DE102007026915A1

DE102007026915A1 - Lokalspulenanordnung für Magnetresonanzanwendungen mit Transponder zum Melden einer Überbeanspruchung

Info

Publication number: DE102007026915A1
Application number: DE102007026915A
Authority: DE
Inventors: Helmut Kess
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2007-06-12
Filing date: 2007-06-12
Publication date: 2009-01-02
Anticipated expiration: 2027-06-13
Also published as: US20080309342A1; DE102007026915B4; US7696754B2

Abstract

Eine Lokalspulenanordnung (7) für Magnetresonanzanwendungen weist eine Empfangsspule (6) zum Empfangen eines in einem Untersuchungsobjekt (5) mittels einer Sendespule angeregten Magnetresonanzsignals und einen Transponder (8) auf. Der Transponder (8) ist derart an die Empfangsspule (6) angekoppelt, dass er über die Empfangsspule (6) mit elektrischer Energie versorgbar ist. Er ist derart ausgebildet, dass er auf einer Transponderfrequenz ein Transpondersignal sendet, wenn und sobald ein mittels der Sendespule in der Empfangsspule (6) induziertes Anregungssignal einen Schwellenwert übersteigt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lokalspulenanordnung für Magnetresonanzanwendungen, die eine Empfangsspule zum Empfangen eines in einem Untersuchungsobjekt mittels einer Sendespule angeregten Magnetresonanzsignals und einen Transponder aufweist.
Derartige Lokalspulenanordnungen sind bekannt. Die Transponder werden beispielsweise eingesetzt, um die Anwesenheit der Lokalspulenanordnung im Untersuchungsbereich einer Magnetresonanzanlage zu erkennen.
In einem Untersuchungsobjekt (in der Regel einem Menschen) angeregte Magnetresonanzsignale sind sehr schwach. Sie sind mittels einer Ganzkörperspule, welche in der Regel mit der Sendespule identisch ist, nur mit einem relativ niedrigen SNR erfassbar. Die Lokalspulenanordnung wird daher eingesetzt, um aus einem örtlich begrenzten Bereich ein angeregtes Magnetresonanzsignal mit besserem SNR zu erfassen.
Zum Anregen des Magnetresonanzsignals wird das Untersuchungsobjekt mittels der Sendespule mit einem relativ starken Sendesignal beaufschlagt. Hierbei werden auch in der Empfangsspule der Lokalspulenanordnung ein Strom und/oder eine Spannung induziert. In manchen Fällen kann es hierbei geschehen, dass der Strom und/oder die Spannung so hoch werden, dass eine Gefährdung des Untersuchungsobjekts eintritt.
Im Stand der Technik ist es bekannt, zur Vermeidung einer derartigen Gefährdung des Untersuchungsobjekts in der Empfangsspule eine Schmelzsicherung vorzusehen. Wird durch die Sendespule ein zu starkes Feld induziert, schmilzt die Sicherung durch. Durch diese Vorgehensweise wird zwar das Untersuchungsobjekt geschützt, die Empfangsspule jedoch zerstört.
Ein weiterer Nachteil der Verwendung von Schmelzsicherungen besteht darin, dass diese das SNR negativ beeinflussen.
Weiterhin ist bekannt, aufwändige elektronische Schaltungen und Verkabelungen einzusetzen, die jedoch ihrerseits wieder einen gewissen Unsicherheitsfaktor bewirken. Insbesondere ist es möglich, dass in der Verkabelung Mantelwellen induziert werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine einfache Ausgestaltung einer Lokalspulenanordnung zu schaffen, mittels derer die Empfangsspule auf unzulässig hohe Ströme und/oder Spannungen überwacht werden kann.
Die Aufgabe wird durch eine Lokalspulenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 6.
Erfindungsgemäß ist der Transponder derart an die Empfangsspule angekoppelt, dass er über die Empfangsspule mit elektrischer Energie versorgbar ist. Er ist derart ausgebildet, dass er auf einer Transponderfrequenz ein Transpondersignal sendet, wenn und sobald ein mittels der Sendespule in der Empfangsspule induziertes Anregungssignal einen Schwellenwert übersteigt.
Der Transponder (oftmals auch als RFID-Tag bezeichnet) wird bei der vorliegenden Erfindung also völlig anders eingesetzt als im Stand der Technik.
Es ist möglich, dass der Transponder ein Einstellelement aufweist, mittels dessen der Schwellenwert einstellbar ist. Alternativ kann der Schwellenwert dadurch bestimmt sein, dass die Empfangsspule den Transponder derart mit elektrischer Energie versorgt, dass das Transpondersignal von dem Transponder aussendbar ist.
Es ist möglich, dass der Transponder induktiv oder kapazitiv, nicht aber galvanisch an die Empfangsspule angekoppelt ist. In diesem Fall ist der Schwellenwert – zusätzlich oder alternativ zu einer Einstellung mittels eines Einstellelements – beispielsweise über einen Abstand des Transponders von der Empfangsspule einstellbar.
Alternativ ist es möglich, dass die Empfangsspule einen Koppelkondensator aufweist und der Transponder eine über dem Koppelkondensator abfallende Kondensatorspannung galvanisch abgreift. In diesem Fall ist ein Einstellen des Schwellenwerts ausschließlich möglich, wenn ein entsprechendes Einstellelement vorhanden ist.
Es ist möglich, dass der Transponder das Transpondersignal unmoduliert aussendet. Dies reicht aus, weil beispielsweise bereits das Empfangen eines derartigen Signals den Abbruch einer Messsequenz (das heißt unter anderem des Ansteuerns der Sendespule) oder ein Verringern der Sendeleistung, mit der die Sendespule betrieben wird, auslösen kann. Besser ist es hingegen, wenn das Transpondersignal einen Identifikationscode enthält, anhand dessen der Transponder und damit indirekt die Empfangsspule identifizierbar ist. Bei dieser Ausgestaltung kann es in manchen Fällen möglich sein, weniger einschneidende Maßnahmen zu ergreifen.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen in Prinzipdarstellung:
1 schematisch eine Magnetresonanzanlage,
2 bis 4 mögliche Ausgestaltungen einer Lokalspulenanordnung und
5 eine mögliche Ausgestaltung einer Transponderelektronik.
Gemäß 1 weist eine Magnetresonanzanlage unter anderem einen Grundmagneten 1, eine Sendespule 2 und eine Steuerein richtung 3 auf. Meist ist auch ein Gradientenspulensystem vorhanden. Mittels des Grundmagneten 1 wird in einem Untersuchungsbereich 4 der Magnetresonanzanlage ein zeitlich statisches, örtlich homogenes Grundmagnetfeld generiert. Die Sendespule 2 ist auf Grund einer entsprechenden Ansteuerung durch die Steuereinrichtung 3 beispielsweise derart betreibbar, dass sie den Untersuchungsbereich 4 mit einem örtlich homogenen, hochfrequenten Sendesignal beaufschlagt. Hierdurch ist es möglich, ein im Untersuchungsbereich 4 befindliches Untersuchungsobjekt 5 (beispielsweise einen Patienten) zum Aussenden von Magnetresonanzsignalen anzuregen. Die angeregten Magnetresonanzsignale können beispielsweise mittels einer Empfangsspule 6 einer Lokalspulenanordnung 7 empfangen und leitungsgebunden oder über eine Luftstrecke der Steuereinrichtung 3 (oder einer separaten Auswertungseinrichtung) zugeführt werden.
Um das Magnetresonanzsignal empfangen zu können, muss die Lokalspulenanordnung 7 im Untersuchungsbereich 4 angeordnet sein. Auf Grund der Anordnung der Lokalspulenanordnung 7 im Untersuchungsbereich 4 ist auch die Empfangsspule 6 dem Sendesignal der Sendespule 2 ausgesetzt. Es kann daher geschehen, dass in der Empfangsspule 6 Spannungen und/oder Ströme induziert werden. Es ist also möglich, dass mittels der Sendespule 2 in der Empfangsspule 6 ein Anregungssignal induziert wird. Die Spannungen und/oder Ströme können hierbei so groß sei, dass die Gefahr einer Schädigung des Untersuchungsobjekts 5 besteht, beispielsweise die Gefahr einer zu hohen lokalen Erwärmung.
Um dieser Gefahr rechtzeitig entgegen zu wirken, weist die Lokalspulenanordnung 7 – siehe die 2 bis 4 – zusätzlich zur Empfangsspule 6 einen Transponder 8 auf. Der Transponder 8 ist derart an die Empfangsspule 6 angekoppelt, dass er über die Empfangsspule 6 mit elektrischer Energie versorgbar ist. Gemäß 2 weist der Transponder 8 beispielsweise eine Transponderantenne 9 auf, die induktiv an die Empfangsspule 6 angekoppelt ist. Gemäß 3 weist die Empfangsspule 6 erste Koppelkondensatoren 10 auf, der Transponder 8 zweite Koppelkondensatoren 11. Über die Koppelkondensatoren 10, 11 ist der Transponder 8 kapazitiv an die Empfangsspule 6 angekoppelt. Gemäß 4 beispielsweise weist die Empfangsspule 6 einen Koppelkondensator 10 auf. Der Transponder 8 greift eine über dem Koppelkondensator 10 abfallende Kondensatorspannung galvanisch ab. Bei der Ausgestaltung gemäß 4 besteht somit eine galvanische Ankopplung des Transponders 8 an die Empfangsspule 6. Bei den Ausgestaltungen gemäß den 2 und 3 ist hingegen keine galvanische Kopplung gegeben.
Unabhängig von der Art der Ankopplung des Transponders 8 an die Empfangsspule 6 ist der Transponder 8 derart ausgebildet, dass er auf einer Transponderfrequenz f ein Transpondersignal S sendet, wenn und sobald das in der Empfangsspule 6 induzierte Anregungssignal einen Schwellenwert übersteigt (siehe insbesondere 5). Hierbei ist es möglich, dass der Transponder 8 einen Speicher 12 aufweist, in dem ein Identifikationscode C gespeichert ist. Im Falle dieser Ausgestaltung liest der Transponder 8 den Identifikationscode C aus dem Speicher 12 aus und moduliert das Transpondersignal S entsprechend dem Identifikationscode C. Anhand des Identifikationscodes C ist somit der Transponder 8 und damit indirekt die Empfangsspule 6 identifizierbar. Der Identifikationscode C ist hierbei vorzugsweise eindeutig, er ist also auch bei baugleichen Lokalspulenanordnungen 7 stets nur einmal vergeben.
Unabhängig davon, ob das Transpondersignal S den Identifikationscode C enthält oder nicht, kann die Steuereinrichtung 3 das Transpondersignal S empfangen und entsprechend reagieren. Beispielsweise kann sie den weiteren Betrieb der Sendespule 2 einstellen oder die Sendespule 2 nur noch mit reduzierter Leistung betreiben.
Gemäß 5 kann der Transponder 8 ein Einstellelement 13 aufweisen. Mittels des Einstellelements 13 kann beispielsweise der Schwellenwert eingestellt werden, auf dessen Einhalten das in der Empfangsspule 6 induzierte Anregungssignal über prüft wird. Das Vorhandensein des Einstellelements 13 ist aber nicht zwingend erforderlich. Wenn das Einstellelement 13 nicht vorhanden ist, kann der Schwellenwert insbesondere dadurch bestimmt sein, dass die Empfangsspule 6 den Transponder 8 derart mit elektrischer Energie versorgt, dass das Transpondersignal S von dem Transponder 8 aussendbar ist. Der Transponder 8 kann insbesondere in diesem Fall also sehr einfach aufgebaut sein. Denn wenn in diesem Fall genügend Energie in den Transponder 8 eingekoppelt wird, wird ohne weiteren expliziten Vergleich sofort das Transpondersignal S emittiert.
In dem Fall, dass keine galvanische Ankopplung des Transponders 8 an die Empfangsspule 6 besteht (siehe die 2 und 3), ist es weiterhin möglich, den Schwellenwert auf eine andere Weise einzustellen. Denn insbesondere ist ein Koppelgrad, mit dem die Empfangsspule 6 und der Transponder 8 miteinander gekoppelt sind, vom Abstand der Transponderantenne 9 von der Empfangsspule 6 (siehe 2) bzw. vom Abstand der Koppelkondensatoren 10, 11 voneinander (siehe 3) abhängig.
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise weist viele Vorteile auf. Insbesondere führt sie zu einer hohen Betriebssicherheit. Weiterhin werden keine zusätzlichen Kabel benötigt. Schließlich ist die Empfangsspule 6 mit einem guten SNR 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: Sendespule
3: Steuereinrichtung
4: Untersuchungsbereich
5: Untersuchungsobjekt
6: Empfangsspule
7: Lokalspulenanordnung
8: Transponder
9: Transponderantenne
10, 11: Koppelkondensatoren
12: Speicher
13: Einstellelement
C: Identifikationscode
f: Transponderfrequenz
S: Transpondersignal

Claims

Lokalspulenanordnung für Magnetresonanzanwendungen, – wobei die Lokalspulenanordnung eine Empfangsspule (6) zum Empfangen eines in einem Untersuchungsobjekt (5) mittels einer Sendespule (2) angeregten Magnetresonanzsignals aufweist, – wobei die Lokalspulenanordnung einen Transponder (8) aufweist, der derart an die Empfangsspule (6) angekoppelt ist, dass er über die Empfangsspule (6) mit elektrischer Energie versorgbar ist, – wobei der Transponder (8) derart ausgebildet ist, dass er auf einer Transponderfrequenz (f) ein Transpondersignal (S) sendet, wenn und sobald ein mittels der Sendespule (2) in der Empfangsspule (6) induziertes Anregungssignal einen Schwellenwert übersteigt.
Lokalspulenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder (8) ein Einstellelement (13) aufweist, mittels dessen der Schwellenwert einstellbar ist.
Lokalspulenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenwert dadurch bestimmt ist, dass die Empfangsspule (6) den Transponder (8) derart mit elektrischer Energie versorgt, dass das Transpondersignal (S) von dem Transponder (8) aussendbar ist.
Lokalspulenanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder (8) induktiv oder kapazitiv, nicht aber galvanisch an die Empfangsspule (6) angekoppelt ist.
Lokalspulenanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsspule (6) einen Koppelkondensator (10) aufweist und dass der Transponder (8) eine über dem Koppelkon densator (10) abfallende Kondensatorspannung galvanisch abgreift.
Lokalspulenanordnung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Transpondersignal (S) einen Identifikationscode (C) enthält, anhand dessen der Transponder (8) und damit indirekt die Empfangsspule (6) identifizierbar ist.