DE102007016313B4 - Ganzkörperantenne für eine Magnetresonanzanlage und Magnetresonanzanlage mit einer solchen Ganzkörperantenne - Google Patents

Ganzkörperantenne für eine Magnetresonanzanlage und Magnetresonanzanlage mit einer solchen Ganzkörperantenne Download PDF

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Abstract

Ganzkörperantenne für eine Magnetresonanzanlage,
– wobei die Ganzkörperantenne eine Antennenstruktur (6) aufweist,
– wobei die Antennenstruktur (6) mehrere sich jeweils in einer Stabrichtung (8) von einem ersten (7') zu einem zweiten Ende (7'') erstreckende Antennenstäbe (7) aufweist,
– wobei die Antennenstäbe (7) um eine Zentralachse (2) herum verteilt angeordnet sind, so dass sie einen Untersuchungsbereich (10) für ein zu Magnetresonanzen anzuregendes Untersuchungsobjekt (9) bilden,
– wobei die Antennenstäbe (7) an ihren ersten Enden (7') mittels eines Endrings (11) miteinander gekoppelt sind,
– wobei die Antennenstäbe (7) als Hohlstäbe ausgebildet sind und an ihren zweiten Enden (7'') über einen Hohlring (13) mit Masse verbunden sind,
– wobei im Inneren (14) der Hohlstäbe Hohlleitungen (16) für ein fließfähiges Medium (17) verlaufen,
– wobei die Hohlleitungen (16) über den Hohlring (13) nach außerhalb der Antennenstruktur (6) geführt sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ganzkörperantenne für eine Magnetresonanzanlage,
    • – wobei die Ganzkörperantenne eine Antennenstruktur aufweist,
    • – wobei die Antennenstruktur mehrere sich jeweils in einer Stabrichtung von einem ersten zu einem zweiten Ende erstreckende Antennenstäbe aufweist,
    • – wobei die Antennenstäbe um eine Zentralachse herum verteilt angeordnet sind, so dass sie einen Untersuchungsbereich für ein zu Magnetresonanzen anzuregendes Untersuchungsobjekt bilden,
    • – wobei die Antennenstäbe an ihren ersten Enden mittels eines Endrings miteinander gekoppelt sind.
  • Ganzkörperantennen der obenstehend beschriebenen Art und Magnetresonanzanlagen der obenstehend beschriebenen Art sind allgemein bekannt. Bei den bekannten Ganzkörperantennen weist die Antennenstruktur einen weiteren Endring auf, über den die Antennenstäbe an ihren zweiten Enden miteinander gekoppelt sind.
  • Aus der WO 2006/000 928 A2 ist eine Lokalantenne für eine Magnetresonanzanlage bekannt, die eine Antennenstruktur aufweist. Die Antennenstruktur weist mehrere sich jeweils in einer Stabrichtung von einem ersten zu einem zweiten Ende erstreckende Antennenstäbe auf. Die Antennenstäbe sind um eine Zentralachse herum verteilt angeordnet, so dass sie einen Untersuchungsbereich für ein zu Magnetresonanzen anzuregendes Untersuchungsvolumen bilden. Die Antennenstäbe sind an ihren ersten Enden mittels eines Endrings miteinander gekoppelt. Die Antennenstäbe sind als Hohlstäbe ausgebildet. Sie können an ihren zweiten Enden über einen Hohlring mit Masse verbunden sein. In den Hohlstäben verlaufen elektrische Leitungen, die über den Hohlring nach außerhalb der Antennenstruktur geführt sind.
  • Aus der WO 2006/083 364 A2 ist eine Kopfspule für eine Magnetresonanzanlage bekannt, die eine Antennenstruktur aufweist. Die Antennenstruktur weist mehrere sich jeweils in einer Stabrichtung von einem ersten zu einem zweiten Ende erstreckende Antennenstäbe auf. Die Antennenstäbe sind um eine Zentralachse herum verteilt angeordnet, so dass sie einen Untersuchungsbereich für ein zu Magnetresonanzen anzuregendes Untersuchungsobjekt bilden. Die Antennenstäbe sind als Hohlstäbe ausgebildet. Sie sind fließtechnisch miteinander verbunden. In ihnen fließt ein fließfähiges Medium.
  • Aus der WO 2006/083 364 A2 ist weiterhin eine Kopfspule bekannt, die eine Birdcagestruktur aufweist. Aus der WO 2006/083 364 A2 geht nicht hervor, ob die Stäbe dieser Kopfspule als Hohlstäbe ausgebildet sind.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Möglichkeit zu schaffen, Leitungen, die für in die Antennenstäbe integrierte Zusatzelemente erforderlich sind, auf einfache Weise führen zu können.
  • Die Aufgabe wird durch eine Ganzkörperantenne mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Magnetresonanzanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Bei der vorliegenden Erfindung weist eine Ganzkörperantenne für eine Magnetresonanzanlage eine Antennenstruktur auf,
    • – wobei die Antennenstruktur mehrere sich jeweils in einer Stabrichtung von einem ersten zu einem zweiten Ende erstreckende Antennenstäbe aufweist,
    • – wobei die Antennenstäbe um eine Zentralachse herum verteilt angeordnet sind, so dass sie einen Untersuchungsbereich für ein zu Magnetresonanzen anzuregendes Untersuchungsobjekt bilden,
    • – wobei die Antennenstäbe an ihren ersten Enden mittels eines Endrings miteinander gekoppelt sind.
  • Erfindungsgemäß sind die Antennenstäbe als Hohlstäbe ausgebildet und an ihren zweiten Enden über einen Hohlring mit Masse verbunden. Im Inneren der Hohlstäbe verlaufen Hohlleitungen für ein fließfähiges Medium, die über den Hohlring nach außerhalb der Antennenstruktur geführt sind.
  • Zusätzlich können im Inneren der Hohlstäbe elektrische Leitungen verlaufen, die ebenfalls über den Hohlring nach außerhalb der Antennenstruktur geführt sind.
  • In einer bevorzugten Weiterbildung verlaufen die Antennenstäbe zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Zentralachse.
  • Die Magnetresonanzanlage weist einen Grundmagneten, eine Ganzkörperantenne der obenstehend beschriebenen Art und eine Gradientenspule auf. Sie weist weiterhin eine Steuereinrichtung zum Ansteuern der Ganzkörperantenne und der Gradientenspule auf. Die Gradientenspule ist, bezogen auf die Zentralachse der Ganzkörperantenne, radial innerhalb des Grundmagneten angeordnet und umgibt die Antennenstruktur radial außen.
  • Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen in Prinzipdarstellung:
  • 1 eine schematische Darstellung einer Magnetresonanzanlage,
  • 2 eine Teilansicht der Magnetresonanzanlage von 1,
  • 3 einen Ausschnitt einer Ganzkörperantenne in abgerollter Darstellung und
  • 4 einen Querschnitt durch einen Antennenstab.
  • Gemäß 1 weist eine Magnetresonanzanlage einen Grundmagneten 1 auf. Der Grundmagnet 1 ist im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet, so dass er um eine Zentralachse 2 umläuft.
  • Soweit nachfolgend die Begriffe „axial”, „radial” und „tangential” verwendet werden, beziehen sie sich stets auf eine Achse, beispielsweise auf die Zentralachse 2. Der Begriff „axial” bedeutet eine Richtung parallel zur jeweiligen Achse. Die Begriffe „radial” und „tangential” bedeuten Richtungen in einer zur jeweiligen Achse orthogonalen Ebene. Der Begriff „radial” bezieht sich auf eine Richtung in dieser Ebene, die auf die jeweilige Achse zu bzw. von ihr weg gerichtet ist.
  • Der Begriff „tangential” bezeichnet eine Richtung in der zur Achse orthogonalen Ebene um die Achse herum. Wenn die Begriffe „axial”, „radial” und „tangential” ohne explizite Bezugnahme auf eine Achse verwendet werden, beziehen sie sich auf die Zentralachse 2. Sollen sie sich auf eine andere Achse beziehen, wird hinzugefügt, um welche Achse es sich handelt.
  • Radial innerhalb des Grundmagneten 1 ist eine Gradientenspule 3 angeordnet. Radial innerhalb der Gradientenspule 3 ist eine Ganzkörperantenne 4 angeordnet. Die Ganzkörperantenne 4 erstreckt sich – ebenso wie die Gradientenspule 3 und der Grundmagnet 1 – tangential um die Zentralachse 2 herum.
  • Die Magnetresonanzanlage weist eine Steuereinrichtung 5 auf. Mittels der Steuereinrichtung 5 werden die Gradientenspule 3 und die Ganzkörperantenne 4 angesteuert.
  • Die Ganzkörperantenne 4 weist – siehe auch die 2 und 3 – eine Antennenstruktur 6 auf, die sich in einem radialen Abstand r um die Zentralachse 2 herum erstreckt. Die Antennenstruktur 6 weist eine Mehrzahl von Antennenstäben 7 auf, die um die Zentralachse herum verteilt angeordnet sind.
  • Die Anzahl an Antennenstäben 7 beträgt minimal 4. In der Regel beträgt sie 16 oder 32. Es sind jedoch auch andere Zahlen von Antennenstäben 7 möglich, beispielsweise 6, 8, 12, 24 oder 40 Antennenstäbe 7. Die Antennenstäbe 7 erstrecken sich ihrerseits jeweils in Richtung von Stabachsen 8 von einem ersten 7' zu einem zweiten Ende 7''.
  • Im Regelfall verlaufen die Antennenstäbe 7 parallel zur Zentralachse 2. Es sind jedoch alternative Ausgestaltungen möglich, bei denen die Stabachsen 8 eine Richtung definieren, die nur im Wesentlichen parallel zur Zentralachse 2 ist.
  • In diesem letztgenannten Fall weist die jeweiligen Stabachse 8 eine Richtung auf, die eine erste Teilkomponente und eine zweite Teilkomponente aufweist. Die beiden Teilkomponenten ergänzen sich zur Richtung der jeweiligen Stabachse 8. Die erste Teilkomponente ist (exakt) parallel zur Zentralachse 2. Die zweite Teilkomponente ist orthogonal zur Zentralachse 2. Solange die erste Teilkomponente größer als die zweite Teilkomponente ist, ist die Richtung der Stabachse 8 im Wesentlichen parallel zur Zentralachse 2.
  • Ein Verlauf der Stabachsen 8 nur im Wesentlichen parallel zur Zentralachse 2 kann sich beispielsweise dadurch ergeben, dass die Antennenstruktur 6 leicht konisch ausgebildet ist und/oder dass die Antennenstäbe 7 ähnlich den Feldern und Zügen des Laufes einer Feuerwaffe leicht helixartig um die Zentralachse 2 umlaufen. Auch eine Kombination dieser beiden Maßnahmen ist möglich.
  • Die Ganzkörperantenne 4 ist in der Regel sowohl als Sendeantenne als auch als Empfangsantenne betreibbar. Zumindest der Sendebetrieb ist stets möglich. Im Sendebetrieb werden die Antennenstäbe 7 von der Steuereinrichtung 5 über entsprechende Verstärker mit hochfrequenten Sendeströmen I beaufschlagt. Auf Grund der Beaufschlagung mit den Sendeströmen I emittieren die Antennenstäbe 7 Anregungssignale, mittels derer ein Untersuchungsobjekt 9 zu Magnetresonanzen anregbar ist. Das Untersuchungsobjekt 9 muss hierzu im Inneren 10 der Antennenstruktur 6 angeordnet sein. Das Innere 10 der Antennenstruktur 6 bildet somit einem Untersuchungsbereich 10.
  • Die Antennenstäbe 7 sind an ihren ersten Enden 7' mittels eines Endrings 11 miteinander gekoppelt. In der Regel sind die Antennenstäbe 7 über den Endring 11 kapazitiv miteinander gekoppelt. Zu diesem Zweck können im Übergangsbereich von den Antennenstäben 7 zum Endring 11 und/oder im Endring 11 Kondensatoren 12 angeordnet sein.
  • Gemäß den 2 und 3 sind die Antennenstäbe 7 an ihren zweiten Enden 7'' über einen Hohlring 13 mit Masse verbunden. Auch sind die Antennenstäbe 7 selbst gemäß 4 als Hohlstäbe ausgebildet. Es ist daher möglich, im Inneren 14 der Hohlstäbe Leitungen 15, 16 zu führen.
  • Die Leitungen 15, 16 können gemäß 4 beispielsweise elektrische Leitungen 15 umfassen, über die beispielsweise elektronische Funktionselemente mit elektrischer Energie und Steuersignalen versorgt werden und/oder von den elektronischen Funktionselementen gelieferte Signale abgegriffen werden. Ein Beispiel möglicher elektronischer Funktionselemente sind PET-Detektoren. Die elektronischen Funktionselemente können in die Antennenstäbe 7 integriert sein. Sie sind der Übersichtlichkeit halber in den FIG nicht dargestellt.
  • Alternativ oder zusätzlich zu den elektrischen Leitungen 15 können die Leitungen 15, 16 Hohlleitungen 16 umfassen, in denen ein fließfähiges Medium 17 (beispielsweise Kühlwasser) geführt ist.
  • Die im Inneren 14 der Hohlstäbe geführten Leitungen 15, 16 können gemäß den 2 und 3 über den Hohlring 13 nach außerhalb der Antennenstruktur 6 geführt sein. Die Leitungen 15, 16 sind auf diese Weise gegen das Hochfrequenzfeld der Ganzkörperantenne 4 geschirmt.
  • Die vorliegende Erfindung bietet viele Vorteile. Insbesondere ist sie einfach realisierbar und flexibel betreibbar.
  • Die obige Beschreibung dient ausschließlich der Erläuterung der vorliegenden Erfindung. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung soll hingegen ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche bestimmt sein.
    • 1
    Grundmagnet
    2
    Zentralachse
    3
    Gradientenspule
    4
    Ganzkörperantenne
    5
    Steuereinrichtung
    6
    Antennenstruktur
    7
    Antennenstäbe
    7', 7''
    Enden
    8
    Stabachsen
    9
    Untersuchungsobjekt
    10
    Inneres der Antennenstruktur
    11
    Endring
    12
    Kondensatoren
    13
    Hohlring
    14
    Inneres der Hohlstäbe
    15
    elektrische Leitungen
    16
    Hohlleitungen
    17
    fließfähiges Medium
    I
    Sendeströme
    r
    radialer Abstand

Claims (4)

  1. Ganzkörperantenne für eine Magnetresonanzanlage, – wobei die Ganzkörperantenne eine Antennenstruktur (6) aufweist, – wobei die Antennenstruktur (6) mehrere sich jeweils in einer Stabrichtung (8) von einem ersten (7') zu einem zweiten Ende (7'') erstreckende Antennenstäbe (7) aufweist, – wobei die Antennenstäbe (7) um eine Zentralachse (2) herum verteilt angeordnet sind, so dass sie einen Untersuchungsbereich (10) für ein zu Magnetresonanzen anzuregendes Untersuchungsobjekt (9) bilden, – wobei die Antennenstäbe (7) an ihren ersten Enden (7') mittels eines Endrings (11) miteinander gekoppelt sind, – wobei die Antennenstäbe (7) als Hohlstäbe ausgebildet sind und an ihren zweiten Enden (7'') über einen Hohlring (13) mit Masse verbunden sind, – wobei im Inneren (14) der Hohlstäbe Hohlleitungen (16) für ein fließfähiges Medium (17) verlaufen, – wobei die Hohlleitungen (16) über den Hohlring (13) nach außerhalb der Antennenstruktur (6) geführt sind.
  2. Ganzkörperantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren (14) der Hohlstäbe weiterhin elektrische Leitungen (15) verlaufen, die über den Hohlring (13) nach außerhalb der Antennenstruktur (6) geführt sind.
  3. Ganzkörperantenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenstäbe zumindest im Wesentlichen parallel zur Zentralachse (2) verlaufen.
  4. Magnetresonanzanlage mit einem Grundmagneten (1), einer Ganzkörperantenne (4) nach Anspruch 1, 2 oder 3 sowie einer Steuereinrichtung (5) zum Ansteuern der Ganzkörperantenne (4), wobei die Magnetresonanzanlage eine Gradientenspule (3) aufweist, welche ebenfalls von der Steuereinrichtung (5) an steuerbar ist und welche, bezogen auf die Zentralachse (2), radial innerhalb des Grundmagneten (1) angeordnet ist und die Antennenstruktur (6) radial außen umgibt.
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