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GEBIET DER ERFINDUNG
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Diese Beschreibung betrifft allgemein eine Gradientenspule für ein Magnetresonanztomographie-Bildgebungssystem.
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HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
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Magnetresonanz-Bildgebung (MRI, Magnetic Resonance Imaging) ist ein medizinisches Bildgebungsverfahren, das Bilder des Inneren eines menschlichen Körpers erzeugen kann, ohne Röntgenstrahlen oder eine andere ionisierende Strahlung zu verwenden. MRI nutzt einen starken Magneten, um ein starkes, homogenes, statisches Magnetfeld zu erzeugen. Wenn ein Mensch oder ein menschlicher Körperteil, in dem Hauptmagnetfeld angeordnet ist, werden die Kernspins, die den Wasserstoffkernen in Gewebewasser oder Fett zugeordnet sind, polarisiert. Dies bedeutet, dass die magnetischen Momente, die diesen Spins zugeordnet sind, bevorzugt in Richtung des Hauptmagnetfelds ausgerichtet werden, was eine geringe Nettogewebemagnetisierung entlang jener Achse zum Ergebnis hat. Ein MRI-System enthält ferner als Gradientenspulen bezeichnete Komponenten, die räumlich veränderliche Magnetfelder kleinerer Amplitude hervorbringen, wenn an ihnen eine Spannung angelegt wird. Typischerweise sind Gradientenspulen dazu eingerichtet, eine magnetische Feldkomponente zu erzeugen, die längs der z-Achse ausgerichtet ist, und deren Amplitude sich in Abhängigkeit von der Position längs einer der x-, y-, oder z-Achsen linear ändert. Die Wirkung einer Gradientenspule basiert darauf, an der magnetischen Feldstärke und somit an der Resonanzfrequenz der Kernspins entlang einer einzelnen Achse eine kleine Rampe hervorzurufen. Drei Gradientenspulen mit orthogonalen Achsen werden verwendet, um das MRI-Signal ”räumlich zu codieren”, indem an jedem Ort in dem Körper eine Erkennungsresonanzfrequenz erzeugt wird. Hochfrequenz-(HF)-Spulen werden verwendet, um bei oder nahe der Resonanzfrequenz der Wasserstoffkerne HF-Energiepulse zu erzeugen. Die HF-Spulen dienen dazu, den Kernspins gesteuert Energie hinzuzufügen. Während die Kernspins anschließend in ihren Ruheenergiezustand relaxieren, geben sie Energie in Form eines HF-Signals ab. Dieses Signal wird durch das MRI-System erfasst und mittels eines Computers und bekannter Rekonstruktionsalgorithmen in ein Bild umgewandelt.
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Die Konstruktion einer Gradientenspule beinhaltet gewöhnlich viele Kompromisse. Beispielsweise besteht ein Bedarf nach einer Gradientenspule, die ein in hohem Maße lineares Magnetfeld erzeugt, während möglichst wenig Strom aus einer Spannungsquelle verbraucht wird. Darüber hinaus besteht ein Bedarf nach einer Gradientenspule mit einer raschen Anstiegsgeschwindigkeit, d. h., die Gradientenspule soll in der Lage sein, eine hohe Änderungsgeschwindigkeit des magnetischen Felds zu erzeugen. Es besteht außerdem ein Bedarf nach einer Gradientenspule mit einem großen Sichtfeld (FOV, Field-Of-View). Wie dem Fachmann hinlänglich bekannt, erfordert eine Steigerung des Durchmessers einer herkömmlichen Gradientenspule eine stärkere Gradientenspule. Um ein stärkeres Feld zu erzeugen, benötigt die Gradientenspule eine größere Zahl von Windungen eines Leiters und/oder einen größeren Strom aus der Spannungsquelle. Außerdem ist es wesentlich schwieriger, eine hohe Anstiegsgeschwindigkeit zu erzielen, wenn die Gradientenspule stärker ist. Aus diesem und weiteren Gründen besteht ein Bedarf nach eine Gradientenspule mit verbesserter Leistung.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Auf die oben erwähnten Mängel, Nachteile und Probleme wird hier eingegangen, die nach dem Lesen und Verstehen der folgenden Beschreibung verständlich werden.
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In einem Ausführungsbeispiel enthält eine Gradientenspule für ein Magnetresonanztomographie-Bildgebungssystem eine Primärspule. Die Primärspule weist einen oberen Primärspulenabschnitt und einen unteren Primärspulenabschnitt auf, wobei der untere Primärspulenabschnitt im Querschnitt geringer gekrümmt ist als der obere Primärspulenabschnitt. Die Gradientenspule enthält ferner eine Abschirmspule, die außerhalb der Primärspule angeordnet ist. Die Abschirmspule weist einen oberen Abschirmspulenabschnitt und einen unteren Abschirmspulenabschnitt auf, wobei der untere Abschirmspulenabschnitt im Querschnitt geringer gekrümmt ist als der obere Abschirmspulenabschnitt.
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In einem Ausführungsbeispiel enthält eine Gradientenspule für ein Magnetresonanztomographie-Bildgebungssystem eine Primärspule, die einen Patiententunnel definiert. Die Primärspule ist eine erste Form, die in x-Richtung größer ist als in y-Richtung. Die Gradientenspule enthält ferner eine Abschirmspule, die außerhalb der Primärspule angeordnet ist. Die Abschirmspule ist dazu eingerichtet, das Magnetfeld zu reduzieren, das durch die Primärspule in einem Bereich außerhalb der Abschirmspule erzeugt wird. Die Abschirmspule ist eine zweite Form, die in x-Richtung größer ist als in y-Richtung.
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In noch einem Ausführungsbeispiel enthält eine Einschubgradientenspule für ein Magnetresonanztomographie-Bildgebungssystem eine Primärspule. Die Primärspule weist einen oberen Primärspulenabschnitt und einen unteren Primärspulenabschnitt auf, wobei der untere Primärspulenabschnitt im Querschnitt geringer gekrümmt ist als der obere Primärspulenabschnitt. Die Einschubgradientenspule enthält ferner eine Abschirmspule, die außerhalb der Primärspule angeordnet ist. Die Abschirmspule weist einen oberen Abschirmspulenabschnitt und einen unteren Abschirmspulenabschnitt auf, wobei der untere Abschirmspulenabschnitt im Querschnitt geringer gekrümmt ist als der obere Abschirmspulenabschnitt.
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Vielfältige weitere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden dem Fachmann anhand der beigefügten Zeichnungen und der detaillierten Beschreibung der Erfindung verständlich.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Gradientenspule gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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2 zeigt in einer Querschnittsansicht eine Gradientenspule gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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3 zeigt schematische Darstellungen einer primären X-Spule, einer primären Y-Spule und einer primären Z-Spule;
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4 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Einschubgradientenspule in einem Magnetresonanztomographie-Bildgebungssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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5 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Einschubgradientenspule gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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6 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Querschnittsansicht einer primären Gradientenspule gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
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7 zeigt eine schematische Darstellung einer Schnittansicht einer primären Gradientenspule gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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In der folgenden detaillierten Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Bestandteil der vorliegenden Erfindung bilden, und in denen spezielle verwirklichbare Ausführungsbeispiele zur Veranschaulichung gezeigt sind. Diese Ausführungsbeispiele sind im Einzelnen ausreichend beschrieben, um dem Fachmann eine Verwirklichung der Ausführungsbeispiele zu ermöglichen, und es ist klar, dass weitere Ausführungsbeispiele verwendet werden können, und dass logische, mechanische, elektrische und sonstige Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Gegenstand der Ausführungsbeispiele abzuweichen. Die folgende detaillierte Beschreibung sollte daher nicht als den Schutzumfang der Erfindung beschränkend bewertet werden.
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Unter Bezugnahme auf 1 ist eine schematische Darstellung einer Gradientenspule 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel gezeigt. Die Gradientenspule 10 enthält eine Primärspule 12 und eine Abschirmspule 14. Die Primärspule 12 dient dazu, ein Magnetfeld zu erzeugen, das sich im Wesentlichen linear ändert. Die Primärspule 12 enthält eine (in 3 dargestellte) primäre X-Spule, eine (in 3 dargestellte) primäre Y-Spule und eine (in 3 dargestellte) primäre Z-Spule. Durch Steuern der relativen Beiträge der primären X-Spule, der primären Y-Spule und der primären Z-Spule kann die Stärke des sich linear ändernden Magnetfelds eingestellt werden.
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Die in 1 gezeigte Gradientenspule 10 ist als mit einer z-Achse fluchtend ausgerichtet dargestellt, die durch die Koordinatenachsen 16 repräsentiert ist. Die primäre Gradientenspule 12 definiert einen Patiententunnel 18 und eine Längsachse 20. Die Längsachse 20 der Gradientenspule 10 fluchtet ebenfalls mit der z-Achse. In dem hier verwendeten Sinne wird angenommen, dass die Längsachse der Gradientenspule 10 im Falle zylindrischer Magnetresonanztomographie-(MRI)-Systeme parallel zu der z-Achse verläuft.
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Die Abschirmspule 14 ist außerhalb der Primärspule 12 angeordnet. Die Abschirmspule 14 weist Windungen aus einem elektrisch leitfähigen Material auf, die dazu eingerichtet sind, Strom in einer Richtung zu führen, die entgegengesetzt zu der primären Gradientenspule 12 verläuft. Wie die Primärspule 12 enthält auch die Abschirmspule 14 eine (nicht gezeigte) X-Abschirmungsspule, eine (nicht gezeigte) Y-Abschirmungsspule und eine (nicht gezeigte) Z-Abschirmungsspule. Die X-Spule, die Y-Spule und die Z-Spule sowohl der Primärspule als auch der Abschirmspule werden nachstehend detaillierter erörtert. Die Abschirmspule 14 ist dazu eingerichtet, ein Magnetfeld zu erzeugen, das im Wesentlichen entgegengesetzt zu dem Feld ist, das durch die Primärspule 12 für Regionen außerhalb der Abschirmspule 14 erzeugt wird. Beispielsweise ist die Abschirmspule 14 dazu eingerichtet, die von der Primärspule 12 ausgehenden Streufelder, die andernfalls in sonstigen elektrisch leitenden Strukturen, z. B. in einem (nicht gezeigte) Kryostaten, Wirbelströme induzieren könnten, auf ein Minimum zu reduzieren. Es ist wichtig, die Entstehung von Wirbelströmen zu minimieren, um die Erzeugung zeitlich veränderlicher Magnetfelder zu verhindern, die andernfalls die Leistung des MRI-Systems beeinträchtigen würden.
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Unter Bezugnahme auf 2 ist ein Querschnitt der Gradientenspule 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel gezeigt. Der Querschnitt verläuft senkrecht zu der (in 1 dargestellten) Längsachse 20. In dem hier verwendeten Sinne ist der Begriff ”Querschnitt” definiert, um einen Querschnitt zu beinhalten, der senkrecht zu der Längsachse 20 der Gradientenspule 10 verläuft. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Primärspule 12 sowohl einen oberen Primärspulenabschnitt 24 als auch einen unteren Primärspulenabschnitt 26 auf. Die Linie A-A' ist dargestellt, um die Trennung des oberen Primärspulenabschnitts 24 und des unteren Primärspulenabschnitt 26 deutlich zu zeigen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel enthält der obere Primärspulenabschnitt 24 den gesamten Teil der Primärspule 12 oberhalb der Linie A-A', und der untere Primärspulenabschnitt 26 enthält den gesamten Teil der Primärspule 12 unterhalb der Linie A-A'.
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Gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der untere Primärspulenabschnitt 26 im Querschnitt weniger gekrümmt als der obere Primärspulenabschnitt 24. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der Querschnitt des oberen Primärspulenabschnitts 24, bei Betrachtung senkrecht zu der (in 1 dargestellten) Längsachse 20, eine Form mit einer Kurve auf, die einen im Wesentlichen konstanten Radius hat. Andere Ausführungsbeispiele können einen oberen Primärspulenabschnitt mit einem nicht konstanten Krümmungsradius aufweisen. Beispielsweise kann der obere Primärspulenabschnitt gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel im Querschnitt elliptisch sein. Der untere Primärspulenabschnitt 26 ist im Querschnitt weniger gekrümmt als der obere Primärspulenabschnitt 24. Gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der untere Primärspulenabschnitt 26 eine Form mit einem flachen Abschnitt auf. Andere Ausführungsbeispiele können Formen mit einem unteren Primärspulenabschnitt aufweisen, der im Querschnitt gekrümmt ist. Allerdings gilt für sämtliche Ausführungsbeispiele, dass der untere Primärspulenabschnitt 26 im Querschnitt weniger gekrümmt ist als der obere Primärspulenabschnitt 24. D. h., der Querschnitt des unteren Primärspulenabschnitts 26 kann entweder einen ebenen Abschnitt oder einen Abschnitt mit einem größeren Krümmungsradius als der obere Primärspulenabschnitt 24 aufweisen.
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Weiter ist mit Bezug auf 2 eine Höhe 28 der primären Gradientenspule 12 geringer als eine Breite 30. Da der untere Primärspulenabschnitt 26 im Querschnitt flacher ist als der obere Primärspulenabschnitt 24, befindet sich der untere Primärspulenabschnitt 26 näher an dem Objekt oder an einem einer Bildgebung unterworfenen Patienten. Typischerweise würde der Patient innerhalb der primären Gradientenspule 12 mit dem Rücken in der Nähe des unteren Primärspulenabschnitts 26 positioniert. Durch das Nutzen eines unteren Primärspulenabschnitts 26, der einen flacheren Querschnitt aufweist, befindet sich der untere Primärspulenabschnitt 26 näher an dem Patienten als in einer herkömmlichen Konstruktion.
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Die Gradientenspule 10 ist in der Lage effizienter zu arbeiten als eine herkömmliche Konstruktion, da der untere Primärspulenabschnitt 26 sich näher an dem interessierenden Bereich befindet, der in dem Patienten bildgebend aufgenommen wird. Das durch die Gradientenspule 10 erzeugte Magnetfeld nimmt gemäß dem Gesetz der reziproken Quadrate ab, das aussagt, dass die Feldstärke entsprechend dem Inversen des Quadrats des Abstands abnimmt. Näheres Heranbewegen des unteren Primärspulenabschnitts 26 an den interessierenden Bereich kann die Konstruktion einer leistungsfähigeren Gradientenspule 10 ermöglichen. Beispielsweise kann die Gradientenspule 10 in der Lage sein, eine geringere Anzahl von Windungen eines Leiters zu verwenden, um die gewünschte Feldstärke zu erzielen. Die Verwendung einer kleineren Anzahl von Windungen eines Leiters gestattet den Einsatz eines leistungsschwächeren Treibers für die Zufuhr des erforderlichen Stroms. Die Verwendung eines Leiters mit weniger Windungen kann außerdem erlauben, dass die Gradientenspule 10 bei gleichwertiger Hardware im Vergleich zu einer herkömmlichen Gradientenspule eine raschere maximale Anstiegsgeschwindigkeit aufweist. Oder die Gradientenspule 10 kann mit dem Ziel konstruiert sein, dieselbe Anzahl von Windungen eines Leiters wie eine herkömmliche Gradientenspule zu verwenden, und Vorteile aus einem stärkeren Magnetfeld ziehen. Dem Fachmann sollte verständlich sein, dass manche Ausführungsbeispiele Vorteile sowohl aus einem stärkeren Feld als auch einer rascheren Anstiegsgeschwindigkeit nutzen können.
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Unter Bezugnahme auf 3 sind schematische Darstellungen einer primären X-Spule 32, einer primären Y-Spule 34 und einer primären (Gradientenspule) Z-Spule 36 gezeigt. Die primäre X-Spule 32, die primäre Y-Spule 34 und die primäre Z-Spule 36 passen in einer konzentrischen Weise zusammen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die primäre Z-Spule 36 die innerste Spule sein, die primäre Y-Spule 34 kann außerhalb der primären Z-Spule 36 angeordnet sein, und die primäre X-Spule 32 kann außerhalb der primären Y-Spule angeordnet sein. Die primäre X-Spule, die primäre Y-Spule und die primäre Z-Spule können gemäß weiterer Ausführungsbeispiele unterschiedlich angeordnet sein. Die primäre X-Spule 32, die primäre Y-Spule 34 und die primäre Z-Spule basieren jeweils auf einem Leiter, der eine Anzahl von Windungen bildet. Die Stärke jeder Spule ist durch die Anzahl der Windungen, den Abstand der Windungen und die durch den Leiter fließende Strommenge bestimmt. Gemäß dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Y-Spule für den oberen Primärspulenabschnitt 24 und den unteren Primärspulenabschnitt 26 einen gesonderten Satz von Windungen auf. Eine erste Anzahl von Windungen 38 ist auf dem unteren Primärspulenabschnitt 26 gezeigt, und eine zweite Anzahl von Windungen 40 ist auf dem oberen Primärspulenabschnitt 24 gezeigt.
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Indem wieder Bezug auf 2 genommen wird, enthält die Abschirmspule 14 einen oberen Abschirmspulenabschnitt 42 und einen unteren Abschirmspulenabschnitt 44. Die Linie A-A' repräsentiert die Trennung des oberen Abschirmspulenabschnitts 42 von dem unteren Abschirmspulenabschnitt 44. Der obere Abschirmspulenabschnitt 42 ist der Teil der Abschirmspule oberhalb der Linie A-A', und der untere Abschirmspulenabschnitt 44 ist der Teil der Abschirmspule unterhalb der Linie A-A'. Die Abschirmspule 10 ist außerhalb der Primärspule 12 angeordnet. Gemäß einem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Abschirmspule 14 im Querschnitt im Wesentlichen dieselbe Gestalt auf wie die Primärspule 12. Der untere Abschirmspulenabschnitt 44 ist im Querschnitt weniger gekrümmt als der obere Abschirmspulenabschnitt 42. Gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel definiert der untere Abschirmspulenabschnitt eine im Wesentlichen flache Bodenfläche 45.
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Die Abschirmspule 14 ist dazu eingerichtet, das durch die Primärspule 12 in dem Bereich außerhalb der Abschirmspule 14 erzeugte Magnetfeld zu reduzieren. Um das durch die Primärspule 12 erzeugte Magnetfeld im Wesentlichen aufzuheben, ist die Abschirmspule 14 dazu eingerichtet, dass der Strom in ihr gegenüber der Primärspule 12 in entgegengesetzter Richtung fließt. Da die Primärspule eine primäre X-Spule, eine primäre Y-Spule und eine primäre Z-Spule enthält, enthält die Abschirmspule eine X-Abschirmungsspule, eine Y-Abschirmungsspule und eine Z-Abschirmungsspule, um das von der Primärspule ausgehende Magnetfeld weitgehend abzuschirmen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel basieren die X-Abschirmungsspule, die Y-Abschirmungsspule und die Z-Abschirmungsspule jeweils auf einem elektrisch leitfähigen Material, das in einer ähnlichen Weise wie die Primärspule eine Anzahl von Windungen bildet. Allerdings kann sich der Abstand und/oder die Anzahl von Windungen in der Abschirmspule 14 von der Hauptspule unterscheiden. Beispielsweise weist die Abschirmspule 14 gemäß einem Ausführungsbeispiel eine geringer Zahl von Windungen auf als die Primärspule 12, da sich die Abschirmspule 14 außerhalb der Primärspule 12 und somit näher an dem Volumen befindet, in dem eine Abschirmung gewünscht ist. Die Abschirmspule 14 weist eine Breite 46 auf, die größer ist als eine Höhe 48.
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Mit Bezug auf 2 und 3 können die Primärspule 12 und die Abschirmspule 14 gemäß einem Ausführungsbeispiel miteinander elektrisch verbunden sein. Beispielsweise kann die primäre X-Spule 32 und die (nicht gezeigte) X-Abschirmungsspule auf einem einzigen Strompfad basieren. Die primäre Y-Spule 34 und die (nicht gezeigte) Y-Abschirmungsspule können auf einem einzigen Strompfad basieren. Außerdem können die primäre Z-Spule 36 und die (nicht gezeigte) Z-Abschirmungsspule auf einem einzigen Strompfad basieren. Ein elektrisches Verbinden der Primärspule 12 mit der Abschirmspule 14 kann dazu beitragen, eine ständigen Aufrechterhaltung einer optimalen Abschirmungsleistung sicherzustellen.
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Die Primärspule 12 und die Abschirmspule 14 kann so eingerichtet sein, dass die Gradientenspule 10 während des Betriebs in einem MRI-System weder ein wesentliches Nettodrehmoment noch einen wesentlichen Nettoschub erfährt. Die Techniken, die zur Konstruktion einer Gradientenspule erforderlich sind, die mit minimalem Nettodrehmoment und minimalem Nettoschub arbeitet, sind dem Fachmann hinlänglich bekannt und werden daher nicht im Einzelnen erläutert.
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Es ist in vieler Hinsicht von Vorteil, wenn der untere Abschirmspulenabschnitt 44 eine Gestalt aufweist, die, wie in dem in den 1 und 2 veranschaulicht Ausführungsbeispiel gezeigt, im Querschnitt weniger gekrümmt ist als der obere Abschirmspulenabschnitt 42. Erstens sind durch die Tatsache, dass der untere Abschirmspulenabschnitt 44 von der Primärspule 12 etwa gleich weit beabstandet ist, wie in dem oberen Abschirmspulenabschnitt 42, weniger Probleme in Zusammenhang mit einer ”Überabschirmung” der Primärspule 12 vorhanden. Zweitens eignet sich die Gradientenspule 10 für den Einsatz als Einschubspule besser, da der untere Abschirmspulenabschnitt 44 flacher ist, wie nachstehend mehr im Einzelnen erläutert.
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Unter Bezugnahme auf 4 ist eine schematische Darstellung einer Einschubgradientenspule 50 in einem Magnetresonanztomographie-(MRI)-System 52 gezeigt. Die Einschubgradientenspule 50 ist in einem Haupttunnel 54 des MRI-Systems 52 positioniert. Die Einschubgradientenspule 50 weist in einer Weise, die dem in 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ähnelt, eine Primärspule 56 und eine Abschirmspule 58 auf. Die Einschubgradientenspule 50 kann außerdem gemäß einem Ausführungsbeispiel eine HF-Abschirmung 57 aufweisen, die auf der Innenseite der Primärspule 56 angeordnet ist. Die Abschirmspule 58 des in 4 dargestellten Ausführungsbeispiels weist eine Gestalt mit einer im Wesentlichen flachen Bodenfläche 59 auf. Die im Wesentlichen flache Bodenfläche 59 erlaubt ein einfaches Einschieben der Einschubgradientenspule 50 in den Haupttunnel 54 des MRI-Systems 52. Beispielsweise kann die Einschubgradientenspule 50 ohne ein Entfernen des (nicht gezeigte) Patiententisches eingeführt werden. Gemäß noch einem Ausführungsbeispiel kann die Einschubgradientenspule 50 auf der Oberseite einer Schiene 60 eingeführt werden.
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Mit Bezug auf 5 ist eine Einschubgradientenspule 61 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel schematisch veranschaulicht. Die Einschubgradientenspule 61 ist dazu eingerichtet, den Kopf eines Patienten 62 bildgebend aufzunehmen. Die Einschubgradientenspule 61 enthält eine Primärspule 64 und eine Abschirmspule 66, die außerhalb der Primärspule 64 angeordnet ist. Der Querschnitt sowohl der Primärspule 64 als auch der Abschirmspule 66 hat eine Gestalt, die, ähnlich wie in dem gemäß 1 und 2 beschriebenen Ausführungsbeispiel, an dem unteren Bereich flacher ist. Allerdings ist die Einschubgradientenspule 61 gestaltet, um an einem Patientenaufnahmeende 72 eine obere Ausbuchtung 68 und eine untere Ausbuchtung 70 zu bilden. Die obere Ausbuchtung 68 und die untere Ausbuchtung 70 definieren gemeinsam einen ersten Schulterausschnitt 74 und einen zweiten Schulterausschnitt 76. Bei Verwendung für eine bildgebende Erfassung des Kopfes des Patienten 62 erlauben die obere Ausbuchtung 68 und die untere Ausbuchtung 70 es, den Kopf des Patienten durch Aufnahme der Schultern des Patienten weiter in die Einschubgradientenspule 61 einzuführen.
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Die Einschubgradientenspule 61 enthält ferner eine erste Komponente 78 und eine zweite Komponente 80, die dazu eingerichtet sind, mit der (in 4 dargestellten) Schiene 60 des (in 4 dargestellten) MRI-Systems 52 in Eingriff zu kommen. Die erste Komponente 78 und die zweite Komponente 80 können gestaltet sein, um in einer komplementären Weise auf die Schiene 60 passen, oder die erste Komponente 78 und die zweite Komponente 80 können die Schiene 60 positiv in Eingriff nehmen. Zusätzliche Ausführungsbeispiele können mehr als eine Schiene in Eingriff nehmen oder können einen unterschiedlich gestalteten Anschluss verwenden. Die Einschubgradientenspule 61 kann ferner Spulen aufweisen, die in z-Richtung, wie sie durch die Koordinatenachse 82 gezeigt ist, asymmetrisch sind. Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die Primärspule 64 und die Abschirmspule 66 beide geeignet konstruiert sein, um den linearen Bereich des Gradientenfelds näher an das Patientenaufnahmeende 72 der Einschubgradientenspule 61 heran zu bringen.
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Unter Bezugnahme auf 6 ist eine schematische Schnittansicht einer primären Gradientenspule gemäß einem Ausführungsbeispiel gezeigt. Die primäre Gradientenspule 100 weist einen Hohlleiter 102 auf. Der Hohlleiter 102 kann aus Kupfer oder aus einem beliebigen sonstigen elektrisch leitfähigen Material hergestellt werden. Der Hohlleiter 102 bildet einen Durchlasspfad 104, der dazu eingerichtet ist, ein Kühlmittel zu befördern, um die Temperatur der primäre Gradientenspule 100 zu regulieren. Dem Fachmann sollte verständlich sein, dass eine Abschirmspule auch eine Konstruktion aufweisen kann, die derjenigen ähnelt, die in der Querschnittsansicht von 6 gezeigt ist.
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Unter Bezugnahme auf 7 ist eine schematische Darstellung einer Schnittansicht einer primären Gradientenspule gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel gezeigt. Die primäre Gradientenspule 110 enthält eine erste Rohrleitung 112 und eine zweite Rohrleitung 114, die in der primären Gradientenspule 110 angeordnet ist. Die erste Rohrleitung 112 ist dazu eingerichtet, ein Kühlmittel in einem ersten Durchlasskanalpfad 116 zu befördern, und die zweite Rohrleitung 114 ist dazu eingerichtet, ein Kühlmittel in einem zweiten Durchlasskanalpfad 118 zu befördern. Dem Fachmann sollte klar sein, dass manche Ausführungsbeispiele nur eine einzige Rohrleitung enthalten können, während andere Ausführungsbeispiele mehr als zwei Rohrleitungen enthalten können, die in der primären Gradientenspule 110 angeordnet sind. Gemäß einem Ausführungsbeispiel können auch eine oder mehrere innenliegende Rohrleitungen verwendet werden, um eine Abschirmspule zu kühlen.
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Die vorliegende Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung, einschließlich des besten Modus zu beschreiben, und um außerdem jedem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung in der Praxis einzusetzen, beispielsweise beliebige Einrichtungen und Systeme herzustellen und zu nutzen, und beliebige damit verbundene Verfahren durchzuführen. Der patentfähige Schutzumfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann andere dem Fachmann in den Sinn kommende Beispiele umfassen. Solche anderen Beispiele sollen in den Schutzumfang der Ansprüche fallen, falls sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich von dem wörtlichen Inhalt der Ansprüche nicht unterscheiden, oder falls sie äquivalente strukturelle Elemente enthalten, die nur unwesentlich von dem wörtlichen Inhalt der Ansprüche abweichen.
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Eine Gradientenspule 10 enthält eine Primärspule 12. Die Primärspule 12 weist einen oberen Primärspulenabschnitt 24 und einen unteren Primärspulenabschnitt 26 auf, wobei der untere Primärspulenabschnitt 26 im Querschnitt geringer gekrümmt ist als der obere Primärspulenabschnitt 24. Die Gradientenspule 10 enthält ferner eine Abschirmspule 14, die außerhalb der Primärspule 12 angeordnet ist. Die Abschirmspule 14 weist einen oberen Abschirmspulenabschnitt 42 und einen unteren Abschirmspulenabschnitt 44 auf, wobei der untere Abschirmspulenabschnitt 44 im Querschnitt geringer gekrümmt ist als der obere Abschirmspulenabschnitt 42.
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Bezugszeichenliste
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Fig. 1
- 10
- Gradientenspule
- 12
- Primärspule
- 14
- Abschirmspule
- 16
- Koordinatenachse
- 18
- Patiententunnel
- 20
- Längsachse
Fig. 2 - 10
- Gradientenspule
- 12
- Primärspule
- 14
- Abschirmspule
- 24
- Oberer Primärspulenabschnitt
- 26
- Unterer Primärspulenabschnitt
- 28
- Höhe
- 30
- Breite
- 42
- Oberer Abschirmspulenabschnitt
- 44
- Unterer Abschirmspulenabschnitt
- 45
- Flache Bodenfläche
- 46
- Breite
- 48
- Höhe
Fig. 3 - 24
- Oberer Primärspulenabschnitt
- 26
- Unterer Primärspulenabschnitt
- 32
- Primäre X-Spule
- 34
- Primäre Y-Spule
- 36
- Primäre Z-Spule
- 38
- Erste Anzahl von Windungen
- 40
- Zweite Anzahl von Windungen
Fig. 4 - 50
- Einschubgradientenspule
- 52
- Magnetresonanztomographie-Bildgebungssystem
- 54
- Haupttunnel
- 56
- Primärspule
- 57
- HF-Abschirmung
- 58
- Abschirmspule
- 59
- Flache Bodenfläche
- 60
- Schiene
Fig. 5 - 61
- Einschubgradientenspule
- 62
- Patient
- 64
- Primärspule
- 66
- Abschirmspule
- 68
- Obere Ausbuchtung
- 70
- Untere Ausbuchtung
- 72
- Patientenaufnahmeende
- 74
- Erster Schulterausschnitt
- 76
- Zweiter Schulterausschnitt
- 78
- Erste Komponente
- 80
- Zweite Komponente
Fig. 6 - 100
- Primäre Gradientenspule
- 102
- Hohlleiter
- 104
- Durchlasspfad
Fig. 7 - 110
- Primäre Gradientenspule
- 112
- Erste Rohrleitung
- 114
- Zweite Rohrleitung
- 116
- Erster Durchlasskanalpfad
- 118
- Zweiter Durchlasskanalpfad
