DE102004033722A1 - Radio frequency volume coil for MRI and MRS has an octahedral shape made up linear elements that are combined to form a control network - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Radio-Frequenz-Volumenspule, die in der MagnetT resonanz-Bildgebung und Magnetresonanz-Spektroskopie zum Senden und Empfangen von Radiofrequenzfeldern im Nahbereich, d.h. in dem von der Spule eingeschlossenen Volumen, dient. Für die Anwendung ergeben sich vielfältige Möglichkeiten. Ein besonderes Anwendungsgebiet der Magnetresonanz liegt im medizinischen Bereich, so etwa bei der Untersuchung des menschlichen Kopfes und des Gehirns. Ein weiteres Anwendungsgebiet liegt in der Untersuchung von Materialien auf deren chemische Zusammensetzung und deren physikalische Eigenschaften wie z.B. der Diffusion.The The invention relates to a radio-frequency volume coil, which in the Magnetic Resonance Imaging and Magnetic Resonance Spectroscopy for Transmitting and receiving radio frequency fields at close range, i. in the volume enclosed by the coil. For the application revealed manifold Options. A special field of application of magnetic resonance is medical Range, such as in the study of the human head and of the brain. Another area of application is the investigation of materials on their chemical composition and their physical Properties such as e.g. the diffusion.
In der Magnetresonanz-Bildgebung (MRI) bzw. der Magnetresonanz-Spektroskopie (MRS oder NMR-Spektroskopie) werden die zu untersuchenden Objekte in ein statisches Magnetfeld (B0) gebracht. Dies führt für Atomkerne mit einem von Null verschiedenen Kernspin zu einer Aufspaltung der sonst entarteten Kernspinenergieniveaus. Durch Einstrahlen elektromagnetischer Strahlung geeigneter Frequenzen (B1), der so genannten Übergangsfrequenzen, lassen sich diese Energieniveaus in einem NMR-spektroskopischen Experiment untersuchen. Dieses Experiment lässt mannigfaltige Rückschlüsse auf die in dem Objekt vorhandenen chemischen Verbindungen, deren Strukturen und chemischen und physikalischen Wechselwirkungen zu.In magnetic resonance imaging (MRI) or magnetic resonance spectroscopy (MRS or NMR spectroscopy), the objects to be examined are placed in a static magnetic field (B 0 ). For atomic nuclei with a non-zero nuclear spin this leads to a splitting of the otherwise degenerate nuclear spin energy levels. By irradiating electromagnetic radiation of suitable frequencies (B 1 ), the so-called crossover frequencies, these energy levels can be investigated in an NMR spectroscopic experiment. This experiment allows manifold conclusions about the chemical compounds present in the object, their structures and chemical and physical interactions.
Durch die Verwendung von B0-Feldern, denen ein Gradientenfeld überlagert ist, oder durch Verwendung von B1-Feldern, die einen Gradienten besitzen, wird die Übergangsfrequenz bzw. die Übergangsintensität zwischen zwei Kernspinniveaus ortsabhängig. Dies nutzt man bei der Magnetresonanz-Bildgebung und bei der MR-gestützten Diffusionsexperimenten aus.By using B 0 fields superimposed on a gradient field, or by using B 1 fields having a gradient, the crossover frequency or transition intensity between two nuclear spin levels becomes location dependent. This is used in magnetic resonance imaging and in MR-assisted diffusion experiments.
Für die Einstrahlung der elektromagnetischen Strahlung, die in der Regel im Radiofrequenzbereich erfolgen muss, verwendet man so genannte Hochfrequenz (HF)- oder Radiofrequenz (RF)-Spulen. Die Spulen lassen sich nach Oberflächen- und Volumenspulen unterscheiden. Das sind neben anderen einfache Leiterschleifen, Sattelspulen, Solenoide, Loop-Gap-, Birdcage- und TEM-Resonatoren. Auch Kombinationen von Volumenspulen und Oberflächenspulen sind bekannt.For the radiation the electromagnetic radiation, which is usually in the radio frequency range must be done, one uses so-called high-frequency (RF) - or radio frequency (RF) coils. The coils can be differentiated according to surface and volume coils. These are among other simple conductor loops, saddle coils, solenoids, Loop gap, birdcage and TEM resonators. Also combinations of Volume coils and surface coils are known.
Es
sind eine Vielzahl von Volumenspulen bekannt. Volumenspulen mit
einem homogenem B1-Feld sind insbesondere
TEM-Spulen (
Die Aufgabenstellung der Erfindung besteht in der Angabe einer Radio-Frequenz-Volumenspule für die Magnetresonanz-Bildgebung (MRI) und Magnetresonanz-Spektroskopie (MRS), die sich sowohl wie eine Oberflächenspule als auch wie eine Volumenspule verhält und somit die Vorteile von Volumenspulen und Oberflächenspulen in sich vereint. Die Spule soll folgenden Eigenschaften genügen:
- • Beim Einsatz als Volumenspule sollen sich innerhalb des eingeschlossenen Volumens homogene B1-Felder erzeugen lassen. Dabei soll die Orientierung der erzeugten B1-Felder in alle 3 Raumrichtungen frei wählbar sein.
- • Beim Einsatz als Volumenspule sollen sich innerhalb des Volumens B1-Feldgradienten erzeugen lassen, die in alle 3 Raumrichtungen frei wählbar sind.
- • Beim Einsatz als Oberflächenspule soll diese sich in allen 3 Raumrichtungen um das eingeschlossene Volumen orientieren lassen.
- • When used as a volume coil, homogeneous B 1 fields should be generated within the enclosed volume. The orientation of the generated B 1 fields should be freely selectable in all three spatial directions.
- • When used as a volume coil, B 1 field gradients should be generated within the volume, which can be freely selected in all three spatial directions.
- • When used as a surface coil, it should be orientated around the enclosed volume in all three spatial directions.
So soll die Aufhebung der Beschränkung der räumlichen Ausrichtung des B1-Feldes möglich sein, d.h., die Orientierung des B1-Feldes soll in alle 3 Raumrichtungen innerhalb des eingeschlossenen Volumens möglich sein. Weiterhin soll die konstruktionsbedingte Trennung zwischen homogener B1-Feld Spule, und B1-Feldgradientenspule aufgehoben werden.Thus, the abolition of the restriction of the spatial orientation of the B 1 field should be possible, ie, the orientation of the B 1 field should be possible in all three spatial directions within the enclosed volume. Furthermore, the design-related separation between homogeneous B 1 field coil, and B 1 -Fieldgradientenspule should be repealed the.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Anspruch 1 beanspruchte Radio-Frequenz-Volumenspule gelöst, die in weiteren Ansprüchen vorteilhaft ausgestaltet wird.According to the invention Task by the claimed in claim 1 radio-frequency volume coil solved, in further claims is designed advantageous.
In der folgenden Darstellung wird unter der Punktgruppe Oh die aus der F.A. Cotten, „Chemical Applications of Group Theory", 3. Aufl., Wiley-Interscience, 1990, bekannte Punktgruppentheorie verstanden.In the following presentation, the group of points O h is understood to be the group of points known from FA Cotten, Chemical Applications of Group Theory, 3rd Ed., Wiley-Interscience, 1990.
Die erfindungsgemäße Oktaederspule ist durch die oktaedrische Aneinanderreihung 12 resonanter Leitungselemente definiert. Dabei bilden die resonanten Leitungselemente die Kanten der Oktaederspule. Die Enden von jeweils vier Leitungselementen bilden eine Oktaederecke. Die Geometrie der Spule wird durch die Punktgruppe Oh beschrieben. Dabei ist nicht gefordert, dass alle 12 Leitungselemente auch wirklich resonant ausgeführt sind. Ob ein Leitungselement resonant ausgeführt werden muss oder aber nicht resonant ausgeführt werden kann, hängt von der Symmetrie des zu erzeugenden B1-Feldes ab.The octahedron coil according to the invention is defined by the octahedral sequence 12 of resonant line elements. The resonant line elements form the edges of the octahedron coil. The ends of each four line elements form an octahedral corner. The geometry of the coil is described by the point group O h . It is not required that all 12 line elements are really resonant. Whether a line element must be performed resonantly or can not be performed resonantly depends on the symmetry of the B 1 field to be generated.
Die Aufgabe wird auch erfindungsgemäß durch eine verzerrte Oktaederspule gelöst. Hierunter wird verstanden eine Verschiebung der Oktaederecken bezüglich der idealen Oktaedergeometrie. In diesem Fall sind die räumlichen Dimensionen der 12 resonanten Leitungselemente nicht identisch. Die Geometrie der Spule kann dann durch eine der Untergruppen der Punktgruppe Oh beschrieben werden.The object is also achieved according to the invention by a distorted octahedron coil. By this is meant a shift of the octahedral corners with respect to the ideal octahedral geometry. In this case, the spatial dimensions of the 12 resonant line elements are not identical. The geometry of the coil can then be described by one of the subgroups of the point group O h .
Die in der Oktaederspule erzeugbaren resonanten Strompfade/Schwingungsmoden und die daraus resultierenden B1-Felder sind durch die irreduziblen Repräsentationen der Punktgruppe Oh bzw. deren Untergruppen im Falle verzerrter Oktaeder vorgegeben. D.h. es können nur B1-Felder erzeugt werden, die die Symmetrie einer oder der Linearkombination mehrerer irreduzibler Repräsentationen besitzen.The resonant current paths / modes which can be generated in the octahedral coil and the resulting B 1 fields are given by the irreducible representations of the point group O h or its subgroups in the case of distorted octahedra. That is, only B 1 fields can be generated which have the symmetry of one or the linear combination of several irreducible representations.
Die Resonanzfrequenz des in der Oktaederspule erzeugten B1-Feldes entspricht der Resonanzfrequenz der resonanten Leitungselemente. Durch Kopplung der resonanten Leitungselemente kann die Resonanzfrequenz eines Schwingungsmodes der Oktaederspule im Vergleich zur Resonanzfrequenz der einzelnen Leitungselemente verschoben sein. Die Frequenzverschiebung ist proportional zur Stärke der Kopplung der verwendeten resonanten Leitungselemente. Diese kopplungsbedingte Resonanzverschiebung kann für jeden gewünschten Schwingungsmodus einer aufgebauten Oktaederspule experimentell bestimmt werden. Durch Kapazitäts- oder Induktivitätsänderung der einzelnen Leitungselemente oder durch die Kapazitäts- oder Induktivitätsänderung zusammenhängender Gruppen von Leitungselementen kann dieser Effekt korrigiert werden.The resonant frequency of the B 1 field generated in the octahedron coil corresponds to the resonant frequency of the resonant line elements. By coupling the resonant line elements, the resonance frequency of a vibration mode of the octahedron coil can be shifted in comparison to the resonance frequency of the individual line elements. The frequency shift is proportional to the strength of the coupling of the resonant line elements used. This coupling-related resonance shift can be experimentally determined for any desired mode of oscillation of a constructed octahedral coil. By changing the capacitance or inductance of the individual line elements or by changing the capacitance or inductance of contiguous groups of line elements, this effect can be corrected.
Die elektronischen Bauelemente (R,C,L,Transmission-Lines, Streifenleiter), die zum Aufbau der resonanten Teilspulen verwendet werden, sind frei wählbar.The electronic components (R, C, L, transmission lines, strip conductors), which are used to build the resonant partial coils are freely selectable.
Der räumliche Aufbau der resonanten Leitungselemente bestimmt die räumliche B1-Feldintensität innerhalb der Oktaederspule. Durch geeignete Wahl des räumlichen Verlaufs der resonanten Leitungselemente lässt sich die räumliche B1-Feldintensitätsverteilung in gewünschter Weise beeinflussen. Ist der räumliche Verlauf der 12 Leitungselemente nicht identisch, führt das zu einer Verzerrung des Oktaeders. Damit muss die Oktaederspule durch eine Untergruppe der Punktgruppe Oh beschrieben werden.The spatial structure of the resonant line elements determines the spatial B 1 field intensity within the octahedron coil. By suitable choice of the spatial profile of the resonant line elements, the spatial B 1 field intensity distribution can be influenced in the desired manner. If the spatial course of the 12 line elements is not identical, this leads to a distortion of the octahedron. Thus, the octahedral coil must be described by a subgroup of the point group O h .
Die Anordnung der resonanten Leitungselemente erfolgt so, dass die Gesamtanordnung der 12 Leitungselemente einen regulären oder verzerrten Oktaeder ergibt. Dabei entsprechen die 6 Verknüpfungspunkte der Leitungselemente den Ecken des Oktaeders. Diese Verknüpfungspunkte haben endliche Ausdehnung und können auch als abgeschnittene Oktaederecken ausgebildet sein. Die Verknüpfungspunkte verbinden i.d.R. die an diesen zusammenstoßenden 4 resonanten Leiterelemente. Sie können aber auch genutzt werden, um hochfrequente Ströme einzuspeisen oder elektronische Bauteile zu platzieren, die zwei oder mehr Leiterelemente miteinander verknüpfen. Letzteres ist nur möglich, wenn die Symmetriebetrachtung des gewünschten B1 Feldes dies zulässt.The arrangement of the resonant line elements is such that the overall arrangement of the 12 line elements results in a regular or distorted octahedron. The 6 connection points of the line elements correspond to the corners of the octahedron. These join points have finite extent and may also be designed as truncated octahedral corners. The connection points usually connect the 4 resonant conductor elements which collide with these. But they can also be used to feed high-frequency currents or to place electronic components that link two or more conductor elements together. The latter is only possible if the symmetry consideration of the desired B 1 field allows this.
Die Ansteuerung der resonanten Leitungselemente kann kapazitiv oder induktiv erfolgen. Ob eine resonantes Leitungselement der Oktaederspule angesteuert werden muss, und in welcher Phase die Ansteuerung erfolgen muss, ergibt sich aus der Symmetriebetrachtung des B1-Feldes, das erzeugt werden soll. Unter Berücksichtigung der Symmetrie des zu erzeugenden B1-Feldes kann die Ansteuerung der resonanten Leiterelemente über die Oktaederecken oder entlang der Oktaederkanten erfolgen.The control of the resonant line elements can be capacitive or inductive. Whether a resonant line element of the octahedron coil must be controlled, and in which phase the control must occur, results from the symmetry consideration of the B 1 field that is to be generated. Taking into account the symmetry of the B 1 field to be generated, the driving of the resonant conductor elements can take place via the octahedral corners or along the edges of the octahedra.
Die erfindungsgemäße Volumenspule stellt einen neuen Typ dar. Sie baut auf der Erkenntnis auf, das sich bisher verwendete Volumenspulen analog zu chemischen Verbindungen durch Punktgruppen beschreiben lassen. So stellt z.B. die von Merkte entwickelte (Silva A. C und Merkle H., Hardware Considerations for Functional Magnetic Resonace Imaging, Concepts in Magnetic Resonance Part A, Vol 16A(1) 35-49 (2003)) Helmspule eine trigonal pyramidale Anordnung von Teilspulen dar, deren Symmetrie sich durch die Punktgruppe C4v beschreiben lässt. In Weiterführung dieser Erkenntnis ermöglicht die erfindungsgemäße Spule sowohl die Erzeugung von homogenen B1-Feldern als auch für die Erzeugung von B1-Feldgradienten im eingeschlossenen Oktaedervolumen. Dabei ist die Orientierung dieser B1-Felder bzw. Gradienten in alle 3 Raumrichtungen frei wählbar.The volume coil according to the invention represents a new type. It builds on the knowledge that previously used volume coils can be described analogously to chemical compounds by point groups. For example, the Helmholtz coil developed by Merkte (Silva A. C and Merkle H., Hardware Considerations for Functional Magnetic Resonance Imaging, Concepts in Magnetic Resonance Part A, Vol 16A (1) 35-49 (2003)) has a trigonal pyramidal arrangement of Part coils whose symmetry is described by the point group C 4v leaves. In continuation of this finding, the coil according to the invention allows both the generation of homogeneous B 1 fields and for the generation of B 1 field gradients in the enclosed octahedral volume. The orientation of these B 1 fields or gradients in all three spatial directions is freely selectable.
Die Spule kann auch in Schwingungsmoden betrieben werden, die Untergruppen der Oh Gruppe sind. Dies kann genutzt werden, um eine Lokalisierung des B1-Feldes innerhalb des Oktaedervolumens zu erreichen. Diese Lokalisierung führt zu einer erhöhten Empfindlichkeit der Spule in dem selektierten Volumenelement im Vergleich zum Betrieb als Volumenspule.The coil can also be operated in vibration modes which are subgroups of the O h group. This can be used to achieve a localization of the B 1 field within the octahedral volume. This localization results in increased sensitivity of the coil in the selected volume element as compared to volume coil operation.
Die Spule kann sowohl als parallele Transmit-, parallele Receive- als auch parallele Transceive-Spule verwendet werden, wenn jedes Spulenelement oder jede Gruppe von Spulenelementen mit eigenen Sende- und Empfangskanälen versehen wird.The Coil can be used both as a parallel transmit, parallel receive as Also, parallel transceiver coil can be used when each coil element or providing each group of coil elements with their own transmit and receive channels becomes.
Das einzelne Ansteuern und Auslesen der 12 resonanten Leitungselemente ermöglicht es, die Spule in ein und dem selben Experiment zur Erzeugung von homogenen B1-Feldern, B1-Feldgradienten und lokalen B1-Feldern einzusetzen.The single driving and reading out of the 12 resonant line elements makes it possible to use the coil in one and the same experiment to generate homogeneous B 1 fields, B 1 field gradients and local B 1 fields.
Die erfindungsgemäße Spule bietet eine Reihe von Vorteilen. Durch geeignetes Ansteuern und resonantes Abstimmen der Leitungselemente lassen sich homogene B1-Felder und B1-Feldgradienten erzeugen. Durch das einzelne Ansteuern der Leitungselemente lässt sich auch eine gezielte Lokalisierung des B1-Feldes innerhalb des Oktaedervolumens erreichen. Alle in der Spule erzeugbaren resonanten Ströme bzw. B1-Felder sind durch die oktaedrische Spulengeometrie vorgegeben, und können anhand gruppentheoretischer Betrachtungen auf einzelne oder Linearkombinationen einzelner irreduzibler Repräsentationen der oktaedrischen Punktgruppe Oh oder deren Untergruppen zurückgeführt werden. Auf Grund der einzelnen Ansteuerbarkeit der die Oktaederspule aufbauenden Leitungselemente kann sie für parallele Volumenanregung oder Bildaufnahme eingesetzt werden. Weiterhin bietet die Oktaederspule auf Grund ihrer hohen Symmetrie die Möglichkeit, während eines Experiments die räumliche Orientierung des erzeugten B1-Feldes oder des B1-Feldgradienten in alle 3 Raumrichtungen zu ändern. Dies kann zur Vereinfachung bestehender Experimente eingesetzt werden, als auch zur Entwicklung neuartiger Pulssequenzen führen.The coil according to the invention offers a number of advantages. By suitable driving and resonant tuning of the line elements, homogeneous B 1 fields and B 1 field gradients can be generated. By individually controlling the line elements, a targeted localization of the B 1 field within the octahedral volume can be achieved. All resonant currents or B 1 fields that can be generated in the coil are given by the octahedral coil geometry, and can be attributed to group or theoretical combinations of single or linear combinations of individual irreducible representations of the octahedral point group O h or its subgroups. Due to the individual controllability of the octahedron constituent line elements, it can be used for parallel volume excitation or image acquisition. Furthermore, due to its high symmetry, the octahedral coil offers the possibility of changing the spatial orientation of the generated B 1 field or the B 1 field gradient in all three spatial directions during an experiment. This can be used to simplify existing experiments as well as lead to the development of novel pulse sequences.
In
den folgenden Ausführungsbeispielen wird
die erfindungsgemäße Spule
an Hand einer Oktaederspule erläutert.
Es wird gezeigt, wie die Symmetrie zu den gewünschten B1-Feldern
und den Strompfaden in der Oktaederspule bestimmt wird. Für alle Beispiele
wird die in der
Die
Beispiel 1example 1
Oktaederspule mit Oh Symmetrie und homogenem B1-Feld entlang xy.Octahedral coil with O h symmetry and homogeneous B 1 field along xy.
In diesem Beispiel wird die Symmetrie für ein homogenes, xy polarisiertes B1-Feld in der Punktgruppe Oh bestimmt. Anschließend wird ein Strompfad für dieses B1-Feld ermittelt, indem das Vektorprodukt zwischen dem Ortsvektor für den Mittelpunkt eines resonanten Leiterelements und dem B1-Feldvektor gebildet wird, der sich aus der Summe der B1-Feldervektoren der das Leitungselement einschließenden Oktanten ergibt. Wenn gewünschtes B1-Feld und der bestimmte Strompfad zusammengehören, dann müssen beide die gleiche Repräsentation in der Punktgruppe Oh besitzen.In this example, the symmetry for a homogeneous, xy polarized B 1 field in the point group O h is determined. Subsequently, a current path for this B 1 field is determined by forming the vector product between the position vector for the center of a resonant conductor element and the B 1 field vector resulting from the sum of the B 1 field vectors of the octant enclosing the line element. If the desired B 1 field and the particular current path belong together then both must have the same representation in the point group O h .
1.1. B1-Feld Symmetrie1.1. B 1 field symmetry
Die
reduziblen Repräsentationen
eines homogenen B1-Feldes, das in die xy-Richtung polarisiert
ist, lässt
sich bestimmen, in dem man in jeden Oktanten der Oktaederspule einen
B1-Feldvektor zeichnet (
Den
für die
Symmetriebetrachtungen benötigten
Satz von Basisfunktionen bilden die Ortskoordinaten und Orientierungen
der acht in
Die
dargestellte homogene B1-Feldverteilung hat
die Repräsentationen
1.2. Strompfad und Symmetrie1.2. Current path and symmetry
Die
durch das Vektorprodukt gegebene Stromverteilung zu obigem homogenen
B1-Feld
ist in der
Die
dargestellte Stromverteilung hat die Repräsentation
1.3. Ergebnis der Symmetrieanalyse1.3. Result of the symmetry analysis
Die Repräsentation des B1-Feldes Γ = T1u und die der Strompfade Γ = T1g entsprechen einander. Beide enthalten ausschließlich die irreduzible Repräsentation vom Typ T1.The representation of the B 1 field Γ = T 1u and that of the current paths Γ = T 1g correspond to each other. Both contain only the irreducible representation of type T 1 .
Der Unterschied bezüglich der Inversion (Subscript „u" und „g" für gerade und ungerade) ist leicht zu verstehen: Man führe sich vor Augen, dass ein Kreisstrom zu einem B1-Feld führt, das senkrecht zu der vom Kreisstrom eingeschlossenen Fläche steht. Daraus folgt, dass der Kreisstrom bezüglich einer Inversion im Kreismittelpunkt ein positives Vorzeichen besitzen muss (=> Subskript g für gerade), während das B1-Feld ein negatives Vorzeichen besitzt (=> Subskript u für ungerade).The difference in inversion (subscript "u" and "g" for even and odd) is easy to understand: Recall that a circular current leads to a B 1 field that is perpendicular to the area enclosed by the circulating current , It follows that the circular current must have a positive sign relative to an inversion in the center of the circle (= subscript g for even), while the B 1 field has a negative sign (=> subscript u for odd).
Die
Symmetrieanalyse zeigt auch, dass kein Strom in den in der xy Ebene
liegenden Leitungselementen
1.4. Elektronischer Aufbau einer realen Oktaederspules1.4. Electronic construction a real octahedral spool
Das
Leiterelementenetzwerk der Oktaederspule lässt sich, wie in
Die
nicht resonanten Leiterelemente
Die
resonanten Leiterelemente
Die
für die
Resonanzbedingung nötige
Kapazität
wurde an den Verknüpfungspunkten
eingesetzt. An diesen Verknüpfungspunkten
wurde auch die Kapazitive HF-Einkopplung
vorgenommen (
1.5. Ergebnisse1.5. Results
Nachfolgend
sind dreidimensionale Polygon-Plots gezeigt, die mit der Oktaederspule
in einem MRI-Experiment erhalten wurden (
Um
die Homogenität
des B1-Feldes zu messen, wurde der „ReferenceGain" für axiale
Schichten in 5 mm Schritten entlang der z-Achse bestimmt. Der ReferenceGain
Wert gibt die Dämpfung
der HF-Sendeleistung an, die nötig
ist, um maximale Intensität
in der Schicht zu bekommen. D.h., je höher der ReferenceGain-Wert
ist, umso höher
ist die Dämpfung
der Sendeleistung und umso empfindlicher ist die Spule. Der in
1.6. Zusammenfassung1.6. Summary
Die Oktaederspule kann in der oben hergeleiteten und beschriebenen Ansteuerung ein homogenes B1-Feld erzeugen.The octahedral coil can generate a homogeneous B 1 field in the drive derived and described above.
Beispiel 2Example 2
Oktaederspule mit Oh Symmetrie aber Lokalisierung des B1-Feldes in der oberen HalbkugelOctahedral coil with O h symmetry but localization of the B 1 field in the upper hemisphere
In diesem Beispiel wird die Lokalisierung des B1-Feldes in der oberen Halbkugel der Oktaederspule erreicht.In this example, the localization of the B 1 field in the upper hemisphere of the octahedron coil is achieved.
2.1. B1-Feld Symmetrie2.1. B 1 field symmetry
Die
Die
dargestellte lokalisierte B1-Feldverteilung hat
in der Punktgruppe Oh die Repräsentation
Die dargestellte lokalisierte B1-Feldverteilung besitzt aber keine Oktaedersymmetrie wie die Spule, sondern gehört zur Punktgruppe C4v, die eine Untergruppe der Oh-Punktgruppe ist.However, the illustrated localized B 1 field distribution has no octahedral symmetry like the coil, but belongs to the point group C 4v , which is a subgroup of the O h point group.
In
der Punktgruppe C4v besitzt die lokalisierte B1-Feldverteilung die Repräsentation
2.2. Strompfad und Symmetrie2.2. Current path and symmetry
Die
durch das Vektorprodukt gegebene Stromverteilung zu obigem lokalen
B1-Feld ist in der
Der
dargestellte Strompfad hat in der Punktgruppe der Oktaederspule
(Oh) die Repräsentation
Der
dargestellte Strompfad besitzt aber C4v Symmetrie
und hat in der dazugehörenden
Punktgruppe die Repräsentation
2.3. Ergebnis der Symmetrieanalyse2.3. Result of the symmetry analysis
Die Repräsentation des B1-Feldes und die der Strompfade entsprechen einander, wenn man der Symmetrieanalyse die reduzierte Symmetrie des lokalisierten B1-Feldes zugrunde legt.The representation of the B 1 field and that of the current paths correspond to each other when the symmetry analysis is based on the reduced symmetry of the localized B 1 field.
2.4. Elektronischer Aufbau einer realen Oktaederspule mit Halbkugellokalisierung2.4. Electronic construction a real octahedron coil with hemisphere localization
Nach
obigem Strompfad müssten
die Leitungselemente
2.5. Ergebnisse2.5. Results
Die
für das
Gel-Phantom erhaltenen Ausleuchtungen sind in den Polygon-Plots
dargestellt (
Der
Plot des ReferenceGains (als Maß für die Empfindlichkeit
der Spule) gegen die Position der selektierten axialen Schicht ist
in der Graphik in
2.6. Zusammenfassung2.6. Summary
In diesem Beispiel wird gezeigt, dass die Oktaederspule ohne Änderung ihres räumlichen Aufbaus als lokale Spule eingesetzt werden kann.In This example shows that the octahedron coil without change their spatial Structure can be used as a local coil.
Die lokale Ansteuerung führt zu einer erhöhten Empfindlichkeit der Oktaederspule in dem selektierten Volumen.The local control leads to an increased Sensitivity of the octahedral coil in the selected volume.
Beispiel 3Example 3
Oktaederspule mit Oh Symmetrie und B1-Feldgradient entlang der z-AchseOctahedral coil with O h symmetry and B 1 field gradient along the z axis
In diesem Beispiel wird gezeigt, wie die Oktaederspule zur Erzeugung von B1-Feldgradienten verwendet werden kann.This example shows how the octahedral coil can be used to generate B 1 field gradients.
3.1. B1-Feldsymmetrie3.1. B 1 field symmetry
Für einen
B1-Feldgradienten in z-Richtung wird das
gewünschte
B1-Feld durch die in der
Der
dargestellte B1-Feldgradient hat in der Punktgruppe
Oh die Repräsentation
3.2. Strompfad und Symmetrie3.2. Current path and symmetry
Die
durch das Vektorprodukt gegebene Stromverteilung zu obigem B1-Feldgradienten ist in der
Der
dargestellte Strompfad hat in der Punktgruppe Oh die
Repräsentation
3.3. Ergebnis der Symmetrieanalyse3.3. Result of the symmetry analysis
Die Repräsentation des B1 Feldes Γ = T1g + T2g und die der Strompfade Γ = T1u + T2u entsprechen einander unter Berücksichtigung des inversen Verhaltens bezüglich der Inversion.The representation of the B 1 field Γ = T 1g + T 2g and that of the current paths Γ = T 1u + T 2u correspond to each other considering the inverse behavior with respect to the inversion.
Die
Symmetrieanalyse zeigt auch, dass kein Strom in den in der xy Ebene
liegenden Leitungselementen
3.4. Elektronischer Aufbau einer realen Oktaederspule mit B1-Feldgradienten in z-Richtung3.4. Electronic construction of a real octahedron coil with B 1 field gradients in the z-direction
Nach
obigem Strompfad müssten
die Leitungselemente
3.5. Ergebnisse3.5. Results
Das
für das
Gel-Phantom erhaltene B1-Feld wird durch
die Polygon-Plots für
eine axiale, eine saggitale und eine coronale Schichtführung in
3.6. Zusammenfassung3.6. Summary
In diesem Beispiel wird gezeigt, dass die Oktaederspule ohne Änderung ihres räumlichen Aufbaus als B1-Feldgradienten Spule eingesetzt werden kann. Dabei weist das Gradientenfeld für die gegebene Oktaederspulenausführung zwei Bereiche unterschiedlicher Gradientenstärke auf. Im Bereich der Äquatorialebene ist der Gradient sehr stark, während er in der unteren bzw. oberen Halbkugel schwächer ist.In this example it is shown that the octahedral coil can be used as a B 1 field gradient coil without changing its spatial configuration. In this case, the gradient field for the given Oktaederspulenausführung on two regions of different gradient strength. At the equatorial plane, the gradient is very strong, while it is weaker in the lower or upper hemisphere.
Claims (11)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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