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Die Erfindung betrifft eine Lokalspule mit einem Signalumsetzer für einen Magnetresonanztomographen, ein Befestigungsband für die Lokalspule sowie ein System aus Lokalspule und Magnetresonanztomograph.
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Magnetresonanztomographen sind bildgebende Vorrichtungen, die zur Abbildung eines Untersuchungsobjektes Kernspins des Untersuchungsobjektes mit einem starken äußeren Magnetfeld ausrichten und durch ein magnetisches Wechselfeld zur Präzession um diese Ausrichtung anregen. Die Präzession bzw. Rückkehr der Spins aus diesem angeregten in einen Zustand mit geringerer Energie wiederum erzeugt als Antwort ein magnetisches Wechselfeld, das über Antennen empfangen wird.
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Mit Hilfe von magnetischen Gradientenfeldern wird den Signalen eine Ortskodierung aufgeprägt, die nachfolgend eine Zuordnung von dem empfangenen Signal zu einem Volumenelement ermöglicht. Das empfangene Signal wird dann ausgewertet und eine dreidimensionale bildgebende Darstellung des Untersuchungsobjektes bereitgestellt.
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Bei einer bildgebenden Untersuchung mittels eines Magnetresonanztomographen lässt sich die erzielbare Bildqualität verbessern, wenn das empfangene Signal der durch die Kernspins verursachten magnetischen Wechselfelder ein geringes Rauschen aufweist. Eine Möglichkeit, dies zu erreichen ist es, Antennen in sogenannten Lokalspulen möglichst nahe an dem zu untersuchenden Objekt bzw. Bereich anzuordnen. Wenn die Empfindlichkeit der Spule lokal begrenzt ist, ist es auch möglich, mit mehreren Spulen gleichzeitig Signale zur Abbildung aus verschiedenen Bereichen aufzunehmen und so die Bilderfassung zu beschleunigen.
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Allerdings ist die Signalübertragung von den Lokalspulen zur Auswertung in dem Magnetresonanztomographen ein Problem, denn elektrische Wellenleiter wie z.B. Koaxialleiter wirken als Antennen für das anregende magnetische Wechselfeld, sodass zum einen Bildstörungen durch Feldstärkeveränderungen auftreten können und gleichzeitig durch die induzierte Leistung und hohen Feldstärken Gefahren für den Patienten, die Lokalspulen und die Auswerteeinrichtungen bestehen.
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Grundsätzlich bekannt ist bereits eine Signalübertragung mittels optischer Wellenleiter. Optische Wellenleiter mit hoher Bandbreite erfordern jedoch eine komplexe und empfindliche Verbindungstechnik, die im täglichen Krankenhausbetrieb mit häufigem Stecken und Lösen von Verbindungen Probleme mit der Zuverlässigkeit bereiten. Einfachere optische Systeme wiederum weisen nur eine begrenzte Bandbreite auf, die bei Lokalantennen mit vielen Spulen eine Vielzahl an Verbindungen erfordert und aus diesem Grunde schwer zu handhaben ist.
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Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Lokalspule sowie ein Verbindungssystem und einen entsprechenden Magnetresonanztomographen bereitzustellen, die eine einfache und zuverlässige Anbindung der Lokalspulen ermöglichen.
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Die Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Lokalspule nach Anspruch 1, ein Befestigungsband nach Anspruch 4, einen Magnetresonanztomographen nach Anspruch 6, eine Patientenliege nach Anspruch 8 sowie ein System aus Lokalspule und Magnetresonanztomograph nach Anspruch 12 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Lokalspule für einen Magnetresonanztomographen weist eine Empfangsantenne, einen Signalumsetzer und ein erstes Koppelelement auf. Die Empfangsantenne ist zum Empfang eines Magnetresonanzsignals vorgesehen. Der Signalumsetzer wiederum ist ausgelegt, ein elektrisches Übertragungssignal mit einer Information zu erzeugen, die von einem Empfangssignal von der Empfangsantenne abgeleitet ist. Denkbar ist dabei, dass der Signalumsetzer das Empfangssignal verstärkt und in einen anderen Frequenzbereich umsetzt, der mittels eines dielektrischen Wellenleiters übertragbar ist. Möglich ist es aber auch, dass der Signalumsetzer das Empfangssignal verstärkt, digitalisiert und dann auf eine Trägerfrequenz moduliert bzw. kodiert, die über den dielektrischen Wellenleiter übertragbar ist. Vorzugsweise ist der Signalumsetzer dabei ausgelegt, das elektrische Übertragungssignal in einem Frequenzbereich zwischen 40 GHz und 500 GHz zu erzeugen.
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Das erste Koppelelement ist schließlich dazu ausgelegt, das von dem Signalumsetzer bereitgestellte elektrische Übertragungssignal in einen dielektrischen Wellenleiter einzukoppeln. Das Koppelelement kann in einer Ausführungsform eine Einrichtung sein, die zwei dielektrische Wellenleiter oder einen elektrischen, z.B. einen Streifenleiter, und einen dielektrischen Wellenleiter über eine längere vorbestimmte Distanz in einem geringen Abstand führt. Als längere Distanz ist dabei mindestens ein 10, 20, 50 oder 100-faches der Wellenlänge im Vakuum anzusehen. Ein geringerer Abstand ist ein Abstand von weniger als 1, 5 oder 10 mm bzw. einem Zehntel, einem Fünftel, dem einfachen oder dem doppelten der Wellenlänge. Bei geringem Abstand verkürzt sich die Distanz. Weitere Ausführungsformen dazu sind in den Unteransprüchen und der Beschreibung angegeben.
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Als dielektrischer Wellenleiter wird dabei ein Wellenleiter angesehen, der kein metallischer Leiter ist und eine elektromagnetische Welle durch Variationen der Dielektrizitätskonstante quer zur Wellenausbreitungsrichtung entlang des Wellenleiters leitet. Die Variation der Dielektrizitätskonstante kann dabei innerhalb des Wellenleiters erfolgen oder auch durch die Grenzfläche zur Umgebung. Geeignete Materialien sind beispielsweise Polyethylen oder Teflon. Vorzugsweise ist der Querschnitt des dielektrischen Wellenleiters rechteckig und nicht rund, beispielsweise mit Abmessungen von 2 mm mal 4 mm bei 60 GHz, jeweils abhängig von der Wellenlänge.
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Der erfindungsgemäße Frequenzbereich zwischen 40 GHz und 500 GHz findet dabei vorzugsweise auch Anwendung auf die dielektrischen Wellenleiter des erfindungsgemäßen Befestigungsbandes und des erfindungsgemäßen Systems.
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Auf vorteilhafte Weise ermöglicht es die erfindungsgemäße Lokalspule, empfangene Magnetresonanzsignale in einen Frequenzbereich umzusetzen, der eine Übertragungstechnik mit ausreichender Bandbreite bereitstellt und gleichzeitig mit robusten Verbindungstechniken zu einer Auswerteeinheit weitergeleitet werden kann. Vorteilhafterweise sind die meisten Verschmutzungen durch Staub oder ähnlichem für elektromagnetische Wellen des vorgeschlagenen Frequenzbereichs transparent.
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Das erfindungsgemäße Befestigungsband zur Befestigung einer Lokalspule bei einem Magnetresonanztomographen weist einen ersten dielektrischen Wellenleiter und ein zweites Koppelelement an einem Ende des ersten dielektrischen Wellenleiters auf. Dabei kann das Befestigungsband vorgesehen sein, die Lokalspule an einem Patienten, einer Patientenliege des Magnetresonanztomographen oder auch beide relativ zueinander zu fixieren. Das zweite Koppelelement ist dabei geeignet, eine elektromagnetische Welle in den dielektrischen Wellenleiter einzukoppeln und/oder auszukoppeln.
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Auf vorteilhafte Weise ermöglicht es der dielektrische Wellenleiter, diesen in einem zur mechanischen Positionierung bzw. Fixierung der Lokalspule erforderlichem Befestigungsband als ein Mittel zur breitbandigen Signalübertragung zwischen Lokalspule und Auswerteeinheit des Magnetresonanztomographen bereitzustellen. Die in den Unteransprüchen näher angegebenen ersten bzw. zweiten Koppelelemente erlauben dabei einen einfachen und robusten Signalübergang von der Lokalspule in das Befestigungsband und von dem Befestigungsband in den Magnetresonanztomographen bzw. eine Patientenliege des Magnetresonanztomographen.
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Der erfindungsgemäße Magnetresonanztomograph weist eine Signalempfangseinrichtung auf, die ausgelegt ist, ein Übertragungssignal über einen dielektrischen Wellenleiter von einer Lokalspule zu empfangen und die aus einem Signal einer Empfangsantenne der Lokalspule abgeleitete Information zu extrahieren.
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Auf vorteilhafte Weise ist der Magnetresonanztomograph zur Anbindung einer Lokalspule über einen dielektrischen Wellenleiter geeignet und kann so die vorteilhaften Effekte der Übertragung mittels eines dielektrischen Wellenleiters nutzen.
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Die erfindungsgemäße Patientenliege weist einen zweiten dielektrischen Wellenleiter und eine Signalempfangseinrichtung auf. Die Signalempfangseinrichtung ist dabei ausgelegt, eine elektromagnetische Welle aus dem zweiten dielektrischen Wellenleiter zu empfangen und in ein elektrisches Signal in einer elektrischen Signalleitung umzusetzen.
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Eine Patientenliege mit einem zweiten dielektrischen Wellenleiter und einer Signalempfangseinrichtung erlaubt es auf vorteilhafte Weise, die elektromagnetische Welle auf dem zweiten dielektrischen Wellenleiter in ein Signal auf einem elektrischen Leiter zu wandeln, der mit einem konventionellen Empfänger eines Magnetresonanztomographen z.B. über ein Koaxialkabel verbunden werden kann. So ist eine Nachrüstung eines Magnetresonanztomographen aus dem Stand der Technik möglich. Darüber hinaus kann über ein zweites Koppelelement auf robuste Weise ein dielektrischer Wellenleiter von einer Lokalspule an den zweiten dielektrischen Wellenleiter der Patientenliege angekoppelt werden.
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Das erfindungsgemäße System mit einer Lokalspule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, einem dielektrischen Wellenleiter und einem Magnetresonanztomographen führt schließlich alle Elemente der Erfindung zusammen.
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Auf vorteilhafte Weise ermöglicht das erfindungsgemäße System so bessere Magnetresonanzaufnahmen bei einfacherer Handhabung mit einem geringeren Risiko für den Patienten und den Magnetresonanztomographen bereitzustellen.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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In einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lokalspule ist das Koppelelement ein Richtkoppler.
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Ein Richtkoppler ermöglicht auf einfache und robuste Weise einen Übergang einer elektromagnetischen Welle von einem Übertragungsmedium auf ein anderes, hier vorzugsweise den dielektrischen Wellenleiter. Dazu ist es auf vorteilhafte Weise nicht erforderlich, dass die Übertragungsmedien exakt ausgerichtet und in unmittelbarem Kontakt sind. Im Gegensatz zu fiberoptischen Systemen großer Bandbreite, bei denen Faserkerne mit Abmessungen von Bruchteilen eines Millimeters exakt ausgerichtet werden müssen, sind bei den erfindungsgemäßen Koppelelementen im vorgeschlagenen Wellenlängenbereich Abstände und Toleranzen im Millimeterbereich zulässig. Auch ist ein Richtkoppler in der Lage, Signale in unterschiedlicher Ausbreitungsrichtung zu trennen, sodass auch im gleichen Frequenzbereich bidirektionaler Signalverkehr möglich ist.
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In einer denkbaren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lokalspule ist das erste Koppelelement ausgelegt, ein Steuersignal aus dem dielektrischen Wellenleiter auszukoppeln. Dabei weist die Lokalspule eine zweite Signalempfangseinrichtung auf, die ausgelegt ist, das Steuersignal zu empfangen und auszuwerten.
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Der dielektrische Wellenleiter kann elektromagnetische Wellen gleichzeitig in verschiedene Richtungen übertragen. Ein erfindungsgemäßes Koppelelement, das elektromagnetische Wellen in beiden Ausbreitungsrichtungen auskoppeln und/oder nach Ausbreitungsrichtung trennen kann, erlaubt auf vorteilhafte Weise eine Kommunikation in beide Richtungen, beispielsweise auch von Steuersignalen hin zu der Lokalspule.
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In einer denkbaren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Patientenliege ist die Signalempfangseinrichtung an einem Ende des zweiten dielektrischen Wellenleiters angeordnet.
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Üblicherweise ist eine Patientenliege in fester elektrischer Verbindung mit dem Magnetresonanztomograph, sodass auf vorteilhafte Weise hier eine Wandlung in ein elektrisches Signal erfolgen kann. Indem die Signalempfangseinrichtung an einem Ende des zweiten dielektrischen Wellenleiters angeordnet ist, kann sie sich außerhalb des Untersuchungsbereichs, vorzugsweise an einem Kopf- oder Fußende der Patientenliege befinden, sodass eine Anbindung über normale leitende Kabel an eine Steuereinheit des Magnetresonanztomographen weniger kritisch ist.
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In einer möglichen Ausführungsform der erfindungegemäßen Patientenliege erstreckt sich der zweite dielektrische Leiter zumindest teilweise entlang der Patientenliege. Dabei ist die Erstreckung entlang der Langseite, d.h. der Richtung, in die die Patientenliege zur Messung in einen statischen Magneten eingefahren wird. In einer bevorzugten Ausführungsform verläuft dabei der zweite dielektrische Leiter U-förmig die Patientenliege.
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Die Ankopplung zwischen der Lokalspule bzw. eines damit verbundenen dielektrischen Wellenleiters und dem zweiten dielektrischen Wellenleiter der Patientenliege kann durch ein zweites Kopplungselement erfolgen, das die beiden dielektrischen Wellenleiter über eine vorbestimmte Distanz und in einem vorbestimmten Abstand zueinander führt, beispielsweise eine Klemmvorrichtung. Auf diese Weise ist es auf vorteilhafte Weise möglich, an beliebigen Stellen, an denen der zweite Wellenleiter zugänglich ist, mit einem Koppelelement eine Lokalspule anzukoppeln. So können Lokalspulen flexibel entlang der Patientenliege am Patienten angeordnet und angeschlossen werden.
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Das System aus erfindungsgemäßer Lokalspule, Befestigungsband und Magnetresonanztomograph teilt die Vorzüge der einzelnen Komponenten.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.
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Es zeigen:
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1 eine beispielhafte schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographen und einer erfindungsgemäßen Lokalspule;
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2 eine mögliche Ausführungsform eines dielektrischen Wellenleiters, wie er bei dem erfindungsgemäßen System Verwendung finden kann;
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3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Lokalspule;
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4 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Befestigungsbandes;
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5 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen zweiten Koppelelements;
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6 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Patientenliege.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographen 1 mit einer erfindungsgemäßen Lokalspule 50.
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Die Magneteinheit 10 weist einen Feldmagneten 11 auf, der ein statisches Magnetfeld B0 zur Ausrichtung von Kernspins von Proben bzw. Patienten 40 in einem Untersuchungsvolumen erzeugt. Das Untersuchungsvolumen ist in einer Durchführung 16 angeordnet, die sich in einer Längsrichtung 2 durch die Magneteinheit 10 erstreckt. Üblicherweise handelt es sich bei dem Feldmagneten 11 um einen supraleitenden Magneten, der magnetische Felder mit einer magnetischen Flussdichte von bis zu 3T, bei neuesten Geräten sogar darüber, bereitstellen kann. Für geringere Feldstärken können jedoch auch Permanentmagnete oder Elektromagnete mit normalleitenden Spulen Verwendung finden.
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Weiterhin weist die Magneteinheit 10 Gradientenspulen 12 auf, die dazu ausgelegt sind, zur räumlichen Differenzierung der erfassten Abbildungsbereiche in dem Untersuchungsvolumen dem Magnetfeld B0 variable Magnetfelder in drei Raumrichtungen zu überlagern. Die Gradientenspulen 12 sind üblicherweise Spulen aus normalleitenden Drähten, die zueinander orthogonale Felder in dem Untersuchungsvolumen erzeugen können.
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Die Magneteinheit 10 weist ebenfalls eine Körperspule 14 auf, die dazu ausgelegt ist, über eine Signalleitung zugeführtes Hochfrequenzsignal in das Untersuchungsvolumen abzustrahlen und von dem Patient 40 emittierte Resonanzsignale zu empfangen und über die Signalleitung abzugeben. Bevorzugter Weise wird aber die Körperspule 14 für das Aussenden des Hochfrequenzsignals und/oder das Empfangen durch Lokalspulen 50 ersetzt, die in der Durchführung 16 nahe am Patient 40 angeordnet sind. Es ist aber auch denkbar, dass die Lokalspule 50 zum Senden und Empfangen ausgelegt ist und deshalb eine Körperspule 14 entfallen kann.
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Eine Steuereinheit 20 versorgt die Magneteinheit 10 mit den verschiedenen Signalen für die Gradientenspulen 12 und die Körperspule 14 bzw. die Lokalspule 50 und wertet die empfangenen Signale aus.
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So weist die Steuereinheit 20 eine Gradientenansteuerung 21 auf, die dazu ausgelegt ist, die Gradientenspulen 12 über Zuleitungen mit variablen Strömen zu versorgen, welche zeitlich koordiniert die erwünschten Gradientenfelder in dem Untersuchungsvolumen bereitstellen.
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Weiterhin weist die Steuereinheit 20 eine Hochfrequenzeinheit 22 auf, die ausgelegt ist, einen Hochfrequenz-Puls mit einem vorgegebenen zeitlichen Verlauf, Amplitude und spektraler Leistungsverteilung zur Anregung einer Magnetresonanz der Kernspins in dem Patienten 40 zu erzeugen. Dabei können Pulsleistungen im Bereich von Kilowatt erreicht werden.
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Die Hochfrequenzeinheit 22 ist auch dazu ausgelegt, von der der Lokalspule 50 empfangene und über eine dielektrische Wellenleitung 33 der Hochfrequenzeinheit 22 zugeführte Hochfrequenzsignale bezüglich Amplitude und Phase auszuwerten. Dabei handelt es sich insbesondere um Hochfrequenzsignale, welche Kernspins in dem Patienten 40 als Antwort auf die Anregung durch einen Hochfrequenz-Puls in dem Magnetfeld B0 bzw. in einem resultierenden Magnetfeld aus einer Überlagerung von B0 und Gradientenfeldern aussenden.
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Bei dem erfindungsgemäßen System aus dem Magnetresonanztomographen 1, der Lokalspule 50 und dem Befestigungsband 60 werden die Hochfrequenzsignale mittels eines oder mehrerer dielektrischer Wellenleiter 33, 61 von der Lokalspule zu der Hochfrequenzeinheit 22 geleitet. Eine mögliche Ausführungsform des dielektrischen Leiters 33, 61 ist in 2 dargestellt und in der dazugehörigen nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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2 zeigt eine mögliche Ausführungsform eines dielektrischen Wellenleiters 70, wie sie auch für den zweiten dielektrischen Wellenleiter 33 oder den ersten dielektrischen Wellenleiter 61 Anwendung finden kann.
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Bei dem dielektrischen Wellenleiter 70 handelt es sich um eine Vorrichtung, die ohne metallische Leiter eine elektromagnetische Welle entlang ihrer Erstreckung leitet. Dies erfolgt, indem elektromagnetische Wellenmoden angeregt werden, die in dem dielektrischen Wellenleiter 70, 33, 61 durch eine quer zur Längserstreckung sich verändernde Dielektrizitätskonstante eine Lösung haben, die sich bevorzugt in dem dielektrischen Wellenleiter ausbreiten oder nur in einem geringen Abstand zum Wellenleiter nennenswerten Amplituden aufweisen.
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Denkbar ist beispielsweise der in 2 dargestellte rechteckige Wellenleiter 70. Der Wellenleiter hat beispielsweise eine Breite von 3 mm und eine Höhe bzw. Dicke von 1,5 mm. In einem Kern 71, der mittig angebracht ist und beispielsweise die halben Dimensionen der Außenabmessung aufweist, ist ein Material vorgesehen, das eine höhere Dielektrizitätskonstante hat als das umhüllende Material 72. Beispielsweise hat Teflon eine relative Dielektrizitätskonstante von 2, während Polyethylen eine Dielektrizitätskonstante von 2,4 aufweist. Grundsätzlich möglich ist aber auch eine dielektrische Wellenleitung durch einen Kern mit höherer Dielektrizitätskonstante gegenüber der umgebenden Luft als zweitem Medium.
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Bei Anregung geeigneter Moden breiten sich diese bevorzugt entlang des dielektrischen Wellenleiters 70 aus. Die Ausbreitung in Längsrichtung ist nur durch dielektrische Verluste begrenzt, die wiederum durch das verwendete Material und die Frequenz gegeben sind.
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Beispielsweise kann der dielektrische Wellenleiter in einem Ausschnitt des vorgeschlagenen Frequenzbereichs von 40 GHz bis 500 GHz eine Dämpfung von weniger als 3 db/m, 6 db/m oder 12 db/m haben.
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Ein rechteckiger Querschnitt mit einem Verhältnis von Höhe zu Breite ungleich eins erleichtert auf vorteilhafte Weise eine elektrische Ankopplung aus einem Hohlleiter. Gleichzeitig wird durch den asymmetrischen Querschnitt die Polarisationsrichtung der eingekoppelten Welle erhalten.
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3 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Lokalspule. In einem Gehäuse 55 ist zunächst einmal eine Empfangsantenne 51 zum Empfang eines Magnetresonanzsignals vorgesehen. Das empfangene Signal wird anschließend von einer Signalverarbeitungseinrichtung 52 verarbeitet. Vorzugsweise erfolgt zunächst eine Verstärkung des empfangenen Signals. Anschließend wird das Signal zur weiteren Übertragung aufbereitet.
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Bei einer analogen Übertragungstechnik wird das übertragene Signal beispielsweise durch Mischen mit einem Oszillatorsignal in einen anderen Frequenzbereich übertragen, um den Empfang anderer Spulen nicht zu stören. Durch unterschiedliche Oszillatorfrequenzen ist es bei einer erfindungsgemäßen Lokalspule 50 mit mehreren Empfangsantennen 51, z. B. in einer Matrix angeordnet, auch möglich, mehrere Signale gleichzeitig zu übertragen.
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Bei einer digitalen Übertragungstechnik wird das empfangene Magnetresonanzsignal zunächst vorzugsweise auf eine niedrigere Frequenz heruntergemischt und dann mit einem A/D-Wandler digitalisiert. Der erzeugte Datenstrom wird mit einem Modulationsverfahren, beispielsweise QPSK, einer Trägerfrequenz aufmoduliert, die anschließend über den dielektrischen Wellenleiter 57 übertragen werden soll. Signale mehrerer Empfangsantennen können entweder durch ein Zeitmultiplex der Datenströme vor dem Modulieren oder mittels unterschiedlicher Trägerfrequenzen übertragen werden.
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Der Signalumsetzer 53 setzt das erzeugte modulierte Übertragungssignal in ein elektrisches Signal mit einem für den dielektrischen Wellenleiter 57 geeigneten Frequenzbereich um und verstärkt das Signal auf eine für die Übertragung erforderliche Leistung, um eine Dämpfung in den dielektrischen Wellenleitern 57, 33, 61 und den Koppelelementen 54, 64 auszugleichen. Dabei ist es denkbar, dass die Funktionen der ersten Signalverarbeitung 52 und des Signalumsetzers 53 in einer Einheit zusammengefasst sind.
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Weiterhin besitzt die erfindungsgemäße Lokalspule 50 ein erstes Koppelelement 54, mit dem das elektrische Signal des Signalumsetzers 53 in den dielektrischen Wellenleiter 57 eingekoppelt wird, oder mit anderen Worten, das elektrische Signal eine elektromagnetische Welle in dem dielektrischen Leiter 57 anregt. Das erste Koppelelement 54 führt in einer Ausführungsform den elektrischen Wellenleiter 56 über eine vorbestimmte Strecke in einem vorbestimmten Abstand im Wesentlichen parallel zu dem dielektrischen Leiter 54, sodass elektromagnetische Wechselfelder um den elektrischen Wellenleiter 56 in den dielektrischen Wellenleiter 57 hineinreichen und in diesem die entsprechenden Schwingungsmodi anregen können. Als vorbestimmte Strecke kann dabei mindestens ein 10, 20, 50 oder 100-faches der Wellenlänge im Vakuum vorgesehen sein. Ein entsprechender Abstand ist beispielsweise ein Abstand von weniger als 1, 5 oder 10 mm bzw. einem Zehntel, einem Fünftel, dem einfachen oder dem doppelten der Wellenlänge. Bei geringem Abstand kann die Strecke verringert werden.
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Der elektrische Wellenleiter 57 kann dabei beispielsweise ein Streifenleiter auf einer Platine oder innerhalb eines Chips sein, aber auch ein freistehender Draht oder ein Stück eines elektrischen Hohlleiters. Das erste Koppelelement 54 weist dabei vorzugsweise auch mechanische Führungs- und Haltelemente auf, die den elektrischen Wellenleiter 56 und den dielektrischen Wellenleiter 57 in ihrer relativen Ausrichtung zu einander dauerhaft oder lösbar fixieren. Dabei ist es denkbar, dass der dielektrische Wellenleiter 57 als Teil der Lokalspule 50 fest mit dieser verbunden ist, oder beispielsweise als erster dielektrischer Wellenleiter 61 des nachfolgend beschriebenen erfindungsgemäßen Befestigungsbandes 60 lösbar mit der Lokalspule 50 verbindbar ist.
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4 stellt ein erfindungsgemäßes Befestigungsband 60 schematisch dar. An einem Trägermaterial 62, beispielsweise einem Gurt oder Band, vorzugsweise aus nichtleitendem Material, ist ein dielektrischer Wellenleiter 61 angeordnet, wie er bereits in Zusammenhang mit den 1, 2 und 3 beschrieben wurde. In der 3 erstreckt sich der dielektrische Wellenleiter über die ganze Länge des Trägermaterials 62, es ist aber ebenso denkbar, dass der dielektrische Wellenleiter 62 nur über einen Teil der Länge des Befestigungsbandes 60 verläuft und über einen Teil seiner Längserstreckung von diesem weg verzweigt, sodass beispielsweise der dielektrische Wellenleiter 61 an einem Ende mit einem anderen Wellenleiter verbunden werden kann, der sich beabstandet zu dem Befestigungsband 60 an dem erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographen 1 befindet.
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Um einen Gegenstand an oder mit dem Befestigungsband 60 zum Beispiel an dem Magnetresonanztomographen 1 oder einem Patienten 40 zu befestigen, befindet sich an dem Befestigungsband 60 ein oder mehrere Befestigungselemente 63 wie zum Beispiel Klettband, Haken, Schnallen, Ösen oder ähnliches.
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An einem Ende des ersten dielektrischen Wellenleiters 61 befindet sich ein zweite Koppelelemente 64 zur Ankopplung des zweiten dielektrischen Wellenleiters 61 an einen anderen Wellenleiter, beispielsweise in einer Patientenliege 30, wie nachfolgend zu 6 noch beschrieben. Das zweite Koppelelement 64 ist dazu ausgelegt, den ersten dielektrischen Wellenleiter 61 über eine vorbestimmte Strecke in einem vorbestimmten Abstand im Wesentlichen parallel zu einem weiteren dielektrischen Wellenleiter, beispielsweise dem zweiten dielektrischen Wellenleiter 33, zu führen. Auf diese Weise kann das elektromagnetische Wechselfeld, das auch in die Umgebung des dielektrischen Wellenleiters 61 reicht, in den zweiten dielektrischen Wellenleiter 33 einkoppeln und in diesem die entsprechenden Schwingungsmodi anregen. Als vorbestimmte Strecke kann dabei mindestens ein 10, 20, 50 oder 100-faches der Wellenlänge im Vakuum vorgesehen sein. Ein entsprechender Abstand ist beispielsweise ein Abstand von weniger als 1, 5 oder 10 mm bzw. einem Zehntel, einem Fünftel, dem Einfachen oder dem Doppelten der Wellenlänge. Bei geringem Abstand kann die Strecke verringert werden.
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In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Befestigungsbandes 60 ist es denkbar, dass es an dem gegenüberliegenden Ende des ersten dielektrischen Wellenleiters 61 ebenfalls ein zweites Koppelelement 64 aufweist, um eine elektromagnetische Welle aus dem dielektrischen Wellenleiter 57 der Lokalspule 50 einzukoppeln.
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Es ist aber ebenso denkbar, dass die erfindungsgemäße Lokalspule 50 keinen fest mit ihr verbundenen dielektrischen Wellenleiter 57 aufweist, sondern der erste dielektrische Wellenleiter 61 des Befestigungsbandes 60 mit einem Ende in das erste Koppelelement 54 eingeführt wird und eine elektromagnetische Welle direkt aus dem elektrischen Signal des Signalumsetzers 53 angeregt wird.
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5 stellt eine einfache denkbare Ausführungsform eines zweiten Koppelelements 64 zur Kopplung zwischen zwei dielektrischen Wellenleitern dar, die für dielektrische Wellenleiter 33, 61, 57, 70 mit rechteckigem Querschnitt geeignet ist. Das zweite Koppelelement 64 weist ein H-förmiges Profil auf, in dessen rechteckige Aufnahmen 66 zwei rechteckige dielektrische Wellenleiter 33, 61, 57, 70 eingeführt werden können. Die Aufnahmen 66 werden jeweils durch zwei Krägen 67 begrenzt, die verhindern, dass der Wellenleiter die Aufnahme 66 quer zur Erstreckung des Profils verlassen kann. Ist das Koppelelement 64 aus einem elastischen Material hergestellt, so kann eine Verbindung zwischen zwei dielektrischen Wellenleitern 33, 61, 57, 70 durch Einklipsen beider Wellenleiter in das Koppelelement 64 hergestellt werden. Denkbar ist auch, dass z.B. der Wellenleiter 57 fest mit dem Koppelelement 64 verbunden ist und dieses durch Aufklipsen auf einen zweiten dielektrischen Wellenleiter 33 verbunden wird. Denkbar sind darüber hinaus beliebige andere Koppelelemente, die geeignet sind, zwei dielektrische Wellenleiter über eine vorbestimmte Strecke in einem vorbestimmten Abstand zu führen.
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6 stellt eine Ausführungsform einer Patientenliege 30 eines erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographen 1 schematisch dar.
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Auf der Patientenliege 30 kann ein Patient 40 liegen, auf dem für eine Magnetresonanztomografieaufnahme eine erfindungsgemäße Lokalspule 50 angeordnet ist. Die Lokalspule ist mit einem erfindungsgemäßen Befestigungsband 60 auf dem Patienten 40 fixiert. Der erste dielektrische Leiter 61 des Befestigungsbandes 60 ist mit einem Ende in Signalverbindung mit der Lokalspule 50, beispielsweise über ein erstes Koppelelement 54 (nicht dargestellt) der Lokalspule 50. An der Patientenliege 30 ist ein zweiter dielektrischer Wellenleiter 33 angeordnet, der sich beispielsweise in einer außen umlaufenden Vertiefung befindet, wobei der zweite dielektrische Wellenleiter an einer oder mehreren Stellen von außen zugänglich ist. Der erste dielektrische Wellenleiter 61 des Befestigungsbandes 60 ist mit einem zweiten Koppelelement 64 in Signalverbindung mit dem zweiten dielektrischen Wellenleiter 33 der Patientenliege 30. Auf diese Weise kann eine elektromagnetische Welle mit der Information des von der Lokalspule 50 empfangenen Magnetresonanzsignals zuverlässig in die Patientenliege 30 geleitet werden. Der zweite dielektrische Wellenleiter 33 kann auch nur an einer Seite und/oder nur entlang eines Teils der Patientenliege vorgesehen sein. Denkbar ist es auch, den zweiten dielektrischen Wellenleiter beispielsweise seitlich an der Patientenliege 30 vorzusehen.
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In der in 6 dargestellten Ausführungsform der Patientenliege 30 ist es vorgesehen, dass der zweite dielektrische Wellenleiter 33 an einem oder, wie dargestellt, beiden Enden mit einer Signalempfangseinrichtung 34 terminiert wird, die die elektromagnetische Welle auf dem zweiten dielektrischen Wellenleiter 33 wieder in ein elektrisches Signal auf einem elektrischen Signalleiter wandelt. Dabei ist es ebenfalls denkbar, dass die Signalempfangseinrichtung 34 eine Frequenzumsetzung und/oder Umkodierung ausführt. Auf diese Weise ist es möglich, einen vorhandenen Magnetresonanztomographen mit einer entsprechenden Lokalspule 50 und Patientenliege 30 zu einem erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographiesystem umzurüsten.
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Ebenso ist es aber auch denkbar, dass der zweite dielektrische Wellenleiter 33 bis zu einer Signalempfangseinrichtung 34 in einer Hochfrequenzeinheit 22 eines erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographen 1 fortgeführt wird.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
