DE102013206557A1 - Magnetresonanzscanner mit Antennensystem - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Magnetresonanzscanner (2) umfassend ein mit einer Tragstruktur (50), insbesondere einer Gradientenspule, mittels eines Aufhängungssystems (200) mechanisch gekoppeltes Antennensystem (10), insbesondere Bodycoil, wobei das Aufhängungssystem (200) einen Einstellmechanismus (210) aufweist, um einen Kopplungsparameterwert der mechanische Kopplung zwischen dem Antennensystem (10) und der Tragstruktur (50), und/oder eine relative Lage bzw. Position des Antennensystems (10) zur Tragstruktur (50), insbesondere im Betrieb des Magnetresonanzbildgebungssystem (1), reversibel einzustellen. Die Erfindung betrifft auch ein Magnetresonanzbildgebungssystem (1) mit einem solchen Magnetresonanzscanner (2) sowie ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Magnetresonanzscanners.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Magnetresonanzscanner mit einem Antennensystem, ein Magnetresonanzbildgebungssystem mit einem solchen Magnetresonanzscanner sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Magnetresonanzbildgebungssystems mit einem solchen Magnetresonanzscanner.
  • Die Magnetresonanztomographie ist ein inzwischen weit verbreitetes Verfahren zur Gewinnung von Bildern vom Inneren eines Körpers. Bei diesem Verfahren wird der zu untersuchende Körper einem relativ hohen Grundmagnetfeld, beispielsweise mit einer Stärke von mehreren Tesla, ausgesetzt. Es wird dann mit einem geeigneten Antennensystem ein hochfrequentes Anregungssignal (das sog. B1-Feld) ausgesendet, welches dazu führt, dass die Kernspins bestimmter durch dieses Hochfrequenzfeld resonant angeregter Atome um einen bestimmten Flipwinkel gegenüber den Magnetfeldlinien des Grundmagnetfelds verkippt werden. Das bei der Relaxation der Kernspins abgestrahlte Hochfrequenzsignal, das sog. Magnetresonanzsignal, wird dann mit geeigneten Antennensystemen, welche auch identisch mit dem Sendeantennensystem sein können, aufgefangen. Die so akquirierten Rohdaten werden schließlich genutzt, um die gewünschten Bilddaten zu rekonstruieren. Zur Ortskodierung werden dem Grundmagnetfeld während des Sendens und des Auslesens bzw. Empfangens der Hochfrequenzsignale jeweils definierte Magnetfeldgradienten mittels Gradientenspulen überlagert. Die dabei entstehenden bzw. benutzten schnell geschalteten Felder und Ströme führen zu einer Wechselwirkung mit dem Grundmagnetfeld und/oder metallischen Bauteilen des MR-Systems, sodass störende und für die Bildgebung nachteilige Vibrationen in dem MR-System auftreten können.
  • Zum Senden bzw. Auslesen können Antennensysteme unterschiedlicher Art zum Einsatz kommen. Beispielsweise können sogenannte Lokalspulen verwendet werden, die bevorzugt auf dem Patienten aufliegen. Es ist auch denkbar, dass die Lokalspulen mittels eines Aufhängungssystems mit Teilen des Magnetresonanzbildgebungssytems, beispielsweise der Patientenliege, verbunden sind und in einem maximalen Abstand von wenigen Zentimetern vom Patienten angeordnet sind.
  • Magnetresonanzbildgebungssysteme weisen zudem meist Antennensysteme auf, die sich in einem etwas größeren Abstand, beispielsweise von einigen zehn Zentimetern, zum Patienten befinden. Dabei kann es sich insbesondere um eine sogenannte Bodycoil bzw. Körperspule handeln. Typischerweise sind die Antennenelemente der Bodycoil auf einem Tragrohr aufgebaut, welches einen Messraum des Magnetresonanzbildgebungssystems (den sogenannten Patiententunnel) zylinderförmig umgibt.
  • Sind die Antennensysteme mechanisch mit Teilen des Magnetresonanzbildgebungssystems gekoppelt, werden die Antennensysteme im Betrieb des Magnetresonanzbildgebungssystems durch die im Betrieb auftretenden Vibrationen zu typischen Schwingungen angeregt. Diese Schwingungen sind auf verschiedenste Art und Weise wahrnehmbar. Einerseits können Einflüsse auf die Qualität der Bildgebung bzw. die SAR-Belastung des Patienten entstehen, andererseits strahlen die in Schwingung versetzten Antennensysteme auch selbst Schall ab, der möglicherweise von einem Patienten als unangenehm empfunden wird.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile abzumildern.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Magnetresonanzscanner nach Anspruch 1, ein Magnetresonanzbildgebungssystem nach Anspruch 9, sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Magnetresonanzbildgebungssystems nach Anspruch 13 gelöst.
  • Störend sind Schwingungen des Antennensystems insbesondere, wenn sie im Betrieb des Magnetresonanzbildgebungssystems Wechselwirkungen in einem kritischen Frequenzbereich für die Bildgebung oder den Patientenkomfort hervorrufen. Der kritische Frequenzbereich kann dabei einen oder mehrere von einander auch beabstandete Frequenzabschnitte umfassen bzw. durch diese gebildet werden. Der kritische Frequenzbereich, d. h. der oder die Frequenzabschnitte, die hinsichtlich bestimmter Kriterien wie beispielsweise Bildqualität oder Geräuschentwicklung als kritisch zu bewerten sind, kann insbesondere vor oder während der Konstruktion eines Magnetresonanzbildgebungssystems festgelegt, berechnet oder auch empirisch ermittelt werden. Wie jedoch nachfolgend genauer dargelegt wird, eröffnet die Erfindung insbesondere die Möglichkeit den kritischen Frequenzbereich während des Betriebs des Magnetresonanzbildgebungssystems festzulegen bzw. zu ermitteln.
  • Der kritische Frequenzbereich kann z. B. Frequenzen umfassen, in denen Eigenschwingungen eines mit dem Magnetresonanzbildgebungssystem abzubildenden Untersuchungsobjekts angeregt werden können. Die Anregung der Eigenschwingungen des Untersuchungsobjekts kann dabei insbesondere über Körperschall erfolgen. D. h. beispielsweise, dass ein auf einer Patientenliege befindliches Untersuchungsobjekt direkt durch mechanische Vibrationen des Magnetresonanzbildgebungssystems, also periodische oder aperiodische Schwingungen, ebenfalls in Vibration versetzt wird. Der kritische Frequenzbereich kann insbesondere Herzfrequenzen, Frequenzen mechanischer Eigenschwingungen von anderen Organen wie beispielsweise der Leber, der Niere, der Lunge, insbesondere Atemfrequenzen, Eigenschwingungen von Cerebralflüssigkeiten im einem Liquorsystem oder ähnliche Eigenfrequenzen des Patienten bzw. des Untersuchungsobjekts umfassen. Diese Eigenfrequenzen schließen insbesondere Frequenzen in einem Frequenzbereich zwischen 5 Hz bis 200 Hz ein.
  • Ein weiterer Abschnitt, der zu dem kritischen Frequenzbereich zählen kann, betrifft Frequenzen, in denen Artefakte in der Bildgebung mit dem MR-System auftreten, wie beispielsweise Moireeffekte, die sich aus der Überlagerung der Ortskodierungs- mit der Vibrationsfrequenz ergeben. Diese Frequenzen können von der Ortauflösung oder in anderer Art und Weise von einer durchzuführenden Magnetresonanzaufnahme abhängig sein. Zur Festlegung des kritischen Frequenzbereichs können beispielsweise gängige Ansteuersequenzen hinsichtlich ihrer Auswirkung auf die Qualität der Bildgebung in einem bestimmten MR-System (d. h. insbesondere das Auftreten von Artefakten) empirisch oder rechnerisch untersucht werden. Basierend auf dieser Untersuchung werden dann Frequenzen ermittelt, bei denen Artefakte mit einer Wahrscheinlichkeit auftreten, die über einer vorgegebenen Mindestwahrscheinlichkeit liegt, und die demzufolge dem kritischen Frequenzbereich zugehörig sind. Die Mindestwahrscheinlichkeit kann beispielsweise 80% oder mehr betragen. Beispielsweise kann der kritische Frequenzbereich dann Frequenzen zwischen 5 Hz und 20 kHz umfassen.
  • Ferner kann ein Abschnitt des kritischen Frequenzbereichs Frequenzen akustisch besonders störender Schallwellen umfassen. Dabei kann es sich um den bereits erwähnten Körperschall handeln, aber auch um mittelbar verbreiteten Schall, der beispielsweise durch Luftschwingungen übertragen wird. Akustisch störend sind Schallwellen dann, wenn beispielsweise eine bestimmte Lautstärke überschritten wird und/oder der Schall Frequenzen umfasst, die als unangenehm wahrgenommen werden, wie beispielsweise die monotone Frequenz eines Zahnbohrers. Auch diese Frequenzen können empirisch oder rechnerisch untersucht werden. Basierend auf dieser Untersuchung werden dann Frequenzen ermittelt, bei denen im Betrieb des Magnetresonanzbildgebungssystems eine bestimmte Höchstlautstärke überschritten wird und/oder die als störend empfunden werden und demzufolge dem kritischen Frequenzbereich zugehörig sind. Typischerweise handelt es sich dabei um Frequenzen im Bereich zwischen 20 Hz und 20 kHz, und die Höchstlautstärke beträgt beispielsweise am Ort des Untersuchungsobjekts mit Gehörschutz bis zu 90db, besonders bevorzugt bis zu 99dB.
  • Das Antennensystem kann insbesondere mittels eines Aufhängungssystems an eine Tragstruktur, wie beispielsweise eine Gradientenspule oder einen Patiententisch des Scanners, mechanisch gekoppelt sein. Demzufolge können in dem kritischen Frequenzbereich insbesondere Eigenfrequenzen der Tragstruktur und/oder weiterer Komponenten des Magnetresonanzbildgebungssystems umfasst sein.
  • Der kritische Frequenzbereich kann insbesondere auch dadurch bestimmt sein, dass er lediglich Frequenzen, insbesondere von mechanischen Schwingungen des Antennensystems, umfasst, die im Betrieb des Magnetresonanzscanners anregbar, also relevant sind. D. h. dass im Betrieb des Scanners ein Energieübertrag zu diesen Schwingungsmoden des Antennensystems möglich ist.
  • Der Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, dass ein Magnetresonanzscanner so ausgelegt und/oder betrieben werden kann, dass das Antennensystem nicht bzw. nur in geringem Maße zu den beschriebenen Wechselwirkungen in dem kritischen Frequenzbereich beiträgt.
  • Ein erfindungsgemäßer Magnetresonanzscanner umfasst ein mit einer Tragstruktur mittels eines Aufhängungssystems mechanisch gekoppeltes Antennensystem, bevorzugt eine Bodycoil, wobei das Aufhängungssystem einen bevorzugt ansteuerbaren Einstellmechanismus aufweist, um einen Kopplungsparameterwert zwischen dem Antennensystem und der Tragstruktur und/oder eine relative Lage bzw. Position des Antennensystems zur Tragstruktur, bevorzugt im Betrieb des Magnetresonanzbildgebungssystems, reversibel einzustellen. Das Gesamtsystem aus Antennensystem, Aufhängungssystem und Tragstruktur kann als ein System gekoppelter Pendel modellhaft beschrieben werden. Das Antennensystem gibt dabei die Länge eines der Pendel in dem Modell vor. Das Aufhängungssystem legt den Kopplungsparameterwert fest, der in dem Modell beispielsweise durch eine Federkonstante der Kopplung mit dem anderen der Pendel repräsentiert sein kann. Das andere Pendel wird in der Realität durch die weiteren Komponenten des Scanners bzw. des zugehörigen Magnetresonanzbildgebungssystems insbesondere durch die Tragstruktur gebildet.
  • Erfindungsgemäß ist dieser Kopplungsparameterwert mit Hilfe des Einstellmechanismus veränderbar. Somit ist es möglich, insbesondere den Energieübertrag zwischen Tragstruktur, die beispielsweise durch eine Gradientenspule gebildet sein kann, und dem Antennensystem zu bestimmen und zu verändern. Dies ermöglicht bestimmte Eigenfrequenzen von der Anregung auszunehmen und insbesondere das Schwingungsspektrum des gekoppelten Gesamtsystems aus Antennensystem, Aufhängungssystem und Tragstruktur so einzustellen, dass in dem erwähnten kritischen Frequenzbereich liegende Eigenfrequenzen des gekoppelten Gesamtsystems und/oder des Antennensystems vermieden werden.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Magnetresonanzbildgebungssystem, welches einen solchen Magnetresonanzscanner umfasst. Das Magnetresonanzbildgebungssystem kann wie üblich zusätzlich eine Hauptsteuereinrichtung aufweisen, mit deren Hilfe der Betrieb des Magnetresonanzscanners zur Erfassung von Magnetresonanzdaten gesteuert und/oder geregelt werden kann.
  • Gemäß der Erfindung wird weiterhin ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Magnetresonanzbildgebungssystems vorgeschlagen, wobei ein Kopplungsparameterwert der mechanischen Kopplung zwischen dem Antennensystem und der Tragstruktur und/oder eine relative Lage des Antennensystems zur Tragstruktur eingestellt wird. D.h. die Einstellung, bzw. die Steuerung und/oder Regelung erfolgt insbesondere während des Betriebs des Magnetresonanzbildgebungssystems, also z.B. während sich ein Untersuchungsobjekt auf einer Patientenliege befindet. Die Steuerung und/oder Regelung kann insbesondere semiautomatisch bzw. automatisch erfolgen. Semiautomatisch bzw. automatisch kann insbesondere bedeuten, dass ein Bediener des Magnetresonanzbildgebungssystems die Möglichkeit hat, die Parameterwerte Position und Kopplungsparameterwert zu beeinflussen bzw. zu modifizieren, die beispielsweise zur Steuerung und/oder Regelung ermittelt und semiautomatisch bzw. automatisch vorgegeben werden.
  • Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, wobei die unabhängigen Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein können.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist das Aufhängungssystem zwischen einem ersten und zweiten Kopplungsparameterwert so einstellbar, dass eine Verschiebung der Eigenfrequenzen des gekoppelten Systems erfolgt. Bevorzugt bei dem zweiten Kopplungsparameterwert eine (Maximal-)Amplitude einer verschobenen Eigenschwingung geringer als die (Maximal-)Amplitude der unverschobenen Eigenschwingung, die bei einer Kopplung gemäß dem ersten Kopplungsparameterwert auftritt. Somit kann erreicht werden, dass einerseits kritische Frequenzbereiche der Bildgebung und/oder des Patientenkomforts im Betrieb des Magnetresonanzbildgebungssystems nicht oder nur in geringem Maße angeregt werden. Durch die Verschiebung der Eigenfrequenz ist es insbesondere möglich, die Eigenfrequenzen des erwähnten gekoppelten Gesamtsystems aus dem kritischen Frequenzbereich zu verschieben.
  • Darüber hinaus kann das Aufhängungssystem auch zur gedämpften Übertragung von Eigenfrequenzen der Gradientenspule bzw. der Tragstruktur ausgebildet sein. D. h. dass bei einer Anregung des Aufhängungssystems mit dieser Eigenfrequenz Schwingungsenergie in Verlustwärme umgewandelt wird, als Schwingungsenergie dieser Eigenmode der Tragstuktur in dem Aufhängungssystem absorbiert wird. Damit kann zusätzlich die Übertragung von Schwingungsenergie aus diesen Eigenschwingungen, die gewöhnlich mit besonders großer Schwingungsenergie während des Betriebs des Magnetresonanzbildgebungssystems angeregt werden, auf das Antennensystem vermindert werden. Beispielsweise kann dies dadurch erreichte werden, dass die Einstellung des Kopplungsparameterwerts durch Auswahl aus einer Vielzahl von vorgegebenen Kopplungsparameterwerten erfolgt, die diese Absorption von Schwingungsenergie aus von Eigenmoden der Tragstruktur ermöglichen. Ebenso ist damit die definierte Vorgabe einer Differenzfrequenz möglich, um welche die Verschiebung einer Eigenfrequenz des gekoppelten Gesamtsystems erfolgt.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist das Aufhängungssystem so einstellbar, dass die Einstellung der Position des Antennensystems gegenüber der Tragstruktur unabhängig von der Veränderung des Kopplungsparameterwerts durchgeführt werden kann. Dies ermöglicht es einerseits, das Antennensystem gegenüber der Tragstruktur so zu positionieren, dass Teile der Tragstruktur auch eine Funktion gegenüber dem Antennensystem aufweisen können. Im Fall der Bodycoil trägt typischerweise ein HF-Schirm der als Tragstruktur dienenden Gradientenspule gleichzeitig einen Rückstrom, der zur Erzeugung des B1-Feldes notwendig ist. Nur bei einer konzentrischen Anordnung der Bodycoil und der Gradientenspule ist eine optimale elektrische Funktion der Bodycoil gewährleistet. Insbesondere führt jegliche Asymmetrie im Abstand zwischen Bodycoil und Gradientenspule üblicherweise dazu, dass die Sendeleistung der Bodycoil gegenüber einer konzentrischen Anordnung erhöht werden müsste, um eine bestimmte vorgegebene Zielmagnetisierung des Untersuchungsobjekts einzustellen. Eine Konsequenz daraus wäre die Erhöhung der SAR-Belastung des Patienten.
  • Diese Anforderung kann unabhängig davon gesehen werden, bestimmte Eigenfrequenzen durch Veränderung des Kopplungsparameterwerts zu verschieben. Das heißt, das Aufhängungssystem kann so ausgebildet sein, dass der Einstellmechanismus die Lagekorrektur unabhängig von der Kopplungsparameterwertveränderung durchführen kann. Darüber hinaus ist aber auch denkbar, dass für diese Trennung der Funktionen ein zusätzlicher, zweiter Einstellmechanismus vorhanden ist.
  • Bevorzugt umfasst der Einstellmechanismus ein mit einem Fluid befüllbares Druckelement. Das Druckelement kann sowohl mit dem Antennensystem als auch mit der Tragstruktur verbunden sein. Bei dem Fluid bzw. Füllmedium kann es sich insbesondere um Luft, geeignetes Öl, Stickstoff, Helium oder Ähnliches handeln. Das Druckelement kann beispielsweise als Luftkissen, mit Fluid befüllbarer Zylinder oder Ähnliches ausgebildet sein. Der Fülldruck in dem Druckelement kann z.B. während des Betriebs des Scanners einstellbar bzw. veränderbar sein.
  • Vorteilhafterweise kann der Einstellmechanismus insbesondere ein Druckelement umfassend mit einem Antriebsmittel verbunden sein. Das Antriebsmittel z.B. kann ein Druckreservoir für das Fluid, wie beispielsweise eine Pumpe, eine Druckluftquelle bzw. Gasflasche o. Ä. umfassen bzw. durch dieses gebildet sein. Die Antriebsmittel können außerhalb des Scanners angeordnet sein.
  • Denkbar ist auch, dass der Magnetresonanzscanner, das Aufhängungssystem bzw. der Einstellmechanismus Antriebsmittel umfasst.
  • Beispielsweise kann der Einstellmechanismus ein Federelement mit einstellbarer Federkonstante aufweisen. D.h. durch die Einstellung der Federkonstante ist im Ergebnis die momentane Federkraft unabhängig von der Auslenkung/Dehnung des Federelements einstellbar.
  • Der Einstellmechanismus kann auch ein Seilelement bzw. ein Sehnenelement, d.h. ein dehnbares bzw. elastisches Seilelement aufweisen. Das Seilelement bzw. Sehnenelement kann beispielsweise mit dem einstellbaren Federelement verbunden sein. Insbesondere kann mit Hilfe des Federelements die Seilspannung bzw. Sehnenspannung in dem Einstellmechanismus verändert werden. Das einstellbare Federelement bildet somit ein Antriebsmittel zur Veränderung einer Seil- bzw. Sehnenspannung in dem Einstellmechanismus.
  • Die Veränderung einer Seil- bzw. Sehnenspannung kann beispielsweise auch dadurch erfolgen, dass ein Befestigungselement zur direkten bzw. mittelbaren Befestigung, d.h. zur Verbindung des Antennensystems an der Tragstruktur, beweglich gegenüber der Tragstruktur und/oder dem Antennensystem ausgebildet ist. Das Befestigungselement kann vorzugsweise mit dem erwähnten Seilelement bzw. ein Sehnenelement verbunden sein.
  • Zur Bewegung des Befestigungselements kann die Tragstruktur und/oder das Antennensystem Führungsmittel wie z.B. einen Schlitz aufweisen, die eine Bewegung eine oder mehrerer der Befestigungselemente führen, also die Bewegung in Ihrer Richtung bzw. Bewegungsebene vorgeben. Somit kann insbesondere durch eine synchronisierte Bewegung mehrerer der Befestigungselemente eine Korrektur der Position des Antennensystems gegenüber der Tragstruktur vorgenommen werden, ohne dass ein Kopplungsparameterwert gleichzeitig verändert werden muss. Die Einstellung des Kopplungsparameterwerts kann so wie erwähnt unabhängig von der Einstellung der Position des Antennensystems gegenüber der Tragstruktur erfolgen.
  • Insbesondere kann der Magnetresonanzscanner eine Positionsbestimmungsvorrichtung aufweisen, welche die Position des Antennensystems gegenüber der Tragstruktur ermitteln kann. Die Positionsbestimmung kann direkt oder mittelbar erfolgen.
  • Diese Positionsbestimmungsvorrichtung kann beispielsweise ein Signal zur Verfügung stellen, um die Lage des Antennensystems bzw. die Position gegenüber der Tragstruktur zu verändern. Das Signal, kann z. B. eine Information über die absolute Position des Antennensystems bzw. die relative Lage des Antennensystems gegenüber der Tragstruktur umfassen, also eine direkte Positionsbestimmung ermöglichen. Darüber hinaus ist auch denkbar, dass das Signal auch ein Triggersignal beinhaltet, welches anzeigt, dass eine Asymmetrie in der Anordnung zwischen Antennensystem und Tragstuktur vorliegt oder ein anderes geeignetes Signal sein, um eine Steuerung und/oder Regelung der Position des Antennensystems durchzuführen. Diese Signal kann eine mittelbare Positionsbestimmung ermöglichen.
  • Das Aufhängungssystem kann mehrere Aufhängungseinheiten umfassen, die das Antennensystem an mehreren unterschiedlichen Kopplungsstellen mit der Tragstruktur verbinden. Bevorzugt weisen die Aufhängungseinheiten jeweils einen zugeordneten Einstellmechanismus auf und umfassen vorzugsweise jeweils ein zugeordnetes Befestigungselement zur direkten und/oder mittelbaren Befestigung des Antennensystems an der Tragstruktur. Somit sind mehrere unabhängige Einstellmöglichkeiten gegeben, um die Position und/oder den Kopplungsparameterwert bzw. mehrere Kopplungsparameterwerte zu verändern. Bevorzugt ist der Kopplungsparameterwert für jedes der mehreren Aufhängungseinheiten separat einstellbar.
  • Der Magnetresonanzscanner kann einen Sensor bzw. eine Sensoranordnung aufweisen. Insbesondere kann mit Hilfe des Sensors bzw. der Sensoranordnung die Verteilung des Gewichts des mit dem Magnetresonanzbildgebungssystem abzubildenden Untersuchungsobjekts auf die Aufhängungseinheiten zu ermittelt werden. Z.B. kann so mit Hilfe des Sensors bzw. der Sensoranordnung ein Eigenschwingungsspektrum bzw. Vibrationsspektrum des gekoppelten Gesamtsystems und/oder Antennensystems gemessen und/oder vorhergesagt werden.
  • Wird beispielsweise eine Liege mit einem Patienten belastet, verschiebt sich in der Regel die Position der Bodycoil gegenüber der Gradientenspule, so dass die Wirkung des Antennensystems wie erwähnt nicht optimal ist. Darüber hinaus hat die Verteilung des Gewichts neben dieser Positionsverschiebung des Antennensystems auch den Einfluss, dass die Resonanzfrequenzen des Antennensystems und auch des gekoppelten Systems aus Antennensystem, Aufhängungssystem und Tragstruktur durch die Gewichtsbelastung verändert werden. Liegt beispielsweise eine Information über die Verteilung des Gewichts vor, so können diese Effekte gezielt kompensiert bzw. bzgl. deren Auswirkungen in dem kritischen Frequenzbereich abgemildert werden.
  • Bevorzugt weist der Magnetresonanzscanner ein insbesondere mit dem Einstellmechanismus unmittelbar bzw. mittelbar, beispielsweise über eine Aufhängungssteuervorrichtung gekoppeltes Sensorelement aus der Gruppe Dehnungsmessstreifen, Piezoelement, Laser und zugehörigem Empfänger für die Strahlung des Lasers, Ultraschallsender und zugehöriger Ultraschallempfänger, Glasstablagebestimmungssystem, Wiege/Wägeeinrichtung, Beschleunigungsmesssensoren, insbesondere MEMs-Systeme, Mikrofon, Vibrationsmessvorrichtung für MR-Bilder, welche eine während der Bildgebung auftretende Vibration bestimmt, Positionsbestimmungsvorrichtung, welche auf Basis von HF-Sendepulsen des Antennensystems und/oder einer für das Antennensystem erstellten elektrischen Streumatrix, die Position des Antennensystems gegenüber einer weiteren Komponente des Magnetresonanzbildgebungssystems, insbesondere der Tragstruktur, bestimmt, auf.
  • Für ein HF-Sende- und/oder Empfangssystem wird typischerweise eine elektrische Streumatrix erstellt, um die Hochfrequenzspannungsamplituden und Hochfrequenzspannungsphasen, die im Betrieb des Antennensystems auftreten, zu kalibrieren oder Kenntnis über deren Beschaffenheit zur erlangen. Die Positionsbestimmungsvorrichtung kann beispielsweise so ausgebildet sein, dass mit Hilfe der elektrischen Streumatrix des Antennensystems die Position ermittelt wird. Z.B. wird dabei für jedes Element der Streumatrix ein Schwellwert vorgegeben, der festlegt, dass die Position des Antennensystems gegenüber der Tragstruktur eine unzulässige Verschiebung aufweist. Überschreiten ein oder mehrere der Elemente der Streumatrix, die zur Positionsbestimmung erfasst wird, den Grenzwert, so kann daraus die Aussage generiert werden, dass eine unzulässige Verschiebung der Position des Antennensystems gegenüber der Tragstruktur vorliegt, und dass diese solange korrigiert werden sollte, bis die Streumatrix nur Werte aufweist, die innerhalb eines durch die Schwellwerte vorgegebenen Bereichs liegen. Dies kann beispielsweise in einem iterativen Verfahren erfolgen, bei dem wiederholt, die Streumatrix bestimmt wird und auf Basis der Überschreitung der Schwellwerte eine Korrektur der Position des Antennensystems durchgeführt wird. Bevorzugt wird der Schwellwert als Differenzwert zu einem Element einer in einer vorhergehenden Messung bestimmten oder hinterlegten elektrischen Streumatrix festgelegt. Die Positionsbestimmung kann dann auf Basis der Ermittlung erfolgen, ob ob der Differenzwert überschritten ist.
  • Die Vibrationsmessvorrichtung für MR-Bilder kann beispielsweise so ausgebildet sein, dass Bildartefakte von MR-Bildern bestimmt werden, auf Basis der Bildartefakte Vibrationen bzw. relevante Vibrationsfrequenzen ermittelt werden, die zur Erzeugung der Artefakte beitragen. Die ermittelten relevanten Vibrationsfrequenzen können dann in dem kritischen Frequenzbereich berücksichtigt werden, bzw. in diesem umfasst sein. D.h. der kritische Frequenzbereich kann während des Betriebs des Magnetresonanzbildgebungssystems modifiziert werden bzw. auch erstmals zu diesem Zeitpunkt vorgegeben werden.
  • Die Sensoren sind bevorzugt mechanisch mit einem Element des Aufhängungssystems, Antennensystems und/oder der Tragstruktur mechanisch verbunden, insbesondere können sie in dem Einstellmechanismus bzw. einer zugehörigen Aufhängungssteuervorrichtung zur Steuerung des Aufhängungssystems bzw. des Einstellmechanismus umfasst sein.
  • Wie beschrieben kann das Magnetresonanzbildgebungssystems eine Aufhängungssteuervorrichtung umfassen, die dazu ausgebildet ist, den Kopplungsparameterwert und/oder die Position des Antennensystems gegenüber der Tragstruktur zu steuern und/oder zu regeln. Diese Aufhängungssteuervorrichtung kann Teil des Scanners sein, aber auch in die Hauptsteuereinrichtung integriert sein. Bevorzugt ist die Aufhängungssteuervorrichtung dazu ausgebildet z.B. auf Basis der Positionsdaten, die Position des Antennensystems im Wesentlichen konstant zu halten. Dies kann insbesondere so erfolgen, dass die Position einer Bodycoil im Wesentlichen konzentrisch zu einer Gradientenspule angeordnet ist.
  • Die Steuerung und/oder Regelung kann dabei auf Basis eines Abgleich eines Vibrations- bzw. Eigenschwingungsspektrums des gekoppelten Gesamtsystems und/oder des Antennensystems mit dem kritischen Frequenzbereich erfolgen.
  • Bei der der Aufhängungssteuervorrichtung kann es sich beispielsweise um eine sogenannte „vorwärts gerichtete Steuerung und/oder vorwärts gerichtete Regelung“ handeln. D. h. die Steuerung und oder Regelung kann auf einer Vorhersage von möglichen Vibrationen oder Beeinträchtigungen des Patientenkomforts beruhen. Dazu können beispielsweise zukünftige Ansteuerparameter des Magnetresonanzbildgebungssytems zur Erzeugung einer Magnetresonanzbildes, wie beispielsweise Gradientensteuerparameter und/oder HF-Steuerparameter, bei der Steuerung und/oder Regelung berücksichtigt werden.
  • Die Vorhersage für die „vorwärtsgerichtete Steuerung und/oder Regelung“ kann dabei beispielsweise durch ein Expertensystem erfolgen, welches dazu ausgebildet ist, bevorzugt auf Basis der Patientendaten (d. h. bevorzugt patientenindividuell), insbesondere der durchzuführenden Messung bzw. zukünftigen Ansteuersequenzdaten, sowie einer Anzahl von vorgegebenen Parametern des Magnetresonanzbildgebungssystems, wie beispielsweise den zu den erwähnten Ansteuersequenzdaten gehörigen Parametern, vorherzusagen, welche Frequenzen dem kritischen Frequenzbereich zuzuordnen sind. Das Expertensystem ist insbesondere dazu ausgebildet, die eingangs erwähnten Frequenzbereiche, die in dem kritischen Frequenzbereich umfasst sein können, sowie z.B. auch im Betrieb des Magnetresonanzbildgebungssystems auftretende Vibrations- bzw. Eigenschwingungsspektren abzuschätzen bzw. vorherzusagen.
  • Bevorzugt umfasst die Aufhängungssteuervorrichtung eine Sequenzschnittstelle für Ansteuersequenzdaten zur Nutzung der Ansteuersequenzdaten zur Steuerung und/oder Regelung des Kopplungsparameterwerts und/oder der Position des Antennensystems gegenüber der Tragstruktur. Die Ansteuersequenzdaten geben dabei die Erzeugung von magnetischen Feldgradienten des Magnetresonanzbildgebungssystems zur Anregung von Magnetresonanzsignalen vor. Auf Basis dieser Daten ist es beispielsweise möglich, insbesondere mit Hilfe des erwähnten Expertensystems ein Schwingungsspektrum, d.h. Vibrations- und/oder Eigenschwingungsspektrum, vorherzusagen, welches im Betrieb des Magnetresonanzbildgebungssystems angeregt würde. Bei den vorhergesagten Spektren kann es sich insbesondere um die Spektren des gekoppelten Systems aus Antennensystem, Aufhängungssystem und Tragstruktur handeln. Bevorzugt werden die Eigenfrequenzen des gekoppelten Systems auf Basis der Ansteuerdaten bzw. einer Vorhersage eines der beschriebenen Schwingungsspektren so festgelegt, dass sie außerhalb des kritischen Frequenzbereichs liegen.
  • Zum Beispiel kann die Aufhängungssteuervorrichtung eine Gewichtsdatenschnittstelle für Gewichtsdaten umfassen. Die Aufhängungssteuervorrichtung ist dann bevorzugt so ausgebildet, dass sie die Gewichtsdaten zur Steuerung und/oder Regelung des Kopplungsparameterwerts und/oder der Position des Antennensystems gegenüber der Tragstruktur heranzieht. Die Gewichtsdaten können beispielsweise das Gewicht eines mit dem Magnetresonanzbildgebungssystem abzubildenden Untersuchungsobjekts umfassen und/oder die Verteilung des Gewichts des Untersuchungsobjekts innerhalb des Magnetresonanzbildgebungssystems. Insbesondere können die Gewichtsdaten die Aufteilung des Gewichts auf einzelne Aufhängungseinheiten des Aufhängungssystems umfassen. Wie erwähnt kann damit ein im Betrieb auftretendes Schwingungsspektrum ermittelt werden.
  • Das Expertensystem bzw. die Aufhängungssteuervorrichtung kann auch wie bereits erläutert mit Sensoren verbunden sein. Die Sensoren können auch Sensoren bzw. Sensoranordnungen umfassen, die dazu ausgebildet sind, die eingangs erwähnten Eigenschwingungen des Untersuchungsobjekts zu erfassen. Beispielsweise kann es sich dabei um ein EKG-Gerät, einen Atmungssensor bzw. Atemgurt oder ähnliche Sensoren handeln, die biologische Einflussgrößen auf den kritischen Frequenzbereich, wie beispielsweise die Frequenz des Auftretens einer sogenannten R-Zacke in einem EKG-Signal oder die Atemfrequenz, ermitteln können. Darüber hinaus kann auch anhand von MR-Bildern eine Eigenfrequenz des Untersuchungsobjekts ermittelt werden, wie beispielsweise eine Eigenfrequenz eines mit cerebrospinalem Liquor gefüllten Ventrikels, die in dem kritischen Frequenzbereich berücksichtigt wird.
  • Ferner kann das Antennensystem eine Justagevorrichtung zur Einstellung der Eigenfrequenz einer mechanischen Eigenschwingungsmode des Antennensystems aufweisen. Die Justagevorrichtung kann insbesondere so ausgebildet bzw. ansteuerbar sein, dass eine Ansteuerung während des Betriebs des Magnetresonanzbildgebungssystems ermöglicht wird.
  • Das heißt, ein Benutzer bzw. ein Bediener des Magnetresonanzscanners kann beispielsweise (über eine Benutzerschnittstelle) festlegen, ob und/oder wie (d. h. bezüglich welcher Schwingungsebene bzw. welcher Eigenschwingungsmode) und um welche Differenzfrequenz eine Verschiebung der Eigenfrequenz erfolgen kann.
  • Die Justagevorrichtung kann insbesondere dazu ausgebildet sein, die Eigenfrequenz um eine vorgegebene Differenzfrequenz zu verschieben, d. h. dass ein Frequenzwert vorgegeben wird, um den eine Eigenfrequenz verschoben wird.
  • Eine Verschiebung einer Eigenfrequenz des Antennensystems kann typischerweise dadurch erreicht werden, dass eine charakteristische Länge des Antennensystems verändert wird. Beispielsweise ist dies eine Länge eines Bereichs des Antennensystems, der gleichmäßige Dämpfungseigenschaften bzgl. der jeweiligen Schwingungsmode hat, also beispielsweise einstückig ist (d. h. aus einem Material gefertigt ist) und über die besagte Länge bevorzugt eine identische geometrische Form aufweist.
  • Das erfindungsgemäße Magnetresonanzbildgebungssystem kann in einer Weiterbildung eine Differenzfrequenzsteuervorrichtung umfassen, welche dazu ausgebildet ist, eine Differenzfrequenz zur Verschiebung einer Eigenfrequenz des Antennensystems zu steuern und/oder zu regeln. D. h. die Einstellung bzw. Verschiebung der Eigenfrequenz des Antennensystems kann insbesondere während des Betriebs des Magnetresonanzbildgebungssystems erfolgen, also bevorzugt, während sich ein Untersuchungsobjekt in dem Magnetresonanzscanner befindet.
  • Die Differenzfrequenzsteuervorrichtung kann in gleicher Weise wie die Aufhängungssteuervorrichtung als „vorwärtsgerichtete Steuerung und/oder Regelung“ ausgebildet sein und mit dem Expertensystem und/oder den beschriebenen Sensoren verbunden sein, sowie wie in gleicher Weise wie die Aufhängungssteuervorrichtung eine Sequenzschnittstelle und/oder Gewichtsdatenschnittstelle umfassen. Ebenso ist denkbar, dass die Differenzfrequenzsteuervorrichtung mit dem oder einem in gleicher Weise ausgebildeten Expertensystem verbunden ist.
  • Die Differenzfrequenzsteuervorrichtung und/oder die Aufhängungssteuervorrichtung kann Teil der eingangs erwähnten Hauptsteuereinrichtung des Magnetresonanzbildgebungssystems sein, welche die Akquise von Magnetresonanzdaten steuert und/oder regelt.
  • Die Differenzfrequenzsteuervorrichtung und/oder die Aufhängungssteuervorrichtung lernfähig ausgebildet sein. D. h. eine MR-Messung, insbesondere eine Probemessung, kann automatisch hinsichtlich des Auftretens kritischer Frequenzen analysiert werden, und eine Verschiebung von Eigenfrequenzen kann automatisch so erfolgen, dass die ermittelten kritischen Frequenzen bei einer Wiederholung der MR-Messung oder einer Messung mit ähnlichen Randbedingungen nicht mehr auftreten. Dabei können sowohl die erfassten MR-Bilddaten als auch die Messwerte der erwähnten Sensoren berücksichtigt werden. Es kann eine Eingriffsmöglichkeit für einen Bediener des MR-Systems bestehen, um die vorgeschlagenen automatischen Änderungen zu modifizieren bzw. zu bestätigen. Dies kann beispielsweise mit Hilfe einer Benutzerschnittstelle des MR-Systems, des Expertensystems bzw. der Differenzfrequenzsteuervorrichtung und/oder der Aufhängungssteuervorrichtung erfolgen.
  • Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine Justagevorrichtung in Form einer leiterartigen Anordnung von Blattfederelementen,
  • 2 eine Anzahl von Justagevorrichtungen ähnlich zu 1, die in ein Tragrohr einer Bodycoil integriert sind,
  • 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Tragrohrs einer Bodycoil, das mit Blattfederelementen verbunden ist,
  • 4 ein Ausführungsbeispiel eines zylindrischen Tragrohrs der Bodycoil, wobei mehrere über die gesamte Länge des Zylinders verlaufende Justagevorrichtungen in Form von Spannungs- und Dehnungselementen, die jeweils an den Zylinderenden mit dem Tragrohr verbunden sind,
  • 5 eine Weiterbildung der Justagevorrichtung gemäß 1, welches verstellbar ist.
  • 6 Justagevorrichtung in Form einer einstellbaren Spannvorrichtung,
  • 7 eine Anordnung mehrerer Justagevorrichtungen gemäß 6, die mit einer Außenseite des Tragrohrs einer Bodycoil verbunden sind und die während des Betriebs des zugehörigen MR-Systems mit einer Differenzfrequenzsteuervorrichtung verstellbar sind,
  • 8: eine Bodycoil, die mit einer Gradientenspule mittels eines Aufhängungssystems verbunden ist, welches ein Seil umfasst, wobei die Spannung des Seils mittels eines steuerbaren Aktors einstellbar ist,
  • 9 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Bodycoil, die mit einer Gradientenspule mittels verstellbarer Luftkissen verbunden ist, wobei die Luftkissen über den Umfang der zylinderförmigen Bodycoil gleichförmig verteilt angeordnet sind,
  • 10 einen Sensor, der zur Bestimmung der Auslenkung der Bodycoil gegenüber der Gradientenspule dient,
  • 11 ein Ausführungsbeispiel einer Bodycoil, die mit einer Tragstruktur eines Magnetresonanzbildgebungssystems verbunden ist,
  • 12 ein Antennenvibrationssteuersystem, welches basierend auf einer Vorhersage eines Expertensystems eines kritischen Frequenzbereichs und Sensormessdaten insbesondere des Gewichts eines Untersuchungsobjekts eine Justagevorrichtung und einen Einstellmechanismus steuert bzw. regelt.
  • 1 zeigt eine Justagevorrichtung 100, die im Rahmen der Erfindung in ein Antennensystem eingebaut werden kann. Die Justagevorrichtung 100 ist eine Anordnung von Blattfedern bzw. Stabfedern, die mehrere Blattfederelemente 101, 102 bzw. Federelemente aufweist.
  • An Stelle der Blattfederelemente 101, 102 können auch Rundstäbe oder Vierkantstäbe verwendet werden. Diese Federelemente können auch in einer Verbundstruktur, z. B. Wickelrohren, einlaminiert werden und insbesondere können die Federelemente direkt in ein Laminat bzw. ein Glasgelage eingewickelt (d.h. vom Gewebe der Glasstruktur, insbesondere einem Glasfasergewebe, vollständig umschlossen) sein. Die Federelemente können auch in ein Glasgewebe vergossen sein. Das Federelement kann ein Element aus „Bimetall“ umfassen bzw. sein, d.h. eine Kombination von Metallen mit unterschiedlichem thermischen Ausdehnungskoeffizienten, mit dem aktiv eine Kraft, z.B. durch lokale Heizung mittels eines Heizelements, erzeugt werden kann.
  • Die Blattfederelemente 101, 102 sind leiterartig miteinander verbunden, d. h. zwei zueinander parallel verlaufende, Blattfederelemente, die Hauptfederelemente 101 der leiterartigen Anordnung, sind mit mehreren quer dazu angeordneten Blattfederelementen 102 verbunden. Die quer angeordneten Blattfederelemente, d. h. die Sprossenfederelemente 102 der leiterartigen Anordnung, verlaufen ebenfalls parallel zueinander und sind zum benachbart und parallel angeordneten Sprossenfederelement 102 gleich beabstandet. Die Kombination aus mehreren Blattfederelementen 101, 102, die wenigstens zwei Blattfederelemente 101, 102 aufweist, welche in zueinander unterschiedlichen Raumrichtungen verlaufen, ist dazu ausgebildet, eine Mehrzahl an unterschiedlichen Schwingungsebenen zu beeinflussen. D. h. die Eigenfrequenzen von mehreren unterschiedlichen Eigenschwingungsmoden, die auch zueinander unterschiedliche Schwingungsebenen aufweisen können, sind bei geeigneter Anordnung mit Hilfe der Justagevorrichtung 100 veränderbar.
  • 2 zeigt dies beispielhaft anhand mehrerer Justagevorrichtungen 100 gemäß 1 bzw. deren Weiterbildungen, die in einem Antennensystem 10 eines Magnetresonanzbildgebungssystems umfasst sind. Bei dem Antennensystem 10 handelt es sich um eine Bodycoil, welche einen Patiententunnel des zugehörigen Magnetresonanzbildgebungssystems umgibt. In dem Patiententunnel ist gewöhnlich eine – nicht dargestellte – Patientenliege angeordnet, welche in z-Richtung verschoben werden kann. Die z-Richtung stimmt dabei üblicherweise mit der Richtung des eingangs erwähnten Grundmagnetfelds des Magnetresonanzbildgebungssystems überein. Die Bodycoil 10 weist, lediglich schematisch dargestellt, mehrere Antennenelemente 15 auf, die mit einem Tragelement 20, welches als zylinderförmiges Tragrohr 20 ausgebildet ist, verbunden sind. Die Längsachse des Tragrohrs 20 verläuft dabei in z-Richtung. In diesem Ausführungsbeispiel besteht das Tragrohr 20 aus einer relativ dünnen, etwa 10 bis 20 mm starken Hülle aus glasfaserverstärktem Epoxidharz. Die Antennenelemente 15 können dabei als Metallstangen oder auch als Platinen ausgebildet sein und auf das Tragrohr aufgeklebt oder mittels passender Halter mit dem Tragrohr 20 verschraubt, vergossen oder fest mit dem Tragrohr 20 verbunden sein.
  • Das Tragrohr 20 wird durch mehrere Justagevorrichtungen 100A, 100B, 100C gemäß 1 in mehrere Tragrohrabschnitte 20A, 20B unterteilt. Die Anordnung kann dadurch erhalten werden, dass jeweils mehrere in der Mantelfläche des Tragrohrs 20 angeordnete Fenster erstellt werden, in welche die Justagevorrichtungen 100A, 100B, 100C bündig eingesetzt werden, sodass die Umfangsflächen des jeweiligen Fenstersausschnitts mit der Justagevorrichtung 100A, 100B, 100C verbunden sind. Die Justagevorrichtungen 100A, 100B, 100C ergänzen dann die Mantelfläche des Tragrohrs 20 im Bereich des Fensterausschnitts. Insofern können die Justagevorrichtungen 100A, 100B, 100C auch als in das Tragrohr 20 integriert betrachtet werden. Beispielsweise können die Justagevorrichtungen 100A, 100B, 100C mit dem Tragrohr 20 verklebt, verschraubt, vergossen, d.h. fest mit dem Tragrohr 20 verbunden sein bzw. auf sonstige Art und Weise mit dem Tragrohr 20, insbesondere reversibel lösbar, verbunden sein.
  • Die Justagevorrichtungen 100A, 100B, 100C sind aus einem anderen Material gefertigt als die weiteren, insbesondere aus Epoxid gefertigten Tragrohrabschnitte 20A, 20B. Eine Unterteilung des Tragrohrs 20 erfolgt dabei so, dass das Epoxidrohr vollständig in zwei zylinderförmige Tragrohrabschnitte 20A, 20B in Richtung der Längsachse des Tragrohrs 20, also in z-Richtung, geteilt wird. Die Tragrohrabschnitte 20A, 20B sind in z-Richtung in etwa gleich lang. In das entstandene, die Mantelfläche vollständig in Richtung der z-Achse in etwa mittig teilende Fenster ist die Justagevorrichtung 100A eingesetzt. Die Justagevorrichtung 100A verläuft über den gesamten Umfang des Tragrohrs 20 quer zur z-Richtung und ist eine Weiterbildung der Justagevorrichtung 100 gemäß 1. Abweichend zur Justagevorrichtung 100 gemäß 1 sind die beiden parallel verlaufenden die Hauptfederelemente 101‘ nunmehr als zueinander parallel, konzentrisch und in einem Abstand zueinander angeordnete Federringe 101‘ ausgebildet, welche dem Querschnitt des Tragrohrs 20 quer zur z-Richtung folgen und, wie beschrieben, eine Teilung des Tragrohrs 20 in z-Richtung in zwei im Wesentlichen aus Epoxid gefertigte Abschnitte 20A, 20B hervorrufen. Das Tragrohr ist somit nicht über seine gesamte Länge in z-Richtung durchgehend aus einem Material geformt. Die leiterartige Anordnung von Blattfedern gemäß 1 wird dabei dennoch weitgehend übernommen; zueinander parallel und parallel zur z-Richtung sowie gleich beabstandet angeordnete Sprossenfederelemente 102‘, verbinden die beiden Federringe 101‘ und damit die gebildeten Tragrohrabschnitte 20A, 20B, die jeweils endseitig einen der Federringe 101‘ umfassen. Die Justagevorrichtung 100A verschiebt die Frequenz einer Eigenschwingungsmode, die eine Schwingung in einer in Vorschubrichtung z verlaufenden Schwingungsebene umfasst, um eine Differenzfrequenz. Die Differenzfrequenz ist dabei insbesondere festgelegt durch die Länge der Tragrohrabschnitte 20A, 20B in z-Richtung sowie die Kopplung der Blattfederelemente 101‘, 102‘ untereinander, d. h. insbesondere auch durch die Länge der in z-Richtung verlaufenden Sprossenfederelemente 102‘, bzw. den Abstand der Hauptfederelemente 101‘.
  • Die Justagevorrichtung 100A ist dabei auch dazu ausgebildet, die Eigenfrequenz von Eigenschwingungsmoden der Bodycoil 10 zu verschieben, die eine Schwingungsebene quer zur z-Richtung aufweisen. Die Differenzfrequenz kann in diesem Fall insbesondere auch durch den Abstand der parallel zur z-Richtung verlaufenden Sprossenfederelemente 102‘ zueinander festgelegt werden, d. h. durch die Unterteilung des Tragrohrs 20 in Umfangsrichtung in charakteristische Längen mit Hilfe der Sprossenfederelemente 102‘.
  • Alternativ ist auch denkbar, dass das Tragrohr 20 mehrere der Justagevorrichtungen 100A umfasst, welche das Tragrohr 20 längs der z-Richtung in mehr als zwei Tragrohrabschnitte 20A, 20B unterteilen.
  • In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Bodycoil 10 ferner weitere Justagevorrichtungen 100B, 100C auf, die im Wesentlichen auch der leiterartigen Justagevorrichtung 100 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 entsprechen. Diese sind jeweils in unterschiedlichen, durch die Unterteilung mit dem Justagevorrichtung 100A entstandenen Tragrohrabschnitten 20A, 20B angeordnet. Die Justagevorrichtung 100B ist dabei eine leiterartige Federanordnung gemäß 1, wobei die beiden Hauptfederelemente 101‘ parallel zur z-Achse angeordnet sind. Die Anordnung der Justagevorrichtung 100C unterscheidet sich dadurch, dass deren Hauptfederelemente 101‘ in Umfangsrichtung verlaufen. Die beiden Justagevorrichtungen 100B 100C sind in passende Fensterausschnitte der Tragrohrabschnitte 20A, 20B eingesetzt, welche die Tragrohrabschnitte 20A, 20B in Umfangsrichtung nur teilweise, d. h. im Gegensatz zur Justagevorrichtung 100A nicht vollständig unterteilen. Die Justagevorrichtungen 100B und 100C sind einstückig hergestellt.
  • Auch dadurch wird eine charakteristische Länge in Umfangsrichtung festgelegt, sodass eine Vielzahl unterschiedlicher Eigenfrequenzen mit Hilfe einer einzelnen leiterartigen Justagevorrichtung 100A, 100B, 100C verschoben werden kann.
  • Dabei werden Eigenschwingungsmoden durch die Justagevorrichtungen 100B und 100C wiederum so in ihrer Eigenfrequenz modifiziert, dass diese außerhalb des eingangs erwähnten kritischen Frequenzbereichs liegen.
  • Die Justagevorrichtungen 100B, 100C sind auf gleiche Weise wie die Justagevorrichtung 100A an den Epoxidteilen der Tragrohrabschnitte 20A, 20B befestigt.
  • Es ist auch denkbar, dass eine der oder alle Justagevorrichtungen 100A, 100B, 100C mit der äußeren Mantelfläche des Epoxidabschnitts des Tragrohrs 20 verbunden sind. Insbesondere in diesem Fall können die Justagevorrichtungen 100A, 100B, 100C besonders einfach reversibel lösbar mit dem Tragrohr 20, d. h. beispielsweise verschraubt oder zwischen zwei Haltern verspannt eingesetzt sein.
  • 3 zeigt eine alternative Ausführungsform, bei der jeweils einzelne Blattfederelemente das Tragrohr 20 der Bodycoil 10 wiederum in mehrere charakteristische Längen unterteilen. Dabei sind in Endabschnitten der zylindrischen Bodycoil, d. h. in Abschnitten, welche die Öffnung der Bodycoil umfassen, die Blattfederelemente so in das Tragrohr 20 integriert, d. h. beispielsweise in das Epoxidmaterial eingebettet oder vollständig vergossen, dass dieses in Umfangsrichtung in mehrere Abschnitte mit charakteristischen Längen unterteilt ist. Die Blattfederelemente, d. h. die Justagevorrichtungen 100, sind dabei direkt einzeln in das Epoxidmaterial des Tragrohrs 20 eingebettet, sodass sie über die Mantelfläche des Tragrohrs zugänglich sind. Beispielsweise könnten in den Epoxidabschnitt des Tragrohrs passende Nuten zur Aufnahme der Blattfederelemente gefräst oder auf andere Art und Weise eingebracht sein, die im Gegensatz zu den Fenstern keine vollständige Öffnung der Mantelfläche des Tragrohrs 20 bilden.
  • Es ist auch denkbar, dass die Blattfederelemente bzw. die Justagevorrichtung 100 auf einen gleichmäßig verlaufenden Abschnitt der Epoxidoberfläche des Tragrohrs 20 aufgesetzt sind bzw. ist.
  • In einem Zentralbereich des Tragrohrs 20 sind wiederum weitere Justagevorrichtungen 100 in Form von in Umfangsrichtung des Tragrohrs 20 verlaufenden Federringen 101‘‘ angeordnet, welche eine Unterteilung des Tragrohrs 20 in charakteristische Längen in z-Richtung bewirken. Durch diese Kombination von bezüglich ihrer Ausrichtung und Form unterschiedlichen Federringen bzw. Federelementen 101‘‘, 102‘‘ können wiederum Eigenfrequenzen einer Mehrzahl von Eigenschwingungsmoden so verschoben werden, dass diese außerhalb des kritischen Frequenzbereichs liegen, d. h. um eine definierte Differenzfrequenz.
  • Alternativ können die beschriebenen Federringe bzw. Federelemente 101‘‘, 102‘‘ in diesem Ausführungsbeispiel durch Seile oder Sehnen gebildet sein, die insbesondere elastisch ausgebildet sein können.
  • 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Bodycoil 10 umfasst, ähnlich den einzelnen Blattfederelementen der 3, eine Justagevorrichtung 100 mit einem schmalen biegsamen Sehnenelement 105, welches jeweils mit gegenüberliegenden Stirnflächen 21A, 21B des Tragrohrs 20 verbunden ist. Die Stirnflächen 21 bilden jeweils einen Ring aus Epoxidmaterial, dessen Radius um 10 bis 20 mm größer als der Radius eines kreisförmigen Öffnungslochs für einen zylindrischen Patiententunnel ist, zu dem das Tragrohr 20 konzentrisch angeordnet ist. Das Sehnenelement 105 verläuft im Wesentlichen parallel zur z-Richtung und ist mit den jeweils gegenüberliegenden Stirnfläche 21A, 21B des Tragrohrs 20 verbunden, beispielsweise verklebt, verschraubt oder zwischen den Stirnflächen 21A, 21B verspannt, sodass eine formschlüssige Verbindung mit den Stirnflächen 21A, 21B gebildet wird. Wie erkennbar ist, umfasst die Justagevorrichtung 100 mehrere Sehnenelemente 105.
  • Alternativ kann das Sehnenelement 105 kann in dem Ausführungsbeispiel beispielsweise auch durch Blattfederelement und/oder ein Spannseil ersetzt werden.
  • Die Sehnenelemente 105 können beispielsweise aus Polyester, Polyamid, Polyethylen mit hohem Molekulargewicht (wie z. B. Kevlar oder Spectra) gebildet sein bzw. diese Materialien umfassen. Es können auch metallischen Saiten, wie z.B. in der Musikinstrumentenherstellung verwendet werden. Bevorzugte Materialien, aus denen die Blattfederelemente gebildet werden bzw. die in den Blattfederelementen umfasst sind, sind beispielsweise Berillium-Kupferlegierungen, laminare Faserverbundwerkstoffe wie z. B. Carbonfasern oder Fieberglas, mehrschichtverleimte Holzelemente oder ferromagnetische Federelemente mit geringen magnetischen Eigenschaften. Das heißt beispielsweise, dass die Sehnenelemente eine geometrische Form aufweisen, z.B. einen Sehnendurchmesser, welche die Ausbildung von magnetischen Clustern gering hält. Der Durchmesser liegt deshalb bevorzugt in einem Bereich von weniger als 5mm. Insbesondere können die Sehnenelemente bzw. Blattfederelemente aus einem nichtleitenden Material gebildet werden.
  • Die Sehnenelemente bzw. Blattfederelemente oder Spannseile sind vorgespannt mit dem Tragrohr 20 verbunden. D. h. der Verlauf „im Wesentlichen parallel zu z“ bedeutet in diesem Fall, dass die Sehnenelemente bzw. Blattfederelemente über ihren Verlauf auch eine Auslenkung in eine Raumrichtung quer zur z-Richtung aufweisen können, die jedoch weniger als die Hälfte der Elementlänge in z-Richtung beträgt.
  • Im Fall der Sehnenelemente 105 ist dazu ein (nicht dargestelltes) zusätzliches Spannelement notwendig, welches diese Auslenkung ermöglicht. Beispielsweise kann das Sehnenelement 105 in seinem Verlauf einen weiteren Verbindungspunkt mit dem Tragrohr 20 aufweisen, der es ermöglicht, eine Sehnenspannung vorzugeben, d. h. die Auslenkung gegenüber der z-Achse einzustellen.
  • Eine Verschiebung der Frequenz von Eigenschwingungsmoden findet in diesem Ausführungsbeispiel insbesondere auch in der x-/y-Ebene, die quer zur z-Richtung verläuft, statt.
  • Das Tragrohr 20 wird dabei in Umfangsrichtung, d. h. quer zur z-Richtung, durch die Vielzahl von Justagevorrichtungen 100 bzw. Sehnenelemente 105 in mehrere charakteristische Längen unterteilt, so dass dabei wiederum eine Verschiebung der Eigenfrequenz von Eigenschwingungsmoden, deren Schwingungsebene in x-/y-Ebene liegt, erfolgt. Durch die gezeigte Anordnung werden Eigenschwingungen, deren Schwingungsebene die z-Richtung umfasst, hingegen vornehmlich gedämpft, was jedoch auch mit der Verschiebung einer Eigenfrequenz des Antennensystems verbunden sein kann.
  • Insofern bilden die Sehnenelemente 105 bzw. Blattfederelemente gleichzeitig Dämpfungselemente 120. Im Übrigen weisen auch die Federelemente der Ausführungsbeispiele der 1 bis 3 Dämpfungseigenschaften auf.
  • Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele der 1 bis 4 zeigen jeweils Möglichkeiten, um eine statische Verschiebung um eine vorgegebene Differenzfrequenz der Eigenfrequenz einer Eigenschwingungsmode zu erreichen, indem vorab konstruktive bzw. bauliche Maßnahmen durchgeführt werden. Der kritische Frequenzbereich kann dazu beispielsweise bei der Konstruktion des Magnetresonanzbildgebungssystems beispielsweise wie eingangs beschrieben festgelegt bzw. ermittelt worden sein.
  • Dabei ist zu berücksichtigen, dass das Gewicht eines auf einer Patientenliege in dem Magnetresonanzbildgebungssystem bzw. MR-System gelagerten Patienten entweder direkt oder indirekt die notwendige Verschiebung der Eigenfrequenz des Antennensystems beeinflusst. Zum einen kann bei einer Verbindung des Antennensystems mit der Patientenliege eine Eigenfrequenz des Antennensystems bereits verschoben werden, sodass sich daraus eine andere Differenzfrequenz ergibt.
  • Die Differenzfrequenz, um welche die Verschiebung der Eigenfrequenz einer Eigenschwingungsmode erfolgt, kann dann so festgelegt sein, dass ein Sicherheitsfrequenzabstand der verschobenen Eigenfrequenz zu dem kritischen Frequenzbereich besteht. Die eingangs beschriebenen Überlegungen zur Festlegung des kritischen Frequenzbereichs können beispielsweise nichtpatientenindividuell durchgeführt werden. Z. B. kann ein Normpatient herangezogen werden, typische Schwankungsbreiten von Parametern des Normpatienten ermittelt werden und auf Basis der Schwankungsbreiten der Sicherheitsabstand der Verschiebung der Eigenfrequenz festgelegt werden.
  • Zum anderen kann sich auch eine Beeinflussung der Eigenfrequenzen der anderen Komponenten des Magnetresonanzbildgebungssystems oder einer Kombination von Komponenten des MR-Systems ergeben, insbesondere einer Kombination des Antennensystems mit der erwähnten Tragstruktur des Antennensystems. In diesem Fall kann sich, insbesondere auch in Folge des Patientengewichts, auch der kritische Frequenzbereich ändern. Dies hat ebenfalls die Konsequenz, dass die vorgegebene Differenzfrequenz geändert werden müsste. Auch diese Überlegung kann in dem Sicherheitsfrequenzabstand berücksichtigt werden.
  • Bei jeder rein statischen Festlegung der Eigenfrequenzen besteht eine besondere Schwierigkeit darin, eine geeignete Vorhersage bzw. Festlegung des kritischen Frequenzbereichs zu finden, bei der noch Frequenzbereiche frei sind, in denen Vibrationen des Antennensystems zulässig sind. Nur dann ist es nicht notwendig, das vollständige Schwingungsspektrum des Antennensystems zu dämpfen. Unkritische Frequenzbereiche ließen sich viel besser vorhersagen bzw. ermitteln, wenn die Vorhersage patientenindividuell durchgeführt werden könnte. Bei einer patientenindividuellen Vorhersage könnten die kritischen Frequenzbereiche genauer und somit enger geschätzt bzw. berechnet werden.
  • Deshalb kann es vorteilhaft sein, wenn die Verschiebung der Frequenz einer Eigenschwingungsmode nicht statisch erfolgt, sondern im Betrieb des Magnetresonanzsystems einstellbar ist.
  • Es können dann patientenindividuelle Vorhersagen des kritischen Frequenzbereichs erstellt werden und dynamisch eine geeignete patientenindividuelle Einstellung von Eigenfrequenzen durchgeführt werden.
  • Dies ist beispielsweise für die Ausführungsbeispiele der 1 bis 4 mit geringen Abwandlungen möglich:
    In dem Ausführungsbeispiel von 4 kann insbesondere jede der ringförmigen Stirnflächen 21A, 21B um die z-Achse drehbar sein, sodass das Sehnenelement bzw. Blattfederelement jeweils endseitig mit einem drehbaren Ring (d. h. mit jeweils einer der Stirnflächen) verbunden ist. Mit Hilfe der beiden dem jeweiligen Sehnen- bzw. Blattfederelement zugeordneten Ringe ist eine Verstellung der Lage und Endpunkte der Sehnen bzw. Federn über den Verlauf der Umfangslinie der Zylinderöffnung des Tragrohrs 20 möglich. Sind mehrere Sehnenelemente 105 bzw. Federelemente, wie in 4 dargestellt, vorhanden und sind diese jeweils endseitig mit unterschiedlichen Ringen 21A, 21B verbunden, so ist eine Verstellung der Endpunkte der Sehnenelemente 105 bzw. Blattfederlemente, insbesondere relativ zueinander, in Umfangsrichtung des Tragrohrs 20 möglich. Somit kann die Unterteilung des Umfangs des Tragrohrs 20 in mehrere charakteristische Längen während des Betriebs des Magnetresonanzbildgebungssystems angepasst und verändert werden. Dies ermöglicht die Anpassung der Verschiebung der Frequenz der Eigenschwingungsmode, welche in x-/y-Richtung eine Schwingungsebene aufweist. Gleichzeitig kann die Länge des von einem einzelnen Sehnenelement 105 umspannten Bereichs verändert werden. Dies kann dadurch erfolgen, dass die endseitigen Ringe 21A, 21B, die mit einem bestimmten Sehnenelement 105 verbunden sind, in zueinander unterschiedliche Drehrichtungen verstellt werden. Somit kann beispielsweise auch eine Anpassung der Verschiebung der Eigenfrequenz einer Eigenschwindungsmode durch Veränderung charakteristischer Längen erreicht werden, die eine Schwingungsebene in z-Richtung aufweist.
  • Weiterhin ist denkbar, dass das bzgl. des Sehnenelements 105 erwähnte Spannelement auch für ein Blattfederelement vorhanden ist. Dieses Spannelement kann beispielsweise wie ein genauer bzgl. 6 beschriebener ansteuerbarer Aktor bzw. Steller 110 ausgebildet sein. Jedoch ist auch jede andere Vorrichtung denkbar, die eine Auslenkung des Sehnenelements 105 bzw. des Blattfederelements quer zur z-Richtung ermöglicht. Eine Veränderung der Spannung bzw. Vorspannung der Sehnenelemente bzw. Blattfederelemente kann dann beispielsweise mit Hilfe des ansteuerbaren Spannelements erfolgen.
  • 5 zeigt eine Abwandlung der aus 1 bekannten, leiterartigen Justagevorrichtung 100, welche aus einer Anordnung mehrerer Blattfederelemente 101, 102 besteht. Zwei längs verlaufende Blattfederelemente 101, die Hauptfederelemente 101, sind dabei in einem Abstand D voneinander angeordnet. Diese längs verlaufenden Blattfederelemente 101 sind ferner mit quer dazu angeordneten Blattfederelementen 102, den Sprossenfedern 102, beweglich verbunden. Der Abstand D der längs verlaufenden Blattfederelemente 101 lässt sich dabei durch Aktoren bzw. Steller 110, d.h. mehreren Justageeinheiten, die alle einer Justagevorrichtung zugehörig sind, die jeweils durch eine Gewindestrecke gebildet werden, verändern. Mit Hilfe der beschriebenen Steller 110 lässt sich beispielsweise eine Anordnung von Blattfederelementen gemäß dem Ausführungsbeispiel der 2 oder 3 so anpassen, dass mehrere Differenzfrequenzen während des Betriebs des zugeordneten Magnetresonanzbildgebungssystems einstellbar sind.
  • 6 zeigt eine weitere alternative Justagevorrichtung 100, welches als Spannvorrichtung 150 ausgebildet ist. Die Spannvorrichtung 150 umfasst dabei zwei voneinander beabstandet angeordnete Befestigungselemente 130. Die in diesem Ausführungsbeispiel stabförmig ausgebildeten Befestigungselemente 130 können mit der Mantelfläche der Bodycoil bzw. auf des Tragrohrs verbunden sein und dienen als Halter 130 für ein Spannseil 120. Es ist denkbar, dass die Halter 130 auch anders ausgebildet sein können, beispielsweise als Haken oder als Ring. Das Befestigungselement 130 kann insbesondere einstückig in dem Tragrohr 20 umfasst sein. Das jeweils endseitig mit den Haltern 130 verbundene Spannseil 120 ist bevorzugt aus einem nichtleitenden Material, insbesondere aus Kunstfasern oder nichtmagnetischen Stahldrähten, gefertigt und in gewissem Maße elastisch. Daher kann das Spannseil 120 auch als Dämpfungselement 120 dienen. Das Seil 120 ist mit einem Aktor bzw. Steller 110 verbunden, der die Seilspannung verändern kann. Der Steller 110 ist bevorzugt als ansteuerbar angetriebene Rolle 110 ausgebildet, um welche das Spannseil 120 gewunden ist. Durch Drehung der Rolle 110 kann die Anzahl der um die Rolle 110 umlaufenden Windungen des Spannseils 120 bzw. der Anteil der Länge des Spannseils 120, der um die Rolle 110 verläuft, verändert werden. Die auf die Befestigungselemente 130 wirkende Seilspannung kann dadurch verändert werden. Im Gesamten wird so eine ansteuerbare Justagevorrichtung 100 zur Verfügung gestellt, welches als Spannvorrichtung ausgebildet ist. Ist die Spannvorrichtung beispielsweise mit dem Tragrohr 20 der Bodycoil 10 verbunden, so kann der zwischen den Befestigungselementen 130 verlaufende Abschnitt des Tragrohrs 20 mit einer insbesondere reversibel veränderbaren Kraft beaufschlagt werden. Diese Kraft kann durch ein modifiziertes Elastizitätsmodul des Tragrohrs 20 beschrieben werden, sodass mit Hilfe des modifizierten Elastizitätsmoduls letztlich eine Verschiebung von Eigenfrequenzen schnell analytisch berechnet werden kann. Dies ermöglicht insbesondere, schnell und gezielt eine oder mehrere vorgegebene Differenzfrequenzen einzustellen.
  • 7 zeigt eine Anordnung von mehreren Justagevorrichtungen 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der 6. Auf einer Außenfläche des Tragrohrs 20 der Bodycoil 10, der Mantelfläche, sind dabei mehrere Justagevorrichtungen 100 angeordnet. Die Spannvorrichtung bzw. das Seil 120 verläuft dabei parallel zur z-Richtung. Mit Hilfe der Steller 110 kann jede der mehreren Justagevorrichtungen 100 individuell so eingestellt werden, dass diese jeweils in Längsrichtung, d. h. parallel zur z-Richtung, über einen bestimmten Abschnitt des Tragrohrs 20 eine bestimmte Kraftwirkung entfaltet. Dadurch, dass die Kraftwirkung unterschiedlich mit Hilfe der mehreren Steller 110 eingestellt werden kann, ist es möglich, das Tragrohr 20 sowohl in Längsrichtung des Tragrohr-Zylinders in mehrere Abschnitte bzw. charakteristische Längen einzuteilen, als auch in der Ebene quer zur z-Richtung. Somit ist es möglich, eine nahezu beliebige Verschiebung von Eigenschwingungsfrequenzen zu erreichen. Zusätzlich zur Verschiebung der Eigenschwingungsfrequenzen wird mit Hilfe des Seils 120 gleichzeitig eine Dämpfung eingestellt. Dabei ist zu berücksichtigen, dass nicht nur das Seil 120 selbst als Dämpfungselement 120 wirkt, sondern auch, dass mit der gezielten Veränderung des Elastizitätsmoduls des Tragrohrs 20 auch die Dämpfungseigenschaften des Tragrohrs 20 selbst modifiziert werden.
  • Das heißt, zusätzlich zur Verschiebung der Eigenfrequenzen ist auch eine Dämpfung bestimmter Frequenzen, insbesondere von Eigenfrequenzen des Antennensystems 10, möglich. Die gedämpften Frequenzen können auch ausgewählt werden, insbesondere unabhängig von der Verschiebung der Eigenfrequenzen des Antennensystems 10. Diese Unabhängigkeit kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass wie gezeigt mehrere Justagevorrichtungen 100 verwendet werden, die unabhängig voneinander verstellbar sind.
  • Dies bietet unterschiedliche Vorteile:
    So kann der Schwingungsenergieübertrag auf das Antennensystem nicht nur dadurch gemindert werden, dass eine Frequenzverschiebung auftritt, sondern zusätzlich kann auch noch eine Dämpfung von Frequenzen erfolgen, die beispielsweise einer Eigenfrequenz einer nachfolgend genauer beschriebenen Tragstruktur entsprechen.
  • Durch die Dämpfung kann beispielsweise erreicht werden, dass bezüglich einer Eigenfrequenz des Antennensystems 10 und/oder anderer Komponenten bzw. Kombinationen von Komponenten des Magnetresonanzbildgebungssystems, welche die größte Amplitude im Betrieb des Magnetresonanzbildgebungssystems aufweist, ungeradzahlige Harmonische so gedämpft werden, dass eine Mehrzahl von geradzahligen Harmonischen erzeugt wird. Dies hat den Effekt, dass das Geräuschspektrum, welches insbesondere durch Vibration der Körperspule verbreitet wird, vom Patienten als angenehm empfunden wird.
  • Als Antriebsmittel zur Veränderung der Seilspannung bzw. als Aktoren generell kommen beispielsweise Vorrichtungen in Betracht, die auf pneumatischer, hydraulischer, piezoelektrischer oder magnetischer Kraft basieren. Die Antriebsmittel können dabei hydraulische oder pneumatische Pumpen, Motoren, Piezoelemente, (Elektro-)Magnete, hydraulische oder pneumatische Muskeln bzw. Druckelemente oder Heizelemente umfassen. Die Seilspannung kann dabei, wie gezeigt, durch eine Kraftwirkung in einen mittleren Bereich des Spannseils 120 verändert werden. Ebenso ist auch denkbar, dass die Seilspannung durch eine Kraftwirkung auf einen endseitigen Angriffspunkt, beispielsweise wie bzgl. 4 erläutert, verändert wird.
  • Diese Antriebsmittel können bevorzugt auch zur Verstellung der Sehnenelemente bzw. Federelemente gemäß den eingangs beschriebenen Ausführungsbeispielen eingesetzt werden.
  • Die Antriebsmittel können dabei mit Hilfe einer Differenzfrequenzsteuervorrichtung 500 angesteuert werden. Bevorzugt ist die Differenzfrequenzsteuervorrichtung 500 zur dynamischen, d. h. patientenindividuellen Ermittlung des kritischen Frequenzbereichs ausgebildet. Auch kann die Differenzfrequenzsteuervorrichtung 500 eine Frequenzbereichsschnittstelle 530 zur Übernahme eines dynamisch ermittelten kritischen Frequenzbereichs aufweisen. Die Schnittstelle 530 kann beispielsweise auch dazu verwendet werden, um eine Vorgabe für eine Differenzfrequenz zu übermitteln.
  • Ferner kann die Differenzfrequenzsteuervorrichtung 500 mit einem oder mehreren Sensoren 300 verbunden sein, welche Vibrationen des Antennensystems 10 und/oder weiterer Komponenten des Magnetresonanzbildgebungssystems erfassen. In dem Ausführungsbeispiel ist ein Mikrofon in unmittelbarer Nähe des Tragrohrs 20 angeordnet, sodass dieses die Schallabstrahlung des Tragrohrs 20 und damit die Vibrationen des Antennensystems 10 im Betrieb erfassen kann. Auf Basis der Sensormessdaten dieser Sensoren 300 kann dann die Festlegung einer Differenzfrequenz, mit der eine Verschiebung einer Eigenfrequenz des Antennensystems 10 durchgeführt wird, erfolgen.
  • Bei der Variation von Eigenschwingungen zur Verbesserung der Bildqualität bzw. des Patientenkomforts ist zu beachten, dass die Bodycoil 10 über ein Aufhängungssystem 200 mit der Gradientenspule 50 verbunden sein kann, wie dies in 8 gezeigt ist. Die Gradientenspule 50 dient dabei als Tragstruktur 50 für die Bodycoil 10.
  • Alternativ ist z.B. auch denkbar, dass die Bodycoil 10 mit einem Grundfeldmagneten des Magnetresonanzbildgebungssystems (bzw. dessen Gehäuse) verbunden ist, welcher dann als Tragstruktur 50 dient, wie dies später noch genauer in 11 gezeigt wird.
  • Praktisch bedeutet dies, dass die Anregung von Eigenschwingungsmoden des Antennensystems 10 maßgeblich auch durch die Übertragung von Schwingungsenergie der Tragstruktur 50 auf das Aufhängungssystem 200 und infolgedessen auf die Bodycoil 10 bestimmt wird. Eine verminderte Übertragung von Schwingungsenergie führt zu verminderten Vibrationen des Antennensystems 10.
  • Die Übertragung von Schwingungsenergie auf die Bodycoil 10 mittels des Aufhängungssystems 200 kann dabei modellhaft durch einen Kopplungsparameterwert beschrieben werden, der beispielsweise eine Federkonstante des bereits eingangs diskutierten Modells gekoppelter Pendel ist.
  • 8 zeigt ein durch ein Gewicht symbolisiertes Untersuchungsobjekt O bzw. Patienten, welches in dem Patiententunnel des Magnetresonanzbildgebungssystems 1 angeordnet ist. Der Patient O weist eine Masse m auf. Da der Patiententisch (nicht dargestellt), auf dem der Patient liegt, innerhalb des Tragrohrs 20 des Antennensystems 10 gelagert ist, wird das Antennensystem 10 gegenüber der Gradientenspule 50 durch die Masse m um einen bestimmten Weg ausgelenkt. Ferner bestimmen der Betrag, die Lage und die Verteilung des Gewichts m des Patienten O auch mögliche Eigenfrequenzen des Antennensystems 10 und darüber hinaus des gekoppelten Systems aus Antennensystem 10, Aufhängungssystem 200 und Tragstruktur 50.
  • Eine Verschiebung bzw. Verlagerung des Antennensystems 10 gegenüber der Gradientenspule 50 ist insbesondere auch deshalb nachteilig, da typischerweise ein HF-Schirm der Gradientenspule 50 gleichzeitig einen Rückstrom trägt, der zur Erzeugung des B1-Feldes notwendig ist. Nur bei einer konzentrischen Anordnung der Bodycoil 10 und der Gradientenspule 50 ist eine optimale elektrische Funktion der Bodycoil 10 gewährleistet. Insbesondere führt jegliche Asymmetrie im Abstand zwischen Bodycoil 10 und Gradientenspule 50 üblicherweise dazu, dass die Sendeleistung der Bodycoil 10 gegenüber einer konzentrischen Anordnung erhöht werden müsste, um eine bestimmte vorgegebene Zielmagnetisierung des Untersuchungsobjekts einzustellen. Eine Konsequenz daraus wäre die Erhöhung der SAR-Belastung des Patienten.
  • Somit ist es wünschenswert, diese gewichtsabhängige, patientenindividuelle Verschiebung bzw. Verlagerung des Antennensystems 10 gegenüber der Gradientenspule 50 zu korrigieren.
  • Das Aufhängungssystem 200 ist in dem Ausführungsbeispiel der 8 durch eine Vielzahl von Befestigungselementen 230 in Form von Rollen 230, gebildet, die jeweils zusammen mit einem zugehörigen Halter eine Aufhängungseinheit 240 bilden. Die Drehachse der Rollen 230 verläuft dabei parallel zur z-Richtung. Eine erste Anzahl von vier Rollen 230 ist auf Haltern gelagert, die mit einer Außenfläche der Bodycoil 10 verbunden sind. Diese vier Rollen 230 sind gleichförmig über den Umfang der Mantelfläche der zylindrischen Bodycoil 10 verteilt. Eine zweite Anzahl von vier Rollen 230 ist auf einer Außenfläche der Gradientenspule 50 angeordnet. Diese weiteren vier Rollen 230 sind gleichförmig über den Umfang der Mantelfläche der zylindrischen Gradientenspule 50 verteilt angeordnet. Über die acht Rollen 230 ist ein um die äußere Mantelfläche der Bodycoil 10 umlaufendes Spannseil 220A geführt, und zwar so, dass im Verlauf des Seils 220A das Seil 220A in kontinuierlicher Folge um eine Rolle 230 geführt ist, die mit der Bodycoil 10 verbunden ist und, im Verlauf des Seils 220A unmittelbar nachfolgend, um eine Rolle 230, die mit der Gradientenspule 50 verbunden ist. Das Seil weist mehrere zusätzliche Dämpfungselemente 220B in Form von Federn 220B auf, und ferner kann die Position des Antennensystems 10 gegenüber der Gradientenspule 50 durch einen Steller 210 in Form eines regelbaren Federelements, welches in dem umlaufenden Seil 220A umfasst ist, eingestellt werden. Der Steller 210 bildet einen ansteuerbaren Einstellmechanismus des Aufhängungssystems 200. Der Magnetresonanzscanner 2 weist ferner einen Sensor 300 in Form eines Glasstabelements auf, welcher gleichzeitig Teil einer Positionsbestimmungsvorrichtung 400 ist. Mit dem Glasstabelement, auf dem als Informationsträger ein Muster aus lichtdurchlässigen und lichtundurchlässigen Bereichen aufgebracht ist, kann eine Positionsveränderung des Antennensystems 10 erfasst und quantifiziert werden. D. h. eine relative Position des Antennensystems 10 gegenüber der Bodycoil 10 kann ermittelt werden. Das Glasstabelement wird dazu mit Hilfe eines Lasers (nicht dargestellt) beleuchtet und eine resultierende Lichtintensität ausgewertet. Daraus kann die relative Lage des Antennensystems 10 zur Tragstruktur 50 bzw. die Auslenkung des Antennensystems 10 gegenüber der Tragstruktur 10 berechnet werden. Die Information über die Auslenkung kann dazu verwendet werden, um über den Steller 210, z. B. durch Variation der Federhärte, die Position der Bodycoil 10 wieder konzentrisch zu der Gradientenspule 50 einzustellen.
  • Ferner kann über die zeitabhängige Erfassung der Auslenkung der Bodycoil 10 gegenüber der Gradientenspule 50 auch ein Eigenfrequenzspektrum des Antennensystems 10 und/oder des gekoppelten Systems aus Antennensystem 10, Aufhängungssystem 200 und Tragstruktur 50 ermittelt werden. Diese Ermittlung des Eigenfrequenzschwingungsspektrums erfolgt dann dynamisch während des Betriebs des MR-Systems, unter Berücksichtigung des Gewichts des Patienten. Daraus kann eine Differenzfrequenz berechnet werden, die notwendig ist, um Eigenfrequenzen des Antennensystems 10 und/oder des gekoppelten Systems aus Antennensystem 10, Aufhängungssystem 200 und Tragstruktur 50 außerhalb des kritischen Frequenzbereichs zu verschieben.
  • 9 zeigt ein Aufhängungssystem 200, welches mehrere Aktoren/Steller 210 bzw. ansteuerbare Einstellmechanismen umfasst, die in diesem Fall als Luftkissen bzw. „Luftmuskel“ 210 ausgebildet sind und welche die Bodycoil 10 über deren Umfang gleichverteilt an mehreren Punkten gegenüber der Gradientenspule 50 abstützen. Die Steller 210, d.h. die mit einem Fluid befüllbaren Druckelemente, bilden somit gleichzeitig Aufhängungseinheiten 240. Im dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um zwei Gruppen von drei Luftmuskeln, die jeweils im Bereich der Stirnseite der Bodycoil 10 angeordnet sind. Der Luftdruck in dem Steller 210 ist dabei einstellbar, d. h. der Antrieb der Steller 10 erfolgt pneumatisch. Die Luftmuskeln 210 können dazu individuell oder im Gesamten beispielsweise mit einem (nicht dargestellten) Pumpsystem für ein Füllmedium verbunden sein, welches auch im Betrieb des Magnetresonanzbildgebungssystems aktivierbar ist.
  • Alternativ zur Ausführung als Luftmuskel kommen dabei auch andere Füllmedien wie z. B. Öl, Helium oder Stickstoff in Frage. Insofern kann beispielsweise auch ein hydraulischer Antrieb der Steller 210 gegeben und ein entsprechendes Pumpsystem als Antriebsmittel vorhanden sein.
  • Es kann auch eine geeignete Kombination mehrerer Füllmedien zum Einsatz kommen, die beispielsweise unterschiedliche Dämpfungseigenschaften bzw. unterschiedliche Kompressibilität aufweisen. Dabei ist auch denkbar, dass wenigstens einer der Steller 210 mit einem anderen Füllmedium als die übrigen Steller 210 betrieben wird. D. h. die Dämpfungseigenschaften des Stellers 210, der mit einem anderen Füllmedium betrieben wird, sind so, dass sie bei einer anderen Frequenz maximal sind, als bei den übrigen Stellern 210. Somit ist es möglich, über eine Vielzahl von Verbindungspunkten zwischen der Bodycoil 10 und der Gradientenspule 50 eine über einen breiten Frequenzbereich wirksame Dämpfung zu realisieren und zu verändern. Besonders vorteilhaft ist dies durch individuelle Ansteuerung der Steller 210 beispielsweise mit unterschiedlichen Fülldrücken möglich.
  • Gleichzeitig wird durch die geänderte Dämpfung auch der beschriebene Kopplungsparameterwert des gekoppelten Systems aus Antennensystem 10, Aufhängungssystem 200 und Tragstruktur 50 verändert. D. h. die möglichen Eigenschwindungsmoden bzw. Eigenfrequenzen des gekoppelten Systems sind mit Hilfe der Steller 210 veränderbar. Insbesondere ist auch diese Veränderung reversibel.
  • Ferner umfasst das Aufhängungssystem 200 einen Sensor 300, der sowohl zur Ermittlung von auftretenden Eigenschwingungen des Antennensystems 10 ausgebildet ist als auch gleichzeitig als Teil einer Positionsbestimmungsvorrichtung 400 genutzt werden kann.
  • Dabei können auch mehrere Sensoren 300 in dem Magnetscanner umfasst sein, sodass beispielsweise nicht nur die Auslenkung des Antennensystems 10 an einer einzigen Stelle erfasst wird. Damit ist es beispielsweise möglich, die Gewichtsverteilung des Patienten in dem Magnetresonanzbildgebungssystem zu ermitteln, sodass auch die Gewichtsverteilung des Patienten bei der Verschiebung und/oder Dämpfung von (Eigen-)Frequenzen berücksichtigt werden kann.
  • Der Sensor 300 ist in 10 genauer dargestellt. Es handelt sich dabei um einen Kolben 320, der in einer bestimmten Richtung in einem Zylinder 310 verschiebbar ist, der mit einem Messmedium, beispielsweise Öl, Luft, Helium oder Stickstoff, gefüllt ist. Die Richtung der Verschiebung stimmt dabei bevorzugt mit einer Richtung überein, in die zugehörige Steller 210 eine Kraftwirkung entfalten können. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Messmedium um das gleiche Medium, mit dem auch einer der Steller 210 betrieben wird. Der Zylinder 310 ist mit einem Ausgleichsbehälter 330 gekoppelt, und bei Bewegung der Bodycoil 10 wird der Kolben in dem Zylinder proportional zur Auslenkung der Bodycoil 10 bewegt. Der Ausgleichsbehälter 330 kann geschlossen sein, sodass die Bewegung des Kolbens einen Druckunterschied in dem Messmedium bewirkt. Der Druckunterschied kann bestimmt werden, so dass daraus eine Auslenkung der Bodycoil 10 berechenbar ist. Dabei sind Drucksensoren, wie z.B. piezoelektrische Sensoren, kapazitive Sensoren, Glasmaßstäbe oder Dehnungsmessstreifen gleichwertig einsetzbar.
  • Alternativ ist denkbar, dass der Ausgleichsbehälter 330 geöffnet ist. Der Füllstand des Messmediums in dem Ausgleichsbehälter kann dann bestimmt werden, um die Auslenkung der Bodycoil 10 zu ermitteln.
  • Somit kann die relative Position der Bodycoil 10 gegenüber der Tragstruktur bzw. Gradientenspule 50 ermittelt werden. Der Sensor 300 wird somit zum Teil einer Positionsbestimmungsvorrichtung 400. Eine Korrektur der Lage der Bodycoil 10 gegenüber der Gradientenspule 50 kann dann ähnlich wie in dem Ausführungsbeispiel der 8 durch Betätigen der Steller 210 erfolgen, die in diesem Fall jedoch durch das beschriebene Luftmuskelsystem bzw. ein System aus mit einem Fluid befüllbaren Druckelementen gebildet werden.
  • Der Sensor 300 ist – wie in 9 dargestellt – mit einer Aufhängungssteuervorrichtung 600 verbunden, welche dazu ausgebildet ist, die relative Lage des Antennensystems 10 gegenüber der Tragstruktur 50 zu verändern, zu steuern und insbesondere zu regeln.
  • Das aktive Aufhängungssystem 200 der 9 in Kombination mit der Aufhängungssteuervorrichtung 600 ermöglicht es, die Position der Bodycoil 10 gegenüber der Gradientenspule 50 unabhängig von der Gewichtsbelastung durch einen Patienten automatisch im Wesentlichen konstant zu halten, insbesondere in einer zueinander konzentrischen Anordnung von Bodycoil 10 und Gradientenspule 50.
  • Ferner ist die Aufhängungssteuervorrichtung 600 dazu ausgebildet, die Anordnung von Stellern 210 so zu betätigen, dass eine Verschiebung einer Eigenfrequenz des gekoppelten Systems aus Antennensystem 10, Aufhängungssystem 200 und Tragstruktur 50 erfolgt. Aufgrund der Vielzahl von unabhängig zu betätigenden Stellern 210 kann die Verschiebung von Eigenfrequenzen unabhängig von der Korrektur der relativen Lage der Bodycoil 10 gegenüber der Gradientenspule 50 erfolgen.
  • Die Aufhängungssteuervorrichtung 600 kann eine Frequenzbereichsschnittstelle 630 aufweisen, über welche dynamisch eine Information über den kritischen Frequenzbereich übernommen werden kann. Der kritische Frequenzbereich kann dabei bevorzugt von einem Expertensystem zur Verfügung gestellt werden. Ebenso ist denkbar, dass über diese Schnittstelle 630 bereits eine Differenzfrequenz zur Verschiebung von Eigenfrequenzen des Antennensystems 10 und/oder des gekoppelten Systems aus Antennensystem 10, Aufhängungssystem 200 und Tragstruktur 50 zur Verfügung gestellt wird. Ferner kann die Aufhängungssteuervorrichtung 600 dazu ausgebildet sein, dynamisch unter Berücksichtigung der erwähnten Sensormessdaten eine Differenzfrequenz zu ermitteln.
  • Der Druck des Füllmediums in den einzelnen Luftmuskeln kann dann so variiert werden, dass die Verschiebung um eine vorgegebene Differenzfrequenz erfolgt.
  • Ein alternatives Aufhängungssystem 200, welches ebenfalls dazu ausgebildet ist, einen Kopplungsparameterwert zwischen der Bodycoil 10 und der Tragstruktur 50 mit Hilfe eines Aufhängungssystems 200 reversibel zu variieren, ist in 11 dargestellt. In radialer Richtung, quer zur z-Richtung betrachtet, ist zwischen der Tragstruktur 50 und der Bodycoil in diesem Ausführungsbeispiel die Gradientenspule 45 angeordnet. Das Aufhängungssystem 200 umfasst dabei mehrere Aufhängungseinheiten 240, an denen das Antennensystem 10 mit einer Tragstruktur 50 an unterschiedlichen Punkten des Antennensystems 10 gekoppelt ist. Eine erste Aufhängungseinheit 240 ist an einer Tragstruktur 50, beispielsweise an einem Gehäuse eines Grundmagneten des Magnetresonanzscanners, befestigt. Die Aufhängungseinheit 240 umfasst ein Befestigungselement 230 in Form eine Rolle, deren Drehachse parallel zur z-Richtung verläuft. Um die Rolle 230 verläuft ein vorzugsweise elastisches Seil 220A, das ebenfalls Teil der Aufhängungseinheit 240 ist, welches mit beiden Enden mit dem Antennensystem 10 verbunden ist. Das Seil 220A umfasst eine Feder 220B, welche als Dämpfungselement 220B wirkt, und ferner ist in dem Seil 220A jeweils ein Dehnungsmessstreifen 300 umfasst, welcher als Sensorelement 300 dient, um eine Eigenfrequenz des Antennensystems bzw. des gekoppelten Systems aus Antennensystem, Aufhängungssystem und Tragstruktur 50 zu erfassen. Gleichzeitig dienen die Dehnungsmessstreifen 300 auch dazu, um die relative Position des Antennensystems 10 gegenüber der Tragstruktur 50 zu ermitteln. Insbesondere kann direkt die Seilspannung in den unterschiedlichen Seilen 220A ermittelt werden. Sie sind dementsprechend als Teil einer Positionsbestimmungsvorrichtung 400 aufzufassen. Die Befestigungselemente 230 sind dabei beweglich gegenüber der Tragstruktur 50 ausgebildet. Sie können quer zur z-Richtung verschoben werden und ermöglichen so eine Variation der Seilspannung. Damit kann eine Kompensation von Vibrationen des Antennensystems und/oder von Gewichtsänderungen während des Betriebs, beispielsweise auf Grund einer Umlagerung des Patienten, durch unterschiedliche Spannungen der Seile 220A erfolgen.
  • Die Verschiebung kann dabei ähnlich zum Sensor 300 des Ausführungsbeispiels der 10 mit Hilfe eines Stellers 210 erfolgen, der als Kolben in einem Zylinder ausgebildet ist. Die Füllmenge bzw. der Druck des Füllmediums in dem Zylinder kann dabei variiert werden, so dass der Steller 210 die Position der Rolle 230 gegenüber der Tragstruktur 50 quer zur z-Richtung verändern kann. Die Verschiebung erfolgt in dem Ausführungsbeispiel so, dass sich auch der Abstand der Rolle 230 zu dem Antennensystem 10 verändert. Durch diese Veränderung kann nicht nur die relative Position des Antennensystems 10 gegenüber der Tragstruktur 50 eingestellt werden, sondern auch die Seilspannung variiert werden. Somit ist gleichzeitig ein Kopplungsparameterwert der mechanischen Kopplung des Antennensystems zu der Tragstruktur 50 einstellbar, und zwar unabhängig von der Korrektur der relativen Position des Antennensystems 10 zur Tragstruktur 50. Alternativ ist auch denkbar, dass die Federn 220 in ihrer Federhärte verstellbar ausgebildet sind und so die Seilspannung variiert wird. Die Verstellung der Position der Befestigungselemente 230 kann beispielsweise synchron erfolgen, sodass diese lediglich zur Korrektur der Lage der Bodycoil 10 gegenüber der Gradientenspule 50 dienen. Dies ermöglich wiederum auf einfache Art und Weise eine unabhängige Veränderung der Lage des Antennensystems 10 und der Veränderung von Eigenfrequenzen des gekoppelten Systems aus Antennensystem 10, Aufhängungssystem 200 und Tragstruktur 50.
  • 12 zeigt schematisch, wie beispielsweise eine Ansteuerung bzw. Regelung der Steller 110 des Antennensystems und/oder der Steller 210 des Aufhängungssystems, die zusammen ein gemeinsames Verstellsystem VS bilden können, erfolgen könnte.
  • Das MR-System 1 weist eine Hauptsteuereinrichtung 5 mit einer Sequenzsteuereinrichtung 7 auf. Die Sequenzsteuereinrichtung dient zur Übermittlung von Ansteuersequenzdaten AS an einen Scanner 2 des Magnetresonanzbildgebungssystems 1, um den Scanner 2 für eine durchzuführende Erfassung von Magnetresonanzdaten passend anzusteuern. Die Ansteuersequenzdaten AS werden vor oder während der durchzuführenden Magnetresonanzmessung einem Antennenvibrationssteuersystem 800 zur Verfügung gestellt. Das Antennenvibrationssteuersystem 800 umfasst eine Differenzfrequenzsteuervorrichtung 500 und eine Aufhängungssystemsteuervorrichtung 600 sowie optional ein Expertensystem 700, welches dazu ausgebildet ist, auf Basis der Ansteuersequenz AS und optionaler Sensormessdaten den kritischen Frequenzbereich bzw. ein Vibrationsspektrum oder Eigenschwingungsspektrum des Antennensystems bzw. der Kombination aus Antennensystem, Aufhängungssystem und Tragstruktur vorherzusagen.
  • Die Sensormessdaten können beispielsweise mit Hilfe der Sensoren 300 gewonnene Gewichtsdaten G des Untersuchungsobjekts, insbesondere die Gewichtsverteilung des Untersuchungsobjekts, während des Betriebs des Magnetresonanzbildgebungssystems auftretende Vibrationen bzw. Vibrationsdaten V, Bildartefakte, insbesondere Artefaktfrequenzen A oder Eigenfrequenzen des Untersuchungsobjekts sein. Darüber hinaus können die Sensorinformationen auch Messdaten umfassen, die der Positionsbestimmungsvorrichtung 400 zugeführt werden, welche daraus Positionsdaten P des Antennensystems berechnet und an das Antennenvibrationssteuersystem 800 übermittelt. Alternativ können die Positionsdaten P auch innerhalb des Antennenvibrationssteuersystems 800 basierend auf Sensormessdaten ermittelt werden.
  • Es kann eine Vielzahl von unterschiedlichen Sensoren 300 zum Einsatz kommen. Zur Positionsbestimmung sind z. B. Laser-, Ultraschall- oder Glasstabsysteme denkbar. Weiterhin ist kann die Positionsbestimmung auf Basis der Analyse einer elektrischen Streuparametermatrix erfolgen, welche gewöhnlich zur Kalibration bzw. Einstellung von Hochfrequenzspannungsamplituden und/oder Hochfrequenzspannungsphasen zum Betrieb des Antennensystems erstellt werden kann. Das Antennensystem selbst in Kombination mit einer Sende- und/oder Empfangseinheit dient dann als Sensor 300 zur Positionsbestimmung. Die Positionsbestimmung kann dann so erfolgen, dass jedem Element der Streumatrix ein Schwellwert zugeordnet wird und durch Analyse des Überschreitens des Schwellwerts die Position des Antennensystems gegenüber der Tragstruktur ermittelt wird. Bevorzugt ist die Positionsbestimmungsvorrichtung 400 dazu ausgebildet, diese Analyse durchzuführen.
  • Um Eigenfrequenzen des Untersuchungsobjekts zu ermitteln, können beispielsweise Atemgurte oder EKG-Geräte als Sensoren 300 verwendet werden. Weiterhin ist die Auswertung von MR-Bilddaten hinsichtlich der Eigenfrequenzen des Untersuchungsobjekts möglich. Insofern kann auch eine Rekonstruktionseinheit zur Rekonstruktion von MR-Bilddaten als Sensor 300 dienen.
  • Die bereits erwähnten Dehnungsmessstreifen oder z. B. Piezowandler könnten beispielsweise die Spannungsverhältnisse von Seilen, Sehnen oder Federn bzw. die Belastung einzelner Befestigungselemente bzw. Aufhängungseinheiten durch das Antennensystem ermitteln. Damit kann insbesondere eine Gewichtsverteilung des Untersuchungsobjekts in dem MR-System bzw. dem Antennensystem bestimmt werden. Das Expertensystem 700 bzw. die Differenzfrequenzsteuervorrichtung 500 und die Aufhängungssystemsteuervorrichtung 600 weisen dazu eine Gewichtsdatenschnittstelle 520, 620, 720 auf.
  • Mit Hilfe des Expertensystems 700 es insbesondere möglich, die spektrale Verteilung von zu erwartenden Vibrationen des Antennensystems, also insbesondere der Eigenfrequenzen des Antennensystems und/oder der Kombination aus Antennensystem, Aufhängungssystem und Tragstruktur z. B. in einer gegenwärtig eingestellten Ausgangsposition der Justagevorrichtungen und/oder der ansteuerbaren Einstellmechanismen vorauszuberechnen und mit dem kritischen Frequenzbereich abzugleichen.
  • Weiterhin ist auch möglich, dass das Vibrationsspektrum des Antennensystems, also insbesondere Eigenfrequenzen des Antennensystems und/oder der Kombination aus Antennensystem, Aufhängungssystem und Tragstruktur, mit Hilfe von Vibrationssensoren gemessen wird. Die passenden Sensoren können bevorzugt in, an oder auf der Bodycoil angeordnete Vibrationssensoren, z.B. Beschleunigungssensoren oder Mikrofone sein.
  • Bevorzugt erfolgt der Abgleich zwischen kritischen Frequenzbereich und den vorhergesagten bzw. gemessenen Eigenfrequenzen durch das Expertensystem 700.
  • Das Expertensystem 700 ist dazu ausgebildet, bereits eine oder mehrere Differenzfrequenzen auf Basis des Abgleichs zu ermitteln, für eine oder mehrere Eigenschwingungsmoden vorzugeben und an die Differenzfrequenzsteuervorrichtung 500 und/oder an die Aufhängungssystemsteuervorrichtung 600 zu übermitteln.
  • Alternativ kann der Abgleich durch die Differenzfrequenzsteuervorrichtung 500 und/oder die Aufhängungssystemsteuervorrichtung 600 erfolgen.
  • Der kritische Frequenzbereich und/oder ein zur erwartendes bzw. gemessenes Schwingungsspektrum wird dazu an die Differenzfrequenzsteuervorrichtung 500 und/oder an die Aufhängungssystemsteuervorrichtung 600 z. B. durch das Expertensystem 700 übermittelt. Der kritische Frequenzbereich, der an die Differenzfrequenzsteuervorrichtung 500 übermittelt wird, kann dabei unterschiedlich zu dem kritischen Frequenzbereich sein, der an die Aufhängungssystemsteuervorrichtung 600 gesandt wird.
  • Alternativ kann die Differenzfrequenzsteuervorrichtung 500 und/oder die Aufhängungssystemsteuervorrichtung 600 auch dazu ausgebildet sein, den jeweiligen kritischen Frequenzbereich und/oder das jeweilig relevante Schwingungsspektrum z. B. auf Basis von Ansteuersequenzdaten AS und/oder Sensormesswerten, insbesondere Gewichtsdaten G, vorherzusagen und/oder emprisch zu ermitteln.
  • Beispielsweise kann das Expertensystem 700 dazu auch in die Differenzfrequenzsteuervorrichtung 500 und/oder in die Aufhängungssystemsteuervorrichtung 600 integriert sein. Die Differenzfrequenzsteuervorrichtung 500 und die Aufhängungssystemsteuervorrichtung 600 können insbesondere auch als Baueinheit ausgebildet sein.
  • Wird nicht bereits eine Differenzfrequenz z. B. durch das Expertensystem 700 vorgegeben, so ermittelt die Differenzfrequenzsteuervorrichtung 500 eine Differenzfrequenz, um eine Eigenfrequenz des Antennensystems aus dem kritischen Frequenzbereich zu verschieben. Basierend auf der ermittelten bzw. vorgegebenen Differenzfrequenz steuert die Differenzfrequenzsteuervorrichtung 500 die Steller 110 des Antennensystems passend an.
  • In gleicher Weise ermittelt die Aufhängungssystemsteuervorrichtung 600 einen Kopplungsparameterwert basierend auf der Differenzfrequenz, der eine Eigenfrequenz des gekoppelten Systems aus Antennensystem, Aufhängungssystem und Tagstruktur so verschiebt, dass diese außerhalb des kritischen Frequenzbereichs liegt, und steuert die Steller 210 des Aufhängungssystems passend an.
  • Die Ansteuerung der Steller 110, 210 erfolgt durch Übermittlung von Steuerdaten ST mittels einer Steuerschnittstelle 810, die von dem Antennenvibrationssteuersystem 800 umfasst ist. Optional kann die Differenzfrequenzsteuervorrichtung 500 und/oder die Aufhängungssystemsteuervorrichtung 600 ebenfalls eine (nicht dargestellte) Steuerschnittstelle zur Übermittlung von Steuerdaten ST an die Steller 110, 210 aufweisen. In diesem Fall kann dann die Steuerschnittstelle 810 des Antennenvibrationssteuersystems 800 auch entfallen.
  • Der Abgleich zwischen Eigenfrequenzspektrum bzw. Vibrationsspektrum und kritischem Frequenzbereich kann dabei wiederholt durchgeführt werden. Beispielsweise kann auf Basis der erwähnten Sensormessdaten iterativ eine Differenzfrequenz ermittelt bzw. vorgegeben werden. Die iterative Vorgabe erfolgt z. B. durch Variationsrechnung. D. h. die Steller 110, 210 werden zunächst mit Steuerdaten ST angesteuert und eine Abweichung gegenüber einer erwarteten, mit Hilfe der Steuerdaten ST eingestellten Eigenfrequenz bzw. Differenzfrequenz wird ermittelt. Die Steuerdaten ST werden iterativ so verändert, dass die Abweichung minimal wird.
  • Die iterative Vorgabe kann dabei auch so erfolgen, dass in der Variationsrechnung Ansteuersequenzdaten AS berücksichtigt werden. Das Expertensystem bzw. die Differenzfrequenzsteuervorrichtung 500 und/oder die Aufhängungssystemsteuervorrichtung 600 weisen dazu z. B. eine Sequenzschnittstelle 510, 610, 710 auf.
  • Die Erfindung stellt somit eine Reihe von Möglichkeiten zur Verfügung, Einflüsse von Schwingungen eines Antennensystems auf die Qualität der Bildgebung oder den Patientenkomfort bzw. die SAR-Belastung des Patienten zu minimieren. Dazu wird beispielsweise die Justage der Bodycoil vor der Auslieferung des zugehörigen Magnetresonanzbildgebungssystems und auch fortlaufend z.B. bei Wartungsarbeiten und insbesondere während des Betriebs des MR-Systems dadurch vereinfacht, dass diese dynamisch durchgeführt und insbesondere automatisch iterativ verbessert werden kann. Die Vibrationsproblematik hinsichtlich der Bildgebung kann entschärft werden, ohne dass es notwendig wäre, das gesamte Vibrationsspektrum zu dämpfen. Die automatische Justage der Position der Bodycoil innerhalb der Gradientenspule, so dass die Position unabhängig von der Gewichtsbelastung durch einen Patienten wird, führt zu einem Vorteil hinsichtlich der SAR-Belastung des Patienten und der Energiebilanz des MR-Scanners. Dieser besondere Vorteil kommt insbesondere bei Antennensystemen, die mit mehreren Sendekanälen (sogenannten TX-Arrays) des MR-Systems verbunden sind, zum Tragen.
  • Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass die Merkmale sämtlicher Ausführungsbeispiele oder in Figuren offenbarter Weiterbildungen in beliebiger Kombination verwendet werden können. Es wird ebenfalls darauf hingewiesen, dass es sich bei dem vorhergehend detailliert beschriebenen medizintechnischen Bildgebungssystem, dem MR-Scanner und den Verfahren zum Betrieb eines MR-Systems sowie zur Einstellung einer Eigenfrequenz eines mit einem Magnetresonanzbildgebungssystem mechanisch verbundenen Antennensystems lediglich um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Insbesondere können die beschriebenen Antriebsmittel mit jeder Art der beschriebenen Steller verwendet werden. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließt der Begriff „Einheit“ nicht aus, dass die betreffenden Komponenten aus mehreren zusammenwirkenden Teil-Komponenten bestehen, die gegebenenfalls auch räumlich verteilt sein können.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Magnetresonanzbildgebungssystem
    2
    Scanner
    5
    Hauptsteuereinrichtung
    7
    Sequenzsteuereinrichtung
    10
    Antennensystem/Bodycoil
    15
    Antennenelement/Bodycoil-Antennenstäbe
    20
    Tragelement/Tragrohr
    20A, 20B
    Tragrohrabschnitt
    21A, 21B
    Stirnfläche/ Ring
    50
    Tragstruktur/Gradientenspule
    100, 100A, 100B, 200C
    Justagevorrichtung
    101
    Blattfederelement/Hauptfederelement
    101‘, 101‘‘
    Federrring/Hauptfederelement
    102, 102‘, 102‘‘
    Blattfederelement/Sprossenfederelement
    105
    Sehnenelement
    110
    Aktor/Steller
    120
    Spannseil/Dämpfungselement
    130
    Befestigungselement
    150
    Spannvorrichtung
    200
    Aufhängungssystem
    210
    Aktor/Steller
    220A
    Seil
    220B
    Dämpfungselement
    230
    Befestigungselement/Rolle
    240
    Aufhängungseinheit
    250
    Spannvorrichtung
    300
    Sensor
    310
    Zylinder
    320
    Kolben
    330
    Ausgleichsbehälter
    400
    Positionsbestimmungsvorrichtung
    500
    Differenzfrequenzsteuervorrichtung
    510
    Sequenzschnittstelle
    520
    Gewichtsdatenschnittstelle
    530
    Frequenzbereichsschnittstelle
    600
    Aufhängungssteuervorrichtung
    610
    Sequenzschnittstelle
    620
    Gewichtsdatenschnittstelle
    630
    Frequenzbereichsschnittstelle
    700
    Expertensystem
    710
    Sequenzschnittstelle
    720
    Gewichtsdatenschnittstelle
    800
    Antennenvibrationssteuersystem
    810
    Steuerschnittstelle
    AS
    Ansteuersequenzdaten
    G
    Gewichtsdaten
    V
    Vibrationsdaten
    VS
    Verstellsystem
    A
    Artefaktfrequenzen
    P
    Positionsdaten
    O
    Untersuchungsobjekt
    ST
    Steuerdaten
    x, y, z
    Raumrichtung

Claims (14)

  1. Magnetresonanzscanner (2) umfassend ein mit einer Tragstruktur (50) mittels eines Aufhängungssystems (200) mechanisch gekoppeltes Antennensystem (10), insbesondere Bodycoil, wobei das Aufhängungssystem (200) einen Einstellmechanismus aufweist, um einen Kopplungsparameterwert der mechanischen Kopplung zwischen dem Antennensystem (10) und der Tragstruktur (50), und/oder eine relative Position des Antennensystems (10) zur Tragstruktur (50), insbesondere im Betrieb des Magnetresonanzbildgebungssystem (1), reversibel einzustellen.
  2. Magnetresonanzscanner nach Anspruch 1, wobei das Aufhängungssystem zwischen einem ersten und einem zweiten Kopplungsparameterwert so einstellbar ist, dass eine Verschiebung der Eigenfrequenzen des gekoppelten Systems erfolgt, und bevorzugt bei dem zweiten Kopplungsparameterwert eine Dämpfung der Amplitude einer verschobenen Eigenschwingungen gegenüber der unverschobenen Eigenschwingung erfolgt, die bei einer Kopplung gemäß dem ersten Koppelparameterwert auftritt.
  3. Magnetresonanzscanner nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Aufhängungssystem (200) dazu ausgebildet ist, die Einstellung der Position unabhängig von der Veränderung des Kopplungsparameterwerts durchzuführen.
  4. Magnetresonanzscanner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die das Magnetresonanzbildgebungssystem (1) eine Positionsbestimmungsvorrichtung (400) aufweist, welche die Position des Antennensystems (10) gegenüber der Tragstruktur (50) direkt oder mittelbar ermittelt.
  5. Magnetresonanzscanner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Aufhängungssystem mehrere Aufhängungseinheiten (240) umfasst, die das Antennensystem (10) an mehreren unterschiedlichen Koppelungsstellen mit der Tragstruktur (50) verbinden.
  6. Magnetresonanzscanner nach Anspruch 5, mit einer Sensoranordnung, um die Verteilung des Gewichts eines mit dem Magnetresonanzbildgebungssystem abzubildenden Untersuchungsobjekts (O) auf die Aufhängungseinheiten (240) zu erfassen.
  7. Magnetresonanzscanner nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend wenigstens ein Sensorelement (300) aus der Gruppe – Dehnungsmessstreifen, – Piezoelement, – Laser und zugehöriger Empfänger für die Strahlung des Lasers, – Ultraschallsender und zugehöriger Ultraschallempfänger, – Glasstablagebestimmungssytem – Wiegeinrichtung und/oder Wägeeinrichtung, – Beschleunigungssensoren (bzw. MEMssysteme), – Mikrofon, – Vibrationsmessvorrichtung für MR-Bilder, welche eine während der Bildgebung aufgetretene Vibration bestimmt, – Positionsbestimmungsvorrichtung (400), welche auf Basis von HF-Sendepulsen des Antennensystems (10) die Position des Antennensystems (10) gegenüber einer weiteren Komponente des Magnetresonanzbildgebungssystems (10) bestimmt, aufweist.
  8. Magnetresonanzscanner nach einem der Ansprüche 1 bis 7, aufweisend eine Justagevorrichtung (100), zur Einstellung der Eigenfrequenz einer mechanischen Eigenschwingungsmode des Antennensystems (10).
  9. Magnetresonanzbildgebungssystem (1) umfassend einen Magnetresonanzscanner (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
  10. Magnetresonanzbildgebungssystem nach Anspruch 9, umfassend eine Aufhängungssteuervorrichtung (600), die dazu ausgebildet ist, den Kopplungsparameterwert und/oder die Position des Antennensystems (10) gegenüber der Tragstruktur (50) zu steuern und/oder zu regeln.
  11. Magnetresonanzbildgebungssystem nach Anspruch 10, wobei die Aufhängungssteuerungsvorrichtung (600) eine Sequenzschnittstelle (610) für Ansteuersequenzdaten (AS) aufweist und zur Nutzung der Ansteuersequenzdaten (AS) zur Steuerung und/oder Regelung des Kopplungsparameterwerts und/oder der Position des Antennensystems (10) gegenüber der Tragstruktur (50) ausgebildet ist.
  12. Magnetresonanzbildgebungssystem nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Aufhängungssteuerungsvorrichtung (600) eine Gewichtsdatenschnittstelle (620) für Gewichtsdaten (G) aufweist und zur Nutzung der Gewichtsdaten (G) zur Steuerung und/oder Regelung des Kopplungsparameterwerts und/oder der Position des Antennensystems (10) gegenüber der Tragstruktur (50) ausgebildet ist.
  13. Magnetresonanzbildgebungssystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12, umfassend eine Differenzfrequenzsteuervorrichtung (500), welche dazu ausgebildet ist, die Einstellung der Eigenfrequenz einer mechanischen Eigenschwingungsmode des Antennensystems (10) zu steuern und/oder zu regeln.
  14. Verfahren zum Betrieb eines Magnetresonanzbildgebungssystems (1), mit einem Magnetresonanzscanner (2) umfassend ein Antennensystem (10), welches mit einer Tragstruktur (50) mechanisch gekoppelt ist, wobei in dem Magnetresonanzscanner (2) ein Kopplungsparameterwert der mechanische Kopplung zwischen dem Antennensystem (10) und der Tragstruktur (50) und/oder eine relative Lage des Antennensystems (10) zur Tragstruktur (50) gesteuert und/oder geregelt wird.
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