DE102004055332A1

DE102004055332A1 - HF-Arrayspulensystem und Verfahren für Magnetresonanztomographie

Info

Publication number: DE102004055332A1
Application number: DE102004055332A
Authority: DE
Inventors: Pei H. Aurora Chan; Labros Burton Petropoulos
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2003-11-19
Filing date: 2004-11-16
Publication date: 2005-06-23
Also published as: US8046046B2; US20050107686A1

Abstract

Geschaffen sind ein HF-Arrayspulensystem (1) und Verfahren für Magnetresonanz-Tomographie. Das Arrayspulensystem weist einen vorderen Spulenabschnitt (3) mit einem primären vorderen Spulenabschnitt (5) und wenigstens einem sekundären vorderen Spulenabschnitt (24) auf, der sich abnehmbar an dem primären vorderen Spulenabschnitt anbringen lässt. Das Arrayspulensystem enthält ferner einen hinteren Spulenabschnitt (4) mit einem primären hinteren Spulenabschnitt (6) und wenigstens einem sekundären hinteren Spulenabschnitt (25), der sich abnehmbar an dem primären hinteren Spulenabschnitt anbringen lässt.

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft ganz allgemein Magnetresonanz-Tomographie-(MRT)-Systeme und im Besonderen Hochfrequenz-(HF)-Spulen in derartigen MRT-Systemen.
Magnetresonanz-Tomographie (MRT) nutzt Wasserstoffkernspins von Wassermolekülen im menschlichen Körper, die durch ein starkes, homogenes, statisches Magnetfeld eines Magneten polarisiert werden. Dieses Magnetfeld wird üblicherweise als B₀ oder das Hauptmagnetfeld bezeichnet. Die magnetisch polarisierten Kernspins erzeugen im menschlichen Körper magnetische Momente. Die magnetischen Momente zeigen im Normalzustand in Richtung des Hauptmagnetfelds, produzieren aber kei ne nützlichen Daten, solange diese magnetischen Momente nicht durch eine Anregung gestört werden.
Die Erzeugung von magnetischen Kernresonanz-(NMR)-Signalen für eine MRT-Datenakquisition wird bewirkt, indem die magnetischen Momente mit einem homogenen Hochfrequenz-(HF)-Magnetfeld angeregt werden. Diese HF-Magnetfeld wird üblicherweise als das B₁-Feld oder das Anregungsfeld bezeichnet. Das B₁-Feld wird in dem interessierenden Bildgebungsbereich durch eine HF-Sendespule erzeugt, die gewöhnlich durch einen rechnergesteuerten HF-Sender getrieben wird, der einen Leistungsverstärker aufweist. Während einer Anregung absorbiert das Kernspinsystem magnetische Energie, und die magnetischen Momenten präzedieren um die Richtung des Hauptmagnetfelds. Nach einer Anregung durchlaufen die präzedierenden magnetischen Momente einen Prozess (FID = free induction decay, freier Induktionsabfall), bei dem deren absorbierte Energie freigegeben wird und die magnetischen Momente in den Normalzustand zurückkehren. Während des FID werden NMR-Signale mittels einer HF-Empfangsspule erfasst, die in der Nähe des angeregten Volumens des Patienten angeordnet ist.
Das NMR-Signal kennzeichnet die sekundäre elektrische Spannung (bzw. den Strom) in der HF-Empfangsspule, die (der) durch die präzedierenden magnetischen Momente des menschlichen Gewebes induziert wird. Die HF-Empfangsspule kann entweder die in einem Empfangsmodus betriebene Sendespule oder eine eigene, nur dem Empfang dienende HF-Spule sein. Das NMR-Signal wird verwendet, um MR-Bilder mittels zusätzlicher ge pulster magnetischer Gradientenfelder zu produzieren, die durch Gradientenspulen hervorgerufen werden, die in dem Hauptmagnetsystem integriert sind. Die Gradientenfelder dienen dazu, die Signale räumlich zu kodieren und ein spezielles Volumen des Patienten selektiv anzuregen. In einem Standard-MRT-Tomographiesystem sind gewöhnlich drei Sätze von Gradientenspulen vorhanden, die Magnetfelder erzeugen, deren Richtungen mit derjenigen des Hauptmagnetfelds übereinstimmen, und die in dem Bildgebungsvolumen linear variieren.

Um in einer MRT eine optimale Bildhomogenität zu erreichen, ist es erwünscht, dass die Anregung und der Empfang in dem Bildgebungsvolumen räumlich homogen stattfinden. In bekannten MRT-Systemen wird die optimale Homogenität des Anregungsfelds gewöhnlich erreicht, wenn für das Senden eine "Ganzkörper"-Volumen-HF-Spule verwendet wird. Die "Ganzkörper"-Sendespule ist die größte HF-Spule in dem System. Eine große Spule erzeugt allerdings ein geringeres Signal-Rausch-Verhältnis (SNR oder S/N) falls diese auch für den Empfang verwendet wird, und zwar hauptsächlich wegen des größeren Abstands zu dem abzubildenden signalerzeugenden Gewebe. Da ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis in einer MRT besonders erwünscht ist, wurden für den Empfang Spezialspulen verwendet, um das von dem interessierenden Volumen stammende S/N-Verhältnis zu verbessern. In der Praxis weist eine gut konstruierte spezialisierte oder für den speziellen Zweck konstruierte HF-Spule die folgenden funktionellen Eigenschaften auf: ein hohes S/N-Verhältnis, gute Homogenität, einen hohen unbelasteten Gütefaktor (Q) des Resonanzkreises und ein hohes Verhältnis zwischen den Gütefaktoren Q im unbelasteten und belasteten Zustand. Darüber hinaus sollte die Spule mechanisch so konstruiert sein, dass ein Positionieren des Patienten erleichtert und dessen Komfort erhöht, und zwischen dem Patienten und der HF-Elektronik eine schützende Barriere bereitgestellt wird.

Ein weiteres bekanntes Verfahren, um das SNR zu steigern, ist der Quadratur-Empfang. In diesem Verfahren werden NMR-Signale in zwei senkrechten Richtungen erfasst, die in der transversalen Ebene des Hauptmagnetfelds bzw. senkrecht dazu verlaufen. Die beiden Signale werden durch zwei unabhängige individuelle Spulen erfasst, die dasselbe interessierende Volumen abdecken. Mit Quadratur-Empfang lässt sich das SNR beispielsweise um bis zu einem Faktor √2 im Vergleich zu einzelnen linearen Spulen erhöhen.

Empfindlichkeitscodierung (SENSE = Sensitivity Encoding) ist eine Technik, die dazu dient, die Erfassungszeit einer Bildgebung zu reduzieren und dadurch die Geschwindigkeit der Bildgebung zu erhöhen. In der SENSE-Technik ist es möglich, die räumlichen Empfindlichkeitsdaten, die durch die Spulenelemente eines Mehrfachspulenarraysystems in echtem Raum bereitgestellt werden, anstelle der Daten zu verwenden, die durch den kodierenden Gradienten im k-Raum geliefert werden. Durch Überspringen einiger k-Raum-Zeilen, wodurch die Bildgebungserfassungszeit verkürzt wird, und Verwenden der räumlichen Empfindlichkeitsdaten, die durch jedes der Spulenelemente geliefert werden, lässt sich ein artefaktfreies Gesamtsichtfeld-(FOV)-Bild rekonstruieren. Beispielsweise lässt sich durch Eliminieren von zwei Drittel der k-Raum-Zeilen (z.B. durch ein Verdreifachen des Abstands zwischen zwei benachbarten k-Raum-Zeilen) die Erfassungszeit einer Bildgebung um etwa zwei Drittel (z.B. um einen Reduktionsfaktor = 3) verringern.

Ein Verdreifachen des Abstands zwischen zwei benachbarten k-Raum-Zeilen ergibt ebenfalls eine Reduktion des FOV in dem Bildgebungsraum auf ein Drittel der Abmessung, die dessen ursprüngliches Gesamt-FOV aufweist. Folglich wird der Helligkeitswert jedes Pixels innerhalb des reduzierten FOV-Bilds gleich der Überlagerung des Helligkeitswerts von drei Pixeln an drei anderen Orten in dem Gesamt-FOV-Bild sein. Mit Daten über das räumliche Empfindlichkeitsprofil jedes Spulenelements eines Mehrfachspulenarraysystems (wobei mindestens drei Spulenelemente erforderlich sind) in dem Gesamt-FOV-Bild und Daten, die sich auf das Bilden des reduzierten FOV-Bilds beziehen, können die überlagerten Intensitäten für jedes Pixel innerhalb des reduzierten FOV-Bilds durch Lösen eines linearen Gleichungssystems getrennt werden. Ein Transferieren der getrennten Intensitäten der drei Pixel zurück zu deren ursprünglichen Positionen und eine Durchführen desselben Verfahrens für sämtliche Pixel innerhalb des reduzierten FOV-Bilds ergibt ein rekonstruiertes ursprüngliches Gesamt-FOV-Bild. Um SENSE-Bildgebung durchzuführen, sind die Spulenelemente eines Arrayspulensystems entlang der Phasencodierungsrichtungen zu verteilen.

In der MRT und Magnetresonanz-Angiographie (MRA) wird eine Neurovaskular-HF-Spule gewöhnlich als eine Mehrzweckspule für die Kopf-, Hals/C-Wirbelsäulen- und Gefäß-Bildgebung verwendet, ohne den Patienten zu repositionieren. Der Überstreichungsbereich einer Neurovaskular-Spule beträgt abhängig von dem verwendbaren Bildgebungsvolumen (z.B. für einen Kugeloberflächenausschnitt von fünfundvierzig bis fünfzig Zentimeter (cm) Durchmesser) bei bekannten MRT-Systemen ungefähr vierundachtzig cm, gemessen von dem oberen Rand des Kopfes bis zu dem Aortenbogen. Die Leistung (z.B. das SNR) und die Bildhomogenität einer Neurovaskular-Spule sollte vergleichbar sein mit einer herkömmlichen Kopf-Spule für Kopf-Bildgebung und einer eigenständigen Hals-Spule für die Hals/C-Wirbelsäulenbildgebung. Im Falle einer vaskulären Bildgebung sollte eine Neurovaskular-Spule in der Lage sein, homogene Bilder für einen Überstreichungsbereich der Blutgefäße von dem Gefäßkranz der Hirnbasis bis zu dem Aortenbogen zu ermöglichen. Im Falle einer Kopf- und vaskulären SENSE-Bildgebung muss die Empfindlichkeitscodierung in sämtlichen drei Richtungen ausgeführt werden, d.h. in den Links-Rechts-, Vorwärts/Rückwärts- und Aufwärts-Abwärts-Richtungen.

Um den Kopf und Hals mit einer einzigen HF-Spule abzudecken, ist eine asymmetrische Käfigspule bekannt. Diese Spule enthält vordere und hintere Teile einer typischen Käfig-Kopf-Spule, jedoch ist sie über den Hals- und Brustkorbbereich hin erweitert, um diese Regionen mit abzudecken. Die asymmetrische Käfigspule wird für Kopf- und Halsbildgebung im Quadraturmodus betrieben. Die Erweiterung der Käfig-Kopf-Spule reduziert die Leistung (z.B. das SNR) des Kopf-Abschnitts der asymmetrischen Käfigspule im Vergleich zu einer herkömmlichen Käfig-Kopf-Spule. Der vordere Hals-Rumpf-Spulenabschnitt ist außerdem um eine erhebliche Distanz von dem Brustkorb eines Patienten entfernt angeordnet, und die Form passt häufig nicht optimal zu der Hals-Brustkorb-Kontur eines Patienten. Somit ist die Leistung des Hals-Rumpf-Abschnitts der asymmetrischen Käfigspule geringer als diejenige des Kopf-Abschnitts. Das SNR fällt von der Halsregion zu dem Brustkorbbereich hin rasch ab. Dies beschränkt den Überstreichungsbereich der asymmetrischen Käfigspule beispielsweise lediglich auf Kopf und Hals, und bezieht den Aortenbogen nicht ein.

Ferner ist eine Methode bekannt, den Überstreichungsbereich auf den Aortenbogen zu erweitern, indem für eine neurovaskuläre Bildgebung und Spektroskopie der menschlichen Anatomie eine Quadratur-HF-Spule verwendet wird. Diese Neurovaskular-Spule verwendet mehrere horizontale Leiter und Endleiter, um den Strom so zu verteilen, dass durch die Spule zwei senkrechte Magnetmodi, und genauer gesagt, ein horizontales Feld und ein vertikales Feld erzeugt werden, um die Quadratur-Detektion von Magnetresonanzsignalen zu erreichen. Die Neurovaskular-Spule ist in zwei Schalen unterteilt, d.h. eine obere Schale für die vorderen Leiter und eine untere Schale für die hinteren Leiter. Diese beiden Schalen können in der Mitte des oberen Endes des mechanischen Gehäuses der Kopf-Spule über ein Drehgelenk befestigt sein. Diese Spulenanordnung kann als eine Einzelspule zum Abdecken des gesamten FOV von dem oberen Rand des Kopfes bis zu dem Aortenbogen verwendet werden. Der vordere Brustkorb-Spulenabschnitt ist ebenfalls an der vorderen Kopf-Spule befestigt und von dem Brustkorb eines Patienten beabstandet angeordnet. Diese Neurovaskular-Spule erzielt daher für die Kopf-Bildgebung ebenfalls eine geringere Leistung, beispielsweise ein geringeres SNR, im Vergleich zu einer herkömmlichen Quadratur-Kopf-Spule und weist aufgrund des raschen Abfallens des SNR in dem Brustkorbbereich eine Inhomogenität der Bildgebung dieser Region auf.

Andere Spulenanordnungen sind ferner bekannt, die eine Bildgebung eines großen Sichtfelds (FOV) ermöglichen, während sie die SNR-Charakteristik einer kleinen und konturgetreuen Spule aufrecht erhalten. Beispielsweise ist eine zwei Kanäle (vier lineare Spulen) aufweisende Volumen-Arrayspule für Magnetresonanz-Angiographie des Kopfes und Halses bekannt. In dieser Spulenanordnung ist der erste Kanal eine vier Stäbe aufweisende Quadratur-Kopf-Spule, die zwei lineare Spulen enthält. Zwei Helmholtz-Spulen bilden den zweiten Kanal, um Hals und Brustkorb abzudecken. Die beiden Helmholtz-Spulen sind so angeordnet, dass die erzeugten Magnetfelder diagonal ausgerichtet sind und zueinander senkrecht verlaufen (d. h. ein Quadratur-Spulenpaar bilden). Die Quadratur-Hals-Spule ist an der Quadratur-Kopf-Spule angebracht. Jede der beiden Hals-Spulen der Helmholtzbauart überlappen die Kopf-Spule, um die induktive Kopplung zwischen den Kopf- und Hals-Spulen zu minimieren. Der Überstreichungsbereich dieser zwei Kanäle aufweisenden Quadratur-Volumenarrayspule ist auf den Kopf und Hals beschränkt und ist nicht in der Lage, beispielsweise den Aortenbogen abzubilden.

Für Kopf-, Hals- und vaskuläre Bildgebung ist ferner eine vier Kanäle aufweisende Arrayspule der Käfigbauart mit geteilter Oberseite bekannt. Diese Kopf- und Hals-Spule mit geteilter Oberseite weist eine Käfig-Kopf-Spule und zwei Spulen der verteilten Bauart (Flachkäfigbauart) auf, und zwar eine für den vorderen Hals-Rumpf-Bereich und die andere für den hinteren Hals-Rumpf-Bereich. Das mit der Kopf-Spule gewonnene Quadratursignal wird in zwei Kanäle aufgeteilt. Die vorderen und hinteren Hals-Rumpf-Spulen bilden die anderen beiden Kanäle. Das Gehäuse der Kopf- und Hals-Spule ist in zwei Teile aufgeteilt, d.h. ein unteres Gehäuse für die hintere Hälfte der Kopf-Spule und die hintere Hals-Rumpf-Spule und ein oberes Gehäuse für die vordere Hälfte der Kopf-Spule und die vordere Hals-Rumpf-Spule. Das obere Gehäuse ist abnehmbar, wodurch eine geteilte Oberseite zur Verfügung gestellt wird. Die induktive Kopplung zwischen den Hals-Rumpf-Spulen und der Kopf-Spule ist durch ein Überlappen der Hals-Rumpf-Spulen mit der Kopf-Spule auf ein Minimum reduziert. Die vordere Hals-Rumpf-Spule der vier Kanäle aufweisenden vaskulären Spule ist auch hier an der vorderen Kopf-Spule angebracht und gegenüber dem Brustkorb eines Patienten beabstandet angeordnet. Daraus resultiert ein Signalabfall in dem Brustkorbbereich. Darüber hinaus ist das Entkoppeln der mehrere Modi (d. h. mehrere NMR-Frequenzen) aufweisenden Käfigbauart der vorderen und hinteren Hals-Rumpf-Spulen von den mehreren Modi der Käfig-Kopf-Spule in der Konstruktion kompliziert.

Ferner sind Neurovaskular-Spulen bekannt, die eine Kombination einer Käfig-Kopf-Spule mit Flächen-Rumpf-Spulen aufweisen. Die Leistung des Kopf-Abschnitts dieser Neurovaskular-Spulen ist wegen der Konstruktionsbeschränkungen geringer als diejenige herkömmlicher Standard-Käfig-Kopf-Spulen. Darüber hinaus sind andere Neurovaskular-Spulen bekannt, die mehrere Spulen enthalten, beispielsweise drei Spulen der Vo lumenbauart und vier oder fünf Flächenspulen. In diesen Spulenanordnungen sind auf einem kuppelförmigen Kopf-Spulenkörper zwei Volumen-Sattelspulen für eine Bildgebung des Gehirns vorgesehen. Zwei weitere geformte Sattelspulen, wobei eine von der Volumenbauart und die andere von der Flächenbauart ist, werden für den unteren Abschnitt von Kopf- und Halsbildgebung verwendet. Der Rumpf-Abschnitt enthält ein Flach-Sattel-Quadratur-Paar für die hintere Rumpfregion und eine oder zwei Flachspulen für die vordere Rumpfregion. Diese Spulenanordnungen weisen ebenfalls konstruktive Beschränkungen auf.

Diese bekannten Spulen weisen nicht nur konstruktive Beschränkungen auf, sondern sind bei einer Verwendung in SENSE-Betriebsarten außerdem weder für eine Bildgebung in den Links-Rechts-(LR)- noch Vorwärts/Rückwärts-(AP)-Richtungen in der Kopfregion geeignet. Die komplexe Empfindlichkeit der Kopf-Spulenelemente lässt eine Durchführung von SENSE-Bildgebung nicht zu.

SENSE-Bildgebung für neurovaskuläre Anwendungen ist bekannt, beispielsweise eine 16-Kanäle aufweisende Neurovaskular-SENSE-Arrayspule. Diese Spulenanordnung enthält sechzehn Flachspulen, und zwar acht gekrümmte Flachspulen für die Kopfregion und acht rechteckige Flachspulen für die Rumpfregion. Die acht Kopf-Flachspulen basieren auf einem zylindrischen Spulenkörper und laufen an dem oberen Ende der Kopfregion kegelig zu. Die acht Rumpfflachspulen sind in zwei Abschnitte unterteilt, nämlich vier für den vorderen Rumpf-Abschnitt und vier für den hinteren Rumpf-Abschnitt. Die vier Flachspulen jedes Abschnitts sind auf einem planaren Spulenkörper aufgebaut und in der Links-Rechts Richtung angeordnet. Jede Flachspule ist von den jeweiligen benachbarten Spulen durch einen Spalt getrennt und die induktive Kopplung zwischen benachbarten Spulen wird mittels Übertragern minimiert. Auf diese weise steht eine 16-Kanäle aufweisende Neurovaskular-SENSE-Spule mit einer Anordnung in drei Abschnitten zur Verfügung (z.B. Kopf-, vorderer Rumpf- und hinterer Rumpf-Abschnitt). Allerdings kann zwischen den Kopf- und Rumpf-Regionen ein Signalabfall auftreten, der Schattenbildung an der Halsregion hervorruft. Darüber hinaus nimmt mit einer steigenden Anzahl von Spulen für jede der Kopf- und Rumpfregionen die Abmessung eines jeden Spulenelements entsprechend ab. Dies führt zu weiteren Problemen von Schattenbildung an der Halsregion. Darüber hinaus ermöglicht diese Anordnung in der Aufwärts-Abwärts-Richtung in der Kopfregion und in der Rumpfregion keine parallele Bildgebung.

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

In einem Ausführungsbeispiel ist ein MRT-Arrayspulensystem geschaffen. Das MRT-Arrayspulensystem enthält einen vorderen Spulenabschnitt mit einem primären vorderen Spulenabschnitt und wenigstens einem sekundären vorderen Spulenabschnitt, der sich abnehmbar an dem primären vorderen Spulenabschnitt anbringen lässt. Das MRT-Arrayspulensystem enthält ferner einen hinteren Spulenabschnitt (4) mit einem primären hinteren Spulenabschnitt (6) und wenigstens einem sekundären hinteren Spulenabschnitt (25), der sich abnehmbar an dem primären hinteren Spulenabschnitt anbringen lässt.

In noch einem Ausführungsbeispiel ist ein Verfahren zum Steuern eines MRT-Tomographiesystems vorgesehen. Das Verfahren beinhaltet ein Konfigurieren eines vorderen Spulenabschnitts, so dass dieser einen primären vorderen Spulenabschnitt und wenigstens einen sekundären vorderen Spulenabschnitt aufweist, der sich abnehmbar an dem primären vorderen Spulenabschnitt anbringen lässt. Das Verfahren beinhaltet ferner ein Konfigurieren eines hinteren Spulenabschnitts, so dass dieser einen primären hinteren Spulenabschnitt und wenigstens einen sekundären hinteren Spulenabschnitt aufweist, der sich abnehmbar an dem primären hinteren Spulenabschnitt anbringen lässt.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines HF-Arrayspulensystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine weitere perspektivische Ansicht des in 1 veranschaulichten HF-Arrayspulensystems.
3 zeigt noch eine perspektivische Ansicht des in 1 gezeigten HF-Arrayspulensystems.
4 zeigt eine Draufsicht auf das in 1 veranschaulichte HF-Arrayspulensystem.
5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines HF-Arrayspulensystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt eine perspektivische Ansicht eines HF-Arrayspulensystems gemäß noch einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
7 zeigt eine perspektivische Ansicht eines HF-Arrayspulensystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
8 zeigt eine perspektivische Ansicht eines HF-Arrayspulensystems gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
9 zeigt eine perspektivische Ansicht eines HF-Arrayspulensystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
10 veranschaulicht schematisch Spulenelemente gemäß eine Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
11 veranschaulicht schematisch Spulenelemente gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
12 veranschaulicht schematisch Spulenelementen gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
13 veranschaulicht schematisch Spulenelemente gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
14 veranschaulicht schematisch Spulenelemente gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
15 veranschaulicht schematisch Spulenelemente gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
16 veranschaulicht schematisch Spulenelemente gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
17 veranschaulicht schematisch Spulenelemente gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
18 zeigt eine Draufsicht von der Seite auf ein HF-Arrayspulensystem gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
19 veranschaulicht schematisch Spulenelemente gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
20 veranschaulicht schematisch Spulenelemente gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
21 veranschaulicht schematisch Spulenelemente gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
22 veranschaulicht schematisch Spulenelemente gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
23 zeigt ein Blockschaltbild von Spulenelementen gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
24 veranschaulicht schematisch Spulenelemente gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
25 veranschaulicht schematisch Spulenelemente gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
26 veranschaulicht schematisch Spulenelemente gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
27 veranschaulicht schematisch HF-Arrayspulenelemente gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
28 veranschaulicht schematisch HF-Arrayspulenelemente gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Vielfältige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen ein HF-Arrayspulensystem, wie es im Allgemeinen in 1 und 5 gezeigt ist. Indem zunächst auf 1 eingegangen wird, gehören zu dem HF-Arrayspulensystem 1 der vorliegenden Erfindung ein vorderer Spulenabschnitt 3 und ein hinterer Spulenabschnitt 4. Der vordere Spulenabschnitt 3 weist einen primären vorderen Spulenabschnitt 5 und einen sekundären vorderen Spulenabschnitt 24 auf. Der primäre vordere Spulenabschnitt 5 enthält ferner einen im Wesentlichen kuppelförmigen vorderen Gehirn-Spulenabschnitt 8, der beispielsweise auf einem starren Spulenkörper angeordnet sein kann, und einen gesonderten vorderen Hals-Rumpf-Spulenabschnitt 7, der eine vordere Hals-Spule 9 und eine vordere Rumpf-Spule 10 aufweist, die beispielsweise auf einem elastischen/halbelastischen Spulenkörper angeordnet sein können. Der sekundä re vordere Spulenabschnitt 24 kann ebenfalls beispielsweise auf einem elastischen/halbelastischen Spulenkörper angeordnet sein.
Der hintere Spulenabschnitt 4 weist einen primären hinteren Spulenabschnitt 6 und einen sekundären hinteren Spulenabschnitt 25 auf. Der primäre hintere Spulenabschnitt 6 enthält ferner einen kuppelförmigen hinteren Gehirn-Spulenabschnitt 11, einen hinteren Hals-Spulenabschnitt 12 und einen hinteren Rumpf-Spulenabschnitt 13. Diese drei hinteren Spulenabschnitte 11, 12, 13 können beispielsweise auf einem starren Spulenkörper angeordnet sein. Der sekundäre hintere Spulenabschnitt 25 kann ebenfalls beispielsweise auf einem starren Spulenkörper angeordnet sein. Der vordere Hals-Rumpf-Spulenabschnitt 7 kann, wie in 1 gezeigt, an dem Gehäuse der kuppelförmigen vorderen Spule oder an dem (nicht gezeigten) Gehäuse der primären hinteren Spule durch Verbindungselemente, beispielsweise über ein Paar mechanische Arme 16 und 17 befestigt sein. In einem Ausführungsbeispiel sind an jedem Arm drei Drehgelenkpunkte vorhanden, und zwar die Drehgelenkpunkte 29, 30 und 31 auf einem Arm 17 und (nicht gezeigte) ähnliche Drehgelenkpunkte auf dem Arm 16. Diese Drehgelenkpunkte ermöglichen es den Armen 16 und 17, und folglich dem vorderen Hals-Rumpf-Spulenabschnitt 7, sich in Aufwärts-Abwärts-Richtung und Vorwärts-Rückwärts-Richtung zu bewegen, und beispielsweise um einen Winkel von etwa null Grad bis etwa neunzig Grad zu neigen. Der vordere Gehirn-Spulenabschnitt 8 enthält, wie in 2 gezeigt, Verbindungselemente, beispielsweise zwei starre Haken 45 und 46, die durch zwei Öffnungen 120 und 122 in ein weiteres Paar Haken innerhalb des Gehäuses der primären hinteren Spule eingreifen und anschließend an dem Gehäuse der primären hinteren Spule durch ein Paar Verriegelungselemente, beispielsweise Arretierungen 48 und 49 befestigt werden.
Der vordere Hals-Rumpf-Spulenabschnitt 7 kann auf dem Brustkorb und/oder Hals eines Patienten positioniert werden und kann durch das Paar Arme 16 und 17 getragen werden, und ferner an dem Körper des Patienten durch zusätzliche Befestigungselemente gesichert werden, beispielsweise, wie in 1 gezeigt, durch zwei Paar Gurte 23 und Anschlussstellen 22. Die Gurte und Anschlussstellen können durch beliebige geeignete Mittel aneinandergefügt werden, beispielsweise mit Klettverschlusselementen. Der sekundäre vordere Rumpf-Spulenabschnitt 24 ist eine frei bewegliche Konstruktion und kann durch Befestigungselemente, beispielsweise mindestens zwei Paar Gurte 23 und Anschlussstellen 22, an dem Körper des Patienten gesichert werden. Der elektrische Leiter des vorderen Gehirn-Spulenabschnitts 8 kann an diejenigen des hinteren Gehirn-Spulenabschnitt 11 angeschlossen werden. In diesem Ausführungsbeispiel können mehrere Paare Steckverbindungen, beispielsweise Stecker 41 und Steckbuchsen 42, vorgesehen sein, um die vorderen und hinteren Leiter zu verbinden.
In noch einem Ausführungsbeispiel kann der Gehirn-Spulenabschnitt so gestaltet sein, dass die Elemente der vorderen Gehirn-Spulen physisch von jenen der hinteren Gehirn-Spule getrennt sind. Insbesondere sind keine Steckverbindungen zwischen den vorderen und hinteren Gehirn-Spulen erforderlich. In diesem Ausführungsbeispiel kann die gegenseitige Induktivität zwischen den benachbarten vorderen und den hinteren Spulenelementen verringert werden, indem diese vorderen und hinteren Spulenelemente überlappt werden, wobei ein Spulenkörper verwendet wird, beispielsweise stufenförmige mechanische Spulenkörper 55 und 56, wie sie in 3 gezeigt sind. Die Verwendung stufenförmiger Spulenkörper 61, 62, 63, 64, wie sie in 4 gezeigt sind, ermöglicht Überlappungsbereiche 65 und 69 zwischen der vorderen Spule und der hinteren Spule. Die Überlappungsbereiche 65 und 69 können beispielsweise mit einem cm bis etwa sieben cm bemessen sein. In einem Ausführungsbeispiel sind die vorderen Hals-Rumpf-Spulenelemente physisch von jenen innerhalb des Gehäuses der primären hinteren Spule getrennt, so dass keine elektrischen Steckverbindungen zwischen dem vorderen Hals-Rumpf- und den primären hinteren Spulen erforderlich sind. Die Verringerung der gegenseitigen Induktivität zwischen den benachbarten vorderen und hinteren Hals-Spulenelementen wird durch Überlappen dieser Spulenelemente mittels stufenförmiger Schaumstoffelemente 50 und 51 und stufenförmiger starrer Spulenkörper 52 (wie in 2 und 3 gezeigt) oder stufenförmiger Spulenkörper 61, 62, 63 und 64 (wie in 4 gezeigt) erreicht. Die Überlappungsbereiche 65 und 69 können beispielsweise mit etwa einem cm bis etwa 7 cm bemessen sein.
Die HF-Signale und die Gleichstromleitungen der vorderen Gehirn-Spule 8 können, wie in 2 gezeigt, beispielsweise über ein Paar lösbare Multi-Pin/Mehrkanalsteckverbindungen 43 (z.B. Stecker) und 44 (z.B. Steckbuchsen) an die primäre hintere Spule 6 elektrisch angeschlossen werden. Die HF-Signale und die Gleichstromleitungen der vorderen Hals-Rumpf-Spule 7 können beispielsweise über ein Verbindungskabel 14 und ein Paar Steckverbindungen 15 (z.B. Stecker) und 18 (z.B. Steckbuchsen) an die primäre hintere Spule 6 elektrisch angeschlossen werden. Die sekundäre vordere Rumpf-Spule 24 kann beispielsweise (wie in 1 gezeigt) über ein Verbindungskabel 26 und ein Paar Steckverbindungen 27 (z.B. Stecker) und 19 (z.B. Steckerbuchsen) an die primäre hintere Spule 6 elektrisch angeschlossen werden. Die sekundäre hintere Spule 25 kann beispielsweise über ein Paar Steckverbindungen 28 (z.B. Stecker) und 20 (z.B. Steckerbuchsen) an die primäre hintere Spule 6 elektrisch angeschlossen werden. Die HF-Signale und die Gleichstromleitungen des HF-Arrayspulensystems 1 können über ein Ausgangskabel 29 und eine Ausgangssteckverbindung 53, wie in 2 und 3 gezeigt, oder über (nicht gezeigte) mehrere Ausgangskabel und Steckverbindungen an einen (nicht gezeigten) MRT-Scanner elektrisch angeschlossen sein.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines HF-Arrayspulensystems 2 der vorliegenden Erfindung ist in 5 gezeigt und enthält ebenfalls den primären vorderen Spulenabschnitt 5, den sekundären vorderen Spulenabschnitt 24, den primären hinteren Spulenabschnitt 6 und den sekundären hinteren Spulenabschnitt 25. von diesen vier Abschnitten unterscheidet sich der primäre vordere Spulenabschnitt 5 von demjenigen in dem HF-Arrayspulensystem 1, während die übrigen drei Abschnitte mit jenen des HF-Arrayspulensystems 1 übereinstimmen. Der primäre vordere Spulenabschnitt 5 enthält einen vorderen Gehirn-Hals-Spulenabschnitt 39, der die vordere Gehirn-Spule 8 und eine vordere Hals-Spule 9 aufweist und beispiels weise auf einem starren Spulenkörper angeordnet sein kann, und einen gesonderten vorderen Rumpf-Spulenabschnitt 40, der auf einem elastischen/halbelastischen Spulenkörper angeordnet ist. Der vordere Gehirn-Hals-Spulenabschnitt 39 kann ein Paar Verbindungselemente aufweisen, die beispielsweise den in 2 und 3 gezeigten starren Haken 45 und 46 ähneln, und kann an dem hinteren Spulengehäuse 6 beispielsweise durch Befestigungselemente, wie einem Paar Arretierungen befestigt sein, die den in 2 und 3 gezeigten Arretierungen 48 und 49 ähneln. Der vordere Rumpf-Spulenabschnitt 40 kann beispielsweise durch die Arme 16 und 17 getragen werden oder kann eine frei bewegliche Konstruktion sein, die an dem Körper eines Patienten mittels Befestigungselementen angelegt wird, beispielsweise durch zwei Paar Gurte 23 und Anschlussstellen 22. Die Gurte 23 und Anschlussstellen 22 können durch beliebige geeignete Mittel aneinandergefügt werden, beispielsweise mittels Klettverschlusselementen.
Die elektrischen Leiter der vorderen Gehirn-Hals-Spule können über beispielsweise mehrere Paare Stecker und Steckbuchsen, die den in 2 gezeigten Steckverbindungen 41 und 42 ähneln, an die elektrischen Leiter der primären hinteren Spule angeschlossen werden. In noch einem Ausführungsbeispiel sind die Spulenelemente der vorderen Gehirn-Hals-Spule physisch von jenen der primären hinteren Spule getrennt, und es sind daher keine elektrischen Steckverbindungen zwischen den vorderen und hinteren Spulen erforderlich. In diesem Ausführungsbeispiel können die stufenförmigen mechanischen Spulenkörper, die den in 2, 3 und 4 gezeigten ähneln, eingesetzt werden, um den benachbarten vorderen und hinteren Spu lenelementen ein Überlappen zu ermöglichen, um die gegenseitige Induktivität zwischen zwei benachbarten Spulenelementen zu minimieren. Die HF-Signale und die Gleichstromleitungen der vorderen Gehirn-Hals-Spule 39 können beispielsweise über ein Paar lösbare Multi-Pin/Mehrkanalsteckverbindungen, ähnlich den in 2 gezeigten Steckverbindungen 42 (z.B. Stecker) und 43 (z.B. Steckerbuchsen) an die primäre hintere Spule 6 elektrisch angeschlossen werden. Die HF-Signale und die Gleichstromleitungen der vorderen Rumpf-Spule 40 können beispielsweise über die Verbindungskabel 14 und das Paar Steckverbindungen 15 (z.B. Stecker) 18 (z.B. Steckerbuchsen) an die primäre hintere Spule 6 elektrisch angeschlossen sein. Die HF-Signale und die Gleichstromleitungen des HF-Arrayspulensystems 2 können über das Ausgangskabel 29 und die Ausgangssteckverbindung 53 oder über (nicht gezeigte) mehrere Ausgangskabel und Steckverbindungen an einen (nicht gezeigten) MRT-Scanner elektrisch angeschlossen sein.
Es ist zu beachten, dass die vier Abschnitte 5, 6, 24 und 25 der HF-Arrayspulensysteme 1 und 2, wie in 1 und 5 gezeigt, gemeinsam eingesetzt werden können, um neurovaskuläre, Zervix-Thorax-Lumbus-Wirbelsäulen- (CTL-) und Rumpf- /Kardialbildgebungsfunktionen bereitzustellen. Beispielsweise kann ein System oder ein Spulenpaket oder eine Spulenanordnung abhängig von den Anforderungen einer Bildgebung ein oder mehrere der Abschnitte enthalten. 6 und 7 zeigen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, die drei Teile oder Abschnitte aufweisen, nämlich den primären vorderen Spulenabschnitt 5, den primären hinteren Spulenabschnitt 6 und den sekundären hinteren Spulenabschnitt 25, die beispielswei se für neurovaskuläre und CTL-Wirbelsäulenbildgebung verwendet werden können. 8 und 9 zeigen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, die zweiteilig sind oder zwei Abschnitte aufweisen (z.B. ein zweiteiliges Paket), nämlich die primären vorderen und hinteren Spulenabschnitte 5 und 6, die beispielsweise für neurovaskuläre und Hals/C-Wirbelsäulenbildgebung verwendet werden können. Ein weiteres Ausführungsbeispiel, das lediglich sekundäre vordere und hintere Abschnitte 24 und 25 aufweist, die beispielsweise für Rumpfbildgebung verwendet werden können, ist in 18 veranschaulicht.
Die elektrische Anordnung der HF-Arrayspulensysteme 1 oder 2 enthält eine Vielzahl von Spulenelementen, beispielsweise wenigstens neunundzwanzig Spulenelemente, und zwar wenigstens einundzwanzig Spulenelemente für die primären Spulenabschnitte, wie sie in 10 und 11 gezeigt sind, und wenigstens acht Spulenelemente für die sekundären Spulenabschnitte, wie sie in 12 bis 18 gezeigt sind. In einem Ausführungsbeispiel, wie es in 10 gezeigt ist, sind einundzwanzig Spulenelemente vorgesehen, zu denen neunzehn Flachspulen 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98 und 99 und zwei Sattelspulen 100 und 101 für die primären Spulenabschnitte des HF-Arrayspulensystems 1 gehören. Der kuppelförmige Gehirn-Spulenabschnitt 80 enthält sechs Flachspulen 81, 82, 83, 84, 85 und 86. Der vordere Hals-Rumpf-Abschnitt 7 enthält sieben Flachspulen 87, 88, 92, 93, 94, 95 und 96, die drei Flachspulen 87, 88 und 92 für den vorderen Hals-Spulenabschnitt 9 und die vier Flachspulen 93, 94, 95 und 96 für den vorderen Rumpf-Abschnitt 10.
Die hinteren Hals- und Rumpf-Spulenabschnitte 12 und 13 enthalten sechs Flachspulen 89, 90, 91, 97, 98 und 99 und zwei Sattelspulen 100 und 101, wobei die drei Flachspulen 89, 90 und 91 und einer Sattelspule 100 für den hinteren Hals-Spulenabschnitt 12 und die drei Flachspulen 97, 98 und 99 und eine Sattelspule 101 für den hinteren Rumpf-Abschnitt 13 zuständig sind. Zwei Quadratur-(QD)-Spulenpaare sind durch die beiden Sattelspulen 100 und 101 und die beiden Flachspulen 90 und 97 für die hinteren Hals- und Rumpf-Abschnitte 12 und 13 gebildet.
In noch einem Ausführungsbeispiel enthalten die primären Spulenabschnitte des in 11 gezeigten HF-Arrayspulensystems 2 ferner eine Vielzahl von Spulenelemente, beispielsweise einundzwanzig Spulenelemente, zu denen neunzehn Flachspulen 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98 und 99 und zwei Sattelspulen 100 und 101 gehören. Die sechs Flachspulen 81, 82, 83, 84, 85 und 86 sind für den kuppelförmigen Gehirn-Spulenabschnitt 80 vorgesehen, sechs Flachspulen 87, 88, 89, 90, 91 und 92 und eine Sattelspule 100 sind für den Hals-Spulenabschnitt 79 vorgesehen. Der vordere Rumpf-Spulenabschnitt 40 enthält vier Flachspulen 93, 94, 95 und 96, und der hintere Rumpf-Spulenabschnitt 13 enthält drei Flachspulen 97, 98 und 99 und eine Sattelspule 101. Zwei Quadratur-(QD)-Paare werden durch die beiden Sattelspulen 100 und 101 und die beiden Flachspulen 90 und 97 für die hinteren Hals- und Rumpf-Abschnitte 12, 13 gebildet.
Jedes der Spulenelemente der HF-Arrayspulensysteme 1 und 2 kann, wie in 10 und 11 gezeigt, von seinem benachbar ten Spulenelement beispielsweise durch einen Spalt von etwa 0,5 cm bis etwa drei cm physisch getrennt sein. In diesem Ausführungsbeispiel kann die gegenseitige Induktivität zwischen den benachbarten Spulenelementen mittels Übertragern und/oder Vorverstärkerentkoppelung auf ein Minimum reduziert werden. In noch einem Ausführungsbeispiel kann jedes der Spulenelemente der HF-Arrayspulensysteme 1 und 2 mit seinen (nicht gezeigten) benachbarten Spulen überlappen, um sich kritisch von seiner nächstbenachbarten Nachbarspule zu entkoppeln. In beiden Ausführungsbeispielen ist die Isolierung zwischen den nächsten nächstbenachbarten Nachbarspulen und den Spulen, die sich gegenüberliegen, von der Vorverstärkerentkoppelung abhängig.
Die in 10 und 11 gezeigte elektrische Schaltungsanordnung oder Formation mit vier Spulenelementen 93, 94, 95 und 96 kann für den primären vorderen Rumpf-Spulenabschnitt 10 und 40 verwendet werden. Diese Anordnung 66, wie sie auch in 12 und 13 veranschaulicht ist, enthält vier Flachspulen 105, 106, 107 und 108. Die mittleren zwei Flachspulen 105 und 107 sind in der Aufwärts-Abwärts-Richtung angeordnet und die beiden Flachspulen 106 und 108 sind auf der linken und rechten Seite der beiden mittleren Spulen positioniert. Insbesondere schließen die Flachspulen 106 und 108 die beiden mittlere Flachspulen 105 und 107 sandwichförmig ein. 12 veranschaulicht vier Flachspulen 105, 106, 107 und 108, die voneinander getrennt sind, während 13 vier Flachspulen darstellt, die mit deren nächstbenachbarten Nachbarn (z.B. benachbarten Spulen) überlappen. In weiteren Ausführungsbeispielen, wie sie in 14 und 15 gezeigt sind, enthält eine Anordnung 67 zwei Sattelspulen 110 und 111, die anstelle der mittleren beiden Flachspulen 105 und 106 verwendet werden können. Darüber hinaus können die beiden Sattelspulen 110 und 111 der vier Flachspulen aufweisenden Anordnung hinzugefügt werden, um eine sechsteilige Anordnung 68 zu bilden, wie sie in 16 und 17 gezeigt ist. In dieser sechsteiligen Anordnung bilden die beiden Sattelspulen 110 und 111 zwei Quadratur-Paare, mit den beiden mittleren Flachspulen 105 und 106. Es ist zu beachten, dass die in 10 und 11 gezeigten hinteren Hals- und Rumpf-Spulenabschnitte 12 und 13 diese sechsteilige Anordnung 68 mit den vier Flachspulen 90, 97, 98 und 99 und zwei Sattelspulen 100 und 101 enthalten. Die durch die beiden Sattelspulen 100 und 101 und die beiden mittleren Flachspulen 90 und 97 gebildeten beiden Quadratur-Paare erstrecken sich in der Aufwärts-Abwärts-Richtung und sind zwischen den beiden Flachspulen 98 und 99 eingebettet.
18 zeigt noch ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem ein HF-Arrayspulensystem lediglich die sekundären vorderen und hinteren Spulenabschnitte 24 und 25 für Rumpf- und Beckenbildgebung aufweist. In diesem Ausführungsbeispiel enthält der sekundäre vordere Spulenabschnitt 24 drei vierteilige Anordnungen 66 und der hintere Spulenabschnitt 25 enthält drei sechsteilige Anordnungen 68. Der in 10 und 11 gezeigte primäre hintere Rumpf-Spulenabschnitt 13 enthält eine weitere vierteilige Anordnung, die durch drei Flachspulen 97, 98 und 99 und eine Sattelspule 101 gebildet wird. Diese vierteilige Anordnung 71 ist ebenfalls in 19 veranschaulicht. In 19 bilden die Sattelspule 116 und die mittlere Flachspule 114 ein Quadratur-Paar, das von den beiden Flachspulen 113 und 115 sowohl von links als auch von rechts her eingebettet ist. Die Abmessung jedes der vier Spulenelemente kann übereinstimmen oder auch nicht. Zwei weitere Sattelspulen 117 und 118 können der vierteiligen Anordnung 71 hinzugefügt sein, um eine weitere sechsteilige Anordnung 72 zu bilden, wie sie in 20 gezeigt ist. In dieser sechsteiligen Anordnung 72 bilden die drei Sattelspulen 117, 116 und 118 und die drei Flachspulen 113, 114 und 115 drei Quadratur-Spulenpaare, die in der Links-Rechts-Richtung angeordnet sind.
In vielfältigen Ausführungsbeispielen sind die sechs Flachspulen 81, 82, 83, 84, 85 und 86 des Gehirn-Spulenabschnitts 80 an dem oberen Ende kegelig zulaufend ausgebildet, um eine kuppelförmige, käfigartige Konfiguration zu bilden, wie sie in 10, 11 und 21 gezeigt ist. In diesen Ausführungsbeispielen ist der Querschnitt des oberen Endes des Gehirn-Spulenabschnitts 80, wie in 21 gezeigt, im Wesentlichen oval, mit einer in Vorwärts-Rückwärts-Richtung verlaufenden Längsachse D1 von etwa drei bis etwa acht cm und einer entlang der Links-Rechts-Richtung verlaufenden kurzen Achse D2 von etwa zwei bis etwa sieben cm. Der Querschnitt des unteren Endes des Gehirn-Spulenabschnitts 80 ist ebenfalls im Wesentlichen oval, mit einer entlang der Vorwärts-Rückwärts-Richtung verlaufenden Längsachse D3 von etwa dreiundzwanzig bis etwa neunundzwanzig cm und einer entlang der Links-Rechts-Richtung verlaufenden kurzen Achse D4 von etwa einundzwanzig bis etwa siebenundzwanzig cm.
In anderen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen sind die sechs Flachspulen 87, 88, 89, 90, 91 und 92 des Hals-Spulenabschnitts 12, wie in 11 und 19 gezeigt, an dem unteren Ende kegelig zulaufend ausgebildet. In diesen Ausführungsbeispielen ist der Querschnitt des unteren Endes des Halsabschnitts 12, wie in 22 gezeigt, im Wesentlichen oval, mit einer entlang der Vorwärts-Rückwärts-Richtung verlaufenden Längsachse D5 von etwa neunzehn bis etwa fünfundzwanzig cm und einer entlang der Links-Rechts-Richtung verlaufenden kurzen Achse D6 von etwa sechzehn bis etwa dreiundzwanzig cm. Der Querschnitt des oberen Endes des Hals-Spulenabschnitts 12 ist ebenfalls im Wesentlichen oval, mit einer entlang der Vorwärts-Rückwärts-Richtung verlaufenden Längsachse D7 von etwa dreiundzwanzig bis etwa neunundzwanzig cm und einer entlang der Links-Rechts-Richtung verlaufenden kurzen Achse D8 von etwa einundzwanzig bis etwa siebenundzwanzig cm.
In anderen vielfältigen Ausführungsbeispielen sind die beiden Flachspulen 81 und 86 des vorderen Gehirn-Spulenabschnitts 8 und die mittlere Flachspule 87 des vorderen Halsabschnitts 9 beispielsweise konfiguriert, um die Region für die Nase eines Patienten freizuhalten, wie in 23 bis 25 gezeigt. In 23 beginnen die entlang einer mittleren Linie von dem oberen Ende in Richtung auf das untere Ende der vorderen Gehirn-Spule 8 verlaufenden beiden benachbarten Leiter 73 und 74 der Flachspulen 81 und 86 bei Erreichen der Nasenregion mit einer Biegung nach rechts bzw. links. Die beiden gebogenen Leiter 73 und 74 bilden an der Nasenregion eine dreieckförmige Gestalt mit einem Winkel A1 von etwa zwanzig Grad bis etwa sechzig Grad und weisen in der Aufwärts-Abwärts-Richtung einen Abstand B1 von etwa zwei bis etwa zwölf cm auf. Die obere Seite der mittleren Flachspule 87 des vorderen Hals-Spulenabschnitts 9 weist ebenfalls eine dreieckförmige Kontur auf, die der durch die beiden gebogenen Leiter 73 und 74 gebildeten ähnelt, mit einem Winkel A2 von etwa zwanzig Grad bis etwa sechzig Grad und einem Abstand B2 von etwa zwei bis etwa zwölf cm in der Aufwärts-Abwärts-Richtung. Die beiden dreieckförmigen Konturen können, wie in 24 gezeigt, überlappen. 25 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Leiter der drei vorderen Flachspulen 81, 86 und 87 konfiguriert sind, um sich beispielsweise um die Augen- und Nasenregionen so zu erstrecken, dass diese Regionen für die Augen und Nase eines Patienten frei bleiben.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorderen und hinteren mittleren Flachspulen 87 und 90 des Hals-Spulenabschnitts 79 ist in 26 gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel erstrecken sich die unteren Seiten der vorderen und hinteren mittleren Flachspulen 87 und 90 des Hals-Spulenabschnitts 79 um eine Distanz D9 und D10 von etwa zwei bis etwa zehn cm über die Schulterlinie in Abwärts-Richtung hinaus. Eine ähnliche Anordnung ist ebenfalls für die Sattelspule 100 des in 10 und 11 gezeigten hinteren Hals-Spulenabschnitts 12 vorgesehen. Insbesondere erstreckt sich die untere Seite der Sattelspule 100 ebenfalls in Richtung der Abwärts-Richtung um eine Distanz von etwa zwei bis etwa zehn cm über die Schulterlinie hinaus.
Somit stellen die primären Spulenabschnitte, beispielsweise die primären vorderen und hinteren Abschnitte 5 und 6 des HF-Arrayspulensystems 1 oder 2, eine Vielzahl von Kanälen/Spulenelementen, beispielsweise einundzwanzig Kanäle/Spulenelemente, bereit, um die Kopf-, Hals- und Rumpfregionen eines menschlichen Körpers abzubilden.
Die sechs Spulenelemente 81, 82, 83, 84, 85 und 86 des Gehirn-Spulenabschnitts 80 und die sieben Spulenelemente 87, 88, 89, 90, 91, 92 und 100 des Hals-Spulenabschnitts 79 sind in den Vorwärts/Rückwärts- und Links-Rechts-Richtungen, sowie in der Aufwärts-Abwärts-Richtung verteilt. Folglich ist SENSE-Bildgebung in sämtlichen drei Richtungen für Kopf-Bildgebung möglich, wenn sowohl die Gehirn als auch die Hals-Spulenabschnitte 80 und 79 verwendet werden. Die Anordnung für die vier vorderen Rumpf-Spulenelemente 93, 94, 95 und 96 ermöglichen es, zwei Spulenelemente 93 und 94 in der Aufwärts-Abwärts-Richtung zu verteilen und drei Spulenelemente 95, 94/93 und 96 in der Links-Rechts-Richtung zu verteilen. Eine ähnliche Anordnung ist für die sechs hinteren Hals-Rumpf-Spulenelemente 90, 100, 98, 97, 99 und 101 vorgesehen, und es sind vier Spulenelemente 90, 100, 97 und 101 in der Aufwärts-Abwärts-Richtung und vier Spulenelemente 98, 90, 100 und 99 oder 98, 97, 101 und 99 in der Links-Rechts-Richtung verteilt. Im Betrieb kann, wenn sowohl die vorderen als auch hinteren Rumpf-Spulenabschnitte 40 und 13 verwendet werden, eine dreidimensionale SENSE-Bildgebung auch für eine Rumpf/Kardial-Bildgebung ausgeführt werden. Die Spulenelemente, beispielsweise die fünfzehn Spulenelemente des Halses, vordere und hintere Spulenabschnitte 13, 40 und 79, können einen höheren Reduktionsfaktor für dreidimensionale Hals/Karotis-SENSE-Bildgebung vorsehen. Auf diese Weise ist eine dreidimensionale SENSE-Bildgebung für vaskuläre Bildgebung von dem Gefäßkranz der Hirnbasis bis zu dem Aortenbogen ermöglicht, wenn sämtliche der einundzwanzig Spulenelemente der vier Spulenabschnitte verwendet werden. Durch Anbringen des sekundären hinteren Rumpf-Spulenabschnitts 25 mit mehreren Stationen der sechsteiligen Anordnung 68, kann auch für den Rücken SENSE-Bildgebung sowohl in den Links-Rechts- als auch in den Aufwärts-Abwärts-Richtungen vorgesehen werden. Ein zusätzliches Anbringen des sekundären vorderen Rumpf-Spulenabschnitts 24 ermöglicht SENSE-Bildgebung in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung für eine Wirbelsäulenbildgebung und verbessert das SNR der Wirbelsäulenbildgebung.
Der spezielle Hals-Spulenabschnitt 79 und die Anordnungen für die drei vorderen und hinteren mittleren Spulenelemente 87, 90 und 100 des Hals-Spulenabschnitts, die die drei Spulenelemente in Richtung der Abwärts-Richtung über die Schulterlinie hinaus erweitern, vermindern die Schattenbildung der Halsbildgebung. Wie in 27 gezeigt kann es, wenn zwei Spulenstationen, beispielsweise die zwei mittleren Flachspulen 105 und 107 in 13 und die beiden mittleren Quadratur-Spulenpaare 105, 110, 107 und 111 in 17, entlang der Aufwärts-Abwärts-Richtung (z.B. entlang der Richtung des primären B₀-Feldes) angeordnet sind, in dem Bild an dem Überlappungsbereich der beiden Spulenstationen aufgrund des an dieser Region vorhandenen Signalabfalls zu Schattenbildung kommen. Diese Schattenbildung ist in 27 für zwei entlang der Richtung des B₀-Felds verteilte Quadratur-Spulenpaare 105, 110, 107 und 111 veranschaulicht. Die vielfältigen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, die die vierteiligen Anordnungen 66 und 67 und die sechsteiligen Anordnung 68 beinhalten, ermöglichen es, zwei zusätzliche Spulenelemente 106 und 108 an der linken bzw. rechten Seite der beiden mittleren Spulenstationen zu positionieren, so dass die das stärkste Signal aufweisenden Regionen der beiden zusätzlichen Spulenelemente an dem Überlappungsbereich der beiden mittlere Spulenstationen angeordnet sind. Als Folge hiervon vermindert das Signal der beiden zusätzlichen Spulenelemente 106 und 108 die Schattenbildung in dem Bild, indem ein Signalabfall der beiden mittleren Spulenstationen an dem Überlappungsbereich ausgeglichen wird. Dies ist in 28 für eine Bildgebung mit einer sechsteiligen Anordnung 68 veranschaulicht. Die von den beiden linken und rechten Flachspulen 106 und 108 stammenden Signale kompensieren den Signalabfall der beiden mittleren Quadratur-Spulenpaare 105, 110, 107 und 111 in deren Überlappungsbereich und vermindern oder eliminieren die Schattenbildung.
Dementsprechend verbessern vielfältige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Falle einer Wirbelsäulenbildgebung die Homogenität eines Bildes in der Aufwärts-Abwärts-Richtung. Darüber hinaus ermöglicht die Anordnung von drei Spulenstationen in der Links-Rechts- Richtung, wie in 12 bis 17 und 19 und 20 gezeigt, eine Verbesserung der Bildhomogenität für die Wirbelsäulenbildgebung auch in der Links-Rechts-Richtung.
Die elastische/halbelastische Konstruktion des vorderen Hals-Rumpf-Spulenabschnitts 7 erleichtert es auch, den vorderen Hals-Rumpf-Spulenabschnitt an unterschiedliche Größen und Staturen von Patienten anzupassen. Auf diese Weise ist es möglich, die Spulenelemente in den vorderen Hals und Rumpf-Abschnitten näher an den interessierenden Bereich (z.B. Hals und Brustkorb) heranzubringen, so dass das SNR für eine Hals,Karotis- und C-Wirbelsäulenbildgebung aufgrund der Verbesserung des Füllfaktors der Spulenelemente verbessert wird.
Die in 2, 3 und 4 gezeigten stufenförmigen mechanischen Spulenkörper, ermöglichen ein Überlappen der vorderen Hals-Spulenelementen mit den hinteren Hals- und Gehirn-Spulenelementen, um eine kritische Kopplung zu erreichen, so dass die benachbarten vorderen und hinteren Spulenelemente voneinander isoliert werden können.
Die zweiteilige Anordnung (z.B. die primären vorderen und hinteren Spulenabschnitte 5 und 6) stellen Neurovaskular-Spulen für Kopf-, Hals-/C-Wirbelsäulen und vaskuläre Bildgebung bereit. Durch Anbringen des sekundären hinteren Rumpf-Spulenabschnitts 25 an die primären Spulenabschnitte, werden Bildgebungsfunktionen auf die TL-Rücken-Region erweitert, und es ergibt sich eine dreiteilige Neurovaskular-CTL-Spule. Wenn sämtliche der vier Abschnitte des HF-Arrayspulensystems 1 oder 2 (z.B. die primären vorderen und hinteren Spulenabschnitte 5 und 6 und die sekundären vorderen und hinteren Spulenabschnitte 24 und 25) verwendet werden, ist kardiale und Rumpfbildgebung möglich. Folglich ermöglichen die HF-Arrayspulensysteme 1 und 2 eine Ganzkörperüberstreichungsbe reich, wobei multiple Scans durchgeführt werden, ohne einen Patienten zwischen aufeinanderfolgenden Scans neu zu positionieren. Darüber hinaus können die sekundären vorderen und hinteren Teile 24 und 25 getrennt von den primären Spulenabschnitten verwendet werden, um kardiale, Rumpf- und TL-Wirbelsäulenbildgebung zu ermöglichen.
Darüber hinaus werden beengende Gefühle eines Patienten durch mehrere Fenster 35, 36, 37 und 38 und durch die in 1 gezeigte Anordnung der Leiter der vorderen Spulenelemente um die Augen- und Nasenregionen der Kopf-Spule herum vermindert.
Somit schaffen vielfältige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ein mehrere Kanäle aufweisendes HF-Arrayspulensystem (z.B. eine Anordnung von Mehrfachspulenelementen), die ein höheres SNR und einen verbesserten Bildüberstreichungsbereich ermöglichen. Vielfältige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen ferner ein HF-Arraysystem, das für unterschiedliche Bildgebungsverfahren Empfindlichkeitscodierungen in x-, y- und z-Richtung aufweist. Beispielsweise ist in der Praxis eine dreidimensionale SENSE-Bildgebung für Kopf-Bildgebung, Rumpf-/Kardial-Bildgebung, Hals/Karotis-Bildgebung, Wirbelsäulenbildgebung und vaskuläre Bildgebung von dem Gefäßkranz der Hirnbasis bis zum Aortenbogen ermöglicht. Ein Verwenden eines eigenen Hals-Abschnitts vermindert auch die Schattenbildung für die Halsbildgebung.
Vielfältige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen ferner ein HF-Arraysystem für eine Wirbelsäulenbildgebung mit verbesserter Bildhomogenität sowohl in Aufwärts-Abwärts- als auch Links-Rechts-Richtungen. Ferner ist ein verbesserter Füllfaktor der Hals-Spule ermöglicht, um das SNR von Hals-, Karotis- und C-Wirbelsäulenbildgebung zu verbessern. Dementsprechend können die vorderen Hals- und Rumpf-Abschnitte konfiguriert sein, um eine elastische oder halbelastische Konstruktion aufzuweisen, die sich an dem Hals und Brustkorb eines Patienten geeignet positioniert lässt, um für Patienten unterschiedlicher Größen und Statur zu passen.
Die vorderen Hals-Spulenelemente sind ferner von den Spulenelementen hinterer Hals- und Gehirn-Abschnitte isoliert. Zusätzliche Bildgebungsfunktionen sind vorgesehen, beispielsweise kardiale Bildgebung, Rumpfbildgebung, Thorus- und Lumbus-(TL)-Wirbelsäulenbildgebung. Außerdem ist eine für einen Patienten bequemere Spulenanordnung geschaffen, die eine offenen Konstruktion aufweist, die weniger beengend ist, einfacher an einem Patienten anzulegen ist und für den Patient komfortabler ist.
Es ist zu beachten, dass Konfiguration, Gestalt, Abmessung, Anordnung und Bauart der Spulen je nach Wunsch oder Bedarf abgewandelt werden können, beispielsweise basierend auf der Bauart eines MRT-Scanners. Darüber hinaus kann die Anzahl der Abschnitte und/oder Spulenelemente abhängig von der Art eines auszuführenden MRT-Scans (z.B. Kopf-, Neurovaskular-, Rücken-, Ganzkörperscans, usw.) je nach Wunsch oder Bedarf verändert, beispielsweise erhöht oder vermindert werden. Dem entsprechend können je nach Wunsch oder Bedarf zusätzliche Abschnitte, Teile oder Spulenelemente dem System hinzugefügt oder von diesem entfernt werden.
Geschaffen sind ein HF-Arrayspulensystem 1 und Verfahren für Magnetresonanz-Tomographie. Das Arrayspulensystem weist einen vorderen Spulenabschnitt 3 mit einem primären vorderen Spulenabschnitt 5 und wenigstens einem sekundären vorderen Spulenabschnitt 24 auf, der sich abnehmbar an dem primären vorderen Spulenabschnitt anbringen lässt. Das Arrayspulensystem enthält ferner einen hinterer Spulenabschnitt 4 mit einem primären hinteren Spulenabschnitt 6 und wenigstens einem sekundären hinteren Spulenabschnitt 25, der sich abnehmbar an dem primären hinteren Spulenabschnitt anbringen lässt.
Während die Erfindung anhand vielfältiger spezieller Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, dass es möglich ist, die Erfindung mit Abwandlungen zu verwirklichen, ohne von dem Schutzbereich der Ansprüche abzuweichen.

1: HF-Arrayspulensystem
2: HF-Arrayspulensystem
3: Vorderer Spulenabschnitt
4: Hinterer Spulenabschnitt
5: Primärer vorderer Spulenabschnitt
6: Primärer hinterer Spulenabschnitt
7: Vorderer Hals-Rumpf-Spulenabschnitt
8: Vorderer Gehirn-Spulenabschnitt
9: Vorderer Hals-Spulenabschnitt
10: Vorderer Rumpf-Spulenabschnitt
11: Hinterer Gehirn-Spulenabschnitt
12: Hinterer Hals-Spulenabschnitt
13: Hinterer Rumpf-Spulenabschnitt
14: Verbindungskabel
15: Lösbare Steckverbindungen
16: Mechanischer Arm
17: Mechanischer Arm
18: Lösbare Steckverbindung
19: Lösbare Steckverbindung
20: Lösbare Steckverbindung
22: Anschlussstellen
23: Gurte
24: Sekundärer vorderer Rumpf-Spulenabschnitt
25: Sekundärer hinterer Rumpf-Spulenabschnitt
26: Verbindungskabel
27: Lösbare Steckverbindungen
28: Lösbare Steckverbindungen
29: Drehgelenkpunkt
30: Drehgelenkpunkt
31: Drehgelenkpunkt
35: Fenster
36: Fenster
37: Fenster
38: Fenster
39: Gehirn-Hals-Spulenabschnitt
40: Vorderer Rumpf-Spulenabschnitt
41: Stecker
42: Steckbuchsen
43: Mehrkanalsteckverbindung
44: Mehrkanalsteckverbindung
45: Starrer Haken
46: Starrer Haken
48: Arretierungen
49: Arretierungen
50: Stufenförmiges Schaumstoffelement
51: Stufenförmiges Schaumstoffelement
52: Stufenförmiges starres Spulenkörper
53: Ausgangssteckverbindung
54: Ausgangskabel
55: Stufenförmige mechanische Spulenkörper
56: Stufenförmige mechanische Spulenkörper
61: Stufenförmige Spulenkörper
62: Stufenförmige Spulenkörper
63: Stufenförmige Spulenkörper
64: Stufenförmige Spulenkörper
65: Überlappungsbereich
66: Vierteilige Anordnung
67: Vierteilige Anordnung
68: Sechsteilige Anordnung
69: Überlappungsbereich
71: Vierteilige Anordnung
72: Sechsteilige Anordnung
73: Gekrümmter Leiter
74: Gekrümmter Leiter
79: Hals-Spulenabschnitt
80: Geformter Gehirn-Spulenabschnitt
81: Vordere Flachspulenelemente
82: Flachspulen
83: Flachspulen
84: Flachspulen
85: Flachspulen
86: Flachspulen
87: Hintere mittlere Flachspulenelemente
88: Flachspulen
89: Flachspulen
90: Flachspulen
91: Flachspulen
92: Flachspulen
93: Vordere Rumpf-Spulenelemente
94: Flachspulen
95: Flachspulen
96: Flachspulen
97: Flachspulen
98: Flachspulen
99: Flachspulen
100: Sattelspule
101: Sattelspule
105: Mittlere Quadratur-Spulenpaare
106: Flachspulen
107: Flachspulen
108: Flachspule
110: Sattelspule
111: Sattelspulen
113: Flachspule
114: Mittlere Flachspule
115: Flachspule
116: Sattelspule
117: Sattelspule
118: Sattelspule
120: Öffnungen
122: Öffnungen

Claims

MRT-Arrayspulensystem (1), zu dem gehören: ein vorderer Spulenabschnitt (3) mit einem primären vorderen Spulenabschnitt (5) und wenigstens einem sekundären vorderen Spulenabschnitt (24), der sich abnehmbar an dem primären vorderen Spulenabschnitt anbringen lässt; und ein hinterer Spulenabschnitt (4) mit einem primären hinteren Spulenabschnitt (6) und wenigstens einem sekundären hinteren Spulenabschnitt (25), der sich abnehmbar an dem primären hinteren Spulenabschnitt anbringen lässt.
MRT-Arrayspulensystem (1) nach Anspruch 1, bei dem der primäre vordere Spulenabschnitt (5) einen im Wesentlichen kuppelförmigen vorderen Gehirn-Spulenabschnitt (8) aufweist.
MRT-Arrayspulensystem (1) nach Anspruch 2, bei dem der im Wesentlichen kuppelförmige vordere Gehirn-Spulenabschnitt (8) auf einem starren Spulenkörper angeordnet ist.
MRT-Arrayspulensystem (1) nach Anspruch 1, bei dem der primäre hintere Spulenabschnitt (6) einen im Wesentlichen kuppelförmigen hinteren Gehirn-Spulenabschnitt (11) aufweist.
MRT-Arrayspulensystem (1) nach Anspruch 4, bei dem der im Wesentlichen kuppelförmige hintere Gehirn-Spulenabschnitt (11) auf einem starren Spulenkörper angeordnet ist.
MRT-Arrayspulensystem (1) nach Anspruch 1, bei dem der primäre vordere Spulenabschnitt (5) einen vorderen Hals-Rumpf-Spulenabschnitt (7) mit einer vorderen Hals-Spule (9) und einer vorderen Rumpf-Spule (10) aufweist.
MRT-Arrayspulensystem (1) nach Anspruch 6, bei dem das System ferner wenigstens einen Arm (16,17) aufweist, und bei dem der primäre vordere Spulenabschnitt (5) einen im Wesentlichen kuppelförmigen vorderen Gehirn-Spulenabschnitt (8) aufweist, wobei der wenigstens eine Arm dazu dient, um den vorderen Hals-Rumpf-Spulenabschnitt (7) mit dem im Wesentlichen kuppelförmigen vorderen Gehirn-Spulenabschnitt und/oder dem primären hinteren Spulenabschnitt (6) zu verbinden.
MRT-Arrayspulensystem (1) nach Anspruch 7, bei dem der wenigstens eine Arm (16,17) konfiguriert ist, um dem vorderen Hals-Rumpf-Spulenabschnitt (7) zu ermöglichen, sich in mindestens entweder eine Aufwärts-Abwärts-Richtung, eine Vorwärts-Rückwärts-Richtung und/oder einer Querrichtung zu bewegen.
MRT-Arrayspulensystem (1), zu dem gehören: ein vorderer Spulenabschnitt (3); und ein hinterer Spulenabschnitt (4), wobei der vordere Spulenabschnitt, der ferner auf einem starren Spulenkörper einen kuppelförmigen Gehirn-Spulenabschnitt (8) und auf einem entweder elastischen, halbelastischen oder starren Spulenkörper einen einstellbaren Hals-Rumpf-Spulenabschnitt (7) aufweist, wobei die hintere Spule einem kuppelförmigen Gehirn-Spulenabschnitt (11) aufweist, der zu einem Hals-Spulenabschnitt (12) benachbart ist, der zu einem Rumpf-Spulenabschnitt (13) benachbart ist, wobei sämtliche der drei hinteren Spulenabschnitte auf einem starren Spulenkörper angeordnet sind.
MRT-Arrayspulensystem (1), zu dem gehören: vier Flachspulen (105,106,107,108), wobei zwei der vier Flachspulen in einer mittleren Position einer Aufwärts-Abwärts-Richtung angeordnet sind und die anderen beiden Flachspulen auf linken und rechten Seiten der beiden mittleren Flachspulen positioniert sind.