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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Magnetresonanzabbildungsvorrichtung,
in der eine Untersuchungsregion durch einen ersten Magnetfelderzeugungsabschnitt
und einen zweiten Magnetfelderzeugungsabschnitt errichtet wird,
die einander gegenüberliegen,
und ein Magnetresonanzbild eines in der Untersuchungsregion platzierten
Subjekts aufgenommen wird, und insbesondere auf eine Magnetresonanzabbildungsvorrichtung,
mit der mittels eines einfachen Aufbaus ein stabiler Betrieb erreicht
wird, Steuereinrichtungen effektiv gekühlt werden und die Untersuchungsregion
maximiert werden kann.
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Eine
(nachstehend MRI-Vorrichtung genannte) Magnetresonanzabbildungsvorrichtung,
die ein kernmagnetisches Resonanzphänomen zur Abbildung der inneren
Struktur eines abzubildenden Subjekts verwendet, ist bekannt. Da
das kernmagnetische Resonanzphänomen
für den
lebenden Körper harmlos
ist, ist die MRI-Vorrichtung insbesondere für medizinische Anwendungen
nützlich
und wird für
die Diagnose von Gehirntumoren, usw. verwendet.
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Das
kernmagnetische Resonanzphänomen ist
ein Phänomen,
bei dem in einer einem gleichförmigen
statischen Magnetfeld ausgesetzten Substanz Spins von Atomkernen,
die die Substanz bilden, sich in der gleichen Richtung ausrichten
und elektromagnetische Wellen an einer Frequenz absorbieren und emittieren,
die proportional zur statischen Magnetfeldstärke ist (wobei die Frequenz
nachstehend als "Resonanzfrequenz" bezeichnet wird).
Die MRI-Vorrichtung kann das kernmagnetische Resonanzphänomen für eine bestimmte
Kernspezies (hauptsächlich
Wasseratome) zur Abbildung einer willkürlichen Querschnittsebene durch
das abzubildende Subjekt in einer willkürlichen Dicke ausnutzen.
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Bei
der Abbildung der inneren Struktur des abzubildenden Subjekts unter
Verwendung des kernmagnetischen Resonanzphänomens wird ein Gradientenmagnetfeld
neben dem statischen Magnetfeld, das sich in Raum und Zeit verändert, bei
dem abzubildenden Subjekt zur Messung von Ortsinformationen angelegt.
Durch die Beaufschlagung des Gradientenmagnetfeldes wird das an
das abzubildende Subjekt angelegte Magnetfeld hinsichtlich der Position
unterschieden, und die Resonanzfrequenz der das abzubildende Subjekt
bildenden Atome verändert
sich mit der Position. Somit kann durch das Anlegen des Gradientenmagnetfeldes
und Messen der Resonanzfrequenz erkannt werden, welche Atome an
welcher Position im abzubildenden Subjekt vorhanden sind. Bis zu
diesem Punkt wurde das Verfahren zur Abbildung der inneren Struktur
eines Objekts durch die MRI-Vorrichtung beschrieben.
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4 zeigt
eine Beispieldarstellung zur Beschreibung eines Gesamtaufbaus einer
herkömmlichen
MRI-Vorrichtung, und 5 zeigt eine Beispieldarstellung
zur Beschreibung von RF-Spulen, die in der in 4 gezeigten
MRI-Vorrichtung
angeordnet sind. 6 zeigt einen vertikalen Querschnitt
der in 4 gezeigten MRI-Vorrichtung. In den 4, 5 und 6 errichtet
die MRI-Vorrichtung 101 eine Untersuchungsregion 10 unter
Verwendung eines unteren Magnetfelderzeugungsabschnitts 103, der
einen ersten Magnetfelderzeugungsabschnitt darstellt, und eines
oberen Magnetfelderzeugungsabschnitts 102, der einen zweiten
Magnetfelderzeugungsabschnitt darstellt, wobei diese einander gegenüberliegen;
und die MRI-Vorrichtung 101 erzeugt ein statisches Magnetfeld
und ein Gradientenmagnetfeld in der Untersuchungsregion 10 durch
eine obere Magnetfeldspule 11 innerhalb des oberen Magnetfelderzeugungsabschnitts 102 und
eine untere Magnetfeldspule 12 innerhalb des unteren Magnetfelderzeugungsabschnitts 103.
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Ferner
sind eine untere RF-Spule einer ersten Richtung 121, die
elektromagnetische Wellen in einer vordefinierten Richtung (nachstehend
als B1-Richtung bezeichnet) erzeugt, und eine untere RF-Spule einer
zweiten Richtung 131, die elektromagnetische Wellen in
einer zweiten Richtung orthogonal zur B1-Richtung (die nachstehend
als B2-Richtung bezeichnet wird) erzeugt, auf der oberen Oberfläche des
unteren Magnetfelderzeugungsabschnitts 103 angeordnet.
Gleichermaßen
sind eine obere RF-Spule einer ersten Richtung 141, die
elektromagnetische Wellen in der B1-Richtung erzeugt, und eine obere RF-Spule
einer zweiten Richtung 152, die elektromagnetische Wellen
in der B2-Richtung
erzeugt, auf der unteren Oberfläche
des oberen Magnetfelderzeugungsabschnitts 102 angeordnet.
Die MRI-Vorrichtung 101 emittiert
elektromagnetische Wellen mit Frequenzen in einem bestimmten Bereich in
Richtung der Untersuchungsregion 10 unter Verwendung der
unteren RF-Spule
der ersten Richtung 121, der unteren RF-Spule der zweiten
Richtung 131, der oberen RF-Spule der ersten Richtung 141 und der
oberen RF-Spule der zweiten Richtung 151 und empfängt elektromagnetische
Wellen, die von Atomen abgestrahlt werden, die das abzubildende
Subjekt bilden, mittels des kernmagnetischen Resonanzphänomens.
In einem derartigen Aufbau sind die untere RF-Spule der ersten Richtung 121,
die untere RF-Spule der zweiten Richtung 132, die obere RF-Spule
der ersten Richtung 142 und die untere RF-Spule der zweiten
Richtung 152 jeweils durch die Verbindung einer Vielzahl
von Steuereinrichtungen 109 mit einem Spulenelement ausgebildet.
Die Steuereinrichtungen 109 dienen der Stabilisierung der Phase
der durch das Spulenelement gesendeten elektromagnetischen Wellen
und zum Umschalten zwischen dem Senden und Empfangen elektromagnetischer
Wellen. Die Steuereinrichtungen 109 sind auf den Oberflächen des
oberen Magnetfelderzeugungsabschnitts 102 und des unteren
Magnetfelderzeugungsabschnitts 103 angeordnet.
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Die
untere RF-Spule der ersten Richtung 121 ist mit einer RF-Verdrahtung 122 verbunden.
Die untere RF-Spule der ersten Richtung wird mit elektrischer Leistung
von der RF-Verdrahtung 122 versorgt, wenn
elektromagnetische Wellen gesendet werden, und sendet empfangene
elektromagnetische Wellen über
die RF-Verdrahtung 122, wenn elektromagnetische Wellen
empfangen werden. Die untere RF-Spule der zweiten Richtung 131 ist
mit einer RF-Verdrahtung 132 verbunden. Die untere RF-Spule
der zweiten Richtung 131 wird mit elektrischer Leistung
von der RF-Verdrahtung 132 versorgt, wenn elektromagnetische
Wellen gesendet werden, und sendet empfangene elektromagnetische
Wellen über
die RF-Verdrahtung 132,
wenn sie elektromagnetische Wellen empfängt. Gleichermaßen sendet/empfängt die
obere RF-Spule der ersten Richtung 141 elektromagnetische
Wellen über
eine RF-Verdrahtung 142, und die obere RF-Spule der zweiten
Richtung 152 sendet/empfängt elektromagnetische Wellen über eine RF-Verdrahtung 152.
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Des
Weiteren sind die RF-Verdrahtung 122 und die Verdrahtung 142 entlang
eines Ständers 104 angeordnet,
eines von zwei Ständern 104 und 105, die
den oberen Magnetfelderzeugungsabschnitt 102 tragen, und
die Verdrahtung 122 und die Verdrahtung 142 sind
mit einem Phasensteuerabschnitt 106 verbunden. Gleichermaßen sind
die RF-Verdrahtung 132 und die Verdrahtung 152 entlang
des Ständers 105 angeordnet,
und sind mit dem Phasensteuerabschnitt 106 verbunden. Der
Phasensteuerabschnitt 106 steuert die Phase der RF-Verdrahtung 122, 132, 142 und 152,
um dadurch die Phase der von der unteren RF-Spule der ersten Richtung 121,
der unteren RF-Spule der zweiten Richtung 132, der oberen RF-Spule der ersten
Richtung 142 und der unteren RF-Spule der zweiten Richtung 152 gesendeten/empfangenen
elektromagnetischen Wellen zu steuern.
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In
der MRI-Vorrichtung 101 erzeugen die untere RF-Spule der
ersten Richtung 121 und die obere RF-Spule der ersten Richtung 141 ein
elektromagnetisches Feld in der B1-Richtung in der Untersuchungsregion 10,
und die untere RF-Spule
der zweiten Richtung 131 und die obere RF-Spule der zweiten
Richtung 151 erzeugen ein elektromagnetisches Feld in der
B2-Richtung. Durch diese Erzeugung elektromagnetischer Felder in
zwei orthogonalen Richtungen in der Untersuchungsregion 10 können gleichmäßige elektromagnetische
Wellen innerhalb der Untersuchungsregion 10 mit hoher Erregungseffizienz
erzeugt werden, und auch die Genauigkeit des Empfangs der elektromagnetischen
Wellen aus der Untersuchungsregion 10 kann gleichmäßig ausgebildet
werden.
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Außerdem steuert
der Phasensteuerabschnitt 106 die Phase der elektromagnetischen
Wellen, um eine Kopplung zwischen elektromagnetischen Wellen in
der B1-Richtung und solchen in der B2-Richtung zu verhindern. Der
Phasensteuerabschnitt 106 ist unter Verwendung eines 4-Kanal-Phasensteuerabschnitts
implementiert, beispielsweise unter Verwendung einer QHD (Quadraturhybridansteuerung),
da die Phase der vier RF-Spulen, d. h. der unteren RF-Spule der
ersten Richtung 121, der unteren RF-Spule der zweiten Richtung 132,
der oberen RF-Spule der ersten Richtung 142 und der unteren
RF-Spule der zweiten Richtung, gesteuert werden muss.
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Somit
ist die herkömmliche
MRI 101 als MRI-Vorrichtung implementiert, bei der die
Genauigkeit des Sendens und Empfangens elektromagnetischer Wellen
in der Untersuchungsregion 10 gleichförmig ausgebildet ist, indem
RF-Spulen der B1- und B2-Richtung unter Verwendung von vier RF-Spulen vorgesehen
sind, und eine hohe Zugriffsfähigkeit
auf die Untersuchungsregion 10 wird durch die Anordnung
der Ständer 104 und 105 derart
erhalten, dass sie aneinander hinsichtlich der Untersuchungsregion 10 nicht
gegenüberstehen.
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Die
herkömmliche
MRI-Vorrichtung 101 erfordert allerdings einen 4-Kanal-Phasensteuerabschnitt
zur Steuerung der Phase der vier RF-Spulen. Daher ist die Phasensteuerung
kompliziert und es ist schwierig, die RF-Spulen stabil zu betreiben.
Des Weiteren verringern die Steuereinrichtungen 109 für die RF-Spulen
in der herkömmlichen
MRI-Vorrichtung 101, die auf der unteren Oberfläche des
oberen Magnetfelderzeugungsabschnitts 102 und auf der oberen
Oberfläche
des unteren Magnetfeldabschnitts 103 angeordnet sind, den
Raum der Untersuchungsregion 10. Da insbesondere jede Steuereinrichtung
eine Dicke in der Größenordnung von
10 mm hat, verringert die Steuereinrichtung den Raum der Untersuchungsregion 10 um
20 mm.
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Des
Weiteren erzeugen die Steuereinrichtungen Wärme während des Betriebs, und die
erzeugte Wärme
beeinflusst ein Magnetresonanzbild nachteilig durch die Erzeugung
von Geisterbildern und dergleichen. Außerdem ist das abzubildende Subjekt
bei einer medizinischen Untersuchung ein lebender Körper, was
die Hauptanwendung der MRI-Vorrichtung
darstellt, und es ist nicht erwünscht, dass
ein wärmeerzeugendes
Element sich nahe bei diesem Körper
befindet. Da die Steuereinrichtungen aber positionsmäßig verteilt
sind, ist eine Kühleinrichtung
schwierig zu installieren, und die Kühleinrichtung verkleinert weiter
die Untersuchungsregion.
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Das
heißt,
die herkömmliche
MRI-Vorrichtung wirft derartige Probleme auf, dass die Phasensteuerung
kompliziert und instabil ist, Steuereinrichtungen die Untersuchungsregion
verkleinern und die Kühlung
der Steuereinrichtungen schwierig ist.
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Aus
der
US 6 259 251 B1 ist
eine Quadratur-RF-Spule mit guter Frequenzeigenschaft bekannt. Es
werden zwei Spulenschleifen aus Hauptpfaden kombiniert, die über Schleifenwege
in Reihe geschaltet sind, wobei die Hauptpfade orthogonal gekreuzt
sind, und die Schleifenwege einander nicht überlappen.
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Ferner
ist aus der
US 5 412
322 A eine Vorrichtung zur räumlich geordneten Phasenkodierung unter
Bestimmung der komplexen Permissivität in magnetischer Resonanz
unter Verwendung zeitlich variierender elektrischer Felder bekannt.
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Die
DE 100 19 841 A1 beschreibt
einen typischen Aufbau eines Magneten, und die
DE 195 36 390 A1 beschreibt
eine Anordnung zur Messung und Regelung des Grundfeldes eines Magneten
eines Kernspintomographiegerätes.
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KURZZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Daher
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Magnetresonanzabbildungsvorrichtung auszugestalten,
mit der mittels eines einfachen Aufbaus ein stabiler Betrieb erreicht
wird, Steuereinrichtungen effektiv gekühlt werden und eine Untersuchungsregion
maximiert werden kann.
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Zur
Lösung
dieser Probleme und der Aufgabe stellt die Erfindung gemäß einer
ersten Ausgestaltung eine Magnetresonanzabbildungsvorrichtung gemäß Patentanspruch
1 bereit.
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Gemäß der Erfindung
werden der Abschnitt zum Senden/Empfangen elektromagnetischer Wellen
in einer ersten Richtung und der Abschnitt zum Senden/Empfangen
elektromagnetischer Wellen in einer zweiten Richtung durch einen
2-Kanal-Steuerabschnitt gesteuert, wodurch der Aufbau eines elektromagnetischen
Wellen-Sende-/Empfangsabschnitt vereinfacht wird.
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Gemäß der Erfindung
umfasst der Abschnitt zum Senden/Empfangen elektromagnetischer Wellen
in der ersten Richtung eine erste RF-Spule einer ersten Richtung,
die nahe dem ersten Magnetfelderzeugungsabschnitt vorgesehen ist,
und eine zweite RF-Spule der ersten Richtung, die nahe dem zweiten Magnetfelderzeugungsabschnitt
vorgesehen ist, und der Abschnitt zum Senden/Empfangen elektromagnetischer
Wellen in der zweiten Richtung umfasst eine erste RF-Spule einer
zweiten Richtung, die nahe dem ersten Magnetfelderzeugungsabschnitt
vorgesehen ist, und eine zweite RF-Spule der zweiten Richtung, die
nahe dem zweiten Magnetfelderzeugungsabschnitt vorgesehen ist.
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Gemäß der Erfindung
sind eine erste RF-Spule der ersten Richtung und eine zweite RF-Spule
der ersten Richtung verbunden, um den Abschnitt zum Senden/Empfangen
elektromagnetischer Wellen in der ersten Richtung zu bilden, und eine
zweite RF-Spule der ersten Richtung und eine zweite RF-Spule der
zweiten Richtung sind verbunden, um den Abschnitt zum Senden/Empfangen elektromagnetischer
Wellen in der zweiten Richtung zu bilden, wodurch eine Phasensteuerung
elektromagnetischer Wellen in zwei Richtungen durch einen 2-Kanal-Phasensteuerabschnitt
ausgeführt
wird.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfassen die erste RF-Spule
der ersten Richtung, die zweite RF-Spule der ersten Richtung, die
erste RF-Spule der zweiten Richtung und die zweite RF-Spule der
zweiten Richtung jeweils eine Vielzahl von Steuereinrichtungen zum
Stabilisieren der Phase in jeder Spule und ein Spulenelement zur Verbindung
der Vielzahl der Steuereinrichtungen, und sind jeweils durch Anordnen
des Spulenelements in der Untersuchungsregion und Anordnen der Vielzahl
der Steuereinrichtungen außerhalb
der Untersuchungsregion ausgebildet.
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Gemäß dieser
Ausgestaltung der Erfindung sind Steuereinrichtungen zum Stabilisieren
der Phase der RF-Spulen
außerhalb
der Untersuchungsregion angeordnet, wodurch lediglich das Spulenelement in
der Untersuchungsregion angeordnet ist.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein Kühlabschnitt nahe der Vielzahl
der Steuereinrichtungen zum Kühlen
der Vielzahl der Steuereinrichtungen vorgesehen.
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Gemäß dieser
Ausgestaltung der Erfindung sind Steuereinrichtungen zum Stabilisieren
der Phase der RF-Spulen
zusammen außerhalb
der Untersuchungsregion angeordnet, und ein Kühlabschnitt ist zum Kühlen dieser
Steuereinrichtungen vorgesehen.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die erste Richtung und
die zweite Richtung orthogonal zueinander.
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Gemäß dieser
Ausgestaltung der Erfindung sind elektromagnetische Wellen in einer
ersten Richtung, die durch den Abschnitt zum Senden/Empfangen elektromagnetischer
Wellen in der ersten Richtung gesendet/empfangen werden, und elektromagnetische
Wellen in einer zweiten Richtung, die durch den Abschnitt zum Senden/Empfangen
elektromagnetischer Wellen in der zweiten Richtung gesendet/empfangen
werden, orthogonal zueinander, um eine gleichmäßige Genauigkeit des Sendens/Empfangens
elektromagnetischer Wellen in der Untersuchungsregion zu bewirken.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der erste Magnetfelderzeugungsabschnitt nahe
dem Boden positioniert, und wird der zweite Magnetfelderzeugungsabschnitt
von einem einzelnen Ständer
getragen.
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Gemäß dieser
Ausgestaltung der Erfindung wird der zweite Magnetfelderzeugungsabschnitt durch
einen einzelnen Ständer
getragen.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist verlaufen die erste Richtung
und die zweite Richtung parallel zum Boden.
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Gemäß dieser
Ausgestaltung der Erfindung werden erste elektromagnetische Wellen
und zweite elektromagnetische Wellen in einer Richtung parallel zum
Boden erzeugt.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Phasensteuerabschnitt
am Ständer vorgesehen.
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Gemäß dieser
Ausgestaltung der Erfindung ist der Phasensteuerabschnitt zur Steuerung
der Phase erster und zweiter elektromagnetischer Wellen am Ständer zum
Tragen des zweiten Magnetfelderzeugungsabschnitts vorgesehen.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Kühlabschnitt am Ständer vorgesehen.
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Gemäß dieser
Ausgestaltung der Erfindung ist der Kühlabschnitt zum Kühlen der
Steuereinrichtungen am Ständer
zum Tragen des zweiten Magnetfelderzeugungsabschnitts vorgesehen.
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Weitere
Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
der Erfindung unter Bezugnahme auf die beliegende Zeichnung ersichtlich.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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1 zeigt
eine Darstellung zur Beschreibung des Gesamtaufbaus einer MRI-Vorrichtung
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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2 zeigt eine Darstellung zur Beschreibung
von RF-Spulen, die
in der in 1 gezeigten MRI-Vorrichtung
angeordnet sind.
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3 zeigt
einen vertikalen Querschnitt der in 1 gezeigten
MRI-Vorrichtung entlang der Geraden A-A.
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4 zeigt
eine Darstellung zur Beschreibung des Gesamtaufbaus einer MRI-Vorrichtung
gemäß dem Stand
der Technik.
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5 zeigt
eine Darstellung zur Beschreibung von RF-Spulen, die in der in 4 gezeigten MRI-Vorrichtung
angeordnet sind.
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6 zeigt
einen vertikalen Querschnitt der in 4 gezeigten
MRI-Vorrichtung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Nachstehend
wird eine MRI-Vorrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ausführlich
unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben.
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1 zeigt
eine Darstellung zur Beschreibung des Gesamtaufbaus einer MRI-Vorrichtung
gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel,
und 2 zeigt eine Darstellung zur Beschreibung
von RF-Spulen, die in der in 1 gezeigten
MRI-Vorrichtung angeordnet sind. 3 zeigt
einen vertikalen Querschnitt der in 1 gezeigten
MRI-Vorrichtung
entlang der Geraden A-A. In den 1, 2 und 3 errichtet
die MRI-Vorrichtung 1 eine Untersuchungsregion 10 unter
Verwendung eines unteren Magnetfelderzeugungsabschnitts 3,
der einen ersten Magnetfelderzeugungsabschnitt darstellt, und eines oberen
Magnetfelderzeugungsabschnitts 2, der durch einen Ständer 4 getragen
wird, wobei die Abschnitte einander gegenüberliegen; und die MRI-Vorrichtung 1 erzeugt
ein statisches Magnetfeld und ein Gradientenmagnetfeld in der Untersuchungsregion 10 durch
eine obere Magnetfeldspule 11 im oberen Magnetfelderzeugungsabschnitt 2 und
eine untere Magnetfeldspule 12 im unteren Magnetfelderzeugungsabschnitt 3.
Die obere Magnetfeldspule 11 wird durch Stapeln eines oberen
statischen Magnetfelderzeugungsmagneten zur Erzeugung des statischen Magnetfeldes
und X-, Y- und Z-Achsenrichtungs-Gradientenmagnetfeldspulen
ausgebildet. Gleichermaßen
wird die untere Magnetfeldspule 12 durch Stapeln eines
statischen Magnetfelderzeugungsmagneten zur Erzeugung des statischen
Magnetfeldes und X-, Y- und Z-Achsenrichtungs-Gradientenmagnetfeldspulen
ausgebildet.
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Des
Weiteren sind eine untere RF-Spule einer ersten Richtung 21,
die elektromagnetische Wellen in einer vordefinierten Richtung (die
nachstehend als B1-Richtung bezeichnet wird) erzeugt, und eine untere
RF-Spule einer zweiten Richtung 31, die elektromagnetische
Wellen in einer B2-Richtung orthogonal zur B1-Richtung erzeugt,
auf der oberen Oberfläche
des unteren Magnetfelderzeugungsabschnitts 3 angeordnet.
Gleichermaßen
sind eine obere RF-Spule der ersten Richtung 23, die elektromagnetische
Wellen in der B1-Richtung erzeugt, und eine obere RF-Spule der zweiten
Richtung 23, die elektromagnetische Wellen in der B2-Richtung
erzeugt, auf der unteren Oberfläche
des oberen Magnetfelderzeugungsabschnitts 2 angeordnet.
Die untere RF-Spule
der ersten Richtung 21 und die obere RF-Spule der ersten
Richtung 23 sind durch eine RF-Verdrahtung 22 zur
Bildung eines Abschnitts 20 zum Senden/Empfangen elektromagnetischer
Wellen in einer ersten Richtung verbunden. Die untere RF-Spule der
zweiten Richtung 31 und die obere RF-Spule der zweiten
Richtung 33 sind durch eine RF-Verdrahtung 32 zur
Bildung eines Abschnitts 30 zum Senden/Empfangen elektromagnetischer
Wellen in einer zweiten Richtung verbunden. Der Abschnitt 20 zum
Senden/Empfangen elektromagnetischer Wellen in der ersten Richtung
und der Abschnitt 30 zum Senden/Empfangen elektromagnetischer
Wellen in der zweiten Richtung emittieren elektromagnetische Wellen
mit Frequenzen in einem bestimmten Bereich in Richtung der Untersuchungsregion 10 und
empfangen elektromagnetische Wellen, die von Atomen abgestrahlt
werden, die ein abzubildendes Subjekt bilden, mittels des kernmagnetischen
Resonanzphänomens.
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Die
RF-Verdrahtung 22 des Abschnitts 20 zum Senden/Empfangen
elektromagnetischer Wellen in der ersten Richtung und die RF-Verdrahtung 32 des
Abschnitts 30 zum Senden/Empfangen elektromagnetischer
Wellen in der zweiten Richtung sind mit einer Verdrahtung 6 über einen
Phasensteuerabschnitt 5 verbunden, und werden von der RF-Verdrahtung 6 mit
elektrischer Leistung versorgt, wenn sie elektromagnetische Wellen
senden, und senden empfangene elektromagnetische Wellen über die RF-Verdrahtung 6,
wenn sie elektromagnetische Wellen empfangen. Der Phasensteuerabschnitt 5 steuert
die Phase des Abschnitts 20 zum Senden/Empfangen elektromagnetischer
Wellen in der ersten Richtung und des Abschnitts 30 zum
Senden/Empfangen elektromagnetischer Wellen in der zweiten Richtung,
um dadurch die Phase elektromagnetischer Wellen zu steuern, die
durch die untere RF-Spule der ersten Richtung 121, die
untere RF-Spule der zweiten Richtung 132, die obere RF-Spule der ersten
Richtung 142 und die untere RF-Spule der zweiten Richtung 152 gesendet/empfangen
werden.
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In
der MRI-Vorrichtung 1 erzeugt der Abschnitt 20 zum
Senden/Empfangen elektromagnetischer Wellen in der ersten Richtung
ein elektromagnetisches Feld in der B1-Richtung in der Untersuchungsregion 10,
und der Abschnitt 30 zum Senden/Empfangen elektromagnetischer
Wellen in der zweiten Richtung erzeugt ein elektromagnetisches Feld
in der B2-Richtung.
Durch diese Erzeugung elektromagnetischer Felder in zwei orthogonalen Richtungen
in der Untersuchungsregion 10 können gleichförmige elektromagnetische
Wellen innerhalb der Untersuchungsregion 10 mit hoher Erregungseffizienz
erzeugt werden, und auch die Genauigkeit des Empfangs elektromagnetischer
Wellen aus der Untersuchungsregion 10 kann gleichmäßig ausgebildet
werden.
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Außerdem steuert
der Phasensteuerabschnitt 5 die Phase elektromagnetischer
Wellen, um eine Kopplung zwischen elektromagnetischen Wellen in
der B1-Richtung und solchen in der B2-Richtung zu vermeiden. Beispielsweise
kann durch die Ausführung
einer Steuerung zum Unterscheiden der Phase elektromagnetischer
Wellen in der B1-Richtung und der Phase elektromagnetischer Wellen
in der B2-Richtung um 90°C
eine Kopplung zwischen den elektromagnetischen Wellen in der B1-Richtung und solchen
in der B2-Richtung vermieden werden. Der Phasensteuerabschnitt 5 ist
unter Verwendung eines 2-Kanal-Phasensteuerabschnitts
implementiert, da die Phase der zwei Abschnitte zum Senden/Empfangen
elektromagnetischer Wellen, d. h., des Abschnitts 20 zum
Senden/Empfangen elektromagnetischer Wellen in der ersten Richtung
und des Abschnitts 30 zum Senden/Empfangen elektromagnetischer
Wellen in der zweiten Richtung gesteuert wird. Somit hat der Phasensteuerabschnitt 5 einen einfacheren
Aufbau als bei der Durchführung
einer 4-Kanal-Phasensteuerung,
und das Senden und Empfangen elektromagnetischer Wellen kann stabil bewirkt
werden.
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Es
folgt eine ausführlichere
Beschreibung eines Vorgangs zum Anordnen der unteren RF-Spule der
ersten Richtung 21, der oberen RF-Spule der ersten Richtung 23,
der unteren RF-Spule
der zweiten Richtung 31 und der oberen RF-Spule der zweiten Richtung 33.
Die untere RF-Spule der ersten Richtung 21, die untere
RF-Spule der zweiten Richtung 32, die obere RF-Spule der
ersten Richtung 23 und die untere RF-Spule der zweiten
Richtung 33 werden jeweils durch Verbinden einer Vielzahl
von Steuereinrichtungen mit einem Spulenelement ausgebildet. Die
Steuereinrichtungen 9 dienen der Stabilisierung der Phase
des Spulenelements und dem Umschalten zwischen dem Senden und Empfangen
elektromagnetischer Wellen. In der MRI-Vorrichtung 1 ist
die untere RF-Spule der ersten Richtung 21 mit den Steuereinrichtungen
versehen, die außerhalb
der Untersuchungsregion 10 angeordnet sind; und innerhalb der
Untersuchungsregion 10 ist lediglich das Spulenelement
angeordnet. Gleichermaßen
sind für
die untere RF-Spule der zweiten Richtung 32, die obere RF-Spule
der ersten Richtung 23 und die untere RF-Spule der zweiten
Richtung 33 die Steuereinrichtungen 9 außerhalb
der Untersuchungsregion 10 angeordnet. Und innerhalb der
Untersuchungsregion 10 ist lediglich das Spulenelement
angeordnet.
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Insbesondere
ist für
die untere RF-Spule der ersten Richtung 21, unmittelbar
bevor die untere RF-Spule der ersten Richtung 21 von der
RF-Verdrahtung 22 erreicht wird, eine erste Steuereinrichtung 9 angeordnet,
die entlang des Ständers 4 befestigt
ist; und eine nächste
Steuereinrichtung 9 ist nach dem Verlauf des Spulenelements
in der Untersuchungsregion 10 und dem folgenden erstmaligen Austreten
des Spulenelements aus der Untersuchungsregion 10 angeordnet.
Eine weitere Steuereinrichtung 9 ist nach dem erneuten
Verlauf des Spulenelements in der Untersuchungsregion 10 und
dem folgenden Austreten des Spulenelements aus der Untersuchungsregion 10 vorgesehen.
Für die
obere RF-Spule der ersten Richtung 23 ist, unmittelbar
bevor die obere RF-Spule der ersten Richtung 23 von der
RF-Verdrahtung 22 erreicht wird, eine erste Steuereinrichtung 9 vorgesehen,
die entlang des Ständers 4 befestigt
ist; und eine nächste
Steuereinrichtung 9 ist nach dem Verlauf des Spulenelements
in der Untersuchungsregion 10 und dem folgenden erstmaligen
Austreten des Spulenelements aus der Untersuchungsregion 10 vorgesehen.
Des Weiteren ist eine weitere Steuereinrichtung 9 nach
dem erneuten Verlauf des Spulenelements in der Untersuchungsregion 10 und
dem folgenden Austreten des Spulenelements aus der Untersuchungsregion 10 vorgesehen.
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Gleichermaßen ist
für die
untere RF-Spule der zweiten Richtung 31, unmittelbar bevor
die untere RF-Spule der zweiten Richtung 31 von der RF-Verdrahtung 32 erreicht
wird, eine erste Steuereinrichtung 9 vorgesehen, die entlang
des Ständers 4 befestigt
ist; und eine nächste
Steuereinrichtung 9 ist nach dem Verlauf des Spulenelements
in der Untersuchungsregion 10 und dem folgenden erstmaligen Austreten
des Spulenelements aus der Untersuchungsregion 10 vorgesehen.
Eine weitere Steuereinrichtung 9 ist nach dem erneuten
Verlauf des Spulenelements in der Untersuchungsregion 10 und
dem folgenden Austreten des Spulenelements aus der Untersuchungsregion 10 vorgesehen.
Für die
obere RF-Spule der zweiten Richtung 33 ist, unmittelbar
bevor die obere RF-Spule der ersten Richtung 33 von der
RF-Verdrahtung 32 erreicht wird, eine erste Steuereinrichtung 9 vorgesehen;
und eine nächste
Steuereinrichtung 9 ist nach dem Verlauf des Spulenelements
in der Untersuchungsregion 10 und dem folgenden erstmaligen
Austreten des Spulenelements aus der Untersuchungsregion 10 vorgesehen.
Eine weitere Steuereinrichtung 9 ist nach dem erneuten Verlauf
des Spulenelements in der Untersuchungsregion 10 und dem
folgenden Austritt des Spulenelements aus der Untersuchungsregion 10 vorgesehen.
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Beim
Anordnen der Steuereinrichtungen 9 wird demnach das Spulenelement
aus der Untersuchungsregion 10 zur Anordnung einer Steuereinrichtung 9 gezogen,
und dann verläuft
das Spulenelement wieder in der Untersuchungsregion 10,
wodurch die Steuereinrichtungen 9 nur außerhalb
der Untersuchungsregion 10 angeordnet werden können. Demnach
gibt es keine Steuereinrichtung 9 in der Untersuchungsregion 10,
und der Raum der Untersuchungsregion 10 kann um die Dicke
der Steuereinrichtungen 9 vergrößert werden. Da die Steuereinrichtungen 9 im
Allgemeinen eine Dicke in der Größenordnung
von 10 mm haben, kann der Raum der Untersuchungsregion 10 um
die Größenordnung
von 20 mm in der vertikalen Richtung durch Anordnen der Steuereinrichtungen 9 außerhalb
der Untersuchungsregion 10 erweitert werden. Des Weiteren können die
Steuereinrichtungen vom abzubildenden Subjekt ferngehalten werden,
indem die Steuereinrichtungen 9 außerhalb der Untersuchungsregion 10 angeordnet
werden.
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Da
des Weiteren die Steuereinrichtungen 9 zusammen außerhalb
der Untersuchungsregion 10 angeordnet sind, wird das Kühlen der
Steuereinrichtungen erleichtert. In der MRI-Vorrichtung 1 ist ein Kühlabschnitt 7 nahe
dem oberen Magnetfelderzeugungsabschnitt 2 am Ständer 4 vorgesehen,
und ein Kühlabschnitt 8 ist
nahe des unteren Magnetfelderzeugungsabschnitts 3 am Ständer 4 vorgesehen.
Indem somit die Steuereinrichtungen 9 zusammen angeordnet
werden, ist das Erfordernis der Verteilung des Kühlabschnitts beseitigt und
eine Kühleinrichtung
kann außerhalb
der Untersuchungsregion 10 vorgesehen werden. Daher kann
ein Kühlabschnitt mit
großem
Umfang angewendet werden, ohne den Raum der Untersuchungsregion 10 zu
verringern. Da außerdem
die MRI-Vorrichtung 1 den oberen Magnetfelderzeugungsabschnitt 2 durch
einen einzelnen Träger 4 trägt und der
Träger 4 die
RF-Verdrahtung 22 und 32, den Phasensteuerabschnitt 6 und
die Kühlabschnitte 7 und 8 enthält, wird
der Zugang zu der Untersuchungsregion 10 durch einen Bediener weiter
verbessert.
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Wie
vorstehend beschrieben sind in der MRI-Vorrichtung 1 gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
die untere RF-Spule
der ersten Richtung 21 und die obere RF-Spule der ersten
Richtung 23 zur Bildung des Abschnitts 20 zum
Senden/Empfangen elektromagnetischer Wellen in der ersten Richtung
verbunden, und die untere RF-Spule der zweiten Richtung 31 und
die obere RF-Spule der zweiten Richtung 33 sind zur Bildung
des Abschnitts 30 zum Senden/Empfangen elektromagnetischer Wellen
in der zweiten Richtung verbunden, und daher kann die Phase elektromagnetischer
Wellen in zwei orthogonalen Richtungen durch den 2-Kanal-Phasensteuerabschnitt 6 gesteuert
werden, wodurch ein RF-System
erzielt wird, dessen Betrieb mittels eines einfachen Aufbaus stabilisiert
ist. Da des Weiteren die Steuereinrichtungen für die RF-Spulen außerhalb
der Untersuchungsregion 10 vorgesehen sind, kann die Untersuchungsregion 10 maximiert werden;
und da die Steuereinrichtungen zusammen angeordnet sind, wird die
durch die Steuereinrichtungen erzeugte Wärme effektiv gekühlt.
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Vorstehend
wurde jede RF-Spule in der MRI-Vorrichtung 1 als zwei Spulenelemente
umfassend beschrieben. Der Grund dafür ist, dass selbst wenn die
Anzahl von Spulenelementen 2 ist, es möglich ist, gewünschte elektromagnetische
Wellen durch Anpassung der Breite des Spulenelements und der Entfernung
zwischen den Spulenelementen zu erhalten. Sind 3 oder mehr Spulenelemente
vorhanden, kann ein Effekt ähnlich
dem in der MRI-Vorrichtung 1 durch wiederholte Verwendung
des Aufbaus des Verlaufs eines Spulenelements innerhalb der Untersuchungsregion
und dann durch Herausziehen des Spulenelements aus der Untersuchungsregion
zur Anordnung einer Steuereinrichtung erhalten werden.
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Obwohl
elektromagnetische Wellen in zwei Richtungen orthogonal sind, um
eine gleichmäßige Genauigkeit
des Sendens und Empfangens elektromagnetischer Wellen in der Untersuchungsregion
gemäß der vorstehenden
Beschreibung zu erreichen, müssen
die elektromagnetischen Wellen in den zwei Richtungen nicht unbedingt
orthogonal zueinander sein und es können elektromagnetische Wellen
verwendet werden, die einen beliebigen Winkel bilden.
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Die
Beschreibung und die Zeichnung des vorliegenden Ausführungsbeispiels
sollten nicht als Einschränkung
der Erfindung verstanden werden. Es wird davon ausgegangen, dass
mehrere alternative Ausführungsbeispiele,
Beispiele und Arbeitsweisen für
den Fachmann beruhend auf der vorstehenden Beschreibung ersichtlich
sind. Beispielsweise ist das durch die MRI-Vorrichtung abzubildende
Subjekt bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nicht auf einen
menschlichen Körper
beschränkt,
und der Verwendungszweck ist nicht auf eine medizinische Anwendung
begrenzt. Beispielsweise kann die MRI-Vorrichtung gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
effektiv für
eine nicht zerstörende
Inspektion eines von einem menschlichen Körper verschiedenen Objekts
verwendet werden.
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Obwohl
die im vorliegenden Ausführungsbeispiel
gezeigte MRI-Vorrichtung vom so genannten vertikalen Magnetfeldtyp
ist, der ein statisches Magnetfeld in einer vertikalen Richtung
anlegt, kann die Erfindung bei einer MRI-Vorrichtung vom so genannten horizontalen
Magnetfeldtyp angewendet werden, der ein statisches Magnetfeld in
einer horizontalen Richtung anlegt.
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Viele
verschiedene Ausführungsbeispiele der
Erfindung können
ausgebildet werden, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen bestimmten Ausführungsbeispiele,
sondern nur durch die Definition in den beigefügten Patentansprüchen beschränkt.
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Zum
Zweck der Verbesserung der Stabilität eines RF-Systems, zur Verbesserung
der Effizienz einer Kühlung
und zum vollständigen
Bewahren einer Untersuchungsregion in einer MRI-Vorrichtung sind
eine untere RF-Spule einer ersten Richtung 21 und eine
obere RF-Spule der ersten Richtung 23 zur Bildung eines
Abschnitts 20 zum Senden/Empfangen elektromagnetischer
Wellen der ersten Richtung verbunden, und eine untere RF-Spule einer
zweiten Richtung 31 und eine obere RF-Spule der zweiten Richtung 33 sind
zur Bildung eines Abschnitts 30 zum Senden/Empfangen elektromagnetischer
Wellen in der zweiten Richtung verbunden, sodass die Phase der elektromagnetischen
Wellen in zwei orthogonalen Richtungen durch einen 2-Kanal-Phasensteuerabschnitt 6 gesteuert
wird. Des Weiteren sind Spulenelemente für die RF-Spulen in einer Untersuchungsregion
angeordnet, Steuereinrichtungen sind außerhalb der Untersuchungsregion 10 angeordnet, und
Kühlabschnitte 7 und 8 sind
nahe den Steuereinrichtungen angeordnet.