DE102007047023A1

DE102007047023A1 - Magnetresonanzgerät

Info

Publication number: DE102007047023A1
Application number: DE102007047023A
Authority: DE
Inventors: Ralph Dr. Kimmlingen; David Eynsham Witney Melotte; Wolfgang Dr. Renz; Ian Great Horwood Milton Keynes Wilkinson
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2007-10-01
Filing date: 2007-10-01
Publication date: 2009-01-22
Also published as: US20090085567A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Magnetresonanzgerät mit einem Untersuchungsbereich (BORE), zur Aufnahme eines zu untersuchenden Patienten, und mit einer Bodycoil (BC), die den Untersuchungsbereich (BORE) umlaufend umfasst und zur Magnetresonanzuntersuchung des Patienten ausgestaltet ist. Eine Gradientenspule (GC) umfasst den Untersuchungsbereich (BORE) und die Bodycoil umlaufend und ist zur Positionserfassung von Magnetresonanz-Messwerten ausgestaltet. Ein Grundfeldmagnet (GFM) ist zur Bildung eines Grundmagnetfelds im Untersuchungsbereich (BORE) für eine vorzunehmende Patienten-Untersuchung ausgestaltet, wobei der Grundfeldmagnet (GFM) den Untersuchungsbereich (BORE), die Bodycoil (BC) und die Gradientenspule (GC) zumindest teilweise umfasst. Eine Shim-Einrichtung (SE) wird verwendet, um das Grundmagnetfeld im Untersuchungsbereich (BORE) zu beeinflussen. Komponenten der Shim-Einrichtung (SE) und Komponenten der Bodycoil (BC) weisen einen gemeinsamen Abstand zur Längssymmetrieachse des Untersuchungsbereichs auf und umfassen so den Untersuchungsbereich (BORE).

Description

Diese Erfindung betrifft ein Magnetresonanzgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derzeit wird bei Magnetresonanzgeräten versucht, diese möglichst platzsparend auszuführen. Gegen diese Minimierung stehen neben den eigentlichen Magnetfeldkomponenten auch Einrichtungen, die zur Kompensation von Toleranzen beim Grundfeldmagneten verwendet werden. Insbesondere werden zu diesem Zweck aktive und/oder passive Shim-Einrichtungen benötigt, die zusätzliches Volumen beanspruchen.
Passive Shim-Einrichtungen verwenden Metall, die so genannten Shim-Eisen, die bei derzeitigen Geräten zumindest teilweise im Bereich der Gradientenspule angeordnet sind.
Aktive Shim-Einrichtungen werden als elektrisch leitende Spulen ausgebildet, die ebenfalls zumindest teilweise im Bereich der Gradientenspule angeordnet sein können.
3 zeigt einen prinzipiellen Aufbau eines Magnetresonanzgeräts gemäß dem Stand der Technik im Querschnitt.
Zu sehen ist ein Untersuchungsbereich BORE, in dem ein zu untersuchender Patient einbracht werden kann, sowie ein den Untersuchungsbereich BORE nach unten begrenzender Bereich BGF.
Der Untersuchungsbereich BORE wird von einer so genannten Bodycoil BC umfasst, die zur eigentlichen Untersuchung verwendet wird. Die Bodycoil BC ist beispielsweise als Sende-Antennenstruktur in Form einer Birdcage-Antenne ausgebildet. Deren stabförmige Elemente umfassen parallel zueinander den Untersuchungsbereich BORE und sind damit parallel zur Zylinderwand des Untersuchungsbereichs BORE angeordnet.
Eine Gradientenspule GC wird zur Zuordnung von Messwerten zu Positionen verwendet. Die Gradientenspule GC weist für eine dreidimensionale Positionsangabe insgesamt drei Teilspulen auf, jeweils eine Teilspule zur Angabe einer x-, y- oder z-Koordinate bzw. Achsenabschnitts.
Ein Grundfeldmagnet GFM stellt ein für die Kernsein-Ausrichtung benötigtes starkes Grundmagnetfeld zur Verfügung. Um unerwünschte Abweichungen des Grundmagnetfeldes innerhalb des Untersuchungsbereichs BORE zu kompensieren, sind im Bereich der Gradientenspule GC die genannten Shim-Einrichtungen SE vorgesehen. Die passiven Shim-Eisen können barrenförmig beispielsweise in so genannte Shim-Schubladen an vorgegebenen Positionen im Bereich der Gradientenspule GC eingeschoben werden.
Im Querschnittsbild sind die jeweiligen Baugruppen in übereinander liegenden Ebenen Ex angeordnet.
In einer Grundebene E0 ist eine Komponente des Grundfeldmagneten GFM angeordnet, während eine Ebene E1 darüber sowohl Komponenten der Gradientenspule GC als auch Komponenten der Shim-Einrichtung SE angeordnet sind.
In einer weiteren Ebene E2, die über der Ebene E1 liegt, sind Komponenten der Bodycoil B0 angeordnet, während eine Ebene E3 darüber den begrenzenden Bereich BGF beinhaltet.
Die bei der Shim-Einrichtung SE verwendeten Shim-Eisen werden mit einer zeitabhängigen Veränderung magnetisiert. Diese Veränderung wird als "Shim-Drift" bezeichnet und wird letztlich durch Pulse, die über die Gradientenspule GC abgestrahlt werden, verursacht.
Zur Reduzierung der "Shim-Drift" ist bekannt, supraleitende Shim-Einrichtungen zu verwenden, die jedoch sehr aufwändig und teuer sind.
Alternativ dazu werden Kobalt-haltige Shim-Eisen verwendet, die ebenfalls teuer sind und lediglich eine begrenzte Wirkung gegen die "Shim-Drift" aufweisen.
Oder es wird die Masse der Shim-Eisen reduzieren, wobei im Gegenzug die räumlichen Abmessungen des Magnetresonanzgeräts zunehmen müssen.
Alternativ dazu ist bekannt, die Shim-Eisen auch innerhalb des Untersuchungsbereichs BORE anzuordnen. Dann muss jedoch der Untersuchungsbereich BORE im Durchmesser vergrößert werden.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Magnetresonanzgerät anzugeben, bei dem eine Verringerung des Raumbedarfs möglich ist, wobei magnetische Kenngrößen bisheriger Geräte zumindest beibehalten werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Das Magnetresonanzgerät weist einen Untersuchungsbereich zur Aufnahme eines zu untersuchenden Patienten, und eine Bodycoil auf, die den Untersuchungsbereich umlaufend umfasst und zur Magnetresonanzuntersuchung des Patienten ausgestaltet ist. Eine Gradientenspule umfasst den Untersuchungsbereich und die Bodycoil umlaufend und ist zur Positionserfassung von Magnetresonanz-Messwerten ausgestaltet. Ein Grundfeldmagnet ist zur Bildung eines Grundmagnetfelds im Untersuchungsbereich für eine vorzunehmende Patienten-Untersuchung ausgestaltet, wobei der Grundfeldmagnet den Untersuchungsbereich, die Bodycoil und die Gradientenspule zumindest teilweise umfasst. Eine Shim-Einrichtung wird verwendet, um das Grundmagnetfeld im Untersuchungsbereich zu beeinflussen.
Sowohl Komponenten der Shim-Einrichtung als auch Komponenten der Bodycoil sind einer gemeinsamen Ebene zugeordnet und umfassen den Untersuchungsbereich flächig.
Mit anderen Worten weisen die Komponenten der Shim-Einrichtung und die Komponenten der Bodycoil einen gemeinsamen Abstand zur Längssymmetrieachse des Untersuchungsbereichs auf.
Bei einem üblicherweise zylindrischen Untersuchungsbereich sind die Komponenten der Shim-Einrichtung und die Komponenten der Bodycoil auf einer zylinderförmigen Fläche angeordnet, wobei die zylinderförmige Fläche den Untersuchungsbereich umfasst.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wurde erkannt, dass eine vorteilhafte Positionierung der Shim-Einrichtung dadurch gegeben ist, dass die zur Untersuchung verwendete Bodycoil wesentlich kürzer ist, als die zur Lokalisierung benötigte Gradientenspule.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird die Shim-Einrichtung aus dem Bereich der Gradientenspule in Richtung des Untersuchungsbereichs, genauer in den Bereich der Bodycoil, verschoben. Damit wird ermöglicht, eine Volumen-Reduzierung der Gradientenspule vorzunehmen.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Shim-Einrichtung sind deren Elemente – beispielweise die Shim-Eisen – einer verringerten "Shim-Drift" ausgesetzt. Damit können Kühleinrichtungen, die bislang zur Kühlung der Shim-Einrichtung benötigt wurden, im Aufwand reduziert werden oder sogar ganz entfallen.
Durch die Verlagerung der Shim-Einrichtung in den Bereich der Bodycoil wird eine konstante Ausbildung des Grundmagnetfeldes im Untersuchungsbereich ermöglicht. Auftretende Wirbelströme in der Shim-Einrichtung, eine dadurch gebildete Aufheizung von deren Komponenten und durch die Aufheizung verursachte Volumen- und Positionsänderungen der Shim-Komponenten werden minimiert.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird die Shim-Einrichtung mit Hilfe eines Hochfrequenzschirmes von der Bodycoil bzw. von deren Komponenten entkoppelt. Damit kann eine Abstimmung der Bodycoil durchgeführt werden, die im weiteren Verlauf von den Elementen der Shimeinrichtung nicht mehr beeinflusst wird.
Bevorzugt ist der Hochfrequenzschirm metallisch ausgestaltet und bildet somit eine elektrisch leitende Flächenschicht.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird die Shim-Einrichtung gekühlt – beispielsweise mit Hilfe einer Wasserkühlung.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
1 ein erstes Ausgestaltungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung,
2 ein zweites Ausgestaltungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung, und
3 den in der Beschreibungseinleitung geschilderten prinzipiellen Aufbau eines Magnetresonanzgeräts gemäß dem Stand der Technik.
1 zeigt ein erstes Ausgestaltungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung in einer stark vereinfachten Querschnittsdarstellung.
Ein zylinderförmiger Untersuchungsbereich BORE, in dem ein zu untersuchender Patient einbracht werden kann, wird nach unten durch einen begrenzenden Bereich BGF abgeschlossen.
Der Untersuchungsbereich BORE wird von einer so genannten Bodycoil BC umfasst, die zur eigentlichen Untersuchung verwendet wird.
Die Bodycoil BC ist beispielsweise als Sende-Antennenstruktur in Form einer Birdcage-Antenne ausgebildet. Deren stabförmige Elemente umfassen parallel zueinander den Untersuchungsbereich BORE und sind damit parallel zur Wand des zylinderförmigen Untersuchungsbereichs BORE angeordnet.
Eine Gradientenspule GC wird zur Zuordnung von Messwerten zu Positionen verwendet. Die Gradientenspule GC weist für eine dreidimensionale Positionsangabe insgesamt drei hier nicht näher dargestellte Teilspulen auf – nämlich jeweils eine Teilspule zur Angabe einer x-, y- oder z-Koordinate bzw. Achsenabschnitts.
Ein Grundfeldmagnet GFM stellt ein für die Kernsein-Ausrichtung benötigtes starkes Grundmagnetfeld zur Verfügung.
Um unerwünschte Abweichungen des Grundmagnetfeldes innerhalb des Untersuchungsbereichs BORE zu kompensieren, sind erfindungsgemäß im Bereich der Bodycoil BC jeweilige Shim-Einrichtungen SE vorgesehen.
Diese Shim-Einrichtungen können beispielsweise Shim-Eisen verwenden oder als elektrische Shim-Spulen ausgestaltet sein.
Im vereinfachten Querschnittsbild sind die jeweiligen Baugruppen in übereinander liegenden Ebenen Ex angeordnet.
In einer Grundebene E0 ist eine Komponente des Grundfeldmagneten GFM angeordnet, während eine Ebene E1 darüber Komponenten der Gradientenspule GC angeordnet sind.
In einer weiteren Ebene E2, die über der Ebene E1 liegt, sind neben den Komponenten der Bodycoil BC ebenfalls die Shim-Einrichtungen SE angeordnet.
Eine Ebene E3 darüber beinhaltet den begrenzenden Bereich BGF.
Die Komponenten der Shim-Einrichtung SE und die Komponenten der Bodycoil BC weisen also einen gemeinsamen Abstand zur Längssymmetrieachse des zylindrischen Untersuchungsbereichs BORE auf und umfassen den Untersuchungsbereich BORE.
Die gezeigten Shim-Einrichtungen SE begrenzen die Bodycoil BC nach außen hin bzw. in Richtung einer z-Achse, die sich in Längsrichtung des zylinderförmigen Untersuchungsbereichs BORE ersteckt.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist ein leitender Hochfrequenzschirm HFS1 zwischen den Komponenten der Shim-Einrichtung SE und der Bodycoil BC angeordnet. Dadurch ist eine Abstimmung der Bodycoil BC möglich, die unabhängig von den Elementen der Shim-Einrichung SE ist.
Ein weiterer Hochfrequenzschirm HFS2 entkoppelt die Gradientenspule GC von der Bodycoil BC.
Dieser weitere Hochfrequenzschirm HFS2 kann auch zur Entkopplung der Gradientenspule GC von den Komponenten der Shim-Einrichtung SE verwendet werden.
In einem Überlappungsbereich UL sind die beiden Hochfrequenzschirme HFS1 und HFS2 vorteilhaft zusammengefasst.
2 zeigt ein zweites Ausgestaltungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung in einer stark vereinfachten Querschnittsdarstellung.
Bezogen auf 1 bilden die hier gezeigten Shim-Einrichtungen SE nicht Begrenzungen der Bodycoil BC nach außen hin bzw. in z-Richtung, sondern sind als integrierter Teil der Bodycoil BC ausgestaltet.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist jeweils ein leitender Hochfrequenzschirm HFS1 zwischen jeder Komponente der Shim- Einrichtung SE und der Bodycoil BC angeordnet. Dadurch ist eine Abstimmung der Bodycoil BC möglich, die unabhängig von den Elementen der Shim-Einrichung SE ist.
Ein weiterer Hochfrequenzschirm HFS2 entkoppelt die Gradientenspule GC von der Bodycoil BC.
Die beiden in 1 und 2 dargestellten Beispiele bilden nur einen Ausschnitt aus den Möglichkeiten der Positionierung der Shim-Einrichtungen SE im Bezug auf die Bodycoil BC, beliebige Mischformen sind denkbar.

Claims

Magnetresonanzgerät – mit einem Untersuchungsbereich (BORE), zur Aufnahme eines zu untersuchenden Patienten, – mit einer Bodycoil (BC), die den Untersuchungsbereich (BORE) umlaufend umfasst und zur Magnetresonanzuntersuchung des Patienten ausgestaltet ist, – mit einer Gradientenspule (GC), die den Untersuchungsbereich (BORE) und die Bodycoil (BC) umlaufend umfasst und die zur Positionserfassung von Magnetresonanz-Messwerten ausgestaltet ist, – mit einem Grundfeldmagneten (GFM), der zur Bildung eines Grundmagnetfelds im Untersuchungsbereich (BORE) für eine vorzunehmende Patienten-Untersuchung ausgestaltet ist, wobei der Grundfeldmagnet (GFM) den Untersuchungsbereich (BORE), die Bodycoil (BC) und die Gradientenspule (GC) zumindest teilweise umfasst, und – mit einer Shim-Einrichtung (SE), die zur Beeinflussung des Grundmagnetfelds ausgestaltet ist, dadurch gekennzeichnet, – dass Komponenten der Shim-Einrichtung (SE) und Komponenten der Bodycoil (BC) einen gemeinsamen Abstand zur Längssymmetrieachse des Untersuchungsbereichs (BORE) aufweisen und so den Untersuchungsbereich (BORE) umfassen.
Magnetresonanzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein leitender Hochfrequenz-Schirm (HFS1) zwischen den Komponenten der Shim-Einrichtung (SE) und der Bodycoil (BC) angeordnet ist.
Magnetresonanzgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, – dass die Shim-Einrichtung (SE) in der Bodycoil (BC) integriert angeordnet ist, und/oder – dass die Shim-Einrichtung (SE) die Bodycoil (BC) im Bezug auf eine Längsausrichtung (z) des Untersuchungsbereichs (BORE) nach außen hin abschließt.
Magnetresonanzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Untersuchungsbereich (BORE) zylinderförmig ausgestaltet ist.
Magnetresonanzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodycoil (BC) in Form einer Birdcage-Antenne ausgebildet ist.
Magnetresonanzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Shim-Einrichtung (SE) zur Verwendung von Shim-Eisen oder als elektrische Shim-Spule ausgebildet ist.