DE10346275A1

DE10346275A1 - Erzeuger zeitvariabler Magnetfelder eines Magnetresonanzgeräts und Magnetresonanzgerät mit dem Erzeuger

Info

Publication number: DE10346275A1
Application number: DE10346275A
Authority: DE
Inventors: Oliver Dr. Heid
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2003-10-06
Filing date: 2003-10-06
Publication date: 2005-05-19
Anticipated expiration: 2023-10-07
Also published as: CN1641373A; JP2005111267A; DE10346275B4; JP4558434B2; US20050073312A1; GB0421994D0; GB2407872A; GB2407872B; ITMI20041868A1; CN1641373B; US7126334B2

Abstract

Ein Erzeuger zeitvariabler Magnetfelder eines Magnetresonanzgeräts, das einen Untersuchungsraum zum Aufnehmen wenigstens eines zu untersuchenden Bereichs eines Untersuchungsobjekts aufweist, beinhaltet folgende Merkmale: DOLLAR A - Die Leiter einer Gradientenspulenanordnung des Erzeugers erstrecken sich in einem im Wesentlichen plattenartigen Bereich, DOLLAR A - der Bereich beinhaltet wenigstens einen Teilbereich, der frei von Leitern der Gradientenspulenanordnung ist und innerhalb des Leiters einer Hochfreuqenzantenne des Erzeugers angeordnet ist, und DOLLAR A - ein Feldrückflussraum, der unter anderem für Felder der Hochfrequenzantenne zur Verfügung steht, erstreckt sich, ausgehend von dem Teilbereich, vom Untersuchungsraum weg.

Description

Die Erfindung betrifft einen Erzeuger zeitvariabler Magnetfelder eines Magnetresonanzgeräts und ein Magnetresonanzgerät mit dem Erzeuger.
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 magnetische 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.
Beispielsweise aus der US 6,433,550 ist ein offenes Magnetresonanzgerät mit einem C-förmigen Grundfeldmagneten bekannt, der an jeder der beiden Enden der C-Struktur beiderseits eines in der Öffnung der C-Struktur angeordneten Patientenaufnahmeraums des Magnetresonanzgeräts jeweils eine Polplatte umfasst, zwischen denen wenigstens innerhalb des Patientenaufnahmeraums das Grundmagnetfeld des Magnetresonanzgeräts erzeugbar ist. Ferner sind an jeder der Polplatten in Richtung hin zum Patientenaufnahmeraum im Wesentlichen planar ausgebildete Teile eines Gradientenspulensystems und daran anschließend ebenfalls im Wesentlichen planar ausgebildete Teile eines Antennensystems des Magnetresonanzgeräts angeordnet. Gradientenspulen für vorgenanntes Gradientenspulensystem sind beispielsweise in der DE 40 37 894 A1 und DE 44 22 781 C1 näher beschrieben. Weitere Bauformen von Grundfeldmagneten von Magnetresonanzgeräten, bei denen vorgenannte, im Wesent lichen planar ausgebildete Teile eines Gradientenspulensystems und eines Antennensystems zum Einsatz kommen, sind beispielsweise in der DE 199 63 184 A1 und der US 4,829,252 beschrieben.
Ferner ist aus der DE 42 32 884 A1 bekannt, bei einem Magnetresonanzgerät mit einem Polplatten-Grundfeldmagneten zwischen dem an den Polplatten angebauten, im Wesentlichen planar ausgebildeten Gradientenspulensystem und Antennensystem einen Hochfrequenzschirm anzuordnen, der mit kapazitiv überbrückten Schlitzen ausgeführt sein kann. Weiterhin ist aus der DE 42 32 884 A1 bekannt, dass man bei Polplatten-Grundfeldmagneten bestrebt ist, den Polplattenabstand möglichst klein zu halten, damit das Gewicht des Grundfeldmagneten klein bleibt und eine bessere Grundmagnetfeldhomogenität erzielt wird. Deswegen sind auch alle Einbauten zwischen den Polplatten, wie das Gradientenspulensystem, der Hochfrequenzschirm und das Antennensystem so flach wie möglich zu halten. Andererseits ist für einen hohen Wirkungsgrad des Antennensystems insbesondere bei dessen Nutzung als Empfangsantenne für Magnetresonanzsignale ein möglichst großer Abstand des Antennensystems zum Hochfrequenzschirm vorteilhaft.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen Erzeuger zeitvariabler Magnetfelder eines Magnetresonanzgeräts und ein Magnetresonanzgerät mit dem Erzeuger zu schaffen, so dass der Erzeuger bei hohem Wirkungsgrad möglichst kompakt ist.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Erzeugers durch den Gegenstand des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Magnetresonanzgeräts durch den Gegenstand des Anspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Gemäß Anspruch 1 beinhaltet ein Erzeuger zeitvariabler Magnetfelder eines Magnetresonanzgeräts, das einen Untersuchungsraum zum Aufnehmen wenigstens eines zu untersuchenden Bereichs eines Untersuchungsobjekts aufweist, folgende Merkmale:

– Die Leiter einer Gradientenspulenanordnung des Erzeugers erstrecken sich in einem im Wesentlichen plattenartigen Bereich,
– der Bereich beinhaltet wenigstens einen Teilbereich, der frei von Leitern der Gradientenspulenanordnung ist und innerhalb dem Leiter einer Hochfrequenzantenne des Erzeugers angeordnet sind, und
– ein Feldrückflussraum, der unter anderem für Felder der Hochfrequenzantenne zur Verfügung steht, erstreckt sich ausgehend von dem Teilbereich vom Untersuchungsraum weg.

Bereits bei den konventionellen Lösungen ist zwischen den Gradientenspulen eines nicht aktiv geschirmten Gradientenspulensystems und dem Grundfeldmagneten bzw. zwischen den Gradientenspulen und den zugehörigen Schirmspulen eines aktiv geschirmten Gradientenspulensystems ausreichend Raum zum Schließen von Feldlinien der mit den Gradientenspulen erzeugbaren Gradientenfelder vorzusehen. Gemäß der Erfindung wird dieser, bisher nicht für einen Rückfluss eines mit der Hochfrequenzantenne aufnehmbaren Hochfrequenzfelds zur Verfügung stehende Raum erschlossen und somit sozusagen doppelt genutzt, so dass die Kombination von Gradientenspulensystem und Hochfrequenzantenne gegenüber den vergleichbaren konventionellen Lösungen bei vergleichbarem Wirkungsgrad flacher ausbildbar ist. Der beispielsweise in der eingangs genannten DE 42 32 884 A1 beschriebene Abstand zwischen dem Gradientenspulensystem und der Hochfrequenzantenne wir damit eingespart. Dadurch ist in einem ersten Fall bei einem unveränderten Patientenaufnahmeraum eines Magnetresonanzgeräts dessen Grundfeldmagnet kleiner dimensionierbar und damit wesentlich kostengünstiger. In einem zweiten Fall wird bei einem unveränderten Grundfeldmagneten ein größerer Patientenaufnahmeraum erzielt, der unter anderem den Patientenkomfort erhöht.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren. Dabei zeigen:
1 eine Hälfte eines Erzeugers zeitvariabler Magnetfelder eines Magnetresonanzgeräts mit einem Feldrückflussraum,
2 eine Hälfte eines Erzeugers zeitvariabler Magnetfelder eines Magnetresonanzgeräts mit zwei Feldrückflussräumen und
3 ein Magnetresonanzgerät mit dem Erzeuger aus 1 oder 2.
Die 1 zeigt als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung einen in etwa mittigen Längsschnitt durch eine perspektivisch dargestellte Hälfte 21 eines zwei scheibenartige Hälften umfassenden Erzeugers zeitvariabler Magnetfelder eines Magnetresonanzgeräts, wobei die dargestellte Hälfte 21 beispielsweise an einer unteren Polplatte eines C-förmigen, ein Grundmagnetfeld B₀ erzeugenden Grundfeldmagneten des Magnetresonanzgeräts und die andere Hälfte an einer oberen Polplatte montiert ist. Die dargestellte Hälfte 21 umfasst dabei einen scheibenförmigen Bereich 31 und einen ringförmigen Bereich 32, in denen elektrische Leiter von Gradientenspulen des Erzeugers angeordnet sind. Zwischen dem scheibenförmigen Bereich 31 und dem ringförmigen Bereich 32 erstreckt sich ein ringförmiger Freiraum 41. Dieser fungiert als Öffnung für einen dahinterliegenden, bezüglich dem ringförmigen Freiraum 41 eine Hinterschneidung ausbildenden, ringförmigen Feldrückflussraum 42.
Des Weiteren wird eine der Befestigungsseite der Hälfte 21 am Grundfeldmagneten gegenüberliegende Oberfläche der Hälfte 21 von einem Hochfrequenzschirm 51 gebildet, der in bekannter Weise beispielsweise mehrere Lagen einer elektrisch leitfähigen Folie umfasst und mit kapazitiv überbrückten Schlitzen ausgebildet ist. Der ringförmige Freiraum 41 ist zum Bilden einer Hochfrequenzantenne des Magnetresonanzgeräts mit Resonatorstäben 61 überbrückt, wobei zum Abstimmen einer Resonanzfrequenz die Resonatorstäbe 61 beispielsweise nicht dargestellte Längskondensatoren umfassen. Ferner bildet dabei ein Teil des Hochfrequenzschirms 51 auch einen Teil der Strompfade der Hochfrequenzantenne. Mit der Hochfrequenzantenne ist dabei ein um eine Richtung des Grundmagnetfelds B₀ rotierendes Hochfrequenzfeld B₁ erzeugbar sowie Magnetresonanzsignale aufnehmbar.
Für einen Zeitpunkt ist dabei exemplarisch eine Feldlinie 65 des Hochfrequenzfeldes B₁ dargestellt, die sich durch den ringförmigen Freiraum 41 hindurch innerhalb des Feldrückflussraums 42 schließt. Der Feldrückflussraum 42 wird dabei sozusagen doppelt genutzt, indem er sowohl den Feldlinien des Hochfrequenzfeldes B₁ als auch den Feldlinien der von den Gradientenspulen erzeugten Gradientenfelder erlaubt, sich innerhalb ihm zu schließen.
Die Hälfte 21 umfasst des Weiteren einen scheibenförmigen Bereich 33, in dem Leiter der zu den Gradientenspulen zugehörigen Schirmspulen angeordnet sind. Der übrige Bereich der Hälfte 21 steht unter anderem zur Aufnahme von Teilen eines Shimsystems und/oder eines Kühlsystems des Erzeugers zur Verfügung. Insbesondere ein stielartiger Bereich 34 des übrigen Bereichs ist dazu genutzt, Zuleitungen zu den im scheibenförmigen Bereich 31 angeordneten Leitern der Gradientenspulen und auch zu darin angeordneten Teilen des Kühlsystems ohne die Notwendigkeit von Hochfrequenzdurchführungen zu führen.
Eine an der oberen Polplatte montierbare obere Hälfte des Erzeugers ist bezüglich der dargestellten unteren Hälfte 21 spiegelbildlich äquivalent ausgebildet.
Die 2 zeigt als ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung einen in etwa mittigen Längsschnitt durch eine perspektivisch dargestellte Hälfte 22 eines zwei scheibenartige Hälften umfassenden Erzeugers zeitvariabler Magnetfelder eines Magnetresonanzgeräts, die sich von der Hälfte 21 des Erzeugers der 1 im Wesentlichen dadurch unterscheidet, dass sie zwei voneinander getrennte Feldrückflussräume 46 und 48 aufweist. Die dargestellte Hälfte 22 umfasst dabei einen scheibenförmigen Bereich 35 und zwei ringförmige Bereiche 36 und 37, die elektrische Leiter von Gradientenspulen des Erzeugers beinhalten. Zwischen den vorgenannten Bereichen 35, 36 und 37 erstrecken sich zwei ringförmige Freiräume 45 und 47. Diese fungieren als Öffnungen für die dahinterliegenden, bezüglich der jeweiligen Öffnung eine Hinterschneidung ausbildenden, ringförmigen, voneinander baulich getrennten Feldrückflussräume 46 und 48. Des Weiteren umfasst die Hälfte 22 einen Hochfrequenzschirm 52. Die ringartigen Freiräume 45 und 47 sind zum Ausbilden einer Hochfrequenzantenne mit Resonatorstäben 62 überbrückt. Für einen Zeitpunkt sind dabei exemplarisch Feldlinien 66 und 67 eines mit der Hochfrequenzantenne erzeugbaren Hochfrequenzfeldes dargestellt, die sich durch die ringförmigen Freiräume 45 und 47 hindurch innerhalb der Feldrückflussräume 46 und 48 schließen.
Die Hälfte 22 umfasst des Weiteren einen scheibenförmigen Bereich 30, in dem Leiter der zu den Gradientenspulen zugehörigen Schirmspulen angeordnet sind. Der übrige Bereich der Hälfte 22 steht unter anderem zur Aufnahme von Teilen eines Shimsystems und/oder eines Kühlsystems des Erzeugers zur Verfügung. Dabei sind insbesondere ein stielartiger Bereich 38 und ein ringförmiger Bereich 39 des übrigen Bereichs dazu genutzt, Zuleitungen zu den im scheibenförmigen Bereich 35 und im ringförmigen Bereich 36 angeordneten Leitern der Gradientenspulen und auch zu darin angeordneten Teilen des Kühlsystems ohne die Notwendigkeit von Hochfrequenzdurchführungen zu führen. Ansonsten gilt das bei der 1 Beschriebene für die 2 entsprechend.
Die 3 zeigt schließlich das Magnetresonanzgerät mit dem C-förmigen Grundfeldmagneten 10, an dem einer der Erzeuger der 1 und 2 befestigt ist. Dabei bildet die Öffnung der C-Form den Untersuchungsraum 15 zum Aufnehmen wenigstens eines zu untersuchenden Bereichs eines Untersuchungsobjekts.
Das in den Ausführungsbeispielen Beschriebene ist in entsprechender Weise natürlich auch auf nicht aktiv geschirmte Gradientenspulensysteme ohne Schirmspulen wie auch auf Erzeuger anderer, als kreisförmiger, beispielsweise ovaler und rechteckiger Grundgeometrie anwendbar.

Claims

Erzeuger zeitvariabler Magnetfelder eines Magnetresonanzgeräts, das einen Untersuchungsraum zum Aufnehmen wenigstens eines zu untersuchenden Bereichs eines Untersuchungsobjekts aufweist, beinhaltend folgende Merkmale: – Die Leiter einer Gradientenspulenanordnung des Erzeugers erstrecken sich in einem im Wesentlichen plattenartigen Bereich, – der Bereich beinhaltet wenigstens einen Teilbereich, der frei von Leitern der Gradientenspulenanordnung ist und innerhalb dem Leiter einer Hochfrequenzantenne des Erzeugers angeordnet sind, und – ein Feldrückflussraum, der unter anderem für Felder der Hochfrequenzantenne zur Verfügung steht, erstreckt sich ausgehend von dem Teilbereich vom Untersuchungsraum weg.
Erzeuger nach Anspruch 1, wobei der Feldrückflussraum bezüglich dem Teilbereich einer Hinterschneidung ausbildend gestaltet ist.
Erzeuger nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der plattenartige Bereich den Teilbereich aussparend zum Untersuchungsraum hin mit einem Hochfrequenzschirm versehen ist.
Erzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei Grenzflächen des Teilbereichs und des Feldrückflussraums zum übrigen Erzeuger hin mit einem Hochfrequenzschirm versehen sind.
Erzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Erzeuger in Richtung weg vom Untersuchungsraum jenseits des Feldrückflussraums Leiter einer zur Gradientenspulenanordnung zugehörigen Abschirmspulenanordnung umfasst.
Erzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Bereich im Wesentlichen scheibenartig ist.
Erzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Erzeuger wenigstens einen weiteren Teilbereich mit einem zugehörigen weiteren Feldrückflussraum aufweist.
Erzeuger nach Anspruch 7, wobei die Teilbereiche durch Leiter der Gradientenspulenanordnung voneinander getrennt sind.
Erzeuger nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei die Feldrückflussräume voneinander baulich getrennt sind.
Erzeuger nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Teilbereiche konzentrisch zueinander ausgebildet sind.
Erzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei wenigstens einer der Teilbereiche ringartig ist.
Erzeuger nach Anspruch 11, wobei die Leiter der Hochfrequenzantenne Stäbe umfassen, die den Teilbereich radial überbrücken.
Magnetresonanzgerät mit einem Erzeuger nach einem der vorangegangenen Ansprüche.