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Die
Erfindung betrifft ein Magnetresonanzsystem zur Erzeugung von Magnetresonanzaufnahmen
eines Untersuchungsobjekts in einem Patientenlagerungsbereich. Das
Magnetresonanzsystem weist eine Antennenstruktur mit einer Anzahl
von im Patientenlagerungsbereich angeordneten Antennenelementen,
Zuleitungen, um die Antennenelemente jeweils zur Aussendung eines
Hochfrequenzfelds in den Patientenlagerungsbereich mit Hochfrequenzsignalen
zu versorgen und/oder von den Antennenelementen empfangene Hochfrequenzsignale
abzunehmen, sowie eine Hochfrequenzabschirmung auf, die einen Außenbereich
außerhalb
des Patientenlagerungsbereichs von in den Patientenlagerungsbereich eingestrahlten
Hochfrequenzsignalen abschirmt.
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Bei
der Magnetresonanztomographie, auch Kernspintomographie genannt,
handelt es sich um eine inzwischen weit verbreitete Technik zur
Gewinnung von Bildern vom Körperinneren
eines lebenden Untersuchungsobjekts. Um mit diesem Verfahren ein Bild
zu gewinnen, muss zunächst
der Körper
bzw. der zu untersuchende Körperteil
des Patienten oder Probanden einem möglichst homogenen statischen Grundmagnetfeld
ausgesetzt werden, welches von einem Grundfeldmagneten des Magnetresonanzsystems
erzeugt wird. Diesem Grundmagnetfeld werden während der Aufnahme der Magnetresonanzbilder schnell
geschaltete Gradientenfelder zur Ortskodierung überlagert, die von sog. Gradientenspulen
erzeugt werden. Außerdem
werden mit Hochfrequenzantennen Hochfrequenzpulse einer definierten
Feldstärke
in das Untersuchungsobjekt eingestrahlt. Mittels dieser Hochfrequenzpulse
werden die Kernspins der Atome im Untersuchungsobjekt derart angeregt, dass
sie um einen so genannten „Anregungsflipwinkel” aus ihrer
Gleichgewichtslage parallel zum Grundmagnetfeld ausgelenkt werden.
Die Kernspins präzedieren
dann um die Richtung des Grundmagnetfelds. Die beim Relaxieren in
die Ausgangslage erzeugten Magnetresonanzsignale werden von Hochfrequenzempfangsantennen
aufgenommen. Die Magnetresonanzbilder des Untersuchungsobjekts werden
schließlich
auf Basis der empfangenen Magnetresonanzsignale erstellt.
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Ein
typischer Magnetresonanztomograph weist hierzu einen Patientenlagerungsbereich
auf, im Folgenden auch Patientenraum genannt, in welchem sich eine
Patientenliege befindet, auf der der Patient während der Untersuchung positioniert
wird. Beispielsweise kann es sich hierbei um einen sog. „Patiententunnel” in einem
durch das Gehäuse
des Tomographen verlaufenden Rohr handeln. Darüber hinaus gibt es aber auch
MR-Tomographen mit
einem seitlich offenen Patientenlagerungsbereich, der U-förmig vom
Gehäuse
des MR-Tomographen umschlossen wird. Innerhalb des Gehäuses des
Tomographen befinden sich üblicherweise
mehrere Spulen und ggf. auch Permanentmagneten zur Erzeugung des
notwendigen Grundmagnetfelds und der Gradientenfelder.
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Weiterhin
weist der Tomograph üblicherweise
eine fest im Gehäuse
installierte Antennenstruktur auf, mit der die benötigten Hochfrequenzpulse
in den Patientenlagerungsbereich ausgesendet und induzierte Magnetresonanzsignale
aufgefangen werden können.
Diese Hochfrequenzantenne wird auch als „Body-Coil” bezeichnet. Sie besteht z.
B. bei der häufig
verwendeten „Birdcage-Struktur” aus einer
Mehrzahl von um den Patientenraum angeordneten und parallel zur
Hauptfeldrichtung verlaufenden Leiterstäben, welche an den Stirnseiten
der Spule über
Ringleiter miteinander verbunden sind. Daneben gibt es auch andere
Strukturen, wie z. B. Sattelspulen. Um den Außenbereich außerhalb
des Patientenlagerungsbereichs vom B1-Feld,
d. h. dem Hochfrequenzfeld, das durch die Antennenstruktur erzeugt
wird, abzuschirmen und um im Empfangsfall Störungen aus dem Außenbereich
zu minimieren, ist der Patientenlagerungsbereich üblicherweise
von einer in der Regel auf Massepotential liegenden Hochfrequenzabschirmung
umgeben. Beispielsweise kann es sich hierbei um dünne Kupferschichten
oder dergleichen handeln. Da sich, wie bereits zuvor beschrieben,
das Tomographengehäuse
in der Regel ringförmig
bzw. bei manchen Ausführungen
U-förmig
um den Patientenlagerungsbereich erstreckt, umschließt diese Hochfrequenzabschirmung
entweder ringförmig
oder teilweise – entsprechend
U-förmig
ausgebildet – den Patientenraum.
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Die
Speisung der Hochfrequenzantenne mit Hochfrequenzsignalen erfolgt
dabei bei den klassischen MR-Systemen bisher in der Regel über zwei Zuleitungen,
die innerhalb des abgeschirmten Patientenlagerungsbereichs in Längsrichtung
des Patientenlagerungsbereichs und z. B. an den stirnseitigen Enden
nach außen
zu Hochfrequenz-Schaltungsanordnungen geführt sind. Die Hochfrequenz-Schaltungsanordnungen
weisen üblicherweise
Hochfrequenz-Leistungsverstärker
und ggf. weitere Schaltungskomponenten auf, um die Antennenstruktur
anzusteuern und zu überwachen
und/oder von der Antennenstruktur aufgefangene Signale vorzuverarbeiten.
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Darüber hinaus
gibt es neben diesen fest eingebauten Antennenstrukturen auch sogenannte „Lokalspulen”, die möglichst
nahe an dem Patienten bzw. Probanden angeordnet werden, d. h. mit
diesem in den Patientenlagerungsbereich gebracht werden.
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Ein
Beispiel für
eine solche Lokalspule ist eine Kopfspule, wie sie in der
US 5 483 163 A verwendet
wird. Die dort beschriebene Spule ist speziell als kleine Birdcage-Struktur
aufgebaut, wobei die in Längsrichtung
laufenden Antennenelemente nicht als Stäbe, sondern als einzelne schwenkbare
Leiterschleifen ausgebildet sind, um so die Kopfspule verstimmen
zu können.
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Weitere
Beispiele für
Lokalspulen werden in der
WO 2005/012931 A1 gegeben. Dort wird unter anderem
eine Oberflächenspule
zum Auflegen auf oder zum Unterlegen unter einen Patienten beschrieben,
welche aus einem Array von einzelnen Leiterschleifen besteht. Zur
induktiven Entkopplung sind die Leiterschleifen in bestimmten Geometrien
geformt und auf be stimmte Weise zueinander angeordnet, wobei sie
sich zum Teil überlappen.
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Lokalspulen
können
prinzipiell sowohl zum Senden der Anregungs-Pulssequenzen als auch zum
Empfang der Magnetresonanzsignale eingesetzt werden. Durch den geringen
Abstand zum Untersuchungsobjekt haben sie in der Regel eine bessere
Empfangsqualität
als die fest installierte Body-Coil. In den meisten Fällen wird
daher die Body-Coil zum Aussenden der Anregungs-Pulssequenzen genutzt
und die Lokalspulen dienen zum Empfang der Magnetresonanzsignale.
Bei einem solchen Verfahren müssen
die Lokalspulen während
des Sendevorgangs deaktiviert sein und die Body-Coil muss aktiviert
sein. Beim Empfang müssen
dann umgekehrt die Lokalspulen aktiviert sein und die Body-Coil
muss deaktiviert sein. Die Deaktivierung einer Spule kann erfolgen,
indem diese gegenüber
der Magnetresonanzfrequenz ausreichend verstimmt wird. Hierzu sind
die Spulen mit entsprechenden Schaltvorrichtungen ausgestattet.
Eine solche Schaltvorrichtung wird z. B. in der
DE 10 2006 019 173 A1 beschrieben.
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Um
die Struktur des eingestrahlten Magnetfelds in geeigneter Weise
in allen Bereichen des Untersuchungsvolumens möglichst detailliert beeinflussen
zu können,
um so insbesondere eine möglichst gute
Homogenität
des B
1-Feldes eines Untersuchungsvolumens
zu erzielen, geht der Trend zukünftiger
Entwicklungen im Bereich der Magnetresonanzsysteme dahin, anstelle
einer einfachen, über
nur zwei Zuleitungen ansteuerbaren Antennenstruktur mehrere separat
ansteuerbare Antennenelemente zum Aussenden der Hochfrequenzsignale
einzusetzen. Ein Beispiel hierfür
wird in der
DE 101
24 465 A1 beschrieben, die eine Anordnung zur Erzeugung
von Hochfrequenzfeldern im Untersuchungsvolumen eines MR-Gerätes zeigt,
welches mit einer aus einer Mehrzahl von separat ansteuerbaren Resonatorsegmenten,
d. h. Antennenelementen besteht. Dabei sind die Resonatorsegmente
wie in einer Bird-Cage-Antenne um den Patientenraum herum angeordnet
und bestehen aus jeweils wenigstens einem parallel verlaufenden
Leiterelement.
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Die
Verwendung von mehreren separat ansteuerbaren Antennenelementen
bedeutet gleichzeitig eine Zunahme der Anzahl von Zuleitungen zu
den Antennenelementen. Die bisher übliche Führung der meist in Form von
Koaxialleitungen ausgeführten
Zuleitungen zu den Antennenelementen in Längsrichtung im Patientenraum
ist daher aus mehreren Gründen
unvorteilhaft. Zum einen ergeben sich auf Grund der Zunahme der
Zuleitungen zu den Antennenelementen innerhalb des Patientenraums
Platzprobleme. Zum Teil ist es nötig,
dass sich die Zuleitungen überkreuzen
und es kann zu Störungen
durch Übersprechen
kommen. Zum anderen können
durch diese Art der Führung
und der Länge
der Zuleitungen auf den Außenleitern
der Zuleitungen üblicherweise unsymmetrische
Ströme
auftreten, die die Magnetresonanzaufnahmen in unerwünschter
Weise beeinflussen können.
Bisher wurde zumindest das letztgenannte Problem durch den Einsatz
von Mantellwellensperren, sogenannte Symmetrierglieder, mit hohen
Impedanzen gelöst,
die die Ausbreitung von unerwünschten
Wellen auf dem Außenleiter
verhindern. Dies verursacht jedoch zusätzliche Kosten für den Einbau
der Mantelwellensperren und benötigt
zusätzlichen
Platz.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen MR-Tomographen
der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass die vorgenannten
Probleme auf einfache, sichere, kostengünstige und platzsparende Weise
vermieden oder zumindest stark reduziert werden.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Magnetresonanzsystem gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
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Das
erfindungsgemäße Magnetresonanzsystem
weist, wie eingangs beschrieben, zur Erzeugung von Magnetresonanzaufnahmen
eines Untersuchungsobjekts in einem Patientenlagerungsbereich eine
fest im Tomographengehäuse
installierte Antennenstruktur, d. h. eine Body-Coil, mit einer Anzahl
von im Patientenlagerungsbereich angeordneten Antennenelementen
auf und besitzt Zuleitungen, um die Antennenelemente jeweils zur
Aussendung eines Hochfrequenzfelds in den Patientenlagerungsbereich
mit Hochfrequenzsignalen zu versorgen und/oder von den Antennenelementen
empfangene Hochfrequenzsignale abzunehmen. Außerdem besitzt das Magnetresonanzsystem
eine Hochfrequenzabschirmung, die einen Außenbereich außerhalb
des Patientenlagerungsbereichs, in welchem sich die Patientenliege
befindet, von in den Patientenlagerungsbereich eingestrahlten Hochfrequenzsignalen
abschirmt. Erfindungsgemäß weist
diese Hochfrequenzabschirmung eine Anzahl von Durchführungen
auf, durch welche zumindest ein Teil der Zuleitungen als Koaxialleitungen
vom Außenbereich aus
jeweils in einem kurzen Abstand zu den Antennenelementen geführt sind,
wobei jeweils ein Außenleiter
der Koaxialleitung mit der Hochfrequenzabschirmung elektrisch verbunden
ist.
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Durch
die kurze Länge
der Abschnitte der Zuleitungen innerhalb des Patientenlagerungsbereichs,
d. h. des von der Hochfrequenzabschirmung umgebenen Bereichs, sowie
die Ausführung
als Koaxialleitungen mit einem mit der Hochfrequenzabschirmung verbunden
Außenleiter
kann ein Übersprechen und
eine Einkopplung von unerwünschten
elektromagnetischen Störgrößen auf
einfache und sichere Weise weitestgehend ausgeschlossen werden.
Es wird zudem erheblich weniger Platz benötigt als bei einer üblichen
Führung
der Zuleitungen in Längsrichtung des
Patientenlagerungsbereichs und ein Herausführen an den Stirnseiten.
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Die
abhängigen
Ansprüche
und die weitere Beschreibung enthalten jeweils besonders vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindungen.
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Bevorzugt
besitzen der Außenleiter
der Koaxialleitung und die Hochfrequenzabschirmung im Bereich der
Durchführungen
zusammenwirkende Mittel, um den Außenleiter der Koaxialleitung
und die Hochfrequenzabschirmung elektrisch zu verbinden. Vorzugsweise
sind die Verbindungen lösbar
ausgeführt. Die
Verbindung kann hierzu z. B. durch Verschrauben oder einen Bajonett-Anschluss oder dergleichen erfolgen.
Es lassen sich jedoch auch Verbindungen durch Verlöten, Verschweißen, leitend
Verkleben oder ähnliche
Verfahren herstellen.
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Vorzugsweise
sind die Abschnitte der Zuleitungen im Patientenraum, d. h. von
der Durchführung durch
die Hochfrequenzabschirmung bis zum jeweiligen Antennenelement,
so bemessen, dass sich max. eine Länge von 1/10, bevorzugt eine
maximale Länge
von 1/20 der Wellenlänge λ der ausgesendeten Hochfrequenzsignale
bzw. der empfangenen MR-Signale ergibt. Dies entspricht einer Länge von
max. 1/5, besonders bevorzugt max. 2/5, der kritischen Länge von λ/4. Es ist
so noch eine ausreichende Sicherheitsdifferenzlänge gegeben, ab der Störungen auf
den Zuleitungen verstärkt
auftreten können.
Für die
bei der üblichen
H1-Bildgebung verwendeten Hochfrequenzsignale
mit 123 MHz (bei einem Grundmagnetfeld von 3T) ergibt sich bei einer
Ausbreitungsgeschwindigkeit von ca. 2,8 × 108 m/s
in den Hochfrequenzleitungen eine Wellenlänge λ von ca. 230 cm und damit eine
bevorzugte maximale Länge des
Abschnitts der Zuleitung im Patientenraum von maximal ca. 23 cm,
besonders bevorzugt von maximal ca. 12 cm.
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Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist
zumindest ein Teil der Antennenelemente ringförmig um den Patientenraum angeordnet.
Andre Ausführungen
weisen eine Anordnung auf, bei der die Antennenelemente z. B. teilkreisförmig um
den Patientenraum angeordnet sind.
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Ebenso
besonders bevorzugt ist auch eine Anordnung, bei der zumindest ein
Teil der Antennenelemente in Längsrichtung
des Tomographen entlang des Untersuchungsobjekts nebeneinander angeordnet
ist, um auch in Längsrichtung
des Tomographen die gewünschte
Homogenität
des B1-Hochfrequenzfeldes detailliert einstellen
zu können.
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Ganz
besonders vorteilhaft ist eine Antennenstruktur, bei der jeweils
eine Gruppe von Antennenelementen ringförmig um den Patientenraum angeordnet
und mehrere solcher Gruppen von Antennenelementen in Längsrichtung
des Patientenraums hinter einander angeordnet sind. Es lassen sich
damit genauere lokale Einstellungen des B1-Felds in allen drei Raumrichtungen
vornehmen. Besonders bevorzugt sind dabei die Gruppen von Antennenelementen modular
in Längsrichtung
miteinander kuppelbar. Auf Grund des modularen Aufbaus der Antennenelemente
lassen sich diese besonders effizient herstellen und montieren.
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Bevorzugt
ist eine Hochfrequenz-Schaltungsanordnung für die Antennenstruktur außerhalb der
Hochfrequenzabschirmung benachbart zu einem Teil der Antennenstruktur
angeordnet, der der betreffenden Hochfrequenz-Schaltungsanordnung
zugeordnet ist. Diese Hochfrequenz-Schaltungsanordnung enthält vorzugsweise
einen Hochfrequenzleistungsverstärker,
um die benötigte
Sendeleistung zu liefern. Zum Beispiel können vorzugsweise den einzelnen
Antennenelementen oder gegebenenfalls den Gruppen von Antennenelementen,
welche z. B. ringförmig
um den Patientenraum angeordnet sind, jeweils separate Hochfrequenz-Schaltungsanordnungen
zugeordnet sein, die benachbart zu den betreffenden Antennenelementen
bzw. Antennenelement-Gruppen außerhalb
der Hochfrequenzabschirmung positioniert sind.
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Durch
die Anordnung von Hochfrequenz-Schaltungsanordnungen für die verschiedenen
Antennenelemente bzw. Gruppen von Antennenelementen in deren Nähe kann
nicht nur die Kabellänge
der Zuleitungen innerhalb des Patientenraums, sondern auch die Gesamtlänge der
Zuleitungen kurz gehalten werden. Es sind dann die Verluste in den Zuleitungen
minimal und können
nahezu vernachlässigt
werden.
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Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist/sind
die Hochfrequenz-Schaltungsanordnungen, vorzugsweise alle Hochfrequenz-Schaltungsanordnungen,
für die
Antennenstruktur so angeordnet, dass die Kühlung der betreffenden Hochfrequenz-Schaltungsanordnung
durch ein normalerweise ohnehin vorhandenes Gradientenspulen-Kühlungssystems
erfolgen kann. Es ist dann keine separate Kühlungseinrichtung für die Hochfrequenz-Schaltungsanordnungen
erforderlich.
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Vorzugsweise
besitzen die Hochfrequenz-Schaltungsanordnungen jeweils eine Regelungsschaltung,
die die Regelung des über
die zugeordneten Antennenelemente oder die zugeordnete Gruppe von
Antennenelementen ausgesendeten Hochfrequenzfeldes übernimmt.
Die Regelungsschaltung kann vorzugsweise in das Gehäuse der betreffenden
Hochfrequenz-Schaltungsanordnung integriert sein. Sie kann alternativ,
aber auch als separate Schaltungseinheit ausführt sein.
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Für eine solche
Regelung werden Ist-Werte des Hochfrequenzfeldes benötigt, die
das von der Antennenstruktur ausgesendete Hochfrequenzfeld repräsentieren.
Insbesondere kann es sich bei diesen Messwerten um die Phase und
die Amplitude des Hochfrequenzfelds handeln. Für die Erfassung der Ist-Werte
werden eine oder auch mehrere Sensorantennenelemente, auch Pick-up-Spulen
genannt, eingesetzt. Die Pick-up-Spulen sind über als Koaxialleitungen ausgeführte Zuleitungen
mit den Hochfrequenz-Schaltungsanordnungen verbunden. In der Hochfrequenzabschirmung
befinden sich vorzugsweise benachbart zu den Pick-up-Spulen weitere Durchführungen,
durch die die Zuleitungen von den Pick-up-Spulen zu den Hochfrequenz-Schaltungsanordnungen
auf sehr kurzem Wege durchgeführt
sind. Die Außenleiter
der Koaxialleitung und die Hochfrequenzabschirmung können im
Bereich der Durchführungen
zusammenwirkende Mittel besitzen, um den Außenleiter der Koaxialleitung
und die Hochfrequenzabschirmung elektrisch zu verbinden, vorzugsweise
durch lösbare
Verbindungen.
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Vorzugsweise
ist den jeweiligen Gruppen von Antennenelementen, besonders bevorzugt
jedem Antennenelement, jeweils eine separate Entkopplungsschaltung
und/oder eine separate Anpassschaltung und/oder eine separate Verstimmschaltung
und/oder eine separate Sende-/Empfangsumschaltung und/oder ein separater
Empfangsvorverstärker
zugeordnet. Diese sind bevorzugt in den jeweiligen Hochfrequenz-Schaltungsanordnungen
integriert, können
aber auch extern vorgeschaltet sein.
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Die
Entkopplungsschaltung ist dabei erforderlich, um die einzelnen Antennenelemente
so einzustellen, dass eine elektromagnetische Kopplung zwischen
den Antennenelementen und zusätzlichen Empfangsspulen
im Patientenbereich während
der Empfangsphase verhindert wird. Die Regelungsschaltung steuert
die Aussendung des Hochfrequenzfelds. Die Anpassschaltung korrigiert
die Impedanz der Antenne auf die Impedanz der Zuleitung, die üblicherweise
50 Ohm beträgt.
Die Verstimmschaltung ist eine Aktiv-/Passiv-Schaltung, um die Resonanzfrequenz
des betreffenden Antennenelements zur Aktivierung auf die Magnetresonanzfrequenz
z. B. auf 123 MHz einzustimmen oder zur Deaktivierung zu verstimmen.
Die Sende-/Empfangsumschaltung
dient zur Umschaltung der Hochfrequenz-Schaltungsanordnungen zwischen Sendebetrieb
und Empfangsbetrieb. Der Empfangsvorverstärker verstärkt die über die betreffenden Antennenelemente
empfangenen Signale für
eine spätere
Weiterverarbeitung.
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Die
Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren
anhand eines Ausführungsbeispiels
noch einmal näher
erläutert.
Dabei sind in den verschiedenen Figuren gleiche Komponenten mit
identischen Bezugsziffern versehen.
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Es
zeigen:
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1 eine
perspektivische schematisierte Darstellung eines Längsschnitts
durch einen Patiententunnel mit einer Antennenstruktur,
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2 einen
schematischen, detaillierten Längsschnitt
durch eine Hälfte
des Patiententunnels gemäß 1,
und
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3 eine
vergrößerte Darstellung
des Ausschnitts C in 2.
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1 zeigt
einen typischen, als rohrförmiger Patiententunnel
ausgebildeten Patientenlagerungsbereich B in einem Magnetresonanzsystem 1.
Innerhalb dieses Patiententunnels ist eine Patientenliege 22 entlang
der Längsachse
des Patienten tunnels verschiebbar angeordnet, auf der ein Patient
bzw. Probant P zur Untersuchung positioniert wird. Hierzu ist die
Patientenliege 22 an der fußseitigen und/oder kopfseitigen
Stirnseite des Patiententunnels heraus fahrbar. Der Patient/Probant
P wird dann außerhalb des
Patiententunnels auf der Patientenliege 22 gelagert und
anschließend
wird die Patientenliege 22 mit dem Patienten/Probanten
P in den Patiententunnel hinein gefahren. Der Patiententunnel wird
von einer rohrförmigen
Trennwand 2 (in 1 nicht dargestellt) begrenzt,
die beispielsweise aus GFK besteht.
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Auf
der vom Patientenlagerungsbereich B abgewandten Außenseite
des GFK-Rohrs ist eine Antennenstruktur 3 aufgebracht,
beispielsweise in Form von Leiterfolien, Blechen oder dergleichen.
Als leitendes Material wird meist Kupfer oder ein anderes Metall
eingesetzt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich
um eine Antennenstruktur 3, welche aus mehreren Gruppen 5 von
Antennenelementen 4 in Form von kreisförmigen Spulen besteht, die
ringförmig
um den Patientenlagerungsbereich B angeordnet sind. Dabei sind mehrere Gruppen 5 von
Antennenelementen 4 in Längsrichtung Z hintereinander
angeordnet. Zur elektromagnetischen Entkopplung sind die einzelnen
Antennenelemente 4 in geeigneter Weise überlappend angeordnet. Es sind
aber auch andere Strukturen möglich.
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Den
Patientenlagerungsbereich B umschließt eine Gradientenspule 10 zur
Erzeugung eines Gradienten-Magnetfelds. Übliche Spulen für das Hauptmagnetfeld
sind ebenfalls vorhanden, aber wegen der besseren Übersichtlichkeit
hier nicht dargestellt.
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Über Zuleitungen 6 werden
in die Antennenstruktur 3 geeignete Hochfrequenzpulse eingespeist, damit
sich innerhalb des Patientenlagerungsbereichs B das gewünschte Hochfrequenzfeld
ausbildet. Diese Zuleitungen 6 sind in 1 der
besseren Übersichtlichkeit
wegen ebenfalls nicht dargestellt. Der genaue Aufbau und die Anordnungen
der Zuleitungen 6 zu den Antennenelementen 4 sind
aber in 2 gezeigt.
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2 zeigt
einen schematischen Längsschnitt
durch eine Hälfte
des Patiententunnels zur Verdeutlichung der in Längsrichtung Z hintereinander angeordneten
Antennenelemente 4, wobei hier der besseren Übersichtlichkeit
wegen die Antennenelemente 4 nicht überlappend gezeigt sind.
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Die
einzelnen Antennenelemente 4 sind über Zuleitungen 6,
die als Koaxialleitung mit einem Außenleiter 6a und einem
Innenleiter 6i ausgeführt
sind, elektrisch mit Hochfrequenz-Schaltungsanordnungen 9 verbunden.
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Diese
Hochfrequenz-Schaltungsanordnungen 9 sind außerhalb
der Hochfrequenzabschirmung 8 angeordnet, die einen Außenbereich
A außerhalb des
Patientenlagerungsbereichs B von den in den Patientenlagerungsbereich
B eingestrahlten Hochfrequenzsignalen abschirmt. Die Hochfrequenzabschirmung 8 besitzt
Durchführungen 7,
die benachbart zu den Antennenelementen 4 angeordnet sind, durch
die die Zuleitungen 6 von den Antennenelementen 4 möglichst
direkt, d. h. auf dem kürzesten Wege,
aus dem Patientenlagerungsbereich B herausgeführt und dort mit den Hochfrequenz-Schaltungsanordnungen 9 verbunden
sind. Die Zuleitungen 6 sind dabei so durch die Durchführungen 7 der Hochfrequenzabschirmung 8 geführt, dass
die Außenleiter 6a der
Zuleitungen 6 mit der auf Massepotential liegenden Hochfrequenzabschirmung 8 elektrisch,
z. B. durch eine Schraubverbindung, lösbar verbunden sind.
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Die
Länge l
des Abschnitts 5 der Zuleitungen 6 innerhalb des
von der Hochfrequenzabschirmung eingeschlossenen Bereichs beträgt dabei
weniger als 13 cm, um ein Übersprechen
auf den Zuleitungen 6 sowie ein Einkoppeln von anderen
elektromagnetischen Störgrößen weitestgehend
zu verhindern.
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Die
außerhalb
der Hochfrequenzabschirmung 8 angeordneten Hochfrequenz-Schaltungsanordnungen 9 werden über Ansteuerleitungen
mit den zur Erzeugung der Hochfrequenzsignale erforderlichen Informationen
sowie mit der erforderlichen Spannung gespeist. Ebenso werden über geeignete HF-Leitungen
die emp fangenen Hochfrequenzsignale an eine Auswerteeinrichtung
weitergeleitet. In 2 ist schematisch nur eine Leitung 18 dargestellt, die
die vorgenannten Leitungen bzw. HF-Leitungen repräsentiert.
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Die
Hochfrequenz-Schaltungsanordnungen 9 enthalten üblicherweise
Verstärker,
Entkopplungsschaltungen 12, Regelungsschaltungen 13,
Anpassschaltungen 14, Verstimmschaltungen 15 sowie
ggf. weitere Schaltungen. Diese sind aus Gründen der Übersichtlichkeit hier in 2 nicht
dargestellt und werden in Zusammenhang mit 3 detaillierter
beschrieben.
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Durch
die Anordnung der Hochfrequenz-Schaltungsanordnungen 9 in
unmittelbarer Nähe
zur Gradientenspule 10 können sie direkt über das
vorhandene Gradientenspulen-Kühlungssystem 11 mit
gekühlt
werden. Es wird somit ein separates Kühlungssystem für die Hochfrequenz-Schaltungsanordnungen 9 eingespart.
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Das
Magnetresonanzsystem 1 weist zur Erfassung von Ist-Werten
für die
Ansteuerung der Antennenelemente 4 innerhalb des von der
Hochfrequenzabschirmung umgebenen Bereichs Sensorantennenelemente 19 auf,
auch Pick-up-Spulen 19 genannt. Damit werden Messwerte
aufgenommen, die das ausgesendete Hochfrequenzfeld charakterisieren. Üblicherweise
sind das die Amplitude und die Phase der Hochfrequenzsignale. In
unmittelbarer Nähe
zu den Pick-up-Spulen 19 befinden sich weitere Durchführungen 22 in
der Hochfrequenzabschirmung 8. Die Pick-up-Spulen 19 sind über Koaxialleitungen 20 mit
einem Außenleiter 20a und
einen Innenleiter 20i mit den Hochfrequenzschaltungsanordnungen 9 verbunden,
wobei diese Koaxialleitungen 21 auf dem kürzesten
Weg durch die Durchführungen 21 der
Hochfrequenzabschirmung 8 nach außen geführt sind. Im Bereich der Durchführungen 21 sind die
Außenleiter 20a der
Zuleitungen 20 mittels einer bevorzugt lösbaren Verbindung
mit der auf Massepotential liegenden Hochfrequenzabschirmung 8 elektrisch
verbunden.
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3 zeigt
eine vergrößerte Darstellung
des in 2 markierten Teils C des Patiententunnels mit einer
Hochfrequenz-Schaltungsanordnung 9. Diese ist als Hochfrequenzleistungsverstärker ausgebildet, um
die benötigte
Sendeleistung zu liefern, und enthält außerdem wie oben erwähnt verschiedene
Module 12, 13, 14, 15, 16, 17.
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Hierzu
zählt z.
B. die Regelungsschaltung 13, die erforderlich ist, um
die Antennenstruktur mit den Hochfrequenzsignalen anzusteuern. Ebenso
befindet sich hier eine Entkopplungsschaltung 12, die die
einzelnen Antennenelemente 4 so einstellt, dass eine elektromagnetische
Kopplung zwischen den Antennenelementen 4 weitestgehend
verhindert wird. Weiterhin enthält
die Hochfrequenz-Schaltungsanordnung 9 in der Regel eine
Anpassschaltung 14, die die Impedanz der Antennenelemente 4 auf
die Impedanz der Zuleitung 6 korrigiert. Eine weitere Komponente
ist eine Verstimmschaltung 15, die die Resonanzfrequenz
des betreffenden Antennenelements 4 zur Aktivierung auf
die Magnetresonanzfrequenz einstimmt. Weitere Module sind die Sende-/Empfangsumschaltung 16,
die die Hochfrequenz-Schaltungsanordnung 9 zwischen
einem Sendebetrieb und einem Empfangsbetrieb umschaltet, und ein
Empfangsvorverstärker 17,
der die empfangenen Hochfrequenzsignale vorverstärkt und über die Leitungen 18 an
eine Bilddaten-Aquisitionseinheit in einem Steuerungsrechner weitergibt.
Dieser Steuerungsrechner ist hier nicht dargestellt. Er befindet
sich üblicherweise
in einem separaten Gehäuse
in der Nähe
des beschriebenen Tomographengehäuses.
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Es
wird abschließend
noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei dem vorhergehend
detailliert beschriebenen Aufbau eines Magnetresonanzsystems lediglich
um ein Ausführungsbeispiel handelt,
welches vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden
kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Die Erfindung
wurde überwiegend
anhand eines Einsatzes in einem medizinisch genutzten Magnetresonanztomographen
erläutert.
Sie ist jedoch nicht auf derartige Ein sätze beschränkt, sondern kann auch in wissenschaftlichen Einsätzen genutzt
werden.