DE19527020C1

DE19527020C1 - Tesserale Gradientenspule für Kernspintomographiegeräte

Info

Publication number: DE19527020C1
Application number: DE19527020A
Authority: DE
Inventors: Michael Sellers; Franz Dr Rer Nat Boemmel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1995-07-24
Filing date: 1995-07-24
Publication date: 1997-02-20
Anticipated expiration: 2015-07-25
Also published as: JPH0928693A; US5675255A

Description

Die Erfindung betrifft eine tesserale Gradientenspule für Kernspintomographiegeräte, die zur Erzeugung magnetischer Feldgradienten in einem hohlzylindrischen Innenraum eines Grundfeldmagneten angeordnet ist, wobei die Gradientenspule aus mindestens zwei in axialer Richtung beabstandeten Spulen segmenten besteht, wobei jedes Spulensegment aus mindestens zwei symmetrisch zu einer Mittelachse des Innenraums angeord neten Wicklungen besteht und wobei jede Wicklung aus einem inneren, auf einem geringeren Radius um die Mittelachse des Innenraums liegenden und einen äußeren, auf einem größeren Radius um die Mittelachse des Innenraums liegenden Wicklungs teil besteht, wobei innere und äußere Wicklungsteile entge gengesetzt stromdurchflossen sind.

Eine derartige Gradientenspule ist beispielsweise aus der US-PS 5 198 769 bekannt.

Zur Erläuterung der Problemstellung wird zunächst anhand der Fig. 1 bis 3 eine herkömmliche Gradientenspulenanordnung dargestellt.

Fig. 1 zeigt stark schematisiert die zur Erläuterung der Er findung notwendigen Bauteile eines Kernspintomographen. Das Grundmagnetfeld wird beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 mit einem supraleitenden Grundfeldmagneten erzeugt. Die hier für benötigten, in Fig. 1 nicht dargestellten Spulen sind in einem zylinderförmigen Kryostaten 1 angeordnet. Der Kryostat 1 weist einen hohlzylinderförmigen Innenraum 1b auf. In die sem Innenraum ist ein hohlzylinderförmiger Trägerkörper 2 für Gradientenspulen angeordnet. Innerhalb des Trägerkörpers 2 ist eine Hochfrequenzantenne vorgesehen, die im Ausführungs beispiel durch Stäbe 3 gebildet wird. Ferner ist innerhalb des Trägerkörpers 2 eine Patientenliege 4 angeordnet.

Weitere, in einem Kernspintomographiegerät üblicherweise vor handene Elemente, z. B. Shimeinrichtungen, sind in Fig. 1 nicht dargestellt, da sie zur Erläuterung der Erfindung nicht notwendig sind.

In Fig. 2 ist zur Erläuterung der Problemstellung schema tisch ein bekanntes Gradientenspulensystem zur Erzeugung eines Magnetfeldgradienten in y-Richtung vorgesehen. Bei Kernspin-Tomographiegeräten sind Magnetfeldgradienten in drei aufeinander senkrecht stehenden Richtungen x, y und z ent sprechend dem in Fig. 2 dargestellten Koordinatenkreuz not wendig. Als z-Richtung ist dabei die Richtung des Grundma gnetfelds B_z, d. h. die Längsachse des hohlzylindrischen Innenraums, definiert. Die zur Erzeugung von Magnetfeldgra dienten senkrecht zu dieser z-Achse dienenden Gradienten spulen werden dabei als "tesserale" Gradientenspulen be zeichnet.

Die Erfindung betrifft lediglich tesserale Gradientenspulen, so daß die zur Erzeugung eines Magnetfeldgradienten in z-Richtung dienenden Gradientenspulen, die einfach als Wick lungen auf dem Trägerkörper 2 ausgeführt werden können, der Übersichtlichkeit wegen weggelassen sind.

In Fig. 2 ist lediglich das zur Erzeugung eines Magnetfeld gradienten in y-Richtung vorgesehene Gradientenspulensystem herkömmlicher Bauart dargestellt. Dieses Gradientenspulensy stem besteht aus vier einzelnen Sattelspulen 5 bis 8. Zur Er zeugung des Magnetfeldgradienten in y-Richtung, im folgenden kurz als y-Gradient bezeichnet, tragen im wesentlichen die inneren Bögen 5a bis 8a der Sattelspulen bei, die äußeren Bögen 5b bis 8b liegen in größerer Entfernung vom eigentli chen Untersuchungsbereich 9. Die Wirkung der inneren Bögen 5a bis 8a auf das Magnetfeld im Untersuchungsbereich ist in Fig. 2 mit Pfeilen gekennzeichnet. Im oberen Teil des Unter suchungsbereichs 9 wird eine Verstärkung des Grundmagnetfelds B_z, im unteren Bereich eine Abschwächung desselben erreicht, so daß also ein Magnetfeldgradient in y-Richtung auftritt.

Zur Erzeugung eines Magnetfeldgradienten in x-Richtung ist die gleiche Spulenanordnung lediglich um 90° um die Zylinder achse gedreht nochmals vorhanden, jedoch in Fig. 2 der Über sichtlichkeit wegen nicht dargestellt.

Diese Gradientenspulenanordnung hat zwar den Vorteil, daß sie sehr flach gebaut werden kann, sie weist aber eine starke pa rasitäre Magnetfeldkomponente B_p in radialer Richtung auf, die stärker als die nutzbare Magnetfeldkomponente in z-Rich tung ist. Durch dieses parasitäre Magnetfeld B_p werden bei Stromänderungen Ströme in der Innenwand des Kryostaten und im Untersuchungsobjekt induziert, und zwar in stärkerem Maße als durch das Nutzfeld. Diese induzierten Ströme wirken sich um so störender aus, je stärker die Stromänderung und damit die Flußänderung dB/dT ist, also z. B. vor allem bei der Bildge bung nach dem Echoplanar-Verfahren.

Um die in der Innenwand des Kryostaten induzierten Ströme zu reduzieren, ist es aus der EP-A1-0 216 590 bekannt, eine Gra dientenspule mit einer aktiven Schirmung zu versehen. Eine derartige Anordnung ist in Fig. 3 schematisch dargestellt. Dabei liegen zwei Sattelspulen 5 und 5a auf zwei konzentri schen Zylinderflächen. Die Sattelspulen 5 und 5a sind gegen sinnig von Strom durchflossen. Die innere Sattelspule 5 er zeugt das Nutzfeld für den Magnetfeldgradienten, während die Sattelspule 5a das Magnetfeld der Sattelspule 5 nach außen hin kompensiert. Bei einer derartigen Anordnung ist jedoch die doppelte Anzahl von Spulen erforderlich, wobei außerdem die äußere Sattelspule 5a auch das Nutzfeld der inneren Sat telspule 5 schwächt.

Um bei Gradientenspulen die parasitären Magnetfelder zu kom pensieren, wurde in der bereits eingangs genannten US-Patent schrift 5 198 769 vorgeschlagen, die tesseralen Gradienten spulen nicht als Sattelspulen auszuführen, sondern in Form von senkrecht zur Längsachse des Untersuchungsraums liegenden Segmenten. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 4 dargestellt. Die Spulenachse einer derartigen Gradien tenspule erstreckt sich nun nicht mehr, wie bei der Ausfüh rung nach Fig. 2, in radialer Richtung, sondern in axialer Richtung. Die parasitäre radiale Feldkomponente ist wesent lich kleiner. Damit wird die Gefahr von Stimulationen durch schnell geschaltete Gradienten und die damit induzierten Ströme im Patienten deutlich geringer. Da Gradientenspulen dieser Bauform eine sehr kleine Fläche einschließen, weisen sie auch nur eine geringe Induktivität und eine kleine Ener giespeicherung auf. Auch der ohmsche Widerstand der Windungen bleibt aufgrund der kurzen Leitungslängen klein. Aufgrund dieser Faktoren werden an die Gradientenstromversorgung ge ringere Anforderungen gestellt. Die Lorentz-Kräfte auf die inneren und äußeren Wicklungssegmente sind entgegengesetzt gerichtet und gleichen einander aus. Im Magnetfeld entstehen daher in der Summe geringere Gesamtkräfte, so daß mit kon struktiv einfachen Mitteln mechanische Schwingungen gedämpft werden können. Damit wird auch der durch die Gradientenschal tung verursachte Lärm deutlich reduziert.

Schließlich läßt sich die Gradientenspule mit den einzelnen Segmenten kürzer aufbauen als herkömmliche Sattelspulen.

In einer in dieser Patentschrift beschriebenen Abwandlung werden die oben beschriebenen Segmente mit einer herkömm lichen Sattelspule kombiniert. Dabei weist die Segmentspule nur so viele Windungen auf, wie für eine optimale Schirmwir kung erforderlich sind.

Die segmentierte Gradientenspule nach Fig. 4 bietet zwar be reits eine gewisse Schirmwirkung zur Innenwand des Kryosta ten, bezüglich der aktiven Schirmung weist diese Konstruktion jedoch Nachteile gegenüber der herkömmlichen Sattelspule auf:

- Die segmentierte Gradientenspule weist in radialer Richtung eine größere Bauhöhe als herkömmliche aktiv geschirmte Sat telspulen auf, da das optimale Verhältnis der Radien des äußeren Wicklungsteils zum inneren Wicklungsteil gleich , also rund 1,414 ist. Eine Verringerung dieses Verhält nisses würde den nutzbaren linearen Bildbereich deutlich verschlechtern. Bei einer herkömmlichen aktiv geschirmten Sattelspule liegt das Verhältnis der Radien von innerer zu äußerer Spule typischerweise bei 1,24. Bei gleichem inneren Durchmesser der beiden Gradientenspulenkonstruktionen wäre daher die segmentierte Gradientenspulenanordnung 15% dic ker, d. h. die sogenannte Warmbohrung des Magneten wäre entsprechend zu vergrößern, was mit erheblichen Mehrkosten verbunden ist. Bei gleichem Durchmesser der Warmbohrung wä re andererseits der zur Verfügung stehende Innendurchmesser und damit der Untersuchungsraum enger, was ebenso höchst unerwünscht ist.
- Die Schirmwirkung der segmentierten Gradientenspule ist keineswegs perfekt, da die äußeren Windungen ein stärkeres Feld erzeugen als zur Kompensation notwendig wäre. Dies rührt daher, daß die Windungszahlen der äußeren und der inneren Wicklungsteile gleich sind. Bei einer Sattelspule liegt das Verhältnis der Windungszahlen für eine optimale Schirmung typischerweise bei 0,6 : 1.

Der Feldverlauf für eine Gradientenspulenkonstruktion nach Fig. 4 bei optimiertem Abstand zwischen den einzelnen Wick lungsteilen ist in Fig. 5 für die x-y-Ebene, also eine Ebene senkrecht zur Längsachse des Magnetfelds, dargestellt. Dieser Figur kann man qualitativ entnehmen, daß das Gradientenfeld im Bereich eines kreisförmigen Untersuchungsbereiches 9 rela tiv gut linear verläuft (d. h. die Feldlinien verlaufen gera de), daß aber außerhalb der Spulen ein verhältnismäßig großes Streufeld auftritt.

In Fig. 6 ist der Feldverlauf in der x-z-Ebene dargestellt, also in Längsrichtung (z-Richtung) der-Magnetachse. Ange strebt wird hier eine ausreichende Linearität innerhalb einer Ellipse 10. Man erkennt an der Krümmung der Feldlinien inner halb der Ellipse 10, daß diese Bedingung nur mangelhaft er füllt ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, Gradientenspulen für Kernspin tomographiegeräte so auszugestalten, daß man die Vorteile-so wohl der Sattelspulen-Konstruktion als auch der segmentierten Konstruktion erhält. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß ge löst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausge staltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angege ben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Fig. 7 bis 13 näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 7 ein erstes Ausführungsbeispiel für ein er findungsgemäßes Gradientenspulendesign,

Fig. 8 und 9 jeweils den Feldlinienverlauf in der x-y bzw. x-z-Ebene für ein Verhältnis von äußerem zu innerem Durchmesser von 0,2 m/0,715 m = 1,14,

Fig. 10 und 11 entsprechende Feldlinienverläufe für ein Verhältnis von äußerem zu innerem Radius von 0,22 m/0,175 m = 1,24,

Fig. 12 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit vier Segmenten,

Fig. 13 zeigt ebenfalls ein Ausführungsbeispiel mit vier Segmenten, wobei alle Anschlüsse auf einer Seite des Magneten herausgeführt sind.

Beim ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Fig. 7 ist eine segmentierte Gradientenspule für die x-Richtung dar gestellt. Ein die jeweiligen Richtungen festlegendes Koordi natenkreuz ist in Fig. 7 eingezeichnet. Die y-Gradientenspule ist nicht dargestellt, da sie identisch zur x-Gradientenspu le aufgebaut und gegenüber dieser lediglich um 90° um die Längsachse gedreht ist. Ebensowenig ist die z-Gradientenspule dargestellt, da sie in herkömmlicher Weise aufgebaut werden kann.

Die Gradientenspule nach Fig. 7 besteht aus zwei Spulenseg menten 11 und 12 mit jeweils zwei Wicklungen 11a, 11b bzw. 12a, 12b, deren Wickelflächen jeweils in einer Fläche senk recht zur Mittelachse liegen. Jede Wicklung 11a, 11b, 12a, 12b weist im Ausführungsbeispiel zwei Anschlußklemmen 15 bis 22 auf, über die Gradientenströme IG1 bzw. IG2 in der in Fig. 7 dargestellten Richtung eingespeist werden.

Am Beispiel der Wicklung 11a wird im folgenden die Leitungs führung dargestellt. Ein Strom IG1 wird über eine Klemme 15 eingespeist, dann in Uhrzeigerrichtung über einen inneren Bo gen 11a′ geführt, über einen äußeren Bogen 11a′′ zurückge führt und schließlich wieder über den inneren Bogen 11a′ in Uhrzeigerrichtung zur Klemme 16 zurückgeführt. Die Darstel lung betrifft soweit nur eine Windung. In der Praxis ist jede Wicklung 11a bis 12b natürlich aus sehr viel mehr Windungen zusammengesetzt. Der Strom wird dann über Leiter auf einem Rückführungsbogen 11a′′′ wieder auf dem obengenannten Pfad geführt. Der Rückführungsbogen 11a′′′ liegt in möglichst gro ßer Entfernung zum Zentrum des Gradientensystems, also zum Untersuchungsvolumen, damit das Gradientenfeld im Untersu chungsvolumen durch die Leiter im Rückführungsbogen 11a′ möglichst wenig gestört wird.

Die drei restlichen Wicklungen 11b, 12a, 12b sind identisch zur Wicklung 11a aufgebaut, wobei lediglich die Stromrichtung der unteren Wicklungen 11b, 12b entgegengesetzt zur Strom richtung der oberen Wicklungen 11a, 12a verläuft, damit der erforderliche Magnetfeldgradient in x-Richtung aufgebaut wird.

Bei jeder der Wicklungen 11a bis 11b weisen somit die inneren Wicklungsteile 11a′, 11b′, 12a′, 12b′ die doppelte Windungs zahl wie die zugeordneten äußeren Wicklungsteile auf. Damit entspricht die Windungszahl auf den äußeren Wicklungsteilen in etwa den Erfordernissen für eine aktive Schirmung, so daß im Vergleich zur bekannten Segmentspule Wirbelströme redu ziert werden. Bei optimiertem Abstand zwischen den Segmenten 11 und 12 wird bei einer Amperewindungszahl von 100 auf den inneren Wicklungsteilen und 50 auf den äußeren Wicklungstei len eine Gradientenstärke von 2,13 mT/m erzielt. In Fig. 8 ist der Feldverlauf in einer x-y-Ebene, die durch die Mitte des Untersuchungsvolumens 9 läuft, dargestellt. Man erkennt, daß im Vergleich zur herkömmlichen Anordnung im Untersu chungsvolumen 9 der Feldverlauf deutlich homogener ist und daß auch die Schirmwirkung wesentlich besser ist. Ferner liegt das Verhältnis der Durchmesser von innerem und äußerem Windungsteil nunmehr bei 0,2/0,175 = 1,14. Die radiale Aus dehnung der Gradientenspulen ist daher wesentlich geringer als bei der herkömmlichen Segmentspule und sogar besser als bei aktiv geschirmten Sattelspulen. Damit wird in der Warm bohrung des Magneten weniger Platz verbraucht, so daß man entweder bei gleicher Warmbohrung einen größeren Untersu chungsraum erhält oder bei gleichem Untersuchungsraum die Warmbohrung des Magneten kleiner machen kann.

Die beschriebene Konstruktion vereinigt weitgehend die Vor teile einer reinen Segmentspule und einer Sattelspule:

- Die Lorentz-Kräfte gleichen sich zwar nicht mehr exakt aus, so daß die Gradientenspule einer resultierenden Kraft unterworfen wird. Im Gegensatz zu Sattelspulen tritt je doch keine Biegemoment auf. Dieses Biegemoment stellt je doch die Hauptquelle für die Lärmentwicklung dar.
- Die Gradientenspulen werden wie bei herkömmlichen Segment spulen kürzer als Sattelspulen.
- Die Induktivität und der ohmsche Widerstand werden deut lich reduziert, wenn auch in geringerem Umfang als bei der herkömmlichen Segmentspule.
- Die physiologische Stimulation wird reduziert, da eine B_xy-Komponente nur durch die Leiterabschnitte erzeugt wird, die parallel zur z-Achse laufen. Diese weisen im Vergleich zu den Nutzwindungen auf dem inneren Radius je doch nur die halbe Ampere-Windungszahl auf und führen vom Untersuchungsvolumen weg.
- Aufgrund erster Untersuchungen kann von einer gleichwerti gen Linearität ausgegangen werden. Bei diesen Untersuchun gen wurde die Linearität lediglich in Hinblick auf den Ab stand zwischen den Segmenten optimiert. Die Optimierung weiterer Parameter, z. B. des Verhältnisses zwischen dem Durchmesser äußerer und innerer Wicklungsteile könnte noch Verbesserung bringen.
- Das Verhältnis der Durchmesser von äußeren zu inneren Wicklungsteilen ist sowohl im Vergleich zu herkömmlichen Segmentspulen als auch im Vergleich zu Sattelspulen klei ner. Damit bleibt bei gleichbleibender Warmbohrung des Ma gneten mehr Platz für den Patienten, für Hochfrequenzspu len usw.
- Die aktive Schirmwirkung zur Vermeidung von Wirbelströmen im Kryostaten dürfte ausreichend sein. Der Schirmfaktor kann durch Optimierung der Durchmesser von äußeren und in neren Wicklungsteilen festgelegt werden.
- Die Herstellbarkeit wird deutlich vereinfacht. Jedes Seg ment kann einfach auf einer flachen Scheiben-Form gewic kelt werden. Die einzelnen Segmente müssen dann lediglich zusammengesetzt werden.

Zu Vergleichszwecken wurde der Feldverlauf einer Gradienten spule nach dem erfindungsgemäßen Prinzip auch für einen äuße ren Radius von 0,22 m und einen inneren Radius von 0,175 m, al so einem Verhältnis von 1,24 durchgeführt. In den Fig. 10 und 11 sind die entsprechenden Feldverläufe dargestellt. So wohl die Feldhomogenität als auch die Schirmwirkung wurden verbessert.

Eine weiter verbesserte Linearität kann man erreichen, wenn man die tesseralen Gradientenspulen nicht, wie bisher darge stellt, aus zwei Segmenten, sondern aus vier Segmenten zusam mensetzt. Ein entsprechendes erstes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 12 dargestellt. Im folgenden wird die Leiterführung für die jeweils oberen Wicklungen 11a, 12a der Segmente 11 und 12 erläutert. Die Leiterführung für die anderen Wicklun gen verläuft entsprechend.

Der Gradientenstrom IG wird über eine Anschlußklemme 15 zuge führt und verläuft zunächst auf einem inneren Bogen 11a′ der Wicklung 11a im Uhrzeigersinn, dann auf einem äußeren Bogen 11a′′ in Gegenrichtung und wird schließlich wieder auf dem inneren Bogen 11a′ in Uhrzeigerrichtung geführt. Anschließend wird der Strom über einen Rückführungsbogen 11a′′′′ in größe rem Abstand zum Untersuchungsbereich 9 entgegengesetzt zur Uhrzeigerrichtung geführt und läuft dann über einen inneren Bogen 12a′ der Wicklung 12a im Uhrzeigersinn, auf einem äußeren Bogen 12a′′ zurück und wieder auf dem inneren Bogen 12a′ in Uhrzeigerrichtung zurück zu einer Anschlußklemme 16. Diese Darstellung-bezieht sich wiederum nur auf eine Windung. Bei der in der Praxis vorliegenden Vielzahl von Windungen werden diese über Rückführungsbögen 11a′′′ geschlossen. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Anschlüsse für je weils ein Wicklungspaar gesondert herausgeführt. Mit dieser Anordnung kann bei entsprechender Optimierung des Abstands der Segmente die Linearität verbessert bzw. bei vorgegebener Linearität der Untersuchungsraum vergrößert werden. Ferner erreicht man bei 100 Amperewindungen eine größere Gradienten feldstärke, nämlich 2,47 mT/m. Ein weiteres Ausführungsbei spiel für eine tesserale Gradientenspule mit vier Segmenten ist in Fig. 13 dargestellt. Dabei sind alle Anschlußklemmen 15 bis 18 auf einer Seite der Gradientenspule herausgeführt. Dies ist von besonderem Vorteil für sogenannte "insert"-Gra dientenspulen, also Gradientenspulen, die nicht fest in das Kernspintomographiegerät eingebaut sind, sondern, ähnlich wie lokale Hochfrequenzspulen an das Untersuchungsgerät angepaßt, in den Kernspintomographen eingeschoben werden. Hierbei ist die Leitungsführung für eine Windung:

- Einspeisung über eine erste Anschlußklemme 15
- innerer Bogen 14a′ der Wicklung 14a im Uhrzeigersinn
- Rückführung über den äußeren Bogen 14a′′
- innerer Bogen 14a′ wiederum im Uhrzeigersinn
- Rückführungsbogen 14a′′′ entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn
- innerer Bogen 13a′ der Wicklung 13a im Uhrzeigersinn
- Rückführung über den äußeren Bogen 13a′′
- innerer Bogen 13a′ wiederum im Uhrzeigersinn
- Rückführungsbogen 14a′′′ entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn
- innerer Bogen 12a′ der Wicklung 12a im Uhrzeigersinn
- Rückführung über den äußeren Bogen 12a′
- innerer Bogen 12a′ wiederum im Uhrzeigersinn
- Rückführungsbogen 14a′ entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn
- innerer Bogen 11a′ der Wicklung 11a im Uhrzeigersinn
- Rückführung über den äußeren Bogen 11a′
- innerer Bogen 11a′ wiederum im Uhrzeigersinn
- Rückführung zur Klemme 16.

Es ist zu betonen, daß damit wiederum nur eine Windung darge stellt ist, in der Praxis werden mehrere Windungen mit einem zusätzlichen Rückführungsbogen 11a′′′ aufgebracht.

Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen weisen die inne ren Wicklungsteile jeweils doppelt so viele Windungen auf wie die äußeren Wicklungsteile. Es ist selbstverständlich auch möglich, andere Verhältnisse dieser Windungszahlen zu wählen, wenn man die Gradientenspule nach Wirbelstromverhalten/ Lorentz-Kräften/Linearität usw. optimiert.

Claims

1. Tesserale Gradientenspule für Kernspintomographiegeräte, die zur Erzeugung magnetischer Feldgradienten in einem hohl zylinderförmigen Innenraum (1b) eines Grundfeldmagneten (1) um ein Untersuchungsvolumen angeordnet ist, wobei die Gra dientenspule aus mindestens zwei in axialer Richtung beab standeten Spulensegmenten (11 bis 14) besteht, wobei jedes Spulensegment (11 bis 14) aus mindestens zwei symmetrisch zu einer Mittelachse des zylinderförmigen Innenraumes (1b) ange ordneten Wicklungen besteht, wobei jede Wicklung aus einem inneren, auf einem geringeren Radius um die Mittelachse des Innenraums (1b) liegenden Wicklungsteil (11a′ bis 14b′) und einem äußeren, auf einem größeren Radius um die Mittelachse liegenden Wicklungsteil (11a′′ bis 14b′′) besteht, wobei innere und äußere Wicklungsteile (11a′ bis 14b′, 11a′′ bis 14b′′) entgegengesetzt stromdurchflossen sind, da durch gekennzeichnet, daß die Ampere- Windungszahl des äußeren Wicklungsteils (11a′′ bis 14b′′) jeder Wicklung geringer ist als die Ampere-Windungszahl des inneren Wicklungsteils (11a′ bis 14b′).

2. Tesserale Gradientenspule nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß das Ver hältnis der Ampere-Windungszahlen von äußeren und inneren Wicklungsteilen (11a′ bis 14b′, 11a′′ bis 14b′′) so gewählt wird, daß die Schirmwirkung der Gradientenspule optimiert wird.

3. Tesserale Gradientenspule nach Anspruch 1 oder 2, da durch gekennzeichnet, daß jede Gra dientenspule aus zwei symmetrisch zu einem Mittelpunkt des kugelförmigen Untersuchungsvolumens angeordneten Segment paaren mit jeweils einem ersten und einem zweiten Segment (11, 12; 13, 14) besteht, wobei für die Wicklungen (11a bis 14a, 11b bis 14b) jedes Segmentpaars (11 bis 14) jeweils zwei Anschlußklemmen (15 bis 22) vorgesehen sind, wobei der Strom über die jeweils erste Anschlußklemme (15, 17, 20, 22) eingespeist wird und in den Wicklungen jedes Segmentpaares wie folgt geführt wird:

- innerer Wicklungsteil (11a′′, 11b′′), erstes Segment (11)
- äußerer Wicklungsteil (11a′, 11b′), erstes Segment (11)
- innerer Wicklungsteil (11a′, 11b′′), erstes Segment (11)
- Rückführungsbogen (11a′′′) in Abstand zu einem Untersu chungsvolumen
- innerer Wicklungsteil (12a′′, 12b′′), zweites Segment (12)
- äußerer Wicklungsteil (12a′, 12b′), zweites Segment (12)
- innerer Wicklungsteil (12a′′, 12b′′), zweites Segment (12)
- zweite Anschlußklemme (16, 18).

4. Tesserale Gradientenspule nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Gradientenspule aus symmetrisch zu einem Mittelpunkt eines kugelförmigen Untersuchungsvolumens angeordneten Seg ment-Gruppen (11 bis 14) besteht, wobei für die einander ent sprechenden Wicklungen (11a bis 14b) aller Segmente (11 bis 14) gemeinsame Anschlußklemmen (15 bis 18) vorgesehen sind, wobei der Strom durch die entsprechenden Wicklungen aller Segmente wie folgt geführt wird:

- erste Anschlußklemme (15)
- innerer Wicklungsteil (14a′), erstes Segment (14)
- äußerer Wicklungsteil (14a′′), erstes Segment (14)
- innerer Wicklungsteil (14a′), erstes Segment (14)
- Rückführungsbogen (14a′′′) in Abstand zu einem Untersu chungsvolumen
- innerer Wicklungsteil (13a′), zweites Segment (13)
- äußerer Wicklungsteil (13a′′), zweites Segment (13)
- innerer Wicklungsteil (13a′), zweites Segment (13)
- Rückführungsbogen (14a′′′) in Abstand zu einem Untersu chungsvolumen
- innerer Wicklungsteil (11a′), N-tes Segment (11)
- äußerer Wicklungsteil (11a′′), N-tes Segment (11)
- innerer Wicklungsteil (11a′), N-tes Segment (11)
- zweite Anschlußklemme (16, 18).

5. Tesserale Gradientenspule nach Anspruch 4, da durch gekennzeichnet, daß alle An schlußklemmen (15 bis 18) auf einer Seite der Gradientenspule herausgeführt werden.