DE102011086964B4

DE102011086964B4 - Magnetresonanz-Antennenanordnung, Magnetresonanzanlage und Verwendung einer Magnetresonanz-Antennenanordnung

Info

Publication number: DE102011086964B4
Application number: DE201110086964
Authority: DE
Inventors: Volker Matschl; Jürgen Nistler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2011-11-23
Filing date: 2011-11-23
Publication date: 2013-06-13
Anticipated expiration: 2031-11-24
Also published as: DE102011086964A1; US20130127463A1; US9279870B2; CN103135080A

Abstract

Es wird eine Magnetresonanz-Antennenanordnung (10) mit zumindest einer ersten Antennengruppe (11a, 11b), die eine Mehrzahl von einzeln ansteuerbaren ersten Antennenleiterschleifen (L11) umfasst, und einer der ersten Antennengruppe (11a, 11b) benachbarten zweiten Antennengruppe (15), die eine Mehrzahl von einzeln ansteuerbaren, länglichen zweiten Antennenelementen (16) umfasst. Dabei erstrecken sich die ersten Antennenleiterschleifen (L11) im Wesentlichen in einer ersten Erstreckungsfläche (F11) und sind in der ersten Erstreckungsfläche (F11) in einer ersten Richtung (R11) in einer Reihe hintereinander angeordnet. Die länglichen zweiten Antennenelemente (16) erstrecken sich mit ihren Längsachsen quer zur ersten Richtung (R11) parallel nebeneinander angeordnet in einer zweiten Erstreckungsfläche (F15), die im Wesentlichen parallel zu der ersten Erstreckungsfläche (F11) verläuft. Die zweiten Antennenelemente (16) sind dabei an einem ersten Endbereich (E16a) und an einem zweiten Endbereich (E16b) mit einem leitenden Element (5) so gekoppelt, dass sie jeweils mit dem leitenden Element (5) eine zweite Leiterschleife (L15) bilden, die unter einem Winkel zu der ersten Erstreckungsfläche (F11) steht, und die zweiten Antennenelemente (16) sind so angeordnet, dass sie zumindest in einem der Endbereiche (E16a, E16b) jeweils eine benachbarte erste Antennenleiterschleife (L11) überlappen. Weiterhin werden eine Magnetresonanzanlage (1) mit einer solchen Magnetresonanz-Antennenanordnung (10) und eine Verwendung einer derartigen Magnetresonanz-Antennenanordnung (10) in einer Magnetresonanzanlage (1) beschrieben.

Description

Die Erfindung betrifft eine Magnetresonanz-Antennenanordnung für eine Magnetresonanzanlage mit zumindest einer ersten Antennengruppe, die eine Mehrzahl von einzeln ansteuerbaren ersten Antennen-Leiterschleifen umfasst. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Magnetresonanzanlage mit einer solchen Magnetresonanz-Antennenanordnung.
Bei der Magnetresonanztomographie handelt es sich um eine inzwischen weit verbreitete Technik zur Gewinnung von Bildern vom Körperinneren eines lebenden Untersuchungsobjekts. Um mit diesem Verfahren ein Bild zu gewinnen, muss zunächst der Körper bzw. das zu untersuchende Körperteil des Patienten oder Probanden einem möglichst homogenen statischen Grundmagnetfeld (B₀-Feld) ausgesetzt werden, welches von einem Grundfeldmagnetsystem des Magnetresonanzsystems erzeugt wird. Diesem Grundmagnetfeld werden während der Aufnahme der Magnetresonanzbilder schnell geschaltete Gradientenfelder zur Ortskodierung überlagert, die von sogenannten Gradientenspulen erzeugt werden. Außerdem werden mit Hochfrequenzantennen Hochfrequenzpulse einer definierten Feldstärke, das so genannte „B₁-Feld”, in das Untersuchungsobjekt eingestrahlt. Mittels dieser Hochfrequenzpulse werden die Kernspins der Atome im Untersuchungsobjekt derart angeregt, dass sie um einen so genannten „Anregungsflipwinkel” aus ihrer Gleichgewichtslage parallel zum Grundmagnetfeld ausgelenkt werden. Die Kernspins präzedieren dann um die Richtung des Grundmagnetfelds. Die dadurch erzeugten Magnetresonanzsignale werden von Hochfrequenzempfangsantennen aufgenommen. Die Magnetresonanzbilder des Untersuchungsobjekts werden schließlich auf Basis der empfangenen Magnetresonanzsignale erstellt.
Zur Aussendung der benötigten Hochfrequenzpulse in einen Messraum, in dem sich das Untersuchungsobjekt befindet, und gegebenenfalls auch zum Empfang der Magnetresonanzsignale aus dem Untersuchungsobjekt weist der Tomograph üblicherweise eine fest im Tomographengehäuse installierte Hochfrequenzantenne auf, die auch als „Ganzkörper-Antenne” bezeichnet wird. Typische Aufbauten für Ganzkörper-Antennen sind sogenannte „Käfigstrukturen” bzw. „Birdcage-Strukturen”, TEM-Antennen (TEM = Transversal Elektromagnetisch) sowie Sattelspulen.
Insbesondere bei modernen Magnetresonanzanlagen (MR-Anlagen), die mit Grund-Magnetfeldstärken von 3 Tesla oder mehr arbeiten, kommt es aufgrund der Wechselwirkung des Untersuchungsobjekts bzw. Patienten mit den Feldern der Hochfrequenz-Antennenanordnung zu Beeinträchtigungen in der Bildqualität. Hierfür sind vornehmlich Wirbelströme verantwortlich, die im Körper des Patienten auftreten können. Die Beeinträchtigung in der Bildqualität äußert sich vor allem in einer räumlichen Variation der Flipwinkel bei der Sendephase oder in Variationen des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses während des Empfangs. Zusätzlich spielt bei derartig hohen Magnetfeldstärken auch die Absorption der Sendeleistung der Hochfrequenzpulse im Untersuchungsobjekt (beispielsweise die sogenannte spezifische Absorptionsrate = SAR) eine größere Rolle. So sind manche Bildgebungssequenzen durch die strenge Limitierung der zulässigen Leistungsabsorption in ihrer Qualität eingeschränkt. Zur Lösung oder Reduzierung dieser Probleme wird bereits seit einiger Zeit vorgeschlagen, nicht mehr die bisher üblichen, einfach zirkular polarisierten Sendeantennen, sondern sogenannte Antennenarrays zu verwenden, die einer Vielzahl von einzeln, d. h. unabhängig voneinander ansteuerbaren Antennenelementen bzw. Antennen-Leiterschleifen umfassen. Wird dann entsprechend auch ein Mehrkanal-Sendesystem verwendet, mit dem die einzelnen Antennenelemente bzw. Antennen-Leiterschleifen unabhängig voneinander mit Hochfrequenzpulsen beaufschlagt werden können, kann im Prinzip das Hochfrequenz-Anregungsfeld und somit die räumliche Flipwinkelverteilung beliebig gewählt werden. Dadurch kann beispielsweise insbesondere auch eine Verringerung der SAR-Belastung des Patienten erreicht werden. Da mit derartigen Systemen parallel gleichzeitig mehrere HF-Pulse ausgesendet werden, die sich dann in einer vorgesehenen Weise überlagern, wird diese Technik auch als „parallele Sendetechnik” (pTX) und die Antennenarrays werden als „pTX-Arrays” bezeichnet. Bei den Empfangsspulen sind derartige Antennen-Arrays schon seit einiger Zeit, insbesondere in den nah am Untersuchungsobjekt anzubringenden Lokalspulen, üblich. Damit kann beim Empfang das Signal-zu-Rausch-Verhältnis verbessert und die Aufnahmezeit verringert werden.
Eine wesentliche Anforderung an die Antennenanordnung für pTX-Arrays ist eine ausreichende Entkopplung der einzelnen Antennenelemente bzw. Antennen-Leiterschleifen, um ein Übersprechen und damit eine eventuelle Vermischung der separaten Sendekanäle zu erreichen. Für Antennenanordnungen, deren Antennenelemente nur über den Umfang des in der Regel zylinderförmig ausgebildeten Messraums (häufig als „Patiententunnel” bezeichnet) hinweg angeordnet sind, sind zur Entkopplung verschiedene praktische Möglichkeiten bekannt, wie beispielsweise ein Überlapp zweier entlang des Umfangs benachbarter Antennen-Leiterschleifen um ein bestimmtes Maß.
Eine andere Möglichkeit zur Entkopplung benachbarter Einzelantennenelemente ist aus der Patentanmeldung DE 102 44 172 A1 bekannt. Dabei wird die induktive Kopplung benachbarter Einzelantennen durch eine galvanisch kontaktfreie Entkoppelspule minimalisiert.
Problematisch ist jedoch die ausreichende Entkopplung von Antennenelementen in zwei Richtungen, beispielsweise nicht nur in Umfangsrichtung, sondern auch in Längsrichtung (Achsrichtung) des Patiententunnels nebeneinander angeordnete Antennenelemente. Die bisher bekannten Antennenelemente, wie beispielsweise in dem Patent US 7,449,888 B1 gezeigt wird, sind nur jeweils von Antennenelementen entkoppelt, die nur in einer Richtung bestimmten Richtung angeordnet sind. Das genannte Patent zeigt dabei die Entkopplung von Antennenelementen in Längsrichtung durch Überlapp von Antennenelementen.
Die bei den Empfangsantennen bisher bekannten Methoden sind bei Antennenanordnungen, die zum Senden eingesetzt werden sollen, ungeeignet, da die im Empfangsbereich genutzten Vorverstärkerentkopplungen bei Sendeantennen nicht angewandt werden können. Andererseits ist es aber sinnvoll, auch pTX-Antennenanordnungen zu bauen, die nicht nur in Umfangsrichtung, sondern auch in Achsrichtung nebeneinander angeordnete, einzeln ansteuerbare Antennenelemente bzw. Antennen-Leiterschleifen aufweisen. Die in Umfangsrichtung angeordneten einzelnen Antennenelemente lassen nämlich im Wesentlichen nur eine direkte Verbesserung der Anregung in einer transversalen, d. h. senkrecht auf der Achsrichtung des Patiententunnels stehenden Ebene zu. Andere Ebenen sind hierdurch nur gering beeinflussbar und dann auch nur unter Aufbietung von höheren Leistungen, was wiederum mit einem höheren SAR verbunden ist. Um auch andere beliebige Ebenen innerhalb des Messraums, dreidimensionale Bereiche oder gedrehte Schichten beliebig optimal beeinflussen zu können, sind daher auch in Achsrichtung nebeneinander angeordnete, unabhängig voneinander ansteuerbare Antennenelemente erforderlich.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Magnetresonanz-Antennenanordnung zu schaffen, welche in zwei Richtungen, insbesondere bei einer um einen Patiententunnel angeordneten Ganzkörperantenne in Umfangsrichtung und in Achsrichtung, angeordnete, unabhängig ansteuerbare Antennenelemente bzw. Antennen-Leiterschleifen aufweist, die in einfacher Weise ausreichend voneinander elektromagnetisch entkoppelt sind.
Diese Aufgabe wird durch eine Magnetresonanz-Antennenanordnung gemäß Patentanspruch 1 sowie durch eine Magnetresonanzanlage nach Anspruch 13 mit einer solchen Magnetresonanz-Antennenanordnung bzw. durch die Verwendung einer entsprechenden Magnetresonanz-Antennenanordnung zur Aussendung von Magnetresonanz-Anregungssignalen in einer Magnetresonanzanlage gemäß Anspruch 14 gelöst.
Eine erfindungsgemäße Magnetresonanz-Antennenanordnung (im Folgenden kurz MR-Antennenanordnung genannt) weist, wie eingangs erwähnt, zumindest eine erste Antennengruppe auf, die eine Mehrzahl von einzeln ansteuerbaren ersten Antennen-Leiterschleifen (als eine spezielle Form von Antennenelementen) umfasst. Zusätzlich weist die MR-Antennenanordnung eine der ersten Antennengruppe benachbarte zweite Antennengruppe auf, die eine Mehrzahl von einzeln ansteuerbaren länglichen, beispielsweise streifenartig ausgebildeten, zweiten Antennenelementen umfasst.
Dabei erstrecken sich die ersten Antennen-Leiterschleifen im Wesentlichen in einer ersten (gedachten) Erstreckungsfläche und sind dabei in dieser ersten Erstreckungsfläche in eine erste Richtung in einer Reihe hintereinander angeordnet. Dass die ersten Antennen-Leiterschleifen sich im Wesentlichen in der ersten Erstreckungsfläche erstrecken, ist dabei so zu verstehen, dass die von den Leiterbahnen der Antennen-Leiterschleifen jeweils umschriebenen Antennenflächen in dieser gedachten Erstreckungsfläche liegen, abgesehen von eventuellen geringen Abweichungen durch beispielsweise ein Übereinanderlegen bzw. -drucken der einzelnen Leiterbahnen oder Ähnliches.
Die länglichen zweiten Antennenelemente liegen dagegen mit ihren Längsachsen quer, vorzugsweise senkrecht, zur ersten Richtung parallel nebeneinander angeordnet in einer zweiten (gedachten) Erstreckungsfläche, die im Wesentlichen parallel zu der ersten Erstreckungsfläche verläuft. Das heißt, die erste Erstreckungsfläche und die zweite Erstreckungsfläche laufen, abgesehen von geringen Abweichungen, parallel in einem bestimmten Abstand – von beispielsweise wenigen Millimetern oder mehr – übereinander. Die zweiten Antennenelemente können dabei wiederum zumindest eine weitere Reihe bilden, die insbesondere parallel zu der Reihe der ersten Antennen-Leiterschleifen verläuft. Diese zweiten Antennenelemente sind an einem ersten Endbereich und an einem zweiten Endbereich, bevorzugt über kapazitive Elemente, jeweils mit einem leitenden Element gekoppelt, so dass sie jeweils mit dem leitenden Element eine Leiterschleife bilden, die unter einem Winkel, vorzugsweise im Wesentlichen von 90°, d. h. hochkant, zu der ersten Erstreckungsfläche steht. Diese zweiten Antennenelemente sind beispielsweise als sogenannte TEM-Antennen aufgebaut.
Erfindungsgemäß ist die Anordnung der ersten und zweiten Antennengruppe jeweils derart, dass die zweiten Antennenelemente zumindest in einem der Endbereiche jeweils eine benachbarte erste Antennen-Leiterschleife räumlich überlappen. Dieser Überlapp ist so gewählt, dass die ersten Antennen-Leiterschleifen der ersten Antennengruppe jeweils von dem betreffenden Antennenelement (bzw. somit der zweiten Antennen-Leiterschleife) der zweiten Antennengruppe zumindest um ein vorgegebenes Maß entkoppelt ist.
Es hat sich herausgestellt, dass durch diese Anordnung der Antennen-Leiterschleifen der ersten Antennengruppe und der Leiterschleifen der dazu benachbarten zweiten Antennengruppe in einer Form, bei der die Leiterschleifen quer, vorzugsweise senkrecht, aufeinander stehen, sich eine rein durch die Geometrie erreichte ausreichende elektromagnetische Entkopplung erzielen lässt. Eine zusätzliche aktive Entkopplung, wie dies beispielsweise bei Empfangsantennen in den Vorverstärkern durchgeführt werden kann, ist dann nicht erforderlich. Dabei werden ohne größeren Aufwand zwischen den einzelnen benachbarten Antennen-Leiterschleifen und Antennenelementen Entkopplungen von besser als –15 dB erreicht.
Eine erfindungsgemäße Magnetresonanzanlage kann im Prinzip wie eine herkömmliche zur Aussendung von pTX-Pulsen geeignete MR-Anlage ausgebildet sein. D. h. die MR-Anlage muss eine Hochfrequenz-Versorgungseinrichtung mit einer Vielzahl von Sendekanälen sein, um die einzelnen Antennenelemente bzw. Antennen-Leiterschleifen jeweils unabhängig voneinander mit Hochfrequenzsignalen zu versorgen, so dass diese Hochfrequenzfelder aussenden, die sich dann zu einem gewünschten Gesamt-Hochfrequenzfeld überlagern. Erforderlich ist jedoch zusätzlich, dass die MR-Anlage eine erfindungsgemäße Magnetresonanz-Antennenanordnung aufweist, die dann zur Aussendung von Magnetresonanz-Anregungssignalen innerhalb der MR-Anlage verwendet werden kann. Aufgrund der Verwendung als Magnetresonanz-Antennenanordnung ist klar, dass die einzelnen Antennen-Leiterschleifen bzw. Antennenelemente so ausgebildet sind, dass sie hinsichtlich der Frequenzen der auszusendenden Magnetresonanz-Anregungssignale bzw. der zu empfangenden Magnetresonanzsignale resonant eingestimmt und bei Bedarf auch verstimmt werden können, um sie inaktiv zu schalten.
Die abhängigen Ansprüche und die weitere Beschreibung enthalten besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung, wobei insbesondere die Ansprüche einer Kategorie auch analog den abhängigen Ansprüchen einer der anderen Kategorien weitergebildet sein kann.
Wie bereits eingangs erwähnt, besteht das Hauptproblem der Entkopplung bei sogenannten Ganzkörperantennen, die in der Regel im Tomographengehäuse (Scannergehäuse) der Magnetresonanztomographie-Anlage fest eingebaut sind und üblicherweise auf einem Tragrohr aufgebaut sind. Dementsprechend ist die Magnetresonanz-Antennenanordnung auch vorzugsweise als Ganzkörperspule ausgebildet. Dennoch ist nicht ausgeschlossen, dass eine erfindungsgemäße Magnetresonanz-Antennenanordnung auch als Lokalspule ausgebildet ist, insbesondere als Lokalspule, welche ebenfalls einen im Wesentlichen zylinderartigen Aufbau aufweist, wie beispielsweise eine Kopfspule.
Insbesondere bei einem Aufbau auf einem Tragrohr eines Scanners entspricht die erste Erstreckungsfläche dementsprechend im Wesentlichen einer Zylindermantelfläche und die erste Richtung verläuft dann vorzugsweise entlang des Zylinderumfangs, so dass die entlang einer Reihe angeordneten ersten Antennen-Leiterschleifen eine ringförmige Antennenstruktur um den Zylinderumfang bilden. „Im Wesentlichen” ist hierbei so zu verstehen, dass diese Erstreckungsfläche eine rohrartige Grundstruktur ummantelt, ggf. auch eine von der Grundform zylinderartige Struktur, die aber Durchmesseränderungen entlang der Zylinderachse wie Vorsprünge, Eindellungen, Taillierungen oder am Rand jeweils Verjüngungen etc. aufweist. Bei einem derartigen Aufbau der ersten Antennengruppe mit einzelnen, entlang des Umfangs in einer Reihe nebeneinander angeordneten Antennen-Leiterschleifen wird also eine Art Birdcage-Struktur gebildet. Da diese Birdcage-Struktur aus einzeln ansteuerbaren Leiterschleifen besteht, werden diese Strukturen auch als „degenerierte Birdcage-Antenne” (im Folgenden „DBC-Antenne” oder „DBC”) bezeichnet.
Wie bereits eingangs erläutert, ist es zur Entkopplung zweier benachbarter Leiterschleifen innerhalb einer solchen DBC-Antenne möglich, dass sich die Leiterschleifen jeweils um ein bestimmtes Maß überlappen. Bei einer alternativen, bevorzugten Variante weisen zwei in einer Reihe unmittelbar benachbarte erste Antennen-Leiterschleifen einen gemeinsamen Leiterschleifenabschnitt mit einem kapazitiven Element auf, um die benachbarten Leiterschleifen gegeneinander zu entkoppeln. Von der Leiterbahnstruktur ist eine derartige DBC-Antenne dann wie eine klassische Birdcage-Antenne mit beispielsweise zwei Endringen und sich parallel entlang des Umfangs zwischen den Endringen erstreckenden Antennenstäben aufgebaut. Zwischen den Antennenstäben befinden sich in den Endringen jeweils kapazitive Elemente. Zusätzlich befinden sich bei einer DBC zur Entkopplung auch in den Antennenstäben kapazitive Elemente. Zudem ist an einem der Endringe an den kapazitiven Elementen zwischen zwei Antennenstäben jeweils für jede der Antennen-Leiterschleifen, die jeweils aus zwei benachbarten Antennenstäben sowie die Antennenringsegmente zwischen diesen Antennenstäben gebildet werden, eine separate Einspeisstelle vorgesehen.
Die zweiten Antennenelemente sind, wie bereits oben erwähnt, jeweils an ihrem ersten Endbereich und an ihrem zweiten Endbereich mit einem leitenden Element gekoppelt, um so gemeinsam mit diesem leitenden Element eine Leiterschleife zu bilden. Vorzugsweise sind die zweiten Antennenelemente an ihrem ersten Endbereich und an ihrem zweiten Endbereich jeweils über kapazitive Elemente mit einer, vorzugsweise gemeinsamen, Leitfläche eines Hochfrequenzschirms gekoppelt. Dieser Hochfrequenzschirm umgibt beispielsweise bei einer Ganzkörperantenne die komplette Antennenstruktur. Hierzu ist der Hochfrequenzschirm üblicherweise ebenfalls zylinderförmig ausgebildet und liegt radial außerhalb der erfindungsgemäßen Magnetresonanz-Antennenanordnung, um diese von der noch weiter radial außen liegenden Gradientenspulenanordnung abzuschirmen. Durch diesen Hochfrequenzschirm kann Streustrahlung von der Magnetresonanz-Antennenanordnung in die Gradientenspulenanordnung und umgekehrt vermieden bzw. auf ein akzeptables Maß reduziert werden.
Wie ebenfalls bereits erwähnt, stehen die durch die zweiten Antennenelemente gemeinsam mit dem leitenden Element (insbesondere die Leiterfläche des Hochfrequenzschirms) gebildeten zweiten Leiterschleifen jeweils unter einem Winkel, vorzugsweise senkrecht, zur ersten Erstreckungsfläche. Verläuft diese auf einem Zylinderumfang, bedeutet dies, dass die durch die zweiten Antennenelemente und beispielsweise die Leiterfläche des Hochfrequenzschirms gebildeten Leiterschleifen mit ihren Leiterschleifenebenen (d. h. die Ebene, in der die Leiterschleife verläuft) radial nach außen verlaufend angeordnet sind.
Um eine optimale Sendecharakteristik aufzuweisen, beträgt vorzugsweise der Abstand zwischen den zweiten Antennenelementen und dem zugehörigen leitenden Element, beispielsweise der Leiterfläche des Hochfrequenzschirms, mindestens 10 mm, vorzugsweise sogar mindestens 20 mm.
Ein solches längliches Antennenelement kann prinzipiell eine beliebige längliche Form aufweisen, beispielsweise als Rohr oder dergleichen ausgebildet sein. Bei einer besonders günstigen und bevorzugten Form handelt es sich einfach um breite Leiterstreifen. Unabhängig von der konkreten Ausgestaltung weisen die länglichen Antennenelemente dabei senkrecht zu ihrer Längserstreckung in der zweiten Erstreckungsfläche eine Breite von mindestens 5 mm, vorzugsweise von mindestens 20 mm, auf.
Grundsätzlich reicht es aus, wenn die ersten Antennen-Leiterschleifen der ersten Antennengruppe und die jeweils zu der einzelnen Antennen-Leiterschleife benachbarten Leiterschleifen der zweiten Antennenelemente quer, bevorzugt im Wesentlichen senkrecht, zueinander stehen, um eine ausreichende Entkopplung von minus –15 dB zu erreichen. Die Entkopplung ist dabei umso besser, je weiter die jeweiligen Antennenelemente bzw. Antennen-Leiterschleifen voneinander beabstandet sind. Andererseits ist – wie zuvor erwähnt – ein ausreichender Abstand zwischen den zweiten Antennenelementen und dem zugehörigen leitenden Element, beispielsweise der leitenden Fläche des Hochfrequenzschirms, erforderlich, um eine ausreichend gute Sendecharakteristik zu haben. Dieser Mindestabstand zwischen den zweiten Antennenelementen und dem Hochfrequenzschirm ist also bei einem Aufbau in Form einer tunnelartigen MR-Antennenanordnung mit einer entsprechenden radialen Bauhöhe verbunden. Insbesondere bei Ganzkörperantennen soll aber die radiale Bauhöhe so gering wie möglich gehalten werden. Daher ist bei einer Variante das zweite Antennenelement jeweils so angeordnet und mit einem leitenden Element, insbesondere dem Hochfrequenzschirm, so gekoppelt, dass die zweite Leiterschleife und die benachbarte erste Antennen-Leiterschleife kettengliedartig ineinander greifen. Auch hierbei wird bevorzugt darauf geachtet, dass die Antennen-Leiterschleifen im Wesentlichen senkrecht zueinander stehen. „Im Wesentlichen senkrecht” ist dabei wieder so zu verstehen, dass die gedachten Flächen, in denen die jeweiligen Leiterschleifen verlaufen, abgesehen von üblichen Toleranzen im Schnittpunkt senkrecht zueinander stehen. Insbesondere, wenn die erste Erstreckungsfläche, in welcher sich die ersten Antennen-Leiterschleifen erstrecken, in Form einer Zylinderoberfläche verläuft, gilt dies dementsprechend für die am gedachten Schnittpunkt bzw. der gedachten Schnittlinie liegende tangentiale Fläche an der ersten Erstreckungsfläche bzw. der Zylinderoberfläche.
Vorzugsweise besitzt die Magnetresonanz-Antennenanordnung mehrere solcher Antennengruppen, insbesondere zumindest drei, ggf. aber auch mehr als drei erste und zweite Antennengruppen, die alternierend in einer quer, vorzugsweise senkrecht bzw. parallel senkrecht, zu der ersten Richtung verlaufenden Erstreckungsrichtung angeordnet sind. Diese Erstreckungsrichtung entspricht bei einem Aufbau der Magnetresonanz-Antennenanordnung in Form eines Zylinders der Achsrichtung. D. h. es sind dann in Zylinderlängsrichtung wechselweise jeweils erste und zweite Antennengruppen angeordnet.
Insbesondere bei einem Aufbau als Ganzkörperspule ist es bevorzugt, dass die beiden in der Erstreckungsrichtung (d. h. insbesondere in der Achsrichtung des Patiententunnels) jeweils außen liegenden Antennengruppen durch erste Antennengruppen gebildet werden. Dadurch wird berücksichtigt, dass das Feld einer Antennengruppe, die aus länglichen in Achsrichtung des Patiententunnels verlaufenden Elementen besteht, in der axialen Richtung in der Regel langsamer als das Feld einer Birdcage-Antenne oder DBC-Antenne abfällt. Um in den äußeren Bereichen im Patiententunnel sowie außerhalb des Patiententunnels das Feld möglichst schnell abfallen zu lassen und so unnötige SAR-Belastung zu vermeiden, ist daher ein Aufbau, bei dem die zweite Antennengruppe im Wesentlichen nur im mittleren Bereich und an den äußeren axialen Bereichen jeweils erste Antennengruppe nach Art einer Birdcage angeordnet sind, eine bevorzugte Variante.
Um insbesondere bei einem Aufbau einer Ganzkörperantenne um einen üblichen rohrförmigen Patiententunnel mit beispielsweise einem Durchmesser von 60 bis 70 cm eine ausreichend gute Entkopplung mit gleichzeitig optimaler Sendecharakteristik zu erreichen, beträgt vorzugsweise der Abstand zwischen zwei in der Erstreckungsrichtung (d. h. beispielsweise Achsrichtung) aufeinander folgenden ersten Antennen-Leiterschleifen mindestens 15 cm und/oder maximal 20 cm. Alternativ oder zusätzlich beträgt dann der Abstand zwischen zwei in der Erstreckungsrichtung aufeinander folgenden zweiten Antennenelementen mindestens 10 cm und/oder maximal 30 cm.
Weiterhin kann eine Länge der ersten Antennen-Leiterschleifen in einer senkrecht zu der ersten Richtung verlaufenden Erstreckungsrichtung (d. h. beispielsweise wieder in Achsrichtung des Patiententunnels) mindestens 20 cm und/oder maximal 30 cm betragen. Besonders bevorzugt liegt die Länge im Bereich von 25 cm. Alternativ oder zusätzlich kann dann die Länge der zweiten Antennenelemente in der Erstreckungsrichtung mindestens 30 cm und/oder maximal 40 cm betragen, besonders bevorzugt im Bereich von 35 cm liegen.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Dabei sind in den verschiedenen Figuren gleiche Komponenten mit identischen Bezugsziffern versehen. Es zeigen:
1 eine grob schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Magnetresonanzanlage,
2 eine perspektivische schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Magnetresonanz-Antennenanordnung auf einem Tragrohr,
3 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Magnetresonanz-Antennenanordnung,
4 eine stirnseitige Prinzipdarstellung der Wirkungsweise eines zweiten Antennenelements gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel einer Magnetresonanz-Antennenanordnung nach 3,
5 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Magnetresonanz-Antennenanordnung,
6 eine Draufsicht auf eine schematische Abrollung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Magnetresonanz-Antennenanordnung.
1 zeigt grob schematisch eine Übersicht über eine Magnetresonanzanlage 1. Kernstück dieser Magnetresonanzanlage ist ein Tomograph bzw. Scanner 2, in dem sich ein zylinderförmiger Messraum 3, der Patiententunnel, befindet. Im Messraum 3 ist ein in der Regel verfahrbares Liegenbrett 6 angeordnet, welches aus dem Messraum 3 herausgefahren werden kann, um einen Patienten darauf zu lagern und ihn dann im Messraum 3 an einer bestimmten Position zu positionieren.
Der Messraum 3 ist radial außen von einem Tragrohr 4 begrenzt, auf welchem eine erfindungsgemäße Magnetresonanz-Antennenanordnung 10 angeordnet ist, die nachfolgend noch genauer erläutert wird. Weiter radial außen befindet sich ein Hochfrequenzschirm 5, der diese Magnetresonanz-Antennenanordnung 10 gegenüber einer (nicht dargestellten) Gradientenspulenanordnung sowie den Spulen des Magnetsystems zur Erzeugung eines möglichst homogenen Grundmagnetfelds im Messraum 3 abschirmt.
Der Tomograph 2 wird durch eine Steuereinrichtung 20 angesteuert, die insbesondere, neben vielen weiteren nicht dargestellten Komponenten, eine Hochfrequenz-Sendeeinrichtung 22 aufweist, welche die einzelnen Antennenelemente bzw. Antennen-Leiterschleifen der Magnetresonanz-Antennenanordnung 10 unabhängig voneinander mit Hochfrequenzsignalen beaufschlagt, so dass insgesamt ein bestimmtes Hochfrequenzfeld in den Messraum 3 ausgesendet wird. Hierzu weist die Sendeeinrichtung 22 eine Vielzahl von separaten Sendekanälen auf.
Dargestellt ist hier auch ein Block als eine weitere Schnittstelle 21, welche insgesamt symbolisieren soll, dass auch andere Komponenten innerhalb des Tomographen, beispielsweise die Gradientenspulen, die Grundfeldmagnetspulen, der Patiententisch etc., durch die Steuereinrichtung 20 angesteuert werden. Die Ansteuerung zur Akquisition von Magnetresonanzsignalen erfolgt in der Regel auf Basis von vorgegebenen und von einem Bediener modifizierbaren Steuerprotokollen.
Die im Untersuchungsobjekt dann durch die HF-Anregung induzierten Magnetresonanzsignale werden entweder wieder mit der Magnetresonanz-Antennenanordnung 10 und/oder mit weiteren Antennenanordnungen, beispielsweise (nicht dargestellten) Lokalspulen, empfangen und an eine Magnetresonanz-Empfangseinrichtung 23 der Steuereinrichtung 20 übergeben. Dort werden die Signale (Rohdaten) vorverarbeitet und in digitaler Form an eine Rekonstruktionseinrichtung 24 weitergeleitet, welche daraus in herkömmlicher Weise Magnetresonanzbilder konstruiert. Diese können beispielsweise in einem Speicher gespeichert und/oder an einem Terminal 25 dargestellt werden, über das ein Bediener die Steuereinrichtung 20 und somit auch den Tomographen 2 steuern kann. Weiterhin ist die Steuereinrichtung 20 in üblicher Weise an ein Netzwerk 26 angeschlossen, über das ebenso Rohdaten und/oder fertig rekonstruierte Bilddaten an andere Einheiten, insbesondere Massenspeicher, Befundungs-Workstations, Printer etc., versendet oder Daten wie z. B. Patientendaten oder Messprotokolle empfangen werden können.
In 2 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen MR-Antennenanordnung 10 auf einem Tragrohr 4 um einen Patiententunnel 3 dargestellt, wie sie beispielsweise in der MR-Anlage 1 gemäß 1 eingesetzt ist.
Diese MR-Antennenanordnung 10 besteht hier aus zwei ersten Antennengruppen 11a, 11b (im Folgenden auch DBC-Antennengruppen 11a, 11b genannt), die jeweils in Form einer DBC-Antenne aufgebaut sind. Diese beiden ersten Antennengruppen 11a, 11b sind in einem bezüglich des Tragrohrs 4 axialen Abstand voneinander angeordnet. Dazwischen befindet sich eine weitere, zweite Antennengruppe 15, bestehend aus mehreren länglichen Antennenelementen 16, die jeweils endseitig die beiden ersten Antennengruppen 11a, 11b überlappen. Bei dieser zweiten Antennengruppe 15 (im Folgenden auch TEM-Antennengruppe 15 genannt) handelt es sich um einen TEM-Antennenaufbau.
Zur weiteren Erläuterung des Aufbaus wird im Folgenden auch auf die 3 bis 6 verwiesen, wobei sich die 3 bis 5 von dem Aufbau in 2 dadurch unterscheiden, dass als längliche Antennenelemente 16 dort jeweils relativ dünne Leiterstreifen eingesetzt werden, wogegen in 2 rohrartige Antennenelemente 16 verwendet werden. Der prinzipielle Grundaufbau ist aber gleich.
Wie insbesondere aus der 2 und der 6 (die eine Abrollung der Antennenstruktur von oben darstellt) zu ersehen ist, besteht eine solche DBC-Antennengruppe 11a, 11b jeweils aus zwei in einer ersten Erstreckungsrichtung, hier der Umfangsrichtung R₁₁, verlaufenden Endringen 12, zwischen denen sich in einer zweiten Erstreckungsrichtung R₁₅ parallel laufende, entlang des Umfangs angeordnete Antennenstäbe 13 erstrecken, wie dies bei einer klassischen Birdcage-Antenne der Fall ist. In den Endringen 12 befindet sich jeweils zwischen je zwei Antennenlängsstäben 13 ein Kondensator C₁₂. Weiterhin befinden sich jeweils in den Antennenstäben 13 der DBC-Antennengruppen 11a, 11b abstimmbare Kondensatoren C₁₃. Zwei solcher benachbarter Antennenstäbe C₁₃ sowie die zwischen diesen beiden Antennenstäben C₁₃ liegenden Abschnitte/Segmente der Endringe 12 bilden jeweils einzelne Leiterschleifen L₁₁. Diese Leiterschleifen L₁₁ sind jeweils durch entsprechende (nicht dargestellte) Einspeiseanschlüsse, welcher in üblicher Weise an einem der Kondensatoren C₁₂ für jede der Leitenschleifen L₁₁ angeordnet sind, mit eigenen Hochfrequenzpulsen beaufschlagbar. Die Entkopplung der benachbarten Antennen-Leiterschleifen L₁₁ innerhalb einer DBC-Antennengruppe 11a, 11b ist durch die Verwendung des gemeinsamen Leiterabschnitts (d. h. den Antennenstab 13) und die darin befindliche Entkopplungskapazität C₁₃ realisiert. Um eine optimale Entkopplung zu erreichen, kann eine frequenzabhängige Einstellung der Entkoppelkondensatoren C₁₃ gemäß der Gleichung
erfolgen, wobei L die Induktivität des gemeinsamen Leiters zweier benachbarter Antennen-Leiterschleifen L₁₁, d. h. des Antennenstabs 13, ist und f die gewünschte Magnetresonanzfrequenz (Larmorfrequenz). Auf diese Weise lässt sich eine Entkopplung zweier benachbarter Antennen-Leiterschleifen L₁₁ innerhalb der DBC-Antennengruppe 11a, 11b ohne weiteres von –30 dB erreichen.
Die entlang des Tragrohrs 4 mittlere TEM-Antennengruppe 15 weist, wie in den 2 bis 6 dargestellt, jeweils längliche Antennenelemente 16 (im Folgenden auch TEM-Elemente 16 genannt) auf, die über Verbindungen 17 mit einem leitenden Element, hier konkret mit der leitenden Fläche des Hochfrequenzschirms 5, verbunden sind. In diesen Verbindungen 17 befinden sich geeignete Kondensatoren C₁₇, über die insbesondere auch eine Entkopplung benachbarter zweiter TEM-Elemente 16 voneinander möglich ist. Um beispielsweise eine Entkopplung benachbarter TEM-Elemente 16 von ca. 30 dB zu erreichen, können Kapazitäten in der Größenordnung von 1 bis 4 pF gewählt werden. Der Hochfrequenzschirm kann in üblicher Weise ausgebildet sein, beispielsweise mit einer leitenden Fläche, die auf Massepotential M liegt. Um die TEM-Antennenelemente 16 mit Hochfrequenzsignalen zu beaufschlagen, sind diese an einer Seite über eine übliche Impedanzanpassschaltung 18 mit einem Einspeiseanschluss 19 verbunden (siehe 3 und 5). Anstelle einer Verbindung mit dem Hochfrequenzschirm können die TEM-Elemente 15 auch jeweils mit einem eigenen Leiterstreifen als leitendes Element verbunden sein, welches sich beispielsweise in einer eigenen Ebene oberhalb bzw. innerhalb der Leiterfläche des Hochfrequenzschirms erstreckt.
Die Funktionsweise solcher TEM-Elemente 16 bzw. die dadurch erzeugten Hochfrequenzfelder sind in 4 schematisch dargestellt. Hier ist gezeigt, wie ein TEM-Element 16 in Form eines einfachen, in der zweiten Erstreckungsfläche F₁₅ in einem Abstand h₁₆ von z. B. 1 bis 2 cm oder mehr oberhalb der leitenden Fläche des Hochfrequenzschirms 5 angeordneten Leiterstreifens gebildet und über ein kapazitives Element C₁₇ mit dieser leitenden Fläche 5 verbunden ist. Durch das TEM-Element 16 wird so gemeinsam über die Verbindungen 17 und den unter (siehe 3 bis 5) bzw. über (siehe 2) dem TEM-Element 16 befindlichen Abschnitt der leitenden Fläche des Hochfrequenzschirms 5 eine Leiterschleife L₁₅ gebildet. Diese Leiterschleife L₁₅ bzw. die Ebene, die durch diese Leiterschleife L₁₅ aufgespannt wird, steht hier senkrecht auf der zylinderförmigen ersten Erstreckungsfläche F₁₁.
Die verschiedenen Erstreckungsflächen F₁₁ und F₁₅ sind am besten in den schematischen Darstellungen in 3 und 5 erkennbar. Hier ist dargestellt, dass die Antennen-Leiterschleifen L₁₁ in den DBC-Antennengruppen 11a, 11b parallel unter oder über der Fläche F₁₅ liegen, in der die TEM-Elemente 16 angeordnet sind. Diese beiden Erstreckungsflächen F₁₁, F₁₅ liegen also bei der zylindrischen Anordnung auf verschiedenen konzentrischen Mantelflächen um das Tragrohr 4.
Dabei sind zwei Varianten möglich. Bei der einen Variante, wie sie in den 2 und 3 dargestellt ist, liegt die erste Erstreckungsfläche F₁₁ radial weiter innen als die zweite Erstreckungsfläche F₁₅, d. h. die DBC-Antennengruppen 11a, 11b sind radial weiter innen angeordnet als die TEM-Antennengruppe 15. Um radialen Bauraum zu sparen, ist es aber auch möglich, dass die zweite Erstreckungsfläche F₁₅ radial weiter innen liegt als die erste Erstreckungsfläche F₁₁. Da die TEM-Antennenelemente 16 jedoch wie dargestellt mit der leitenden Fläche des Hochfrequenzschirms 5 verbunden sind, der radial außerhalb der MR-Antennenanordnung 10 liegt, führt dies dazu, dass wie in 5 dargestellt die ersten Antennen-Leiterschleifen L₁₁ der Birdcage-Antennengruppen 11a, 11b jeweils mit den Leiterschleifen L₁₅ der TEM-Antennengruppe verkettet sind. Hierdurch kann radialer Bauraum eingespart werden.
Bei allen Aufbauten sind die TEM-Antennenelemente 16 jeweils in ihren Endbereichen E₁₆a, E₁₆b (siehe 6 von oben) mit einer benachbarten Antennen-Leiterschleife L₁₁ der Birdcage-Antennengruppen 11a, 11b überlappend angeordnet. Hierdurch wird zwischen den TEM-Antennenelementen 16 und den unmittelbar benachbarten Antennen-Leiterschleifen L₁₁ jeweils eine ausreichende Entkopplung von –15 dB oder sogar mehr erreicht. Dies liegt daran, dass, wie in 4 dargestellt, an jedem TEM-Element 16 die elektrischen Felder E vom TEM-Element 16 radial nach außen zum Hochfrequenzschirm 5 verlaufen. Die Magnetfeldlinie des Magnetfelds B₁ verläuft dementsprechend kreisförmig um die Längsachse des TEM-Elements 16. Die E-Felder der TEM-Elemente 16 und die der Antennen-Leiterschleifen L₁₁ der Birdcage-Antennengruppe 11 verlaufen somit jeweils im Wesentlichen senkrecht zueinander.
Insgesamt ist also bei diesem Aufbau dafür gesorgt, dass nicht nur in der üblichen ersten in Zylinderumfangsrichtung verlaufenden Erstreckungsrichtung R₁₁ die benachbarten Antennenelemente voneinander entkoppelt sind, sondern auch in axialer Richtung aneinander angrenzende bzw. überlappende benachbarte Antennenelemente. Diagonal liegende Antennenelemente, d. h. schräg benachbarte Antennenelemente, können alleine aufgrund des Abstands bei geeignetem Aufbau leicht voneinander gekoppelt werden.
Die in den 2 und 6 dargestellte Ausführungsform mit einer mittleren TEM-Antennengruppe 15 und zwei axial äußeren DBC-Antennengruppen 11a, 11b hat den Vorteil, dass einerseits im Isozentrum, d. h. im radial innersten Bereich des Patiententunnels, in dem üblicherweise das Field of View liegt, ein relativ starkes homogenes B₁-Feld erzeugt werden kann, das aber nach außen hin relativ schnell abfällt. Hierzu kann die TEM-Antennengruppe 15 als Hauptsendeantenne eingesetzt werden, die das eigentliche B₁-Feld erzeugt, und die beiden äußeren DBC-Antennengruppe 11a, 11b wirken wie eine Art Korrekturantennen, die ggf. auch destruktiv das Feld der TEM-Antennengruppe 15 überlagern und dafür sorgen, dass das Feld möglichst schnell axial nach außen hin abfällt und die gesamte SAR-Belastung reduziert wird.
Vorzugsweise sollten sowohl die TEM-Antennengruppe 15 als auch die DBC-Antennengruppen 11a, 11b in axialer Richtung nicht zu kurz gewählt werden, um eine möglichst hohe Effizienz und Eindringtiefe zu erreichen. Bei einem Tragrohrdurchmesser von ca. 60 bis 70 cm und einem axialen Abstand H₁₆ der TEM-Antennenelemente 16 vom Hochfrequenzschirm 5 von ca. 2 cm haben sich folgende Maße als besonders vorteilhaft für eine optimale Sendecharakteristik und gleichzeitig ausreichende Entkopplung der Antennenelemente untereinander herausgestellt:
Die axiale Länge der ersten Antennen-Leiterschleifen L₁₁ der DBC-Antennengruppen 11a, 11b wird vorzugsweise zwischen 20 und 30 cm, besonders bevorzugt bei 25 cm gewählt.
Die axiale Länge A₁₆ der TEM-Antennenelemente 16 beträgt vorzugsweise 30 bis 40 cm, besonders bevorzugt 35 cm.
Der Abstand D₁₁ zwischen den beiden DBC-Antennengruppen 11a, 11b beträgt bevorzugt zwischen 15 und 20 cm.
Bei diesem Aufbau überlappen die Endbereiche E₁₆a, E₁₆b der TEM-Antennenelemente 16 die einzelnen Antennen-Leiterschleifen L₁₁ der DBC-Antennengruppen 11a, 11b jeweils bis ca. zur Mitte der Antennen-Leiterschleifen L₁₁.
Mit all diesen Abmessungen wird zwischen sämtlichen Antennenelementen ohne zusätzliche Maßnahmen eine Entkopplung von mindestens –15 dB erreicht. Wird bei dem vorgenannten Ausführungsbeispiel davon ausgegangen, dass die DBC-Antennengruppen 11a, 11b jeweils acht radiale Teilsegmente, d. h. acht einzelne Antennen-Leiterschleifen L₁₁, aufweisen und dementsprechend in der TEM-Antennengruppe 15 auch acht parallele TEM-Antennenelemente 16 verwendet werden, so liegt zwischen diesen TEM-Antennenelementen 16 bei einem Durchmesser des Tragrohrs von ca. 60 bis 70 cm ein Elementabstand von 23 cm bis 27 cm vor. Auch hier wird also eine Entkopplung von benachbarten TEM-Elementen 16 von –15 dB ohne zusätzliche Entkopplungsmaßnahmen erreicht.
Um die einzelnen Antennenelemente 15 bzw. Antennen-Leiterschleifen L₁₁ separat einzeln ansteuern zu können, ist wie gesagt jedes dieser Antennenelemente 15 bzw. Antennen-Leiterschleifen L₁₁ mit einer entsprechenden Einspeisebeschaltung versehen. Vorzugsweise besitzt jedes Antennenelement 15 bzw. jede Antennen-Leiterschleife L₁₁ auch eine eigene Verstimmschaltung zur Deaktivierung, um ggf. auch mit Lokalspulen arbeiten zu können. Die Einspeisung in die einzelnen Antennenelemente bzw. Antennen-Leiterschleifen erfolgt jeweils vorzugsweise über ein Koaxialkabel, das besonders bevorzugt mit der HF-Schirmung verbunden ist, um dadurch Mantelwellen bereits weitestgehend zu unterdrücken.
Die erfindungsgemäße Magnetresonanz-Antennenanordnung stellt also eine Antennenstruktur mit einzeln ansteuerbaren Antennenelementen in Längs- und Umfangsrichtung zur Verfügung, die für beliebige pTX-Verfahren optimal genutzt werden kann, um B₁-Felder bzw. Flipwinkel zu homogenisieren und gleichzeitig die SAR-Belastung zu reduzieren. Dabei sind alle Antennenelemente bzw. Antennen-Leiterschleifen ausreichend entkoppelt, um die Verstärkerleistung zum Aussenden eines gewünschten Hochfrequenzfeldes so gering wie möglich halten zu können. Diese besonders gute Entkopplung sorgt somit auch dafür, dass kostengünstigere Hochfrequenz-Sendesysteme eingesetzt werden können.
Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei dem vorhergehend beschriebenen Verfahren sowie bei den dargestellten Magnetresonanzanlagen oder Antennensystemen lediglich um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, soweit er durch die Ansprüche vorgegeben ist. Insbesondere ist nicht ausgeschlossen, dass die erfindungsgemäße Magnetresonanz-Antennenanordnung auch in einer anderen Flächenform, d. h. nicht in einer Tunnelform, aufgebaut ist. Ebenso können die verschiedenen Antennenstrukturen auch kombiniert werden. 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: Magnetresonanzanlage
3: Messraum
4: Tragrohr
5: leitendes Element/Hochfrequenzschirm
6: Liegenbrett
10: Magnetresonanz-Antennenanordnung
11a, 11b: erste Antennengruppe/BCB-Antennengruppe
12: Endring
13: Leiterschleifenabschnitt/Antennenstab
15: zweite Antennengruppe/TEM-Antennengruppe
16: Antennenelement
17: Verbindung
18: Impedanzanpassschaltung
19: Einspeiseanschluss
20: Steuereinrichtung
21: Schnittstelle
22: Hochfrequenz-Sendeeinrichtung
23: Magnetresonanz-Empfangseinrichtung
24: Rekonstruktionseinrichtung
25: Terminal
26: Netzwerk
E: elektrisches Feld
B₁: Magnetfeld
a₁₁: Länge
a₁₆: Länge
b₁₆: Breite
d₁₁: Abstand
h₁₆: Abstand
R₁₁: erste Richtung/Umfangsrichtung
R₁₅: Erstreckungsrichtung
C₁₂: kapazitives Element/Kondensator
C₁₃: kapazitives Element/Kondensator
C₁₇: kapazitives Element/Kondensator
L₁₁: erste Leiterschleife
L₁₅: zweite Leiterschleife
F₁₁: erste Erstreckungsfläche
F₁₅: zweite Erstreckungsfläche
E₁₆a: erster Endbereich
E₁₆b: zweiter Endbereich

Claims

Magnetresonanz-Antennenanordnung (10) mit zumindest einer ersten Antennengruppe (11a, 11b), die eine Mehrzahl von einzeln ansteuerbaren ersten Antennenleiterschleifen (L₁₁) umfasst, und einer der ersten Antennengruppe (11a, 11b) benachbarten zweiten Antennengruppe (15), die eine Mehrzahl von einzeln ansteuerbaren, länglichen zweiten Antennenelementen (16) umfasst, wobei – die ersten Antennenleiterschleifen (L₁₁) sich im Wesentlichen in einer ersten Erstreckungsfläche (F₁₁) erstrecken und in der ersten Erstreckungsfläche (F₁₁) in einer ersten Richtung (R₁₁) in einer Reihe hintereinander angeordnet sind, – sich die länglichen zweiten Antennenelemente (16) mit ihren Längsachsen quer zur ersten Richtung (R₁₁) parallel nebeneinander angeordnet in einer zweiten Erstreckungsfläche (F₁₅) erstrecken, die im Wesentlichen parallel zu der ersten Erstreckungsfläche (F₁₁) verläuft, – die zweiten Antennenelemente (16) an einem ersten Endbereich (E₁₆a) und an einem zweiten Endbereich (E₁₆b) mit einem leitenden Element (5) so gekoppelt sind, dass sie jeweils mit dem leitenden Element (5) eine zweite Leiterschleife (L₁₅) bilden, die unter einem Winkel zu der ersten Erstreckungsfläche (F₁₁) steht, – und dass die zweiten Antennenelemente (16) so angeordnet sind, dass sie zumindest in einem der Endbereiche (E₁₆a, E₁₆b) jeweils eine benachbarte erste Antennenleiterschleife (L₁₁) überlappen.
Magnetresonanz-Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Erstreckungsfläche (F₁₁) im Wesentlichen eine Zylindermantelfläche bildet und die erste Richtung (R₁₁) entlang des Zylinderumfangs verläuft, so dass die entlang einer Reihe angeordneten ersten Antennenleiterschleifen (L₁₁) eine ringförmigen Antennenstruktur bilden.
Magnetresonanz-Antennenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei in einer Reihe benachbarte erste Antennenleiterschleifen (L₁₁) einen gemeinsamen Leiterschleifenabschnitt (13) mit einem kapazitiven Element (C₁₃) aufweisen.
Magnetresonanz-Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Antennenelemente (16) an ihrem ersten Endbereich (E₁₆a) und an ihrem zweiten Endbereich (E₁₆b) jeweils mit einer Leitfläche eines Hochfrequenzschirms (5) gekoppelt sind.
Magnetresonanz-Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand (h₁₆) zwischen den zweiten Antennenelementen (16) und dem leitenden Element (5) mindestens 10 mm, vorzugsweise mindestens 20 mm beträgt.
Magnetresonanz-Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die länglichen Antennenelemente (16) senkrecht zu ihrer Längserstreckung eine Breite (b₁₆) von mindestens 5 mm, vorzugsweise mindestens 20 mm, aufweisen.
Magnetresonanz-Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Antennenelement (16) so angeordnet und mit einem leitenden Element (5) so gekoppelt ist, dass die zweite Leiterschleife (L₁₅) und die benachbarte erste Antennenleiterschleife (L₁₁) kettengliedartig ineinander greifen.
Magnetresonanz-Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch zumindest drei alternierend in einer quer zu der ersten Richtung (R₁₁) verlaufenden Erstreckungsrichtung (R₁₅) angeordnete erste und zweite Antennengruppen (11a, 15, 11b).
Magnetresonanz-Antennenanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden in der Erstreckungsrichtung (R₁₅) jeweils außen liegenden Antennengruppen (11a, 11b) durch erste Antennengruppen (11a, 11b) gebildet werden.
Magnetresonanz-Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand (d₁₁) zwischen zwei in der Erstreckungsrichtung (R₁₅) aufeinander folgenden ersten Antennenleiterschleifen (L₁₁) mindestens 15 cm und/oder maximal 20 cm beträgt und/oder dass ein Abstand zwischen zwei in der Erstreckungsrichtung (R₁₅) aufeinander folgenden zweiten Antennenelementen (16) mindestens 12 cm und/oder maximal 30 cm beträgt.
Magnetresonanz-Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge (a₁₁) der ersten Antennenleiterschleifen (L₁₁) in einer senkrecht zu der ersten Richtung (R₁₁) verlaufenden Erstreckungsrichtung (R₁₅) mindestens 20 cm und/oder maximal 30 cm beträgt, und/oder dass eine Länge (a₁₆) der zweiten Antennenelemente (16) in der Erstreckungsrichtung (R₁₅) mindestens 30 cm und/oder maximal 40 cm beträgt.
Magnetresonanz-Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Ganzkörperspule (10) ausgebildet ist.
Magnetresonanzanlage (1) zur Erzeugung von Magnetresonanzaufnahmen eines Untersuchungsobjekts mit einer Magnetresonanz-Antennenanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
Verwendung einer Magnetresonanz-Antennenanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zur Aussendung von Magnetresonanz-Anregungssignalen und/oder zum Empfang von Magnetresonanzsignalen in einer Magnetresonanzanlage (1).