DE10345767B4

DE10345767B4 - Magnetresonanzgerät mit einer Höhlung und mit einem in der Höhlung angeordneten Gradientenspulensystem

Info

Publication number: DE10345767B4
Application number: DE10345767A
Authority: DE
Inventors: Jürgen NISTLER; Stefan Stocker; Markus Dr. Vester
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2003-10-01
Filing date: 2003-10-01
Publication date: 2006-05-18
Anticipated expiration: 2023-10-02
Also published as: US20050073311A1; DE10345767A1; CN1657969A; US7098661B2

Abstract

Magnetresonanzgerät mit einem Grundfeldmagneten und einem Gradientenspulensystem, wobei der Grundfeldmagnet eine Höhlung aufweist, die durch eine elektrisch leitfähige Begrenzungsfläche des Grundfeldmagneten begrenzt wird und in der das Gradientenspulensystem angeordnet ist, beinhaltend folgende Merkmale:
– Das Gradientenspulensystem umfasst wenigstens zwei voneinander baulich getrennte und zueinander beabstandete Einheiten (21, 22) wobei jede der Einheiten (21, 22) für sich vom Hochfrequenzschirm (40) umschlossen ist,
– der Hochfrequenzschirm (40) ist bezüglich der Begrenzungsfläche derart kurz beabstandet, dass aufgrund der kapazitiven Kopplung zwischen dem Hochfrequenzschirm (40) und der Begrenzungsfläche der Hochfrequenzschirm (40) hochfrequenztechnisch mit der Begrenzungsfläche kurzgeschlossen ist, so dass die Begrenzungsfläche eine dem Hochfrequenzstromrückfluss zur Verfügung stehende Fläche ist, wobei der Hochfrequenzschirm (40) mittels mehrerer Kurzschlussbändchen (50; 50') mit der Begrenzungsfläche verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Magnetresonanzgerät mit einer Höhlung und mit einem in der Höhlung angeordneten Gradientenspulensystem.
Die Magnetresonanztechnik ist eine bekannte Technik unter anderem zum Gewinnen von Bildern eines Körperinneren eines Untersuchungsobjekts. Dabei werden in einem Magnetresonanzgerät einem statischen Grundmagnetfeld, das von einem Grundfeldmagneten erzeugt wird, schnell geschaltete Gradientenfelder überlagert, die von einem Gradientenspulensystem erzeugt werden. Ferner umfasst das Magnetresonanzgerät eine Hochfrequenzantenne, die zum Auslösen von Magnetresonanzsignalen Hochfrequenzsignale in das Untersuchungsobjekt einstrahlt und die ausgelösten Magnetresonanzsignale aufnimmt, auf deren Basis Magnetresonanzbilder erstellt werden.

Aus der DE 44 14 371 A1 ist ein Magnetresonanzgerät bekannt, bei dem zwischen einer Hochfrequenzantenne und einem Gradientenspulensystem des Magnetresonanzgeräts ein Hochfrequenzschirm angeordnet ist, der so ausgebildet ist, dass er für die vom Gradientenspulensystem erzeugten elektromagnetischen Felder im Niederfrequenzbereich durchlässig und für die von der Hochfrequenzantenne erzeugten Felder im Hochfrequenzbereich undurchlässig ist. Dabei umfasst der Hochfrequenzschirm eine erste und dazu eine gegenüberliegend angeordnete zweite elektrisch leitfähige Schichtanordnung, die durch ein Dielektrikum voneinander getrennt sind, wobei die Schichtanordnungen nebeneinander angeordnete Leiterbahnen umfassen, die voneinander durch elektrisch isolierende Schlitze getrennt sind, die Schlitze in der ersten Schichtanordnung gegenüber denen in der zweiten versetzt angeordnet sind und in mindestens einer Schichtanordnung benachbarte Leiterbahnen über hochfrequente Ströme leitende, speziell angeordnete Brücken, umfassend beispielsweise Kondensatoren, miteinander verbunden sind.

Ferner ist aus DE 34 45 724 A1 eine hohlzylinderförmige Gradientenfeldspulenstruktur eines Magnetresonanzgeräts bekannt, die auf ihrer Innen- und/oder Außenseite eine Abschirmungsschicht gegen Hochfrequenzfelder einer Hochfrequenzantenne aufweist. Die Gradientenfeldspulenstruktur erstreckt sich als ein Bauteil im Wesentlichen über die gesamte Länge des Grundfeldmagneten des Magnetresonanzgeräts. Die Hochfrequenzantenne ist konzentrisch innerhalb der Gradientenfeldspulenstruktur angeordnet.

Aus der DE 101 56 770 A1 ist schließlich ein Magnetresonanzgerät mit einem Gradientenspulensystem bekannt, bei dem eine elektrisch leitfähige Struktur derart angeordnet und ausgebildet ist, dass wenigstens innerhalb eines Abbildungsvolumens des Magnetresonanzgeräts ein von einem Gradientenfeld über Induktionseffekte hervorgerufenes Magnetfeld der Struktur dem Gradientenfeld ähnlich ist. Dabei ist in einer Ausführungsform wenigstens ein Teil der Struktur als ein Bestandteil eines Grundfeldmagneten fassmantelförmig ausgebildet. Dadurch ist unter anderem mit Vorteil das Gradientenspulensystem ohne Gradientenschirmspulen ausbildbar, da die an sich unerwünschten Folgen der geschalteten Gradientenfelder aufgrund der Ähnlichkeit des durch die Struktur hervorgerufenen Magnetfeldes durch eine Vorverzerrung nahezu vollständig beherrschbar sind, so dass keine Schwächung der Gradientenfelder aufgrund von Gradientenschirmspulen stattfindet.

Aus US 4,864,241 ist ein MR-Gerät bekannt, bei dem Wirbelströme kompensiert werden. Dies erfolgt durch eine spezielle Ansteuerung von Gradientenspulen, die in einer hohlzylinderförmigen Einheit zusammengefasst sind. Zur HF-Felderzeugung ist eine ebenfalls hohlzylinderförmig ausgebildete HF-Antenne mit kleinerem Radius innerhalb der Gradientenspuleneinheit angeordnet.

Ferner ist aus DE 103 35 89 A1 ist ein MR-Gerät mit einer Höhlung, die eine Ausbauchung aufweist, und mit einem von einem Hochfrequenzschirm umschlossenen Gradientenspulensystem bekannt. Dieser ist in Bereichen, in denen er bezüglich einer Begrenzung der Höhlung, verglichen mit einem Mittenbereich der Ausbauchung, kurz beabstandet ist, frei von einer Schlitzung ausgebildet.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es ein Magnetresonanzgerät mit verbesserten hochfrequenztechnischen Eigenschaften zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Gemäß Anspruch 1 beinhaltet ein Magnetresonanzgerät mit einem Grundfeldmagneten und einem Gradientenspulensystem, wobei der Grundfeldmagnet eine Höhlung aufweist, die durch eine elektrisch leitfähige Begrenzungsfläche des Grundfeldmagneten begrenzt wird und in der das Gradientenspulensystem angeordnet ist, folgende Merkmale:

– Das Gradientenspulensystem umfasst wenigstens zwei voneinander baulich getrennte und zueinander beabstandete Einheiten, wobei jede der Einheiten für sich vom Hochfrequenzschirm umschlossen ist,
– der Hochfrequenzschirm ist bezüglich der Begrenzungsfläche derart kurz beabstandet, dass aufgrund der kapazitiven Kopplung zwischen dem Hochfrequenzschirm und der Begrenzungsfläche der Hochfrequenzschirm hochfrequenztechnisch mit der Begrenzungsfläche kurzgeschlossen ist, so dass die Begrenzungsfläche eine dem Hochfrequenzstromrückfluss zur Verfügung stehende Fläche ist, wobei der Hochfrequenzschirm mittels mehrerer Kurzschlussbändchen mit der Begrenzungsfläche verbunden ist.

Dadurch ist der Hochfrequenzschirm über die Begrenzungsfläche hochfrequenztechnisch auf Massepotential und damit hochfrequenzpotentialfrei. Damit werden mit Vorteil Berührungsspannungen und auch eine Potentialverschleppung, beispielsweise durch Gradientenanschlusskabel verhindert. Weiterhin wird die Güte einer Hochfrequenzantenne verbessert, da die für den Hochfrequenzstromrückfluss zur Verfügung stehende Fläche um die Begrenzungsfläche vergrößert ist.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren. Dabei zeigen:
1 einen Längsschnitt durch eine obere Hälfte eines Magnetresonanzgeräts mit einem tunnelartigen Patientenaufnahmeraum, mit einem Grundfeldmagneten mit fassmantelartig ausgebauchter Höhlung, und mit einem von einem Hochfrequenzschirm umschlossenen Gradientenspulensystem, wobei der Hochfrequenzschirm über Kurzschlussbändchen mit einer elektrisch leitfähigen Begrenzungsfläche der Höhlung verbunden ist und
2 einen Längsschnitt durch ein Kurzschlussbändchen mit einem Reihenkondensator.
Die 1 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Längsschnitt durch eine obere Hälfte eines Magnetresonanzgeräts mit einem tunnelartigen Patientenaufnahmeraum. Zum Erzeugen eines im Patientenaufnahmeraum möglichst homogenen statischen Grundmagnetfeldes umfasst das Magnetresonanzgerät einen im Wesentlichen hohlzylinderförmigen supraleitenden Grundfeldmagneten, wobei ein elektrisch leitender Vakuumbe hälter 12 des Grundfeldmagneten zum Umsetzen des Konzepts der eingangs erwähnten DE 101 56 770 A1 im Bereich der Höhlung fassmantelartig ausgebaucht ist. In der Höhlung des Grundfeldmagneten ist ein Erzeuger zeitvariabler Magnetfelder, umfassend ein nicht aktiv geschirmtes Gradientenspulensystem und eine Hochfrequenzantenne, angeordnet. Der Erzeuger ist dabei dadurch mit dem Grundfeldmagneten verbunden, indem ein Zwischenraum zwischen den beiden Elementen mit einer Masse 60 ausgegossen ist, die geringe dielektrische Hochfrequenzverluste aufweist und die die Gesamtanordnung zum Verringern von mechanischen Vibrationen und Schwingungen versteift, womit bei Betrieb des Magnetresonanzgeräts einem Entstehen von Lärm entgegengewirkt wird.
Das Gradientenspulensystem umfasst zwei voneinander getrennte, hohlzylinderförmige Einheiten 21 und 22, die zum Erzeugen von schnell schaltbaren Gradientenfeldern eine erste und eine zweite transversale Gradientenspule sowie eine longitudinale Gradientenspule umfassen. Jede der beiden Einheiten 21 und 22 ist dabei von einem Hochfrequenzschirm 40 im Wesentlichen eingehüllt. Zwischen dem Hochfrequenzschirm 40 der beiden Einheiten 21 und 22 sind Teile 30 einer Hochfrequenzantenne angeordnet, die beispielsweise zum Ausbilden einer Tiefpassbirdcage-Hochfrequenzantenne Antennenstäbe und Resonanzkondensatoren umfassen. Dabei bildet ein Teil des Hochfrequenzschirms 40 auch einen Teil der Strompfade der Hochfrequenzantenne, wozu die besagten Teile 30 der Hochfrequenzantenne mit dem Hochfrequenzschirm 40 hochfrequenztechnisch leitend verbunden sind.
Der Hochfrequenzschirm 40 ist dabei derart kurz zum Vakuumbehälter 12 hin beabstandet angeordnet, dass aufgrund der damit einhergehenden kapazitiven Kopplung der Hochfrequenzschirm 40 hochfrequenztechnisch mit dem Vakuumbehälter 12 kurzgeschlossen ist und sich damit auf Massepotential befindet. Dadurch ist der Hochfrequenzschirm 40 hochfrequenzpotentialfrei. Zusätzlich ist der Hochfrequenzschirm 40 mittels einiger, beispielsweise sechszehn, in Umfangsrichtung verteilt angeordneter Kurzschlussbändchen 50 mit dem Vakuumbehälter 12 elektrisch leitend verbunden. Somit werden mit Vorteil Berührungsspannungen und auch eine Potentialverschleppung, beispielsweise durch die Gradientenanschlusskabel verhindert. Weiterhin wird die Güte der Hochfrequenzantenne verbessert, da die für den Hochfrequenzstromrückfluss zur Verfügung stehende Fläche vergrößert ist.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die Kurzschlussbändchen 50 der 1 durch Kurzschlussbändchen 50' gemäß der 2 ersetzt, die mit einem Reihenkondensator 52' zur Kompensation einer Eigeninduktivität der Kurzschlussbändchen 50' versehen sind.
Vorausgehend Beschriebenes gilt in entsprechender Weise auch für Grundfeldmagnete mit einer zylinderförmigen Höhlung ohne Ausbauchung, für aktive geschirmte Gradientenspulensysteme und/oder für Gradientenspulensysteme, die nicht in zwei voneinander baulich getrennte Hälften zerfallen.
Unter anderem zur ausführlicheren Beschreibung der Vorteile eines zwei Einheiten 21 und 22 umfassenden Gradientenspulensystems mit dazwischen angeordneter Hochfrequenzantenne gegenüber konventionellen Lösungen und der Verteilung von Leitern von Gradientenspulen auf die beiden Einheiten 21 und 22 wird auf die nachveröffentlichte DE 10 2004 012 058 A1 der Anmelderin hingewiesen.

Claims

Magnetresonanzgerät mit einem Grundfeldmagneten und einem Gradientenspulensystem, wobei der Grundfeldmagnet eine Höhlung aufweist, die durch eine elektrisch leitfähige Begrenzungsfläche des Grundfeldmagneten begrenzt wird und in der das Gradientenspulensystem angeordnet ist, beinhaltend folgende Merkmale: – Das Gradientenspulensystem umfasst wenigstens zwei voneinander baulich getrennte und zueinander beabstandete Einheiten (21, 22) wobei jede der Einheiten (21, 22) für sich vom Hochfrequenzschirm (40) umschlossen ist, – der Hochfrequenzschirm (40) ist bezüglich der Begrenzungsfläche derart kurz beabstandet, dass aufgrund der kapazitiven Kopplung zwischen dem Hochfrequenzschirm (40) und der Begrenzungsfläche der Hochfrequenzschirm (40) hochfrequenztechnisch mit der Begrenzungsfläche kurzgeschlossen ist, so dass die Begrenzungsfläche eine dem Hochfrequenzstromrückfluss zur Verfügung stehende Fläche ist, wobei der Hochfrequenzschirm (40) mittels mehrerer Kurzschlussbändchen (50; 50') mit der Begrenzungsfläche verbunden ist.
Magnetresonanzgerät nach Anspruch 1, wobei wenigstens eines der Kurzschlussbändchen (50; 50') einen Reihenkondensator (52') zur Kompensation einer Eigeninduktivität des Kurzschlussbändchens (50; 50') umfasst.
Magnetresonanzgerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Grundfeldmagnet des Magnetresonanzgeräts ein supraleitender Grundfeldmagnet ist, dessen Vakuumbehälter (12) die Begrenzungsfläche bildet.
Magnetresonanzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei zwischen den Einheiten (21, 22) Teile (30) einer Hochfrequenzantenne des Magnetresonanzgeräts angeordnet sind.
Magnetresonanzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Gradientenspulensystem und/oder die Einheiten (21, 22) hohlzylinderförmig ausgebildet sind.
Magnetresonanzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Begrenzungsfläche derart gestaltet ist, dass wenigstens ein Anteil eines Wirbelstromfelds, das durch eine Stromänderung in wenigstens einer Gradientenspule des Gradientenspulensystems ausgelöst wird, hinsichtlich wenigstens einem nichtlinearen Anteil eines mit der Gradientenspule erzeugbaren Gradientenfelds innerhalb eines Abbildungsvolumens des Magnetresonanzgeräts kompensierend wirkt.
Magnetresonanzgerät nach Anspruch 6, wobei die Gradientenspule und die Begrenzungsfläche derart aufeinander abgestimmt gestaltet sind, dass das Wirbelstromfeld innerhalb des Abbildungsvolumens dem Gradientenfeld ähnlich ist.
Magnetresonanzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Begrenzungsfläche wenigstens in einem Mittenbereich in etwa fassmantelförmig ausgebildet ist.