DE102008008502B4

DE102008008502B4 - Anordnung zur Ansteuerung einer Antennenanordnung bei einem Magnetresonanzgerät

Info

Publication number: DE102008008502B4
Application number: DE102008008502.2A
Authority: DE
Inventors: Dr. Oppelt Ralph; Dr. Renz Wolfgang; Dr. Schnell Wilfried
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2008-02-11
Filing date: 2008-02-11
Publication date: 2014-08-14
Anticipated expiration: 2028-02-12
Also published as: US7977944B2; DE102008008502A1; US20090201022A1

Abstract

Anordnung zur Ansteuerung einer Antennenanordnung bei einem Magnetresonanzgerät, – mit einem Verstärker (RFPA3), an dessen Eingang ein zu verstärkendes hochfrequentes Sendesignal (SS31) angeschaltet ist, – mit einer Antennenanordnung (ANT3), die zumindest ein Antennenelement (LS31) zur Abstrahlung des verstärkten Sendesignals (SV31) aufweist, – bei der das Antennenelement (LS31) einen Einspeisepunkt (AP31) mit zwei Anschlüssen (AS31, AS32) aufweist, wobei an den Anschlüssen (AS31, AS32) das verstärkte Sendesignal (SV31) angeschaltet ist, – bei der der Verstärker (RFPA3) ausgangseitig mit beiden Anschlüssen (AS31, AS32) des Einspeisepunkts (AP31) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, – dass das Antennenelement (LS31) am Einspeisepunkt (AP31) eine Montagefläche (MF) zur Aufnahme des Verstärkers (RFPA3) aufweist, – dass die Antennenanordnung (ANT3) als zylinderförmige Birdcage-Antenne ausgebildet ist und zur Aufnahme eines Patienten dient, – dass der Verstärker (RFPA3) wärmeleitend auf der Montagefläche (MF) befestigt ist, so dass die Antennenanordnung (ANT3) zumindest teilweise als Wärmesenke verwendbar ist, und – dass die Antennenanordnung zusätzlich gekühlt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordndung zur Ansteuerung einer Antennenanordnung bei einem Magnetresonanzgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Magnetresonanzgeräte mit einer Sendeantenne für Mehrkanal-Messungen gewinnen zunehmend an Bedeutung.
1 zeigt eine erste Ansteuerung einer Antennenanordnung ANT1 gemäß dem Stand der Technik.
Die Antennenanordnung ANT1 ist hier als zylinderförmige Birdcage-Antenne ausgebildet und dient bei einer Magnetresonanzuntersuchung zur Aufnahme eines Patienten.
Die Antennenanordnung ANT1 weist acht Längsstäbe LS11 bis LS18 auf. Dabei sind beide Enden der Längsstäbe LS11 bis LS18 über jeweils einen kreisförmigen Abschlussring AR11 und AR12 miteinander verbunden. Dabei weist der Abschlussring ggf. Kondensatoren in Umfangsrichtung auf.
Die Antennenanordnung ANT1 ist hier für ein Mehrkanalsystem ausgestaltet, so dass die gezeigten Längsstäbe LS11 bis LS18 jeweils einen zugeordneten Einspeisepunkt AP11 bis AP18 aufweist. An jedem der Einspeisepunkte AP11 bis AP18 wird jeweils ein verstärktes Sendesignal zur Abstrahlung angeschaltet, wobei sich die Sendesignale voneinander unterscheiden.
Stellvertretend wird nachfolgend nur eine Einspeisesituation an einem ersten Einspeisepunkt AP11 eines ersten Längsstabes LS11 beschrieben. Bei den Einspeisepunkten AP12 bis AP18 ist die Einspeisesituation entsprechend ausgestaltet.
Der erste Längsstab LS11 dient als Antennenelement und weist den ersten Einspeisepunkt AP11 mit zwei Anschlüssen AS11 und AS12 auf. An den beiden Anschlüssen AS11 und AS12 wird ein verstärktes Sendesignal SV11 zur Abstrahlung angeschaltet.
Das verstärkte Sendesignal SV11 wird durch einen Verstärker RFPA1 gebildet, an dessen Eingang ein hochfrequentes Sendesignal SS11 über eine Signalleitung SL11 gelangt.
Der Verstärker RFPA1 ist ausgangseitig über zwei Zuleitungen ZL11 und ZL12 mit den beiden Anschlüssen AS11 und AS12 des Einspeisepunkts AP11 verbunden.
Alternativ dazu (hier nicht dargestellt) ist es möglich, dass eine Anzahl der Einspeisepunkte auf einem der Abschlussringe angeordnet sind, an denen für ein Mehrkanalsystem unterschiedliche verstärkte Sendesignale zur Abstrahlung angeschaltet werden.
Die hier gezeigte Art der Antennen-Anregung wird als ”Einzelstabanregung” bezeichnet.
2 zeigt eine zweite Ansteuerung einer Antennenanordnung ANT2 gemäß dem Stand der Technik.
Die Antennenanordnung ANT2 ist hier bogenförmig ausgebildet und weist ein bogenförmiges Antennenelement SE21 mit einem Einspeisepunkt AP21 auf.
Der Einspeisepunkt AP21 weist zwei Anschlüsse AS21 und AS22 auf, an denen ein verstärktes Sendesignal SV21 zur Abstrahlung angeschaltet ist.
Das verstärkte Sendesignal SV21 wird durch einen Verstärker RFPA2 gebildet, an dessen Eingang ein hochfrequentes Sendesignal SS21 über eine Signalleitung SL21 gelangt.
Der Verstärker RFPA2 ist ausgangseitig über zwei Zuleitungen ZL21 und ZL22 mit den beiden Anschlüssen AS21 und AS22 des Einspeisepunkts AP21 verbunden.
Die beiden beschriebenen Ausgestaltungen weisen jedoch Nachteile auf, die nachfolgend beschrieben werden.
Die verstärkten Sendesignale werden derzeit von den Verstärkerausgängen über relativ dicke, dämpfungsarme und leistungsfeste Koaxialleitungen zu den Einspeisepunkten geführt. Diese Lösung ist aufgrund der sperrigen Koaxialkabel schwer handhabbar und je nach Leitungsführung auch fehleranfällig.
Entsprechend werden die zu verstärkenden Sendesignale auch über Koaxialleitungen an die zugeordneten Verstärker geführt.
Zu beachten ist, dass auch bei Verwendung dämpfungsarmer Koaxialkabel zusätzliche Signaldämpfungen verursacht werden.
Zwar sind aus der WO 2006/000928 A2 Lokalspulen bekannt, welche integrierte Vorverstärker aufweisen, welche die von den Lokalspulen empfangenen Magnetresonanzsignal vor einer Übermittlung an die weiteren Auswertungseinheiten des Magnetresonanzgerät vorverstärken. Solche Vorverstärker arbeiten aber üblicherweise in einem Leistungsbereich der eine Vielzahl von Größenordnungen unter der benötigten Leistung der Sendesignale liegt, so dass derartige Verstärker nicht für eine Verstärkung von Sendesignalen genutzt werden können.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine bezüglich der Signaldämpfung verbesserte Ansteuerung einer Antennenanordnung anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Anordnung zur Ansteuerung einer Antennenanordnung bei einem Magnetresonanzgerät weist einen Verstärker auf, an dessen Eingang ein zu verstärkendes hochfrequentes Sendesignal angeschaltet ist.
Eine Antennenanordnung weist zumindest ein Antennenelement zur Abstrahlung des verstärkten Sendesignals auf. Das Antennenelement weist einen Einspeisepunkt mit zwei Anschlüssen auf, wobei an den Anschlüssen das verstärkte Sendesignal angeschaltet ist. Der Verstärker ist ausgangseitig mit beiden Anschlüssen des Einspeisepunkts verbunden. Erfindungsgemäß weist das Antennenelement am Einspeisepunkt eine Montagefläche zur Aufnahme des Verstärkers auf.
Dadurch ist der Sendeleistungsverstärker bzw. sind bei einem Mehrkanalsystem die Sendeleistungsverstärker antennennah angeordnet. Dadurch ist es möglich, bislang verwendete, unhandliche Koaxialkabel zu vermeiden, da aufgrund der kurzen Wege zwischen den Verstärkerausgängen und den zugeordneten Einspeisepunkten Leitungsverluste vernachlässigbar sind.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung ist es also möglich, benötigte Leistungslängen zwischen einem betrachteten Verstärkerausgang und den zugeordneten Einspeisepunkten äußerst kurz auszubilden. Damit werden Leistungsverluste und Signaldämpfungen reduziert bzw. vermieden.
In einer bevorzugten Weiterbildung werden die zu verstärkenden Sendesignale über Lichtleiter an die Verstärkereingänge geführt. Diese Lichtleiter sind zierlich und damit leicht handhabbar, so dass die Fehleranfälligkeit bei den Kabeln vorteilhaft reduziert wird.
Erfindungsgemäß ist der Verstärker wärmeleitend auf der Montagefläche befestigt, so dass die Antennenanordnung zumindest teilweise als Wärmesenke verwendbar ist. Damit wird erreicht, dass zusätzliche Wärme, die durch den bzw. durch die Sendeleistungsverstärker gebildet wird, über die Antennenanordnung abführbar ist.
Diese Ausgestaltung ist von Vorteil, weil es aufgrund der beengten Platzverhältnisse bei der Antennenanordnung nicht ohne weiteres möglich ist, eine zusätzliche Kühlung zur Wärmeableitung zu installieren.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden die bzw. der Sendeleistungsverstärker bei der antennennahen Anordnung zusätzlich geschirmt, um eine gegenseitige Beeinflussung des Verstärkers einerseits und des Antennenfeldes andererseits zu vermeiden bzw. zu reduzieren.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Verstärker in einem Hohlraum der Antennenanordnung angeordnet, so dass dieser Hohlraum zugleich als zusätzliche Abschirmung des Verstärkers nutzbar ist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
1 die eingangs beschriebene erste Ansteuerung einer Antennenanordnung gemäß dem Stand der Technik,
2 die eingangs beschriebene zweite Ansteuerung einer Antennenanordnung gemäß dem Stand der Technik,
3 eine erste erfindungsgemäße Ansteuerung einer Antennenanordnung, und
4 eine zweite Ausgestaltung der Erfindung zur Ansteuerung einer Antennenanordnung.
3 zeigt eine erste erfindungsgemäße Ansteuerung einer Antennenanordnung ANT3.
Die Antennenanordnung ANT3 ist hier als zylinderförmige Birdcage-Antenne ausgebildet und dient bei einer Magnetresonanzuntersuchung zur Aufnahme eines Patienten.
Die Antennenanordnung ANT3 weist beispielhaft acht Längsstäbe LS31 bis LS38 auf. Dabei sind beide Enden der Längsstäbe LS31 bis LS38 über jeweils einen kreisförmigen Abschlussring AR31 und AR32 miteinander verbunden.
Die Antennenanordnung ANT3 ist hier für ein Mehrkanalsystem ausgestaltet, so dass die gezeigten Längsstäbe LS31 bis LS38 jeweils einen zugeordneten Einspeisepunkt AP31 bis AP38 aufweisen. An jedem der Einspeisepunkte AP31 bis AP38 wird jeweils ein verstärktes Sendesignal zur Abstrahlung angeschaltet, wobei sich die Sendesignale voneinander unterscheiden.
Stellvertretend für alle anderen Einspeisepunkte AP32 bis AP38 wird nachfolgend eine Einspeisesituation an einem ersten Einspeisepunkt AP31 eines ersten Längsstabes LS31 beschrieben.
Bei den Einspeisepunkten AP32 bis AP38 ist also die Einspeisesituation entsprechend ausgestaltet.
Als Antennenelement weist der erste Längsstab LS31 den ersten Einspeisepunkt AP31 mit zwei Anschlüssen AS31 und AS32 auf.
An den beiden Anschlüssen AS31 und AS32 wird ein verstärktes Sendesignal SV31 zur Abstrahlung angeschaltet.
Das verstärkte Sendesignal SV31 wird durch einen Verstärker RFPA3 gebildet, an dessen Eingang ein hochfrequentes Sendesignal SS31 über eine Signalleitung SL31 gelangt.
Der Verstärker RFPA3 ist ausgangseitig über zwei extrem kurze Zuleitungen ZL31 und ZL32 mit den beiden Anschlüssen AS31 und AS32 des Einspeisepunkts AP31 verbunden.
Alternativ dazu (hier nicht dargestellt) ist es möglich, dass eine Anzahl der Einspeisepunkte auf einem der Abschlussringe angeordnet ist, an denen für ein Mehrkanalsystem unterschiedliche verstärkte Sendesignale zur Abstrahlung angeschaltet werden.
Erfindungsgemäß weist das Antennenelement LS31 am Einspeisepunkt AP31 eine Montagefläche MF auf, die zur Aufnahme des Verstärkers RFPA3 ausgebildet ist. Der Verstärker RFPA3 ist wärmeleitend auf der Montagefläche MF befestigt.
Damit kann vorteilhaft die gesamte Antennenanordnung ANT3 zur Wärmeableitung des Verstärker RFPA3 verwendet werden. Dies ist insbesondere bei einem Mehrkanalsystem vorteilhaft, weil hier bedingt durch die Vielzahl der verstärkten Sendesignale höhere Wärmeleistungen im Antennensystem gebildet werden. Durch die direkte Anordnung des Verstärkers am Einspeisepunkt ist es möglich, die beiden Zuleitungen ZL31 und ZL32 extrem kurz auszubilden, so dass Signaldämpfungen durch Leitungslängen vermieden werden.
In einer hier nicht gezeigten, vorteilhaften Weiterbildung weist der Verstärker RFPA3 eine zusätzliche Abschirmung auf, um ihn von Strahlungen der gesamten Antennenanordnung ANT3 zu schützen und um einen unerwünschten Austritt eigener Störstrahlung zu reduzieren.
In einer hier nicht gezeigten, vorteilhaften Weiterbildung wird die Antennenanordnung zur verbesserten Wärmeableitung zusätzlich gekühlt.
Beispielsweise wird bei einer ersten Ausgestaltung die Antennenanordnung mit Hilfe von eingeblasener Luft zusätzlich gekühlt. Diese Lösung bietet sich an, weil hier die hochfrequenztechnischen Eigenschaften der Antennenanordnung im wesentlichen nicht beeinflusst werden.
Bei einer weiteren, zweiten Ausgestaltung erfolgt die Kühlung mit Hilfe von Wasser. Beispielsweise werden metallisierte, wasserführende Schläuche oder Rohre an ausgewählten Punkten der Antennenanordnung wärmeleitend befestigt. Diese Punkte werden derart bestimmt, dass sich geforderte Hochfrequenz-Eigenschaften der Antennenanordnung nicht oder nur geringfügig ändern.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird die abtransportierte Wärme an einen Hochfrequenzschirm übergeben, der die Antennenanordnung ohnehin flächig umgibt und damit gute Wärmeleiteigenschaften zur Wärmeableitung aufweist. Auch auf dem Hochfrequenzschirm werden wie oben geschildert geeignete Kontaktpunkte zur Wärmeübergabe ausgewählt.
Bei einer weiteren, dritten Ausgestaltung wird eine Antennenanordnung, die zumindest teilweise hohle Antennenstrukturen aufweist, mit Wasser gekühlt. Das Wasser ist dann in den Hohlräumen der Antennenanordnung zur Kühlung vorgesehen, wobei für den Wassertransport Zuleitungen und Ableitungen an der Antennenanordnung vorgesehen sind. Über diese erfolgt der Wärmetransport ins äußere Umfeld der Antennenanordnung.
Vorteilhafterweise werden elektrisch-isolierende Kunststoffschläuche zum Kühlwassertransport verwendet, um im Umfeld der Antenne deren Eigenschaften im wesentlichen nicht zu beeinflussen.
Neben Wasser sind auch andere Kühlflüssigkeiten verwendbar, die bevorzugt nicht elektrisch-leitfähig sind, um die Messergebnisse und damit die Bildgebung bei der Magnetresonanzuntersuchung nicht zu stören bzw. nicht zu beeinflussen.
4 zeigt eine zweite Ausgestaltung der Erfindung zur Ansteuerung einer Antennenanordnung.
Hier weist ein Antennenelement LS41 an zumindest einem der beiden Einspeisepunkte AS41 bzw. AS42 einen Hohlraum HR auf – beispielsweise ist das gesamte Antennenelement LS41 als hohler, metallischer Leiter ausgebildet.
In diesem Hohlraum ist ein Verstärker RFPA4 auf der Montagefläche MF wärmeleitend befestigt.
Durch die metallische Kammerung des Verstärkers RFPA4 im Hohlraum HR erfolgt eine Abschirmung des Verstärkers RFPA4 gegenüber Strahlungen der Antennenanordnung, deren Teil das Antennenelement LS41 ist.
An den beiden Anschlüssen AS41 und AS42 wird ein verstärktes Sendesignal SV41 zur Abstrahlung angeschaltet.
Das verstärkte Sendesignal SV41 wird durch den Verstärker RFPA4 gebildet, an dessen Eingang ein hochfrequentes Sendesignal SS41 über eine Signalleitung SL41 gelangt.
Der Verstärker RFPA4 ist ausgangseitig über zwei extrem kurze Zuleitungen ZL41 und ZL42 mit den beiden Anschlüssen AS41 und AS42 des Einspeisepunkts AP41 verbunden.
Zur Verbesserung der Abschirmung kann eine erste Zuleitung ZL41 direkt im Inneren des Hohlraums HR mit dem ersten Einspeisepunkt AS41 verbunden werden, während eine zweite Zuleitung ZL42 über eine Aussparung mit dem zweiten Einspeisepunkt AS42 verbunden wird.

Claims

Anordnung zur Ansteuerung einer Antennenanordnung bei einem Magnetresonanzgerät, – mit einem Verstärker (RFPA3), an dessen Eingang ein zu verstärkendes hochfrequentes Sendesignal (SS31) angeschaltet ist, – mit einer Antennenanordnung (ANT3), die zumindest ein Antennenelement (LS31) zur Abstrahlung des verstärkten Sendesignals (SV31) aufweist, – bei der das Antennenelement (LS31) einen Einspeisepunkt (AP31) mit zwei Anschlüssen (AS31, AS32) aufweist, wobei an den Anschlüssen (AS31, AS32) das verstärkte Sendesignal (SV31) angeschaltet ist, – bei der der Verstärker (RFPA3) ausgangseitig mit beiden Anschlüssen (AS31, AS32) des Einspeisepunkts (AP31) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, – dass das Antennenelement (LS31) am Einspeisepunkt (AP31) eine Montagefläche (MF) zur Aufnahme des Verstärkers (RFPA3) aufweist, – dass die Antennenanordnung (ANT3) als zylinderförmige Birdcage-Antenne ausgebildet ist und zur Aufnahme eines Patienten dient, – dass der Verstärker (RFPA3) wärmeleitend auf der Montagefläche (MF) befestigt ist, so dass die Antennenanordnung (ANT3) zumindest teilweise als Wärmesenke verwendbar ist, und – dass die Antennenanordnung zusätzlich gekühlt ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenanordnung Längsstäbe (LS31, ..., LS38) aufweist.
Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass beide Enden der Längsstäbe (LS31, ..., LS38) über jeweils einen kreisförmigen Abschlussring (AR31, AR32) verbunden sind.
Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl der Längsstäbe (LS31, ..., LS38) jeweils zugeordnete Einspeisepunkte (AP31, ..., AP38) aufweist, an denen für ein Mehrkanalsystem unterschiedliche verstärkte Sendesignale (SV) zur Abstrahlung angeschaltet sind.
Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl an Einspeisepunkten auf einem Abschlussring (AR31, AR32) angeordnet sind, an denen für ein Mehrkanalsystem unterschiedliche verstärkte Sendesignale (SV) zur Abstrahlung angeschaltet sind.
Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, – dass jeder Einspeisepunkt (AP31, ..., AP38) des Mehrkanalsystems mit Ausgängen jeweils eines zugeordneten Verstärkers (RFPA3) verbunden ist, um ein jeweils gebildetes verstärktes Sendesignal (SV) dem zugeordneten Einspeisepunkt (AP31, ..., AP38) zuzuführen, und – dass jeder Verstärker auf einer Montagefläche (MF) am zugeordneten Einspeisepunkt (AP31) befestigt ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass das Antennenelement (LS41) am Einspeisepunkt (AS41, AS42) einen Hohlraum (HR) aufweist, in dem die Montagefläche (MF) zur Aufnahme des Verstärkers (RFPA4) angeordnet ist, und – dass der Hohlraum (HR) zur Abschirmung des Verstärkers (RFPA4) gegen Strahlungen der Antennenanordnung (ANT3) ausgestaltet ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärker (RFPA3) eine zusätzliche Abschirmung aufweist, die zur Abschirmung gegen Strahlungen der Antennenanordnung (ANT3) ausgestaltet ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenanordnung durch eingeblasene Luft zusätzlich gekühlt ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenanordnung an ausgewählten Punkten mit Kühlmittel-führenden Schläuchen oder Rohren verbunden ist, die zur Kühlung der Antennenanordnung ausgestaltet sind.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hochfrequenzschirm, der die Antennenanordnung flächig umgibt, zum Wärmeabtransport ausgestaltet ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenanordnung zumindest teilweise hohle Antennenstrukturen aufweist, die ein Kühlmittel beinhalten, über das die zusätzliche Kühlung erfolgt.