DE102009044301A1

DE102009044301A1 - Hybride Birdcage-TEM-Hochfrequenz-(HF)-Spule zur Multinuklearen MR-Bildgebung/MR-Spektroskopie

Info

Publication number: DE102009044301A1
Application number: DE102009044301A
Authority: DE
Inventors: Saikat Saha
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2008-10-23
Filing date: 2009-10-21
Publication date: 2010-06-10
Also published as: JP5624300B2; CN101726714A; JP2010099473A; US20100102817A1; US8035384B2

Abstract

Eine Hochfrequenz(HF)-Spule (200) für ein Magnetresonanz-Bildgebungssystem enthält mehrere Stäbe (202), die um ein Volumen herum angeordnet sind, und einen ersten Endring (204), der mit einem ersten Ende (222) der mehreren Stäbe verbunden ist. Der erste Endring (204) weist mehrere erste Abstimmkondensatoren (208) für den Birdcage-Modus und mehrere erste HF-Sperrkreise (212) auf. Die HF-Spule (200) enthält ferner einen zweiten Endring (206), der mit einem zweiten Ende (224) der mehreren Stäbe (202) verbunden ist. Der zweite Endring (206) weist mehrere zweite Abstimmkondensatoren (208) für den Birdcage-Modus und mehrere zweite HF-Sperrkreise (212) auf. Eine HF-Abschirmung (214) ist um die mehreren Stäbe (202), den ersten Endring (204) und den zweiten Endring (206) herum angeordnet. Die HF-Spule (200) enthält ferner mehrere Abstimmkondensatoren (210) für den transversal-elektromagnetischen Modus (TEM-Modus), wobei jeder TEM-Modus-Abstimmkondensator (210) mit einem der mehreren Stäbe (202) gekoppelt ist. Mit jedem der mehreren TEM-Modus-Abstimmkondensatoren (210) ist ein HF-Sperrkreis (216) verbunden.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Magnetresonanz-Bildgebungssystem (MR-Bildgebungssystem) und insbesondere eine hybride Hochfrequenzspule (HF-Spule) zur multinuklearen Magnetresonanzbildgebung und -spektroskopie.
HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
Magnetresonanzbildgebung (MR-Bildgebung) ist eine medizinische Bildgebungsmodalität, die Bilder des Inneren eines menschlichen Körpers ohne Verwendung von Röntgenstrahlen oder sonstiger Ionisierungsstrahlung erzeugen kann. Die MR-Bildgebung verwendet einen leistungsstarken Magneten, um ein starkes, gleichmäßiges statisches Magnetfeld (d. h. das „Hauptmagnetfeld”) zu erzeugen. Wenn ein menschlicher Körper oder ein Teil eines menschlichen Körpers in dem Hauptmagnetfeld platziert ist, werden die Kernspins, die den Wasserstoffkernen in dem Gewebewasser zugehörig sind, polarisiert. Dies bedeutet, dass die magnetischen Momente, die mit diesen Spins verbunden sind, entlang der Richtung des Hauptmagnetfelds bevorzugt ausgerichtet werden, was eine kleine Nettomagnetisierung des Gewebes entlang dieser Achse (nach Konvention der „z-Achse”) ergibt. Ein MR-Bildgebungssystem weist ferner Komponenten auf, die als Gradientenspulen bezeichnet sind, die räumlich variierende Magnetfelder kleinerer Amplitude erzeugen, wenn ein Strom in diese eingespeist wird. Gewöhnlich sind Gradientenspulen entworfen, um eine Magnetfeldkomponente zu erzeugen, die entlang der z-Achse ausgerichtet ist und deren Amplitude mit der Position entlang einer der Achsen x, y oder z linear variiert. Der Effekt einer Gradientenspule besteht darin, eine kleine Rampe auf der Magnetfeldstärke und damit gleichzeitig bestehend auf der Resonanzfrequenz der Kernspins entlang einer einzelnen Achse zu erzeugen. Es werden drei Gradientenspulen mit orthogonalen Achsen dazu verwendet, das MR-Signal durch Erzeugung einer charakteristischen Resonanzfrequenz an jeder Stelle in dem Körper „räumlich zu kodieren”. Hochfrequenzspulen (HF-Spulen) werden verwendet, um HF-Energieimpulse bei oder in der Nähe der Resonanzfrequenz der Wasserstoffkerne zu erzeugen. Die HF-Spulen werden eingesetzt, um in einer gesteuerten Weise Energie dem Kernspinsystem zuzuführen. Wenn die Kernspins anschließend zurück zu ihrem Ruheenergiezustand relaxieren, geben sie Energie in Form eines HF-Signals ab. Dieses Signal wird durch das MR-Bildgebungssystem erfasst und unter Verwendung eines Computers und bekannter Rekonstruktionsalgorithmen in ein Bild umgewandelt.
MR-Bildgebungssysteme, einschließlich MR-Spektroskopiesysteme, können dazu verwendet werden, unterschiedliche Kerne, wie beispielsweise ¹H, ³¹P, ¹³C, ¹⁹F, ²H, ²⁹Si, ²⁷Al und ²⁷N, zu untersuchen und Bilder für mehr als einen einzelnen Kern zu erzeugen. Die unterschiedlichen Kerne erfordern jedoch unterschiedliche Resonanzfrequenzen. Es sind verschiedene auf zwei Frequenzen abgestimmte (oder auf mehrere Frequenzen abgestimmte) HF-Spulen zur multinuklearen Bildgebung entwickelt worden, die eine einzelne HF-Spule ergeben, die in der Lage ist, gleichzeitig bei mehreren als einer einzelnen Frequenz in Resonanz zu sein. Doppelt abgestimmte (oder mehrfach abgestimmte) HF-Spulen reduzieren die Bildgebungszeit und vermeiden ein Wiedereinbringen von Artefakten, die durch eine Änderung der HF-Spule während eines Scanns hervorgerufen sein können. Die doppelt abgestimmten HF-Spulen, die entwickelt worden sind, enthalten doppelt abgestimmte Birdcage-Spulen (Vogelkäfig- Spulen) und doppelt abgestimmte transversal-elektromagnetische Spulen (TEM-Spulen). Birdcage-Spulen und TEM-Spulen haben jeweils verschiedene Vorteile, die von den benötigten Resonanzfrequenzen abhängig sind.
Es wäre wünschenswert, eine hybride HF-Spule zu schaffen, die auf mehrere Frequenzen abgestimmt sein kann und die Vorteile sowohl einer Birdcage-Spule als auch einer TEM-Spule in einer einzigen HF-Spulenstruktur ergibt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einer Ausführungsform enthält eine Hochfrequenzspule (HF-Spule) für ein Magnetresonanz-Bildgebungssystem mehrere Stäbe, die rings um ein Volumen angeordnet sind, einen ersten Endring, der mit einem ersten Ende der mehreren Stäbe verbunden ist und mehrere erste Birdcage-Modus-Abstimmkondensatoren sowie mehrere erste HF-Sperren enthält; einen zweiten Endring, der mit einem zweiten Ende der mehreren Stäbe verbunden ist und mehrere zweite Birdcage-Modus-Abstimmkondensatoren sowie mehrere zweite HF-Sperren enthält; eine HF-Abschirmung, die rings um die mehreren Stäbe, den ersten Endring und den zweiten Endring angeordnet ist; mehrere TEM-Modus-(transversalelektromagnetischer Modus)-Abstimmkondensatoren, wobei jeder TEM-Modus-Abstimmkondensator mit einem der mehreren Stäbe gekoppelt ist; und mehrere dritte HF-Sperren, wobei jede HF-Sperre in den mehreren dritten HF-Sperren mit einem der mehreren TEM-Modus-Abstimmkondensatoren und der HF-Abschirmung gekoppelt ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält eine Resonanzanordnung für ein Magnetresonanz-Bildgebungssystem einen supraleitenden Magneten, eine Gradientenspulenanordnung, die im Inneren eines Innenumfangs des supraleitenden Magneten an geordnet ist, und eine Hochfrequenzspule (HF-Spule), die innerhalb eines Innenumfangs der Gradientenspule angeordnet ist, wobei die HF-Spule einen ersten Endring, der mehrere erste Abstimmkondensatoren aufweist, die auf eine erste Resonanzfrequenz abgestimmt sind, einen zweiten Endring, der mehrere zweite Abstimmkondensatoren aufweist, die auf die erste Resonanzfrequenz abgestimmt sind, mehrere Stäbe, die zwischen dem ersten Endring und dem zweiten Endring angeordnet und mit diesen verbunden sind, mehrere dritte Abstimmkondensatoren, die mit den mehreren Stäben gekoppelt und auf eine zweite Resonanzfrequenz abgestimmt sind, und eine HF-Abschirmung enthält, die rings um den ersten Endring, den zweiten Endring, die mehreren Stäbe und die mehreren dritten Abstimmkondensatoren angeordnet ist. Die HF-Abschirmung ist mit den mehreren dritten Abstimmkondensatoren gekoppelt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen besser verständlich, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile bezeichnen und in denen zeigen:
1 ein schematisiertes Blockschaltbild eines beispielhaften Magnetresonanz-Bildgebungssystems (MR-Bildgebungssystems) gemäß einer Ausführungsform;
2 eine Perspektivansicht einer auf mehrere Frequenzen abgestimmten hybriden Hochfrequenz-(HF-)Spule gemäß einer Ausführungsform;
3 eine vereinfachte Perspektivansicht der HF-Spule nach 2 gemäß einer Ausführungsform und
4 eine Draufsicht oder Endansicht der HF-Spule nach 2 gemäß einer Ausführungsform.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1 zeigt ein schematisiertes Blockdiagramm eines beispielhaften Magnetresonanz-Bildgebungssystems (MR-Bildgebungssystems) gemäß einer Ausführungsform. Der Betrieb des MR-Bildgebungssystems 10 wird von einer Bedienerkonsole 12 aus gesteuert, die eine Tastatur oder eine sonstige Eingabevorrichtung 13, ein Bedienfeld 14 und eine Anzeige 16 enthält. Die Konsole 12 kommuniziert über eine Verbindung 18 mit einem Computersystem 20 und stellt eine Schnittstelle für einen Bediener bereit, um MR-Bildgebungsscanns vorzuschreiben, resultierende Bilder anzuzeigen, eine Bildverarbeitung an den Bildern durchzuführen und Daten und Bilder zu archivieren. Das Computersystem 20 enthält eine Anzahl von Modulen, die zum Beispiel über elektrische und/oder Datenverbindungen, wie sie beispielsweise durch Verwendung einer Bus-Leiterplatte 20a bereitgestellt werden, miteinander kommunizieren. Die Datenverbindungen können direkt festverdrahtete Verbindungen oder Glasfaserverbindungen oder drahtlose Kommunikationsverbindungen oder dergleichen sein. Die Module des Computersystems 20 enthalten ein Bildprozessormodul 22, ein CPU-Modul 24 und ein Speichermodul 26, das einen Frame- bzw. Bildspeicher zur Speicherung von Bilddatenreihen enthalten kann. In einer alternativen Ausführungsform kann das Bildprozessormodul 22 durch eine Bildverarbeitungsfunktionalität in dem CPU-Modul 24 ersetzt sein. Das Computersystem 20 ist mit Archivierungsmedienvorrichtungen, Dauer- oder Back-Up-Speichern oder einem Netzwerk verbunden. Das Computersystem 20 kann auch mit einem gesonderten Systemsteuercomputer 32 über einen Link 34 kommunizieren. Die Eingabevorrichtung 13 kann eine Maus, einen Joystick, eine Tastatur, einen Trackball, einen durch Berührung aktivierbaren Bildschirm, einen Lesestift, eine Sprachsteuerung oder irgendein ähnliches oder äquivalentes Eingabegerät enthalten, und sie kann für eine interaktive Geometrievorgabe benutzt werden.
Der Systemsteuercomputer 32 enthält einen Satz von Modulen, die über elektrische und/oder Datenverbindungen 32a in Kommunikationsverbindung miteinander stehen. Die Datenverbindungen 32a können direkt verdrahtete Verbindungen oder Glasfaserverbindungen oder drahtlose Kommunikationsverbindungen oder dergleichen sein. In alternativen Ausführungsformen können die Module des Computersystems 20 und des Systemsteuercomputers 32 auf dem gleichen Computersystem oder auf mehreren Computersystemen implementiert sein. Die Module des Systemsteuercomputers 32 enthalten ein CPU-Modul 36 und ein Pulsgeneratormodul 38, das mit der Bedienerkonsole 12 über eine Kommunikationsverbindung 40 verbunden ist. Das Pulsgeneratormodul 38 kann alternativ in der Scannerausrüstung (z. B. der Resonanzanordnung 52) integriert sein. Gerade durch die Verbindung 40 empfängt der Systemsteuercomputer 32 Befehle von dem Bediener, um die Scannsequenz anzuzeigen, die durchgeführt werden soll. Das Pulsgeneratormodul 38 betreibt die Systemkomponenten, die die gewünschte Impulssequenz ausspielen (d. h. ausführen), durch Senden von Anweisungen, Befehlen und/oder Anforderungen, die die Zeiteinteilung, Stärke und Gestalt der HF-Impulse und Impulssequenzen, die erzeugt werden sollen, sowie das Zeitintervall und die Länge des Datenakquisitionsfensters kennzeichnen. Das Pulsgeneratormodul 38 ist mit einem Gradientenverstärkersystem 42 verbunden und erzeugt als Gradientenwellenformen bezeichnete Daten, die die Zeitsteuerung und Gestalt der Gradientenimpulse, die während des Scanns eingesetzt werden sollen, steuern. Das Pulsgeneratormodul 38 kann ferner Patientendaten von einer physiologischen Akquisitionssteuerung 44 empfangen, die Signale von einer Anzahl unterschiedlicher Sensoren, die an den Patienten angeschlossen sind, wie beispielsweise EKG-Signale von an dem Patienten angebrachten Elektroden, empfängt. Das Pulsgeneratormodul 38 ist mit einer Scannraum-Schnittstellenschaltung 46 verbunden, die Signale von verschiedenen Sensoren empfängt, die mit dem Zustand des Patienten und des Magnetsystems in Zusammenhang stehen. Gerade durch die Scannraum-Schnittstellenschaltung 46 empfängt das Patientenpositionierungssystem 48 auch Befehle, um den Patiententisch in die gewünschte Position für den Scann zu bewegen.
Die durch das Pulsgeneratormodul 38 erzeugten Gradientenwellenformen werden dem Gradientenverstärkersystem 42 zugeführt, das G_x-, G_y- und G_z-Verstärker aufweist. Jeder Gradientenverstärker erregt eine entsprechende physikalische Gradientenspule in einer Gradientenspulenanordnung, die allgemein mit 50 bezeichnet ist, um die Magnetfeldgradientenimpulse zu erzeugen, die zur Orts- bzw. räumlichen Kodierung der akquirierten Signale verwendet werden. Die Gradientenspulenanordnung 50 bildet einen Teil einer Resonanzanordnung 52, die einen polarisierenden supraleitenden Magneten mit supraleitenden Hauptspulen 54 enthält. Die Resonanzanordnung 52 kann eine Ganzkörper-HF-Spule 56, Oberflächen- oder parallele Bildgebungsspulen 76 oder beides enthalten. Die Spulen 56, 76 der HF-Spulenanordnung können sowohl für das Senden als auch für das Empfangen oder nur für das Senden oder nur für den Empfang konfiguriert sein. Innerhalb eines zylindrischen Patientenabbildungsvolumens bzw. -raums 72 der Resonanzanordnung 52 kann ein Patient oder Bildgebungsobjekt 70 positioniert sein. Ein Transceiver-Modul 58 in dem Systemsteuercomputer 32 erzeugt Impulse, die durch einen HF-Verstärker 60 verstärkt und durch einen Sende/Empfangs-Schalter 62 an die HF-Spulen 56, 76 angekoppelt werden. Die resultierenden Signale, die durch die angeregten Kerne in dem Patienten emittiert werden, können durch die gleiche HF-Spule 56 erfasst und durch den Sende/Empfangs-Schalter 62 auf einen Vorverstärker 64 gekoppelt werden. Alternativ können die durch die angeregten Kerne emittierten Signale durch gesonderte Empfangsspulen, wie beispielsweise parallele Spulen oder Oberflächenspulen 76, erfasst werden.
Die verstärkten MR-Signale werden in dem Empfangsabschnitt des Transceivers 58 demoduliert, gefiltert und digitalisiert. Der Sende/Empfangs-Schalter 62 wird durch ein Signal von dem Pulsgeneratormodul 38 gesteuert, um während des Sendemodus den HF-Verstärker 60 mit der HF-Spule 56 elektrisch zu verbinden und um während des Empfangsmodus den Vorverstärker 64 mit der HF-Spule 56 zu verbinden. Der Sende/Empfangs-Schalter 62 kann auch ermöglichen, dass eine gesonderte HF-Spule (z. B. eine parallele oder Oberflächenspule 76) in jedem von dem Sende- und dem Empfangsmodus eingesetzt wird.
Die durch die HF-Spule 56 erfassten MR-Signale werden durch das Transceivermodul 58 digitalisiert und zu einem Speichermodul 66 in dem Systemsteuercomputer 32 übermittelt. Gewöhnlich werden den MR-Signalen entsprechende Datenframes vorübergehend in dem Speichermodul 66 gespeichert, bis sie nachfolgend transformiert werden, um Bilder zu erzeugen. Ein Arrayprozessor 68 verwendet ein bekanntes Transformationsverfahren, am meisten üblich eine Fourier-Transformation, um aus den MR-Signalen Bilder zu erzeugen. Diese Bilder werden über die Verbindung 34 zu dem Computersystem 20 übertragen, wo sie in einem Speicher gespeichert werden. In Abhängigkeit von von der Bedienerkonsole 12 empfangenen Befehlen können diese Bilddaten in einem Langzeitspeicher archiviert werden, oder sie können durch den Bildprozessor 22 weiter verarbeitet und zu der Bedienerkonsole 12 geleitet und auf der Anzeige 16 präsentiert werden.
Wie erwähnt, können HF-Spulen (bspw. die HF-Körperspule 56 und eine Oberflächenspule oder Oberflächenspulen 76 (z. B. eine Anordnung aus Oberflächenspulen)) dazu verwendet werden, HF-Anregungsimpulse auszusenden und/oder MR-Signale zu empfangen. Für multinukleare Bildgebungsanwendungen kann eine auf mehrere Frequenzen abgestimmte (mehrfach abgestimmte) HF-Spule verwen det werden. Die folgende Beschreibung ist unter Bezugnahme auf die 2–4 angegeben. 2 zeigt eine Perspektivansicht einer mehrfach abgestimmten hybriden Hochfrequenzspule (HF-Spule) gemäß einer Ausführungsform. 3 zeigt eine vereinfachte Perspektivansicht der HF-Spule nach 2 gemäß einer Ausführungsform. In 3 ist die HF-Abschirmung 214 um der Klarheit willen nicht veranschaulicht. 4 zeigt eine Draufsicht oder Endansicht der HF-Spule nach 2 gemäß einer Ausführungsform.
Bezugnehmend auf die 2–4 ist die HF-Spule 200 eine hybride Birdcage-(Vogelkäfig-) und transversal-elektromagnetische(TEM-)Spulenkonfiguration, die zur Abbildung mehrerer Kerne auf mehrere Resonanzfrequenzen abgestimmt sein kann. Die HF-Spule 200 ist konfiguriert, um sowohl einen Birdcage-Modus als auch einen TEM-Modus unter Verwendung eines einzelnen Satzes von Stäben gleichzeitig zu erzeugen. Die Konfiguration der HF-Spule 200 ergibt eine verbesserte B1-Feld-Homogenität, ein besseres Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR) und eine bessere Gleichförmigkeit für multinukleare Bildgebungsanwendungen. Die HF-Spule 200 weist eine zylindrische und kreisringförmige Gestalt auf und ist mit dem vorstehend beschriebenen MR-Bildgebungssystem nach 1 sowie jedem beliebigen sonstigen ähnlichen oder äquivalenten System zur Gewinnung von MR-Bildern kompatibel. Die in 2 veranschaulichte Konfiguration der HF-Spule 200 kann für eine Ganzkörper-HF-Spule oder für eine Oberflächenspule (oder lokale Spule), wie beispielsweise eine Kopfspule, genutzt werden. Für eine Ganzkörper-HF-Spule werden die Dimensionen der HF-Spule 200 derart konfiguriert, dass die HF-Spule im Inneren einer (in 1 veranschaulichten) Gradientenspulenanordnung 50 in einer beabstandeten koaxialen Anordnung montiert werden kann. Für eine Oberflächenspule (z. B. eine Kopfspule) werden die Dimensionen der HF-Spule 200 derart konfiguriert, dass die HF-Spule im Inneren des Patientenbild gebungsraums 72 (wie in 1 veranschaulicht) angeordnet werden kann.
Die HF-Spule 200 enthält unter anderen Elementen mehrere Stäbe (oder Beine, Leiterelemente) 202, einen ersten Endring 204, einen zweiten Endring 206 und eine HF-Abschirmung 214. Eine beispielhafte Anzahl von Stäben 202 ist in 2 veranschaulicht. Es können wenigere oder mehrere Stäbe auf der Basis der Anforderungen einer speziellen Bildgebungsanwendung, wie beispielsweise auf der Basis des Sichtfeldes (FOV, Field of View), der Bildgebungsauflösung, den Leistungsanforderungen und der Bildgebungsgeschwindigkeit, verwendet werden. Die Stäbe 202 sind zylindrisch angeordnet und können beispielsweise voneinander gleichmäßig beabstandet angeordnet sein. Der erste Endring 204 ist an einem ersten Ende 222 der mehreren Stäbe 202 angeordnet. Der zweite Endring 206 ist an einem zweiten Ende 224 der mehreren Stäbe 202 angeordnet. Der erste Endring 204 und der zweite Endring 206 sind in einer Abstandsbeziehung einander gegenüberliegend angeordnet. Die Stäbe 202 und die Endringe 204, 206 sind aus herkömmlichen Materialien mit hoher elektrischer Leitfähigkeit, wie beispielsweise Kupfer, ausgebildet. In verschiedenen Ausführungsformen können die Stäbe 202 aus einem Kupferfolienleiter oder einem runden Leiter ausgebildet sein.
Der erste Endring 204 und der zweite Endring 206 enthalten jeweils mehrere Abstimmkondensatoren 208 (z. B. induktivitätsarme Endringkondensatoren), die zwischen den Stäben 202 angeordnet sind und dazu verwendet werden, die Stäbe 202 elektrisch miteinander zu verbinden. Die Abstimmkondensatoren 208 werden zur Abstimmung eines Birdcage-Modus der HF-Spule 200 verwendet. Jeder Birdcage-Modus-Abstimmkondensator 208 ist mit einer HF-Sperre 212, beispielsweise einem LC-Sperrkreis, in Reihe verbunden. Die LC-Sperre kann beispielsweise ein paral lel geschalteter LC-Sperrkreis sein. Die HF-Sperren 212 sind konfiguriert, um eine Isolierung gegenüber den anderen Resonanzfrequenzen der HF-Spule 200 zu erzielen. Die HF-Spule 200 enthält ferner mehrere Abstimmkondensatoren 210 zur Abstimmung eines TEM-Modus der HF-Spule 200. Ein TEM-Modus-Abstimmkondensator 210 ist mit jedem Ende 222, 224 jedes Stabs 202 in der HF-Spule 200 verbunden und wird dazu verwendet, die Stäbe 202 mit der HF-Abschirmung 214 elektrisch zu verbinden. Jeder TEM-Modus-Abstimmkondensator 210 ist mit einer HF-Sperre 216 in Reihe verbunden, wie beispielsweise mit einem LC-Sperrkreis, der wiederum mit der HF-Abschirmung 214 verbunden ist. Der LC-Sperrkreis kann beispielsweise ein LC-Sperrkreis in Parallelschaltung sein. Die HF-Sperrkreise 216 sind konfiguriert, um eine Isolation gegenüber den anderen Resonanzfrequenzen der HF-Spule 200 zu erzielen. Die HF-Abschirmung 214 weist eine zylindrische Gestalt auf und ist rings um die mehreren Stäbe 202 und die Endringe 204, 206 angeordnet. Wie erwähnt, ist die HF-Abschirmung mit der HF-Sperre 216 und einem TEM-Modus-Abstimmkondensator 210 an jedem Ende 222, 224 jedes Rings 224 gekoppelt. Demgemäß ist die HF-Abschirmung 214 mit jedem Stab 202 an beiden Enden 222, 224 des Stabs gekoppelt. Die HF-Abschirmung 214 ist aus herkömmlichen Materialien konstruiert. Es sind Anschlüsse, beispielsweise Anschlüsse 218 (wie in den 2 und 3 veranschaulicht) sowie Anschlüsse 220 (wie in 4 veranschaulicht) vorgesehen, um Signale mit der geeigneten Resonanzfrequenz oder den geeigneten Resonanzfrequenzen auszusenden und zu empfangen.
Wie vorstehend erwähnt, kann die HF-Spule 200 zur Abbildung mehrerer Kerne (z. B. der Kerne, wie beispielsweise ¹H, ³¹P, ¹³C, ¹⁹F, ²H, ²⁹Si, ²⁷Al und ²⁷N) auf mehrere Resonanzfrequenzen abgestimmt werden. In einer Ausführungsform ist während des Betriebs der Birdcage-Modus auf eine erste Resonanzfrequenz zur Abbildung eines ersten Kerns (z. B. ¹H (Proton)) abge stimmt, während der TEM-Modus auf eine zweite Resonanzfrequenz zur Abbildung eines zweiten Kerns (z. B. ¹³C) abgestimmt ist. Die Birdcage-Modus-Abstimmkondensatoren 208 sind auf die erste Resonanzfrequenz abgestimmt. Jeder LC-Sperrkreis 212 wird verwendet, um eine Isolierung gegenüber der Resonanzfrequenz des TEM-Modus zu erzielen und um zu verhindern, dass sich die Signale von jedem Modus während des Betriebs der HF-Spule 200 miteinander vermischen. Die Anschlüsse 218 werden verwendet, um Signale bei der ersten Resonanzfrequenz zu senden und zu empfangen. Die TEM-Modus-Abstimmkondensatoren 210 sind auf die zweite Resonanzfrequenz abgestimmt. Jeder LC-Sperrkreis 216 wird verwendet, um während des Betriebs der HF-Spule 200 eine Isolierung von der Resonanzfrequenz des Birdcage-Modus zu erzielen und um zu verhindern, dass sich die Signale von jedem Modus miteinander vermischen. Die Anschlüsse 220 werden verwendet, um Signale mit der zweiten Resonanzfrequenz zu senden und zu empfangen.
In anderen Ausführungsformen kann die HF-Spule 200 auf mehr als zwei Resonanzfrequenzen, wie beispielsweise auf drei oder vier Resonanzfrequenzen, abgestimmt sein. Um bei mehr als zwei Frequenzen zu funktionieren, kann entweder einer von dem Birdcage-Modus und dem TEM-Modus oder können beide gemäß bekannten Verfahren auf mehr als eine einzelne Frequenz abgestimmt sein. Beispielsweise kann der Birdcage-Modus in Quadratur betrieben werden und auf zwei Frequenzen abgestimmt sein. Es sind vier Anschlüsse 218 (von denen zwei Anschlüsse in 3 veranschaulicht sind) in Abständen von 90° zueinander vorgesehen. Zwei Anschlüsse werden verwendet, um Signale bei einer ersten Frequenz zu senden/empfangen, und zwei Anschlüsse werden verwendet, um Signale bei einer zweiten Frequenz zu senden/empfangen. Der TEM-Modus kann auch im Quadrupolbetrieb betrieben werden und auf zwei Frequenzen abgestimmt sein. Es sind vier Anschlüsse 220 (wie in 4 veranschaulicht) in Abständen von 90° zueinander vorgesehen. Zwei Anschlüsse werden verwendet, um Signale bei einer ersten Frequenz zu senden/empfangen, und zwei Anschlüsse werden verwendet, um Signale bei einer zweiten Frequenz zu senden/empfangen. Demgemäß können in dieser Ausführungsform bis zu vier Kerne zur gleichen Zeit abgebildet werden.
Diese Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung, einschließlich der besten Ausführungsform, zu offenbaren und um den Fachmann in die Lage zu versetzen, die Erfindung zu schaffen und zu verwenden. Der patentfähige Umfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele enthalten, die Fachleuten einfallen. Derartige weitere Beispiele sollen in dem Schutzumfang der Ansprüche liegen, wenn sie strukturelle Elemente haben, die sich von dem Wortsinn der Ansprüche nicht unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit gegenüber dem Wortsinn der Ansprüche unwesentlichen Unterschieden enthalten. Die Reihenfolge und Sequenz irgendwelcher Prozess- oder Verfahrensschritte kann gemäß alternativen Ausführungsformen variiert oder neu angeordnet werden.
Es können viele weitere Veränderungen und Modifikationen an der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden, ohne dass von deren Rahmen abgewichen wird. Der Umfang dieser und sonstiger Änderungen wird aus den beigefügten Ansprüchen offensichtlich.
Eine Hochfrequenz(HF)-Spule 200 für ein Magnetresonanz-Bildgebungssystem enthält mehrere Stäbe 202, die um ein Volumen herum angeordnet sind, und einen ersten Endring 204, der mit einem ersten Ende 222 der mehreren Stäbe verbunden ist. Der erste Endring 204 weist mehrere erste Abstimmkondensatoren 208 für den Birdcage-Modus und mehrere erste HF-Sperrkreise 212 auf. Die HF-Spule 200 enthält ferner einen zweiten Endring 206, der mit einem zweiten Ende 224 der mehreren Stäbe 202 verbunden ist. Der zweite Endring 206 weist mehrere zweite Abstimmkondensatoren 208 für den Birdcage-Modus und mehrere zweite HF-Sperrkreise 212 auf. Eine HF-Abschirmung 214 ist um die mehreren Stäbe 202, den ersten Endring 204 und den zweiten Endring 206 herum angeordnet. Die HF-Spule 200 enthält ferner mehrere Abstimmkondensatoren 210 für den transversal-elektromagnetischen Modus (TEM-Modus), wobei jeder TEM-Modus-Abstimmkondensator 210 mit einem der mehreren Stäbe 202 gekoppelt ist. Mit jedem der mehreren TEM-Modus-Abstimmkondensatoren 210 ist ein HF-Sperrkreis 216 verbunden.

1

10: MR-Bildgebungssystem
12: Bedienerkonsole
13: Eingabevorrichtung
14: Bedienfeld
16: Anzeige
18: Verbindung
20: Computersystem
20a: Bus-Leiterplatte
22: Bildprozessormodul
24: CPU-Modul
26: Speichermodul
32: Systemsteuercomputer
32a: Datenverbindungen
34: Link
36: CPU-Modul
38: Pulsgeneratormodul
40: Kommunikationsverbindung
42: Gradientenverstärkersystem
44: Physiologische Akquisitionssteuerung
46: Scannraum-Schnittstellenschaltung
48: Patientenpositionierungssystem
50: Gradientenspulenanordnung
52: Resonanzanordnung
54: Polarisierender supraleitender Magnet mit Hauptspulen
56: Ganzkörper-HF-Spule
58: Transceivermodul
60: HF-Verstärker
62: Sende/Empfangs-Schalter
64: Vorverstärker
66: Speichermodul
68: Arrayprozessor
70: Patient oder Bildgebungsobjekt
72: Patientenbildgebungsvolumen
76: Oberflächen- oder parallele Bildgebungsspulen

2

200: HF-Spule
202: Stäbe
204: Erster Endring
206: Zweiter Endring
208: Birdcage-Abstimmkondensatoren (Vogelkäfig-Abstimmkondensatoren)
210: TEM-Abstimmkondensatoren
212: HF-Sperre
214: HF-Abschirmung
216: HF-Sperre
218: Anschlüsse
222: Erstes Ende der Stäbe
224: Zweites Ende der Stäbe

3

202: Stäbe
204: Erster Endring
206: Zweiter Endring
208: Birdcage-Abstimmkondensatoren (Vogelkäfig-Abstimmkondensatoren)
210: TEM-Abstimmkondensatoren
212: HF-Sperre
216: HF-Sperre
222: Erstes Ende der Stäbe
224: Zweites Ende der Stäbe

4

204: Erster Endring
210: TEM-Abstimmkondensatoren
214: HF-Abschirmung
216: HF-Sperre
220: Anschlüsse

Claims

Hochfrequenz(HF)-Spule (200) für ein Magnetresonanz-Bildgebungssystem, wobei die HF-Spule aufweist: mehrere Stäbe (202), die rings um ein Volumen angeordnet sind; einen ersten Endring (204), der mit einem ersten Ende (222) der mehreren Stäbe (202) verbunden ist, wobei der erste Endring mehrere erste Birdcage-Modus-Abstimmkondensatoren (208) und mehrere erste HF-Sperren (212) aufweist; einen zweiten Endring (206), der mit einem zweiten Ende (224) der mehreren Stäbe (202) verbunden ist, wobei der zweite Endring mehrere zweite Birdcage-Modus-Abstimmkondensatoren (208) und mehrere zweite HF-Sperren (212) aufweist; eine HF-Abschirmung (214), die rings um die mehreren Stäbe (202), den ersten Endring (204) und den zweiten Endring (206) angeordnet ist; mehrere transversal-elektromagnetischer(TEM)-Modus-Abstimmkondensatoren (210), wobei jeder TEM-Modus-Abstimmkondensator (210) mit einem der mehreren Stäbe (202) gekoppelt ist; und mehrere dritte HF-Sperren (216), wobei jede HF-Sperre (216) in den mehreren dritten HF-Sperren mit einem der mehreren TEM-Modus-Abstimmkondensatoren (210) und der HF-Abschirmung (214) gekoppelt ist.
HF-Spule nach Anspruch 1, wobei die HF-Spule (200) eine Ganzkörper-HF-Spule ist.
HF-Spule nach Anspruch 1, wobei die HF-Spule (200) eine Kopfspule ist.
HF-Spule nach Anspruch 1, wobei die mehreren ersten Birdcage-Modus-Abstimmkondensatoren (208) und die mehreren zweiten Birdcage-Modus-Abstimmkondensatoren (208) auf eine erste Resonanzfrequenz abgestimmt sind, während die mehreren TEM-Modus-Abstimmkondensatoren (210) auf eine zweite Resonanzfrequenz abgestimmt sind.
HF-Spule nach Anspruch 1, wobei jeder Stab (202) in den mehreren Stäben ein erstes Ende (222) und ein zweites Ende (224) aufweist und wobei das erste Ende mit einem TEM-Modus-Abstimmkondensator (210) gekoppelt ist und das zweite Ende mit einem TEM-Modus-Abstimmkondensator (210) gekoppelt ist.
HF-Spule nach Anspruch 5, wobei das erste Ende (222) mit der HF-Abschirmung (214) elektrisch verbunden ist und das zweite Ende (224) mit der HF-Abschirmung (214) elektrisch verbunden ist.
Resonanzanordnung (52) für ein Magnetresonanz-Bildgebungssystem, wobei die Resonanzanordnung aufweist: einen supraleitenden Magneten (54); eine Gradientenspulenanordnung (50), die in dem Innenraum eines Innenumfangs des supraleitenden Magneten angeordnet ist; eine Hochfrequenz(HF)-Spule (200), die in einem Innenraum eines Innenumfangs der Gradientenspulenanordnung (50) angeordnet ist und aufweist: einen ersten Endring (204), der mehrere Abstimmkondensatoren (208) aufweist, die auf eine erste Resonanzfrequenz abgestimmt sind; einen zweiten Endring (206), der mehrere Abstimmkondensatoren (208) aufweist, die auf die erste Resonanzfrequenz abgestimmt sind; mehrere Stäbe (202), die zwischen dem ersten Endring (204) und dem zweiten Endring (206) angeordnet und mit diesen verbunden sind; mehrere dritte Abstimmkondensatoren (210), die mit den mehreren Stäben (202) gekoppelt und auf eine zweite Resonanzfrequenz abgestimmt sind; und eine HF-Abschirmung (214), die um den ersten Endring (204), den zweiten Endring (206), die mehreren Stäbe (202) und die mehreren dritten Abstimmkondensatoren (210) herum angeordnet ist, wobei die HF-Abschirmung (214) mit den mehreren dritten Abstimmkondensatoren (210) gekoppelt ist.
Resonanzanordnung nach Anspruch 7, wobei die HF-Spule (200) eine Ganzkörper-HF-Spule ist.
Resonanzanordnung nach Anspruch 7, wobei die HF-Spule (200) eine Oberflächenspule ist.
Resonanzanordnung nach Anspruch 7, wobei der erste Endring (204), der zweite Endring (206) und die mehreren Stäbe (202) einem Birdcage-Modus zugeordnet sind.
Resonanzanordnung nach Anspruch 7, wobei die mehreren Stäbe (202), die mehreren dritten Abstimmkondensatoren (210) und die HF-Abstimmung (214) einem transversal-elektromagnetischen(TEM)-Modus zugeordnet sind.