DE19505062A1

DE19505062A1 - Kopf-Array-Antenne für Magnetresonanz-Tomographie

Info

Publication number: DE19505062A1
Application number: DE19505062A
Authority: DE
Inventors: Stefan Domalski; Jianmin Dr Ing Wang; Wilhelm Dr Ing Duerr; Ludwig Dr Ing Kreischer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1995-02-15
Filing date: 1995-02-15
Publication date: 1996-10-31

Description

Die Erfindung betrifft eine Kopf-Array-Antenne für Magnetre sonanz-Tomographie mit einem Array von Subantennen, die auf einer Mantelfläche angeordnet sind, welche Mantelfläche einen im wesentlichen zylindrischen Untersuchungsraum umschließt.

Eine Kopf-Array-Antenne der eingangs genannten Art ist aus dem Artikel C. Leussler: "An 8-Element Cortical Top Head Coil Array", erschienen in Proceedings of the Society of Magnetic Resonance, Second Meeting, August 6-12, 1994, Vol. 3, Seite 1103, bekannt. Ein zylindrischer Untersuchungsraum ist zur Aufnahme des Kopfes vorgesehen, wobei ringförmig sechs, auf einer Mantelfläche angeordnete Subantennen den Untersuchungs raum umschließen. In einer Grundfläche des Untersuchungsraums ist eine zirkular polarisierende Zusatzantenne angeordnet, die zwei gekreuzte Schmetterlingsantennen umfaßt. Der zentra le Bereich der Schmetterlingsantennen ist entfernt vom Unter suchungsraum außerhalb der Grundfläche angeordnet. Diese Kopf-Array-Antenne ist jedoch nicht für eine funktionelle Bildgebung auf der Basis von optischen und/oder akustischen Reizen geeignet.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Kopf-Ar ray-Antenne für funktionelle Bildgebung mittels der Magnetre sonanz-Technik anzugeben.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Mantelflache eine Stimulationsöffnung aufweist, die frei von Subantennen gehal ten ist. Damit ist der Gesichts- und/oder Ohrbereich unmit telbar zugänglich für Licht- bzw. Geräuschquellen, mit denen während einer Magnetresonanz-Untersuchung Reize zugeführt werden können.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, daß die Subantennen entlang einer ersten geschlossenen Um fangslinie und entlang eines Teils einer zweiten, zur ersten Umfangslinie parallelen Umfangslinie angeordnet sind. Durch die Anordnung der Subantenne entlang zweier Umfangslinien ist eine hohe Abbildungsqualität auch des hinteren Gehirnbereichs gegeben.

Zur Entkopplung überlappen sich gemäß einer weiteren vorteil haften Ausgestaltung benachbarte Subantennen teilweise.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, daß die Subantennen als zirkular polarisierende Antennen ausgebildet sind. Zirkular polarisierende Subantennen sind zwar schwieriger zu entkoppeln, sie zeichnen sich jedoch durch ein um bis zu √ höheres Signal-zu-Rauschverhältnis aus.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekenn zeichnet, daß in einer Grundfläche des im wesentlichen zylin drischen Untersuchungsraums eine Zusatzantenne angeordnet ist. Damit ist eine hohe Abbildungsqualität auf für den Be reich der Schädeldecke gegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von fünf Figuren er läutert: Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer helmartigen Kopf- Array-Antenne für funktionelle Bildgebung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Antenne nach Fig. 1,

Fig. 3 in einer Abwicklung eine Anordnung von Subantennen,

Fig. 4 eine in einer Grundfläche des Untersuchungsraum ange ordnete Zusatzantenne und

Fig. 5 eine Seitenansicht einer Kopf-Array-Antenne.

Die perspektivische Darstellung der Fig. 1 läßt einen helmartigen Aufbau der Kopf-Array-Antenne 1 erkennen. Ein Tragkör per 2 aus einem unmagnetischen und elektrisch nicht leitenden Material umfaßt einen hohlzylindrischen Abschnitt 4, der ei nen zylindrischen Untersuchungsraum 6 umschließt. Der Quer schnitt des Untersuchungsraums 6 ist kreisförmig, er kann zur besseren Anpassung an die Anatomie auch elliptisch oder oval sein. An einem Ende ist der hohlzylindrische Abschnitt 4 mit einer Ausnehmung 8 versehen, die als Stimulationsöffnung zum Zuführen von optischen und/oder akustischen Reizen vorgesehen ist. Der hohlzylindrische Abschnitt 4 ist einseitig mit einem Endabschnitt 10 abgeschlossen. Auf dem Tragkörper sind, wie später noch erläutert ist, entlang einer ersten, geschlossen en Umfangslinie 12 und entlang eines Teils einer zweiten, zur ersten Umfangslinie 12 parallelen Umfangslinie 14 Subantennen angeordnet.

Fig. 2 zeigt in einer Draufsicht, daß die Ausnehmung 8 so ge staltet ist, daß der Augenbereich und der Ohrenbereich des Kopfes 16 zur Zuführung von optischen bzw. akustischen Reizen nicht von Subantennen verdeckt ist. Die Subantennen sind zum zum einen ringförmig entlang der ersten Umfangslinie im Stirn-Hinterkopf-Bereich und zum anderen im Nackenbereich entlang eines Teils der zweiten Umfangslinienteil 14 angeord net.

Fig. 3 zeigt in einer Abwicklung eine Anordnung von Subanten nen 18 auf der Mantelfläche des Tragkörpers 2. Die Mantelflä che kann eine Innenfläche oder eine Außenfläche des hohlzy lindrischen Abschnitts 4 darstellen, sie kann aber auch in nerhalb des Tragkörpers 2 angeordnet sein. Entlang der ersten geschlossenen Umfangslinie 12 sind zwei zirkular polarisie rende Subantennen 18 angeordnet. Diese beiden Subantennen 18 sind ringförmig auf der Mantelfläche angeordnet, wobei die Abwicklung an den strichpunktierten Linien 20 verbunden wer den muß. Entlang eines Teils der zweiten Umfangslinie 14 ist symmetrisch zu den beiden ringförmig angeordneten zirkular polarisierenden Subantennen 18 eine weitere zirkular polari sierende Subantenne 18 angeordnet. Das Antennen-Array umfaßt somit drei zirkular polarisierenden Subantennen 18 auf der Mantelfläche.

Jede Subantenne 18 besteht aus einer Rahmenantenne 22 und ei ner Schmetterlingsantenne 24. Die Stromkreise der Schmetter lingsantennen 24 weisen Kreuzungsstellen 26 auf.

Die Größe der einzelnen Antennen 22, 24 ist bestimmt durch die gewünschten Abbildungseigenschaften der Kopf-Array-Antenne 1. Teilweise Überlappungen von benachbarten Antennen 22, 24 ver mindern die magnetischen Verkopplungen untereinander. Zur Verringerung der kapazitiven Kopplung ist durch "Abschrägung" der Ecken eine deckungsgleiche Leiterführung vermieden. In die Einzelantennen 22, 24 sind Kondensatoren 28 eingefügt zur Anpassung an die Arbeitsfrequenz. An jeweils einem dieser Kondensatoren 28 kann die Speisung bzw. der Abgriff der An tennensignale erfolgen.

Fig. 4 zeigt eine Anordnung einer Zusatzantenne 29, die auf dem Endabschnitt 10 angeordnet ist. Die Zusatzantenne ist als zirkular polarisierende Antenne ausgebildet und besteht aus zwei gekreuzt zueinander angeordneten Schmetterlingsantennen 30. Der Abbildungsbereich der Schmetterlingsantenne 30 ist homogenisiert durch eine teilweise gegenseitige Überlappung 32 der beiden Schmetterlingsantennen 30. Auch hier sind durch eine nicht-deckungsgleiche Leiterführungen der beiden Schmet terlingsspulen 30 kapazitive Kopplungen reduziert. Zur Anpas sung an die Arbeitsfrequenz sind wie bei den Subantennen Kon densatoren 28 eingefügt.

Fig. 5 zeigt, daß ein zentraler Bereich der beiden Schmetter lingsantennen 30 entfernt vom Untersuchungsraum 6 außerhalb der Grundfläche 10 angeordnet ist. Dazu kann der Endabschnitt 10 auch als Kugelkalotte ausgebildet sein, wodurch die Kopf- Array-Antenne in ihrer Form noch mehr einem Helm angenähert ist. Durch die Ausbeulung des Endabschnitts 10 werden "hot spots" in der Mitte der Schädeldecke vermieden.

Bereiche der Zusatzantenne 29 sowie des Hohlzylinders 4, die frei von Leitern und Elektronikkomponenten sind, sollen möglichst freigeschnitten werden, um auch von hinten und von der Seite weitere Zugangsmöglichkeiten - wenn auch begrenzt - zu schaffen.

Claims

1. Kopf-Array-Antenne (1) für Magnetresonanz-Tomographie mit einem Array von Subantennen (18) die auf einer Mantelfläche angeordnet sind, welche Mantelfläche einen im wesentlichen zylindrischen Untersuchungsraum (6) umschließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Man telfläche eine Stimulationsöffnung (8) aufweist, die frei von Subantennen (18) gehalten ist.

2. Kopf-Array-Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Subantennen (18) ent lang einer ersten, geschlossenen Umfangslinie (12) und ent lang eines Teils einer zweiten, zur ersten Umfangslinie (12) parallelen Umfangslinie (14) angeordnet sind.

3. Kopf-Array-Antenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich be nachbarte Subantennen (18) teilweise überlappen.

4. Kopf-Array-Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sub antennen (18) als zirkular polarisierende Antennen ausgebil det sind.

5. Kopf-Array-Antenne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Subantennen (18) je weils eine Rahmenantenne (22) und eine Schmetterlingsantenne (24) umfassen.

6. Kopf-Array-Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Grundfläche (10) des im wesentlichen zylindrischen Untersu chungsraumes (6) eine Zusatzantenne (29) angeordnet ist.

7. Kopf-Array-Antenne nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzantenne (29) als zirkular polarisierende Antenne ausgebildet ist.

8. Kopf-Array-Antenne nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzantenne (29) zwei um 90° gegeneinander verdrehte Schmetterlingsantennen (30) umfaßt.

9. Kopf-Array-Antenne nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schmetterlings antennen (30) teilweise gegenseitig überlappen.

10. Kopf-Array-Antenne nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein zen traler Bereich der Zusatzantenne (29) entfernt vom Untersu chungsraum (6) außerhalb der Grundfläche (10) angeordnet ist.

11. Kopf-Array-Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Subantennen (18) auf einem Tragkörper (2) angeordnet sind.

12. Kopf-Array-Antenne nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper Durchbrüche aufweist, die in von den Leitern der Subantennen (18) freien Bereichen angeordnet sind.