strom betrieben wird. Beispielhaft für einen trapezförmigen Gradientenpuls zeigt dazu die 2A den zeitlichen Verlauf 21 des gradientenfelderzeugenden Stroms für den ersten Abschnitt, die 2B den zeitlichen Verlauf 22 des gleichzeitig gradientenfelderzeugenden und kompensationsbewirkenden Stroms für den zweiten Abschnitt, und die 2C den zeitlichen Verlauf 23 des ausschließlich kompensationsbewirkenden Stroms für den dritten Abschnitt.Depending on the nature of the previously described dependencies, it is possible that not all of the conductor sections 111 . 121 . 112 . 122 and 113 to operate with the compensation-causing current. Therefore, in the 1 by way of example only the conductor sections 121 and 122 for simultaneous operation with the compensationsbewir kenden and gradient-generating power provided. The gradient coil is thus divided into three sections. A first section comprises the conductor sections 111 . 112 . 113 and 114 , which is operated only with the gradient field generating current. A second section comprises the conductor sections 121 and 122 which is operated with the gradient field generating and the compensation effecting current, and a third section includes the conductor section 131 , which is operated only with the compensation-causing current. Exemplary of a trapezoidal gradient pulse shows the 2A the time course 21 of the gradient field generating stream for the first section, the 2 B the time course 22 the simultaneously gradient-field-generating and compensation-causing current for the second section, and the 2C the time course 23 of the exclusively compensation-causing current for the third section.

Die 3 zeigt eine Verschaltung der drei Abschnitte der Gradientenspule mit drei voneinander unabhängig steuerbaren Spannungsquellen 31, 32 und 33, die auch als Gradientenverstärker bezeichnet werden, zum Einstellen der unterschiedlichen Strom-Zeit-Verläufe 21, 22 und 23 in den drei Abschnitten. Dabei ist die steuerbare Spannungsquelle 33 für den dritten Abschnitt gegenüber den anderen Spannungsquellen 31 und 32 verhältnismäßig klein dimensionierbar, da nur der ein zelne Leiterabschnitt 131 mit dem kompensationsbewirkenden Strom versorgt werden muss. Dabei können die unabhängig voneinander steuerbaren Spannungsquellen 32 und 33 dazu genutzt werden, den zweiten und dritten Abschnitt jeweils mit einem kompensationsbewirkenden Strom anderer Zeitkonstante zu beaufschlagen, so dass Wirbelstromfelder unterschiedlicher Zeitkonstanten kompensierbar sind.The 3 shows an interconnection of the three sections of the gradient coil with three independently controllable voltage sources 31 . 32 and 33 , also referred to as gradient amplifiers, for adjusting the different current-time characteristics 21 . 22 and 23 in the three sections. Here is the controllable voltage source 33 for the third section opposite to the other voltage sources 31 and 32 relatively small dimensions, since only the one individual conductor section 131 must be supplied with the compensation-causing current. In this case, the independently controllable voltage sources 32 and 33 be used to apply to the second and third sections in each case with a compensation-generating current other time constant, so that eddy current fields of different time constants are compensated.

Die 4 zeigt als Alternative zur 3 den Anschluss an eine einzige steuerbare Spannungsquelle 40, wobei zwischen dem ersten und dem dritten Abschnitt der Gradientenspule auf der einen Seite und der steuerbaren Spannungsquelle 40 auf der anderen Seite zum Einstellen des nur gradientenfelderzeugenden Stroms im ersten Abschnitt und des nur kompensationsbewirkenden Stroms entsprechend hergerichtete Filtereinrichtungen 44 und 45 geschaltet sind. Dabei sind des Weiteren zwischen den Filtereinrichtungen 44 und 45 bzw. dem zweiten Abschnitt der Gradientenspule auf der einen Seite und der Spannungsquelle 40 auf der anderen Seite induktive Übertrager 41, 42 und 43 geschaltet. Die Filtereinrichtungen 44 und 45 sind dabei beispielsweise als hardwaremäßig parametrierbare Hochpassfilter ausgebildet, so dass vorgenannte Ströme unterschiedlichen Zeitkonstanten für die einzelnen Abschnitte entsprechend erzeugbar sind. In anderen Ausführungsformen kann die Spannungsaufteilung von der einzigen steuerbaren Spannungsquelle 40 auf die drei Abschnitte auch durch entsprechend hergerichtete Spannungsteiler unterstützt werden.The 4 shows as an alternative to 3 the connection to a single controllable voltage source 40 wherein between the first and third sections of the gradient coil on one side and the controllable voltage source 40 on the other hand for setting the only Gradientenfeldzeugenden stream in the first section and the compensation only effecting stream appropriately prepared filter means 44 and 45 are switched. Furthermore, there are between the filter devices 44 and 45 or the second portion of the gradient coil on one side and the voltage source 40 on the other side inductive transformers 41 . 42 and 43 connected. The filter devices 44 and 45 In this case, for example, high-pass filters which can be parameterized in terms of hardware are designed so that the aforementioned currents can be generated correspondingly to different time constants for the individual sections. In other embodiments, the voltage distribution may be from the single controllable voltage source 40 be supported on the three sections by appropriately prepared voltage divider.

Vorausgehend für eine longitudinale Gradientenspule eines hohlzylinderförmigen Gradientenspulensystems 100 Beschriebenes gilt in entsprechender Weise auch für eine, beispielsweise eine vier Teilspulen umfassende transversale Gradientenspule des Gradientenspulensystems 100, wobei beispielsweise die äußerste Windung einer der Teilspulen dem Leiterabschnitt 131 entspricht. Das vorausgehend Beschriebene gilt in entsprechender Weise aber auch für Gradientenspulensysteme anderer Form, beispielsweise für plattenförmige Gradientenspulen.For a longitudinal gradient coil of a hollow cylindrical gradient coil system 100 The same applies in a corresponding manner also to a transverse gradient coil of the gradient coil system comprising, for example, four partial coils 100 For example, where the outermost turn of one of the sub-coils is the conductor section 131 equivalent. The previously described applies in a similar manner but also for gradient coil systems of other shapes, for example plate-shaped gradient coils.

In einer Ausführungsform kann beispielsweise durch Weglassen des dritten Abschnitts in Falle der 3 auf die steuerbare Spannungsquelle 33 und im Falle der 4 auf die Filtereinrichtung 45 und den induktiven Übertrager 43 verzichtet werden, wodurch der Aufwand bei der Stromversorgung der Abschnitte zwar verringert wird, gleichzeitig aber natürlich gewisse Einschränkungen in den Kompensationsmöglichkeiten, beispielsweise hinsichtlich einer Linearität von Gradientenfeldern innerhalb des Abbildungsvolumens, in Kauf genommen werden müssen. Gegenüber einer konventionellen aktiv oder auch nicht aktiv geschirmten Gradientenspule verbleibt aber nach wie vor ein erhöhter Aufwand bei der Stromversorgung.In one embodiment, for example, by omitting the third portion in the case of 3 on the controllable voltage source 33 and in the case of 4 on the filter device 45 and the inductive transformer 43 are omitted, whereby the effort in the power supply of the sections is indeed reduced, but of course certain restrictions in the compensation options, for example, with regard to a linearity of gradient fields within the imaging volume, must be taken into account. Compared to a conventional active or not actively shielded gradient coil but still remains an increased effort in the power supply.

Eine Ausführungsform der Erfindung, bei der man wie bei einem konventionellen Gradientenspulensystem mit einer steuerbaren Spannungsquelle je Gradientenspule auskommt ist, ist nachfolgend anhand der 5 beschrieben. Dazu zeigt die 5 einen Längsschnitt durch ein Magnetresonanzgerät, wobei ähnlich wie in der 1 nur der rechte obere Quadrant des Längsschnitts dargestellt ist. Das Magnetresonanzgerät umfasst dabei einen in Wesentlichen hohlzylinderförmigen, elektrisch leitenden Vakuumbehälter 10a eines Grundfeldmagneten, wobei die Höhlung des Vakuumbehälters 10a zum Umsetzen des Konzepts der eingangs erwähnten DE 101 56 770 A1 fassmantelartig ausgebaucht ist. In der Höhlung ist ein, zwei voneinander getrennte, hohlzylinderförmige Hälften umfassendes Gradientenspulensystem 100a angeordnet.An embodiment of the invention, in which one manages as with a conventional gradient coil system with a controllable voltage source per gradient coil, is below with reference to 5 described. This shows the 5 a longitudinal section through a magnetic resonance device, wherein similar as in the 1 only the right upper quadrant of the longitudinal section is shown. The magnetic resonance apparatus in this case comprises a substantially hollow-cylindrical, electrically conductive vacuum container 10a a basic field magnet, wherein the cavity of the vacuum vessel 10a for implementing the concept of the aforementioned DE 101 56 770 A1 gauchmantelartig is bulged. In the cavity is one, two separate, hollow cylindrical halves comprehensive gradient coil system 100a arranged.

Dieses Gradientenspulensystem 100a beinhaltet auf einem ersten Zylindermantel angeordnete Leiterabschnitte 110 einer longitudinalen Gradientenspule sowie der Gradientenspule zugeordnet Leiterabschnitte 130 einer Kompensationsspule, die bezüglich den Leiterabschnitten 110 der Gradientenspule auf einem zweiten Zylindermantel angeordnet sind, der bezüglich dem ersten Zylindermantel einem Abbildungsvolumen 15a des Magnetresonanzgeräts kürzer beabstandet ist. Die Leiterabschnitte 110 und 130 sind dabei in Reihe geschaltet, so dass sie mit einer einzigen steuerbaren Spannungsquelle 50 betreibbar sind. Dabei sind die Leiterabschnitte 110 und 130 beispielsweise derart gestaltet, dass bei einem Betrieb der beiden Spulen in Reihe ein durch Wirbelströme unbeeinflusster Betrieb ermöglicht wird. Ist in einer Ausführungsform die Korrekturspule mit einem Schalter 55 kurzschließbar ausgebildet, so kann auch mit der Gradientenspule allein ein zwar von Wirbelströmen beeinflusster Betrieb durchgeführt werden, wobei dann aber das Gradientenfeld beispielsweise eine höhere Linearität innerhalb des Abbildungsvolumens 15a aufweist.This gradient coil system 100a includes arranged on a first cylinder jacket conductor sections 110 a longitudinal gradient coil and the gradient coil associated conductor sections 130 a compensation coil with respect to the conductor sections 110 the gradient coil are arranged on a second cylinder jacket, which with respect to the first cylinder jacket an imaging volume 15a of the magnetic resonance device is shorter spaced. The conductor sections 110 and 130 are connected in series, giving them a single controllable voltage source 50 are operable. Here are the conductor sections 110 and 130 For example, designed in such a way that during operation of the two coils in series, an uninfluenced by eddy currents operation is possible. In one embodiment, the correction coil is with a switch 55 formed short-circuited, it can also be carried out with the gradient coil alone although influenced by eddy currents operation, but then the gradient field, for example, a higher linearity within the imaging volume 15a having.

Allgemein gesprochen heißt dies, dass durch die Reihenschaltung die Anforderungen an das Kompensieren des Wirbelstromfelds durch Einschränkungen in der Wahlfreiheit der Gestaltung des Gradientenfelds, also der Kugelkoeffizienten des in Form einer Kugelfunktionsreihenentwicklung dargestellten Gradientenfelds, erfüllt werden, wodurch insbesondere eine Linearität des Gradientenfeld über dem Abbildungsvolumen Einschränkungen unterliegt. Die Folgen der reduzierten Linearität bei wirbelstromkompensierenden Betrieb können aber beispielsweise durch nachträglich auf die aufgenommenen Magnetresonanzdaten anzuwendende Korrekturalgorithmen neutralisiert werden.Generally spoken means this, because of the series connection, the requirements for compensating of the eddy current field due to restrictions on freedom of choice the design of the gradient field, ie the spherical coefficient of the gradient field represented in the form of a spherical function series development, Fulfills in particular, whereby a linearity of the gradient field over the Imaging volume limitations subject. The consequences of reduced linearity in eddy current compensating Can operate but for example by belated Correction algorithms to be applied to the acquired magnetic resonance data be neutralized.

Der Einsatz der erfindungsgemäßen Spulenanordnung bei einem Magnetresonanzgerät entsprechend dem Konzept der DE 101 56 770 A1 geht insbesondere mit dem Vorteil einher, dass die elektrisch leitfähige Struktur, beispielsweise der Vakuumbehälter 10a des Grundfeldmagneten, als Wirbelstromfläche mit einer mäßigeren Verformung, beispielsweise mit einer mäßigeren Ausbauchung, gestaltet werden kann, da nur noch kleinere Abweichungen auszugleichen sind.The use of the coil arrangement according to the invention in a magnetic resonance apparatus according to the concept of DE 101 56 770 A1 goes especially with the advantage that the electrically conductive structure, such as the vacuum tank 10a of the basic field magnet can be designed as an eddy current surface with a more moderate deformation, for example with a more moderate bulging, since only minor deviations must be compensated.

Die bei der 5 gezeigte Anordnung von Leiterabschnitten 130 zum Kompensieren des Wirbelstromfelds auf einer dem Abbildungsvolumen 15a näheren Fläche als Leiterabschnitte 110 zum Erzeugen des Gradientenfelds kann natürlich generell verwendet werden. Ursächlich dafür kann beispielsweise sein, dass für eine gute Kompensationswirkung in der Fläche der gradientenfelderzeugenden Leiterabschnitte Leiterüberschneidungen notwendig würden. Die weitere Fläche der kompensationsbewirkenden Leiterabschnitte kann beispielsweise eine Fläche des Gradientenspulensystems sein, in der Kühleinrichtungen des Gradientenspulensystems angeordnet sind, wobei dann in dieser Fläche gegebenenfalls die kompensationsbewirkenden Leiterabschnitte aller Gradientenspulen des Gradientenspulensystems anordenbar sind.The at the 5 shown arrangement of conductor sections 130 for compensating the eddy current field on an imaging volume 15a closer surface than conductor sections 110 Of course, to generate the gradient field can generally be used. The reason for this can be, for example, that for a good compensation effect in the area of the gradient-field-generating conductor sections, conductor overlaps would be necessary. The further surface of the compensation-effecting conductor sections can be, for example, a surface of the gradient coil system in which cooling devices of the gradient coil system are arranged, in which case the compensation-causing conductor sections of all gradient coils of the gradient coil system can then be arranged in this surface.

Claims

Magnetic resonance apparatus, comprising - a coil arrangement for generating a magnetic gradient field in an imaging volume ( 15 ; 15a ) Magnetic resonance apparatus and - an electrically conductive structure, which surrounds the coil assembly at least partially and are caused in the case of a time-varying current flow in the coil arrangement eddy currents, the gradient field within the imaging volume ( 15 ; 15a ) cause disturbing eddy current field, wherein - the coil arrangement comprises the following two conductor sections: - a first exclusively for generating the gradient field contributing conductor section ( 111 . 112 . 113 . 114 ; 110 ), - a second conductor section contributing both to the generation of the gradient field and to compensating the eddy current field ( 121 . 122 ), and wherein - the second conductor section contributing to the compensation ( 121 . 122 ) with regard to the imaging volume ( 15 ; 15a ) is less than or equidistant than or as the gradient field contributing first conductor portion ( 111 . 112 . 113 . 114 ; 110 ).

Magnetic resonance apparatus according to claim 1, wherein the coil arrangement comprises a third conductor section (17) which exclusively contributes to compensating the eddy current field. 130 ; 131 ) includes.

Magnetic resonance apparatus according to claim 2, wherein the third conductor section ( 130 ; 131 ) with respect to the imaging volume is one or evenly spaced as or as one of the gradient field contributing conductor sections ( 110 ; 111 . 112 . 113 . 114 ).

Magnetic resonance apparatus according to claim 2 or 3, wherein the third conductor section ( 130 ; 131 ) is formed switchable.

Magnetic resonance apparatus according to one of claims 1 to 4, wherein at least two of the conductor sections ( 110 . 130 ) are connected in series.

magnetic resonance apparatus according to one of the claims 1 to 5, wherein one of the conductor sections with a first controllable Voltage source is connectable and at least one other of the conductor sections is connectable to a second controllable voltage source, the is independently controllable from the first voltage source.

Magnetic resonance apparatus according to one of claims 1 to 5, wherein at least two of the conductor sections via inductive transformers ( 41 . 42 . 43 ) and or filter devices ( 44 . 45 ) with a single controllable voltage source ( 40 ) are connectable.

Magnetic resonance apparatus according to one of claims 2 to 7, wherein the first ( 110 . 111 . 112 . 113 . 114 ) or second ( 121 . 122 ) Conductor section is arranged on a first surface and the third conductor section ( 130 ; 131 ) is arranged on a second surface corresponding to the imaging volume ( 15 ; 15a ) is spaced shorter than the first surface.

magnetic resonance apparatus according to claim 8, wherein the surfaces cylinder jackets are.

Magnetic resonance apparatus according to one of claims 1 to 9, wherein the structure is formed such that at least within the imaging volume ( 15 ; 15a ) the eddy current field is similar to the gradient field.

Magnetic resonance apparatus according to claim 10, wherein the Structure has a barrel-like bulge.

Magnetic resonance apparatus according to one of Claims 1 to 11, the structure being a vacuum container ( 10 ; 10a ) of a superconducting basic field magnet of the magnetic resonance apparatus.