DE102008011144B4 - Antennenanordnung für ein Magnetresonanzgerät - Google Patents

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Abstract

Antennenanordnung (1, 10) für ein Magnetresonanzgerät mit mindestens vier matrixartig in Reihen und Spalten angeordneten, einzeln betreibbaren Antennen-Leiterschleifen (2, 3, 4, 5, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19), wobei zwei in einer Reihe oder in einer Spalte benachbarte Antennen-Leiterschleifen (2, 3, 4, 5, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19) induktiv voneinander entkoppelt sind und zwei diagonal zueinander in benachbarten Reihen und Spalten benachbarte Antennen-Leiterschleifen (2, 3, 4, 5, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19) kapazitiv voneinander entkoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwei diagonal benachbarte Antennen-Leiterschleifen einen gemeinsamen Grenz-Leiterschleifenabschnitt (D, D2,5, D3,4) aufweisen, welcher eine Unterbrechung aufweist, die mit einem kapazitiven Element (K, K2,5, K3,4) überbrückt ist.

Description

  • US 2007/0085634 A1 und DE 102 44 172 A1 offenbaren jeweils eine Antennenanordnung eines Magnetresonanzgeräts, wobei benachbarte Antennen-Leiterschleifen kapazitiv oder induktiv voneinander entkoppelt sind.
  • Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung für ein Magnetresonanzgerät mit mindestens vier matrixartig in Reihen und Spalten angeordneten, einzeln betreibbaren Antennen-Leiterschleifen, wobei zwei in einer Reihe oder in einer Spalte benachbarte Antennen-Leiterschleifen induktiv voneinander entkoppelt sind. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Messen von Magnetresonanzsignalen mit einer solchen Antennenanordnung.
  • Bei der Magnetresonanzuntersuchung bestimmter Organe oder Körperteile eines Patienten werden zum Empfang der Magnetresonanzsignale (MR-Signale) sogenannte Oberflächenantennen eingesetzt. Diese Oberflächenantennen werden bei der Untersuchung relativ nah am zu untersuchenden Organ bzw. Körperteil, vorzugsweise direkt an der Körperoberfläche des Patienten, angeordnet. Im Gegensatz zu entfernter vom Patienten angeordneten Antennen, die in der Regel zur Erzeugung eines gesamten Schnittbilds durch einen Patienten genutzt werden, haben diese Oberflächenantennen folglich den Vorteil, dass sie näher an den interessierenden Bereichen angeordnet werden und daher einen größeren Füllfaktor haben. Dadurch wird das Nutzsignal weniger gedämpft und der durch die elektrischen Verluste innerhalb des Körpers des Patienten verursachte Rauschanteil reduziert, was dazu führt, dass das sogenannte Signal-Rausch-Verhältnis (SNR; Signal-to-Noise-Ratio) einer Oberflächenantenne prinzipiell besser ist als das einer entfernteren Antenne. Nachteilig ist jedoch, dass eine einzelne Oberflächenantenne nur in der Lage ist, ein effektives Bild innerhalb einer bestimmten räumlichen Ausdehnung zu erzeugen, welche in der Größenordnung des Durchmessers der Leiterschleife der Oberflächenantenne liegt. Daher sind die Einsatzmöglichkeiten für solche einzelnen Oberflächenantennen wegen des eingeschränkten Beobachtungsbereichs sehr begrenzt. Der Beobachtungsbereich lässt sich zwar durch Vergrößerung des Durchmessers der Leiterschleife der Oberflächenantenne erweitern. Mit der Vergrößerung der Leiterschleife ist aber gleichzeitig auch wieder eine Vergrößerung der elektrischen Verluste im Körper des Patienten und damit einhergehendes größeres Rauschen verbunden. Bei Verwendung einer einzelnen Oberflächenantenne muss daher immer ein Mittelweg zwischen möglichst guter Auflösung einerseits und möglichst großem Beobachtungsbereich andererseits gewählt werden. Eine Möglichkeit, den Beobachtungsbereich zu vergrößern, ohne dabei im gleichen Maße die Auflösung zu verringern, besteht darin, ein Feld von benachbart zueinander angeordneten kleineren Oberflächenantennen zu verwenden, wie z. B. die eingangs genannte Antennenanordnung mit mehreren matrixartig in Reihen und Spalten angeordneten, einzeln betreibbaren Antennen-Leiterschleifen, welche eine große Oberflächenantenne bilden.
  • Ein Problem bei der Verwendung einer solchen Antennenanordnung mit mehreren benachbarten Antennen-Leiterschleifen besteht jedoch darin, dass ein Hochfrequenzstrom in einer Antennen-Leiterschleife eine Spannung in einer benachbarten Antennen-Leiterschleife induzieren kann. Dies wird üblicherweise als induktive Verkopplung der Antennen-Leiterschleifen bezeichnet. Die induktive Verkopplung führt dazu, dass ein in einer der benachbarten Antennen-Leiterschleifen erzeugtes Signal automatisch auch einen Signalanteil in der benachbarten Antennen-Leiterschleife verursacht. Die induktive Verkopplung verschlechtert folglich das Signal-Rausch-Verhältnis. Zudem ist der Aufwand bei einer Auswertung der Signale von verkoppelten Antennen-Leiterschleifen größer als bei nicht verkoppelten Antennen-Leiterschleifen. Daher sollte eine induktive Verkopplung der Antennen-Leiterschleifen möglichst vermieden werden.
  • Eine Möglichkeit zur Entkopplung benachbarter Antennen-Leiterschleifen besteht darin, dass sich die benachbarten Antennen-Leiterschleifen um ein bestimmtes Maß überlappen, so dass die induktive Kopplung zwischen den betreffenden Antennen-Leiterschleifen insgesamt minimal ist.
  • Eine solche „geometrische” oder „induktive” Entkopplung ist ohne weiteres möglich, wenn es sich um Antennen-Leiterschleifen handelt, die innerhalb einer Reihe oder Spalte der Antennenanordnung unmittelbar nebeneinander liegen. Problematisch ist jedoch die Entkopplung von Leiterschleifen, die diagonal in benachbarten Reihen und Spalten aneinandergrenzen. Um zwischen diesen Leiterschleifen eine geometrische Entkopplung zu erreichen, müsste die Geometrie der Leiterschleifen stark verändert werden, wodurch die Antennencharakteristik erheblich beeinflusst wird. Zudem würde ein Überlapp der diagonal benachbarten Spulen auch dazu führen, dass ein mittlerer Bereich von vier Spulen gleichzeitig abgedeckt wird. Dies führt in diesen Bereichen zu einer unerwünschten Signalüberhöhung, was u. U. zu Artefakten führen kann.
  • Daher werden derzeit in der Praxis meist Oberflächenantennen eingesetzt, bei denen die diagonal zueinander benachbarten Leiterschleifen innerhalb der Antennenanordnung überhaupt nicht entkoppelt sind, sondern bei denen lediglich durch einen ausreichenden Abstand zwischen den Leitern der diagonal benachbarten Antennen-Leiterschleifen und durch geeignete Entkopplung der an den Antennenanschlüssen angeordneten Vorverstärker versucht wird, so gut wie möglich eine Entkopplung zu erreichen.
  • Eine solche Anordnung gemäß dem Stand der Technik ist in 1 gezeigt. Dort sind vier Leiterschleifen L1, L2, L3, L4 matrixartig zueinander in einer Antennenanordnung angeordnet. Die mittels der Antennen-Leiterschleifen L1, L2, L3, L4 aufgefangenen Signale werden jeweils über die Anschlüsse A abgegriffen und über Vorverstärker an die die Signale weiterverarbeitende Komponenten übermittelt. Zwischen den jeweils in einer Reihe oder Spalte direkt benachbarten Leiterschleifen L1, L2, L3, L4 wird eine induktive Entkopplung durch einen geeigneten Überlapp U der jeweiligen Antennen-Leiterschleifen L1, L2, L3, L4 erreicht. Zwischen zwei jeweils diagonal zueinander liegenden Antennen-Leiterschleifen L2, L3 bzw. L1, L4 wird dagegen ein größerer Abstand eingehalten. Wie 1 zeigt, führt dies dazu, dass der zentrale Bereich Z nicht von den Antennen-Leiterschleifen L1, L2, L3, L4 abgedeckt wird, was ebenfalls nicht optimal ist.
  • Um eine Entkopplung von Diagonalelementen zu erreichen, werden in einigen Antennenanordnungen schmetterlingsflügelförmige, externe, auf einem freien Potential liegende Leiterstrukturen eingesetzt, die so dimensioniert und in der Diagonale über den diagonal benachbarten Antennen-Leiterschleifen so angebracht sind, dass der magnetische Fluss, welcher die diagonal zueinander liegenden Leiterschleifen koppelt, wieder aufgehoben wird. Allerdings führt dies dazu, dass für die zusätzlichen Leiterschleifen ein erhöhter Kupferbedarf besteht, welcher wiederum den Qualitätsfaktor der gesamten Antennenanordnung und die mechanische Belastbarkeit insbesondere bei flexiblen Spulen reduziert.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antennenanordnung der eingangs genannten Art und ein entsprechendes Verfahren zum Messen von Magnetresonanzsignalen derart weiterzuentwickeln, dass auf kostengünstige und einfache Weise auch eine Entkopplung zweier diagonal benachbarter Antennen-Leiterschleifen möglich ist.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Antennenanordnung gemäß Patentanspruch 1 und durch ein Magnetresonanzgerät nach Patentanspruch 6 gelöst.
  • Erfindungsgemäß wird hierbei dafür gesorgt, dass zwei diagonal zueinander in benachbarten Reihen und Spalten benachbarte Antennen-Leiterschleifen kapazitiv voneinander entkoppelt sind.
  • Durch die erfindungsgemäße geschickte Kombination von induktiver Entkopplung der unmittelbar in einer Spalte oder Reihe zueinander benachbarten Leiterschleifen auf der einen Seite und der kapazitiven Entkopplung von diagonal in benachbarten Reihen und Spalten zueinander liegenden Leiterschleifen auf der anderen Seite wird eine besonders kostengünstige und optimale Konstruktion von Oberflächen-Antennenanordnungen erreicht. So können diese Antennenanordnungen, da im Prinzip keinerlei zusätzliche externe Leiterschleifenelemente benötigt werden und auch kein vierfacher Überlapp von einzelnen Antennen-Leiterschleifen erforderlich ist, mit den üblichen Druck- oder Ätzverfahren einfach auf zwei gegenüberliegenden Seiten einer Leiterbahnfolie hergestellt werden.
  • Durch den Verzicht auf eine induktive Entkopplung von diagonal liegenden Antennen-Leiterschleifen gibt es auch keine geometrischen Bereiche, die von mehr als zwei Antennen-Leiterschleifen erfasst werden, was zu einer unerwünschten Signalüberhöhung führen könnte. Dennoch ist keine komplizierte und teure Entkopplung der Signalvorverstärker nötig, um eine unbeabsichtigte Verkopplung von diagonal benachbarten Spulen zu kompensieren.
  • Die vereinfachte Konstruktion resultiert zudem in einer gesteigerten mechanischen Stabilität und Robustheit der Oberflächenantennen, welche im praktischen Einsatz dieser Elemente von erheblichem Wert ist.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Messen von Magnetresonanzsignalen ist dadurch gekennzeichnet, dass hierzu eine erfindungsgemäße Antennenanordnung verwendet wird.
  • Eine solche Antennenanordnung kann grundsätzlich in den verschiedensten Arten von Magnetresonanz-Antennensystemen eingesetzt werden. Bevorzugt wird die Antennenanordnung dabei – wie eingangs erläutert – als Oberflächenantenne verwendet, die direkt oder zumindest nahe am Körper des Patienten bzw. Probanden angelegt wird. Dabei handelt es sich vorzugsweise um Antennenanordnungen, bei denen sämtliche Antennen-Leiterschleifen in einer Antennenebene bzw. in flach übereinander angeordneten Leiterbahnschichten (Layern), vorzugsweise auf verschiedenen Seiten einer Folie oder dergleichen, angeordnet sind. Die Aufbringung auf einer Folie hat den Vorteil, dass die Antennenanordnung in gewissem Maße flexibel ist. Grundsätzlich kann die Erfindung aber auch in speziell geformten Antennensystemen eingesetzt werden, wie beispielsweise in einer Kopfspule oder einer Ganzkörperspule.
  • Zudem kann die Antennenanordnung nicht nur zum Empfang von Magnetresonanzsignalen genutzt werden, sondern auch zur Aussendung von Hochfrequenzsignalen, um die Erzeugung von Magnetresonanzsignalen zu stimulieren.
  • Die abhängigen Ansprüche und die weitere Beschreibung enthalten besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung, wobei insbesondere die Ansprüche einer Kategorie auch analog den Ansprüchen einer der anderen Kategorien weitergebildet sein können.
  • Eine induktive Entkopplung zweier in einer Reihe oder Spalte nebeneinander liegender benachbarter Antennen-Leiterschleifen ist auf verschiedene Weise möglich. So könnten prinzipiell auch hier externe zusätzliche, z. B. schmetterlingsflügelförmige Leiterschleifen eingesetzt werden, welche die für eine Verkopplung benachbarter Antennen-Leiterschleifen verursachenden Magnetflussströme wieder kompensieren. Vorzugsweise erfolgt aber die induktive Entkopplung dadurch, dass sich zwei in einer Reihe oder einer Spalte benachbart angeordnete Antennen-Leiterschleifen um ein bestimmtes Maß überlappen. Dieses Maß bzw. die Überlappungsfläche ist dabei so gewählt, dass insgesamt die induktive Kopplung zwischen den betreffenden Antennen-Leiterschleifen minimal ist. Auf diese Weise lässt sich eine induktive Entkopplung mit geringstem Aufwand erreichen.
  • Um auf einfache Weise zwei diagonal zueinander benachbarte Antennen-Leiterschleifen kapazitiv voneinander zu entkoppeln, können diese jeweils eine Unterbrechung aufweisen, wobei die Unterbrechungen elektrisch parallel geschaltet werden und mit einem kapazitiven Element überbrückt sind. Durch diese Koppelkapazität wird die durch die Überkopplung in den Leiterschleifen induzierte Spannung kompensiert. Eine solche kapazitive Entkopplung zweier benachbarter Leiterschleifen ist dem Fachmann beispielsweise aus der DE 40 38 106 A1 vom Grundsatz her bekannt und braucht hier nicht weiter erläutert zu werden.
  • Bei einer besonders einfachen und kostengünstigen Variante sind die Antennen-Leiterschleifen jeweils so ausgebildet, dass zwei diagonal benachbarte Antennen-Leiterschleifen einen gemeinsamen Leiterschleifenabschnitt aufweisen, welcher eine Unterbrechung aufweist, die mit einem kapazitiven Element überbrückt ist. Das heißt, die diagonal liegenden Antennen-Leiterschleifen können unmittelbar aneinandergrenzen und benötigen nur einen gemeinsamen Grenz-Leiterschleifenabschnitt, welcher einfach an einer Stelle unterbrochen und mit einer geeigneten Kapazität bestückt ist. Bei dieser Konstruktion ist der gesamte Bereich unterhalb bzw. oberhalb des Antennenarrays von jeweils mindestens einer Antennen-Leiterschleife erfasst. Zudem kann dieser Aufbau mit einem minimalen Kupferaufwand erreicht werden, was wiederum den Qualitätsfaktor der gesamten Antennenanordnung erhöht.
  • Vorzugsweise sind die Leiterschleifen dabei so ausgebildet, dass sie im Wesentlichen eine achteckige Fläche umschreiben. Es kann dann die Anordnung der Leiterschleifen so erfolgen, dass eine der acht Seiten den gemeinsamen Grenz-Leiterschleifenabschnitt zweier diagonal benachbarter Antennen-Leiterschleifen bildet. Dabei ist dann automatisch auch dafür gesorgt, dass sich die jeweils in einer Reihe oder Spalte nebeneinander befindlichen Antennen-Leiterschleifen teilweise überlappen, wobei durch die genauen Maße der achteckigen Fläche bestimmt werden kann, wie groß die Überlappflächen sind, um so die passende induktive Entkopplung zwischen den unmittelbar in einer Reihe oder Spalte benachbarten Antennen-Leiterschleifen zu erreichen.
  • Grundsätzlich können die Leiterschleifen aber auch, je nach genauem Einsatzzweck und Aufbau der weiteren Komponenten der Antennenanordnung, eine beliebige andere Form, beispielsweise eine Kreisform, eine elliptische Form, eine quadratische Form, eine einfache rechteckige Form oder eine beliebige Polygonform aufweisen.
  • Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung einer Antennenanordnung mit vier Antennen-Leiterschleifen gemäß dem Stand der Technik,
  • 2 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung mit vier Antennen-Leiterschleifen,
  • 3 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung mit neun Antennen-Leiterschleifen.
  • Der in 1 dargestellte Aufbau einer typischen Oberflächen-Antennenanordnung nach dem Stand der Technik mit vier in Form einer Matrix angeordneten Antennen-Leiterschleifen L1, L2, L3, L4 wurde bereits eingangs erläutert. Wie hier zu sehen ist, sind die unmittelbar in einer Reihe oder Spalte zueinander benachbarten Antennen-Leiterschleifen L1, L2, L3, L4 durch einen geeignet gewählten geometrischen Überlapp U voneinander induktiv entkoppelt. Zwischen sich jeweils diagonal in der Matrix gegenüberliegenden Antennen-Leiterschleifen L1, L2, L3, L4 ist ein bestimmter Abstand eingehalten, um eine Überkopplung möglichst zu vermeiden. Dadurch entsteht ein zentraler Bereich Z, der nicht von den Antennen-Leiterschleifen L1, L2, L3, L4 abgedeckt ist. Zudem lässt sich auch auf diese Weise eine Überkopplung nur schwer ganz verhindern, so dass erhebliche Maßnahmen an den Signalvorverstärkern notwendig sind, um die Signalentkopplung zu erreichen.
  • 2 zeigt dagegen ein sehr einfaches Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Antennenanordnung 1. Auch diese Antennenanordnung 1 umfasst vier Antennen-Leiterschleifen 2, 3, 4, 5. Die einzelnen Antennen-Leiterschleifen 2, 3, 4, 5 weisen hier einen oktogonalen Verlauf auf, d. h. sie umschreiben eine achteckige Grundfläche. Es wird aber darauf hingewiesen, dass die einzelnen Antennen-Leiterschleifen nicht zwingend den in 2 gezeigten bevorzugten oktogonalen Verlauf aufweisen müssen, sondern auch eine andere Form aufweisen können, wie z. B. die in 1 gezeigte Grundform.
  • Alle Antennen-Leiterschleifen 2, 3, 4, 5 können unabhängig voneinander betrieben werden. Die von den einzelnen Antennen-Leiterschleifen 2, 3, 4, 5 empfangenen Signale werden jeweils an den Anschlüssen A abgegriffen und zu geeigneten Signalvorverstärkern geführt. Die Arbeitsweise solcher Antennenanordnungen 1 bzw. der Signalvorverstärker und die weitere Verarbeitung der mit einer solchen Antennenanordnung 1 empfangenen Magnetresonanzsignale sind dem Fachmann vom Grundsatz her bekannt und brauchen daher hier nicht weiter erläutert zu werden.
  • Im Gegensatz zu dem in 1 dargestellten Aufbau nach dem Stand der Technik sind hier die Antennen-Leiterschleifen 2, 3, 4, 5 so zueinander angeordnet, dass die diagonal gegenüberliegenden Antennen-Leiterschleifen 2, 5 bzw. 3, 4 unmittelbar aneinandergrenzen und dabei eine Kante der achteckigen Antennen-Leiterschleifen 2, 3, 4, 5 ein gemeinsamer Grenz-Leiterschleifenabschnitt D3,4, D2,5 der jeweils diagonal gegenüberliegenden Antennen-Leiterschleifen 2, 5 bzw. 3, 4 ist. Dieser gemeinsame Grenz-Leiterschleifenabschnitt D2,5, D3,4 weist jeweils eine Unterbrechung auf, die durch eine Kapazität K2,5, K3,4, beispielsweise einen Kondensator mit dem passenden Kapazitätswert, überbrückt wird. Hierdurch wird eine kapazitive Entkopplung der jeweils diagonal zueinander angeordneten Antennen-Leiterschleifen 2, 5 bzw. 3, 4 erreicht.
  • Durch diese geometrische Anordnung wird gleichzeitig auch erreicht, dass die jeweils in einer Reihe oder Spalte direkt benachbarten Antennen-Leiterschleifen 2, 3, 4, 5 genau definierte Überlappungsbereiche U aufweisen, durch die diese Antennen-Leiterschleifen voneinander induktiv entkoppelt werden. Insgesamt sind somit alle vier Antennen-Leiterschleifen 2, 3, 4, 5 voneinander entkoppelt und können einzeln voneinander betrieben werden.
  • Eine solche Antennenanordnung 1 lässt sich vorteilhafterweise auf einer einfachen Leiterbahnfolie erzeugen, indem jeweils die diagonal zueinander liegenden Leiterschleifen 2, 5 bzw. 3, 4 auf jeweils einer Seite der Leiterbahnfolie aufgebracht sind. Weitere Layer sind hierzu nicht erforderlich. Auch werden keine voluminöseren oder kostenaufwändigeren weiteren Elemente benötigt, um eine Entkopplung zu bewerkstelligen.
  • 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Antennenanordnung 10 mit mehr als vier einzelnen Antennen-Leiterschleifen, nämlich hier insgesamt neun Antennen-Leiterschleifen 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19. Auch diese Antennen-Leiterschleifen 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 weisen jeweils Anschlüsse A auf, an denen die Signale der Antennen-Leiterschleifen 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 abgegriffen werden können. Die Antennen-Leiterschleifen 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 sind wieder jeweils einzeln betreibbar.
  • Der Aufbau der einzelnen Antennen-Leiterschleifen 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 ist dabei im Prinzip gleichartig wie bei dem Aufbau gemäß 2. Auch hier weisen die Antennen-Leiterschleifen 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 jeweils einen oktogonalen Verlauf auf. Dabei ist dafür gesorgt, dass jeweils alle diagonal zueinander angeordneten Antennen-Leiterschleifen 11, 13, 15, 17, 19 bzw. 12, 14, 16, 18 an einer Seite des Achtecks an eine diagonal benachbarte Antennen-Leiterschleife angrenzen und die Grenzlinie als gemeinsamer Grenz-Leiterschleifenabschnitt der beiden jeweils diagonal benachbarten Antennen-Leiterschleifen 11, 13, 15, 17, 19 bzw. 12, 14, 16, 18 genutzt wird. Diese gemeinsamen Grenz-Leiterschleifenabschnitte D weisen jeweils wieder eine Unterbrechung auf, die durch ein kapazitives Element K überbrückt ist, welches für eine Entkopplung der diagonal benachbarten Antennen-Leiterschleifen 11, 13, 15, 17, 19 bzw. 12, 14, 16, 18 sorgt. Zu den jeweils unmittelbar in der gleichen Reihe oder Spalte benachbarten Antennen-Leiterschleifen erfolgt die Entkopplung durch einen geometrischen Überlapp U in der gewohnten Weise.
  • Aus 3 ist ersichtlich, dass auf diese Weise eine beliebige Anzahl von Antennen-Leiterschleifen zu der gewünschten Antennenanordnung gekoppelt werden können, wobei sämtliche diagonalen Elemente auf die erfindungsgemäße Weise kapazitiv und sämtliche in einer Reihe oder Spalte benachbarten Antennenelemente durch einen geometrischen Überlapp voneinander entkoppelt werden können.
  • Aus 3 ist ebenso erkennbar, dass auch eine nahezu beliebig große Antennenanordnung mit einer beliebigen Anzahl von einzelnen Antennen-Leiterschleifen auf einer einfachen Leiterbahnfolie realisiert werden kann. Hierzu können sämtliche diagonal benachbarten Antennen-Leiterschleifen in der dargestellten Wabenanordnung auf einer Seite der Leiterbahnfolie angeordnet werden und in der gleichen Weise, jedoch um genau ein Wabenfeld versetzt, kann die Wabenanordnung der weiteren Antennen-Leiterschleifen auf der Rückseite der Leiterbahnfolie erfolgen. Durch die Überdeckung der wabenartigen Anordnungen auf der Vor- und Rückseite wird so insgesamt eine matrixförmige Anordnung der Antennen-Leiterschleifen mit den gewünschten Überlappbereichen U zur induktiven Entkopplung von unmittelbar in einer Reihe oder Spalte benachbarten Antennen-Leiterschleifen und der kapazitiven Entkopplung der diagonal benachbarten Antennen-Leiterschleifen erzeugt.
  • Es wird an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass in der bevorzugten Variante sämtliche Antennen-Leiterschleifen voneinander induktiv bzw. in der Diagonalen kapazitiv voneinander entkoppelt sein sollten. Grundsätzlich ist aber nicht ausgeschlossen, wenn dies für bestimmte Einsatzzwecke gewünscht wird, auch Antennenanordnungen aufzubauen, in denen nur bestimmte Antennen-Leiterschleifen in der erfindungsgemäßen Weise untereinander entkoppelt sind und andere Antennen-Leiterschleifen dagegen auf andere Weise oder – sofern dies gewünscht wird – auch gar nicht voneinander entkoppelt sind.
  • Grundsätzlich kann die Erfindung mit Antennen-Leiterschleifen beliebiger Größe aufgebaut werden. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass zwei Größenbereiche besonders bevorzugt sind.
  • Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen die Leiterschleifen einen Durchmesser zwischen 14 cm und 18 cm auf. Beispielsweise können bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel mit der nur vier Antennen-Leiterschleifen 2, 3, 4, 5 aufweisenden Antennenanordnung 1 die Antennen-Leiterschleifen 2, 3, 4, 5 jeweils einen Durchmesser in waagrechter oder senkrechter Richtung von ca. 15 cm aufweisen. Bei einer weiteren bevorzugten Variante weisen die achteckigen Antennen-Leiterschleifen in einer Richtung einen Durchmesser von ca. 15 cm und in der anderen Richtung einen Durchmesser von ca. 17 cm auf.
  • Bei einem weiteren besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel werden Antennen-Leiterschleifen eingesetzt, die einen Durchmesser zwischen 7 cm und 10 cm aufweisen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn eine höhere Anzahl von Antennen-Leiterschleifen in der Antennenanordnung verwendet wird, wie beispielsweise bei dem Aufbau gemäß 3. Bevorzugt wird eine Antennen-Leiterschleife verwendet, die einen Durchmesser in waagrechter oder senkrechter Richtung von jeweils 9 cm hat.
  • Erfindungsgemäß müssen die diagonal benachbarten Antennen-Leiterschleifen 2, 5 bzw. 3, 4 mit einem geeigneten kapazitiven Element K2,5, K3,4, K entkoppelt werden. Der passende Wert für das kapazitive Element K2,5, K3,4, K hängt dabei nicht nur von der Größe, sondern auch von der Resonanzfrequenz der Antennenanordnung ab, d. h. in welchem Resonanzbereich die Antenne Magnetresonanzsignale empfangen soll.
  • Vorzugsweise weist die Kapazität, insbesondere bei den genannten bevorzugten Ausführungsbeispielen mit Antennen-Leiterschleifen mit einem Durchmesser zwischen 14 cm und 18 cm oder mit einem Durchmesser zwischen 7 cm und 10 cm, bei Verwendung der Antennenanordnung für eine Resonanzfrequenz von 123 MHz (wie es in Magnetresonanzgeräten mit 3 Tesla Grundmagnetfeld zur üblichen Protonen-Bildgebung benötigt wird) eine Kapazität zwischen 10 pF und 22 pF auf. Wird die Antennenanordnung dagegen zur Messung bei einer Resonanzfrequenz von 63 MHz eingesetzt (wie es in Magnetresonanzgeräten mit 1,5 Tesla Grundmagnetfeldstärke zur Protonen-Bildgebung benötigt wird), beträgt die Kapazität vorzugsweise zwischen 40 pF und 60 pF.
  • Wie anhand der in den Figuren dargestellten und oben erläuterten Ausführungsbeispiele deutlich wird, ist es durch den erfindungsgemäßen Aufbau möglich, auf sehr einfache und effektive Weise beliebig große Antennenanordnungen herzustellen, welche eine sehr gute Entkopplung aller benachbarten Antennen-Leiterschleifen zueinander aufweisen. Es wird jedoch an dieser Stelle noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorbeschriebenen Aufbauten lediglich um Ausführungsbeispiele handelt und dass das Grundprinzip der Entkoppelung auch in weiten Bereichen vom Fachmann variiert werden kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, soweit er durch die Ansprüche vorgegeben ist. Es wird der Vollständigkeit halber auch darauf hingewiesen, dass die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein” bzw. „eine” nicht ausschließt, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Antennenanordnung
    2
    Antennen-Leiterschleife
    3
    Antennen-Leiterschleife
    4
    Antennen-Leiterschleife
    5
    Antennen-Leiterschleife
    10
    Antennenanordnung
    11
    Antennen-Leiterschleife
    12
    Antennen-Leiterschleife
    13
    Antennen-Leiterschleife
    14
    Antennen-Leiterschleife
    15
    Antennen-Leiterschleife
    16
    Antennen-Leiterschleife
    17
    Antennen-Leiterschleife
    18
    Antennen-Leiterschleife
    19
    Antennen-Leiterschleife
    A
    Anschluss
    K
    kapazitives Element
    L1
    Antennen-Leiterschleife
    L2
    Antennen-Leiterschleife
    L3
    Antennen-Leiterschleife
    L4
    Antennen-Leiterschleife
    D
    Grenz-Leiterschleifenabschnitt
    D2,5
    Grenz-Leiterschleifenabschnitt
    D3,4
    Grenz-Leiterschleifenabschnitt
    K2,5
    kapazitives Element
    K3,4
    kapazitives Element
    U
    Überlapp
    Z
    zentraler Bereich

Claims (6)

  1. Antennenanordnung (1, 10) für ein Magnetresonanzgerät mit mindestens vier matrixartig in Reihen und Spalten angeordneten, einzeln betreibbaren Antennen-Leiterschleifen (2, 3, 4, 5, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19), wobei zwei in einer Reihe oder in einer Spalte benachbarte Antennen-Leiterschleifen (2, 3, 4, 5, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19) induktiv voneinander entkoppelt sind und zwei diagonal zueinander in benachbarten Reihen und Spalten benachbarte Antennen-Leiterschleifen (2, 3, 4, 5, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19) kapazitiv voneinander entkoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwei diagonal benachbarte Antennen-Leiterschleifen einen gemeinsamen Grenz-Leiterschleifenabschnitt (D, D2,5, D3,4) aufweisen, welcher eine Unterbrechung aufweist, die mit einem kapazitiven Element (K, K2,5, K3,4) überbrückt ist.
  2. Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass sich zwei in einer Reihe oder einer Spalte benachbart angeordnete Antennen-Leiterschleifen (2, 3, 4, 5, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19) um ein bestimmtes Maß überlappen.
  3. Antennenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennen-Leiterschleifen (2, 3, 4, 5) einen Durchmesser zwischen 14 cm und 18 cm haben oder dass die Antennen-Leiterschleifen (11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19) einen Durchmesser zwischen 7 cm und 10 cm haben.
  4. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das kapazitive Element (K2,5, K3,4), bei einer Antennen-Leiterschleife für eine Resonanzfrequenz von 123 MHz, eine Kapazität zwischen 10 pF und 22 pF oder, bei einer Antennen-Leiterschleife für eine Resonanzfrequenz von 63 MHz, zwischen 40 pF und 60 pF aufweist.
  5. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennen-Leiterschleifen (2, 3, 4, 5, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19) im Wesentlichen eine achteckige Fläche umschreiben.
  6. Magnetresonanzgerät mit einer Antennenanordnung (1, 10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
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