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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine RF-(Hochfrequenz-)Spule und eine Magnetresonanzabbildungsvorrichtung
zur Verwendung bei der Magnetresonanzabbildung des unteren Abdomens
eines menschlichen Körpers.
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Bei
einer Magnetresonanzabbildungs-(MRI-)Vorrichtung wird ein abzubildendes Subjekt
in einen Innenraum eines Magnetsystems geführt, d. h., einen Abbildungsraum,
in dem ein statisches Magnetfeld erzeugt wird, ein Gradientenmagnetfeld
und ein Hochfrequenzmagnetfeld zur Erzeugung eines Magnetresonanzsignals
durch Spins im Subjekt angewendet werden, und ein Bild beruhend auf
dem empfangenen Signal rekonstruiert wird.
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Das
Hochfrequenzmagnetfeld wird als RF-Impuls beaufschlagt. Die Beaufschlagung
des RF-Impulses wird manchmal als Übertragung eines RF-Signals
bezeichnet. Das Magnetresonanzsignal wird als RF-Signal empfangen.
Die RF-Signale werden
unter Verwendung einer RF-Spule gesendet und empfangen.
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RF-Spulen
beinhalten eine Dedizierte für
das Senden oder Empfangen, und eine, die sowohl zum Senden als auch
zum Empfangen verwendet wird. Für
die für
den Empfang dedizierte RF-Spule oder die sowohl zum Senden als auch
Empfangen verwendete sind verschiedene Formen der RF-Spule in Abhängigkeit
von der abzubildenden Region verfügbar. Eine derartige RF-Spule
ist eine RF-Spule zur Abbildung der Prostata. Diese RF-Spule ist
eine Sattelspule mit einer Geometrie, die das untere Abdomen des
Subjekts von der vorderen und der hinteren Seite einschließt.
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Da
die Prostata im untersten Abschnitt des unteren Abdomens liegt,
kann ein Bild nicht immer mit ausreichend gutem SNR (Signal-zu-Rauchverhältnis) erhalten
werden, selbst wenn eine derartige RF-Spule verwendet wird.
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Aus
der nachveröffentlichten
Druckschrift
DE 102
20 365 A1 ist eine HF-Spule zur Abbildung der Prostata
bekannt. Die HF-Spule besteht aus zwei Sattelspulen. Die erste Sattelspule
beinhaltet zwei einander gegenüberliegende
Schleifenabschnitte, so dass das untere Abdomen eines menschlichen
Körpers
antero-posterior zwischen sie gelegt werden kann. Die zweite Sattelspule
beinhaltet zwei einander gegenüberliegende
Schleifenabschnitte, so dass sie ermöglichen, dass die unteren Glieder
eines menschlichen Körpers
darin eingeführt
werden, und das untere Abdomen lateral zwischen sie gelegt werden
kann.
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Die
Druckschrift
JP
2000-185 025 A beschreibt eine Abbildung des Beckenbereichs
mittels Magnetresonanz unter Verwendung einer entsprechenden Empfangsspule.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, RF-Spulen und eine Magnetresonanzabbildungsvorrichtung
auszubilden, die eine geeignete Abbildung der Prostata ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
RF-Spule gemäß Patentanspruch
1, eine RF-Spule gemäß Patentanspruch
3 und eine Magnetresonanzabbildungsvorrichtung gemäß Patentanspruch
5 gelöst.
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Erfindungsgemäß können Magnetresonanzsignale
vom Prostataabschnitt mit einem guten SNR empfangen werden.
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In
der RF-Spule gemäß Patentanspruch
1 haben die zwei Schleifen in der zweiten Sattelspule eine derartige
Geometrie, dass die zwei Schleifen teilweise nahe beieinander parallel
gegenüber
entlang einer Mittellinie des menschlichen Körpers ausgebildet sind, so
dass die Regionen hoher Empfindlichkeit in der ersten und der zweiten
Sattelspule miteinander übereinstimmen.
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Diese
RF-Spule umfasst vorzugsweise ein flexibles Substrat mit einer Geometrie,
die zum Anbringen über
dem unteren Abdomen des menschlichen Körpers geeignet ist, um Schaltungsmuster
einer ersten und zweiten Sattelspule zu unterstützen, so dass die Anpassung
an den menschlichen Körper verbessert
ist.
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In
der RF-Spule gemäß Patentanspruch
3 haben die zwei Schleifen im zweiten Spulenpaar vorzugsweise eine
derartige Geometrie, dass die zwei Schleifen teilweise nahe beieinander
parallel gegenüberliegend
entlang einer Mittellinie des menschlichen Körpers ausgebildet sind, so
dass Regionen hoher Empfindlichkeit im ersten und zweiten Spulenpaar
miteinander übereinstimmen.
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Diese
RF-Spule umfasst vorzugsweise ein flexibles Substrat mit einer Geometrie,
die zum Anbringen über
dem unteren Abdomen des menschlichen Körpers geeignet ist, um Schaltungsmuster
des ersten und zweiten Spulenpaars zu unterstützen, so dass die Passung am
menschlichen Körper
verbessert wird.
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Die
Erfindung stellt daher RF-Spulen und eine Magnetresonanzabbildungsvorrichtung
bereit, die eine geeignete Abbildung der Prostata ermöglichen.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
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1 ein
Blockschaltbild einer Magnetresonanzabbildungsvorrichtung gemäß Stand
der Technik,
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2 eine
Darstellung einer Beispielimpulsfolge für eine Magnetresonanzabbildung,
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3 eine
Darstellung einer weiteren Beispielimpulsfolge für eine Magnetresonanzabbildung,
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4 eine
schematische Darstellung des Zustands einer RF-Spule, die über einem
Subjekt angebracht ist,
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5 eine
schematische Darstellung einer Sattelspule,
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6 eine
schematische Darstellung der anderen Sattelspule,
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7 eine
schematische Darstellung einer RF-Spule,
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8 ein
Blockschaltbild eines RF-Sende-/Empfangssystems,
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9 ein
Blockschaltbild eines RF-Empfangssystems,
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10 eine
schematische Darstellung des Zustands der RF-Spule, die über dem Subjekt angebracht
ist,
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11 ein
Blockschaltbild eines RF-Empfangssystems,
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12 eine
schematische Darstellung des Zustands der RF-Spule, die über dem Subjekt angebracht
ist,
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13 eine
schematische Darstellung einer Sattelspule,
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14 eine
Liniendarstellung der Anregungsmagnetflussstärke der Sattelspulen und
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15 eine
schematische Darstellung einer Sattelspule.
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1 zeigt
ein Blockschaltbild einer Magnetresonanzabbildungsvorrichtung, die
ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung darstellt. Der Aufbau der Vorrichtung stellt ein Ausführungsbeispiel
der Vorrichtung gemäß der Erfindung
dar.
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Wie
es in 1 gezeigt ist, weist die Vorrichtung ein Magnetsystem 100 auf.
Das Magnetsystem 100 weist einen Hauptmagnetfeldspulenabschnitt 102,
einen Gradientenspulenabschnitt 106 und einen RF-(Hochfrequenz-)Spulenabschnitt 108 auf.
Diese Spulenabschnitte haben im Allgemeinen zylindrische Form und
sind konzentrisch angeordnet.
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Ein
abzubildendes Subjekt 1 ruht auf einem Gestell 500 und
wir durch eine Trägereinrichtung,
die nicht gezeigt ist, in den im Allgemeinen zylindrischen inneren
Raum (Bohrung) des Magnetsystems 100 geführt und
auch wieder heraus. Das Subjekt 1 ist am unteren Abdomen
mit einem RF-Spulenabschnitt 110 versehen.
Der RF-Spulenabschnitt 110 wird nachstehend beschrieben.
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Der
Hauptmagnetfeldspulenabschnitt 102 erzeugt ein statisches
Magnetfeld im inneren Raum des Magnetsystems 100. Die Richtung
des statischen Magnetfelds ist im Allgemeinen parallel zur Richtung
der Körperachse
des Subjekts 1. Das heißt, es wird ein Magnetfeld
erzeugt, das allgemein als Horizontalmagnetfeld bezeichnet wird.
Der Hauptmagnetfeldspulenabschnitt 102 wird beispielsweise
unter Verwendung einer supraleitenden Spule hergestellt. Der Fachmann
erkennt, dass der Hauptmagnetfeldspulenabschnitt 102 nicht
auf die supraleitende Spule beschränkt ist, sondern unter Verwendung
einer normalen leitenden Spule oder dergleichen hergestellt werden
kann. Der Hauptmagnetfeldspulenabschnitt 102 stellt ein
Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen statischen
Magnetfelderzeugungseinrichtung dar.
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Der
Gradientenspulenabschnitt 106 erzeugt drei Gradientenmagnetfelder
zum Einprägen
von Gradienten in die statische Magnetfeldstärke in Richtungen von drei
gegenseitig aufeinander senkrecht stehenden Achsen, d. h., einer
Schnittachse, Phasenachse und Frequenzachse.
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Sind
die gegenseitig aufeinander senkrecht stehenden Koordinatenachsen
im statischen Magnetfeldraum durch x, y und z dargestellt, kann
eine der Achsen die Schnittachse sein. In diesem Fall ist eine der
zwei verbleibenden Achsen die Phasenachse und die andere die Frequenzachse.
Desweiteren können
die Schnitt-, Phasen- und Frequenzachse eine willkürliche Neigung
bzgl. der x-, y- und z-Achse haben, während sie ihre gegenseitige
90°-Beziehung beibehalten.
In der Vorrichtung ist die Richtung der Körperachse des Subjekts 1 als
z-Achsenrichtung definiert.
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Das
Gradientenmagnetfeld in der Schnittachsenrichtung wird manchmal
als Schnittgradientenmagnetfeld bezeichnet. Das Gradientenmagnetfeld
in der Phasenachsenrichtung wird manchmal als Phasenkodiergradientenmagnetfeld
bezeichnet.
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Das
Gradientenmagnetfeld in der Frequenzachsenrichtung wird manchmal
als Auslesegradientmagnetfeld bezeichnet. Zum Ermöglichen
der Erzeugung derartiger Gradientenmagnetfelder hat der Gradientenspulenabschnitt 106 drei
Gradientenspulen, die nicht gezeigt sind. Das Gradientenmagnetfeld
wird nachstehend manchmal einfach als Gradient bezeichnet.
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Der
RF-Spulenabschnitt 108 erzeugt ein Hochfrequenzmagnetfeld
im statischen Magnetfeldraum zum Anregen von Spins im Subjekt 1.
Die Erzeugung des Hochfrequenzmagnetfeldes wird nachstehend manchmal
als Senden eines RF-Anregungssignals bezeichnet. Desweiteren wird
das RF-Anregungssignal manchmal als RF-Impuls bezeichnet. Der RF-Spulenabschnitt 110 empfängt elektromagnetische
Wellen, d. h., Magnetresonanzsignale, die durch die angeregten Spins
erzeugt werden. Der RF-Spulenabschnitt 110 kann
auch das RF-Anregungssignal senden.
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Der
Gradientenspulenabschnitt 106 ist mit einem Gradientenansteuerabschnitt 130 verbunden. Der
Gradientenansteuerabschnitt 130 führt dem Gradientenspulenabschnitt 106 Ansteuerungssignale
zu, um die Gradientenmagnetfelder zu erzeugen. Der Gradientenansteuerabschnitt 130 hat
drei Ansteuerschaltungen, die nicht gezeigt sind, die den drei Gradientenspulen
in dem Gradientenspulenabschnitt 106 entsprechen. Ein Abschnitt
aus dem Gradientenspulenabschnitt 106 und dem Gradientenansteuerungsabschnitt 130 stellt
ein Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Gradientenmagnetfelderzeugungseinrichtung
dar.
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Die
RF-Spulenabschnitte 108 und 110 sind mit einem
RF-Ansteuerungsabschnitt 140 verbunden.
Der RF-Ansteuerungsabschnitt 140 führt dem RF-Spulenabschnitt 108 oder 110 Ansteuerungssignale
zu, um den RF-Impuls zu senden, wodurch die Spins im Objekt 1 angeregt
werden. Ein Abschnitt aus dem RF-Spulenabschnitten 108 und 110 und dem
RF-Ansteuerungsabschnitt 140 stellt ein Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen RF-Signalsendeeinrichtung
dar.
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Der
RF-Spulenabschnitt 110 ist mit einem Datensammelabschnitt 150 verbunden.
Der Datensammelabschnitt 150 erfasst durch den RF-Spulenabschnitt 110 empfangene
Empfangssignale durch deren Abtastung und sammelt die Signale als
digitale Daten. Ein Abschnitt aus dem RF-Spulenabschnitt 110,
dem RF-Ansteuerungsabschnitt 140 und
dem Datensammelabschnitt 150 stellt ein Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen RF-Signalsende-/Empfangseinrichtung
dar.
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Der
Gradientenansteuerungsabschnitt 130, der RF-Ansteuerungsabschnitt 140 und
der Datensammelabschnitt 150 sind mit einem Steuerabschnitt 160 verbunden.
Der Steuerabschnitt 160 steuert den Gradientenansteuerungsabschnitt 130,
den RF-Ansteuerungsabschnitt 140 und
den Datensammelabschnitt 150 zur Ausführung einer Abbildung.
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Der
Steuerabschnitt 160 wird beispielsweise unter Verwendung
eines Computers gebildet. Der Steuerabschnitt 160 hat einen
Speicher, der nicht gezeigt ist. Der Speicher speichert Programme
für den Steuerabschnitt 160 und
verschiedene Arten von Daten. Die Funktion des Steuerabschnitts 160 ist
durch den Computer implementiert, der ein im Speicher gespeichertes
Programm ausführt.
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Der
Ausgang des Datensammelabschnitts 150 ist mit einem Datenverarbeitungsabschnitt 170 verbunden.
Durch den Datensammelabschnitt 150 gesammelte Daten werden
in den Datenverarbeitungsabschnitt 170 eingegeben. Der
Datenverarbeitungsabschnitt 170 ist beispielsweise unter
Verwendung eines Computers ausgebildet. Der Datenverarbeitungsabschnitt 170 hat
einen Speicher, der nicht gezeigt ist. Der Speicher speichert Programme
für den
Datenverarbeitungsabschnitt 170 und verschiedene Arten
von Daten.
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Der
Datenverarbeitungsabschnitt 170 ist mit dem Steuerabschnitt 160 verbunden.
Der Datenverarbeitungsabschnitt 170 steht über dem
Steuerabschnitt 160 und steuert ihn. Die Funktion dieser
Vorrichtung wird durch den Datenverarbeitungsabschnitt 170 implementiert,
der ein im Speicher gespeichertes Programm ausführt.
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Der
Datenverarbeitungsabschnitt 170 speichert die durch den
Datensammelabschnitt 150 gesammelten Daten im Speicher.
Im Speicher ist ein Datenraum errichtet. Der Datenraum bildet einen zweidimensionalen
Fourierraum. Der Fourierraum wird nachstehend manchmal als k-Raum
bezeichnet. Der Datenverarbeitungsabschnitt 170 führt bei
den Daten im k-Raum
eine zweidimensionale inverse Fouriertransformation zur Rekonstruktion
eines Bildes des Subjekts 1 durch. Der Datenverarbeitungsabschnitt 170 stellt
ein Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Bilderzeugungseinrichtung
dar.
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Der
Datenverarbeitungsabschnitt 170 ist mit einem Anzeigeabschnitt 180 und
einem Bedienabschnitt 190 verbunden. Der Anzeigeabschnitt 180 umfasst
eine Grafikanzeige, usw. Der Bedienabschnitt 190 umfasst
eine Tastatur, usw., und ist mit einer Zeigereinrichtung versehen.
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Der
Anzeigeabschnitt 180 zeigt das rekonstruierte Bild und
mehrere Arten von Informationen an, die vom Datenverarbeitungsabschnitt 170 ausgegeben
werden. Der Bedienabschnitt 190 wird von einem Benutzer
bedient, und der Abschnitt 190 gibt mehrere Befehle, Informationen,
usw. in den Datenverarbeitungsabschnitt 170 ein. Der Benutzer
bedient die Vorrichtung über
den Anzeigeabschnitt 180 und den Bedienabschnitt 190 interaktiv.
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Nachstehend
ist der Abbildungsbetrieb der Vorrichtung beschrieben. 2 zeigt
eine Beispielimpulsfolge zur Verwendung bei der durch die Vorrichtung
ausgeführten
Magnetresonanzsignalerfassung. Die Impulsfolge dient zur Erfassung
eines Spin-Echos, d. h., es handelt sich um eine Impulsfolge gemäß einer
Spin-Echo-Technik.
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Insbesondere
zeigt 2 (1) eine Folge von RF-Impulsen, d. h., von 90°- und 180°-Impulsen,
und (2), (3), (4) und (5) sind jeweils Folgen eines Schnittgradienten
Gs, Phasenkodiergradienten Gp, Auslesegradienten Gr, und eines Spin-Echos
MR. Die 90°- und
180°-Impulse
sind durch ihre jeweiligen Zentrumsignale dargestellt. Die Impulsfolge
bewegt sich auf einer Zeitachse t von links nach rechts.
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Wie
es gezeigt ist, erreichen die 90°-
und 180°-Impulse
jeweils 90°-
und 180°-Erregungen
der Spins. Zu den Zeiten der 90°-
und 180°-Erregung werden
die jeweiligen Schnittgradienten Gs1 und Gs3 zur Durchführung einer
selektiven Erregung eines bestimmten Schnitts angelegt.
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In
der Periode zwischen der 90°-Erregung und
der 180°-Erregung werden eine
Phasenkodierung in der Phasenachsenrichtung durch den Phasenkodiergradienten
Gp und ein aus der Phase Bringen in der Frequenzachsenrichtung durch
den Auslesegradienten Gr1 erreicht.
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Nach
der 180°-Erregung
bewirkt eine erneute Phasenabstimmung durch den Aulesegradienten Gr2
die Erzeugung eines Spin-Echos MR. Das Spin-Echo MR ist ein RF-Signal mit einem
Signalverlauf, der hinsichtlich eines Echozentrums symmetrisch ist.
Das Echozentrum tritt nach TE (Echozeit) von der 90°-Erregung
auf. Das Spin-Echo MR wird durch den Datensammelabschnitt 150 als
Ansichtdaten erfasst.
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Eine
derartige Impulsfolge wird in einem Zyklus TR (Wiederholungszeit)
beispielsweise 64–256 mal
wiederholt. Der Phasenkodiergradient Gp in der Phasenachsenrichtung
wird bei jeder Wiederholung verändert.
Gestrichelte Linien stellen schematisch die aufeinanderfolgende Änderung
des Phasenkodiergradienten Gp dar. Somit werden Ansichtdaten für 64–256 Ansichten
mit einer unterschiedlichen Phasenkodierung in der Phasenachsenrichtung
erhalten. Die so erhaltenen Ansichtdaten werden im k-Raum im Speicher
im Datenverarbeitungsabschnitt 170 gesammelt.
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Durch
die Durchführung
einer zweidimensionalen inversen Fouriertransformation bei den Daten im
k-Raum werden zweidimensionale Bilddaten im realen Raum bzw. ein
rekonstruiertes Bild erhalten. Das Bild wird dann auf dem Anzeigeabschnitt 180 angezeigt.
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Ein
weiteres Beispiel der Impulsfolge für eine durch die vorliegende
Vorrichtung ausgeführte
Magnetresonanzsignalerfassung ist in 3 gezeigt. Diese Impulsfolge
dient zur Erfassung eines Echogradienten, d. h., es handelt sich
um eine Impulsfolge gemäß der Gradientenechotechnik.
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3 (1)
stellt eine Folge eines RF-Impulses dar, d. h., eines 90°-Impulses,
und (2), (3), (4) und (5) sind jeweils Folgen eines Schnittgradienten
Gs, Phasenkodiergradienten Gp, Auslesegradienten Gr und eines Gradientenechos
MR. Der 90°-Impuls
ist durch seinen zentralen Wert dargestellt. Die Impulsfolge bewegt
sich auf einer Zeitachse t von links nach rechts.
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Wie
es gezeigt ist, erzielt der 90°-Impuls
eine 90°-Erregung der Spins.
Zum Zeitpunkt der 90°-Erregung
wird der Schnittgradient Gs1 zum Erreichen einer selektiven Erregung
für einen
bestimmten Schnitt angelegt. Nach der 90°-Erregung wird eine Phasenkodierung in
der Phasenachsenrichtung durch den Phasenkodiergradienten Gp erreicht.
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Danach
wird ein aus der Phase Bringen in der Frequenzachsenrichtung durch
den Auslesegradienten Gr1 erzielt, und eine folgende erneute Phasenabstimmung
durch den Auslesegradienten Gr2 bewirkt die Erzeugung eines Gradientenechos
MR.
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Das
Gradientenecho MR ist ein RF-Signal mit einem Signalverlauf, der
bzgl. eines Echozentrums symmetrisch ist. Das Echozentrum tritt
nach TE von der 90°-Erregung
auf. Das Gradientenecho MR wird durch den Datensammelabschnitt 150 als
Ansichtdaten erfasst.
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Diese
Impulsfolge wird in einem Zyklus Pr 64–256 mal wiederholt. Der Phasenkodiergradient Gp
in der Phasenachsenrichtung wird bei jeder Wiederholung verändert.
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Gestrichelte
Linien zeigen schematisch die aufeinanderfolgende Änderung
des Phasenkodiergradienten Gp. Somit werden Ansichtdaten für 64–256 Ansichten
mit einer unterschiedlichen Phasenkodierung in der Phasenachsenrichtung
erhalten. Die so erhaltenen Ansichtdaten werden im k-Raum im Speicher
im Datenverarbeitungsabschnitt 170 gesammelt.
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Durch
die Durchführung
einer zweidimensionalen inversen Fouriertransformation bei den Bilddaten
im k-Raum werden zweidimensionale Bilddaten im realen Raum, bzw.
ein rekonstruiertes Bild erhalten. Das Bild wird auf dem Anzeigeabschnitt 180 angezeigt.
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4 zeigt
schematisch den über
dem Subjekt 1 angebrachten RF-Spulenabschnitt 110.
Wie es gezeigt ist, hat der RF-Spulenabschnitt 110 eine
vordere Schleife 212 und eine hintere Schleife 214,
die einander gegenüber
liegen, um dazwischen das untere Abdomen des Subjekts 1 von
der Vorder- und Rückseite
einzuschließen.
Die vordere und hintere Schleife 212 und 214 sind
miteinander über
einen Verbindungsabschnitt 216 verbunden. Der Verbindungsabschnitt 216 umfasst
zwei elektrische Pfade, die sich im mittleren Abschnitt wie in 5 gezeigt kreuzen,
und somit bilden die vordere und die hintere Schleife 212 und 214 eine
Sattelspule 210 zur Bildung einer geschlossenen Schleife.
Die Sattelspule 210 bildet ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen ersten
Sattelspule. Der Verbindungsabschnitt 216 kann aus zwei
parallelen elektrischen Leitungen bestehen, die sich im mittleren
Abschnitt nicht kreuzen, um die vordere und die hintere Schleife 212 und 214 parallel
zu verbinden.
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Vom
elektrischen Gesichtspunkt her ist die Sattelspule 210 eine
LC-Schaltung mit in Reihe geschalteten Kondensatoren, was bekannt
ist, obwohl die Kondensatoren in der Zeichnung weggelassen sind.
Die elektrische Leistungszufuhr zu der Sattelspule und das Herausziehen
eines elektrischen Signals aus der Sattelspule 210 werden über einen
Kondensator durchgeführt,
was bekannt ist, obwohl dies auch in der Zeichnung weggelassen ist.
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Der
RF-Spulenabschnitt 110 weist auch eine rechte Schleife 312 und
eine linke Schleife 310 auf, die das Einführen der
unteren Gliedmaßen
des menschlichen Körpers
ermöglichen
und einander gegenüber
stehen, um dazwischen das untere Abdomen von der rechten und linken
Seite einzuschließen.
Die rechte und die linke Schleife 312 und 314 sind
miteinander über
einen Verbindungsabschnitt 316 verbunden. Der Verbindungsabschnitt 316 umfasst
zwei elektrische Pfade, die sich im mittleren Abschnitt wie in 6 gezeigt
kreuzen, und somit bilden die rechte und die linke Schleife 312 und 314 eine Sattelspule 310 zur
Bildung einer geschlossenen Schleife. Die Sattelspule 310 stellt
ein Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen zweiten
Sattelspule dar. Der Verbindungsabschnitt 316 kann aus
zwei parallelen elektrischen Leitungen bestehen, die sich im mittleren
Abschnitt nicht kreuzen, um die rechte und die linke Schleife 312 und 314 parallel
zu verbinden.
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Vom
elektrischen Gesichtspunkt her ist die Sattelspule 310 auch
eine LC-Schaltung mit Kondensatoren in Reihe, was bekannt ist, obwohl
die Kondensatoren in der Zeichnung weggelassen sind. Die elektrische
Leistungszufuhr zur Sattelspule und das Herausziehen eines elektrischen
Signals aus der Sattelspule 310 werden über einen Kondensator durchgeführt, was
bekannt ist, obwohl dies auch in der Zeichnung weggelassen ist.
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Die
Schaltungsmuster der Sattelspulen 210 und 310 sind
auf einem flexiblen Substrat 410 ausgebildet, wofür in 7 ein
Beispiel gezeigt ist. Wie gezeigt hat das flexible Substrat 410 eine
Unterwäschen-ähnliche
Form, so dass es über
das untere Abdomen des Subjekts 1 passt. Das flexible Substrat 410 stellt
ein Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen flexiblen
Substrats dar.
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8 zeigt
ein Blockschaltbild eines elektronischen Aufbaus, wenn der RF-Spulenabschnitt 110 sowohl
zum Senden als auch zum Empfangen von RF-Signalen verwendet wird.
Wie es gezeigt ist, sind die Sattelspulen 210 und 310 mit
einer Quadraturansteuerungs-/Empfangsschaltung 510 verbunden.
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Ein
Ansteuerschaltungsabschnitt in der Quadraturansteuerungs-/Empfangsschaltung 510 entspricht
dem in 1 gezeigten RF-Ansteuerungsabschnitt 140.
Ein Empfangsschaltungsabschnitt in der Quadraturansteuerungs-/Empfangsschaltung 510 entspricht
einem Teil des in 1 gezeigten Datensammelabschnitts 150.
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Beim
Senden eines RF-Signals werden die Sattelspulen 210 und 310 durch
die Quadraturansteuerungs-/Empfangsschaltung 510 quadratisch
angesteuert. Insbesondere werden die Sattelspulen 210 und 310 jeweils
durch zwei RF-Signale mit einem Phasenunterschied von 90° angesteuert.
Die Quadraturansteuerungs-/Empfangsschaltung 510 stellt ein
Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Ansteuerungseinrichtung
dar. Sie ist auch ein Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Kombinationseinrichtung.
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Desweiteren
werden die durch die Sattelspulen 210 und 310 empfangenen
Magnetresonanzsignale durch die Quadraturansteuerungs-/Empfangsschaltung 510 quadratisch empfangen.
Insbesondere wird ein Signal empfangen, das die Vektorsumme zweier
Magnetresonanzsignale mit einem Phasenunterschied von 90° darstellt,
die jeweils von den Sattelspulen 210 und 310 empfangen
werden. Da eine derartige Ansteuerung/ein derartiger Empfang gemäß dem Quadraturschema
das SNR der Magnetresonanzsignale verbessert, kann ein Bild der
Prostata mit guter Qualität
eingefangen werden.
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Alternativ
dazu kann das Senden eines RF-Signals durch den RF-Spulenabschnitt 108 und den
RF-Ansteuerungsabschnitt 140 ausgeführt werden, und die Sattelspulen 210 und 310 und
die Quadraturansteuerungs-/Empfangsschaltung 510 können lediglich
den Empfang ausführen.
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9 zeigt
ein Blockschaltbild eines weiteren beispielhaften elektrischen Aufbaus,
wenn der RF-Spulenabschnitt 110 lediglich
zum Empfangen eines RF-Signals
verwendet wird. Ist der RF-Spulenabschnitt 110 für den Empfang
zuständig,
wird das RF-Senden durch den RF-Spulenabschnitt 108 und den
RF-Ansteuerungsabschnitt 140 ausgeführt.
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Wie
es gezeigt ist, wird ein von der Sattelspule 210 empfangenes
Signal durch einen Vorverstärker 612 verstärkt und
von einer Empfangsschaltung 614 empfangen, und ein von
der Sattelspule 310 empfangenes Signal wird durch einen
Vorverstärker 712 verstärkt, und
von einer Empfangsschaltung 714 empfangen. Die durch die
Empfangsschaltungen 614 und 714 empfangenen Signale
werden in den Datenverarbeitungsabschnitt 170 eingegeben
und in einem Phasenarrayschema im Datenverarbeitungsabschnitt 170 kombiniert.
Der Datenverarbeitungsabschnitt 170 stellt ein Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Kombinationsschaltung
dar. Die Vorverstärker 612 und 712 und
die Empfangsschaltungen 614 und 714 entsprechen
einem Teil des Datensammelabschnitts 150.
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Durch
diese Kombination der empfangenen Signale von den zwei Sattelspulen
im Phasenarrayschema wird das SNR des Magnetresonanzsignals verbessert.
Daher kann ein Bild der Prostata mit guter Qualität eingefangen
werden.
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Die
vordere und die hintere Schleife 212 und 214 und
die rechte und die linke Schleife 312 und 314 können jeweils
separate Schleifen sein, wie es beispielsweise in 10 gezeigt
ist. Die vordere und hintere Schleife 212 und 214 stellen
ein Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen ersten
Spulenpaars dar. Die rechte und die linke Schleife 312 und 314 stellen
ein Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen zweiten
Spulenpaars dar. Diese Schleifen sind vorzugsweise auf dem Unterwäschen-gleichen
flexiblen Substrat 410 gemäß 7 vorgesehen,
so dass sie leicht über
das Subjekt 1 gebracht werden können. Sind die individuellen
Schleifen separat vorhanden, werden durch die Schleifen empfangene
Signale durch jeweilige Empfängersysteme
empfangen, die jeweils einen Vorverstärker und eine Empfangsschaltung
aufweisen, und die empfangenen Signale werden im Phasenarrayschema
im Datenverarbeitungsabschnitt 170 kombiniert, wie es beispielsweise
in 11 gezeigt ist.
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Die
rechte und die linke Schleife 312 und 314 können eine
Geometrie derart aufweisen, dass die Schleifen teilweise nahe beieinander
sind und einander gegenüber
liegen, wie es beispielsweise in 12 gezeigt
ist. 13 zeigt die Geometrie, wenn die rechte und die
linke Schleife 312 und 314 die Sattelspule 310 bilden.
Die rechte und die linke Schleife 312 und 314 in
der Sattelspule 310 sind durch den Verbindungsabschnitt 316 verbunden,
der die rechte und die linke Schleife 312 und 314 wie
eine Fliege zur Ausbildung einer geschlossenen Schleife verbindet. Der
Verbindungsabschnitt 316 ist nicht auf die Bildung dieser
Fliegenform beschränkt,
und kann die Schleifen 312 und 314 parallel zur
Bildung von zwei geschlossenen Schleifen schalten. Die Positionsbeziehung
der Sattelspule 310 in der Magnetresonanzabbildungsvorrichtung
kann durch das Vergleichen von Koordinatenachsen mit jenen in 1 erkannt werden.
Die x-, y- und z-Achse in 1 sind derart ausgedrückt, dass
die y-z-Ebene senkrecht zur x-Achse
schräg
aus der Vogelperspektive für
eine klare Darstellung gezeigt ist, jedoch stimmt strenggenommen
die y-z-Ebene senkrecht zur x-Achse mit der z-Achse überein.
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Vom
elektronischen Gesichtspunkt her ist die Sattelspule 310 eine
LC-Schaltung mit in Reihe geschalteten Kondensatoren, was bekannt
ist, obwohl die Kondensatoren in der Zeichnung nicht gezeigt sind.
Die elektrische Leistungszufuhr zu der Sattelspule 310 und
das Herausziehen eines elektrischen Signals aus der Sattelspule 310 geschehen über einen
Kondensator, was bekannt ist, obwohl auch dieser in der Zeichnung
nicht gezeigt ist.
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Die
Schaltungsmuster der Sattelspulen 210 und 310 sind
auf einem flexiblen Substrat vorgesehen. Das flexible Substrat hat
eine Unterwäschen-gleiche
Form, so dass es über
das untere Abdomen des Subjekts 1 passt. Das flexible Substrat stellt
ein Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen flexiblen
Substrats dar.
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Schleifenebenen
der rechten und linken Schleife 312 und 314 bilden
gegenüberliegende
Ebenen 1301, die sich vom Verbindungsabschnitt 316 erstrecken
und entlang der Mittellinie nahe beieinander liegen. Die Erregungsmagnetflussstärke der
Sattelspule 310 mit den gegenüberliegenden Ebenen 1301 ist
in 14 unter Verwendung einer Liniendarstellung in
der y-z-Ebene gezeigt. 14 (A) ist eine Beispielliniendarstellung
der Erregungsmagnetflussstärke
durch die rechte und linke Schleife 312 und 314 mit
der Geometrie, dass sie sich entlang der Mittellinie nicht gegenüber stehen. 14 (B)
ist eine weitere Beispielliniendarstellung der Erregungsmagnetflussstärke durch
die rechte und linke Schleife 312 und 314, die
entlang der Mittellinie teilweise nahe beieinander liegen und einander
gegenüber
stehen. Dicke durchgezogene Linien in 14 stellen
die Geometrie der rechten und linken Schleife 312 und 314 projiziert
in die x-Richtung dar; die Kreuze in 14 stellen
einen Cursor 1400 dar, der den Ort der vom Bediener abzubildenden
Prostata angibt, wobei in den 14 (A)
und (B) die gleiche Position bestimmt ist.
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Die
in den 14 (A) und (B) gezeigten Linien
drücken
die Erregungsmagnetflussstärke
in einem Bereich zwischen 0,5 bis 5,0 μT/A (Mikrotesla pro Ampere)
in Intervallen von 0,5 μT/A
aus. Ein Abschnitt mit dichten Linien hat eine größere Magnetflussstärke als
einer mit groben Linien. Somit ist die Erregungsmagnetflussstärke nahe
dem Cursor 1400 auf der Mittellinie 3,81 μT/A in 14 (B),
verglichen mit der von 3,43 μT/A
in 14 (A), was bedeutet, dass sich die Erregungsmagnetflussstärke zunehmend
verändert.
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Da
die rechte und linke Schleife 312 und 314, die
teilweise nahe beieinander liegen und einander gegenüber stehen,
die Erregungsmagnetflussstärke in
der Sattelspule 310 an der Cursorposition erhöhen, wird
dadurch die Empfindlichkeit verbessert. Da desweiteren die Cursorposition
in der Region hoher Empfindlichkeit der Sattelspule 210 liegt,
wird das SNR der Magnetresonanzsignale weiter verbessert, wenn beispielsweise
die Signale durch die Ansteuerung/den Empfang im Quadraturschema
kombiniert werden, wodurch die Aufnahme eines Bildes der Prostata
mit besserer Qualität
ermöglicht
wird.
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Die
Länge der
gegenüber
liegenden Ebenen 1301 entlang der Mittellinie kann wie
in 15 gezeigt erhöht
werden, so dass die rechte und linke Schleife 312 und 314 projiziert
in die x-Richtung eine T-Form bilden. Somit kann die Empfindlichkeit
an der Cursorposition weiter verbessert werden.
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Obwohl
die rechte und linke Schleife 312 und 314, die
nahe beieinander liegen und einander gegenüber stehen, zur Bildung der
Sattelspule 310 konfiguriert sind, können sie als separate Schleifen
ausgebildet werden und ein Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen zweiten
Spulenpaars bilden. In diesem Fall sind ein flexibles Substrat zum
Tragen des ersten und zweiten Spulenpaars und einer Kombinationseinrichtung
zum Kombinieren des ersten und zweiten Spulenpaars im Phasenarrayschema vorgesehen.
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Obwohl
die Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben
wurde, kann der Fachmann verschiedene Änderungen oder Ersetzungen
bei diesen Ausführungsbeispielen vornehmen,
ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Daher umfasst
der Schutzbereich der Erfindung nicht nur die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele
sonder alles, was in den Schutzbereich der beigefügten Patentansprüche fällt.
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Zum
Ermöglichen
einer geeigneten Abbildung der Prostata sind eine erste Sattelspule
mit zwei Schleifenabschnitten einer Geometrie, die zum Einschließen des
unteren Abdomens eines menschlichen Körpers von der Vorder- und Rückseite mit
den zwei einander gegenüber
liegenden Schleifenabschnitten geeignet ist, und eine zweite Sattelspule
mit zwei Schleifenabschnitten einer Geometrie, die zum Ermöglichen
des Einführens
der unteren Gliedmaßen
des menschlichen Körpers
in die zwei Schleifenabschnitte und zum Einschließen des
unteren Abdomens von der rechten und linken Seite mit den zwei gegenüber liegenden
Schleifenabschnitten geeignet ist, quadratisch angeordnet, so dass
die Phasen der empfangenen Magnetresonanzsignale um 90° verschieden
sind, wodurch die Abbildung des unteren Abdomens des menschlichen
Körpers
mit einem hohen Signalrauschverhältnis
erreicht wird.
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- 1
- Subjekt
- 100
- Magnetsystem
- 102
- Hauptmagnetfeldspulenabschnitt
- 106
- Gradientenspulenabschnitt
- 108
- RF-Spulenabschnitt
- 110
- RF-Spulenabschnitt
- 130
- Gradientenansteuerungsabschnitt
- 140
- RF-Ansteuerungsabschnitt
- 150
- Datensammelabschnitt
- 160
- Steuerabschnitt
- 170
- Datenverarbeitungsabschnitt
- 180
- Anzeigeabschnitt
- 190
- Bedienabschnitt
- 500
- Gestell
- 210
- Sattelspule
- 212
- vordere
Schleife
- 214
- hintere
Schleife
- 312
- rechte
Schleife (Sattelspule 310)
- 314
- linke
Schleife (Sattelspule 310)
- 216,
316
- Verbindungsabschnitt
- 410
- flexibles
Substrat
- 510
- Quadraturansteuerungs-/Empfangsschaltung
- 612,
712
- Vorverstärker
- 614,
714
- Empfangsschaltung
- 614,
614', 714, 714'
- Empfangsschaltung
- 210
- Sattelspule
- 212
- vordere
Schleife
- 214
- hintere
Schleife
- 312
- rechte
Schleife (Sattelspule 310)
- 314
- linke
Schleife (Sattelspule 310)
- 216,
316
- Verbindungsabschnitt
- 1301
- gegenüberliegende
Ebene
- 312
- rechte
Schleife
- 314
- linke
Schleife
- 1400
- Cursor