DE102006018158A1

DE102006018158A1 - Zylindrische Magnetresonanzantenne

Info

Publication number: DE102006018158A1
Application number: DE102006018158A
Authority: DE
Inventors: Jürgen NISTLER; Wolfgang Dr. Renz; Markus Dr. Vester
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-04-19
Filing date: 2006-04-19
Publication date: 2007-10-25
Also published as: US20070247158A1; CN101059558B; CN101059558A; US7501823B2

Abstract

Zylindrische Magnetresonanzantenne, die dem Empfang von Signalen und/oder der Felderzeugung dient, umfassend mehrere, sich in Längsrichtung der Magnetresonanzantenne (1) erstreckende, in Umfangsrichtung voneinander beabstandet und parallel zueinander ausgerichtet angeordnete Längsleiter (3) und zwei die Enden der Längsleiter (3) verbindende, in Umfangsrichtung umlaufende Endringe (2), wobei - die Längsleiter (3) aus einem oder mehreren in Längsrichtung hintereinander angeordneten Längsleiterabschnitten (6) bestehen, wobei zwischen zwei aufeinander folgenden Längsleiterabschnitten (6) und/oder zwischen wenigstens einem dem Endring benachbarten Längsleiterabschnitt (6) und dem Endring wenigstens eine für jeden Längsleiter (3) im Wesentlichen gleiche Längskapazität geschaltet ist, - jeweils zwei benachbarte Längsleiter (3) und die sie verbindenden Endringteilstücke (8) eine Masche (11) bilden und - die zwei benachbarte Längsleiter (3) verbindenden Endringteilstücke (8) jeweils wenigstens zwei Endringabschnitte (5) umfassen, zwischen welche wenigstens eine für alle Endringteilstücke (8) im Wesentlichen gleiche Endringkapazität (7) geschaltet ist, wobei die Magnetresonanzantenne (1) einen sie flächig umgebenden, geerdeten Schirm (4) aus elektrisch leitendem Material umfasst, welcher über eine Schirmkapazität mit den Längsleitern (3) und den Endringen (2) gekoppelt ist, wobei die Längskapazität (9), die Endringkapazität (7) und die Schirmkapazität so ausgelegt sind, ...

Description

Die Erfindung betrifft eine zylindrische Magnetresonanzantenne, die dem Empfang von Signalen und/oder der Felderzeugung dient, umfassend mehrere, sich in Längsrichtung der Magnetresonanzantenne erstreckende, und in Umfangsrichtung voneinander beabstandet und parallel zueinander ausgerichtet angeordnete Längsleiter und zwei die Enden der Längsleiter verbindende, in Umfangsrichtung umlaufende Endringe, wobei

– die Längsleiter aus einem oder mehreren in Längsrichtung hintereinander angeordneten Längsleiterabschnitten bestehen, wobei zwischen zwei aufeinander folgenden Längsleiterabschnitten und/oder zwischen wenigstens einem dem Endring benachbarten Längsleiterabschnitt und dem Endring wenigstens eine für jeden Längsleiter im Wesentlichen gleiche Längskapazität geschaltet ist,
– jeweils zwei benachbarte Längsleiter und die sie verbindenden Endringteilstücke eine Masche bilden, und
– die zwei benachbarte Längsleiter verbindenden Endringteilstücke jeweils wenigstens zwei Endringabschnitte umfassen, zwischen welche wenigstens eine für alle Endringteilstücke im Wesentlichen gleiche Endringkapazität geschaltet ist. Daneben betrifft die Erfindung ein Magnetresonanzgerät, in das eine solche Antenne integriert ist.

Eine solche Magnetresonanzantenne ist in der Fachwelt unter dem Namen „Birdcage-Antenne" bekannt. Die beiden kreisförmigen Endringe sind darin koaxial ausgebildet und durch die Längsleiter miteinander verbunden, wodurch der Aufbau an einen Vogelkäfig erinnert.
Eine solche Magnetresonanzantenne weist halb so viele verschiedene Resonanzfrequenzen auf, wie sie Längsleiter hat. Jeder Resonanzfrequenz ist ein unterschiedlicher Resonanzmodus zugeordnet, wobei die Magnetresonanzantenne stets in dem Resonanzmodus betrieben bzw. angesteuert wird, in dem sich im Inneren der Antenne eine möglichst homogene Feldverteilung ergibt, wenn die Antenne als Sendeantenne betrieben wird, oder eine ortsunabhängige konstante Empfindlichkeit bei Betrieb als Empfangsantenne vorliegt.
Nun ist bei einer solchen Magnetresonanzantenne die Homogenität in ihrem Inneren meist ohne weitere, störende Elemente berechnet. Die Homogenität wird beispielsweise gestört, sobald sich ein Patient oder Teil des Patienten innerhalb der Magnetresonanzantenne befindet. Eine Möglichkeit zur Korrektur der Homogenität ist daher erwünscht. Zudem sind einige ortsabhängige Betriebsverfahren von Magnetresonanzantennen bekannt. Als Beispiele seien hier RX-Sense und TX-Sense genannt. Bei RX-Sense wird ortsaufgelöst gemessen, wobei die Ortsinformationen der Magnetresonanzantenne zusätzlich zu den aus den Gradientenfeldern gewonnenen Ortsinformationen berücksichtigt wird. Bei TX-Sense soll nur ein bestimmtes Zielgebiet, beispielsweise das Herz, angeregt werden. Für solche Verfahren ist es allerdings notwendig, Teilantennen einer Magnetresonanzantenne vorzusehen, die unabhängig ansteuerbar oder auslesbar sind, um so die Ortsinformationen zu erhalten beziehungsweise die Ortskodierung auszusenden.
In der DE 197 02 256 A1 wird eine Birdcage-Magnetresonanzantenne vorgeschlagen, mithilfe derer eine Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses erreicht werden soll, folglich eine Magnetresonanzantenne zum Empfang von Signalen. Dazu ist dort vorgesehen, dass die Längskapazitäten und die Endringkapazitäten so bemessen werden, dass die Magnetresonanzantenne nur noch eine einzige Resonanzfrequenz für alle Resonanzmoden aufweist. Dadurch werden die einzelnen Maschen, aus denen die Magnetresonanzantenne besteht, voneinander entkoppelt, so dass die von den einzelnen Maschen empfangenen Signale unabhängig zu Magnetresonanzbildern verarbeitet werden können, die danach wiederum zusammengesetzt werden können. Diese Magnetresonanzantenne weist jedoch den gravie renden Nachteil auf, dass Einflüsse der Umgebung, beispielsweise benachbarte Gradientenspulen und deren Abschirmung, die Anordnung so beeinflussen können, dass keine übereinstimmenden Resonanzfrequenzen mehr gegeben sind oder aber die Empfangsqualität stark leidet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Magnetresonanzantenne im Birdcage-Aufbau so auszugestalten, dass diese bei größtmöglicher Unempfindlichkeit gegen Umgebungseinflüsse einzeln ansteuerbare beziehungsweise auslesbare Teilantennen umfasst.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Magnetresonanzantenne der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Magnetresonanzantenne einen sie flächig umgebenden, geerdeten Schirm aus elektrisch leitendem Material umfasst, welcher über eine Schirmkapazität mit den Längsleitern und den Endringen gekoppelt ist, wobei die Längskapazität, die Endringkapazität und die Schirmkapazität so ausgelegt sind, dass die Magnetresonanzantenne unabhängig von der Art der Ansteuerung immer dieselbe Resonanzfrequenz aufweist.
Die zylindrische Magnetresonanzantenne gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst also als integralen Bestandteil einen sie nach außen umgebenden und somit abschirmenden Hochfrequenzschirm, der sie axial gesehen mindestens vollständig umgibt, das bedeutet, der Schirm erstreckt sich seitlich bis mindestens zu den Endringen oder darüber hinaus. Alleine dadurch, dass der Schirm elektrisch leitfähig und geerdet ist, ergibt sich eine parasitäre kapazitive Kopplung zu den Endringen und den Längsleitern, die jeweils auch elektrisch leitfähig sind. Diese parasitäre kapazitive Kopplung und gegebenenfalls weitere zwischen dem Schirm und den Längsleitern beziehungsweise den Endringen geschaltete Kapazitäten werden mit dem Begriff der Schirmkapazität zusammengefasst.
Vorteilhafterweise sind nun die Längskapazität, die Endringkapazität und die Schirmkapazität so ausgelegt, dass die Magnetresonanzantenne nur eine Resonanzfrequenz aufweist. Dabei ist zu beachten, dass zwar mehrere Längskapazitäten und Endringkapazitäten vorhanden sind, diese jedoch jeweils den gleichen Wert haben. Folglich ist auch nur dieser eine Betrag anzupassen, was gemeint ist, wenn von der Auslegung der Längskapazität und der Endringkapazität die Rede ist. Die Schirmkapazität, die von dem Schirm als integralem Bestandteil der Antenne mit den Längsleitern und den Endringen gebildet wird, wird von vornherein als Parameter bei der Auslegung der Antenne berücksichtigt. Liegen die Resonanzfrequenzen der verschiedenen Moden für die Ansteuerung der Magnetresonanzantenne durch geeignete Auslegung der genannten Kapazitäten dann so dicht beieinander, dass sie bei den üblichen Betriebsvorgängen eines Magnetresonanzgerätes nicht mehr unterscheidbar sind, so kann man sagen, dass die Magnetresonanzantenne nur noch eine Resonanzfrequenz aufweist. Es ist folglich für die Funktion der erfindungsgemäßen Magnetresonanzantenne ausreichend, wenn die Resonanzfrequenzen im Wesentlichen übereinstimmen, das bedeutet, wenn sie durch die üblichen Vorgänge in einem Magnetresonanzgerät nicht mehr unterscheidbar sind.
Dadurch, dass die Resonanzfrequenzen aller Moden auf einer einzigen Resonanzfrequenz zusammenfallen, ist eine Entkopplung der einzelnen Maschen der Magnetresonanzantenne erreicht. Diese können dann vorteilhafterweise, beispielsweise zur Feldhomogenisierung im Zielgebiet und/oder bei den Verfahren RX-Sense und TX-Sense getrennt angesteuert und/oder ausgelesen werden, ohne dass sie sich gegenseitig beeinflussen. Dies ermöglicht eine Vielzahl neuer Betriebsmöglichkeiten.
Der in die Magnetresonanzantenne integrierte Hochfrequenzschirm erfüllt im Wesentlichen zwei Aufgaben. Zum einen dient er durch Berücksichtigung der Schirmkapazität mit zur Abstim mung der Resonanzfrequenzen, zum anderen schirmt er die Antenne wirksam gegen Umwelteinflüsse ab. Insgesamt ist also ein System gegeben, das in Bezug auf die unabhängige Ansteuerbarkeit der einzelnen Maschen als Teilantennen optimal ausgelegt ist, zum anderen ist die Anordnung unabhängig gegen Einflüsse der Umgebung, die diese Auslegung verändern oder die Qualität der Antennenwirkung vermindern könnten.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Magnetresonanzantenne ist es, dass sie weiterhin ohne nötige weitere Anpassung für den bislang bekannten Gebrauch von Birdcage-Antennen geeignet ist. Eine Verwendung im Grundmodus alleine ist weiterhin möglich, wodurch sich kein Unterschied zu bisherigen Konfigurationen ergibt. Bei entsprechender Einspeisung ist es möglich, die Feldverteilung der unterschiedlichen Moden bei der Betriebsfrequenz anzuregen. Die Magnetresonanzantenne kann folglich ohne Modifikation in bestehende Magnetresonanzsysteme integriert werden.
Zudem weist die erfindungsgemäße Magnetresonanzantenne einige weitere Vorteile auf. Durch die Nähe der Längsleiter und der Endringe zum Schirm ergeben sich geringere Induktivitäten, die das Verhalten der Antenne beeinflussen können. Durch die unabhängig ansteuerbaren beziehungsweise auslesbaren Maschen wird bei Verfahren wie RX-Sense und TX-Sense eine Beschleunigung erreicht.
Die erfindungsgemäße Magnetresonanzantenne kann sowohl eine Ganzkörperantenne als auch eine Lokalantenne sein. Zudem kann sie entweder als Teil eines Magnetresonanzgerätes oder als eigenständiges, nur bei Bedarf verwendetes Element dienen. Auch eine Lokalantenne ist somit durch die Abschirmung durch den Schirm unempfindlich und ihre einzelnen Maschen sind getrennt ansteuerbar oder auslesbar.
Wie schon erwähnt kann die Schirmkapazität lediglich durch parasitäre Kapazitäten bestimmt sein. Dann wird sie haupt sächlich durch den Abstand des Schirms von den Längsleitern beziehungsweise den Endringen bestimmt.
Es kann jedoch auch sinnvoll sein, wenn sich die Schirmkapazität aus parasitären Kapazitäten und einer Schaltkapazität bestimmt, welche in den Schirm mit den Längsleitern und/oder den Endringen verbindende Verbindungsleiter geschaltet ist. In dieser Variante sind also zusätzliche leitende Verbindungen, die Verbindungsleiter, zwischen dem Schirm und den Längsleitern beziehungsweise den Endringen vorgesehen, in denen jeweils eine Schaltkapazität eingeschaltet ist, die zur Schirmkapazität beiträgt. Die Verbindungsleiter können sich beispielsweise jeweils zwischen einem Eckpunkt einer Masche und einem benachbarten Punkt am Schirm erstrecken, wobei die Verbindungsleiter auf einem und/oder beiden Endringen angeschlossen sind. Alternativ kann es auch sinnvoll sein, wenn sich die Verbindungsleiter zwischen einem anderen Punkt auf dem Endring, also nicht dem Eckpunkt einer Masche, und einem benachbarten Punkt am Schirm erstrecken. Je nach Auslegung und Erfordernissen ist es folglich möglich, auch die Schirmkapazität so anzupassen, dass die Resonanzfrequenzen dicht genug beieinander liegen oder zusammenfallen. Eine weitere Möglichkeit der Anpassung der Schirmkapazität ist die Hinzunahme von Materialien, deren Dielektrizitätszahl größer als 1 ist. Dabei ist zum einen an den die Antennenteile tragenden Grundkörper oder an den Schirm beabstandende Abstandshalter zu denken. Ebenso ist es möglich, den Zwischenraum zwischen Schirm und Endringen/Längsleitern bzw. einem diese tragenden Grundkörper ganz oder teilweise mit einem solchen Material zu füllen.
Zum Ansteuern beziehungsweise zum Auslesen der einzelnen entkoppelten Maschen können Einspeisungspunkte oder Auslesepunkte vorgesehen sein, also äußere Anschlüsse. Diese äußeren Anschlüsse der Magnetresonanzantenne können an den Endringteilstücken wenigstens eines Endrings jeweils an beiden Seiten der Endringkapazität vorgesehen sein. Damit ergeben sich so viele Anschlüsse, wie Maschen vorhanden sind, beziehungsweise doppelt so viele Anschlüsse, wenn die Anschlüsse auf beiden Seiten vorgesehen sind. In diesem Fall kann es notwendig sein, eine Gleichtaktdrossel, die auch als Mantelwellensperre bezeichnet wird, den Anschlüssen vor- beziehungsweise nachzuschalten.
In einer anderen Variante können äußere Anschlüsse der Magnetresonanzantenne für jede Masche an einem Punkt auf dem Endringteilstück und benachbarten Punkten am Schirm vorgesehen sein. Sind ohnehin mit Schaltkapazitäten versehene Verbindungsleiter dort vorgesehen, so können die Anschlüsse auch hier auf beiden Seiten der Schaltkapazität vorgesehen sein. Für eine solche Ansteuerung ist jedoch ein solcher Verbindungsleiter nicht notwendig, da sich eine Kapazität zwischen dem Punkt auf dem Endring und dem benachbarten Punkt an dem Schirm ohnehin parasitär ergibt. Die Ansteuerung erfolgt dann direkt an dem Punkt auf dem Endring und dem Schirm.
In einer weiteren Ausführungsform der Magnetresonanzantenne kann zweckmäßigerweise vorgesehen sein, dass mehrere in Reihe geschaltete Längskapazitäten an einem Längsleiter vorgesehen sind. Hierdurch werden die elektrischen Felder zum Patienten hin vorteilhafterweise verringert.
Zweckmäßig ist es, wenn der Abstand des Schirms zu den Endringen und den Längsleitern kleiner als der halbe Radius des Endrings ist.
Werden größere Abstände zwischen Schirm und Endring gewählt, so ist die kapazitive Kopplung zwischen Schirm und dem Rest der Antenne recht klein.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform können in den Längsleitern und/oder Endringteilstücken Schaltelemente, insbesondere Dioden, vorgesehen sein, über die ein Deaktivieren einer Masche und/oder der Magnetresonanzantenne möglich ist. Durch das Vorsehen solcher Schaltelemente ist es möglich, die Antenne entweder zu verstimmen oder gar durch Ausschalten aller Maschen die Antenne abzuschalten, wenn beispielsweise eine andere Antenne, insbesondere eine andere oder zusätzliche Lokalspule verwendet werden soll, deren Betrieb nicht gestört werden darf.
Die Magnetresonanzantenne sollte mindestens 4 und kann dabei beispielsweise acht Maschen umfassen. Dann müssen vier Resonanzfrequenzen auf eine einzige Resonanzfrequenz zusammengeführt werden.
Vorteilhafterweise können die Längsleiter und die Endringe aus Kupferstreifen bestehen. Damit wird die Induktivität der einzelnen Leiterelemente verringert und die Entkopplung der benachbarten Maschen wird verbessert. Bei einer Ganzkörperantenne können diese Kupferstreifen zweckmäßigerweise eine Breite von 2 bis 8 cm, vorzugsweise 4 bis 6 cm aufweisen. Die Breite von Endringen und Längsleitern kann sich dabei je nach Anwendungsfall unterscheiden.
Daneben betrifft die Erfindung ein Magnetresonanzgerät mit integrierter zylindrischer Magnetresonanzantenne gemäß der vorliegenden Erfindung. Dabei kann die Magnetresonanzantenne beispielsweise als Ganzkörperantenne ausgestaltet sein, während einzelne Maschen trotzdem getrennt ansteuerbar beziehungsweise auslesbar sind und die Antenne durch den integrierten Schirm ein praktisch gegen Umgebungseinflüsse unempfindliches System darstellt.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
1 die Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Magnetresonanzantenne,
2 eine Teilansicht der erfindungsgemäßen Magnetresonanzantenne gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, wobei insbesondere die Verschaltung prinzipiell dargestellt ist,
3 eine Teilansicht einer Magnetresonanzantenne gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei eine prinzipielle Darstellung von Schaltelementen gezeigt ist, und
4 eine Teilansicht einer Magnetresonanzantenne gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, wobei eine prinzipielle Darstellung von Schaltelementen gezeigt ist.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Magnetresonanzantenne 1. Sie ist zylindrisch aufgebaut und besteht zum einen aus zwei koaxial angeordneten Endringen 2, die durch acht parallel angeordnete Längsleiter 3 an deren Enden verbunden sind. Die Endringe 2 und die Längsleiter 3 bestehen jeweils aus Kupferstreifen. Diese sind beispielsweise auf einem hier nicht näher dargestellten Grundkörper angebracht. Umgeben wird der von den Längsleitern 3 und den Endringen 2 gebildete Birdcage von einem metallenen, beispielsweise auch kupfernen, Schirm 4, der hier nur gestrichelt dargestellt ist, um die Struktur der Antenne übersichtlicher darzustellen. Der gewünschte Abstand zwischen der Birdcage-Struktur und dem Schirm 4 kann beispielsweise durch auf dem Grundkörper angebrachte, hier nicht näher dargestellte Abstandshalter erreicht werden. Der Grundkörper und die Abstandshalter bestehen vorzugsweise aus einem verlustarmen, nicht elektrisch leitenden Material.
2 zeigt nun als Kombination aus Prinzipskizze und Schaltbild eine Teilansicht der Magnetresonanzantenne 1 in einer ersten Ausführungsform. Die Endringe 2 sind dabei jeweils aus Endringabschnitten 5 aufgebaut. An jeden Endringabschnitt 5 ist ein Längsleiter 3 angeschlossen. Die Längslei ter 3 sind wiederum aus Längsleiterabschnitten 6 aufgebaut. Die Abschnitte 5 und 6 sind dabei jeweils als dünner Kupferstreifen ausgebildet.
Verbunden sind die Endringabschnitte 5 über jeweils dieselbe Endringkapazität 7. Die zwei Längsleiter 3 verbindenden Endringteilstücke 8 umfassen in diesem Fall jeweils nur eine Endringkapazität 7, jedoch ist es auch denkbar, eine größere Zahl an Endringabschnitten 5 vorzusehen, zwischen denen jeweils eine Endringkapazität 7 zwischengeschaltet ist.
Die Längsleiterabschnitte 6 sind über Längskapazitäten 9 verbunden. Dabei sind hier pro Längsleiter drei Längsleiterabschnitte 6 und zwei Längskapazitäten 9 vorgesehen. Während die Endringkapazitäten 7 und die Längskapazitäten 9 jeweils diskrete Schaltelemente sind, sind die Schirmkapazitäten zwischen den Endringen 2 beziehungsweise den Längsleitern 3 und dem Schirm 4 in diesem Falle jeweils parasitäre Kapazitäten 10, die als Ersatzschaltsymbole eingezeichnet sind. Ihre Größe bestimmt sich aus der konkreten geometrischen Ausgestaltung der Magnetresonanzantenne 1.
Die Endringkapazität 7, die Längskapazität 9 und die die Schirmkapazität bildenden parasitären Kapazitäten 10 sind dabei so ausgelegt, dass die Resonanzfrequenzen – bei der Magnetresonanzantenne 1 existieren grundsätzlich vier Resonanzfrequenzen, da acht Längsleiter 3 vorgesehen sind – auf einer einzigen Resonanzfrequenz zusammenfallen. Dadurch werden die jeweils aus zwei Längsleitern 3 und den sie verbindenden Endringteilstücken 8 gebildeten Maschen 11 voneinander entkoppelt und sind als Teilantennen betreibbar. Zur separaten Ansteuerung beziehungsweise Auslesung der Maschen 11 sind äußere Anschlüsse 12 an einem der Endringe 2 vorgesehen. Die äußeren Anschlüsse 12 sind dabei jeweils an den gegenüberliegenden Enden der Endringkapazität 7 vorgesehen. Dabei ist ihnen jeweils eine Mantelwellensperre 13 vor- beziehungsweise nachgeschaltet.
3 zeigt eine 2 entsprechende Teilansicht einer Magnetresonanzantenne 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel bestehen die Längsleiter 3 hier nur aus zwei Längsleiterabschnitten 6, zwischen die jeweils die Längskapazität 9 geschaltet ist. Die Endringabschnitte 5 der Endringe 2 sind wiederum durch eine Endringkapazität 7 verbunden. Zusätzlich zu den parasitären Kapazitäten 10 ist nun jedoch eine leitende Verbindung 14 zwischen einem Punkt auf den Endringteilstücken 8 und einem benachbarten Punkt an dem Schirm 4 vorgesehen, in welche jeweils die selbe Schaltkapazität 15 eingeschaltet ist. Die Schirmkapazität setzt sich in diesem Fall also zusammen aus der parasitären Kapazität 10 und der Schaltkapazität 15. Im Unterschied zum vorherigen Ausführungsbeispiel sind die äußeren Anschlüsse 16 hier nicht an den beiden Seiten der Endringkapazität 7, sondern an den beiden Seiten der Schaltkapazität 15 vorgesehen. Auch hier sind die Schirmkapazität, also die parasitären Kapazitäten 10 und die Schaltkapazität 15, die Endringkapazität 7 und die Längskapazität 9 so ausgelegt, dass alle vier Resonanzfrequenzen zusammenfallen, die einzelnen Maschen 11 somit unabhängig ansteuerbar beziehungsweise auslesbar sind.
Ebenfalls im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist an jedem der Längsleiter 3 ein Schaltelement 17 vorgesehen, das es ermöglicht, die Antenne zu verstimmen beziehungsweise die Antenne ganz zu deaktivieren, indem alle Schaltelemente 17 geöffnet werden. Die Schaltelemente 17 können beispielsweise als Dioden ausgebildet sein, wobei bei Anliegen einer Sperrspannung die Antenne unwirksam wird.
Ein weiteres, drittes Ausführungsbeispiel einer Magnetresonanzantenne 1 ist in 4 dargestellt. Hierbei umfassen die Längsleiter 3 nur einen Längsleiterabschnitt 6. Die Längskapazität 9 ist hier zwischen den Endringabschnitten 5 und dem benachbarten Ende des Längsleiterabschnitts 6 geschaltet, je doch nur auf einer einzigen Seite, also zu einem Endring hin. Natürlich wäre es auch möglich, auf beiden Seiten eine Längskapazität 9 vorzusehen. Weiterhin wäre eine Ausführungsform denkbar, in der mehrere Längsleiterabschnitte 6 vorgesehen sind, wobei jeweils zwischen den Längsleiterabschnitten 6 wie in den 2 und 3 eine Längskapazität 9 zwischengeschaltet ist und eine Längskapazität 9 zwischen den äußeren Längsleiterabschnitten 6 und einem oder beiden Endringen 2 vorgesehen ist.
Die Magnetresonanzantenne 1 der drei Ausführungsbeispiele kann dabei sowohl eine Ganzkörperantenne als auch eine Lokalantenne sein. Der Innendurchmesser der Birdcage-Struktur einer Ganzkörperantenne kann in einem Ausführungsbeispiel 60 cm betragen, der des Schirms 66 cm, so dass der Schirm 4 von den Endringen 2 beziehungsweise den Längsleitern 3 um 3 cm beabstandet ist. Die Breite der Längsleiter 3 kann dabei 5 cm betragen, die Länge der Längsleiter 40 cm. Die Breite der Endringe 2 beträgt in diesem Falle 8 cm. Für die Endringkapazität 7 ist dabei ein Wert von etwa 22 pF vorgesehen, für die Längskapazität 9 ein Wert von etwa 10 pF, wenn keine Schaltkapazität 15 vorgesehen ist. Eine solche Ganzkörperantenne kann als integraler Bestandteil eines Magnetresonanzgeräts vorgesehen sein.
Eine etwas kleinere Lokalantenne kann dabei einen Innendurchmesser, also einen Durchmesser der Endringe 2 von 28 cm aufweisen. Der Durchmesser des Schirms 4 beträgt dann 30 cm, so dass der Abstand zwischen dem Schirm 4 und den Endringen 2 beziehungsweise den Längsleitern 3 1 cm beträgt. Als Breite der Längsleiter ist in diesem Ausführungsbeispiel 1,2 cm vorgesehen, als Länge der Längsleiter 3 23 cm. Die Endringe 2 sind ebenso 1,2 cm breit. Wenn keine Schaltkapazität 15 vorgesehen ist, ist für die Längskapazität 9 ein Wert von etwas 15 pF vorgesehen, für die Endringkapazität 7 ein Wert von etwa 30 pF.

Claims

Zylindrische Magnetresonanzantenne, die dem Empfang von Signalen und/oder der Felderzeugung dient, umfassend mehrere, sich in Längsrichtung der Magnetresonanzantenne (1) erstreckende, und in Umfangsrichtung voneinander beabstandet und parallel zueinander ausgerichtet angeordnete Längsleiter (3) und zwei die Enden der Längsleiter (3) verbindende, in Umfangsrichtung umlaufende Endringe (2), wobei – die Längsleiter (3) aus einem oder mehreren in Längsrichtung hintereinander angeordneten Längsleiterabschnitten (6) bestehen, wobei zwischen zwei aufeinander folgenden Längsleiterabschnitten (6) und/oder zwischen wenigstens einem dem Endring (2) benachbarten Längsleiterabschnitt (6) und dem Endring (2) wenigstens eine für jeden Längsleiter (3) im Wesentlichen gleiche Längskapazität (9) geschaltet ist, – jeweils zwei benachbarte Längsleiter (3) und die sie verbindenden Endringteilstücke (8) eine Masche (11) bilden, und – die zwei benachbarte Längsleiter (3) verbindenden Endringteilstücke (8) jeweils wenigstens zwei Endringabschnitte (5) umfassen, zwischen welche wenigstens eine für alle Endringteilstücke (8) im Wesentlichen gleiche Endringkapazität (7) geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetresonanzantenne (1) einen sie flächig umgebenden, geerdeten Schirm (4) aus elektrisch leitendem Material umfasst, welcher über eine Schirmkapazität mit den Längsleitern (3) und den Endringen (2) gekoppelt ist, wobei die Längskapazität (9), die Endringkapazität (7) und die Schirmkapazität so ausgelegt sind, dass die Magnetresonanzantenne (1) unabhängig von der Art der Ansteuerung immer dieselbe Resonanzfrequenz aufweist.
Magnetresonanzantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schirmkapazität aus parasitären Kapazitäten (10) bestimmt.
Magnetresonanzantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schirmkapazität sich aus parasitären Kapazitäten (10) und einer Schaltkapazität (15) bestimmt, welche in den Schirm (4) mit den Längsleitern (3) und/oder den Endringen (2) verbindende Verbindungsleiter (14) geschaltet ist.
Magnetresonanzantenne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleiter (14) sich jeweils zwischen einem Eckpunkt einer Masche (11) oder einem Punkt auf dem Endringteilstück einer Masche (11) und einem benachbarten Punkt am Schirm (4) erstrecken, wobei die Verbindungsleiter (14) auf einem und/oder beiden Endringen (2) angeschlossen sind.
Magnetresonanzantenne nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schirmkapazität durch zwischen dem Schirm (4) und den Endringen (2) und Längsleitern (3) befindliches Material mit einer Dielektrizitätskonstante größer als 1 eingestellt ist.
Magnetresonanzantenne nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass äußere Anschlüsse (12) der Magnetresonanzantenne (1) an den Endringteilstücken (8) wenigstens eines Endrings (3) jeweils an beiden Seiten der Endringkapazität (7) vorgesehen sind.
Magnetresonanzantenne nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass den Anschlüssen (12) eine Mantelwellensperre (13) vor- bzw. nachgeschaltet ist.
Magnetresonanzantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass äußere Anschlüsse (16) der Magnetresonanzantenne (1) für jede Masche an einem Punkt auf dem Endringteilstück (8) und benachbarten Punkten am Schirm (4) vorgesehen sind.
Magnetresonanzantenne nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere in Reihe geschaltete Längskapazitäten (9) an einem Längsleiter (3) vorgesehen sind.
Magnetresonanzantenne nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand des Schirms (4) zu den Endringen (2) und den Längsleitern (3) kleiner als der halbe Radius des Endrings (2) ist.
Magnetresonanzantenne nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Längsleitern (3) und/oder den Endringteilstücken (8) Schaltelemente (17), insbesondere Dioden, vorgesehen sind, über die ein Deaktivieren einer Masche (11) und/oder der Magnetresonanzantenne (1) möglich ist.
Magnetresonanzantenne nach einem der vorangehenden Ansprühe, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetresonanzantenne (1) mindestens 4, insbesondere 8, Maschen (11) umfasst.
Magnetresonanzantenne nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsleiter (3) und die Endringe (2) aus Kupferstreifen bestehen.
Magnetresonanzantenne nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupferstreifen eine Breite von 2 bis 8 cm, vorzugsweise 4 bis 6 cm, aufweisen.
Magnetresonanzgerät mit integrierter zylindrischer Magnetresonanzantenne (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14.