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Die
Erfindung betrifft eine Hochfrequenzspulenanordnung, umfassend mehrere,
Grundspulen bildende Leiterbahnen mit darin verschalteten Kapazitäten, wobei
sich Leiterbahnen verschiedener Grundspulen an Knotenpunkten überschneiden,
wobei zumindest an einem Teil der Knotenpunkte wenigstens ein Schaltmittel
zur selektiven, reversiblen Verbindung der am Knotenpunkt endenden
Leiterbahnen zur Bildung unterschiedlicher Spulengeometrien aus zwei
oder mehr Grundspulen vorgesehen ist und wobei eine Steuereinrichtung
zur Ansteuerung der Schaltmittel vorgesehen ist, sowie ein Magnetresonanzgerät.
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Hochfrequenzspulenanordnungen
dieser Art werden in Magnetresonanzgeräten verwendet. Dort erfüllen sie
eine Doppelfunktion. Zum einen dienen sie der Erzeugung hochfrequenter
Felder zur Anregung der Kernspins im zu untersuchenden Bereich, zum
anderen dienen sie auch dem Empfang der Messsignale. In einer Hochfrequenzspulenanordnung
sind mehrere Einzel- bzw. Grundspulen zusammengefasst, die sich
häufig
unter Bildung von Überlappungsbereichen überlappen.
Diese Überlappungsbereiche
können
so ausgelegt sein, dass die Grundspulen voneinander entkoppelt werden,
das bedeutet, dass sie sich beim Sende- und Empfangsvorgang nicht
gegenseitig beeinflussen.
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Die
Größe und Anordnung
der einzelnen Spulen der Hochfrequenzspulenanordnung stellt ein Designkriterium
dar. Mit großen
Spulen lässt
sich zwar ein hohes Messfeld bei hoher Eindringtiefe erreichen,
jedoch weisen diese wegen der großen Fläche ein schlechtes Signal-Rausch-Verhältnis auf.
Bei Verwendung kleinerer Spulen ist das Signal-Rausch-Verhältnis zwar
verbessert, dafür
sind Eindringtiefe und Messfeld verringert. Weiterhin sind auch
Mess- und Auswertungszeitaspekte zu beachten.
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Hochfrequenzspulenanordnungen
werden daher für
bestimmte Anwendungen gezielt hergestellt, so dass für verschiedene
Anwendungsfälle
verschiedene Hochfrequenzspulenanordnungen verwendet werden. Zwischen
diesen Anwendungen ist dann ein Austausch der Hochfrequenzspulenanordnung
erforderlich, was sehr aufwändig
oder – insbesondere
bei eingebauten Hochfrequenzspulenanordnungen – sogar unmöglich ist.
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JP 09-131 332 A offenbart
eine Spule, die zwei unterschiedliche Spulentypen vereint, nämlich zum
einen eine Flachspule, zum anderen eine Solenoidspule. Beide Spulen
weisen einen gemeinsamen Spulenleiterabschnitt auf, wobei durch
entsprechende Betätigung
von Schaltern zu dem einen gemeinsamen Spulenleiterabschnitt entweder
die restlichen Leiterabschnitte der einen Spule oder die restlichen Leiterabschnitte
der anderen Spulen zugeschaltet werden können. Die beiden Spulen stehen
senkrecht aufeinander und ermöglichen
so die Aufnahme unterschiedlicher Bilder.
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EP 1 319 957 A1 betrifft
ein Magnetresonanzsystem zur parallelen Bildgebung, bei dem ein Schaltelement
Empfangspfade verschiedener Teilspulen so mit einem Empfänger verbindet,
dass weniger Empfangkanäle
als Teilspulen benötigt
werden. In einem Ausführungsbeispiel
wird dort ferner vorgeschlagen, für den Fall einer „quadrature
detection coil” (QD-Spule),
die neben einer 8-förmigen
Spule eine überlappende
Ringspule umfasst, Schaltmittel vorzusehen, die die Umschaltung
zwischen zwei verschiedenen Modi erlaubt, von denen einer der x-Richtung als Phasencodierrichtung,
der andere der y-Richtung als Phasencodierrichtung zugeordnet ist. Die
verschiedenen Schaltmittel sind also gekoppelt, um je nach Phasencodierrichtung
in einen der Modi zu schalten.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Hochfrequenzspulenanordnung
anzugeben, die eine vielseitige Einsetzbarkeit in verschiedenen
Anwendungsgebieten erlaubt.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist bei einer Hochfrequenzspulenanordnung der eingangs
genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen,
dass die wenigstens sechs Grundspulen in einer Spulenmatrix sich überlappend
angeordnet sind, und dass die Schaltmittel individuell ansteuerbar
sind, so dass für jedes
Schaltmittel die konkrete Schaltstellung unabhängig gewählt werden kann.
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Dem
liegt der Gedanke zugrunde, eine Hochfrequenzspulenanordnung zu
schaffen, die auf verschiedene Spulengeometrien einstellbar ist.
So sollen beispielsweise eine oder wenige große Spulen genauso realisierbar
sein wie eine Vielzahl kleiner Spulen, ohne dass die Hochfrequenzspulenanordnung
ausgetauscht werden muss. Dies wird erfindungsgemäß dadurch
erreicht, dass an den Knotenpunkten die sich kreuzenden Leiterbahnen
nicht aneinander vorbeigeführt
werden, sondern dass dort ein Schaltmittel vorgesehen ist, über das
angewählt werden
kann, welche dortigen Enden der Leiterbahnen verbunden werden. So
sind neben dem Normalfall, dass die Leiterbahnen einer Grundspule
miteinander verbunden werden, auch andere Verschaltungen möglich, so
dass die unterschiedlichen Spulengeometrien realisiert werden können.
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Vorteilhafterweise
kann daher eine einzige Hochfrequenzspulenanordnung für verschiedene
Anwendungen genutzt werden. Dabei sind die Spulen nicht nur in Form
und Größe veränderbar,
sondern es können
auch beispielsweise bestimmte Spulen herausgegriffen und andere
deaktiviert werden.
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Insbesondere
kann mit der erfindungsgemäßen Hochfrequenzspulenanordnung
auch eine Reduzierung der Messzeiten durch geeignete Wahl der Spulengeometrie
erreicht werden. Je nach Körperregion
lässt sich
die Empfindlichkeit nämlich
anhand der Spulengeometrie individuell einstellen. Hierdurch wird
die Dauer der Untersuchung vorgegeben, was in vielen Fällen einen
erheblichen Zeitaufwand der entsprechenden Untersuchung einspart.
Insbesondere bei der parallelen Bildgebung können je nach Empfindlichkeit
schnellere Rekonstruktionszeiten erzielt werden.
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Bei
größeren Hochfrequenzspulenanordnungen
ist es insbesondere auch denkbar, eine Spulengeometrie zu erzeugen,
bei der Spulen in bestimmten Bereichen unterschiedliche Größen aufweisen.
Sollen also beispielsweise bestimmte Körpergebiete mit höherer Empfindlichkeit
aufgenommen werden, so lassen sich in diesem Bereich kleinstmögliche Spulen,
insbesondere die Grundspulen, verwenden. Andere Bereiche, in denen
eine geringere Auflösung
erforderlich ist, verwenden größere Spulen,
so dass hier Auslesen und Rekonstruktion schneller durchgeführt werden
können
und weniger Daten entstehen.
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Beim Übergang
von den Grundspulen zu größeren und
anders geformten Spulen ist insbesondere darauf zu achten, dass
sich im Regelfall die Resonanz verschieben wird, das bedeutet, die
gewünschte
Empfindlichkeit der neu geformten Spule wäre dann nicht gegeben, da die
verschalteten Kapazitäten
nicht auf die Induktivität
der Spule abgestimmt sind. Daher können Mittel vorgesehen sein,
um die Resonanzbedingungen wieder herzustellen. Zweckmäßigerweise
können
hierzu ein Teil der Kapazitäten als
Kapazitätsdioden
ausgebildet sein. Solche Kapazitätsdioden,
auch Varaktordioden genannt, zeichnen sich dadurch aus, dass eine
unterschiedliche Kapazität
einstellbar ist. Damit ist ein eleganter Weg gegeben, die Resonanzbedingungen
bei verschiedenen Spulengeometrien zu realisieren. Die Kapazitätsdioden
können
dabei im reaktiven Bereich, das heißt im Sperrbereich, betrieben
werden. Da somit kein Strom fließt, tritt auch kein zusätzliches
Rauschen durch Widerstände
auf, so dass das Signal-Rausch-Verhältnis kaum verschlechtert wird.
Jeder Kapazitätsdiode
ist eine Gleichspannungsquelle zugeordnet, deren aktueller Spannungswert
den Kapazitätswert
bestimmt.
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Sind
die Überlappungsbereiche
der Grundspulen so bemessen, dass durch den Überlapp eine Entkopplung der
einzelnen Grundspulen ermöglicht wird,
kann durch Veränderung
der Spu lengeometrie diese Entkopplung verloren gehen. Dem kann auf verschiedene,
gegebenenfalls auch miteinander kombinierbare Arten begegnet werden.
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Zum
einen ist es denkbar, die Spulengeometrie so zu wählen, dass
die Überlappungsbereiche auch
bei der neuen Verschaltung der Leiterbahnen entkoppelnd wirken können. So
können
beispielsweise benachbarte Überlappungsbereiche überkreuz verschaltet
und somit weitergenutzt werden.
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Weiterhin
können
Spulengeometrien so gewählt
werden, dass bei Abweichung von den Grundspulen voneinander beabstandete
Spulen geschaffen werden. Diese beeinflussen sich dann nicht oder nur
wenig gegenseitig.
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Die
Effekte, die die einzelnen Spulen aufeinander ausüben, lassen
sich jedoch auch mathematisch beschreiben. Dann ist es denkbar,
dass eine Entkorrelierung der Spulen im Rahmen der Bildverarbeitung
bzw. -rekonstruktion erfolgt.
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Schließlich besteht,
insbesondere bei der bereits erwähnten
Verwendung von Kapazitätsdioden,
die Möglichkeit
einer kapazitiven Entkopplung durch entsprechende Anpassung der
Kapazitäten.
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Selbstverständlich sind
bei einer solchen Hochfrequenzspulenanordnung die Anschlüsse der einzelnen
Spulen so vorzusehen, dass in allen denkbaren Spulengeometrien jede
Spule geeignet zum Senden angesteuert werden kann und die Empfangssignale
der Spule abgeführt
werden können. Die
genaue Anordnung der Spulenanschlüsse ist von der konkreten Ausgestaltung
der Hochfrequenzspulenanordnung abhängig.
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Die
Grundspulen können
im Wesentlichen rechteckig oder auch im Wesentlichen kreisförmig sein.
Bei rechteckigen Spulen ist beispielsweise häufig vorgesehen, dass in den
Eckenbereichen schräg verlaufende
Verbindungsleiter vorgesehen sind. In diesen schräg verlaufenden
Leiterbahnbereichen liegen dann auch die entsprechenden Kreuzungspunkte
mit den Leiterbahnen benachbarter Spulen. Im Bereich dieser Knotenpunkte
sind die ansonsten breit, beispielsweise als Kupferstreifen, ausgebildeten
Leiterbahnen schmal ausgebildet. Diese schmalen Leiterbahnabschnitte
an den Knotenpunkten können mittels
des erfindungsgemäß vorgesehenen
Schaltmittels nun selektiv miteinander verbunden werden, um verschiedene
Spulengeometrien zu erzeugen.
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Für die konkrete
Ausgestaltung der Schaltmittel sind mehrere Varianten denkbar. So
können die
Schaltmittel als elektrostatische Relais und/oder Halbleiterschalter
und/oder galvanische Schalter ausgebildet sein. Ein elektrostatisches
Relais, bei dem mittels einer einzigen Vorrichtung beispielsweise
simultan verschiedene Verbindungen von Leiterbahnen vorgenommen
werden können,
hat den Vorteil, dass gegebenenfalls das Relais als einziges Schaltmittel
schon ausreichend ist. Dann könnte
pro Knotenpunkt ein solches Relais vorgesehen sein, dessen verschiedene
Stellungen verschiedenen Spulengeometrien zugeordnet sind. Alternativ
können
jedoch auch Verbindungen bestimmter Leiterbahnabschnitte des Knotens über Halbleiterschalter oder
galvanische Schalter hergestellt oder unterbrochen werden, wobei
die Schalter dann jeweils einer bestimmten Verbindungsstrecke zugeordnet
sind. Dabei sind Halbleiterschalter, insbesondere CMOS-Schalter,
bevorzugt, da diese nur eine geringe Kapazität aufweisen.
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Werden
Schalter als Schaltmittel verwendet, so können zweckmäßigerweise an jedem schaltbaren
Knotenpunkt sechs als Schalter ausgebildete Schaltmittel vorgesehen
sein. Mittels sechs solcher Schalter ist es möglich, jede mögliche Verbindung der
vier am Knotenpunkt ankommenden Leiterbahnabschnitte herzustellen,
so dass in dieser Ausgestaltung eine größtmögliche Flexibilität und Gestaltungsfreiheit
im Bezug auf die möglichen
Spulengeometrien besteht.
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Die
Ansteuerung der Schaltmittel erfolgt zweckmäßigerweise über eine Steuereinrichtung. Zur
Steuereinrichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung gehörig sind
alle Komponenten anzusehen, die eine Ansteuerung der Schaltmittel
ermöglichen. Die
Hochfrequenzspulenanordnung kann dabei eine eigene Elektronik umfassen, über die
die Ansteuerung erfolgt, jedoch ist es auch denkbar, dass beispielsweise
Relais, die über
ein einfaches Signal in eine weitere Stellung bringbar sind, lediglich
von außen
angesteuert werden, so dass keine weitere Elektronik in der Hochfrequenzspulenanordnung
erforderlich ist.
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Über die
Steuereinrichtung werden Steuersignale erzeugt, die an die verschiedenen
Schaltmittel gerichtet sind. Zur Übertragung dieser Steuersignale kann
mit besonderem Vorteil ein Bussystem vorgesehen sein. In einem derartigen
Bussystem kann jedes Schaltmittel individuell angesprochen werden.
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Zur Übertragung
der Steuersignale an die Schaltmittel sind im Wesentlichen zwei
Varianten denkbar. Zum einen kann die Steuereinrichtung Leitungen
zur Übertragung
der Steuersignale zur Ansteuerung der Schaltmittel umfassen. Dabei
kann zu jedem der Schaltmittel eine eigene Leitung geführt sein,
im Falle eines Bussystems ist es beispielsweise auch möglich, dass
die einzelnen Schaltmittel sequentiell miteinander verbunden sind.
Vorteilhafterweise kann die Steuereinrichtung dabei zur Rückleitung
der Steuersignale über
die Leiterbahnen ausgebildet sein, so dass Leiterstrecke eingespart
wird.
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Mit
besonderem Vorteil kann in einer alternativen Ausgestaltung die
Steuereinrichtung zur Übertragung
der Steuersignale zur Ansteuerung der Schaltmittel über die
Leiterbahnen ausgebildet sein. In dieser Ausgestaltung sind keine
zusätzlichen
Leitungen erforderlich, allerdings ist dann – insbesondere bei komplexeren
geometrischen Anordnungen – eine
zeitlich versetzte Ansteuerung der verschiedenen Schaltmittel erforderlich,
da eine Isolation einzelner Leiterbahnen und somit von Knotenpunkten
im Inneren auftreten kann.
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Zusätzlich zu
der individuellen Ansteuerungsvariante können über die Steuereinrichtung bestimmte
voreingestellte Spulengeometrien anwählbar sein. Das bedeutet, dass
beispielsweise in einem Speichermittel die Stellungen der Schaltmittel
für bestimmte,
häufig
genutzte oder besonders vorteilhafte Spulengeometrien gespeichert
sind, so dass diese auf einfache Art und Weise wählbar sind. Es ist denkbar,
für Aufnahmen
verschiedener Organe oder Körperteile
jeweils voreingestellte Spulengeometrien festzulegen. Denkbar sind
jedoch auch Tabellen, in denen eine Spulengeometrie anhand des aufzunehmenden
Körperbereichs
und weiterer Aufnahmeparameter, beispielsweise der gewünschten
Auflösung, ausgewählt werden
können.
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In
jedem Fall sind die Schaltmittel auch individuell ansteuerbar, das
bedeutet, es kann für
jedes Schaltmittel die konkrete Schaltstellung unabhängig gewählt werden.
Damit ist eine größtmögliche Gestaltungsfreiheit
erreicht.
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Die – gegebenenfalls
voreingestellte – Spulengeometrie
kann entweder durch eine Bedienperson oder durch einen Steuerrechner
eines Magnetresonanzgeräts
ausgewählt
werden. Die automatische Auswahl kann beispielsweise anhand einer
Kenntnis über
den aufzunehmenden Bereich und sonstiger Aufnahmeparameter durch
einen solchen Steuerrechner erfolgen. Ein Benutzer kann die Auswahl über eine
entsprechend ausgestaltete Eingabevorrichtung treffen.
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Die
konkrete Ausgestaltung der Hochfrequenzspulenanordnung kann auf
verschiedene Weise gewählt
sein. So kann die Hochfrequenzspulenanordnung als Ganzkörperspulenanordnung
oder als Lokalspulenanordnung, insbesondere als Kopfspulenanordnung
oder auf den Körper
aufzulegende Lokalspulenanordnung, ausgebildet sein. Die Leiterbahnen
können
dabei auf einer Leiterplatte oder einem flexiblen Kunststoff angeordnet
sein. Bei der Anordnung auf einem flexiblen Kunststoff ist es möglich, die
Hochfrequenzspulenanordnung auf einen Patienten aufzulegen, so dass
sie sich dessen Form anpasst und somit eine größtmögliche Nähe zu den zu untersuchenden
Körperberei chen
ermöglicht
wird. In beiden Fällen
ist es denkbar, gegebenenfalls vorgesehene Leitungen zur Übertragung
der Ansteuersignale für
die Schaltmittel auf der den Leiterbahnen gegenüberliegenden Seite, gegebenenfalls
hinter einer entsprechenden Isolierschicht, anzuordnen.
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Eine
solche Hochfrequenzspulenanordnung kann auch zumindest teilweise
in eine Patientenliege eines Magnetresonanzgeräts integriert sein.
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Neben
der Hochfrequenzspulenanordnung betrifft die Erfindung auch ein
Magnetresonanzgerät, umfassend
eine Hochfrequenzspulenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Damit
kann, wie oben bereits angedeutet, gegebenenfalls unter Verwendung
gegebenenfalls weiterer Systeme des Magnetresonanzgeräts, eine automatische
Ansteuerung der Hochfrequenzspulenanordnung abhängig von den verschiedenen
Anwendungsfällen
erfolgen. Hierzu kann das Magnetresonanzgerät einen zur Ansteuerung der
Hochfrequenzspulenanordnung ausgebildeten Steuerrechner umfassen.
Dem Steuerrechner sind nun, beispielsweise durch Eingabe eines Benutzers über eine
entsprechende Eingabevorrichtung, Aufnahmeparameter bekannt. Beispielsweise
kann die Information, welcher Körperbereich
mit welcher Signalqualität
bzw. Auflösung
aufgenommen werden soll, zur Auswahl und Einstellung einer bestimmten
Spulengeometrie dienen. Dies können
die bereits erwähnten
voreingestellten Spulengeometrien sein, es ist jedoch auch denkbar,
dass der Steuerrechner eine auf den speziellen Fall angepasste Spulengeometrie
bestimmt und die Schaltmittel individuell ansteuert.
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Dabei
können
auch die Daten weiterer Systeme des Magnetresonanzgeräts vorteilhaft
berücksichtigt
werden. So kann vorgesehen sein, dass ein Patientenlageerfassungssystem
und/oder Patientenpositionierungssystem und/oder ein System zur
Bestimmung der Lage der Hochfrequenzspulenanordnung vorgesehen sind,
wobei der Steuerrechner bei der Ansteuerung der Hoch frequenzspulenanordnung zur
Berücksichtigung
von Daten des oder der Systeme ausgebildet ist. Ein System zur Bestimmung
der Lage der Hochfrequenzspulenanordnung ist natürlich nur erforderlich, wenn
die Hochfrequenzspulenanordnung in keinem festen geometrischen Verhältnis zum
Magnetresonanzgerät
steht. In solcher Ausgestaltung ist es beispielsweise möglich, dass
ein Patient über
ein Patientenpositionierungssystem beispielsweise zur Aufnahme der
Leber geeignet positioniert wird. Aus der Positionierung und dem
Wissen, welches Organ aufgenommen werden soll, kann der Steuerrechner
nun eine optimale Spulengeometrie ermitteln und die Hochfrequenzspulenanordnung
geeignet ansteuern.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich
aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand
der Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 eine
Aufsicht auf eine Hochfrequenzspulenanordnung einer ersten Ausführungsform,
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2 eine
Möglichkeit
zur Verschaltung an einem Knotenpunkt,
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3 ein
möglicher
Verlauf von Leitungen auf der Rückseite
der Hochfrequenzspulenanordnung,
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4 eine
zweite Möglichkeit
zur Verschaltung an einem Knotenpunkt,
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5A–5E mögliche in
der Hochfrequenzspulenanordnung einstellbare Spulengeometrien,
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6 eine
Hochfrequenzspulenanordnung einer zweiten Ausführungsform, und
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7 ein
erfindungsgemäßes Magnetresonanzgerät.
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße Hochfrequenzspulenanordnung 1 gemäß einer
ersten Ausführungsform.
Sie umfasst eine Leiterplatte 2, auf der Leiterbahnen 3,
die Grundspulen 4 bilden, angeordnet sind. In diesem Fall
sind sechs im Wesentlichen rechteckige Grundspulen 4 vorgesehen,
die Spulenmatrix kann aber beliebig vergrößert werden. Die Grundspulen 4 überlappen
in Überlappungsbereichen 5,
die zur Entkopplung der einzelnen Grundspulen 4 beitragen
(geometrische Entkopplung).
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Zusätzlich sind
in den Leiterbahnen 3 Kapazitäten 6 verschaltet,
die für
die Einstellung des richtigen Resonanzverhaltens im Hinblick auf
die Induktivität
der Grundspule 4 benötigt
werden und gegebenenfalls auch zur Entkopplung beitragen können. Die Kapazitäten 6 können zumindest
teilweise als Kapazitätsdioden
oder Varaktordioden 7 ausgestaltet sein, bei welchen die
Kapazität
mittels einer anzulegenden Gleichspannung eingestellt werden kann.
Insbesondere können
auch alle Kapazitäten 6 als
Kapazitätsdioden 7 ausgebildet
sein. Über
die veränderbaren Kapazitäten der
Kapazitätsdioden 7 kann
bei unterschiedlichen Spulengeometrien die Resonanzbedingung erhalten
werden.
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Jeder
der Grundspulen 4 sind ferner äußere Anschlüsse 34 zugeordnet, über die
beim Senden ein entsprechendes Hochfrequenzsignal auf die Grundspulen 4 gegeben
wird bzw. beim Empfangen Empfangssignale abgegriffen werden können.
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Wie
ferner aus 1 ersichtlich ist, sind die Leiterbahnen 3 entfernt
von den Knotenpunkten 8 als breite Kupferstreifen ausgebildet,
die sich im Bereich der Knotenpunkte 8 zu schmaleren Leiterbahnabschnitten
verjüngen.
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Die
in 1 dargestellte Hochfrequenzspulenanordnung mit
auf der Leiterplatte 2 angeordneten Leiterbahnen 3 kann
beispielsweise in die Patientenliege eines Magnetresonanzgeräts integriert
sein. Zudem ist auch eine Ausbildung als auf einen Patienten zu
legende Lokalspulenanordnung denkbar. Dann ist es möglich, im
nicht durch Leiterbahnen 3 belegten Bereich der Leiterplatte 2 Durchgangsöffnungen
vorzusehen, durch die zum einen der Blick auf den Patienten ermöglicht wird,
zum anderen Material eingespart werden kann.
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Aufgrund
der Überlappungsbereiche 5 kommt
es an Knotenpunkten 8 zu sich kreuzenden Leiterbahnen 3 verschiedener
Grundspulen. An diesen Knotenpunkten 8, hier vierzehn an
der Zahl, ist nun jeweils wenigstens ein Schaltmittel vorgesehen, das
es erlaubt, selektiv und reversibel verschiedene Verbindungen der
aufeinander treffenden vier Leiterbahnabschnitte zu ermöglichen,
wie bezüglich
der 2 und 4 näher erläutert wird.
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2 zeigt
die Verschaltung an einem Knotenpunkt 8. An jedem dieser
Knotenpunkte 8 treffen vier Leiterbahnabschnitte 9 zusammen.
Nun sind im vorliegenden Fall sechs Schaltmittel 10 vorgesehen, die
hier als Schalter S1–S6
ausgebildet sind. Über diese
sechs Schalter S1–S6
kann jegliche Verbindung zwischen den Leiterbahnabschnitten 9 erreicht werden.
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Sollen
beispielsweise als Spulengeometrie die sechs Grundspulen 4 verwendet
werden, so sind an jedem Knotenpunkt 8 die Schalter S5
und S6 geschlossen, während
die Schalter S1 bis S4 offen sind. Dann ist der Zustand gegeben,
der von herkömmlichen
Hochfrequenzspulenanordnungen bekannt ist, nämlich dass sich an einem Kreuzungspunkt
zwei Leiterbahnen 3 unterschiedlicher Grundspulen 4 ohne
Kontakt überschneiden.
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Durch
die erfindungsgemäß vorgesehenen Schaltmittel 10 ist
es hier jedoch möglich,
beliebige Spulengeometrien zu erhalten, indem die Schalter S1 bis
S6 jedes Knotenpunktes 8 entsprechend angesteuert werden.
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Als
Schalter S1–S6
können
sowohl galvanische Schalter als auch Halbleiterschalter verwendet werden.
Halbleiterschalter haben den Vorteil, dass sie eine geringere zusätzliche
Kapazität
darstellen.
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Zur
Ansteuerung der Schaltmittel 10 sind verschiedene Varianten
denkbar. Ein Beispiel ist in 3 dargestellt,
die die Rückseite
der Leiterplatte 2 der Hochfrequenzspulenanordnung 1 zeigt.
Ersichtlich sind Leitungen 11 zur Übertragung der Steuersignale
zur Ansteuerung der Schaltmittel 10 vorgesehen. Die Leitungen 11 verbinden
jeweils die Schaltmittel 10 der einzelnen Knotenpunkte 8 miteinander, wobei
hier jeweils eine Verbindung ausreichend ist, da ein Bussystem verwendet
wird, über
das die entsprechenden Steuersignale an die adressierbaren Schaltmittel 10,
beispielsweise die Schalter S1 bis S6, übermittelt werden. Die Rückleitung
erfolgt dabei über
die Leiterbahnen 3.
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Die
Steuersignale werden von einem externen Steuerrechner 12 generiert,
jedoch kann auch die Hochfrequenzspulenanordnung 1 eine
eigene Elektronik 13 umfassen.
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Die
hier dargestellte Ansteuerungsvariante über ein Bussystem und Rückleitung über die
Leiterbahnen 3 ist nur eine mögliche Variante eines Ansteuerungskonzepts.
So könnten
für die
Rückleitung der
Signale des Bussystems auch eigene Leitungen vorgesehen sein. Genauso
ist es denkbar, jedoch aufgrund der aufwändigen Verkabelung weniger
vorteilhaft, eigene Leitungen zu jedem einzelnen Schaltmittel 10 zu
führen.
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Die
Ansteuerung kann jedoch auch die Leiterbahnen 3 selber
zur Übertragung
der Steuersignale im Rahmen eines Bussystems verwenden. Dabei ist
allerdings auf die zeitliche Abfolge der Steuersignale zu achten,
wenn beispielsweise bestimmte Knotenpunkte 8 durch die
aktuelle Verschaltung nicht unmittelbar Steuersignale empfangen
können.
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Es
kann eine individuelle Ansteuerung der einzelnen Schaltmittel 10 erfolgen,
jedoch ist es auch denkbar, dass zusätzlich Einstellungen für vorbestimmte
Spulengeometrien angewählt
werden können.
Diese sind dann in einem Speichermittel des Steuerrechners 12 oder
der Elektronik 13 abgelegt und können bei Bedarf abgerufen werden,
so dass nicht mühsam
jedes Schaltmittel 10 einzeln eingestellt werden muss.
Die vorbestimmten Spulengeometrien können beispielsweise für bestimmte
Aufnahmeparameter bzw. für
bestimmte Körperregionen,
gegebenenfalls auch in Kombination in einer Tabelle, festgelegt
werden.
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4 zeigt
eine weitere Variante der Ausgestaltung eines Knotenpunkts 8 der
Hochfrequenzspulenanordnung 1. In diesem Fall ist nur ein
Schaltmittel 10, nämlich
ein Relais 14 vorgesehen, über welches die Leiterbahnabschnitte 9 auf
verschiedene Arten verbunden werden können. Dargestellt sind mittels der
durchgezogenen Linien 15 und der gestrichelten Linien 16 hier
nur zwei Möglichkeiten,
jedoch ist auch eine größere Zahl
von Einstellungen denkbar.
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Die 5A–5E zeigen
mögliche,
mit der erfindungsgemäßen Hochfrequenzspulenanordnung 1 einstellbare
Spulengeometrien. Es sind noch eine große Zahl weiterer Geometrien
denkbar, die dargestellten Beispiele sind lediglich als solche zu verstehen.
Der Einfachheit halber sind dabei jeweils nur die aktiven Leiterbahnen 3 und
somit die effektiv genutzten Spulen dargestellt.
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5A zeigt
eine Spulengeometrie, in der statt der sechs kleinen Grundspulen 4 eine
einzige maximal große
Spule 17 verwendet wird. Damit kann ein großes Messfeld,
eine hohe Eindringtiefe und eine schnellere Messung ermöglicht werden,
wobei ein schlechteres Signal-Rausch-Verhältnis berücksichtigt werden muss.
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5B zeigt
eine Spulengeometrie, in der zwei voneinander beabstandete Spulen 18 verwendet
werden, die jeweils doppelt so groß wie eine Grundspule 4 sind.
Durch die Beabstandung der beiden Spulen 18 ist eine Entkopplung
ermöglicht.
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5C zeigt
die Verwendung von drei Spulen 18 doppelter Größe, wobei
die Verschaltung in den Überlappungsbereichen
so gewählt
ist, dass bereits eine möglichst
gute Entkopplung vorliegt. Eine weitere Entkopplung kann beispielsweise über eine mathematische
Korrektur erfolgen.
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5D zeigt
eine Spulengeometrie, in der lokal verschiedene Aufnahmeparameter
realisiert sind. Im linken Bereich der Hochfrequenzspulenanordnung 1 ist
eine Spule 18 vorgesehen, die die doppelte Größe der Grundspulen 4 aufweist.
Beabstandet davon werden im rechten Bereich der Hochfrequenzspulenanordnung 1 zwei
Grundspulen 4 verwendet.
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5E illustriert
die Freiheit in der Wahl der Form der verwendeten Spulen. In dieser
Spulengeometrie sind zwei Spulen 19 genutzt, die jeweils
durch Zusammenschaltung dreier der rechteckigen Grundspulen 4 entstanden
sind.
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Eine
weitere Ausführungsform
einer Hochfrequenzspulenanordnung 20 ist in 6 dargestellt. Hier
bilden auf einem flexiblen Kunststoff 21 angeordnete Leiterbahnen 22 versetzt
angeordnete, kreisförmige
Grundspulen 23, die jeweils durch Überlappungsbereiche entkoppelt
sind. Die Leiterbahnen 22 bilden auch hier Knotenpunkte 24,
an denen, wie beispielsweise in den 2 und 4 dargestellt, Schaltmittel 10 vorgesehen
sind, die eine selektive Verbindung der dort aufeinander treffenden
Abschnitte der Leiterbahn 22 erlauben. Eine solche Hochfrequenzspulenanordnung 20 bildet
beispielsweise eine so genannte Spulendecke, die über einen
Patienten bzw. den zu untersuchenden Körperbereich gelegt werden kann.
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7 zeigt
ein erfindungsgemäßes Magnetresonanzgerät 25.
In einem Gehäuse 26,
in dem beispielsweise der Grundfeldmagnet und die Gradientenspulen
ausgebildet sind, ist eine Patientenaufnahme 27 ausgebildet,
in die eine Patientenliege 28 einfahrbar ist. In die Patientenliege 28 ist
eine erfindungsgemäße Hochfrequenzspulenanordnung 29 integriert.
Alternativ oder zusätzlich
kann eine weitere Hochfrequenzspulenanordnung 30 als über einen Patienten
legbare Spulendecke an der Patientenliege 28 befestigt
sein. Denkbar ist auch eine als Kopf spule ausgebildete erfindungsgemäße Hochfrequenzspulenanordnung 31.
Alle vorgesehenen Hochfrequenzspulenanordnungen 29, 30, 31 werden über den
Steuerrechner 12 des Magnetresonanzgeräts 25 angesteuert.
Dieser ermittelt bzw. wählt
eine Spulengeometrie, die für
die gewünschten
Aufnahmeparameter, insbesondere den aufzunehmenden Körperbereich
und die Aufnahmequalität,
optimal ist. Dabei können
auch Daten eines Systems 32 zur Bestimmung der Lage eines
Patienten und/oder zur Patientenpositionierung Vorteilhafterweise
genutzt werden, so dass beispielsweise kleine Spulen nahe des interessierenden
Körperbereichs
gebildet werden, während
entfernt größere Spulen
oder gar keine Spulen mehr vorgesehen sind. Auf diese Weise ist
eine automatische Anpassung der Spulengeometrie auf die konkret
durchzuführende
Aufnahme möglich.
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Selbstverständlich ist
es auch denkbar, dass die Einstellung der Spulengeometrie von einem
Benutzer über
eine Eingabevorrichtung 33 gewählt wird.