DE102004044432B4

DE102004044432B4 - Schaltungsanordnung für ein Magnetresonanzgerät

Info

Publication number: DE102004044432B4
Application number: DE102004044432A
Authority: DE
Inventors: Helmut Kess
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2004-09-14
Filing date: 2004-09-14
Publication date: 2006-08-03
Anticipated expiration: 2024-09-15
Also published as: US7170293B2; US20060055409A1; DE102004044432A1

Abstract

Schaltungsanordnung zum Verbinden von wenigstens zwei Lokalspulen (4) eines Magnetresonanzgeräts mit wenigstens zwei Auswerteeinheiten (6) über zwei getrennte Leitungen, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Leitung wenigstens eine Mantelwellensperre angeordnet ist, wobei die Mantelwellensperren derart angeordnet sind, dass sich von ihnen verursachte magnetische Felder weitgehend kompensieren.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Verbinden von wenigstens zwei Lokalspulen eines Magnetresonanzgeräts mit wenigstens zwei Auswerteeinheiten über zwei getrennte Leitungen.
Bei Magnetresonanzuntersuchungen werden Magnetresonanzsignale eines untersuchten Patienten häufig mittels nah am Patienten positionierten Lokalspulen empfangen. Die Hochfrequenzsignale werden durch die Lokalspulen empfangen und durch eine Schaltungsanordnung zu den Auswerteeinheiten des Magnetresonanzgeräts übermittelt. Dabei kommt es insbesondere bei so genannten Lokalspulen-Arrays, bei denen eine Vielzahl von Lokalspulen gleichzeitig betrieben wird, zu Störungen durch HF-Einkopplungen zwischen in der Schaltungsanordnung verlaufenden Signalleitungen. Zur Vermeidung der Störungen werden die Signalleitungen im Allgemeinen abgeschirmt. Ein Beispiel für eine abgeschirmte Signalleitung ist ein Koaxialkabel. Allerdings besteht bei Einsatz derartiger Kabel das Problem, dass sich auf dem Schirmleiter so genannte Mantelwellen und Mantelwellenströme ausbreiten können, die ihrerseits Störungen verursachen. Große Mantelwellenströme können beispielsweise zu einer Gefährdung des Patienten führen oder Baugruppen stören. Eine Möglichkeit zur Verhinderung solcher Störungen ist der Einsatz von Mantelwellensperren. Diese können beispielsweise durch Wickeln des abgeschirmten Kabels zur einer Spule und parallel schalten eines kapazitiven Elements gebildet werden. Die Parallelschaltung stellt eine hohe Impedanz für Mantelwellen dar, so dass eine Ausbreitung verhindert wird. Es ist jedoch zu aufwändig, jede Signalleitung mit einem einzelnen Schirm und einer Mantelwellensperre zu versehen. Insbesondere bedeuten die beengten Platzverhältnisse im Magnetresonanzgerät eine Einschränkung für den Einsatz von Mantelwellensperren.
Eine Möglichkeit ist, mehrere Kabel mit einem gemeinsamen Schirm zu versehen und über eine Mantelwellensperre zu entkoppeln. Allerdings ergeben sich durch die zur Spule gewickelten Kabel wiederum Störungen, beispielsweise auf weitere Kabel oder Lokalspulen.

In der US 6,320,385 B1 ist eine Schaltungsanordnung beschrieben, bei der mehrere Spulen paarweise parallel geschaltet und gegensinnig gewickelt sind. Dadurch vermindern sich die Streufelder der jeweiligen Spulen. Je zwei Spulen ist ein Kondensator parallel geschaltet, so dass je zwei Mantelwellensperren gebildet werden.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltungsanordnung anzugeben, mittels der Signale von Lokalspulen weitestgehend störungsfrei zu Auswerteeinheiten übertragen werden können.

Diese Aufgabe wird durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. So befinden sich zwischen den Lokalspulen und den Auswerteeinheiten wenigstens zwei Mantelwellensperren, die derart angeordnet sind, dass sich ihre magnetischen Felder näherungsweise kompensieren. Eine derartige Anordnung verhindert ein Übersprechen der durch die Mantelwellensperren erzeugten Felder und verhindert so eine unerwünschte Signaleinkopplung auf andere Teile der Schaltungsanordnung.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst jede Mantelwellensperre ein zu einer Spule gewickeltes abgeschirmtes Kabel. Dazu kann insbesondere ein zur Verbindung der Lokalspule mit der jeweiligen Auswerteeinheit verwendetes Kabel zu einer Spule gewickelt sein. Diese Ausführung ist besonders kostengünstig und platz sparend auszuführen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist zu jeder Spule ein kapazitives Element parallel geschaltet. Dieses bildet mit der Spule einen Parallelschwingkreis und unterdrückt somit die Ausbreitung von Mantelwellen auf einem Schirmleiter des abgeschirmten Kabels.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Mantelwellensperren paarweise angeordnet. Dies ist insbesondere bei mehreren Mantelwellensperren vorteilhaft. So lässt sich ein aus zwei Mantelwellensperren bestehendes Bauteil beliebig oft in der Schaltungsanordnung wiederholen, beispielsweise nach jeder Lokalspule. So wird eine Entstehung von Störungen auch bei längeren Signalwegen wirksam verhindert.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind jeweils zwei paarweise angeordnete Spulen in unterschiedlicher Richtung gewickelt. Dadurch ergibt sich auf einfache Weise eine Kompensierung der magnetischen Felder zur Umgebung der beiden Mantelwellensperren. Eine gegenseitige Beeinflussung wird so unterbunden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Außenleiter von jeweils paarweise angeordneten Spulen über eine Spule und ein kapazitives Element verbunden. Diese Verbindung unterbindet ein Übersprechen der nebeneinander verlaufenden Signalleitungen.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich anhand des nachfolgend im Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung erläuterten Ausführungsbeispiels.
Gemäß der Figur ist an zwei Kabelsträngen 2 jeweils eine Anzahl von Lokalspulen 4 befestigt. Die Kabelstränge 2 bestehen aus jeweils einer Abschirmung, innerhalb der eine Vielzahl von Innenleitern verläuft. In der Figur sind nur die Abschirmungen der Kabelstränge 2 als Schirmleiter dargestellt. Auf den Innenleitern werden die Messsignale der Lokalspulen 2 zu einer Auswerteeinheit 6 übermittelt. Die Kabelstränge 2 verbinden die Spulen 2 mit der Auswerteeinheit 6. An jeder Seite sind nur drei Lokalspulen 2 gezeigt.
Jeweils zwischen zwei Lokalspulen 4, sowie zwischen der untersten Lokalspule 4 und der Auswerteeinheit 6 ist in jedem Kabelstrang 2 eine Mantelwellensperre angeordnet. Diese ist dadurch gebildet, dass der Kabelstrang 2, also sowohl die In nenleiter als auch die Abschirmung, zu einer Spule 8 aufgewickelt ist, der ein kapazitives Element 10 parallel geschaltet ist. Das kapazitive Element 10 ist dabei mit der Abschirmung elektrisch verbunden. Durch das parallele Führen der beiden Kabelstränge 2 zu den Lokalspulen 4 ergibt sich eine paarweise Anordnung von Mantelwellensperren. Die Mantelwellensperren eines Paars haben einen entgegen gesetzten Wickelsinn, was durch Punkte 12 angedeutet ist. Dadurch kompensieren sich die magnetischen Felder der Spulen 8 der Mantelwellensperren zur Umgebung. Ein Übersprechen zwischen Mantelwellensperrenpaaren ist dadurch verhindert.
Die beiden Spulen 8 eines Paars von Mantelwellensperren sind über eine zwei induktive Elemente 14 und zwei Kondensatoren 16 verbunden. Dadurch wird ein direktes Übersprechen der Signale zwischen den beiden Kabelsträngen 2 verhindert. Außerdem sind die Potenziale der beiden Kabelstränge 2 bei der beschriebenen Anordnung voneinander getrennt. Dadurch wird beispielsweise eine Bildung von Potenzialschleifen verhindert. Aus Symmetriegründen befinden sich das induktive Element 14 und der Kondensator 16 in jeweils ungekehrter Reihenfolge in den beiden Verbindungen zwischen den Spulen 8.
Die beschriebene Schaltungsanordnung hat insbesondere den Vorteil, dass eine Vielzahl von Innenleitern in einer Abschirmung geführt werden können. Auch bei beengten Platzverhältnissen, wie in einem Untersuchungsvolumen eines Magnetresonanzgeräts, können mehrere Kabelstränge 2 nah nebeneinander verlaufen, ohne dass sich die auf ihnen transportierten Signale gegenseitig beeinflussen.

Claims

Schaltungsanordnung zum Verbinden von wenigstens zwei Lokalspulen (4) eines Magnetresonanzgeräts mit wenigstens zwei Auswerteeinheiten (6) über zwei getrennte Leitungen, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Leitung wenigstens eine Mantelwellensperre angeordnet ist, wobei die Mantelwellensperren derart angeordnet sind, dass sich von ihnen verursachte magnetische Felder weitgehend kompensieren.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelwellensperren paarweise angeordnet sind.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Mantelwellensperre ein zu einer Spule (8) gewickeltes abgeschirmtes Kabel umfasst.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Spule (8) ein kapazitives Element (10) parallel geschaltet ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei paarweise angeordnete Spulen (8) unterschiedliche Wicklungssinne aufweisen.
Schaltungsanordnung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Leitung als abgeschirmtes Kabel ausgeführt ist.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jedes abgeschirmte Kabel mehrere Innenleiter und einen Schirmleiter umfasst.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schirmleiter von jeweils zwei paarweise angeordneten Spulen (8) über ein induktives Element (14) und einen Kondensator (16) verbunden sind.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schirmleiter von jeweils zwei paarweise angeordneten Spulen (8) über ein weiteres induktives Element (14) und einen weiteren Kondensator (16) verbunden sind.