DE102020210645A1

DE102020210645A1 - Magnetresonanzantenne mit in Schaum eingebetteter Drahtstruktur

Info

Publication number: DE102020210645A1
Application number: DE102020210645.2A
Authority: DE
Inventors: Stephan Zink
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2020-08-21
Filing date: 2020-08-21
Publication date: 2022-02-24
Also published as: CN114076909A; CN114076909B; US11892531B2; US20220057460A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Magnetresonanzantenne, eine MR-Lokalspule, eine Magnetresonanzvorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Magnetresonanzantenne. Die Magnetresonanzantenne umfasst zumindest eine Drahtstruktur, wobei die zumindest eine Drahtstruktur derart geformt ist, so dass durch ein Magnetresonanzsignal in der zumindest einen Drahtstruktur eine elektrische Spannung induziert werden kann. Ferner umfasst die Magnetresonanzantenne zumindest einen Aufnahmekörper, in dem die zumindest eine Drahtstruktur, insbesondere vollständig, eingebettet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Magnetresonanzantenne, eine MR-Lokalspule, eine Magnetresonanzvorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Magnetresonanzantenne.
In der Medizintechnik zeichnet sich die Bildgebung mittels Magnetresonanz (MR), auch Magnetresonanztomographie (MRT, engl. Magnetic Resonance Imaging, MRI) genannt, durch hohe Weichteilkontraste aus. Hierbei werden mit Hilfe einer Magnetresonanzvorrichtung Anregungspulse in ein Untersuchungsobjekt, welches in der Regel ein Patient ist, eingestrahlt. Dadurch werden im Patienten Magnetresonanzsignale ausgelöst. Die Magnetresonanzsignale werden als Messdaten von der Magnetresonanzvorrichtung empfangen und zur Rekonstruktion von Magnetresonanzabbildungen verwendet.
Oftmals erfolgt der Empfang der Magnetresonanzsignale mit so genannten Lokalspulen (engl. local coils), die oft auch Oberflächenspulen (engl. surface coils) genannt werden. Die Lokalspulen werden üblicherweise in unmittelbarer Nähe des Patienten angebracht, um ein hohes Signal-zu-Rauschverhältnis der empfangenen Magnetresonanzsignale zu erreichen.
Um die Lokalspule an den Patienten gut anformen zu können, sollte diese möglichst leicht und flexibel sein. Um eine hohe Flexibilität der Lokalspule zu erreichen, sollte auch darin verbaute Magnetresonanzantennen möglichst biegsam sein. Konventionelle Antennen umfassen flexible Leiterplatten als Trägermaterial, auf denen dünne Kupferbahnen aufgebracht sind. Dazu wird zunächst eine Kupferschicht auf das Trägermaterial aufgebracht, welche nachfolgend bereichsweise wieder weggeätzt wird, so dass z.B. schleifenförmige Kupferbahnen entstehen. Die Kupferbahnen sind derart geformt, so dass durch ein Magnetresonanzsignal in den Kupferbahnen elektrische Spannungen induziert werden können.
Diese flexiblen Leiterplatten können aber je nach Beanspruchung, insbesondere Biegung, brechen. Bei Kreuzungspunkten zweier Kupferbahnen ist es üblicherweise notwendig, eine der sich kreuzenden Kupferbahnen von einer Seite der Leiterplatte auf die andere Seite zu führen, d.h. es werden Vias angebracht, die eine Verbindung von einer zur anderen Seite realisieren. Ferner weisen die Kupferbahnen an den Kreuzungspunkten nur einen sehr geringen Abstand auf, so dass sich unerwünschte Kapazitäten aufbauen können. Daher werden diese Bereiche der Kupferbahnen oftmals schmaler ausgeführt, um weniger Fläche zu überlagern. Dadurch können die Kupferbahnen leicht brechen.
Aus Aufgabe kann angesehen werden, eine robuste Magnetresonanzantenne bereitzustellen und ein dafür geeignetes Herstellungsverfahren anzugeben.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Demnach wird eine Magnetresonanzantenne zum Einsatz mit einer Magnetresonanzvorrichtung vorgeschlagen. Diese umfasst zumindest eine Drahtstruktur, wobei die zumindest eine Drahtstruktur derart geformt ist, so dass durch ein Magnetresonanzsignal in der zumindest einen Drahtstruktur eine elektrische Spannung induziert werden kann. Ferner umfasst die Magnetresonanzantenne zumindest einen Aufnahmekörper, in dem die zumindest eine Drahtstruktur, insbesondere vollständig, eingebettet ist.
Die zumindest eine Drahtstruktur umfasst vorzugsweise zumindest einen elektrischen Leiter, der zumindest einen elektrisch leitfähigen Draht umfasst. Umfasst ein elektrischer Leiter mehrere Drähte bzw. Adern, so kann man auch von einer Litzenleitung sprechen. Das Material des elektrischen Leiters umfasst beispielsweise Kupfer. Die zumindest eine Drahtstruktur ist insbesondere als Kabel ausgebildet. Die zumindest eine Drahtstruktur umfasst vorzugsweise ein mit einem Isolierstoff ummantelten ein- oder mehradriger Verbund von elektrisch leitfähigen Adern.
Die zumindest ein Drahtstruktur weist vorzugsweise die Form einer Schleife (engl. loop) auf. Die Schleife kann insbesondere die Form eines Kreises, eines Ovals oder einer Acht aufweisen. Die Größe der Drahtstruktur ist vorzugsweise ausgelegt, um Magnetresonanzsignale zu empfangen. Magnetresonanzsignale sind üblicherweise hochfrequente Signale mit einer Mittenfrequenz zwischen 10 und 500 MHz.
Jeder der zumindest einen Drahtstruktur kann vorzugsweise jeweils einzeln ein Magnetresonanzsignal empfangen, das über jeweils einen Empfangskanal an eine Auswerteeinheit einer Magnetresonanzvorrichtung übertragen werden kann. Eine Drahtstruktur fungiert insbesondere als Spulenelement und/oder Einzelantenne. Die Magnetresonanzantenne kann beispielsweise eine, vier, acht, 16, 32 oder 64 Drahtstrukturen bzw. Spulenelemente bzw. Einzelantennen umfassen.
Die zumindest eine Drahtstruktur weist vorzugsweise eine Schnittstelle auf, mit der die zumindest eine Drahtstruktur an weitere Elektronikkomponenten, insbesondere Elektronikbauteile, der Lokalspule, wie z.B. einen Vorverstärker, verbunden werden können.
Vorteilhafterweise kann die mechanische Stabilität der Magnetresonanzantenne durch die Verwendung der zumindest einen Drahtstruktur gegenüber konventionellen Ausführungen erhöht werden.
Der Aufnahmekörper ist gewährleistet vorteilhafterweise einen Sicherheitsabstand zu einem Patienten, so dass beispielsweise das Risiko einer zu starken Belastung des Patienten reduziert wird.
Vorzugsweise besteht der Aufnahmekörper aus einem Schaummaterial, einem Filzmaterial und/oder einem Gewirke. Vorteilhafterweise besteht der Aufnahmekörper aus einem thermisch und/oder durch Klebung bearbeitbarem Material.
Das Schaummaterial weist vorzugsweise eine zellige Struktur und/oder gasförmige Einschlüsse auf. Das Schaummaterial kann insbesondere einen Kunststoff wie z.B. Polyethylen (PE) oder Polyurethan (PU) umfassen.
Die zumindest eine Drahtstruktur ist in den Trägerkörper, insbesondere vollständig, eingebettet. Insbesondere ist die zumindest eine Drahtstruktur von allen Seiten von dem Aufnahmekörper, insbesondere von dem Schaummaterial, umgeben. Es ist möglich, dass die Drahtstruktur fest mit dem Trägerkörper verbunden ist. Es auch möglich, dass sich die Drahtstruktur in dem Trägerkörper bewegen lässt.
Vorteilhafterweise ist die zumindest eine Drahtstruktur durch das den Aufnahmekörper vor Medien, wie z.B. Wasser oder Desinfektionsmittel, geschützt. Ferner können etwaige Kreuzungspunkte er zumindest einen Drahtstrukturen besser ausgeführt werden, so dass die Qualität der empfangenen Magnetresonanzsignale - und schließlich auch etwaiger daraus erstellten Magnetresonanzabbildungen - verbessert werden kann.
Mit Hilfe des Aufnahmekörpers ist es insbesondere möglich, Funktionalitäten wie Dichtung von Gehäusen, Befestigung von Druckknöpfen, Polstern von spitzen Kanten, mehr und weniger biegbare Bereiche, etc. zu realisieren.
Vorteilhafterweise ist der Aufnahmekörper und/oder die zumindest eine Drahtstruktur flexibel, insbesondere biegsam. Dadurch kann erreicht werden, dass auch die Magnetresonanzantenne als Ganzes flexibel ist und sich gut an die Kontur eines Patienten anpassen kann. Vorteilhafterweise lässt sich die Magnetresonanzantenne dreidimensional geometrisch anpassen, d.h. die kann nicht nur um eine Achse gebogen werden.
Eine Ausführungsform der Magnetresonanzantenne sieht vor, dass die Drahtstruktur eine einfache elektrische Leitung und/oder eine elektrische Koaxialleitung und/oder eine elektrische Triaxialleitung und/oder eine elektrische ummantelte Mehrfach-Leitung aufweist.
Derartige Drahtstrukturen eigenen sich besonders gut zum Empfang von Magnetresonanzsignalen. Vorteilhafterweise können mit ihnen eine hohe Spannungsfestigkeit und mechanische Belastbarkeit für eine Magnetresonanzantenne erzielt werden. Ferner sind sie vorteilhafterweise als Meterware erhältlich und benötigen keine photochemische Bearbeitung.
Eine einfache elektrische Leitung kann insbesondere ein elektrischer Leiter sein, der vorzugsweise von einem Isoliermaterial umgeben ist. Eine elektrische Koaxialleitung, insbesondere ein Koaxialkabel, umfasst üblicherweise einen Innenleiter und einen Außenleiter, der den Innenleiter konzentrisch umgibt. Innenleiter und Außenleiter sind üblicherweise durch ein Isoliermaterial (Dielektrikum) voneinander getrennt. Eine elektrische Triaxialleitung, insbesondere ein Triaxialkabel umfasst üblicherweise drei einen Innenleiter, einen ersten Außenleiter und einen zweiten Außenleiter, wobei der zweite Außenleiter den ersten Außenleiter konzentrisch umgibt und der erste Außenleiter den Innenleiter konzentrisch umgibt. Der Innenleiter und erster Außenleiter sind üblicherweise durch ein erstes Isoliermaterial voneinander getrennt. Der erster Außenleiter und der zweite Außenleiter sind üblicherweise durch ein zweites Isoliermaterial voneinander getrennt.
Eine elektrische ummantelte Mehrfach-Leitung umfasst vorzugsweise mehrere elektrische Leitungen, die parallel nebeneinander verlaufen, aber nicht konzentrisch zueinander angeordnet sind. Vorzugsweise sind diese mehreren elektrischen Leitungen von einem Außenleiter umgeben. Zwischen den innenliegenden mehreren elektrischen Leitungen und dem Außenleiter ist vorzugsweise ein Isoliermaterial angeordnet.
Eine weitere Ausführungsform der Magnetresonanzantenne sieht vor, dass die Drahtstruktur zumindest einen Kondensator, insbesondere Verkürzungskondensator, umfasst.
Ein Verkürzungskondensator ist üblicherweise ein Kondensator, der zur elektrischen Verkürzung von Antennen bzw. der Drahtstruktur dient. Er wird üblicherweise mit der Einzelantenne bzw. der Drahtstruktur bzw. dem Spulenelement in Reihe geschaltet und ist vorzugsweise von möglichst hoher Güte.
Eine weitere Ausführungsform der Magnetresonanzantenne sieht vor, dass die die Magnetresonanzantenne zumindest eine Komponente zum Anschließen einer Elektronikkomponente aufweist, welche fest mit dem Aufnahmekörper verbunden ist. Vorteilhafterweise können dadurch etwaige Elektronikkomponenten leicht und komfortabel mit der Magnetresonanzantenne, insbesondere lösbar, verbunden werden.
Eine weitere Ausführungsform der Magnetresonanzantenne sieht vor, dass der Aufnahmekörper flächig ausgebildet ist und zwei gegenüberliegende Oberflächen aufweist, wobei die zumindest eine Drahtstruktur mittig zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen angeordnet ist.
Durch einen flächig ausgebildeten Aufnahmekörper kann die Magnetresonanzantenne leicht in eine Lokalspule integriert werden, die wie eine Decke an einen Patienten angeformt werden kann. Durch die mittige Lage der zumindest einen Drahtstruktur weist diese auf beiden Seiten einen gleichen Sicherheitsabstand auf. Somit braucht ein Nutzer einer Lokalspule mit einer solchen Magnetresonanzantenne nicht darauf achten, welche Seite der Lokalspule zum Patienten hin ausgerichtet ist, so dass die Lokalspule unkompliziert verwendet werden kann.
Eine weitere Ausführungsform der Magnetresonanzantenne sieht vor, dass der Aufnahmekörper Bereiche nahe an der zumindest eine Drahtstruktur aufweist, welche Bereiche eine geringere Dichte aufweist als Bereiche entfernt von der zumindest eine Drahtstruktur. Durch eine vorzugsweise stärkere Kompression des Aufnahmekörpers, insbesondere des Schaummaterials, in den entfernteren Bereichen kann die Form der Magnetresonanzantenne vorteilhafterweise besser gestützt werden.
Insbesondere ist der Abstand zwischen gegenüberliegenden Oberflächen nahe den der zumindest einen Drahtstruktur größer als davon entfernteren Stellen. Insbesondere ist das Schaummaterial rund um die zumindest eine Drahtstruktur dicker als in Bereichen, die weiter von der zumindest einen Drahtstruktur entfernt sind.
Ferner ist denkbar, dass die zumindest eine Drahtstruktur mehrere dreidimensional geformte Drahtstrukturen umfasst, wobei der Aufnahmekörper mit den darin, insbesondere mittig, angeordneten Drahtstrukturen für eine spezifische Körperregion (z.B. Knie, Brust oder Kopf) vorgeformt ist. Vorteilhafterweise erfährt die Magnetresonanzantenne damit im Betrieb eine geringere Verformungsbeanspruchung. Dadurch werden auch die Drahtstrukturen weniger stark belastet.
Eine weitere Ausführungsform der Magnetresonanzantenne sieht vor, dass die von der zumindest eine Drahtstruktur entfernten Bereiche des Aufnahmekörpers zumindest einen Durchbruch aufweisen. Ein Durchbruch kann z.B. ein Loch und/oder eine Ausnehmung und/oder eine Stanzung sein.
Der zumindest eine Durchbruch kann beispielsweise zur Fixierung der Magnetresonanzantenne an anderen Teilen einer Lokalspule, z.B. einer Außenhaut oder anderen Schichten, dienen.
Möglich wären hier beispielsweise auch Druckknöpfe oder Klettbereiche, usw.
Größere Durchbrüche können besonders vorteilhaft auch Durchbrüche an einer etwaigen Außenhaut der Lokalspule ermöglichen. Kleine Durchbrüche können hilfreich sein bei einer internen Verdrahtung und/oder dazu geeignet sein, um die Flexibilität der Antenne zu erhöhen.
Ferner wird eine Lokalspule vorgeschlagen, die zumindest eine der vorab beschriebenen Magnetresonanzantennen umfasst.
Bevorzugt umfasst die Lokalspule neben der Magnetresonanzantenne weitere Komponenten, wie z.B. einen oder mehrere Vorverstärker zum Verstärken eines empfangenen Magnetresonanzsignals und/oder ein Anschlusskabel zum Anschluss der Lokalspule an eine Magnetresonanzvorrichtung.
Eine Ausführungsform der Lokalspule sieht vor, dass
die Lokalspule eine Außenhaut aufweist, wobei der zumindest eine Aufnahmekörper mit der darin eingebetteten zumindest einen Drahtstruktur von der Außenhaut umschlossen ist.
Zwischen der Außenhaut und der zumindest einen Magnetresonanzantenne können weitere Schichten angeordnet sein, wie z.B. eine Polsterschicht und/oder eine Gleitschicht. Eine Polsterschicht kann vorteilhafterweise die Haptik der Lokalspule verbessern. Eine Gleitschicht kann vorteilhafterweise kann vorteilhafterweise dafür sorgen, dass sich die innerhalb der Außenhaut angeordneten Schichten leichter relativ zueinander bewegen können. Dadurch kann insbesondere die Flexibilität der Lokalspule erhöht werden.
Ferner wird eine Magnetresonanzvorrichtung vorgeschlagen, die zumindest eine der vorab beschriebenen Lokalspulen umfasst.
Außerdem wird ein Verfahren zur Herstellung einer Magnetresonanzantenne vorgeschlagen. Dieses umfasst folgende Schritte:

Bereitstellen einer Platte, insbesondere aus Schaummaterial, Einbringen zumindest eines Schlitzes in die Platte, Platzieren zumindest einer Drahtstruktur in dem zumindest einen Schlitz, Anwenden von Druck und/oder Temperatur auf die Platte, so dass der zumindest eine Schlitz verschlossen wird.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Magnetresonanzantenne entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen der vorgeschlagenen Magnetresonanzantenne und Lokalspule, welche vorab im Detail ausgeführt sind. Hierbei erwähnte Merkmale, Vorteile oder alternative Ausführungsformen können ebenso auch auf die anderen beanspruchten Gegenstände übertragen werden und umgekehrt.
Insbesondere können die gegenständlichen Ansprüche auch mit den Merkmalen, die in Zusammenhang mit einem Verfahren beschrieben oder beansprucht sind, weitergebildet sein.
Der Verlauf des zumindest einen Schlitzes bestimmt vorteilhafterweise die Form der zumindest einen Drahtstruktur. Das Einbringen des Schlitzes kann beispielsweise mit Hilfe eines Messers, einer Stanze, eines Lasers und/oder einer Fräse erfolgen.
Das Verfahren ermöglich auf einfache Weise, das Design der zumindest einen Drahtstruktur in dem Aufnahmekörper abzubilden, da lediglich der Aufnahmekörper, insbesondere ein Schaummaterial, geschlitzt und der erforderliche Draht eingelegt wird. Die Drahtstrukturen, insbesondere die Leitungstypen der Drahtstrukturen, können optimal auf den jeweiligen Einsatzfall abgestimmt werden, so dass kaum Kompromisse notwendig sind.
Vorzugsweise weist die bereitgestellte Platte, insbesondere aus Schaummaterial, vor der weiteren Verarbeitung, also insbesondere vor dem Anwenden des Drucks und/oder der Temperatur, eine Dicke zwischen 5 bis 15 mm auf.
Vorzugsweise wird auf die Oberfläche der Platte, in der der zumindest eine Schlitz eingebracht wird, nach dem Platzieren der zumindest einen Drahtstruktur in dem zumindest einen Schlitz und vor dem Anwenden von Druck und/oder Temperatur eine Decklage, insbesondere aus Schaummaterial, aufgebracht. Es entsteht durch das Aufbringen der Decklage also eine Schichtaufbau mit der Platte als einer ersten Schicht und der Decklage als einer zweiten Schicht. Das Aufbringen der Decklage auf die Oberfläche der Platte kann beispielsweise in einem Auflegen der Decklage auf die Oberfläche der Platte bestehen.
Vorzugweise weist die aufgebrachte Decklage, insbesondere aus Schaummaterial, beim Aufbringen eine Dicke zwischen 1 und 3 mm aufweist.
Vorzugsweise wird durch das Anwenden von Druck und/oder Temperatur auf die Platte die Decklage, insbesondere aus Schaummaterial, und die Platte, insbesondere aus Schaummaterial, zu einem homogenen Materialverbund verbunden.
Vorteilhafterweise wird der eingebrachte Schlitz durch den homogenen Materialverbund von Decklage und Platte besonders sicher verschlossen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Es zeigen:

1 eine Magnetresonanzvorrichtung mit einer Lokalspule,
2-4 verschiedene Darstellungen möglicher Magnetresonanzantennen,
5 Querschnittsdarstellungen von möglichen Drahtstrukturen einer Magnetresonanzantenne,
6 einen möglicher Aufbau einer Lokalspule mit einer Magnetresonanzantenne,
7 ein Flussdiagramm eines Verfahren zur Herstellung einer Magnetresonanzantenne,
8 verschiedene Stadien bei der Herstellung einer Magnetresonanzantenne.

In 1 ist eine Magnetresonanzvorrichtung 10 schematisch dargestellt. Die Magnetresonanzvorrichtung 10 umfasst eine Magneteinheit 11, die einen Hauptmagneten 12 zu einem Erzeugen eines starken und insbesondere zeitlich konstanten Hauptmagnetfelds 13 aufweist. Zudem umfasst die Magnetresonanzvorrichtung 10 einen Patientenaufnahmebereich 14 zu einer Aufnahme eines Patienten 15. Der Patientenaufnahmebereich 14 im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist zylinderförmig ausgebildet und in einer Umfangsrichtung von der Magneteinheit 11 zylinderförmig umgeben. Grundsätzlich ist jedoch eine davon abweichende Ausbildung des Patientenaufnahmebereichs 14 jederzeit denkbar. Der Patient 15 kann mittels einer Patientenlagerungsvorrichtung 16 der Magnetresonanzvorrichtung 10 in den Patientenaufnahmebereich 14 geschoben werden. Die Patientenlagerungsvorrichtung 16 weist hierzu einen innerhalb des Patientenaufnahmebereichs 14 bewegbar ausgestalteten Patiententisch 17 auf.
Die Magneteinheit 11 weist weiterhin eine Gradientenspuleneinheit 18 zu einer Erzeugung von Magnetfeldgradienten auf, die für eine Ortskodierung während einer Bildgebung verwendet werden. Die Gradientenspuleneinheit 18 wird mittels einer Gradientensteuereinheit 19 der Magnetresonanzvorrichtung 10 gesteuert. Die Magneteinheit 11 umfasst weiterhin eine Hochfrequenzantenneneinheit 20, welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel als fest in die Magnetresonanzvorrichtung 10 integrierte Körperspule ausgebildet ist. Die Hochfrequenzantenneneinheit 20 wird von einer Hochfrequenzantennensteuereinheit 21 der Magnetresonanzvorrichtung 10 gesteuert und strahlt hochfrequente Magnetresonanzsequenzen in einen Untersuchungsraum ein, der im Wesentlichen von einem Patientenaufnahmebereich 14 der Magnetresonanzvorrichtung 10 gebildet ist. Dadurch stellt sich dem von dem Hauptmagneten 12 erzeugten Hauptmagnetfeld 13 eine Anregung von Atomkernen ein. Durch Relaxation der angeregten Atomkerne werden Magnetresonanzsignale erzeugt. Die Hochfrequenzantenneneinheit 20 ist zum Empfang der Magnetresonanzsignale ausgebildet.
Zu einer Steuerung des Hauptmagneten 12, der Gradientensteuereinheit 19 und zur Steuerung der Hochfrequenzantennensteuereinheit 21 weist die Magnetresonanzvorrichtung 10 eine Systemsteuereinheit 22 auf. Die Systemsteuereinheit 22 steuert zentral die Magnetresonanzvorrichtung 10, wie beispielsweise das Durchführen einer vorbestimmten bildgebenden Gradientenechosequenz. Zudem umfasst die Systemsteuereinheit 22 eine nicht näher dargestellte Auswerteeinheit zu einer Auswertung der Magnetresonanzsignale, die während der Magnetresonanzuntersuchung erfasst werden. Des Weiteren umfasst die Magnetresonanzvorrichtung 10 eine Benutzerschnittstelle 23, die mit der Systemsteuereinheit 22 verbunden ist. Steuerinformationen wie beispielsweise Bildgebungsparameter, sowie rekonstruierte Magnetresonanzabbildungen können auf einer Anzeigeeinheit 24, beispielsweise auf zumindest einem Monitor, der Benutzerschnittstelle 23 für ein medizinisches Bedienpersonal angezeigt werden. Weiterhin weist die Benutzerschnittstelle 23 eine Eingabeeinheit 25 auf, mittels der Informationen und/oder Parameter während eines Messvorgangs von dem medizinischen Bedienpersonal eingegeben werden können.
Die Magnetresonanzvorrichtung 10 umfasst ferner eine Lokalspule 200, die unmittelbar am Patienten 15 angeordnet ist. Die Lokalspule 200 umfasst eine Magnetresonanzantenne zum Einsatz mit der Magnetresonanzvorrichtung 10, wie sie beispielhaft in den folgenden Figuren abgebildet ist. Vorzugsweise ist die Magnetresonanzantenne ausgebildet Magnetresonanzsignalen zu empfangen und/oder hochfrequente Signale zu senden.
In 2 ist eine Magnetresonanzantenne 100 dargestellt, die mehrere Drahtstrukturen 101 umfasst, die derart geformt sind, so dass durch ein Magnetresonanzsignal in ihnen jeweils eine elektrische Spannung induziert werden kann. Die Drahtstrukturen 101 sind einen Aufnahmekörper 102 aus einem Schaummaterial vollständig eingebettet. Die Drahtstrukturen 101 weisen einen Durchmesser D_D auf. Vorteilhafterweise hält der Aufnahmekörper 102 die Drahtstrukturen in ihrer Form und/oder einen definierten Sicherheitsabstand zum Patienten 15 einzustellen.
Die links oben abgebildete Drahtstruktur 101 umfasst einen Verkürzungskondensator 103, der hier auf einer Platine 104 angeordnet ist. Es ist aber auch denkbar, dass keine Platine verwendet wird, sondern die Drahtstruktur 101 lediglich unterbrochen wird und die Unterbrechungsstelle mit einem Schrumpfschlauch elektrisch und mechanisch geschützt wird.
Ferner ist eine Elektronikkomponente 105 am der Magnetresonanzantenne 100 angeordnet. Diese kann beispielsweise über eine Einheit angeschlossen werden, die fest mit dem Aufnahmekörper 102 verbunden ist.
Der Aufnahmekörper 102 ist hier flächig in einer x-y-Ebene ausgebildet, wenn die Magnetresonanzantenne 100 flach ausgebreitet ist. Sie weist zwei gegenüberliegende Oberflächen auf, wobei die die Drahtstrukturen 101 mittig zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen angeordnet sind.
In der direkten Umgebung der Drahtstruktur ist die Magnetresonanzantenne dicker ausgebildet als, in von den Drahtstrukturen 101 entfernten Bereichen 107 entlang der x-y-Ebene, also Bereichen des Aufnahmekörpers 102, die weiter von den Drahtstrukturen 101 entfernt sind. In den Bereichen 107 ist die Magnetresonanzantenne 100, insbesondere der Aufnahmekörper 102, vergleichsweise dünn ausgebildet. Man kann daher die Bereiche 107 auch als Membranbereiche bezeichnen, da sie Verhältnis zu ihrer Dicke eine große flächige Ausdehnung, hier in der x-y-Ebene, haben.
Die Bereiche des Aufnahmekörper 102 rund um die Drahtstrukturen 101 können eine geringere Dichte aufweisen als die von den Drahtstrukturen entfernten Bereiche 107. Insbesondere können die Bereiche 107 einen stärker komprimiertes Schaummaterial aufweisen als die Bereiche rund um die Drahtstrukturen 101. Vorteilhafterweise dienen die Bereiche 107 dazu, die Form der Magnetresonanzantenne 100 zu stützen.
Wie auch in 3 zu sehen ist, weisen die von den Drahtstruktur entfernten Bereiche des Aufnahmekörpers mehrere Durchbrüche 108, insbesondere Stanzungen und/oder Löcher, auf. Die kleineren Durchbrüche 108 eignen sich besonders zur Fixierung der Magnetresonanzantenne 100 zu anderen Teilen, insbesondere anderen Schichten, der Lokalspule 200. (Denkbar wären hier auch Druckknöpfe oder Klettbereiche, etc.)
Ferner sind kleinere Durchbrüche 108 hilfreich bei einer Kabelführung innerhalb der Lokalspule 200; durch die kleinen Durchbrüche können Kabel von einer Seite des Aufnahmekörpers 102 auf die andere Seite des Aufnahmekörpers 102 hindurchgefädelt werden, so dass ein solches Kabel teilweise auf der einen Seite und teilweise auf der anderen Seite des Aufnahmekörpers 102 angeordnet werden kann.
Zudem sind die Durchbrüche 108 dazu geeignet, die Flexibilität der Magnetresonanzantenne 100 zu erhöhen. Die größeren Durchbrüche 108 eignen sich besonders dafür, Durchbrüche zu einer Außenhaut der Lokalspule 200 zu ermöglichen.
Die Magnetresonanzantenne umfasst zudem einen Antennenanschluss 109 zum Anschluss der Magnetresonanzantenne 100 an eine Schnittstelle, insbesondere ein Signalübertragungskabel, der Lokalspule 200.
Die in dem Aufnahmekörpers 102 fixierten Drahtstrukturen 101 können in verschiedenste Formen gebracht werden. 4 zeigt mögliche Formen und die damit einhergehende Überlappbereiche 110, 111, 112 der Drahtstrukturen 101a, 101b, 101c, 101d. So sind insbesondere der Überlappungsbereich 110 der Drahtstrukturen 101a und 101b, der Überlappungsbereich 112 der Drahtstrukturen 101c, 101b und 101d sowie der Überlappungsbereich 111 der Drahtstrukturen 101a, 101b, 101c und 101d dargestellt.
In 5 sind Querschnitte verschiedener Typen elektrischer Leitungen dargestellt, die in den Drahtstrukturen 101 verwendet werden können. Der Leitungstyp 121 ist eine einfache elektrische Leitung mit einem elektrisch leitfähigen Material 121a, das von einem Isolierstoff 121b als Kabelmantel umgeben ist. Der Leitungstyp 122 ist eine elektrische Koaxialleitung, also eine Leitung mit zwei koaxial angeordneten leitfähigen Materialien 122da, 122b, zwischen denen ein Dielektrikum 122c angeordnet ist, sowie einen weiteren Isolierstoff 122d als Kabelmantel. Der Leitungstyp 123 ist eine elektrische Triaxialleitung mit drei koaxial angeordneten leitfähigen Materialien 123a, 123b, 123e, zwischen denen jeweils ein Dielektrikum 123c, 123d angeordnet ist, sowie einen weiteren Isolierstoff 123f als Kabelmantel. Der Leitungstyp 124 ist eine elektrische ummantelte Mehrfach-Leitung, die zwei nebeneinander angeordnete elektrisch leitfähigen Materialen 123a, 123b aufweist, die jeweils von einem Isolierstoff 123c, 123d ummantelt sind, so dass sie voneinander elektrisch isoliert sind; diese sind wiederum von einem weiteren elektrisch leitfähigen Material 123e und einem weiteren Isolierstoff 124f als Kabelmantel umgeben.
Durch die Verwendung solcher Leitungstypen in den Drahtstrukturen 101 sind hinsichtlich Spannungsfestigkeit und mechanischer Belastbarkeit sehr gute Werte für die Magnetresonanzantenne 100 zu erzielen. Sie sind in Meterware erhältlich und benötigen keine photochemische Bearbeitung, sondern können in einen Schaum eingebettet werden, in welchem beispielsweise zuvor ein Schlitz mit der gewünschten Form der Drahtstruktur 101 eingebracht wird.
In 6 ist ein beispielhafter Aufbau einer Lokalspule 200 dargestellt. Sie umfasst eine Magnetresonanzantenne 100 mit einem Aufnahmekörper 102 aus Schaummaterial und einer darin eingebetteten Drahtstruktur 101. Ferner umfasst sie hier eine Elektronikkomponente 105, wie z.B. einen Vorverstärker zur Verstärkung der von der Drahtstruktur 101 empfangenen Magnetresonanzsignale. Die Elektronikkomponente 105 kann insbesondere ein starres Gehäuse umfassen.
Weiterhin umfasst die Lokalspule 200 eine interne Verdrahtung 171, die insbesondere durch Durchbrüche 108 im Aufnahmekörper 102 an manchen Stellen durch den Aufnahmekörper 102 gefädelt sein kann. Die interne Verdrahtung stellt in diesem Beispiel eine Verbindung zu einer Mantelwellensperre 170 her. Ferner umfasst die Lokalspule 200 hier eine Abstandsschicht 160, die hier einen Höhenausgleich der Elektronikkomponente 105 gewährleistet. In dem Aufnahmekörper 102 können noch weitere Komponenten 180 der Lokalspule 102 eingebettet sein.
Die bisher beschriebenen innenliegenden Teile der in 6 dargestellten Lokalspule 200 sind von innen nach außen von drei Schichten umgeben: einer Gleitschicht 130, einer Polsterschicht 140 und einer Außenhaut 150. Die innenliegenden Teile sind nicht fest mit der Gleichschicht 130 verbunden, so dass sie in ihr gleiten können.
In 7 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Magnetresonanzantenne mit den Schritten S1 bis S4 schematisch dargestellt. In S1 erfolgt ein Bereitstellen einer Platte aus Schaummaterial. In 8 wird solch ein bereitgestellte Platte 113 gezeigt, die insbesondere eine Dicke t2 zwischen 5 bis 15 mm aufweisen kann.
In S2 erfolgt ein Einbringen zumindest eines Schlitzes in die Platte. Das Einbringen des zumindest einen Schlitzes kann beispielsweise mit Hilfe eines Skalpells, eines Stanzmesser und/oder eines Lasers erfolgen. In 8 wird solch ein eingebrachter Schlitz 112 gezeigt. Der Schlitz 112 wird auf einer Oberfläche 115 der Platte 113 eingebracht.
In S3 erfolgt ein Platzieren zumindest einer Drahtstruktur 101 in dem zumindest einen Schlitz. Die zumindest eine Drahtstruktur wird durch das Schaummaterial, das sie nach dem Platzieren umgibt, an Ort und Stelle gehalten. In 8 wird solch ein platzierte Drahtstruktur 101 gezeigt. Je nach Schlitztiefe d kann die Lage der Drahtstruktur 101 eingestellt werden. Auf der Oberfläche 115 kann eine Decklage 114 aus Schaummaterial aufgebracht werden, wie im mittleren Abschnitt der 8 gezeigt wird. Die Decklage 114 kann insbesondere eine Dicke t1 zwischen 1 und 8 mm, vorzugsweise zwischen 2 und 5 mm, aufweisen.
Beispielsweise können die Platte 113 eine Dicke t2 von 8 mm, die Decklage eine Dicke t1 von 2 mm und der Schlitz eine Tiefe d von 4 mm aufweisen. Unter Berücksichtigung der Dicke der Drahtstruktur von beispielsweise 2 mm befindet sich die Drahtstruktur vorzugsweise mittig zwischen der oberen Oberfläche der Decklage 114 und der unteren Oberfläche der Platte 113.
In S4 erfolgt ein Anwenden von Druck und/oder Temperatur auf die Platte, so dass der zumindest eine Schlitz verschlossen wird. Durch einen solchen Thermoprägeschritt entsteht die in 8 im unteren Abschnitt dargestellte Struktur. Die Decklage 114 und Platte 113 haben sich zu einem, idealerweise homogenen, Aufnahmekörper 102 verbunden. Die Drahtstruktur ist mittig zwischen gegenüberliegenden Oberflächen 116a und 116b des Aufnahmekörpers 102 angeordnet.
Der Aufnahmekörper 102 weist abhängig vom Abstand zur Drahtstruktur 101 unterschiedliche Dicken auf: in einem Bereich 116 rund um die Drahtstruktur 101 mit einem Durchmesser D_S ist der Aufnahmekörper 102 dicker als in den weiter von der Drahtstruktur 101 beabstandeten Bereichen 107. Im Schritt S4 wurden die Bereiche 107 stärker komprimiert, so dass diese auch eine höhere Dichte aufweisen.
Nach dem Thermoprägeschritt wird beispielsweise die maximale Dicke der Magnetresonanzantenne 110 im Bereich 116 von 10 auf 8 mm komprimiert und hält in der Mitte die Drahtstruktur 101. In den Bereichen 107 wird die Magnetresonanzantenne 100 beispielsweise von einer Ausgangsdicke von 10 auf eine Dicke von 1 bis 4 mm komprimiert.
Durch die vorher aufgebrachte Decklage 114 kann das Risiko gesenkt werden, dass nach dem Anwenden von Druck und/oder Temperatur der Schlitz 112 aufklafft und die Drahtstruktur 101 freigibt.
Wie in 2 zu erkennen ist, können mit diesem Herstellungsverfahren auch überlappende Drahtstrukturen erzeugt werden, die sich in Kreuzungspunkte 117 kreuzen. Auch können beispielsweise zuvor in die Drahtstruktur 101 eingearbeitete Verkürzungskondensatoren 103 in den Schaum gehüllt werden. Für etwaige Elektronikkomponenten 105 kann insbesondere ein Rahmen oder eine Unterseite eines Elektronikgehäuses in den Schaum mit eingeprägt werden, um einen festen Verbund von Magnetresonanzsignale empfangenden Drahtstrukturen 101 zur Elektronik herzustellen.
Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorhergehend detailliert beschriebenen Verfahren sowie bei der dargestellten Magnetresonanzantenne, Lokalspule und Magnetresonanzvorrichtung lediglich um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. 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.

Claims

Magnetresonanzantenne umfassend - zumindest eine, insbesondere flexible, Drahtstruktur, wobei die zumindest eine Drahtstruktur derart geformt ist, so dass durch ein Magnetresonanzsignal in der zumindest einen Drahtstruktur eine elektrische Spannung induziert werden kann, - zumindest einen, insbesondere flexiblen, Aufnahmekörper, in dem die zumindest eine Drahtstruktur, insbesondere vollständig, eingebettet ist.
Magnetresonanzantenne nach Anspruch 1, wobei der Aufnahmekörper aus einem Schaummaterial, einem Filzmaterial und/oder einem Gewirke besteht.
Magnetresonanzantenne nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Drahtstruktur eine einfache elektrische Leitung und/oder eine elektrische Koaxialleitung und/oder eine elektrische Triaxialleitung und/oder eine elektrische ummantelte Mehrfach-Leitung aufweist.
Magnetresonanzantenne nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Drahtstruktur zumindest einen Kondensator, insbesondere Verkürzungskondensator, umfasst.
Magnetresonanzantenne nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die die Magnetresonanzantenne zumindest eine Komponente zum Anschließen einer Elektronikkomponente aufweist, welche fest mit dem Aufnahmekörper verbunden ist.
Magnetresonanzantenne nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Aufnahmekörper flächig ausgebildet ist und zwei gegenüberliegende Oberflächen aufweist, wobei die zumindest eine Drahtstruktur mittig zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen angeordnet ist.
Magnetresonanzantenne nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Aufnahmekörper Bereiche nahe an der zumindest eine Drahtstruktur aufweist, welche Bereiche eine geringere Dichte aufweisen als Bereiche entfernt von der zumindest eine Drahtstruktur.
Magnetresonanzantenne nach Anspruch 7, wobei die von der zumindest eine Drahtstruktur entfernten Bereiche des Aufnahmekörpers zumindest einen Durchbruch aufweisen.
Lokalspule umfassend zumindest eine Magnetresonanzantenne nach einem der vorangehenden Ansprüche.
Lokalspule nach Anspruch 9, wobei die Lokalspule eine Außenhaut aufweist, wobei der zumindest eine Aufnahmekörper mit der darin eingebetteten zumindest einen Drahtstruktur von der Außenhaut umschlossen ist.
Magnetresonanzvorrichtung umfassend mindestens eine Lokalspule nach einem der Ansprüche 9 oder 10.
Verfahren zur Herstellung einer Magnetresonanzantenne mit folgenden Schritten: a) Bereitstellen einer Platte, insbesondere aus Schaummaterial, b) Einbringen zumindest eines Schlitzes in die Platte, c) Platzieren zumindest einer Drahtstruktur in dem zumindest einen Schlitz, d) Anwenden von Druck und/oder Temperatur auf die Platte, so dass der zumindest eine Schlitz verschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die in Schritt a) bereitgestellte Platte eine Dicke zwischen 5 bis 15 mm aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei in Schritt b) der zumindest eine Schlitz auf einer Oberfläche der Platte eingebracht wird, wobei zwischen Schritt c) und d) auf dieser Oberfläche eine Lage, insbesondere aus Schaummaterial, aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Lage eine Dicke zwischen 1 und 3 mm aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 oder 15, wobei in Schritt d) die Lage und die Platte zu einem, insbesondere homogenen, Materialverbund verbunden werden.
Verfahren nach einem der Schritte 12 bis 16, wobei das Einbringen des Schlitzes mit Hilfe eines Messers, einer Stanze, eines Lasers oder einer Fräse erfolgt.