DE102006019173A1

DE102006019173A1 - Schaltvorrichtung, HF-Spule und Magnetresonanzbildgebungsgerät

Info

Publication number: DE102006019173A1
Application number: DE102006019173A
Authority: DE
Inventors: Akira Hino Nabetani
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2005-04-22
Filing date: 2006-04-21
Publication date: 2006-10-26
Also published as: JP4327119B2; US20060238198A1; US7560931B2; CN1891151A; JP2006296826A

Abstract

Mit dem Ziel der Schaffung einer Schaltvorrichtung, die zur Verringerung der geometrischen Größe in der Lage ist, während ein Strahlungsverlust verhindert wird, enthält die Schaltvorrichtung, die einen Zustand einer HF-Spule eines MRI-Gerätes zwischen einem wirksamen Zustand und einem unwirksamen Zustand umschaltet, ein Koaxialkabel, das eine Länge gleich einem Viertel der zu der Betriebsfrequenz gehörenden Wellenlänge aufweist und bei dem der Innenleiter und der Außenleiter so mit einem Spulenkörper der HF-Spule verbunden sind, dass ein Kondensator dazwischen geschaltet ist, eine Diode, die mit dem Innenleiter und dem Außenleiter des Koaxialkabels verbunden ist, und einen Kondensator, der einem konzentrierten konstanten Element entspricht und mit dem Innenleiter und dem Außenleiter des Koaxialkabels verbunden ist.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltvorrichtung, eine HF-Spule und ein Magnetresonanzbildgebungsgerät.
Weil in einem Magnetresonanzbildgebungsgerät eine Mehrzahl von HF-Spulen (wie z.B. eine Körperspule und eine Kopfspule) verwendet werden kann, besteht die Notwendigkeit, Kopplungen zwischen diesen HF-Spulen zu vermeiden. Dazu kann eine Schaltvorrichtung geschaffen werden, um durch eine Verschiebung der Resonanzfrequenz eines Schwingkreises oder die Unterbrechung des Kreises die Schwingkreiseigenschaft zu beseitigen. Im Übrigen wird die Schaltvorrichtung allgemein durch Begriffe wie „dynamischer Sperrschalter", Detuner etc. bezeichnet.
Weil die Frequenz eines Signals des Magnetresonanzbildgebungsgerätes relativ hoch ist, tritt sogar in der Schaltvorrichtung ein Strahlungsverlust an Energie auf. Dazu offenbart Patentdokument 1 eine Vorgehensweise, bei der eine Schaltvorrichtung (dynamischer Sperrschalter) durch eine verteilte konstante Schaltung eingerichtet wird und ein Koaxialkabel mit einem geringen Strahlungsverlust an Energie als ein verteiltes konstantes Element verwendet wird, um dadurch den Strahlungsverlust zu verhindern.

[Patentdokument 1] Ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2004-358259

Wenn die Schaltvorrichtung jedoch durch die verteilte konstante Schaltung ausgeführt wird, wird die geometrische Größe der Schaltvorrichtung durch die geforderten Schaltungseigenschaften beeinflusst. Andererseits kann die Größe der HF-Spule vorzugsweise in Übereinstimmung mit der Größe eines Objektes oder eines zur Abbildung vorgesehenen Bereiches des Objektes festgelegt werden. Die von den Schaltungseigenschaften abhängende Größe der Schaltvorrichtung und die von dem abzubildenden Objekt abhängende Größe der HF-Spule stimmen nicht notwendigerweise miteinander überein. Weil die Schaltvorrichtung in der HF-Spule angeordnet ist, besteht die Notwendigkeit, es der einen Größe oder dergleichen zu ermöglichen, mit der anderen Größe oder dergleichen überein zu stimmen. Wenn die Größe der HF-Spule im Einklang mit der Größe der Schaltvorrichtung vergrößert wird, wo die Schaltvorrichtung größer als die HF-Spule ist, so übt dies einen Einfluss auf die Aufnahmefähigkeit der Spule für das Objekt aus. Wenn das Koaxialkabel der verteilten konstanten Schaltung in Übereinstimmung mit der Größe der HF-Spule gewellt ist, wird z.B. der Herstellungsprozess komplex.

Zusammenfassung der Erfindung

Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltvorrichtung, die zur Verringerung der geometrischen Größe geeignet ist, während ein Strahlungsverlust verhindert wird, eine HF-Spule und ein Magnetresonanzbildgebungsgerät zu schaffen.

Es wird eine Schaltvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geschaffen, die einen Zustand bzw. eine Eigenschaft einer HF-Spule eines Magnetresonanzbildgebungsgerätes zwischen einem Zustand, in dem ein Schwingkreis mit einer vorbestimmten Betriebsfrequenz als Resonanzfrequenz eingerichtet ist, und einem Zustand, in dem ein Schwingkreis oder eine nicht schwingende Schaltung, die eine andere Resonanzfrequenz aufweisen, eingerichtet ist, umschaltet, wobei die Schaltvorrichtung ein Koaxialkabel mit einer Länge gleich einem ungeradzahligen Vielfachen von einem Viertel der zu der Betriebsfrequenz gehörenden Wellenlänge enthält und das Koaxialkabel ein erstes Ende, an dem der Innenleiter mit einer ersten Seite eines elektrostatischen kapazitiven Elementes der Spule, das in der HF-Spule enthalten ist, verbunden ist und der Außenleiter mit der anderen Seite des elektrostatischen kapazitiven Spulenelementes verbunden ist, und ein weiteres bzw. zweites Ende aufweist, an das eine Vorspannung angelegt wird, wobei eine Diode an dem zweiten Ende des Koaxialkabels an den Innenleiter und den Außenleiter angeschlossen ist und ein konzentriertes konstantes Element an dem zweiten Ende des Koaxialkabels an den Innenleiter und den Außenleiter angeschlossen ist und eine vorbestimmte elektrostatische Kapazität aufweist.

Vorzugsweise wird die elektrostatische Kapazität des konzentrierten konstanten Elementes in der Weise gewählt, dass aus dem elektrostatischen kapazitiven Spulenelement, dem Koaxialkabel und dem konzentrierten konstanten Element ein Schwingkreis mit der Betriebsfrequenz als Resonanzfrequenz gebildet wird, wenn an dem zweiten Ende des Koaxialkabels eine Vorspannung in der Richtung angelegt wird, in der kein Strom durch die Diode fließt.

Vorzugsweise ist das konzentrierte konstante Element ein keramischer Kondensator.

Es wird eine Schaltvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geschaffen, die einen Zustand einer HF-Spule eines Magnetresonanzbildgebungsgerätes zwischen einem Zustand, in dem ein Schwingkreis mit einer vorbestimmten Betriebsfrequenz als Resonanzfrequenz eingerichtet ist, und einem Zustand, in dem ein Schwingkreis oder eine nicht schwingende Schaltung, die eine andere Resonanzfrequenz aufweisen, eingerichtet ist, umschaltet, wobei die Schaltvorrichtung ein Koaxialkabel enthält, das ein erstes Ende, an dem der Innenleiter mit einer Seite eines elektrostatischen kapazitiven Spulenelementes verbunden ist, das in der HF-Spule enthalten ist, und der Außenleiter mit der anderen Seite des elektrostatischen kapazitiven Spulenelementes verbunden ist, und ein zweites Ende aufweist, an das eine Vorspannung angelegt wird, wobei eine Diode an dem zweiten Ende des Koaxialkabels mit dem Innenleiter und dem Außenleiter verbunden ist und ein konzentriertes konstantes Element an dem zweiten Ende des Koaxialkabels mit dem Innenleiter und dem Außenleiter verbunden ist, wobei das konzentrierte konstante Element eine solche Induktivität aufweist, das die kombinierte Impedanz desselben mit dem Koaxialkabel zu der Impedanz des Koaxialkabels mit kurzgeschlossenem zweiten Ende und einer Länge gleich einem ungeradzahligen Vielfachen von einem Viertel der zu der Betriebsfrequenz gehörenden Wellenlänge äquivalent wird, wenn eine Vorspannung an das zweite Ende des Koaxialkabels in der Richtung angelegt wird, in der kein Strom durch die Diode fließt.

Vorzugsweise wird die Länge des Koaxialkabels in einer solchen Weise gewählt, dass aus dem Koaxialkabel und dem elektrostatischen kapazitiven Spulenelement ein Schwingkreis mit der Betriebsfrequenz als Resonanzfrequenz gebildet wird, wenn eine Vorspannung an das zweite Ende des Koaxialkabels in der Richtung angelegt wird, in der ein Strom durch die Diode fließt.

Vorzugsweise enthält die Schaltvorrichtung ein erstes Induktivitätselement bzw. eine erste Spule, die wie das konzentrierte konstante Element an dem zweiten Ende des Koaxialkabels mit dem Innenleiter in Reihe verbunden ist, und ein zweites Induktivitätselement bzw. eine zweite Spule, die wie das konzentrierte konstante Element an dem zweiten Ende des Koaxialkabels mit dem Außenleiter in Reihe verbunden ist. Eine Vorspannung wird über die erste und die zweite Spule an das Koaxialkabel angelegt.

Vorzugsweise weist die Schaltvorrichtung weiterhin einen Abschirmungskörper für die Schaltvorrichtung auf, der aus einem unmagnetischen, Leitfähigkeit aufweisenden Material besteht und das konzentrierte konstante Element bedeckt.

Vorzugsweise enthält die Schaltvorrichtung weiterhin ein erstes elektrostatisches kapazitives Element, das wie das konzentrierte konstante Element an dem zweiten Ende des Koaxialkabels an den Innenleiter angeschlossen und mit einem Bezugspotential verbunden ist, und ein zweites elektrostatisches kapazitives Element, das wie das konzentrierte konstante Element an dem zweiten Ende des Koaxialkabels an den Außenleiter angeschlossen ist und mit dem Bezugspotential verbunden ist.

Vorzugsweise beträgt die Betriebsfrequenz 64 MHz oder mehr.

Gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine HF-Spule geschaffen, die zur Verwendung in einem Magnetresonanzbildgebungsgerät geeignet ist und einen Spulenleiter, ein mit dem Spulenleiter verbundenes elektrostatisches kapazitives Spulenelement und eine Schaltvorrichtung aufweist, die einen Zustand einer Schaltung, die den Spulenleiter und das elektrostatische kapazitive Spulenelement enthält, zwischen einem Zustand, in dem ein Schwingkreis mit einer vorbestimmten Betriebsfrequenz als Resonanzfrequenz eingerichtet wird, und einem Zustand, in dem ein Schwingkreis oder eine nicht schwingende Schaltung, die eine andere Resonanzfrequenz aufweisen, eingerichtet wird, umschaltet, wobei die Schaltvorrichtung ein Koaxialkabel mit einer Länge gleich einem ungeradzahligen Vielfachen eines Viertels der zu der Betriebsfrequenz gehörenden Wellenlänge enthält und das Koaxialkabel ein erstes Ende, an dem der Innenleiter mit einer Seite des elektrostatischen kapazitiven Spulenelementes verbunden ist und der Außenleiter mit der anderen Seite des elektrostatischen kapazitiven Spulenelementes verbunden ist, und ein zweites Ende aufweist, an das eine Vorspannung angelegt wird, wobei eine Diode an dem zweiten Ende des Koaxialkabels mit dem Innenleiter und dem Außenleiter verbunden ist und ein konzentriertes konstantes Element an dem zweiten Ende des Koaxialkabels mit dem Innenleiter und dem Außenleiter verbunden ist und eine vorbestimmte elektrostatische Kapazität aufweist.

Gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine zur Verwendung in einem Magnetresonanzbildgebungsgerät geeignete HF-Spule geschaffen, die einen Spulenleiter, ein mit dem Spulenleiter verbundenes elektrostatisches kapazitives Spulenelement und eine Schaltvorrichtung aufweist, die einen Zustand einer Schaltung, die den Spulenleiter und das elektrostatische kapazitive Spulenelement enthält, zwischen einem Zustand, in dem ein Schwingkreis mit einer vorbestimmten Betriebsfrequenz als Resonanzfrequenz aufgebaut wird, und einem Zustand, in dem ein Schwingkreis oder eine nicht schwingende Schaltung mit einer anderen Resonanzfrequenz aufgebaut wird, umschaltet, wobei die Schaltvorrichtung ein Koaxialkabel enthält, das ein erstes Ende, an dem der Innenleiter mit einer Seite eines in der HF-Spule enthaltenen, elektrostatischen kapazitiven Spulenelementes verbunden ist und der Außenleiter mit der anderen Seite des elektrostatischen kapazitiven Spulenelementes verbunden ist, und ein zweites Ende aufweist, an das eine Vorspannung angelegt wird, wobei eine Diode an dem zweiten Ende des Koaxialkabels mit dem Innenleiter und dem Außenleiter verbunden ist und ein konzentriertes konstantes Element an dem zweiten Ende des Koaxialkabels mit dem Innenleiter und dem Außenleiter verbunden ist, wobei das konzentrierte konstante Element eine solche Induktivität aufweist, dass die kombinierte Impedanz desselben mit dem Koaxialkabel gleich der Impedanz des Koaxialkabels mit einem kurzgeschlossenen zweiten Ende und einer Länge gleich einem ungeradzahligen Vielfachen eines Viertels der zu der Betriebsfrequenz gehörenden Wellenlänge wird, wenn eine Vorspannung an das zweite Ende des Koaxialkabels in der Richtung angelegt wird, in der kein Strom durch die Diode fließt.

Vorzugsweise weist die HF-Spule weiterhin einen Spulenabschirmungskörper auf, der den Spulenleiter abdeckt, und das Koaxialkabel ist mit dem ersten Ende innerhalb des Spulenabschirmungskörpers angeordnet und mit dem zweiten Ende außerhalb des Spulenabschirmungskörpers angeordnet, und das konzentrierte konstante Element ist außerhalb des Spulenabschirmungskörpers angeordnet.

Vorzugsweise enthält die Schaltvorrichtung weiterhin einen Schaltvorrichtungsabschirmungskörper, der das konzentrierte konstante Element außerhalb des Spulenabschirmungskörpers bedeckt, und der Schaltvorrichtungsabschirmungskörper ist durch Leitfähigkeit aufweisende Befestigungsmittel an dem Spulenabschirmungskörper befestigt.

Gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Magnetresonanzbildgebungsgerät geschaffen, das Mittel zur Erzeugung eines statischen Magnetfeldes, die ein statisches magnetisches Feld erzeugen, Mittel zur Erzeugung eines Gradientenmagnetfeldes, die ein magnetisches Gradientenfeld erzeugen, Mittel zur Erzeugung eines Hochfrequenzmagnetfeldes, die an einem in dem statischen Magnetfeld liegenden Objekt ein Hochfrequenzmagnetfeld erzeugen, Magnetresonanzsignalempfangsmittel, die ein Magnetresonanzsignal von dem Objekt empfangen, Bilderzeugungsmittel, die auf der Grundlage des von den Magnetresonanzsignalempfangsmitteln empfangenen Magnetresonanzsignals ein Bild des Objektes erzeugen, Vorspannungseingabemittel, die eine Vorspannung an eine HF-Spule anlegen, die in den Mitteln zur Erzeugung eines Hochfrequenzmagnetfeldes und/oder den Magnetresonanzsignalempfangsmitteln enthalten ist, und Steuerungsmittel enthält, die den Betrieb der Vorspannungseingabemittel steuern, wobei die HF-Spule einen Spulenleiter, ein mit dem Spulenleiter verbundenes elektrostatisches kapazitives Spulenelement und eine Schaltvorrichtung enthält, die einen Zustand einer Schaltung, die den Spulenleiter und das elektrostatische kapazitive Spulenelement enthält, zwischen einem Zustand, in dem ein Schwingkreis mit einer vorbestimmten Betriebsfrequenz als Resonanzfrequenz aufgebaut wird, und einem Zustand, in dem ein Schwingkreis oder eine nicht schwingende Schaltung aufgebaut wird, die eine andere Resonanzfrequenz aufweisen, umschaltet, und wobei die Schaltvorrichtung ein Koaxialkabel enthält mit einer Länge gleich einem ungeradzahligen Vielfachen eines Viertels der zu der Betriebsfrequenz gehörenden Wellenlänge enthält, wobei das Koaxialkabel ein erstes Ende, an dem sein Innenleiter mit einer Seite des elektrostatischen kapazitiven Spulenelementes verbunden ist und sein Außenleiter mit der anderen Seite des elektrostatischen kapazitiven Spulenelementes verbunden ist, und ein zweites Ende aufweist, an das die Vorspannungseingabemittel angeschlossen sind, wobei eine Diode an dem zweiten Ende des Koaxialkabels mit dem Innenleiter und dem Außenleiter verbunden ist und ein konzentriertes konstantes Element an dem zweiten Ende des Koaxialkabels mit dem Innenleiter und dem Außenleiter verbunden ist und eine vorbestimmte elektrostatische Kapazität aufweist.

Gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Magnetresonanzbildgebungsgerät geschaffen, das Mittel zur Erzeugung eines statischen Magnetfeldes, die ein statisches Magnetfeld erzeugen, Mittel zur Erzeugung eines Gradientenmagnetfeldes, die ein Gradientenmagnetfeld erzeugen, Mittel zur Erzeugung eines Hochfrequenzmagnetfeldes, die an einem innerhalb des statischen Magnetfeldes liegenden Objekt ein Hochfrequenzmagnetfeld erzeugen, Magnetresonanzsignalempfangsmittel, die ein Magnetresonanzsignal von dem Objekt empfangen, Bilderzeugungsmittel, die auf der Grundlage des von den Magnetresonanzsignalempfangsmitteln empfangenen Magnetresonanzsignal ein Bild des Objektes erzeugen, Vorspannungseingabemittel, die eine Vorspannung an eine HF-Spule anlegen, die in den Mitteln zur Erzeugung eines Hochfrequenzmagnetfeldes und/oder den Magnetresonanzsignalempfangsmitteln enthalten ist, und Steuerungsmittel enthält, die den Betrieb der Vorspannungseingabemittel steuern, wobei die HF-Spule einen Spulenleiter, ein mit dem Spulenleiter verbundenes elektrostatisches kapazitives Spulenelement und eine Schaltvorrichtung enthält, die einen Zustand einer den Spulenleiter und das elektrostatische kapazitive Spulenelement enthaltenden Schaltung zwischen einem ersten Zustand, in dem ein Schwingkreis mit einer vorbestimmten Betriebsfrequenz als Resonanzfrequenz eingerichtet wird, und einem zweiten Zustand, in dem ein Schwingkreis oder eine nicht schwingende Schaltung eingerichtet wird, die eine andere Resonanzfrequenz aufweisen, umschaltet, und wobei die Schaltvorrichtung ein Koaxialkabel enthält, das ein erstes Ende, an dem der Innenleiter mit einer Seite des elektrostatischen kapazitiven Spulenelementes, das in der HF-Spule enthalten ist, verbunden ist und der Außenleiter mit der anderen Seite des elektrostatischen kapazitiven Spulenelementes verbunden ist, und ein zweites Ende aufweist, an das die Vorspannungseingabemittel angeschlossen sind, wobei eine Diode an dem zweiten Ende des Koaxialkabels mit dem Innenleiter und dem Außenleiter verbunden ist und ein konzentriertes konstantes Element an dem zweiten Ende des Koaxialkabels mit dem Innenleiter und dem Außenleiter verbunden ist, wobei das konzentrierte konstante Element eine solche Induktivität aufweist, dass die kombinierte Impedanz desselben mit dem Koaxialkabel zu derjenigen Impedanz des Koaxialkabels mit einem kurzgeschlossenen zweiten Ende und einer Länge gleich einem ungeradzahligen Vielfachen eines Viertels der zu der Betriebsfrequenz gehörenden Wellenlänge äquivalent wird, wenn eine Vorspannung an das zweite Ende des Koaxialkabels in der Richtung angelegt wird, in der kein Strom durch die Diode fließt.

Vorzugsweise steuern die Steuerungsmittel die Vorspannungseingabemittel in der Weise, dass die Richtung der an das Koaxialkabel angelegten Vorspannung bei der Erzeugung eines Hochfrequenzmagnetfeldes durch die Mittel zur Erzeugung eines Hochfrequenzmagnetfeldes und beim Empfang des Magnetresonanzsignals durch die Magnetresonanzsignalempfangsmittel die Sperrrichtung ist.

Mit der Schaltvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann die geometrische Größe verringert werden, während ein Strahlungsverlust verhindert wird.

Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung deutlich, wie sie in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines Magnetresonanzbildgebungsgerätes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die den Aufbau einer HF-Spule des in 1 gezeigten Magnetresonanzbildgebungsgerätes darstellt.
3 ist ein Schaltplan, der den Aufbau einer konventionellen Schaltvorrichtung darstellt.
4 ist ein Diagramm, das die elektrischen Eigenschaften eines Koaxialkabels zeigt.
5 ist ein Diagramm, das eine Ersatzschaltung für die Schaltvorrichtung aus 3 während des Betriebs zeigt.
6 ist ein Schaltplan, der den Aufbau einer Schaltvorrichtung darstellt, die in der in 2 gezeigten HF-Spule angeordnet ist.
7 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zum Aufbau der in 2 gezeigten HF-Spule zeigt.
8 ist eine entlang der Ebene ABCD in 7 aufgenommene Schnittansicht.
9 ist ein Schaltplan, der den Aufbau einer konventionellen Schaltvorrichtung darstellt.
10 ist ein Diagramm, das eine Ersatzschaltung für die Schaltvorrichtung aus 9 während des Betriebs zeigt.
11 ist ein Schaltplan, der den Aufbau einer Schaltvorrichtung darstellt, die in einem Magnetresonanz bildgebungsgerät gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Erstes Ausführungsbeispiel
1 zeigt ein Blockdiagramm eines Magnetresonanzbildgebungsgerätes (MRI) 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das MRI-Gerät 10 enthält eine Bedienerkonsole 12, die eine Tastatur, ein Steuerungspanel 14 und eine Anzeige 16 aufweist. Die Bedienerkonsole 12 steht über einen Link 18 mit einem unabhängigen Computersystem 20 in Verbindung. Folglich ist ein Bediener in der Lage, die Erzeugung und Anzeige eines Bildes auf dem Bildschirm 16 zu steuern.
Das Computersystem 20 enthält eine Mehrzahl von Modulen, die miteinander über eine rückwärtige Verdrahtungsebene (Backplane) kommunizieren. Zum Beispiel enthält das Computersystem 20 ein Bildprozessormodul 24, ein CPU-Modul 26, ein Speichermodul 28 zur Speicherung eines Bilddatenarrays in demselben, welches in der vorliegenden Beschreibung als ein „Bildpuffer" bezeichnet werden kann. Das Computersystem 20 ist mit einer Plattenspeichereinheit 30 und einem Bandlaufwerk 32 verbunden bzw. verlinkt, um die Speicherung von Bilddaten und Programmen zu erleichtern. Das Computersystem 20 kommuniziert mit einer unabhängigen Systemsteuerung 34 über einen seriellen Hochgeschwindigkeitslink 3b.
Die Systemsteuerung 34 enthält eine Mehrzahl von Modulen, die unter Verwendung einer rückwärtigen Verdrah tungsebene (nicht gezeigt) verbunden sind. Zum Beispiel enthält die Systemsteuerung 34 ein CPU-Modul 40 und ein Impulsgeneratormodul 42, die unter Verwendung eines seriellen Links 44 mit der Bedienerkonsole 12 elektrisch verbunden sind. Der Link 44 erleichtert das Senden bzw. Empfangen von Befehlen zwischen der Bedienerkonsole 12 und der Systemsteuerung 34. Dadurch ist der Bediener in der Lage, eine Scannsequenz einzugeben, die der Bediener das MRI-System 10 ausführen lassen möchte.
Das Impulsgeneratormodul 42 steuert eine Systemkomponente so an, dass sie eine gewünschte Scannsequenz ausführt, und erzeugt Daten zum Erteilen von Anweisungen, wie z.B. für die Taktung bzw. das Timing eines zu erzeugenden HF-Impulses und seine Intensität und Form und für das Timing für ein Datenakquisitionsfenster und seine Länge. Das Impulsgeneratormodul 42 ermöglicht eine elektrische Verbindung mit einem Gradientenverstärkersystem 46 und beliefert das Gradientenverstärkersystem 46 mit einem Signal, das für das Timing und die Form eines während des Scanns zu erzeugenden Gradientenmagnetfeldimpulses kennzeichnend ist. Das Impulsgeneratormodul 42 ist weiterhin dazu eingerichtet, von einer physiologischen Akquisitionssteuerung 48 Patientendaten zu empfangen. Die physiologische Akquisitionssteuerung 48 ist dazu eingerichtet, dass sie Eingabedaten empfängt, die den physiologischen Zustand des Patienten kennzeichnen und von einer Mehrzahl von Sensoren gesendet werden, wie z.B. EKG-Signale (jedoch ohne eine Beschränkung auf diese), die von an dem Patienten angebrachten Elektroden erfasst werden. Das Impulsgeneratormodul 42 ist mit einer Scannraum-Schnittstellenschaltung 50 elektrisch verbunden. Die Scannraum-Schnittstellenschaltung 50 ist so eingerichtet, dass sie von verschiedenen Sensoren gesendete Signale empfängt, die für den Zustand des Patienten und das Magnetsystem kennzeichnend sind. Weiterhin ist die Scannraum-Schnittstellenschaltung 50 dazu eingerichtet, Befehlssignale, wie z.B. ein Befehlssignal zur Bewegung des Patienten in eine gewünschte Stellung etc. (ohne jedoch darauf beschränkt zu sein), an ein Patientenpositionierungssystem 52 zu senden.
Ein von dem Impulsgeneratormodul 42 erzeugter Gradientenverlauf wird in das Gradientenverstärkersystem 46 eingegeben, das einen G_x-Verstärker 54, einen G_y-Verstärker 56 und einen G_z-Verstärker 58 enthält. Die Verstärker 54, 56 und 58 erregen jeweils zugehörige Gradientenspulen (Mittel zur Erzeugung eines Gradientenfeldes) in einem Gradientenspulenbereich 60, um eine Anzahl von Magnetfeldgradienten zu erzeugen, die zur Ortscodierung der erfassten Signale verwendet werden. Das MRI-Gerät 10 enthält einen Magnetbereich (Mittel zur Erzeugung eines statischen Magnetfeldes) 62, der einen Ablenkmagneten 64 und eine Ganzkörper-HF-Spule 66 enthält. Der Magnetbereich 62 erzeugt darin ein statisches Magnetfeld. Die Feldstärke des statischen Magnetfeldes liegt in dem Bereich von 3 bis 7 Tesla. Die Betriebsfrequenz der HF-Spule 66 beträgt z.B. 64 MHz oder mehr, speziell 130 MHz und 300 MHz.
Ein in der Systemsteuerung 34 angeordnetes Sender/Empfänger- bzw. Transceivermodul 70 erzeugt bei seiner Benutzung einer Anzahl elektrischer Impulse, die durch einen HF-Verstärker 72 verstärkt werden. Der HF-Verstärker 72 ist unter Verwendung eines Sende-/Empfangsschalters 74 elektrisch an die HF-Spule 66 angeschlossen. Ein durch Emission von den angeregten Atomkernen in dem Patienten gewonnenes Signal wird von der HF-Spule 66 erfasst und danach über den Sende-/Empfangsschalter 74 zu einem Vorverstärker 76 übertragen. Das auf diese Weise verstärkte NMR (Nuclear Magnetic Resonance)-Signal wird als nächstes in einem Empfängerbereich des Transceivermoduls 70 demoduliert, gefiltert und digitalisiert. Der Sende-/Empfangsschalter 74 wird durch ein von dem Impulsgenerator 42 geliefertes Signal so gesteuert, dass er in einem Sendemodus den HF-Verstärker 72 mit der HF-Spule 66 elektrisch verbindet und in einem Empfangsmodus den Vorverstärker 76 und dieselbe Spule miteinander verbindet. Der Sende-/Empfangsschalter 74 ermöglicht weiterhin die Verwendung einer einzigen HF-Spule (z.B. einer Oberflächenspule) sowohl in dem Sende- als auch in dem Empfangsmodus.
Das von der HF-Spule 66 empfangene NMR-Signal wird von dem Transceivermodul 70 digitalisiert und weiterhin an ein Speichermodul 78 in der Systemsteuerung 34 übertragen. Nach Abschluss des Scanns werden Arrays von k-Raum-Rohdaten in dem Speichermodul 78 gesammelt. Die k-Raum-Rohdaten werden umsortiert, um unabhängige k-Raum-Datenarrays zur Wiederherstellung der jeweiligen Herzphasenbilder zu gewinnen. Die jeweiligen k-Raum-Datenarrays werden in einen Arrayprozessor 80 eingegeben, der für eine Fouriertransformation der Daten in Bilddatenarrays eingerichtet ist. Die Bilddaten werden über den seriellen Link 36 an das Computersystem 20 übertragen, von dem die Daten in der Plattenspeichereinheit 30 gespeichert werden. Auf einen von der Bedienerkonsole 12 empfangenen Befehl hin können die Bilddaten auf dem Bandlaufwerk 32 archiviert werden. Alternativ werden die Bilddaten von dem Bildprozessor 24 weiter verarbeitet und an die Bedienerkonsole 12 gesendet, wo die Bilddaten auch auf dem Bildschirm 16 angezeigt werden können.
2 ist ein schematisches Diagramm, das den Aufbau eines in der HF-Spule 66 enthaltenen Spulenkörpers 100 zeigt. Der Spulenkörper 100 ist als sog. Käfigspule bzw. Birdcage-Spule ausgeführt und enthält zwei leitfähige Stirnringe (Spulenleiter) 102 und eine Mehrzahl von Leitern 104, die um eine Zentralachse oder einen Patiententunnel 106 herum zylindrisch angeordnet sind, um eine elektrische Verbindung zwischen den Stirnringen 102 herzustellen. Die Stirnringe 102 und die Leiter 104 bilden ein zylindrisches Bildgebungsvolumen. Der Spulenkörper 100 ist mit einer Mehrzahl von Kondensatoren (elektrostatisches kapazitives Spulenelement) versehen, die jeweils mit den Stirnringen 102 in Reihe verbunden sind. Die Kondensatoren 108 sind jeweils zwischen den mehreren Leitern 104 angeordnet. Das MRI-System 10 enthält weiterhin wenigstens eine Schaltvorrichtung 110, die mit dem Spulenkörper 100 elektrisch verbunden ist.
Zuerst wird unter Bezug auf die 3 bis 5 eine konventionelle Schaltvorrichtung erklärt, und die Schaltvorrichtung 110 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird beschrieben.
3(a) ist ein Schaltplan, der den Aufbau der konventionellen Schaltvorrichtung 110' zeigt, und 3(b) ist ein Schaltplan, der ein Ersatzschaltbild für die konventionelle Schaltvorrichtung 110' zeigt.
Die Schaltvorrichtung 110' ist mit halbsteifen Koaxialkabeln 122' ausgestattet. Das Koaxialkabel 122' enthält einen Innenleiter 124', einen Isolator 126', der den Innenleiter 124' umschließt, und einen Außenleiter 128', der den Isolator 126' umschließt. Der Innenleiter 124' und der Außenleiter 128' sind an einem ersten Ende (auf der linken Seite des Blattes) des Koaxialkabels 122' jeweils mit dem Stirnring 102 verbunden, wobei ein Kondensator 108 zwischen ihnen angeordnet ist. Eine Vorspannungseingabevorrichtung 156 ist mit dem anderen bzw. zweiten Ende (auf der linken Seite des Blattes) des Innenleiters 124' verbunden, und eine Vorspannung wird an das zweite Ende des Koaxialkabels 122' angelegt.
Der Innenleiter 124' und der Außenleiter 128' sind in dem Mittelbereich des Koaxialkabels 122' durch eine Diode 138' verbunden. Wenn an der Diode 138' eine Vorspannung in der Durchlassrichtung anliegt, fließt ein Strom von dem Innenleiter 124' zu dem Außenleiter 128'. Wenn an der Diode 138' eine Vorspannung in der Sperrrichtung anliegt, fließt kein Strom zwischen dem Innenleiter 124' und dem Außenleiter 128'.
In den Koaxialkabeln 122' ist die Länge 146' von dem Ende auf der Seite bei dem Kondensator 108 bis zu einem mit der Diode 138' verbundenen Bereich des Koaxialkabels auf ein Viertel der Wellenlänge λ bemessen, die der Betriebsfrequenz der HF-Spule 66 beim Senden entspricht. Die Länge 140' von dem Ende auf der Seite bei dem Kondensator 108 zu dem Ende auf der anderen Seite wird auf ein Viertel bis die Hälfte der Wellenlänge λ festgelegt.
Beim Senden wird an die Diode 138' eine Vorspannung in der Durchlassrichtung angelegt. Dabei zeigt das Koaxialkabel 122' die elektrischen Eigenschaften eines Koaxialkabels mit einem kurzgeschlossenen Ende, wie es z.B. in 4(a) gezeigt ist. In 4(a) bezeichnet die horizontale Achse das Verhältnis der Länge des Koaxialkabels 122' zu der Wellenlänge λ, und die vertikale Achse bezeichnet die Impedanz.
Weil weiterhin die Länge 146' des Koaxialkabels 122' λ/4 beträgt, wird die Impedanz des Koaxialkabels 122' unendlich groß, wie es in 4(a) gezeigt ist. Dadurch werden die Schaltvorrichtung 110 und der Kondensator 108 zu dem Kondensator 108 äquivalent, wie es in 5(a) gezeigt ist. Das bedeutet, dass ein Strom durch den Kondensator 108 fließt, so dass der Betrieb der Körperspule 100 wirksam wird.
Beim Empfang wird an die Diode 138' eine Vorspannung in der Sperrrichtung angelegt. Dabei zeigt das Koaxialkabel 122' die elektrischen Eigenschaften eines Koaxialkabels mit einem offenen Ende, wie es z.B. in 4(b) gezeigt ist.
Weiterhin ist die Länge 140' des Koaxialkabels 122' auf λ/4 bis λ/2 festgelegt. Wie in 4(b) gezeigt ist, wird die Impedanz des Koaxialkabels 122' positiv. Das bedeutet, dass es als eine Induktivität wirkt. Wenn die Länge 140' des Koaxialkabels 122' so bemessen ist, wie es durch die folgende Gleichung ausgedrückt wird, und wenn die Kapazität des Kondensators 108 C und die Induktivität des Koaxialkabels 122' L beträgt, ω0 = 2πf = 1/(CL)1/2 sind die Schaltvorrichtung 110 und der Kondensator 108 zu einem Parallelschwingkreis bzw. Sperrkreis äquivalent, wie es in 5(b) gezeigt ist. Das bedeutet, dass der Kondensator 108 in einen Zustand versetzt wird, in dem er gegenüber dem Stirnring 102 nicht leitfähig ist, und der Spulenkörper 100 wird unwirksam.
In der Schaltvorrichtung 110 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann durch einen Ersatz eines (durch Subtraktion der Länge 146' von der Länge 140' erhaltenen) Teilabschnitts des Koaxialkabels 122' von der Anschlussposition der Diode 138' bis zu der Seite der angelegten Vorspannung mit Hilfe eines Kondensators, der einem konzentrierten konstanten Element entspricht, das zu diesem Abschnitt äquivalent ist, eine Verkürzung des Koaxialkabels erreicht werden.
6 ist ein Schaltbild, das einen Aufbau der Schaltvorrichtung 110 zeigt. Die Schaltvorrichtung 110 ist mit einem halbsteifen Koaxialkabel 122 ausgestattet. Das Koaxialkabel weist einen Innenleiter 124, der aus einem metallischen Material hergestellt ist, einen Isolator 126, der den Innenleiter 124 bedeckt, einen Außenleiter 128, der aus einem metallischen Material hergestellt ist, das den Isolator 126 bedeckt, und eine nicht dargestellte äußere Hülle auf, die den Außenleiter 128 bedeckt. Im Übrigen ist der Außenleiter z.B. aus Kupfer hergestellt.
Bei dem Koaxialkabel 122 wird seine Gesamtlänge 146 auf ein Viertel der Wellenlänge λ festgelegt, die der Betriebsfrequenz der HF-Spule 66 beim Senden entspricht. Wenn die Betriebsfrequenz z.B. 300 MHz beträgt, beträgt die Gesamtlänge etwa 20 cm, wohingegen die Gesamtlänge etwa 50 cm beträgt, wenn die Betriebsfrequenz 130 MHz beträgt. An einem ersten Ende (auf der linken Seite des Blattes) des Koaxialkabels 122 sind der Innenleiter 124 und der Außenleiter 128 jeweils mit einem Stirnring 102 verbunden, wobei ein Kondensator 108 zwischen ihnen angeordnet ist.
Die Schaltvorrichtung 110 enthält eine Diode 138, einen Kondensator (konzentriertes konstantes Element) 148, Induktoren bzw. Spulen 158 und 160 und ein Abschirmungsgehäuse (Abschirmungskörper für die Schaltvorrichtung) 162, das diese Elemente abschirmt, von denen alle an dem zweiten Ende (Vorspannungseingabeseite) des Koaxialkabels 122 angeschlossen sind.
Die Diode 138 ist mit dem Innenleiter 124 und dem Außenleiter 128 verbunden. Wenn an der Diode 138 eine Vorspannung in der Durchlassrichtung anliegt, fließt ein Strom von dem Innenleiter 124 zu dem Außenleiter 128. Wenn an der Diode 138 eine Vorspannung in der Sperrrichtung anliegt, fließt kein Strom zwischen dem Innenleiter 124 und dem Außenleiter 128. Obwohl 6 denjenigen Fall darstellt, in dem die Diode 138 in so angeordnet ist, dass die Richtung von dem Innenleiter 124 zu dem Außenleiter 128 als die Durchlassrichtung gewählt worden ist, kann die Diode 138 im Übrigen auch in der Richtung angeordnet sein, die der in 6 gezeigten Richtung entgegengerichtet ist.
Der Kondensator 148 ist in einem Nebenschluss mit der Diode 138 mit dem Innenleiter 124 und dem Außenleiter 128 verbunden. Der Kondensator 148 wird durch einen Kondensator gebildet, der einem konzentrierten konstanten Element entspricht. Der Kondensator 148 ist z.B. als ein keramischer Kondensator oder ein Glimmerkondensator ausgebildet.
Der Kondensator 148 hat eine solche Kapazität, die zu einem (durch Subtraktion der Länge 146' von der Länge 140' erhaltenen) Teilabschnitt des Koaxialkabels 122' der in 3(a) gezeigten Schaltvorrichtung 110', der sich von der Anschlussposition der Diode 138' zu der Seite, an der die Vorspannung angelegt wird, erstreckt, äquivalent ist. Folglich wird die elektrostatische Kapazität des Kondensators 148 so gewählt, dass aus dem Kondensator 108, dem Koaxialkabel 122 und dem Kondensator 148 ein Schwingkreis mit der Betriebsfrequenz beim Senden als Resonanzfrequenz gebildet wird, wenn an der Diode 138 eine Vorspannung in der Sperrrichtung anliegt.
Speziell beschrieben wird das oben gesagte wie folgt ausgedrückt. Unter der Annahme, dass der Wellenwiderstand des Koaxialkabels Z₀ beträgt und die elektrostatische Kapazität des Kondensators 148 C₂ beträgt, werden die äquivalente Reaktanz des Koaxialkabels 122 mit λ/4-Länge und des Kondensators 148 durch die folgende Gleichung ausgedrückt: X = Z0 2/(–j·1/(ω0C2)) = jω0C2Z0 2
Das heißt, die Induktivität L des λ/4-langen Koaxialkabels 122 und des Kondensators 148 wird wie folgt ausgedrückt: L = C2Z2 2
Wenn die Betriebsfrequenz ω₀ beträgt und die elektrostatische Kapazität des Kondensators 108 C₁ beträgt, kann C₂ so gewählt werden, dass die folgende Gleichung gilt: ω0 = 1/(C1L)1/2 = 1/(C1C2Z0 2)1/2
Der Induktor bzw. die Spule 158 ist an der Vorspannungseingabeseite wie der Kondensator 148 mit dem Innenleiter 124 in Reihe verbunden. Die Spule 160 ist auf der Vorspannungseingabeseite wie der Kondensator 148 mit dem Außenleiter 128 in Reihe geschaltet. Die Spulen 158 und 160 wirken jeweils als Tiefpassfilter, um das Mischen mit bzw. Einkoppeln von Rauschen beim Anlegen einer Vorspannung zu verhindern. Die Induktivitäten der Spulen 158 und 160 betragen jeweils 600 nH, wobei die Betriebsfrequenz der HF-Spule 66 z.B. 300 MHz beträgt.
Das Abschirmungsgehäuse 162 ist aus einem nicht magnetischen, Leitfähigkeit aufweisenden Material gebildet. Das Abschirmungsgehäuse ist z.B. aus einer Kupferfolienplatte hergestellt. Das Abschirmungsgehäuse 162 ist in einer solchen Form ausgeführt, dass es zur Abschirmung der Diode 138, des Kondensators 148 und der Spulen 158 und 160 in der Lage ist. Das Abschirmungsgehäuse 162 ist z.B. in der Form eines Kastens ausgeführt, der in der Lage ist, diese Elemente in sich aufzunehmen. Das Abschirmungsgehäuse 162 ist mit einem Bezugspotential verbunden.
Auf der Außenseite des Abschirmungsgehäuses 162 sind ein Kondensator 164, dessen eines Ende mit der Vorspannungseingabeseite der Spule 158 verbunden ist und dessen anderes Ende mit dem Abschirmungsgehäuse 162 verbunden ist, und ein Kondensator 166 angeordnet, dessen eines Ende mit der Vorspannungseingabeseite der Spule 160 verbunden ist und dessen anderes Ende mit dem Abschirmungsgehäuse 162 verbunden ist. Jeder der Kondensatoren 164 und 166 wirkt als ein Filter, der eine Hochfrequenzkomponente der Vorspannung auf das Bezugspotential abfließen lässt und das Einkoppeln von Rauschen aufgrund der Vorspannung verhindert.
Das Anlegen einer Vorspannung an die Schaltvorrichtung 110 wird von einer Vorspannungseingabevorrichtung 156 durchgeführt. Die Vorspannungseingabevorrichtung 156 ist z.B. mit dem Innenleiter 124 verbunden und legt eine Vorspannung in der Durchlass- oder Sperrrichtung an die Diode 138 an. Der Betrieb der Vorspannungseingabevorrichtung 156 wird von der Systemsteuerung 34 gesteuert.
Die Systemsteuerung 34 steuert die Vorspannungseingabemittel in einer solchen Weise, dass z.B. beim Senden eine Vorspannung in der Durchlassrichtung angelegt wird, um die HF-Spule 66 wirksam werden zu lassen, und beim Empfangen eine Vorspannung in der Sperrrichtung angelegt wird, um die HF-Spule 66 unwirksam werden zu lassen. Folglich wird eine Koppelung zu der Zeit unterdrückt, in der an einem Objekt ein Hochfrequenzmagnetfeld von der HF-Spule 66 gebildet wird, die z.B. als eine Körperspule verwendet wird, und von dem Objekt ein Magnetresonanzsignal durch eine aus einer Phasenarrayspule oder dergleichen gebildeten, nur empfangenden Spule (Receive-Only Coil) empfangen wird.
7 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Verfahren zum Aufbau des Spulenkörpers 100 und der in der HF-Spule 66 verwendeten Schaltvorrichtung 110 zeigt.
Die HF-Spule 66 ist mit einer zylindrischen HF-Abschirmung (Spulenabschirmungskörper) 310 versehen, die den Spulenkörper 100 in sich einschließt und ihn abschirmt. Die HF-Abschirmung 310 ist aus einem Leiter aufgebaut und mit dem Bezugspotential verbunden. Das Koaxialkabel 122 der Schaltvorrichtung 110 ist innerhalb der HF-Abschirmung 310 mit dem Spulenkörper 100 verbunden und erstreckt sich innerhalb der HF-Abschirmung 310 parallel zu jedem Leiter 104. Danach erstreckt sich das Koaxialkabel 122 aus der HF-Abschirmung 310 heraus und zu dem Abschirmungsgehäuse 162. Im Übrigen erstreckt sich das Koaxialkabel 122 an einem virtuellen Massepunkt 308 aus dem Inneren der HF-Abschirmung 310 heraus in ihren Außenbereich. Der virtuelle Massepunkt 308 ist im Wesentlichen in der Mitte zwischen den Stirnringen 102 angeordnet und entspricht einer solchen Position, an der das Potential im Wesentlichen das Bezugspotential erreicht.
8 zeigt eine entlang der in 7 gezeigten Ebene ABCD aufgenommene Schnittansicht. Das Koaxialkabel 122 ist z.B. durch Verlöten seiner äußeren Ummantelung an der HF-Abschirmung 310 befestigt. Z.B. durch Anlöten des Abschirmungsgehäuses 162 an die HF-Abschirmung 310 wird das Abschirmungsgehäuse 162 an der HF-Abschirmung 310 befestigt und elektrisch mit dieser verbunden sowie mit dem Bezugspotential verbunden. Im Übrigen wirkt die Lötstelle als ein Befestigungsmittel, das Leitfähigkeit aufweist.
Gemäß der obigen Ausführungsform ist das verteilte konstante Element, das aus dem Koaxialkabel 122 mit der λ/4-Länge aufgebaut ist, mit dem Kondensator 108 der HF-Spule 66 verbunden. Beim Senden wird das Koaxialkabel 122 über die Diode 138 kurzgeschlossen, um die HF-Spule 66 wirksam werden zu lassen, wohingegen das Koaxialkabel 122 beim Empfang nicht kurzgeschlossen wird. Es ist dadurch möglich, die Eigenschaften der HF-Spule 66 zwischen ihren Eigenschaften im Sendebetrieb und im Empfangbetrieb zu verändern. Weil die Impedanz beim Empfang durch den Konden sator 148 eingestellt wird, der dem konzentrierten konstanten Element entspricht, kann die Schaltvorrichtung 110 verglichen mit demjenigen Fall, in dem die Impedanz beim Empfang durch das verteilte konstante Element vorgegeben ist, abgeschwächt oder heruntergestuft werden.
Genau beschrieben kann die Eigenschaft der HF-Spule 66 als Schwingkreis beim Empfang verloren gehen, weil die Kapazität des Kondensators 148 so gewählt wird, dass der Schwingkreis aufgebaut wird, wenn das Koaxialkabel 22 nicht kurzgeschlossen ist.
Weil die Vorspannung über die Spulen 158 und 160 an die Diode 138 oder dergleichen angelegt wird, wird das Mischen bzw. Einkoppeln von Rauschen verhindert. Durch die Einrichtung des Abschirmungsgehäuses 162 wird die Emission von Rauschen von dem Kondensator 148 oder dergleichen und sein Energieverlust verhindert. Indem der Hochfrequenzkomponente der Vorspannung ein Abfließen über die Kondensatoren 164 und 166 ermöglicht wird, wird das Einkoppeln des Rauschens verhindert. Insbesondere durch die Kombination derselben mit den Spulen 158 und 160 wird die Hochfrequenzkomponente durch die Spulen 158 und 160 blockiert. Weiterhin kann die Emission von Rauschen wirksam verhindert werden, indem ein Abfließen der blockierten Hochfrequenzkomponente herbeigeführt wird.
Die HF-Spule 66 ist mit der HF-Abschirmung 310 versehen, und das Koaxialkabel 122 ist innerhalb der HF-Abschirmung 310 mit dem Spulenkörper 100 verbunden. Weiterhin ist das zweite Ende des Koaxialkabels außerhalb der HF-Abschirmung 310 angeordnet, und die Diode 138, der Kondensator 148 etc. sind an dem Koaxialkabel 122 angeschlossen. Dadurch wird das Anbringen der Diode 138 und dergleichen vereinfacht, und die Verdrahtungsführung kann ohne Rücksicht auf den Einfluss von Streufeldkomponenten auf den Spulenkörper 100 vorgenommen werden.
Zweites Ausführungsbeispiel
Ein Gesamtaufbau eines MRI-Gerätes gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel ist dem in den 1 und 2 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel ähnlich. Im Übrigen sind denjenigen Bestandteilen, die denen des ersten Ausführungsbeispiels ähnlich sind, unten ähnliche Bezugszeichen wie die bei dem ersten Ausführungsbeispiel verwendeten zugewiesen worden, und ihre Beschreibung wird daher weggelassen. Das MRI-Gerät gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist im Hinblick auf den Aufbau der Schaltvorrichtung von dem ersten Ausführungsbeispiel verschieden.
Zuerst wird eine konventionelle Schaltvorrichtung unter Bezug auf die 9 und 10 erläutert, und es wird ein Schaltgerät 210 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beschrieben.
9(a) ist ein Schaltplan, der den Aufbau der konventionellen Schaltvorrichtung 210' zeigt, und 9(b) ist ein Schaltplan, der ein Ersatzschaltbild der konventionellen Schaltvorrichtung 210' zeigt.
Die Schaltvorrichtung 210' ist mit halbsteifen Koaxialkabeln 222' ausgestattet. Die Koaxialkabel 222' enthalten einen Innenleiter 224', einen Isolator 226', der den Innenleiter 224' umschließt, und einen Außenleiter 228', der den Isolator 226' umschließt. Der Innenleiter 224' und der Außenleiter 228' sind jeweils an einem ersten Ende (auf der linken Seite des Blattes) des Koaxialkabels 222' mit einem Stirnring 102 verbunden, wobei ein Kondensator 108 dazwischengeschaltet ist. Eine Vorspannungseingabevorrichtung 156 ist mit dem zweiten Ende (auf der linken Seite des Blattes) des Innenleiters 224' verbunden, und eine Vorspannung wird an das zweite Ende des Koaxialkabels 222' angelegt. Die Länge 246' von dem Ende des Koaxialkabels 222' auf der Seite des Kondensators 108 zu dem Ende des Koaxialkabels 222' auf der Seite der Vorspannungseingabe wird auf ein Viertel der Wellenlänge λ angesetzt.
Der Innenleiter 224' und der Außenleiter 228' sind in der Mitte des Koaxialkabels 222' durch eine Diode 238' verbunden. Wenn die Diode 238' in der Durchlassrichtung vorgespannt ist, fließt ein Strom von dem Innenleiter 224' zu dem Außenleiter 228'. Wenn die Diode 238' in der Sperrrichtung vorgespannt ist, fließt zwischen dem Innenleiter 224' und dem Außenleiter 228' kein Strom.
Ein Kondensator 209', der mit dem Innenleiter 224' und dem Außenleiter 228' verbunden ist, ist an dem Ende des Koaxialkabels 222' auf der Vorspannungseingabeseite angeordnet. Die Impedanz des Kondensators 209' wird relativ klein gewählt.
Beim Senden wird eine Vorspannung in der Sperrrichtung an die Diode 238' angelegt. Weil die Impedanz des Kondensators 209' relativ klein gewählt ist, zeigt das Koaxialkabel 222' zu dieser Zeit die elektrischen Eigenschaften, die den elektrischen Eigenschaften des Koaxialkabels mit einem kurzgeschlossenen Ende nahe kommen, wie es z.B. in 4(a) gezeigt ist.
Weil die Länge 246' des Koaxialkabels 222' λ/4 beträgt, geht die Impedanz des Koaxialkabels 222' andererseits gegen unendlich, wie es in 4(a) gezeigt ist. Folglich werden die Schaltvorrichtung 210 und der Kondensator 108 zu dem Kondensator 108 äquivalent, wie es in 10(a) gezeigt ist. Das bedeutet, dass ein Strom durch den Kondensator 108 fließt, so dass der Betrieb des Spulenkörpers 100 wirksam wird.
Beim Empfang wird eine Vorspannung in der Durchlassrichtung an die Diode 238' angelegt. Das Koaxialkabel 222' zeigt zu dieser Zeit die elektrischen Eigenschaften eines Koaxialkabels mit einem kurzgeschlossenen Ende, wie es in 4(a) gezeigt ist.
Andererseits ist die Länge 240' des Koaxialkabels 222' auf 0 bis λ/4 angesetzt. Wie es in 4(a) gezeigt ist, wird die Impedanz des Koaxialkabels 222' positiv. Das bedeutet, dass es als Induktivität wirkt. Wenn die Länge 240' des Koaxialkabels 222' wie durch die folgende Gleichung gegeben gewählt wird, wobei die Kapazität des Kondensators 108 C beträgt und die Induktivität des der Länge 240' entsprechenden Teilabschnitts des Koaxialkabels 222' L beträgt, ω0 = 2πf = 1/(CL)1/2,so werden die Schaltvorrichtung 210 und der Kondensator 108 folglich zu einem Parallelschwingkreis äquivalent werden, wie es in 10(b) gezeigt ist. Das heißt, der Kondensator 108 wird in einen gegenüber dem Stirnring 102 nicht leitenden Zustand versetzt, und der Spulenkörper 100 wird unwirksam.
In der Schaltvorrichtung 210 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann eine Verkürzung durch ein Ersetzen eines (durch Subtraktion der Länge 246' von der Länge 240' erhaltenen) Teilabschnitts des Koaxialkabels 222' von der Anschlussposition der Diode 138' bis zu der Seite der Vorspannungsanlage durch eine Induktivität bzw. Spule erreicht werden, die dem konzentrierten konstanten Element entspricht, das zu diesem Abschnitt äquivalent ist.
11 ist ein Schaltplan, der einen Aufbau der Schaltvorrichtung 210 zeigt. Die Schaltvorrichtung 210 weist einen Aufbau auf, der im Wesentlichen demjenigen der Schaltvorrichtung 110 nach dem in 6 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel ähnlich ist.
Das heißt, die Schaltvorrichtung 210 ist mit einem solchen Koaxialkabel 222 ausgestattet, bei dem auf der Seite des ersten Endes der Innenleiter 224 mit einer Seite eines Kondensators 108 verbunden ist und der Außenleiter 228 mit der anderen Seite des Kondensators 108 verbunden ist und eine Vorspannung an das zweite Ende des Koaxialkabels angelegt wird. Die Schaltvorrichtung 210 ist auf der Vorspannungseingabeseite des Koaxialkabels 222 mit einer Diode 238 versehen, die mit dem Innenleiter 224 und dem Außenleiter 228 verbunden ist. Die Schaltvorrichtung 210 ist mit einem Kondensator 209' versehen, der auf der Vorspannungseingabeseite des Koaxialkabels 222 mit dem Innenleiter 224 und dem Außenleiter 228 verbunden ist. Die Schaltvorrichtung 210 ist auf der Vorspannungseingabeseite des Koaxialkabels 222 mit einer Spule 258, die mit dem Innenleiter 224 in Reihe geschaltet ist, und auf der Vorspannungseingabeseite mit einer Spule 260 versehen, die mit dem Außenleiter 228 in Reihe geschaltet ist. Die Schaltvorrichtung 210 ist mit einem Abschirmungsgehäuse 262 ausgerüstet, das aus einem unmagnetischen leitfähigen Material aufgebaut ist und den Kondensator 209' und dergleichen bedeckt. Ein Kondensator 264, der mit dem Innenleiter 224 auf der Vorspannungseingabeseite wie die Spule 258 verbunden und mit dem Abschirmungsgehäuse 262 verbunden ist, und ein Kondensator 266, der mit dem Außenleiter 228 auf der Vorspannungseingabeseite wie die Spule 260 verbunden und mit dem Abschirmungsgehäuse 262 verbunden ist, sind dabei enthalten.
Die Schaltvorrichtung 210 ist jedoch mit einem Induktor bzw. einer Spule 248 ausgestattet. Die Schaltvorrichtung 210 ist von der Schaltvorrichtung 110 im Hinblick auf die Länge 246 des Koaxialkabels 222 und die elektrostatische Kapazität des Kondensators 209 und auch im Hinblick auf die Richtung der Vorspannung verschieden, bei der die HF-Spule 66 wirksam oder unwirksam gemacht wird.
Der Kondensator 209' ist zu demjenigen Kondensator 209' äquivalent, der in der konventionellen, in den 9(a) und 9(b) gezeigten Schaltvorrichtung 210 verwendet wird, und ist mit dem Innenleiter 224 und dem Außenleiter 228 des Koaxialkabels 222 verbunden. Der Kondensator 209' wird zum Kurzschließen des Endes des Koaxialkabels 222 auf der Vorspannungseingabeseite im Hinblick auf eine Hochfrequenzkomponente verwendet. Seine Kapazität wird wie zuvor relativ hoch (niedrig in der Reaktanz) angesetzt.
Die Spule 248 ist mit dem Kondensator 209' in Reihe verbunden. Mit anderen Worten ist die Spule 248 an dem Ende des Koaxialkabels 222 auf der Vorspannungseingabeseite so mit dem Innenleiter 224 und dem Außenleiter 228 verbunden, dass sie zu der Diode 238 parallel ist. Die Spule 248 kann vorzugsweise im Hinblick auf eine Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses eine unmagnetische Spule sein. Im Übrigen kann der Induktor bzw. die Spule 248 eine Wicklungsspule, eine laminierte Spule und eine Dünnfilmspule sein. Die Spule 248 kann entweder vom Drahttyp oder ein Chip-Induktor sein. Für den Kern kann ein geeignetes Material verwendet werden, oder es kann ein Luftkern gebildet werden.
Wenn eine Vorspannung in der Durchlassrichtung an die Diode 238 angelegt wird, wird die HF-Spule in der Schaltvorrichtung 210 unwirksam, wie es in 10(b) gezeigt ist. Das bedeutet, dass der Kondensator 108 und das Koaxialkabel 222 einen Schwingkreis mit der Betriebsfrequenz als Resonanzfrequenz bilden. Folglich wird die Länge 240 des Koaxialkabels 242 in einer ähnlichen Weise wie die Länge 240' des in 9 gezeigten Koaxialkabels 222' gewählt.
Wenn umgekehrt eine Vorspannung in der Sperrrichtung an die Diode 238 angelegt wird, wird die HF-Spule 66 in der Schaltvorrichtung 210 wirksam, wie es in 10(a) gezeigt ist. Das bedeutet, dass die kombinierte Impedanz des Koaxialkabels 222 und der Spule 248 gleich derjenigen Impedanz eines Koaxialkabels mit einem kurzgeschlossenen Ende und einer Länge gleich einem ungeradzahligen Vielfachen von λ/4 wird, d.h. die Impedanz geht gegen unend lich. Demnach wird die Induktivität der Spule 248 so gewählt, dass die Impedanz des als ein verteiltes konstantes Element verwendeten Koaxialkabels 222, dessen Ende durch den Kondensator 209' kurzgeschlossen ist, unendlich groß wird.
Im Übrigen kann die Montage oder der Einbau der Schaltvorrichtung 210 nach einem Verfahren ausgeführt werden, das dem Einbauverfahren der in den 7 und 8 gezeigten Schaltvorrichtung 110 ähnlich ist. In dem obigen Ausführungsbeispiel wird eine vorteilhafte Wirkung erzielt, die derjenigen aus dem ersten Ausführungsbeispiel ähnlich ist.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsbeispiele beschränkt. Die vorliegende Erfindung kann in vielfältigen Formen zur Anwendung gebracht werden.
Die HF-Spule ist nicht auf die Körperspule oder die Spule vom Käfigtyp beschränkt. Es kann eine solche verwendet werden, die wenigstens die Bildung eines Hochfrequenzmagnetfeldes und/oder den Empfang eines Magnetresonanzsignals ermöglicht. Z.B. kann eine Kopfspule oder eine Oberflächenspule verwendet werden. Es kann eine Spule verwendet werden, die nur entweder das Senden oder das Empfangen ermöglicht, oder eine solche, die beides leistet.
Die Schaltvorrichtung ist nicht auf einen solchen Typ beschränkt, der die HF-Spule abschaltet oder unwirksam macht. Es kann auch einfach die Resonanzfrequenz der HF-Spule verschoben werden. In diesem Fall kann in dem ersten Ausführungsbeispiel die Kapazität des Kondensators 148 in geeigneter Weise so gewählt werden, dass die Resonanzfre quenz der HF-Spule zu einem erwünschten Wert hin verschoben wird. In dem zweiten Ausführungsbeispiel kann die Länge 240 des Koaxialkabels 222 in geeigneter Weise so gewählt werden, dass die Resonanzfrequenz der HF-Spule zu einem erwünschten Wert hin verschoben wird.
In der Schaltvorrichtung sollte die Impedanz der Schaltvorrichtung erhöht werden, dass Senden oder Empfangen in geeigneter Weise durch die jeweils andere Betriebsweise aus Sende- und Empfangsbetrieb ersetzt werden kann. Z.B. ist die Schaltvorrichtung nicht auf eine solche beschränkt, bei der die HF-Spule beim Senden wirksam und beim Empfangen unwirksam gemacht wird. Die Schaltvorrichtung kann auch eine solche sein, bei der die HF-Spule beim Senden unwirksam und beim Empfangen wirksam gemacht wird.
Die Länge des in dem ersten Ausführungsbeispiel verwendeten Koaxialkabels ist nicht auf λ/4 beschränkt. Die Länge kann auch ein ungeradzahliges Vielfaches von λ/4 sein.
Mit dem Ziel der Schaffung einer Schaltvorrichtung, die zur Verringerung der geometrischen Größe in der Lage ist, während ein Strahlungsverlust verhindert wird, enthält die Schaltvorrichtung, die einen Zustand einer HF-Spule eines MRI-Gerätes zwischen einem wirksamen Zustand und einem unwirksamen Zustand umschaltet, ein Koaxialkabel, das eine Länge gleich einem Viertel der zu der Betriebsfrequenz gehörenden Wellenlänge aufweist und bei dem der Innenleiter und der Außenleiter so mit einem Spulenkörper der HF-Spule verbunden sind, dass ein Kondensator dazwischen geschaltet ist, eine Diode, die mit dem Innenleiter und dem Außenleiter des Koaxialkabels verbunden ist, und einen Kondensator, der einem konzentrierten konstanten Element entspricht und mit dem Innenleiter und dem Außenleiter des Koaxialkabels verbunden ist.
Zahlreiche stark abweichende Ausführungsbeispiele der Erfindung können eingerichtet werden, ohne von dem Geist und dem Bereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es sollte erkannt werden, dass die vorliegenden Erfindung nicht auf die speziellen, in der Beschreibung beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, außer sofern dies in den beigefügten Ansprüchen festgelegt ist.

Claims

Schaltvorrichtung, die einen Zustand einer HF-Spule eines Magnetresonanzbildgebungsgerätes zwischen einem Zustand, in dem ein Schwingkreis mit einer vorbestimmten Betriebsfrequenz als Resonanzfrequenz eingerichtet ist, und einem Zustand, in dem ein Schwingkreis oder eine nicht schwingende Schaltung, die eine andere Resonanzfrequenz aufweisen, eingerichtet ist, wobei die Schaltvorrichtung aufweist: ein Koaxialkabel, das eine Länge aufweist, die gleich einem ungeradzahligen Vielfachen eines Viertels der zu der Betriebsfrequenz gehörenden Wellenlänge ist, wobei das Koaxialkabel ein erstes Ende, an dem der Innenleiter mit einer Seite eines elektrostatischen kapazitiven Spulenelementes verbunden ist, das in der HF-Spule enthalten ist, und der Außenleiter mit der anderen Seite des elektrostatischen kapazitiven Spulenelementes verbunden ist, und ein zweites Ende aufweist, an das eine Vorspannung angelegt wird, eine Diode, die an dem zweiten Ende des Koaxialkabels mit dem Innenleiter und dem Außenleiter verbunden ist, und ein konzentriertes konstantes Element, das an dem zweiten Ende des Koaxialkabels parallel zu der Diode mit dem Innenleiter und dem Außenleiter verbunden ist und eine vorbestimmte elektrostatische Kapazität aufweist.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die elektrostatische Kapazität des konzentrierten konstanten Elementes so gewählt wird, dass der Resonanzkreis mit der Betriebsfrequenz als Resonanzfrequenz aus dem elektrostatischen kapazitiven Spulenelement, dem Koaxialkabel und dem konzentrierten konstanten Element aufgebaut wird, wenn eine Vorspannung an das zweite Ende des Koaxialkabels in der Richtung angelegt wird, in der kein Strom durch die Diode fließt.
Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei der das konzentrierte konstante Element ein keramischer Kondensator ist.
Schaltvorrichtung, die einen Zustand einer HF-Spule eines Magnetresonanzbildgebungsgerätes zwischen einem Zustand, in dem ein Schwingkreis mit einer vorbestimmten Betriebsfrequenz als Resonanzfrequenz eingerichtet ist, und einem Zustand, in dem ein Schwingkreis oder eine nicht schwingende Schaltung eingerichtet ist, die eine andere Resonanzfrequenz aufweisen, umschaltet, wobei die Schaltvorrichtung aufweist: ein Koaxialkabel, das ein erstes Ende, an dem der Innenleiter mit einer Seite eines elektrostatischen kapazitiven Spulenelementes verbunden ist, das in der HF-Spule enthalten ist, und der Außenleiter mit der anderen Seite des elektrostatischen kapazitiven Spulenelementes verbunden ist, und ein zweites Ende aufweist, an das eine Vorspannung angelegt wird, eine Diode, die an dem zweiten Ende des Koaxialkabels mit dem Innenleiter und dem Außenleiter verbunden ist, und ein konzentriertes konstantes Element, das an dem zweiten Ende des Koaxialkabels parallel zu der Diode mit dem Innenleiter und dem Außenleiter verbunden ist, wobei das konzentrierte konstante Element eine solche Induktivität aufweist, dass die kombinierte Impedanz desselben mit dem Koaxialkabel zu der Impedanz des Koaxialkabels mit einem kurzgeschlossenen zweiten Ende und einer Länge, die gleich einem ungeradzahligen Vielfachen eines Viertels der zu der Betriebsfrequenz gehörenden Wellenlänge ist, äquivalent wird, wenn eine Vorspannung an das zweite Ende des Koaxialkabels in der Richtung angelegt wird, in der kein Strom durch die Diode fließt.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Länge des Koaxialkabels so gewählt wird, dass der Schwingkreis mit der Betriebsfrequenz als Resonanzfrequenz aus dem Koaxialkabel und dem elektrostatischen kapazitiven Spulenelement gebildet wird, wenn an das zweite Ende des Koaxialkabels eine Vorspannung in der Richtung angelegt wird, in der ein Strom durch die Diode fließt.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 4, die weiterhin aufweist: ein erstes Induktivitätselement, das wie das konzentrierte konstante Element an dem zweiten Ende des Koaxialkabels mit dem Innenleiter in Reihe verbunden ist, und ein zweites Induktivitätselement, das wie das konzentrierte konstante Element an dem zweiten Ende des Koaxialkabels mit dem Außenleiter in Reihe verbunden ist, wobei über das erste und zweite Induktivitätselement eine Vorspannung an das Koaxialkabel angelegt wird.
HF-Spule, die zur Verwendung in einem Magnetresonanzbildgebungsgerät geeignet ist und aufweist: einen Spulenleiter, ein mit dem Spulenleiter verbundenes elektrostatisches kapazitives Spulenelement und eine Schaltvorrichtung, die einen Zustand einer Schaltung, die den Spulenleiter und das elektrostatische kapazitive Spulenelement enthält, zwischen einem Zustand, in dem ein Schwingkreis mit einer vorbestimmten Betriebsfrequenz als Resonanzfrequenz eingerichtet ist, und einem Zustand, in dem ein Schwingkreis oder eine nicht schwingende Schaltung eingerichtet ist, die eine andere Resonanzfrequenz aufweisen, umschaltet, wobei die Schaltvorrichtung enthält: ein Koaxialkabel, das eine Länge aufweist, die gleich einem ungeradzahligen Vielfachen eines Viertels der zu der Betriebsfrequenz gehörenden Wellenlänge ist, wobei das Koaxialkabel ein erstes Ende, an dem der Innenleiter mit einer Seite des elektrostatischen kapazitiven Spulenelementes verbunden ist und der Außenleiter mit der anderen Seite des elektrostatischen kapazitiven Spulenelementes verbunden ist, und ein zweites Ende aufweist, an das eine Vorspannung angelegt wird, eine Diode, die an dem zweiten Ende des Koaxialkabels mit dem Innenleiter und dem Außenleiter verbunden ist, und ein konzentriertes konstantes Element, das an dem zweiten Ende des Koaxialkabels parallel zu der Diode mit dem Innenleiter und dem Außenleiter verbunden ist und eine vorbestimmte elektrostatische Kapazität aufweist.
HF-Spule, die zur Verwendung in einem Magnetresonanzbildgebungsgerät geeignet ist und aufweist: einen Spulenleiter, ein mit dem Spulenleiter verbundenes elektrostatisches kapazitives Spulenelement und eine Schaltvorrichtung, die einen Zustand einer Schaltung, die den Spulenleiter und das elektrostatische kapazitive Spulenelement enthält, zwischen einem Zustand, in dem ein Schwingkreis mit einer vorbestimmten Betriebsfrequenz als Resonanzfrequenz eingerichtet ist, und einem Zustand, in dem ein Schwingkreis oder eine nicht schwingende Schaltung eingerichtet ist, die eine andere Resonanzfrequenz aufweisen, umschaltet, wobei die Schaltvorrichtung enthält: ein Koaxialkabel, das ein erstes Ende, an dem der Innenleiter mit einer Seite eines elektrostatischen kapazitiven Spulenelementes, das in der HF-Spule enthalten ist, verbunden ist und der Außenleiter mit der anderen Seite des elektrostatischen kapazitiven Spulenelementes verbunden ist, und ein zweites Ende aufweist, an das eine Vorspannung angelegt wird, eine Diode, die an dem zweiten Ende des Koaxialkabels mit dem Innenleiter und dem Außenleiter verbunden ist, und ein konzentriertes konstantes Element, das an dem zweiten Ende des Koaxialkabels parallel zu der Diode mit dem Innenleiter und dem Außenleiter verbunden ist, wobei das konzentrierte konstante Element eine solche Induktivität aufweist, dass die kombinierte Impedanz desselben mit dem Koaxialkabel zu der Impedanz des Koaxialkabels mit einem kurzgeschlossenen zweiten Ende und einer Länge, die gleich einem ungeradzahligen Vielfachen eines Viertels der zu der Betriebsfrequenz gehörenden Wellenlänge ist, äquivalent wird, wenn an das zweite Ende des Koaxialkabels eine Vorspannung in der Richtung angelegt wird, in der kein Strom durch die Diode fließt.
Magnetresonanzbildgebungsgerät, das aufweist: eine Vorrichtung zur Erzeugung eines statischen Magnetfeldes, die ein statisches Magnetfeld erzeugt, eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Gradientenmagnetfeldes, die ein Gradientenmagnetfeld erzeugt, eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Hochfrequenzmagnetfeldes, die ein Hochfrequenzmagnetfeld an einem innerhalb des statischen Magnetfeldes liegenden Objekt erzeugt, eine Magnetresonanzsignalempfangsvorrichtung, die ein Magnetresonanzsignal von dem Objekt empfängt, eine Bilderzeugungsvorrichtung, die ein Bild des Objektes auf der Grundlage des von der Magnetresonanzsignalempfangsvorrichtung empfangenen Magnetresonanzsignals erzeugt, eine Vorspannungseingabevorrichtung, die eine Vorspannung an eine HF-Spule anlegt, die in der Vorrichtung zur Erzeugung eines Hochfrequenzmagnetfeldes und/oder der Magnetresonanzsignalempfangsvorrichtung enthalten ist, und eine Steuerungsvorrichtung, die den Betrieb der Vorspannungseingabevorrichtung steuert, wobei die HF-Spule enthält: einen Spulenleiter, ein mit dem Spulenleiter verbundenes elektrostatisches kapazitives Spulenelement und eine Schaltvorrichtung, die einen Zustand der Schaltung, die den Spulenleiter und das elektrostatische kapazitive Spulenelement enthält, zwischen einem Zustand, in dem ein Schwingkreis mit einer vorbestimmten Betriebsfrequenz als Resonanzfrequenz eingerichtet ist, und einem Zustand, in dem ein Schwingkreis oder eine nicht schwingende Schaltung eingerichtet ist, die eine andere Resonanzfrequenz aufweisen, umschaltet, und wobei die Schaltvorrichtung enthält: ein Koaxialkabel, das eine Länge aufweist, die gleich einem ungeradzahligen Vielfachen eines Viertels der zu der Betriebsfrequenz gehörenden Wellenlänge ist, wobei das Koaxialkabel ein erstes Ende, an dem der Innenleiter mit einer Seite des elektrostatischen kapazitiven Spulenelementes verbunden ist und der Außenleiter mit der anderen Seite des elektrostatischen kapazitiven Spulenelementes verbunden ist, und ein zweites Ende aufweist, das mit der Vorspannungseingabevorrichtung verbunden ist, eine Diode, die an dem zweiten Ende des Koaxialkabels mit dem Innenleiter und dem Außenleiter verbunden ist, und ein konzentriertes konstantes Element, das an dem zweiten Ende des Koaxialkabels parallel zu der Diode mit dem Innenleiter und dem Außenleiter verbunden ist und eine vorbestimmte elektrostatische Kapazität aufweist.
Magnetresonanzbildgebungsgerät, das aufweist: eine Vorrichtung zur Erzeugung eines statischen Magnetfeldes, die ein statisches Magnetfeld erzeugt, eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Gradientenmagnetfeldes, die ein Gradientenmagnetfeld erzeugt, eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Hochfrequenzmagnetfeldes, die ein Hochfrequenzmagnetfeld an einem innerhalb des statischen Magnetfeldes liegenden Objekt erzeugt, eine Magnetresonanzsignalempfangsvorrichtung, die ein Magnetresonanzsignal von dem Objekt empfängt, eine Bilderzeugungsvorrichtung, die auf der Grundlage des von der Magnetresonanzsignalempfangsvorrichtung empfangenen Magnetresonanzsignals ein Bild des Objektes erzeugt, eine Vorspannungseingabevorrichtung, die eine Vorspannung an eine HF-Spule anlegt, die in der Vorrichtung zur Erzeugung eines Hochfrequenzmagnetfeldes und/oder der Magnetresonanzsignalempfangsvorrichtung enthalten ist, und eine Steuerungsvorrichtung, die den Betrieb der Vorspannungseingabevorrichtung steuert, wobei die HF-Spule enthält: einen Spulenleiter, ein mit dem Spulenleiter verbundenes elektrostatisches kapazitives Spulenelement und eine Schaltvorrichtung, die einen Zustand einer Schaltung, die den Spulenleiter und das elektrostatische kapazitive Spulenelement enthält, zwischen einem Zustand, in dem ein Schwingkreis mit einer vorbestimmten Betriebsfrequenz als Resonanzfrequenz eingerichtet ist, und einem Zustand, in dem ein Schwingkreis oder eine nicht schwingende Schaltung eingerichtet ist, die eine andere Resonanzfrequenz aufweisen, umschaltet, und wobei die Schaltvorrichtung enthält: ein Koaxialkabel, das ein erstes Ende, an dem der Innenleiter mit einer Seite eines elektrostatischen kapazitiven Spulenelementes verbunden ist, das in der HF-Spule enthalten ist, und der Außenleiter mit der anderen Seite des elektrostatischen kapazitiven Spulenelementes verbunden ist, und ein zweites Ende aufweist, das mit der Vorspannungseingabevorrichtung verbunden ist, eine Diode, die an dem zweiten Ende des Koaxialkabels mit dem Innenleiter und dem Außenleiter verbunden ist, und ein konzentriertes konstantes Element, das an dem zweiten Ende des Koaxialkabels parallel zu der Diode mit dem Innenleiter und dem Außenleiter verbunden ist, wobei das konzentrierte konstante Element eine solche Induktivität aufweist, dass die kombinierte Impedanz desselben mit dem Koaxialkabel zu der Impedanz des Koaxialkabels mit einem kurzgeschlossenen zweiten Ende und einer Länge, die gleich einem ungeradzahligen Vielfachen eines Viertels der zu der Betriebsfrequenz gehörenden Wellenlänge ist, äquivalent wird, wenn eine Vorspannung an das zweite Ende des Koaxialkabels in der Richtung angelegt wird, in der kein Strom durch die Diode fließt.