DE19610266A1

DE19610266A1 - Mit kernmagnetischer Resonanz arbeitende bildgebende Vorrichtung unter Verwendung asymmetrischer, drehmomentfreier aktiver Abschirmgradientenspulen

Info

Publication number: DE19610266A1
Application number: DE19610266A
Authority: DE
Inventors: Masafumi Kondo; Masao Yui
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-03-16
Filing date: 1996-03-15
Publication date: 1996-09-19
Anticipated expiration: 2016-03-16
Also published as: JPH08252235A; DE19610266B4; US5793209A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine mit magnetischer Kernresonanz arbeitende bildgebende Vorrichtung (Abbildungsvorrichtung) und insbesondere Gradientenspulen zur Erzeugung von Gradientenmagnetfeldern in einer mit magnetischer Kernresonanz arbeitenden bildgebenden Vorrichtung.

Bekanntlich ist die Abbildung unter Verwendung der magnetischen Kernresonanz ein Verfahren zur Abbildung mikroskopischer chemischer und physikalischer Informationen der Materie unter Verwendung des magnetischen Kernresonanzeffektes, bei welchem die Energie eines Radiofrequenzmagnetfeldes bei einer bestimmten Frequenz in Resonanz von einer Gruppe von Kernspins absorbiert werden kann, die eindeutige magnetische Momente aufweisen, die sich in einem homogenen statischen Magnetfeld befinden.

Diese magnetische Kernresonanzabbildung ist deswegen von starkem Interesse, infolge ihrer Fähigkeit zur Abbildung physikalischer Forminformationen bei einem lebenden Körper unter hohem Kontrast, und da mit ihr auch verschiedene andere Arten an Funktionsinformation abgebildet werden können, beispielsweise Magnetresonanz-Angiografie (MRA), die Abbildung von Gehirnfunktionen, eine Blutflußabbildung, eine Diffusionsabbildung, eine Abbildung der chemischen Verschiebung, eine Temperaturmessung und dergleichen.

Insbesondere gab es wesentliche Fortschritte bei dem Abbildungsverfahren, beispielsweise das mit enorm hoher Geschwindigkeit arbeitende MRI-Verfahren einschließlich des EPI-Verfahrens, ein Abtastverfahren mit hoher Geschwindigkeit einschließlich Fast-SE und GRASE und dergleichen. Diese Abbildungsverfahren erfordern wesentlich verbesserte Gradientenfeldeigenschaften (also eine beträchtliche Erhöhung der Gradientenfeldstärke und eine beträchtliche Verkürzung einer Umschaltzeit), um die Bildqualität zu verbessern und die Abbildungszeit zu verringern. In der jüngsten Vergangenheit wurde die Realisierung derartig wesentlich verbesserter Gradientenfeldeigenschaften durchführbar, infolge von Fortschritten bei Gradientenfeldversorgungsquellenverfahren bei einem Beschleuniger und dergleichen.

In der Praxis führt allerdings das Abtastverfahren mit äußerst hoher Geschwindigkeit zu einigen ernsthaften und schwierigen Problemen, die nachstehend aufgeführt sind: (1) Eine Erhöhung der psychologischen und körperlichen Belastungen eines Patienten infolge eines beträchtlichen Anstiegs (auf mehr als das 10-fache bei gewöhnlicher MRI) eines Geräuschpegels (eines Vibrationspegels); (2) die Erzeugung einer magnetischen Anregung infolge einer beträchtlichen Erhöhung (auf das mehrfache im Vergleich zu gewöhnlicher MRI) einer zeitlichen Änderungsrate eines Gradientenfeldes (dB/dt); und (3) eine Einschränkung bezüglich der Echtzeitleistung infolge eines beträchtlichen Anstiegs (auf ein Mehrfaches, verglichen mit gewöhnlicher MRI) der Erzeugung von Widerstandserwärmung. Ohne Lösung dieser Probleme besteht wenig Hoffnung, daß das Abtastverfahren mit äußerst hoher Geschwindigkeit als Routine- Diagnostikverfahren in der klinischen Praxis eingerichtet werden kann.

Seit einigen Jahren gibt es als Vorschlag zur Lösung der voranstehend geschilderten Schwierigkeiten für den begrenzten Fall der Abbildung eines Kopfabschnittes Vorschläge für verschiedene Arten kompakter Gradientenspulen (kompakter G- Spulen) für die Kopfabschnittabbildung, die wahlweise in einem MRI-System für die Ganzkörperabbildung angebracht werden könne. Im Vergleich mit einer üblichen G-Spule für die Ganzkörperabbildung mit denselben Gradientenfeldeigenschaften wird bei dieser kompakten G-Spule erwartet, daß mit ihr um mehr als einen Faktor 10 verringerte Geräusche erzielt werden können (infolge von Unterschieden bezüglich der Anzahl an Stromwindungen und der Leiterlänge), ein um ein mehrfaches kleinerer Wert von dB/dt (infolge eines Unterschiedes bezüglich der Gradientenfeldbereichsabmessungen), und eine geringere Wärmeerzeugung um mehr als einen Faktor 10 (infolge eines Unterschiedes bezüglich des spezifischen Widerstandes), um die Erzielung einer wesentlich verbesserten Echtzeitleistung zu realisieren.

Auf der Grundlage dieser wesentlich verbesserten Gradientenspuleneigenschaften gibt es potentiell einen großen Einsatzbereich verschiedener Abbildungsverfahren der nächsten Generation, beispielsweise MRA mit hoher Genauigkeit, Gehirnfunktionsabbildungen, Diffusions- und Perfusions- Abbildungen, usw. in der routinemäßigen klinischen Diagnose bei Kopfabschnitten. Darüber hinaus kann es ebenfalls möglich werden, einige vollständig neue Impulssequenzen für die Kopfabschnittabbildung zu entwickeln, die bei der Ganzkörperabbildung noch nicht mal durch Verwendung eines G- Spulensystems unter Verwendung von Beschleunigern verwirklicht werden könnten.

Allerdings traten bei den konventionellen, bekannten kompakten G-Spulen folgende Schwierigkeiten auf, wie sie in der Tabelle von Fig. 1 angegeben sind.

Zunächst einmal gibt es eine ASGC (ASGC: Active Shield Gradient Coil; Gradientenspule mit aktiver Abschirmung), welche durch eine Primärspule und eine Abschirmspule gebildet wird, um das bislang problematische Wirbelstrommagnetfeld wesentlich zu unterdrücken.

Diese ASGC mit kurzer Achse weist einen Felderzeugungsstromabschnitt zur Ausbildung eines gewünschten Gradientenmagnetfeldes und einen Rückkehrstromabschnitt zum einfachen Zurückbringen von Strömen von dem Feldausbildungsstromabschnitt auf, so daß in der Hinsicht eine Schwierigkeit auftrat, wenn die Axiallänge begrenzt ist, wie im Falle einer Kopfabschnittabbildung, wo sie auf die Länge bis zu den Schultern (bis zu 20 cm) begrenzt ist, der Einfluß des Rückführstromabschnitts so wesentlich sein kann, daß ein Kopfabschnittsabbildungsbereich wesentlich begrenzt wird (auf einen Bereich, der gerade noch den Gehirnabschnitt abdeckt, jedoch nicht die Kleinhirn- und Hirnstammabschnitte erfaßt).

Weiterhin gibt es einen Vorschlag für eine asymmetrische G- Spule, bei welcher der Stromrückführabschnitt einer Seite (Schulterseite gleich Kopfeinführungsseite) in der Axialrichtung einer G-Spule sehr nahe benachbart dem Stromrückführabschnitt der anderen Seite angeordnet ist. Fig. 2 zeigt eine asymmetrische, transversale G-Spule, die von Roemer vorgeschlagen wurde, wie in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 5-269099 (1993) beschrieben. Durch diese asymmetrische G-Spule wird es möglich, ein erforderliches Abbildungsgesichtsfeld für einen Kopfabschnitt zu erhalten, selbst wenn die Axiallänge auf die Länge bis zu den Schultern begrenzt ist, da das Verhältnis des Abbildungsgesichtsfeldes zur Axiallänge ausreichend groß wird.

Allerdings tritt bei dieser asymmetrischen G-Spule in der Hinsicht ein schwerwiegendes Problem auf, das ein Drehmoment infolge der Lorentz-Kraft erzeugt wird, die auf einen asymmetrischen Strompfad einwirkt. Darüber hinaus ist diese asymmetrische G-Spule keine aktive Abschirmspule, so daß das magnetische Streufeld überhaupt nicht unterdrückt wird, und auch das Problem eines Restwirbelstrommagnetfeldes bestehen bleibt.

Drittens gibt es einen Vorschlag für eine drehmomentfreie G- Spule von Abduljalil et al. und Petropoulost et al. jeweils in den 12th Annual Meetings of Society of Magnetic Resonance in Medicine, 1993. Als Beispiel zeigt Fig. 3 eine drehmomentfreie G-Spule, die von Abduljalil et al. vorgeschlagen wurde. Auch diese drehmomentfreie G-Spule stellt keine aktive Abschirmspule dar, so daß das magnetische Streufeld überhaupt nicht unterdrückt wird, und auch weiterhin das Problem des Restwirbelstrommagnetfeldes übrig bleibt.

Bis heute gab es keinen Vorschlag für eine kompakte G-Spule für eine Kopfabschnittabbildung, welche sämtliche voranstehend aufgeführten Anforderungen erfüllen kann, nämlich in Bezug auf den Abbildungsbereich, die Abschirmeigenschaften für das magnetische Streufeld, und die Ausschaltung des Drehmomentes.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Bereitstellung einer mit magnetischer Kernresonanz arbeitenden bildgebenden Vorrichtung, welche Gradientenspulen verwendet, die ein ausreichend großes Abbildungsgesichtsfeld für die Abbildung eines Kopfabschnittes zur Verfügung stellen können, welches vergleichbar mit jenem der konventionellen, asymmetrischen G-Spule ist, welche einen ausreichenden Unterdrückungseffekt für das Wirbelstrommagnetfeld zur Verfügung stellen können, der mit jenem bei der konventionellen ASGC vergleichbar ist, und welche eine im wesentlichen vollständige Drehmomentausschaltung erzielen.

Gemäß einer Zielrichtung der vorliegenden Erfindung wird eine Gradientenspule für die Abbildung mit magnetischer Kernresonanz zur Verfügung gestellt, welche aufweist: eine asymmetrische Gradientenspule mit aktiver Abschirmung, welche gebildet wird durch: eine Primärspule mit einer asymmetrischen Stromverteilung, bei welcher sämtliche Stromrückführungen asymmetrisch in Richtung auf eine Seite der Primärspule angeordnet sind, zur Erzeugung eines Gradientenmagnetfeldes; und eine Abschirmspule, die eine Stromverteilung zum Ausschalten eines magnetischen Streufeldes aufweist, das von der asymmetrischen Stromverteilung der Primärspule erzeugt wird; und eine Drehmomentausschaltungsspule, die in der Nähe der Primärspule und der Abschirmspule vorgesehen ist, und eine Stromverteilung zum Ausschalten eines auf die Primärspule und die Abschirmspule in einem statischen Magnetfeld einwirkenden Drehmoments aufweist; wobei die Primärspule das Gradientenmagnetfeld erzeugt, welches einen Gradientenfeldbeitrag von der Drehmomentausschaltungsspule ausschaltet, um ein gewünschtes Gradientenmagnetfeld zu erzeugen.

Gemäß einer weiteren Zielrichtung der vorliegenden Erfindung wird eine mit magnetischer Kernresonanz arbeitende Abbildungsvorrichtung zur Verfügung gestellt, welche aufweist: eine Gradientenspulenvorrichtung, welche eine asymmetrische Gradientenspule mit aktiver Abschirmung umfaßt, wobei die Gradientenspule durch eine Primärspule gebildet wird, die eine asymmetrische Stromverteilung aufweist, bei welcher sämtliche Stromrückführleitungen asymmetrisch zu einer Seite der Primärspule hin angeordnet sind, zur Erzeugung eines Gradientenmagnetfeldes; und eine Abschirmspule, die eine Stromverteilung zum Ausschalten eines magnetischen Streufeldes aufweist, welches durch die asymmetrische Stromverteilung der Primärspule erzeugt wird; und eine Drehmomentausschaltungsspule, die in der Nähe der Primärspule und der Abschirmspule vorgesehen ist, und eine Stromverteilung zum Ausschalten eines Drehmomentes aufweist, welches auf die Primärspule und die Abschirmspule in einem statischen Magnetfeld einwirkt; wobei die Primärspule das Gradientenmagnetfeld erzeugt, welches einen Gradientenfeldbeitrag von der Drehmomentausschaltungsspule ausschaltet, um ein gewünschtes Gradientenmagnetfeld zu erzeugen; und eine Abbildungseinrichtung zum Abbilden eines zu untersuchenden Körpers, der in statisches Magnetfeld eingebracht wird, durch Anlegen eines Radiofrequenzmagnetfeldes auf den zu untersuchenden Körper und Betreiben der Gradientenspulenvorrichtung auf solche Weise, daß das gewünschte Gradientenmagnetfeld an den zu untersuchenden Körper gemäß einer Impulssequenz angelegt wird, magnetische Kernresonanzsignale erfaßt werden, die von dem zu untersuchenden Körper in Reaktion auf das Radiofrequenzmagnetfeld und das Gradientenmagnetfeld ausgesandt werden, und die magnetischen Kernresonanzsignale bearbeitet werden, um magnetische Kernresonanzbilder zu konstruieren.

Gemäß einer weiteren Zielrichtung der vorliegenden Erfindung wird eine Gradientenspule für eine mit magnetischer Kernresonanz arbeitende Abbildungsvorrichtung zur Verfügung gestellt, welche aufweist: eine erste Gradientenspulenvorrichtung mit: einer ersten Primärspule, die eine asymmetrische Stromverteilung aufweist, bei welcher sämtliche Stromrückführungen asymmetrisch in Richtung zu einer Seite der ersten Primärspule angeordnet sind, zur Erzeugung eines ersten magnetischen Gradientenfeldes; und einer ersten Abschirmspule, die eine Stromverteilung zum Ausschalten eines magnetischen Kriechfeldes aufweist, welches durch die asymmetrische Stromverteilung der ersten Primärspule erzeugt wird; und einer zweiten Gradientenspulenvorrichtung, welche aufweist: eine zweite Primärspule, die eine asymmetrische Stromverteilung aufweist, bei welcher sämtliche Stromrückführungen asymmetrisch in Richtung auf eine Seite der zweiten Primärspule hin angeordnet sind, zur Erzeugung eines zweiten magnetischen Gradientenfeldes; und eine zweite Abschirmspule, die eine Stromverteilung zum Ausschalten eines magnetischen Kriechfeldes aufweist, welches von der asymmetrischen Stromverteilung der zweiten Primärspule erzeugt wird; wobei die erste und die zweite Gradientenspulenvorrichtung nebeneinander symmetrisch in bezug auf eine Grenze zwischen der ersten und zweiten Gradientenspulenvorrichtung angeordnet sind, und sowohl die erste als auch die zweite Gradientenspulenvorrichtung als Drehmomentausschaltungsspule arbeitet, um ein Drehmoment auszuschalten, welches auf die andere (also die zweite oder erste) Gradientenspulenvorrichtung in einem statischen Magnetfeld einwirkt.

Gemäß einer weiteren Zielrichtung der vorliegenden Erfindung wird eine mit magnetischer Kernresonanz arbeitende Abbildungsvorrichtung zur Verfügung gestellt, welche aufweist: eine erste Gradientenspulenvorrichtung, welche aufweist: eine erste Primärspule, die eine asymmetrische Stromverteilung aufweist, bei welcher sämtliche Stromrückführungen asymmetrisch in Richtung zu einer Seite der ersten Primärspule hin angeordnet sind, zur Erzeugung eines ersten Gradientenmagnetfeldes; und eine erste Abschirmspule, die eine Stromverteilung zum Ausschalten eines magnetischen Streufeldes aufweist, welches durch die asymmetrische Stromverteilung der ersten Primärspule erzeugt wird; eine zweite Gradientenspulenvorrichtung, welche aufweist: eine zweite Primärspule, die eine asymmetrische Stromverteilung aufweist, bei welcher sämtliche Stromrückführungen asymmetrisch in Richtung zu einer Seite der zweiten Primärspule hin angeordnet sind, zur Erzeugung eines zweiten Gradientenmagnetfeldes; und eine zweite Abschirmspule, die eine Stromverteilung zum Ausschalten eines magnetischen Streufeldes aufweist, welches durch die asymmetrische Stromverteilung der zweiten Primärspule erzeugt wird; wobei die erste und zweite Gradientenspulenvorrichtung einander benachbart symmetrisch in bezug auf eine Grenze zwischen der ersten und zweiten Gradientenspulenvorrichtung angeordnet sind, sowohl die erste als auch die zweite Gradientenspulenvorrichtung als Drehmomentausschaltungsspule arbeitet, um ein Drehmoment auszuschalten, welches auf die andere dieser Gradientenspulenvorrichtungen (also die zweite bzw. die erste) in einem statischen Magnetfeld einwirkt; und eine Abbildungseinrichtung zum Abbilden zweier Körper, die untersucht werden sollen, die in einem statischen Magnetfeld angeordnet sind, durch Anlegen von Radiofrequenzmagnetfeldern an die beiden zu untersuchenden Körper, und Betreiben der ersten und zweiten Gradientenspulenvorrichtungen auf solche Weise, daß die ersten und zweiten Gradientenmagnetfelder an die zwei zu untersuchenden Körper angelegt werden, entsprechend Impulssequenzen, dann magnetische Kernresonanzsignale erfaßt werden, die von den beiden zu untersuchenden Körpern in Reaktion auf die Radiofrequenzmagnetfelder und die ersten und zweiten Gradientenmagnetfelder ausgesandt werden, und die magnetischen Kernresonanzsignale bearbeitet werden, um magnetische Kernresonanzbilder zu konstruieren.

Gemäß einer weiteren Zielrichtung der vorliegenden Erfindung wird eine Abbildungsvorrichtung mit magnetischer Kernresonanz zur Verfügung gestellt, welche aufweist: eine Abbildungseinrichtung zur Abbildung eines zu untersuchenden Körpers, der in ein statisches Magnetfeld eingebracht wird, durch Anlegen eines Radiofrequenzmagnetfeldes und eines Gradientenmagnetfeldes an den zu untersuchenden Körper entsprechend einer Impulssequenz, Erfassen von magnetischen Kernresonanzsignalen, die von dem zu untersuchenden Körper in Reaktion auf das Radiofrequenzmagnetfeld und das Gradientenmagnetfeld ausgesandt werden, und Bearbeiten der magnetischen Kernresonanzsignale zur Konstruktion magnetischer Kernresonanzbilder; und eine Abstimmspule (Shimspule), die eine asymmetrische Stromverteilung aufweist, bei welcher zumindest eine Stromrückführung asymmetrisch entlang der Axialrichtung der Shimspule angeordnet ist, um die Homogenität des statischen Magnetfeldes einzustellen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:

Fig. 1 eine Tabelle, welche Merkmale verschiedener konventioneller Gradientenspulen zusammenfaßt;

Fig. 2 eine Perspektivansicht von Spulenmustern bei einer konventionellen, asymmetrischen Gradientenspule;

Fig. 3 eine Darstellung von Spulenmustern für eine konventionelle drehmomentfreie Gradientenspule;

Fig. 4 ein schematisches Blockschaltbild einer mit magnetischer Kernresonanz arbeitenden Abbildungsvorrichtung gemäß einer ersten bis achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 eine Querschnittsansicht einer asymmetrischen, drehmomentfreien Gradientenspule mit aktiver Abschirmung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 eine Darstellung von Strommustern in der asymmetrischen, drehmomentfreien Gradientenspule mit aktiver Abschirmung gemäß Fig. 5;

Fig. 7 eine Darstellung der Beziehung zwischen Stromverteilungen und Lorentz-Kräften in der asymmetrischen, drehmomentfreien Gradientenspule mit aktiver Abschirmung von Fig. 5;

Fig. 8 ein dreidimensionales Koordinatendiagramm zur Erläuterung der Lorentzkraft gemäß Fig. 7;

Fig. 9 eine Querschnittsansicht einer asymmetrischen, drehmomentfreien Gradientenspule mit aktiver Abschirmung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 10 eine Darstellung von Strommustern in der asymmetrischen, drehmomentfreien Gradientenspule mit aktiver Abschirmung von Fig. 9;

Fig. 11 eine Darstellung der Beziehung zwischen Stromverteilungen und Lorentz-Kräften in der asymmetrischen, drehmomentfreien Gradientenspule mit aktiver Abschirmung gemäß Fig. 9;

Fig. 12 eine Querschnittsansicht einer asymmetrischen, drehmomentfreien Gradientenspule mit aktiver Abschirmung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 13 eine Darstellung von Strommustern in der asymmetrischen, drehmomentfreien Gradientenspule mit aktiver Abschirmung von Fig. 12;

Fig. 14 eine Darstellung der Beziehung zwischen Stromverteilungen und Lorentz-Kräften in der asymmetrischen drehmomentfreien Gradientenspule mit aktiver Abschirmung von Fig. 12;

Fig. 15 eine Querschnittsansicht einer asymmetrischen, drehmomentfreien Gradientenspule mit aktiver Abschirmung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 16 eine Darstellung von Strommustern in der asymmetrischen, drehmomentfreien Gradientenspule mit aktiver Abschirmung von Fig. 15;

Fig. 17 eine Darstellung der Beziehung zwischen Stromverteilungen und Lorentz-Kräften in der asymmetrischen, drehmomentfreien Gradientenspule mit aktiver Abschirmung von Fig. 15;

Fig. 18 eine Darstellung von Spulenmustern für eine asymmetrische, drehmomentfreie Gradientenspule mit aktiver Abschirmung gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 19 eine Darstellung von Spulenmustern für eine asymmetrische, drehmomentfreie Gradientenspule mit aktiver Abschirmung gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 20 eine Querschnittsansicht einer möglichen Ausbildung einer asymmetrischen, drehmomentfreien Gradientenspule mit aktiver Abschirmung gemäß der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 21 eine Querschnittsansicht einer weiteren möglichen Ausbildung einer asymmetrischen, drehmomentfreien Gradientenspule mit aktiver Abschirmung gemäß der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 22 eine Querschnittsansicht einer möglichen Ausbildung einer asymmetrischen, drehmomentfreien Gradientenspule mit aktiver Abschirmung gemäß der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 23 eine Querschnittsansicht einer weiteren möglichen Ausbildung einer asymmetrischen, drehmomentfreien Gradientenspule mit aktiver Abschirmung gemäß der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 24 eine Querschnittsansicht einer asymmetrischen, drehmomentfreien Gradientenspule mit aktiver Abschirmung gemäß der neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 25 eine Darstellung von Strommustern in der asymmetrischen, drehmomentfreien Gradientenspule mit aktiver Abschirmung gemäß Fig. 24;

Fig. 26 eine schematische Querschnittsansicht einer möglichen Ausbildung eines Abbildungsabschnittes einer mit magnetischer Kernresonanz arbeitenden Abbildungsvorrichtung bei der neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 27 eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren möglichen Ausbildung eines Abbildungsabschnittes einer mit magnetischer Kernresonanz arbeitenden Abbildungsvorrichtung bei der neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 28 eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren möglichen Ausbildung eines Abbildungsabschnittes einer mit magnetischer Kernresonanz arbeitenden Abbildungsvorrichtung bei der neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 29 eine schematische Querschnittsansicht einer konventionellen Ausbildung eines supraleitenden Magneten;

Fig. 30 eine schematische Querschnittsansicht einer Ausbildung eines supraleitenden Magneten bei der neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 31 ein schematisches Blockschaltbild einer möglichen Ausbildung eines Systems für eine mit magnetischer Kernresonanz arbeitende Abbildungsvorrichtung einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 32 ein schematisches Blockschaltbild einer weiteren möglichen Ausbildung eines Systems für eine mit magnetischer Kernresonanz arbeitende Abbildungsvorrichtung bei der neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 33 ein schematisches Blockschaltbild einer weiteren möglichen Ausbildung eines Systems für eine mit magnetischer Kernresonanz arbeitende Abbildungsvorrichtung bei einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 34 eine schematische Querschnittsansicht einer möglichen Shimspulenanordnung für einen Abbildungsabschnitt einer mit magnetischer Kernresonanz arbeitenden Abbildungsvorrichtung bei der zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 35 eine schematische Querschnittsansicht einer vergleichbaren Shimspulenanordnung für einen Abbildungsabschnitt einer mit magnetischer Kernresonanz arbeitenden Abbildungsvorrichtung bei der zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 36A bis 36F Perspektivansichten von Spulenmustern für verschiedene Shimspulen für eine mit magnetischer Kernresonanz arbeitende Abbildungsvorrichtung gemäß der zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 37A bis 37F Perspektivansichten von Spulenmustern für verschiedene konventionelle Shimspulen für eine mit magnetischer Kernresonanz arbeitende Abbildungsvorrichtung;

Fig. 38 eine schematische Querschnittsansicht der Ausbildung eines Abbildungsabschnittes für eine mit magnetischer Kernresonanz arbeitende Abbildungsvorrichtung bei der elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 39 eine schematische Querschnittsansicht der Ausbildung eines Abbildungsabschnittes für eine konventionelle, mit magnetischer Kernresonanz arbeitende Abbildungsvorrichtung.

Zuerst wird eine mit magnetischer Kernresonanz arbeitende Abbildungsvorrichtung beschrieben, die zum Einsatz bei den nachstehend geschilderten ersten bis achten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung geeignet ist, und den in Fig. 4 dargestellten Gesamtaufbau aufweist.

Diese mit magnetischer Kernresonanz arbeitende Abbildungsvorrichtung von Fig. 4 umfaßt: einen Hauptmagneten 11 zur Erzeugung eines statischen Magnetfeldes; eine Hauptmagnetstromversorgungsquelle 12 zur Versorgung des Hauptmagneten 11; Primärspulen 13 zur Erzeugung von Gradientenmagnetfeldern, die an einen zu untersuchenden Körper 17 angelegt werden sollen; Abschirmspulen 14, die um die primären Gradientenspulen 13 herum angeordnet sind; Drehmomentausschaltungsspulen 15, die den Primärspulen 13 und den Abschirmspulen 14 zugeordnet vorgesehen sind; eine Gradientenspulenstromversorgungsquelle 16 zum Betreiben der primären Gradientenspulen 13, der Abschirmspulen 14 und der Drehmomentausschaltungsspulen 15; Shimspulen (Abstimmspulen) 18 zur Einstellung der Homogenität des statischen Magnetfeldes; eine Shimspulenstromversorgungsquelle 19 zum Betreiben der Shimspulen 18; eine Sonde 21 zum Anlegen von Radiofrequenzimpulsen (RF-Impulsen) an einen zu untersuchenden Körper 17, und zum Empfang magnetischer Kernresonanzsignale (NMR-Signale) von dem zu untersuchenden Körper 17; eine Radiofrequenzabschirmung 22, die zwischen den primären Gradientenspulen 13 und der Sonde 21 vorgesehen ist; eine Sendereinheit 20 zum Treiben der Sonde 21 zur Aussendung der gewünschten Radiofrequenzimpulse; eine Radiofrequenzabschirmung 22, die zwischen den Primärspulen 13 und der Sonde 21 vorgesehen ist; und eine Empfängereinheit 23 zur Erfassung der NMR-Signale, die von der Sonde 21 empfangen werden.

Weiterhin weist die Vorrichtung von Fig. 4 darüber hinaus auf: eine Datenerfassungseinheit 24 zur Erfassung und Analog/Digitalwandlung der NMR-Signale, die von der Empfängereinheit 23 erfaßt werden; eine Datenbearbeitungseinheit 25 zur Datenverarbeitung der A/D- gewandelten NMR-Signale, um das gewünschte NMR-Bild zu rekonstruieren; eine Anzeigeeinheit 28 zur Anzeige des NMR- Bildes, welches von der Datenverarbeitungseinheit 25 rekonstruiert wird; eine Systemsteuerung 26 zum Steuern der Betriebsabläufe der Hauptmagnetstromversorgungsquelle 12, der Gradientenspulenstromversorgungsquelle 15, der Shimspulenstromversorgungsquelle 19, der Sendereinheit 20, der Empfängereinheit 23, der Datenerfassungseinheit 24 und der Datenverarbeitungseinheit 25, zur Bereitstellung der gewünschten Abbildungsimpulssequenz; und eine Konsole 27, über welche ein Benutzer verschiedene Steuerbefehle an die Systemsteuerung 26 und die Datenverarbeitungseinheit 25 eingibt.

Hierbei wird der Hauptmagnet 11 von der Hauptmagentstromversorgungsquelle 12 versorgt, wogegen die primären Graduentenspulen 13, die Abschirmspulen 14 und die Drehmomentausschaltungsspulen 15 in Reihe geschaltet sind, und gemeinsam von der Gradientenspulenstromversorgungsquelle 16 versorgt werden, wogegen die Shim-Spulen 18 von der Shim- Spulenstromversorgungsquelle 19 versorgt werden, so daß ein gleichförmiges statisches Magnetfeld und die Gradientenmagnetfelder, welche lineare Gradienten in drei gegenseitig orthogonalen Richtungen aufweisen, an den zu untersuchenden Körper angelegt werden.

In der Vorrichtung gemäß Fig. 4 wird der zu untersuchende Körper 17 innerhalb des statischen Magnetfeldes angeordnet, welches von dem Hauptmagneten 11 erzeugt wird, und werden drei orthogonale Gradientenmagnetfelder, die von den primären Gradientenspulen 13 erzeugt werden, dem statischen Magnetfeld überlagert, während die RF-Impulse (Radiofrequenzimpulse) durch die Sonde 21 angelegt werden, entsprechend der gewünschten Abbildungsimpulsfrequenz.

Dann werden von der Sonde 21 die NMR-Signale empfangen, die von den Patienten 17 in Reaktion auf das Anlegen der RF- Impulse ausgesandt werden. Hierbei kann die gemeinsame Probe 21 für das Aussenden RF-Impulse und den Empfang der NMR- Signale verwendet werden, oder können getrennte Sonden 21 für das Aussenden der RF-Impulse beziehungsweise den Empfang der NMR-Signale vorgesehen werden.

Die NMR-Signale, die von der Sonde 21 empfangen werden, werden an der Empfängereinheit 23 erfaßt, erfahren eine A/D- Umwandlung an der Datenerfassungseinheit 24, und werden der Datenverarbeitungseinheit 25 zugeführt, welche die gewünschten NMR-Bilder dadurch rekonstruiert, daß geeignete Datenverarbeitungsvorgänge durchgeführt werden, beispielsweise die Fouriertransformation, um die Dichteverteilung der gewünschten Kerne innerhalb des zu untersuchenden Körpers 17 und dergleichen zu berechnen.

Die rekonstruierten NMR-Bilder werden dann an der Anzeigeeinheit 28 angezeigt.

Nunmehr wird im einzelnen die erste Ausführungsform der asymmetrischen, drehmomentfreien Gradientenspule mit aktiver Abschirmung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Fig. 5 zeigt die Ausbildung der asymmetrischen, drehmomentfreien G-Spule (für den X- oder Y-Kanal) mit aktiver Abschirmung bei der ersten Ausführungsform. Es wird darauf hingewiesen, daß die G-Spule für den Z-Kanal prinzipiell keine Stromrückführung aufweist wie die G-Spule für den X- oder Y- Kanal, so daß die G-Spule für den Z-Kanal keinen Beitrag zu dem Abbildungsgesichtsfeld liefert.

Die G-Spule von Fig. 5 weist eine asymmetrische ASGC 2a auf, um das effektive Gradientenfeld zu erzeugen (welches das Abbildungsgesichtsfeld festlegt, in welchem ein Kopfabschnitt eines Patienten angeordnet werden soll, wie in Fig. 5 gezeigt ist), welches durch eine Primärspule 13 und eine Abschirmspule 14 erzeugt wird.

Zusätzlich ist neben dieser asymmetrischen ASGC 2a weiterhin eine vollständig abgeschirmte Drehmomentausschaltungsspule 2b vorgesehen, um das Drehmoment auszuschalten, welches in der asymmetrischen ASGC 2a erzeugt wird. Diese Drehmomentausschaltungsspule 2d wird durch eine Drehmomentausschaltungs-Primärspule 15a und eine Drehmomentausschaltungs-Abschirmspule 15b gebildet, ähnlich wie die asymmetrische ASGC 2a.

Hierbei ist der Beitrag von der Drehmomentausschaltungsspule 2b zur Ausbildung des Gradientenfeldes im wesentlichen vernachlässigbar, und weist das magnetische Streufeld von der Drehmomentausschaltungsspule 2b im wesentlichen den Wert 0 auf. Die asymmetrische ASGC 2a wird nämlich vorher so konstruiert, daß sie ein Stromprofil aufweist, welches im wesentlichen einen Gradientenfeldbeitrag von der Drehmomentausschaltspule 2b ausschalten kann.

Daher kann die in Fig. 5 gezeigte G-Spule sämtliche Bedingungen in bezug auf den Abbildungsbereich erfüllen, der zur Abbildung eines gesamten Kopfabschnitts erforderlich ist, sowie die Anforderungen an die Abschirmeigenschaften für das magnetische Streufeld, sowie an die Drehmomentausschaltung.

Fig. 6 zeigt Strommuster in verschiedenen Schnitten der G- Spule von Fig. 5. Hierbei ist das Strommuster im wesentlichen das fingerabdruckförmige Muster in jedem Schnitt. In Fig. 6 bezeichnen Pfeile die Relativbeziehungen der Stromrichtungen.

Fig. 7 zeigt die Beziehung zwischen den Stromverteilungen und den Lorentz-Kräften in der G-Spule von Fig. 5. In Fig. 7 bezeichnet Fc die Lorentzkraft, die auf die Primärspule 13 der asymmetrischen ASGC 2a einwirkt, Fs bezeichnet die Lorentzkraft, die auf die Abschirmspule 14 der asymmetrischen ASGC 2a einwirkt, Ftc,c bezeichnet die Lorentzkraft, die auf die Drehmomentausschaltungsprimärspule 15a der Drehmomentausschaltungsspule 2b einwirkt, und Ftc, s bezeichnet die Lorentzkraft, die auf die Drehmomentausschaltungabschirmspule 15b der Drehmomentausschaltspule 2b einwirkt. Weiterhin bezeichnet ρc einen Radius von einem Schwerpunkt von Leitern für die Primärspule 13 und der Drehmomentausschaltungsprimärspule 15a, und bezeichnet ρs einen Radius von einem Schwerpunkt von Leitern für die Abschirmspule 15 und die Drehmomentausschaltungsabschirmspule 15b.

Unter Bezugnahme auf das dreidimensionale Koordinatendiagramm von Fig. 8 wird nun mit mehr Einzelheiten eine konkrete Bedingung für das Ausschalten des Drehmomentes infolge der in Fig. 7 gezeigten Lorentzkräfte beschrieben.

Wie aus Fig. 8 hervorgeht, kann die Lorentzkraft dF, die auf ein Stromelement Iρ/dΦ in der Φ-Richtung innerhalb eines statischen Magnetfeldes B_Φ einwirkt, durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt werden. Hierbei wird das statische Magnetfeld B_Φ ausgedrückt als B_Φ (ρ, Φ, z), da das statische Magnetfeld in der Axialrichtung eines Magneten nicht unbedingt im allgemeinen homogen sein muß, und eine gewisse räumliche Abhängigkeit zeigen kann.

dF = (B_Φ (ρ, Φ, z) kΦ+dzρdΦcosΦ,
B_Φ (ρ, Φ, z) k+dzρdΦsinΦ

wobei K_Φ eine Stromdichte in der Φ-Richtung auf solche Weise ist, daß I = kΦdz ist.

Andererseits ist ein Ortsvektor r, der in Fig. 8 gezeigt ist, ein Vektor vom Ursprung zum voranstehend geschilderten Stromelement Iρ/dΦ, der durch folgende Gleichung (2) ausgedrückt werden kann.

r = (ρcos Φ, ρsin Φ, z).

Daher kann das Drehmoment infolge der voranstehend erwähnten Lorentzkraft dF in bezug auf den Ursprung durch nachstehende Gleichung (3) ausgedrückt werden.

dF × r = (BΦ (ρ, Φ, z) k_Φ ρzsinΦdΦdz, - B_Φ (ρ, Φ, z) kΦρzcosΦdΦdz, 0).

Aus den voranstehend geschilderten Tatsachen folgt, daß die Drehmomentausschaltungsbedingung für die asymmetrische, drehmomentfreie G-Spule mit aktiver Abschirmung von Fig. 5 durch folgende Gleichung (4) ausgedrückt werden kann:

wobei Indizes c, s, tc,c, und tc,s der Primärspule 13 entsprechen, der Abschirmspule 14, der Drehmomentausschaltungsprimärspule 15a bzw. der Drehmomentausschaltungsabschirmspule 15b von Fig. 5. Hierbei entspricht der Integrationsbereich für eine Variable z in jedem Term dem Bereich der Stromverteilung in z-Richtung eines entsprechenden Spulenteils in Fig. 5. Die Gleichung (4) kann als die Einschränkungsbedingung zum Zeitpunkt des Entwurfs der D-Spule von Fig. 5 angesehen werden.

Nachstehend wird im einzelnen die zweite Ausführungsform der asymmetrischen, drehmomentfreien Gradientenspule mit aktiver Abschirmung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Hierbei werden gleiche oder entsprechende Teile wie bei der ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Fig. 9 zeigt die Ausbildung der asymmetrischen, drehmomentfreien G-Spule (für den X- oder Y-Kanal) mit aktiver Abschirmung bei der zweiten Ausführungsform. Der Grund dafür, daß die G-Spule von Fig. 9 nur für die X- und Y-Kanäle verwendet wird, ist der gleiche wie bei der ersten Ausführungsform.

Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform gemäß Fig. 5, welche die vollständig abgeschirmte Drehmomentausschaltspule 2b verwendet, wird bei der zweiten Ausführungsform von Fig. 9 eine nicht abgeschirmte Drehmomentausschaltspule 2c des sogenannten Fingerabdrucktyps verwendet. Die nicht abgeschirmte Drehmomentausschaltspule 2c des Fingerabdrucktyps wird durch eine einzelne Drehmomentausschaltspule 15c gemäß Fig. 9 gebildet. Im übrigen ist der Aufbau dieser G-Spule von Fig. 9 im wesentlichen so wie bei jener gemäß Fig. 5.

Die voranstehend geschilderte erste Ausführungsform ist in der Hinsicht vorteilhaft, daß auch das magnetische Streufeld von der Drehmomentausschaltspule vollständig abgeschirmt wird. Andererseits weist, wie aus Fig. 5 deutlich werden sollte, die G-Spule gemäß Fig. 5 auch in folgender Hinsicht Nachteile auf: (1) Das Gewicht der Drehmomentausschaltspule (einschließlich des Gewichtes des Leiters) erhöht sich wesentlich, so daß die Transportierbarkeit der G-Spule, die wahlweise in der MRI für Ganzkörperabbildung installiert werden kann, beeinträchtigt ist; (2) die Induktivität der Drehmomentausschaltspule ist groß, da sie vollständig abgeschirmt ist, so daß die Gradientenfeldumschaltleistung schlechter ist; und (3) der Entwurf und die Herstellung der G-Spule ist nicht besonders einfach, und daher kann diese G-Spule einen hohen Kostenaufwand erfordern.

Tatsächlich können der Gradientenfeldbeitrag und das Restwirbelstrommagnetfeld der Drehmomentausschaltspule dadurch berücksichtigt werden, daß die Ausbildung und Anordnung der ASGC-Spule und der Drehmomentausschaltspule so gewählt werden, daß sich diese beiden Anteile ausgleichen. Daher wird bei der zweiten Ausführungsform die nicht abgeschirmte Drehmomentausschaltspule des Fingerabdrucktyps verwendet, um eine wesentliche Verringerung des Gewichtes, der Induktivität und der Kosten zu erzielen, wobei eine wirksame Drehmomentausschaltung sichergestellt ist.

Fig. 10 zeigt Strommuster in verschiedenen Schnitten der G- Spule von Fig. 9. Hierbei ist, ebenso wie bei der ersten Ausführungsform, das Strommuster im wesentlichen ein fingerabdruck-förmiges Muster in jenem Schnitt. In Fig. 10 bezeichnen Teile die Relativbeziehungen der Stromrichtungen. Auf der Seite der asymmetrischen ASGC 2a ist die Amperewindungszahl der Primärspule 13 größer als jene der Abschirmspule 14, so da die Stromrichtung der Drehmomentausschaltspule 15c entgegengesetzt zu jener der Primärspule 13 der asymmetrischen ASGC 2a verläuft.

Fig. 11 zeigt die Beziehung zwischen den Stromverteilungen und den Lorentz-Kräften in der G-Spule von Fig. 9. In Fig. 11 bezeichnet Fc die Lorentzkraft, die auf die Primärspule 13 der asymmetrischen ASGC 2a einwirkt, Fs bezeichnet die Lorentzkraft, die auf die Abschirmspule 14 der asymmetrischen ASGC 2a einwirkt, und Ftc bezeichnet die auf die Drehmomentausschaltspule 15c einwirkende Lorentzkraft. Weiterhin ist ρc ein Radius von einem Schwerpunkt eines Leiters für die Primärspule 13 aus, ρs ein Radius von einem Schwerpunkt eines Leiters für die Abschirmspule 14 aus, und ρtc ein Radius von einem Schwerpunkt eines Leiters für die Drehmomentausschaltspule 15c aus.

Daher kann die Drehmomentausschaltbedingung für diese asymmetrische, drehmomentfreie G-Spule mit aktiver Abschirmung von Fig. 9 durch die folgende Gleichung (5) ausgedrückt werden, ähnlich wie im Falle der ersten Ausführungsform:

wobei Indizes c, s, und tc der Primärspule 13, der Abschirmspule 14 und der Drehmomentausschaltspule 15c von Fig. 9 entsprechen. Hierbei entspricht der Integrationsbereich für die Variable z in jedem Term einem Bereich der Stromverteilung in der z-Richtung eines zugehörigen Spulenteils in Fig. 9.

Da der Schwerpunkt der nicht abgeschirmten Drehmomentausschaltspule 2c des Fingerabdrucktyps weiter von der asymmetrischen ASGC 2a entfernt ist, nehmen im Prinzip der Gradientenfeldbeitrag und die Restwirbelstrommagnetfeldstärke von dieser Drehmomentausschaltspule 2c ab, während das Drehmoment und die Induktivität ungeändert bleiben. Wenn andererseits der Stromverteilungsbereich der Drehmomentausschaltspule 2c eingeengt wird, während der Schwerpunkt beibehalten wird, so nimmt die Anzahl an Amperewicklungen zu, die für das Ausschalten des Drehmoments erforderlich sind, so daß also die Induktivität der Drehmomentausschaltspule 2c zunimmt.

Konstruiert man die nicht abgeschirmte Drehmomentausschaltspule 2c des Fingerabdrucktyps unter Berücksichtigung dieser unterschiedlichen Abhängigkeiten, so ist es möglich, eine asymmetrische, drehmomentfreie G-Spule mit aktiver Abschirmung unter wesentlicher Verringerung des Gewichtes, der Induktivität und der Kosten zu erhalten, bei welcher der Gradientenfeldbeitrag und die Restwirbelstrommagnetfeldstärke von der Drehmomentausschaltspule 2c vernachlässigbar sind. Es wird darauf hingewiesen, daß der Radius ptc des Schwerpunktes des Leiters für die Drehmomentausschaltspule 2c ebenfalls einen Parameter darstellt, der bei der Konstruktion der Drehmomentausschaltspule 2c geändert werden kann, und auch auf geeignete Weise unter Berücksichtigung der Induktivität, des Gradientenfeldbeitrages und der Restwirbelstrommagnetfeldstärke der Drehmomentausschaltspule c festgelegt werden, ebenso unter Berücksichtigung der baulichen Gegebenheiten der asymmetrischen ASGC 2a.

Als nächstes wird die dritte Ausführungsform der asymmetrischen, drehmomentfreien Gradientenspule mit aktiver Abschirmung gemäß der vorliegenden Erfindung im einzelnen beschrieben. Hierbei werden Bestandteile, die jenen der voranstehend geschilderten Ausführungsformen gleichen oder entsprechenden, mit den selben Bezugszeichen bezeichnet.

Fig. 12 zeigt eine Ausbildung der asymmetrischen, drehmomentfreien G-Spule (für den X- oder Y-Kanal) mit aktiver Abschirmung bei der dritten Ausführungsform. Der Grund dafür, daß diese G-Spule von Fig. 12 nur für die X- und Y-Kanäle verwendet wird, ist derselbe wie bei der ersten Ausführungsform.

Im Unterschied zur zweiten Ausführungsform von Fig. 9, welche eine nicht-abgeschirmte Drehmomentausschaltspule 2c des Fingerabdrucktyps verwendet, wird bei der dritten Ausführungsform von Fig. 12 eine nicht abgeschirmte Drehmomentausschaltspule 2d des Satteltyps eingesetzt. Die nicht abgeschirmte Drehmomentausschaltspule d des Satteltyps wird durch eine einzige Drehmomentausschaltspule 15d gebildet, wie in Fig. 12 gezeigt ist. Im übrigen ist die Anordnung dieser G-Spule von Fig. 12 im wesentlichen ebenso wie bei jener gemäß Fig. 9.

Der einzige Unterschied gegenüber der zweiten Ausführungsform besteht daher darin, daß sich der Typ nicht abgeschirmten Drehmomentausschaltspule vom Fingerabdrucktyp zum Satteltyp ändert. Aus diesem Grund weist die dritte Ausführungsform im Vergleich zur zweiten Ausführungsform folgende Vorteile auf: (1) Die Spule kann eng sattelförmig gewickelt werden, so daß die Axiallänge der Drehmomentausschaltspule weiter verringert werden kann, und das Gewicht der Drehmomentausschaltspule weiter reduziert werden kann; (2) die Spule kann eng sattelförmig gewickelt werden, so daß der Stromabschnitt auf der Seite der asymmetrischen ASGC 2a der Drehmomentausschaltspule weiter weg von der asymmetrischen ASGC 2a angeordnet werden kann, und daher der Gradientenfeldbeitrag und die Restwirbelstrommagnetfeldstärke von der Drehmomentausschaltspule weiter verringert werden können; und (3) die Konstruktion und die Herstellung G-Spule werden einfacher, so daß der für die G-Spule erforderliche Kostenaufwand noch weiter verringert werden kann.

Fig. 13 zeigt Strommuster in verschiedenen Abschnitten der G- Spule von Fig. 12. Hierbei ist das Strommuster für die asymmetrische ASGC 2a im wesentlichen das fingerabdruckförmige Muster, wogegen das Strommuster für die Drehmomentausschaltspule 2d im wesentlichen ein sattelförmiges Muster zeigt. In Fig. 13 bezeichnen Pfeile die relativen Beziehungen der Stromrichtungen. Auf der Seite der asymmetrischen ASGC 2a ist die Amperewindungszahl der Primärspule 13 größer als jene der Abschirmspule 14, so daß die Stromrichtung der Drehmomentausscheidungsspule 15d entgegengesetzt zu jener der Primärspule 13 der asymmetrischen ASGC 2a verläuft, ähnlich wie bei der zweiten Ausführungsform.

Fig. 14 zeigt die Beziehung zwischen den Stromverteilungen und den Lorentz-Kräften in der G-Spule von Fig. 12. Fig. 14 entspricht Fig. 11 für die zweite Ausführungsform, abgesehen davon, daß die Stromverteilung der Drehmomentausschaltspule 2d bei der dritten Ausführungsform sich von jener der Drehmomentausschaltspule 2c bei der zweiten Ausführungsform unterscheidet.

Die Drehmomentausschaltbedingung und die anderen Konstruktionsbedingungen für die asymmetrische, drehmomentfreie G-Spule mit aktiver Abschirmung von Fig. 12 sind daher die gleichen wie im Falle der zweiten Ausführungsform.

Nachstehend wird im einzelnen die vierte Ausführungsform der asymmetrischen, drehmomentfreien Gradientenspulen mit aktiver Abschirmung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Hierbei werden Elemente gleich oder entsprechend denen bei den voranstehend geschilderten Ausführungsformen mit den selben Bezugszeichen bezeichnet.

Fig. 15 zeigt eine Ausbildung der asymmetrischen, drehmomentfreien G-Spule mit aktiver Abschirmung (für den X- oder Y-Kanal) bei dieser vierten Ausführungsform. Der Grund dafür, daß diese G-Spule von Fig. 12 nur für die X- und Y- Kanäle verwendet wird, ist derselbe wie bei der ersten Ausführungsform.

Die vierte Ausführungsform von Fig. 15 verwendet eine vollständig abgeschirmte Drehmomentausschaltspule 2e, die durch eine Satteltyp-Drehmomentausschaltprimärspule 15e und eine Fingerabdrucktyp-Drehmomentausschaltabschirmspule 15f gebildet wird, wie aus Fig. 15 hervorgeht. Der übrige Aufbau der G-Spule von Fig. 15 ist im wesentlichen ebenso wie in Fig. 5.

Diese G-Spule von Fig. 15 kann vollständig das Wirbelstrommagnetfeld von der Drehmomentausschaltspule 2e unterdrücken, ebenso wie bei der ersten Ausführungsform von Fig. 5. Darüber hinaus weist, infolge der Verwendung der Satteltyp-Drehmomentausschaltprimärspule 15e, im Vergleich zur ersten Ausführungsform die vierte Ausführungsform folgende Vorteile auf: (1) Die Spule kann eng sattelförmig gewickelt werden, so daß die Axiallänge der Drehmomentausschaltspule wesentlich verringert werden kann, und das Gewicht der Drehmomentausschaltspule wesentlich verringert werden kann; und (2) die Konstruktion und die Herstellung der G-Spule werden einfacher, so daß der für die G-Spule erforderliche Kostenaufwand verringert werden kann.

Fig. 16 zeigt Strommuster in verschiedenen Schnitten der G- Spule von Fig. 15. Hierbei sind die Strommuster für die asymmetrische ASGC 2a und die Drehmomentausschaltabschirmspule 15f im wesentlichen die fingerabdruckförmigen Muster, wogegen das Strommuster für die Drehmomentausschaltprimärspule 15e im wesentlichen das sattelförmige Muster ist. In Fig. 16 bezeichnen Pfeile die Relativbeziehungen von Stromrichtungen.

Fig. 17 zeigt die Beziehung zwischen den Stromverteilungen und den Lorentz-Kräften in der G-Spule von Fig. 15. Fig. 17 entspricht Fig. 7 bezüglich der ersten Ausführungsform, mit der Ausnahme, daß die Stromverteilung der Drehmomentausschaltprimärspule 15e bei der vierten Ausführungsform sich von der Stromverteilung der Drehmomentausschaltprimärspule 15b bei der ersten Ausführungsform unterscheidet.

Daher sind die Drehmomentausschaltbedingungen und die anderen konstruktiven Bedingungen für diese asymmetrische, drehmomentfreie G-Spule mit aktiver Abschirmung von Fig. 15 dieselben wie im Falle der ersten Ausführungsform.

Es wird darauf aufmerksam gemacht, daß die vierte Ausführungsform auch dazu eingesetzt werden kann, das Gewicht der G-Spule bei der fünften und sechsten Ausführungsform zu verringern, die nachstehend noch erläutert werden.

Als nächstes wird die fünfte Ausführungsform der asymmetrischen, drehmomentfreien Gradientenspule mit aktiver Abschirmung gemäß der vorliegenden Erfindung im einzelnen beschrieben. Hierbei werden Elemente gleich oder entsprechend jenen bei den voranstehend geschilderten Ausführungsformen mit den selben Bezugszeichen bezeichnet.

Fig. 18 zeigt Spulenmuster für die asymmetrische, drehmomentfreie G-Spule mit aktiver Abschirmung (für den X- oder Y-Kanal) bei der fünften Ausführungsform, welche eine vollständig abgeschirmte Drehmomentausschaltspule verwendet, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, jedoch mit unterschiedlicher Form. Die G-Spule von Fig. 18 wird aus den selben Gründen wie bei der ersten Ausführungsform nur für die X- und Y-Kanäle verwendet.

Bei der fünften Ausführungsform weisen die Primärspule 13′ und die Abschirmspule 14′ der asymmetrischen ASGC 2a′ Spulenmuster auf, die durch Ätzung hergestellter Leiter ausgebildet werden, wie in Fig. 18 gezeigt ist, um verbesserte Gradientenfeldeigenschaften, verbesserte Magnetstreufeldabschirmeigenschaften und einen verringerten Widerstand zu erzielen. In Fig. 18 bezeichnen schraffierte Bereiche Leiterabschnitte, und unschraffierte Bereiche geätzte Abschnitte.

Andererseits weisen die Drehmomentausschaltprimärspule 15a′ und die Drehmomentausschaltabschirmspule 15b′ der vollständig abgeschirmten Drehmomentausschaltspule 2b′ Spulenmuster auf, die durch Leiter mit konstanter Breite gebildet werden, wie in Fig. 18 gezeigt ist, und das Gewicht der Drehmomentausschaltspule 2b′ zu verringern. Hierbei können diese Spulenmuster für die Drehmomentausschaltspule 2b′ durch einen ähnlichen Ätzherstellungsvorgang wie jenem ausgebildet werden, der zur Ausbildung der Spulenmuster der asymmetrischen ASGC 2a′ verwendet wird, oder durch Verwendung vorgefertigter Leiter mit konstanter Breite.

Wenn Kupfer als der Leiter verwendet wird, kann diese Anordnung zu einer wesentlichen Gewichtsverringerung führen, da das spezifische Gewicht von Kupfer recht groß ist.

Als nächstes wird im einzelnen die sechste Ausführungsform der asymmetrischen, drehmomentfreien Gradientenspulen mit aktiver Abschirmung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Hierbei werden gleiche oder entsprechende Elemente wie bei den voranstehend geschilderten Ausführungsformen mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Fig. 19 zeigt Spulenmuster für die asymmetrische, drehmomentfreie G-Spule mit aktiver Abschirmung (für den X- oder Y-Kanal) bei der sechsten Ausführungsform, welche eine nicht abgeschirmte Fingerabdrucktyp-Drehmomentausschaltsspule verwendet, ähnlich wie bei der zweiten Ausführungsform, jedoch mit unterschiedlicher Form. Die G-Spule in Fig. 19 wird nur für die X- und Y-Kanäle verwendet, aus dem selben Grund wie bei der ersten Ausführungsform.

Bei der sechsten Ausführungsform werden die Primärspule 13′ und die Abschirmspule 14′ der asymmetrischen ASGC 2a′ als mit Leitern bedeckte Muster ausgebildet, die durch einen Ätzherstellungsvorgang erhalten werden, wogegen die Drehmomentausschaltspule 15c′ durch Leiter konstanter Breite gebildet wird, wie bei der fünften Ausführungsform. In Fig. 19 werden die schraffierten Bereiche durch Leiter abgedeckt, und die unschraffierten Bereiche werden durch die Ätzung ausgebildet, ebenso wie in Fig. 18.

Ebenso wie bei der fünften Ausführungsform kann diese Ausbildung zu einer wesentlichen Verringerung des Gewichts führen.

Als nächstes wird im einzelnen die siebte Ausführungsform der asymmetrischen, drehmomentfreien Gradientenspule mit aktiver Abschirmung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Hierbei werden gleiche oder entsprechende Elemente wie bei den voranstehend geschilderten Ausführungsformen mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Die Fig. 20 und 21 zeigen zwei mögliche Ausbildungen der asymmetrischen, drehmomentfreien G-Spule mit aktiver Abschirmung (für den X- oder Y-Kanal) bei der siebten Ausführungsform, welche eine Abänderung der ersten Ausführungsform von Fig. 5 in bezug auf eine Gewichtsverringerung und die Kühlung der G-Spule darstellt.

Bei der Anordnung gemäß Fig. 20 sind nämlich hohle Abstandsstücke 31 in einen offenen Raum zwischen der Primärspule und der Abschirmung der asymmetrischen ASGC 2a eingeführt, und in einem offenen Raum zwischen der Drehmomentausschaltprimärspule und der Drehmomentausschaltabschirmspule der Drehmomentausschaltspule 2b, um so das Gewicht der G-Spule insgesamt zu verringern.

Andererseits sind bei der Anordnung gemäß Fig. 21 hohle Rohre 32, beispielsweise Teflon-Rohre (Teflon: PTFE) um die Primärspule der asymmetrischen ASGC 2a in einem offenen Raum zwischen der Primärspule und der Abschirmung der asymmetrischen ASGC 2a herumgewickelt, und um die Drehmomentausschaltprimärspule der Drehmomentausschaltspule 2b in einem offenen Raum zwischen der Drehmomentausschaltprimärspule und der Drehmomentausschaltabschirmspule der Drehmomentausschaltspule 2b, um so das Gewicht der G-Spule insgesamt zu verringern. Führt man im Kreislauf ein Kühlmittel wie beispielsweise Wasser durch diese hohlen Rohre 32, so können diese hohlen Rohre 32 als Einrichtung zum Kühlen der G-Spule verwendet werden.

Als nächstes wird die achte Ausführungsform der asymmetrischen, drehmomentfreien Gradientenspule mit aktiver Abschirmung gemäß der vorliegenden Erfindung im einzelnen beschrieben. Hierbei werden gleiche oder entsprechende Elemente wie bei den voranstehend geschilderten Ausführungsformen mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Die Fig. 22 und 23 zeigen zwei mögliche Ausbildungen der asymmetrischen, drehmomentfreien G-Spule mit aktiver Abschirmung (für den X- oder Y-Kanal) bei der achten Ausführungsform, welche eine Abänderung der zweiten Ausführungsform von Fig. 9 in bezug auf eine Gewichtsverringerung und eine Kühlung der G-Spule darstellt.

Bei der Anordnung gemäß Fig. 22 ist nämlich ein hohles Abstandsstück 31 in einen offenen Raum zwischen der Primärspule und der Abschirmung der asymmetrischen ASGC 2a eingeführt, um so das Gewicht der gesamten G-Spule zu verringern.

Andererseits ist bei der Anordnung gemäß Fig. 23 ein hohles Rohr 23, beispielsweise ein Teflon-Rohr, um die Primärspule der asymmetrischen ASGC 2a in einem offenen Raum zwischen der Primärspule und der Abschirmung der asymmetrischen ASGC 2a herumgelegt, um das Gewicht der gesamten G-Spule zu verringern. Führt man ein Kühlmittel, beispielsweise Wasser, durch dieses hohle Rohr 32 im Kreislauf, so kann das hohle Rohr 32 als Einrichtung zum Kühlen der G-Spule verwendet werden.

Bei den Anordnungen gemäß Fig. 22 und 23 ist es ebenfalls möglich, ein hohles Abstandsstück oder ein hohles Rohr auf der Seite der Drehmomentausschaltspule 2c vorzusehen, um das Gewicht der gesamten G-Spule noch weiter zu verringern.

Als nächstes wird im einzelnen die neunte Ausführungsform einer mit magnetischer Kernresonanz arbeitenden Abbildungsvorrichtung beschrieben, welche eine asymmetrische, drehmomentfreie Gradientenspule mit aktiver Abschirmung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet. Hierbei werden gleiche oder entsprechende Elemente wie bei den voranstehend geschilderten Ausführungsformen mit den selben Bezugszeichen bezeichnet.

Bei der neunten Ausführungsform weist die G-Spule eine solche Form auf, wie sie in Fig. 24 dargestellt ist, bei welcher zwei asymmetrische ASGCs 2a (2a-1 und 2a-2), ähnlich jenen, die bei den voranstehend geschilderten Ausführungsformen verwendet werden, nebeneinander so angeordnet sind, daß die eine das Spiegelbild der anderen darstellt, also symmetrisch in bezug auf eine Grenze zwischen diesen beiden Teilen, so daß Kopfabschnitte von zwei Patienten gleichzeitig abgebildet werden können. Wie aus Fig. 24 hervorgeht, ist jede dieser beiden asymmetrischen ASGCs 2a-1 und 2a-2 so angeordnet, daß sie in bezug auf die andere als Drehmomentausschaltspule arbeitet. Weiterhin sind, wie aus Fig. 25 hervorgeht, die Strommuster in G-Spule symmetrisch in bezug auf eine Grenze zwischen diesen beiden asymmetrischen ASGCs 2a-1 und 2a-2.

Bei der G-Spule von Fig. 24 ist die Induktivität auf das Zweifache erhöht, verglichen mit jener der einzelnen, asymmetrischen ASGC, so daß die Gradientenfeldeigenschaften schlechter sind, jedoch kann man immer noch um ein mehrfaches bessere Gradientenfeldeigenschaften als bei der ASGC für die Ganzkörperabbildung erwarten, infolge der kompakten Anordnung (unter der Voraussetzung, daß dieselbe Gradientenfeldstromversorgungsquelle verwendet wird). Andererseits ist es möglich, wenn identische Impulssequenzen für viele Patienten verwendet werden sollen, wie bei der medizinischen Untersuchung des Gehirns, die Durchsatzrate des Gehirnabbildungsvorgangs auf das Doppelte zu erhöhen, so daß der Wirkungsgrad des Krankenhauses wesentlich verbessert werden kann. Aus diesem Grund hat die G-Spule von Fig. 24 das Potential, zu einem unverzichtbaren technischen Merkmal zu werden, wenn in der Zukunft MRI spezialisiert für medizinische Untersuchungen des Gehirns durchgeführt wird. Bei der Anordnung von Fig. 24 sind die beiden asymmetrischen ASGCs 2a- 1 und 2a-2 gewöhnlich in Reihe geschaltet und werden zusammen betrieben, jedoch ist es möglich, falls dies gewünscht ist, jede asymmetrische ASGC unabhängig zu betreiben.

Die Fig. 26, 27, 28 zeigen drei mögliche schematische Anordnungen für einen Abbildungsabschnitt einer mit magnetischer Kernresonanz arbeitenden Abbildungsvorrichtung, welche die G-Spule von Fig. 24 verwendet. Bei jeder Anordnung ist die G-Spule 42 von Fig. 24, welche Bilder von zwei Patienten gleichzeitig erhalten kann, innerhalb einer Bohrung oder eines Hohlraums eines supraleitenden Magneten 41 angeordnet. Zwei Patienten werden von entgegengesetzten Enden der Bohrung der supraleitenden Magneten 41 so hineingeschoben, daß sie Kopf an Kopf liegen, in Abbildungsbereiche hinein, die durch RF-Spulen 43 für den Kopfabschnitt festgelegt werden, die innerhalb der G-Spule 42 vorgesehen sind.

Jede Anordnung weist darüber hinaus eine Unterteilungsanordnung 44, 45 oder 46 auf, um die Privatsphäre jedes Patienten zu schützen. Fig. 26 zeigt einen Fall, in welchem die Unterteilungsanordnung 44 verwendet wird, die nur einen Bereich innerhalb der G-Spule 42 abdeckt, Fig. 27 zeigt einen Fall, in welchem die Unterteilungsanordnung 45 verwendet wird, die soweit verlängert ist, daß sie eine Querschnittsfläche einer auf Zimmertemperatur befindlichen Bohrung eines supraleitenden Magneten 41 abdeckt, und Fig. 28 zeigt einen Fall, in welchem die Unterteilungsanordnung 46 eingesetzt wird, die noch weiter bis zur Außenseite des supraleitenden Magneten 41 hin verlängert ist. Im Falle von Fig. 28 ist es insbesondere möglich, die Unterteilungsanordnung 46 als eine Raumteilerwand einzusetzen, so daß die entsprechende Kernmagnetresonanz- Abbildungsvorrichtung so aussieht, als wären zwei getrennte Systeme in zwei Räumen angeordnet.

Bei einer derartigen Abbildungsvorrichtung, die mit kernmagnetischer Resonanz arbeitet, weist üblicherweise der supraleitende Magnet 41 schematisch einen solchen Innenaufbau auf, wie in Fig. 49 gezeigt, bei welchem ein einziger Satz eines Teils 51 aus supraleitendem Draht vorgesehen ist, um einen Abbildungsbereich 52 (also einen homogenen Bereich eines statischen Magnetfeldes) innerhalb einer Bohrung des supraleitenden Magneten 41 auszubilden. Im Gegensatz hierzu weist der supraleitende Magnet 41 in der mit kernmagnetischer Resonanz arbeitenden Abbildungsvorrichtung bei der neunten Ausführungsform (beispielsweise ein spezieller MRI für medizinische Gehirnuntersuchungen mit verdoppelter Durchsatzrate) einen in Fig. 30 gezeigten schematischen Innenaufbau auf, bei welchem zwei Gruppen von Teilen 51′ aus supraleitendem Draht nebeneinander vorgesehen sind, um zwei homogene Bereiche mit einem statischen Magnetfeld entsprechend den Abbildungsbereichen 52 der G-Spule 42 auszubilden. Anders als bei dem Teil 51 aus supraleitendem Draht gemäß Fig. 29 sollte das Teil 51′ aus supraleitendem Draht von Fig. 30 so konstruiert sein, daß der Einfluß (Beitrag) eines statischen Magnetfeldes berücksichtigt wird, der durch ein Teil 51′ aus supraleitendem Draht bei dem anderen statischen Magnetfeld hervorgerufen wird, welches durch das andere Teil 51′ aus supraleitendem Draht erzeugt wird.

Fig. 31 zeigt eine mögliche Konstruktion des Systems der mit kernmagnetischer Resonanz arbeitenden Abbildungsvorrichtung unter Verwendung G-Spule 42 von Fig. 24 (beispielsweise ein spezielles MRI für medizinische Gehirnuntersuchungen mit verdoppelter Durchsatzrate). In der G-Spule 42 von Fig. 24 sind zwei asymmetrische ASGCs 2a-1 und 2a-2 normalerweise in Reihe geschaltet, und werden zusammen von einer einzelnen Gradientenspulenstromversorgungsquelle 61 versorgt. In diesem Fall liefert eine Folgesteuerung (Sequenzsteuerung) die gewünschte Impulssequenz an die Gradientenspulenstromversorgungsquelle 60. Bei der Anordnung gemäß Fig. 31 sind zwei RF-Spulen 43 an zwei Gruppen von Empfängereinheiten 64a und 64b angeschlossen, an zwei Sätze von Datenerfassungseinheiten 65a und 65b, zwei Sätze von Datenverarbeitungseinheiten 66a und 66b, und eine gemeinsame Anzeigeeinheit 67, und ebenso an Radiofrequenzverstärker 62a und 62b, über T/R-Schalter 63a bzw. 63b.

Weiterhin ist es möglich, die Anordnung von Fig. 31 so wie in Fig. 32 abzuändern, bei welcher zwei Radiofrequenzspulen 43 sich einen einzelnen Radiofrequenzverstärker 62c teilen, über eine Aufteilungsvorrichtung 71, die zwischen dem Radiofrequenzverstärker 62c und den T/R-Schaltern 63a und 63b vorgesehen ist.

Weiterhin kann die Anordnung gemäß Fig. 32 so wie in Fig. 33 gezeigt abgeändert werden, wobei zwei Gruppen von Gradientenspulenstromversorgungsquellen 61a und 61b entsprechend zwei asymmetrischen ASGCs der G-Spule 42 vorgesehen sind. In diesem Falle liefert die Sequenzsteuerung 60 zwei (möglicherweise unterschiedliche) Impulssequenzen unabhängig an die Gradientenspulenstromversorgungsquellen 61a und 61b. Bei der Anordnung gemäß Fig. 33 besteht die Möglichkeit, daß ein Drehmoment während der gleichzeitigen Ausführung zweier möglicherweise unterschiedlicher Arten von Impulssequenzen erzeugt wird. Allerdings kann bei dieser, mit kernmagnetischer Resonanz arbeitenden Abbildungsvorrichtung, welche die G-Spule 42 verwendet, die speziell für die Abbildung von Kopfabschnitten ausgebildet ist, die G-Spule 42 an einer Innenwand der Bohrung der supraleitenden Magneten 41 befestigt werden, so daß der Einfluß von Vibrationen usw., die durch dieses Drehmoment hervorgerufen werden, vernachlässigbar ist.

Bei der neunten Ausführungsform ist es daher möglich, wesentlich die Kosten und den Zeitaufwand zu verringern, die zur Bilderzeugung erforderlich sind, während die Privatsphäre jedes Patienten geschützt ist. Wenn dieselbe Abbildung in bezug auf zwei Patienten erfolgen soll, so ist es darüber hinaus möglich, die Durchsatzrate der Vorrichtung sogar noch weiter zu erhöhen.

Als nächstes wird im einzelnen die zehnte Ausführungsform einer mit kernmagnetischer Resonanz arbeitenden Abbildungsvorrichtung beschrieben, welche eine asymmetrische, drehmomentfreie Gradientenspule mit aktiver Abschirmung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet. Hierbei werden gleiche oder entsprechende Elemente wie bei den voranstehend geschilderten Ausführungsformen mit den selben Bezugszeichen bezeichnet.

Bei der G-Spule von Fig. 9 oder Fig. 12, welche die nicht abgeschirmte Drehmomentausschaltspule verwendet, ist das magnetische Streufeld der nicht abgeschirmten Drehmomentausschaltspule um die nicht abgeschirmte Drehmomentausschaltspule herum angeordnet. In diesem Fall ist es, wie in Fig. 35 gezeigt, möglich, Stromabstimmspulen (Shims) 83 in mehreren Kanälen vorzusehen, um eine bestimmte Magnetfeldverteilung zwischen G-Spule und dem Hauptmagnet zu erzeugen, und diese Abstimmspulen oder Abstimmelemente 83 konstant mit Strom zu versorgen, um die Homogenität des statischen Magnetfeldes zu verbessern, welches von dem Hauptmagneten erzeugt wird, wie bei einer üblichen, mit kernmagnetischer Resonanz arbeitenden Bilderzeugungsvorrichtung.

Wenn die Shims 83 jedoch symmetrisch in bezug auf die G-Spule angeordnet sind, wie in Fig. 35 gezeigt ist, gibt es infolge des Vorhandenseins des magnetischen Streufeldes 82 dann, wenn die G-Spule in Betrieb ist, eine Kopplung zwischen den Strom- Shims 83 und der Drehmomentausschaltspule 81, wodurch sich die Ströme in den Strom-Shims 83 ändern, und hierdurch die Homogenität des statischen Magnetfeldes gestört wird.

Bei der zehnten Ausführungsform wird dieses Problem dadurch gelöst, daß die Fig. 34 gezeigte Anordnung eingesetzt wird.

Bei der Anordnung von Fig. 34 wird ein Kopfabschnitt des Patienten in die asymmetrische ASGC eingeführt, die durch die Primärspule 13 und die Abschirmspule 14 gebildet wird, und sind asymmetrische Strom-Shims 83′ zwischen dieser asymmetrischen ASGC und dem Hauptmagneten vorgesehen. Hierbei werden die asymmetrischen Strom-Shims 83′ so ausgebildet, daß die Stromrückführleitungen, die sich normalerweise auf einer Seite (nahe am Kopf des Patienten) nahe der Drehmomentausschaltspule 81 befinden würden, um welche herum das magnetische Streufeld 82 vorhanden ist, auf der entgegengesetzten Seite angeordnet werden (nahe an den Schultern des Patienten), um so die Kopplung zwischen den Strom-Shims 83′ und der Drehmomentausschaltspule 81 zu verhindern.

Anders ausgedrückt weist jede Shim-Spule eine asymmetrische Stromverteilung auf, bei welcher zumindest eine Stromrückführleitung asymmetrisch entlang der Axialrichtung der Shim-Spule angeordnet ist. Hierbei weist jede Shim-Spule die asymmetrische Stromverteilung auf, bei welcher zumindest zwei Stromrückführleitungen zusammen in der Nähe einer Seite (nahe an den Schultern des Patienten) der Shim-Spule in der Axialrichtung angeordnet sind, so daß daher jede Shim-Spule die asymmetrische Stromverteilung aufweist, bei welcher sämtliche Stromrückführleitungen asymmetrisch angeordnet sind, entfernt von der Drehmomentausschaltspule, in Axialrichtung.

Im einzelnen weisen verschiedene Bauteile in diesen asymmetrischen Strom-Shims 83′ die in den Fig. 36 bis 36F gezeigten, asymmetrischen Spulenmuster auf, im Gegensatz zu den axialsymmetrischen Spulenmustern entsprechender Bauteile in konventionellen Strom-Shims 83, die in den Fig. 37A bis 37F gezeigt sind. Hier ist die Z-Achse so definiert, daß sie der Richtung der Körperachse des Patienten von der Oberseite des Kopfes in Richtung auf die Schultern entspricht.

Fig. 36A zeigt eine asymmetrische ZX-Shim, Fig. 36B zeigt eine asymmetrische Z²-X²-Shim, die Fig. 36C und 36D zeigen asymmetrische Z²X-Shims, und die Fig. 36E und 36F zeigen asymmetrische XY-Shims, im Gegensatz zu einer symmetrischen ZX-Shim von Fig. 37A, einer symmetrischen Z²X²-Shim von Fig. 37B, symmetrischen Z²X-Shims gemäß Fig. 37C und 37D, und symmetrischen XY-Shims gemäß Fig. 37E und 37F.

Zum Beispiel erzeugt in der symmetrischen ZX-Shim von Fig. 37A eine Stromverteilung in einem mittleren Abschnitt A den größten Anteil der Magnetfeldverteilung in bezug auf ZX, und die Stromverteilungen an Endabschnitten B und B′ bringen nur Ströme zum Abschnitt A zurück. In der asymmetrischen ZX-Shim von Fig. 36A ist der Abschnitt B von Fig. 37A nahe der Kopfseite (der -Z-Seite) zur Schulterseite (der Fluß-Z-Seite) herübergeklappt, so daß er nahe an dem B′-Abschnitt von Fig. 37A vorbeiläuft. Die anderen asymmetrischen Shims der Fig. 36B bis 36F erhält man entsprechend aus den symmetrischen Shims gemäß Fig. 37B bis 37F, durch Umklappen der Stromrückführleitungen nahe der Kopfseite (der -Z-Seite) zur Schulterseite herüber (der Fluß-Z-Seite).

Mit diesem, in den Fig. 36A bis 36F gezeigten, asymmetrischen Shims ist es möglich, die Kopplung zwischen den Shim-Spulen und dem magnetischen Streufeld um die Drehmomentausschaltspule der G-Spule herum zu verringern, da die Stromrückführleitungen, die möglicherweise mit dem magnetischen Streufeld koppeln, zur entgegengesetzten Seite verschoben sind.

Es wird darauf hingewiesen, daß die Verwendung dieser asymmetrischen Shims gemäß der zehnten Ausführungsform für jede G-Spule wirksam ist, welche eine nicht abgeschirmte Drehmomentausschaltspule verwendet, und nicht nur für die G- Spulen gemäß Fig. 9 und 12, sondern beispielsweise auch bei einer konventionellen, drehmomentfreien G-Spule von Fig. 3. Darüber hinaus ist die Verwendung dieser asymmetrischen Shims gemäß der zehnten Ausführungsform auch in der G-Spule wirksam, die in der japanischen Patentanmeldung Nr. 6-222270 (1994) beschrieben ist (entsprechend der US-Patentanmeldung mit der Serien-Nr. 08/528569 und der deutschen Patentanmeldung Nr. 195 34 387.5), die von den vorliegenden Erfindern stammen. Bei der früher vorgeschlagenen G-Spule hat das magnetische Streufeld Abschirmeigenschaften an einem Abschnitt nahe der Kopfseite des Patienten, so daß die asymmetrischen Shims gemäß der zehnten Ausführungsform wirksam dazu verwendet werden können, die Kopplung zwischen den Shim-Spulen und dem magnetischen Streufeld zu verringern.

Als nächstes wird im einzelnen die elfte Ausführungsform einer mit kernmagnetischer Resonanz arbeitenden Abbildungsvorrichtung beschrieben, welche eine asymmetrische, drehmomentfreie Gradientenspule mit aktiver Abschirmung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet.

Die die kernmagnetischer Resonanz arbeitende Abbildungsvorrichtung, welche die asymmetrische, drehmomentfreie Gradientenspulen mit aktiver Abschirmung wie voranstehend geschildert, verwendet, kann als MRI verwendet werden, die speziell zur Bilderzeugung bei Kopfabschnitten ausgebildet ist. In diesem Fall kann die G-Spule so ausgebildet sein, daß sie einen so kleinen Radius hat, wie erforderlich ist, um ausreichend nahe an den Kopfabschnitt des Patienten zu gelangen. Da das Abbildungsziel auf den Kopfabschnitt begrenzt ist, ist es für den Bereich des homogenen statischen Magnetfeldes ausreichend, nur etwa die Hälfte des Bereichs abzudecken, der bei der gewöhnlichen MRI für die Ganzkörperabbildung erforderlich ist. Aus diesen Gründen ist es möglich, die Axiallänge des Hauptmagneten in diesem Fall kürzer zu wählen. Die elfte Ausführungsform betrifft eine derartige MRI, die speziell zur Bilderzeugung bei Kopfabschnitten ausgebildet ist.

Bei der gewöhnlichen MRI für Ganzkörperabbildung weist, wie in Fig. 39 gezeigt, ein Hauptmagnet 31 selbst eine beträchtliche Axiallänge auf, und ist es erforderlich, einen Bauchabschnitt oder einen Beinabschnitt des Patienten in die Mitte des Hauptmagneten 91 einzuführen, so daß ein Bett 92 unvermeidlich in Berührung mit einer Patientenbohrung 93 innerhalb des Hauptmagneten 91 gelangt. Dies führt dazu, daß bei einer Bilderzeugung mit äußerst hoher Geschwindigkeit die Vibrationen der G-Spule sich in den Patienten über die Patientenbohrung 93 ausbreiten, und dies wiederum führt zu einer Beeinträchtigung der Bildqualität.

Im Gegensatz hierzu weist bei der mit kernmagnetischer Resonanz arbeitenden Bilderzeugungsvorrichtung gemäß der elften Ausführungsform, wie in Fig. 38 gezeigt ist, ein Hauptmagnet 91′ eine kurze Axiallänge auf, und ist es nur erforderlich, den Kopfabschnitt des Patienten in den Bilderzeugungsbereich innerhalb einer Patientenbohrung 93′ einzuführen, so daß es ausreicht, einen vorspringenden Kopfstützabschnitt des Bettes 92 in die Patientenbohrung 93′ einzuführen, und aus diesem Grunde ist es möglich, eine Berührung zwischen dem Bett 92 und der Patientenbohrung 93′ zu verhindern.

Bei der elften Ausführungsform ist es daher möglich, die Vibrationen der G-Spule während des Betriebs der G-Spule daran zu hindern, sich direkt zum Patienten hin auszubreiten, und daher ist es möglich, eine Quelle für Beeinträchtigungen der Bildqualität auszuschalten, aber auch eine Ursache für ein unbehagliches oder ängstliches Gefühl beim Patienten.

Wie geschildert, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, eine mit kernmagnetischer Resonanz arbeitende Bilderzeugungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche Gradientenspulen verwendet, die ein ausreichendes Bildgesichtsfeld für eine Kopfabschnitt-Bilderzeugung zur Verfügung stellen können, vergleichbar zur konventionellen, asymmetrischen G-Spule, einen ausreichenden Wirbelstrommagnetfeldunterdrückungseffekt, vergleichbar jenem bei der konventionellen ASGC, und eine im wesentlichen vollständige Drehmomentausschaltung.

Insbesondere läßt sich bei den asymmetrischen, drehmomentfreien Gradientenspulen mit aktiver Abschirmung gemäß der vorliegenden Erfindung erwarten, daß diese um mehr als einen Faktor 10 kleinere Geräusche erzielen, einen um ein mehrfaches kleineren Wert von dB/dt, und weniger als ein Zehntel der Wärmeerzeugung, so daß sich eine beträchtlich verbesserte Echtzeitleistung zur Verfügung stellen läßt. Auf der Grundlage dieser wesentlich verbesserten Gradientenspuleneigenschaften gibt es ein erhebliches Potential für einen breiten Einsatz bei verschiedenen Abbildungsverfahren der nächsten Generation, beispielsweise MRA mit hoher Genauigkeit, die Abbildung von Gehirnfunktionen, Diffusions- und Perfusions-Bilderzeugung, usw. bei der klinischen Routinediagnose von Kopfabschnitten. Darüber hinaus kann es ebenfalls möglich sein, einige vollständig neue Impulssequenzen für die Kopfabschnittabbildung zu entwickeln, die sich noch nicht einmal durch Einsatz von Beschleunigern bei einem konventionellen G-Spulensystem für die Ganzkörperabbildung und einem konventionellen stummen Kopfabschnitt-Abbildungsverfahren erreichen lassen.

Es wird darauf hingewiesen, daß sich ohne Abweichung von den neuen und vorteilhaften Merkmalen der vorliegenden Erfindung zahlreiche Änderungen und Variationen der voranstehend geschilderten Ausführungsformen vornehmen lassen, über die bereits genannten Änderungen und Variationen hinaus. Alle derartigen Abänderungen und Variationen sollen daher vom Umfang der beigefügten Patentansprüche umfaßt sein.

Claims

1. Gradientenspule für die Bilderzeugung kernmagnetischer Resonanz, mit:
einer asymmetrischen Gradientenspule mit aktiver Abschirmung, welche aufweist: eine Primärspule, die eine asymmetrische Stromverteilung aufweist, bei welchem sämtliche Stromrückführleitungen asymmetrisch in Richtung zu einer Seite der Primärspule hin angeordnet sind, zur Erzeugung eines Gradientenmagnetfeldes; und eine Abschirmspule, die eine Stromverteilung zum Ausschalten eines magnetischen Streufeldes aufweist, das durch die asymmetrische Stromverteilung der Primärspule erzeugt wird; und
einer Drehmomentausschaltspule, die in der Nähe der Primärspule von der Abschirmspule vorgesehen ist, und eine Stromverteilung zum Ausschalten eines auf die Primärspule und die Abschirmspule in einem statischen Magnetfeld einwirkenden Drehmoments aufweist;
wobei die Primärspule das Gradientenmagnetfeld erzeugt, welches eine Gradientenfeldbeitrag von der Drehmomentausschaltspule ausschaltet, um ein gewünschtes Gradientmagnetfeld zu erzeugen.

2. Gradientenspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentausschaltspule eine vollständig abgeschirmte Spule ist, die durch eine Drehmomentausschalt-Primärspule und eine Drehmomentausschalt-Abschirmspule gebildet wird.

3. Gradientenspule nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentausschaltungsprimärspule eine Satteltypspule ist, die eine sattelförmige Stromverteilung aufweist, und daß die Drehmomentausschaltungsabschirmspule eine Fingerabdrucktyp-Spule ist, welche eine fingerabdruckförmige Stromverteilung aufweist.

4. Gradientenspule nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentausschaltungsspule als eine weitere Gradientenspule mit aktiver Abschirmung zur Erzeugung eines weiteren Gradientenmagnetfeldes arbeitet.

5. Gradientenspule nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentausschaltungsprimärspule eine asymmetrische Stromverteilung aufweist, bei welcher sämtliche Stromrückführleitungen asymmetrisch in Richtung zu einer Seite der Drehmomentausschaltungsprimärspule angeordnet sind, um das andere Gradientmagnetfeld zu erzeugen, und daß die Drehmomentausschaltungsabschirmspule eine Stromverteilung zum Ausschalten eines magnetischen Streufeldes aufweist, welches von der asymmetrischen Stromverteilung der Drehmomentausschaltungsprimärspule erzeugt wird.

6. Gradientenspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentausschaltungsspule eine nicht abgeschirmte Spule ist.

7. Gradientenspule nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentausschaltungsspule eine nicht abgeschirmte Sattelspule ist, die eine sattelförmige Stromverteilung aufweist.

8. Gradientenspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die asymmetrische Gradientenspule mit aktiver Abschirmung Spulenmuster aufweist, die durch Ätzen vorgefertigter Leiter erzeugt werden, und daß die Drehmomentausschaltungsspule Spulenmuster aufweist, die durch Leiter mit konstanter Breite gebildet werden.

9. Gradientenspule nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch hohle Bauteile, die an offenen Räumen innerhalb zumindest entweder der asymmetrischen Gradientenspule mit aktiver Abschirmung oder der Drehmomentausschaltungsspule vorgesehen sind.

10. Gradientenspule nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Spulenkühlteile, die an offenen Räumen innerhalb zumindest entweder der asymmetrischen Gradientenspule mit aktiver Abschirmung oder der Drehmomentausschaltungsspule vorgesehen sind.

11. Mit kernmagnetischer Resonanz arbeitende Bilderzeugungsvorrichtung, welche aufweist:
eine Gradientenspulenvorrichtung, welche aufweist:
eine asymmetrische Gradientenspule mit aktiver Abschirmung, die gebildet wird durch eine Primärspule, die eine asymmetrische Stromverteilung aufweist, bei welcher sämtliche Stromrückführleitungen asymmetrisch in Richtung zu einer Seite der Primärspule angeordnet sind, zur Erzeugung eines Gradientenmagnetfeldes; und eine Abschirmspule, die eine Stromverteilung zum Ausschalten eines magnetischen Streufeldes aufweist, das von der asymmetrischen Stromverteilung der Primärspule erzeugt wird; und
eine Drehmomentausschaltungsspule, die neben der Primärspule und der Abschirmspule vorgesehen ist, und eine Stromverteilung zum Ausschalten eines Drehmoments aufweist, welches auf die Primärspule und die Abschirmspule in einem statischen Magnetfeld einwirkt;
wobei die Primärspule das Gradientenmagnetfeld erzeugt, welches einen Gradientenfeldbeitrag von der Drehmomentausschaltungsspule aus schaltet, so daß ein gewünschtes Gradientenmagnetfeld erzeugt wird; und
eine Abbildungsvorrichtung zur Abbildung eines zu untersuchenden Körpers, der sich in einem statischen Magnetfeld befindet, durch Anlegen eines Radiofrequenzmagnetfeldes an den zu untersuchenden Körper und Betreiben der Gradientenspulenvorrichtung zum Anlegen des gewünschten Gradientenmagnetfeldes an den zu untersuchenden Körper entsprechend einer Impulssequenz, Erfassen kernmagnetischer Resonanzsignale, die von dem zu untersuchenden Körper in Reaktion auf das Radiofrequenzmagnetfeld und das Gradientenmagnetfeld ausgesandt werden, und Verarbeiten der kernmagnetischen Resonanzsignale zur Konstruktion kernmagnetischer Resonanzbilder.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentausschaltungsspule eine vollständig abgeschirmte Spule ist, die durch eine Drehmomentausschaltung der Primärspule und eine Drehmomentausschaltungsabschirmspule gebildet wird.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentausschaltungsprimärspule eine Satteltypspule ist, die eine sattelförmige Stromverteilung aufweist, und daß die Drehmomentausschaltungabschirmspule eine Fingerabdrucktypspule ist, die eine fingerabdruckförmige Stromverteilung aufweist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentausschaltungsspule als eine weitere Gradientenspule mit aktiver Abschirmung arbeitet, welche ein weiteres Gradientenmagnetfeld erzeugt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentausschaltungsprimärspule eine asymmetrische Stromverteilung aufweist, bei welcher sämtliche Stromrückführleitungen asymmetrisch in Richtung zu einer Seite der Drehmomentausschaltungsprimärspule hin angeordnet sind, zur Erzeugung des anderen Gradientenmagnetfeldes, und daß die Drehmomentausschaltungsabschirmspule eine Stromverteilung zum Ausschalten eines magnetischen Streufeldes aufweist, welches von der asymmetrischen Stromverteilung der Drehmomentausschaltungsprimärspule erzeugt wird.

16. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentausschaltungsspule eine nicht abgeschirmte Spule ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentausschaltungsspule eine nicht abgeschirmte Satteltypspule ist, die eine sattelförmige Stromverteilung aufweist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die asymmetrische Gradientenspule mit aktiver Abschirmung Spulenmuster aufweist, die durch Ätzen vorgefertigter Leiter gebildet werden, und daß die Drehmomentausschaltungsspule Spulenmuster aufweist, die durch Leiter mit konstanter Breite gebildet werden.

19. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch hohle Bauteile, die an offenen Räumen innerhalb zumindest entweder der asymmetrischen Gradientenspule mit aktiver Abschirmung oder der Drehmomentausschaltungsspule vorgesehen sind.

20. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch Spulenkühlteile, die an offenen Räumen innerhalb zumindest entweder der asymmetrischen Gradientenspule mit aktiver Abschirmung oder der Drehmomentausschaltungsspule vorgesehen sind.

21. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Abstimmspule, die eine asymmetrische Stromverteilung aufweist, bei welcher zumindest eine Stromrückführleitung asymmetrisch entlang der Axialrichtung der Abstimmspule angeordnet ist, zur Einstellung der Homogenität des statischen Magnetfeldes.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstimmspule eine solche asymmetrische Stromverteilung aufweist, bei welcher zumindest zwei Stromrückführleitungen zusammen in der Nähe einer Seite der Abstimmspule entlang der Axialrichtung angeordnet sind.

23. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentausschaltungsspule eine nicht abgeschirmte Spule ist, und daß die Abstimmspule eine asymmetrische Stromverteilung aufweist, bei welcher sämtliche Stromrückführleitungen asymmetrisch weg von der Drehmomentausschaltungsspule entlang der Axialrichtung angeordnet sind.

24. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungsvorrichtung einen Bohrungsabschnitt zum Anordnen des zu untersuchenden Körpers innerhalb des statischen Magnetfeldes aufweist, und die Vorrichtung weiterhin mit einer Bettvorrichtung versehen ist, um einen Abbildungszielabschnitt des zu untersuchenden Körpers in einen Abbildungsbereich der Gradientenspulenvorrichtung zu bringen, der innerhalb des Bohrungsabschnittes angeordnet ist, wobei die Bettvorrichtung ein vorspringendes Teil zum Haltern des Abbildungszielabschnitts in dem Abbildungsbereich ohne Berührung mit dem Bohrungsabschnitt aufweist.

25. Gradientenspule für eine mit kernmagnetischer Resonanz arbeitende Abbildungsvorrichtung, welche aufweist:
eine erste Gradientenspulenvorrichtung, welche aufweist:
eine erste Primärspule, die eine asymmetrische Stromverteilung aufweist, in welcher sämtliche Stromrückführleitungen asymmetrisch in Richtung zu einer Seite der ersten Primärspule hin angeordnet sind, zur Erzeugung eines ersten Gradientenmagnetfeldes; und eine erste Abschirmspule, die eine Stromverteilung zum Ausschalten eines magnetischen Streufeldes aufweist, welches von der asymmetrischen Stromverteilung der ersten Primärspule erzeugt wird; und
eine zweite Gradientenspulenvorrichtung, welche aufweist:
eine zweite Primärspule, die eine asymmetrische Stromverteilung aufweist, bei welcher sämtliche Stromrückführleitungen asymmetrisch zur Richtung einer Seite der zweiten Primärspule hin angeordnet sind, zur Erzeugung eines zweiten Gradientenmagnetfeldes; und eine zweite Abschirmspule, die eine Stromverteilung zum Ausschalten eines magnetischen Streufeldes aufweist, welches von der asymmetrischen Stromverteilung der zweiten Primärspule erzeugt wird;
wobei die erste und die zweite Gradientenspulenvorrichtung einander benachbart symmetrisch in bezug auf eine Grenze zwischen der ersten und der zweiten Gradientenspulenvorrichtung angeordnet sind, und jede dieser beiden Gradientenspulenvorrichtungen als Drehmomentausschaltungsspule zum Ausschalten eines Drehmoments arbeitet, welches auf die andere dieser beiden Gradientenspulenvorrichtungen in einem statischen Magnetfeld einwirkt.

26. Gradientenspule nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Primärspule das erste Gradientenmagnetfeld erzeugt, welches einen Streugradientenfeldbeitrag von der zweiten Primärspule ausschaltet, um ein erstes gewünschtes Gradientenmagnetfeld zu erzeugen, und daß die zweite Primärspule das zweite Gradientenmagnetfeld erzeugt, welches einen Streugradientenfeldbeitrag von der ersten Primärspule ausschaltet, um ein zweites gewünschtes Gradientenmagnetfeld zu erzeugen.

27. Gradientenspule nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Gradientenspulenvorrichtung so in Reihe geschaltet sind, daß die erste und die zweite Gradientenspulenvorrichtung von einer gemeinsamen Stromversorgungsquelle aus betrieben werden könne.

28. Mit kernmagnetischer Resonanz arbeitende Abbildungsvorrichtung, welche aufweist:
eine erste Gradientenspulenvorrichtung, welche aufweist:
eine erste Primärspule, die eine asymmetrische Stromverteilung hat, bei welcher sämtliche Stromrückführleitungen asymmetrisch zu einer Seite der ersten Primärspule hin angeordnet sind, zur Erzeugung eines ersten Gradientenmagnetfeldes; und eine erste Abschirmspule, die eine Stromverteilung zum Ausschalten eines Streumagnetfeldes aufweist, welches von der asymmetrischen Stromverteilung der ersten Primärspule erzeugt wird;
eine zweite Gradientenspulenvorrichtung, welche aufweist:
eine zweite Primärspule, die eine asymmetrische Stromverteilung aufweist, bei welcher sämtliche Stromrückführleitungen asymmetrisch zu einer Seite der zweiten Primärspule hin angeordnet sind, zur Erzeugung eines zweiten Gradientenmagnetfeldes; und eine zweite Abschirmspule, die eine Stromverteilung zum Ausschalten eines magnetischen Streufeldes aufweist, das von der asymmetrischen Stromverteilung der zweiten Primärspule erzeugt wird;
wobei die erste und die zweite Gradientenspulenvorrichtung einander benachbart symmetrisch in bezug auf eine Grenze zwischen der ersten und der zweiten Gradientenspulenvorrichtung angeordnet sind, und jede dieser beiden Gradientenspulenvorrichtungen als eine Drehmomentausschaltungsspule zum Ausschalten eines Drehmoments arbeitet, welches auf die andere dieser beiden Gradientenspulenvorrichtungen in einem statischen Magnetfeld einwirkt; und
eine Abbildungsvorrichtung zum Abbilden zweier zu untersuchender Körper, die sich in einem statischen Magnetfeld befinden, durch Anlegen von Radiofrequenzmagnetfelder an die beiden zu untersuchenden Körper, und Betreiben der ersten und zweiten Gradientenspulenvorrichtung so, daß das erste und zweite Gradientenmagnetfeld jeweils an die beiden zu untersuchenden Körper angelegt wird, auf der Grundlage von Impulssequenzen, Erfassen kernmagnetischer Resonanzsignale, die von den beiden zu untersuchenden Körpern in Reaktion auf die Radiofrequenzmagnetfelder und das erste und zweite Gradientenmagnetfeld ausgesandt werden, und Bearbeiten der kernmagnetischen Resonanzsignale zum Aufbau kernmagnetischer Resonanzbilder.

29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Primärspule das erste Gradientenmagnetfeld erzeugt, welches einen Streugradientenfeldbeitrag von der zweiten Primärspule ausschaltet, um ein erstes gewünschtes Gradientenmagnetfeld zu erzeugen, und daß die zweite Primärspule das zweite Gradientenmagnetfeld erzeugt, welches einen Streugradientenfeldbeitrag von der ersten Primärspule ausschaltet, um ein zweites gewünschtes Gradientenmagnetfeld zu erzeugen.

30. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Gradientenspulenvorrichtung in Reihe geschaltet sind, und daß die Vorrichtung darüber hinaus eine Gradientenspulenstromversorgungsquelle zum gemeinsamen Betrieb der ersten und zweiten Gradientenspulenvorrichtung aufweist.

31. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungsvorrichtung zwei Abbildungssysteme aufweist, die entsprechend zu der ersten und zweiten Gradientenspulenvorrichtung vorgesehen sind.

32. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungsvorrichtung aufweist:
eine erste Radiofrequenzspule zum Anlegen eines ersten Radiofrequenzmagnetfeldes überlagert dem ersten Gradientenmagnetfeld an einen zu untersuchenden Körper;
eine zweite Radiofrequenzspule zum Anlegen eines zweiten Radiofrequenzmagnetfeldes überlagert dem zweiten Gradientenmagnetfeld an einen weiteren zu untersuchenden Körper;
eine Radiofrequenzsignalquelle zur Erzeugung von Radiofrequenzsignalen; und
einen Aufteiler zum Aufteilen der Radiofrequenzsignale, die von der Radiofrequenzsignalquelle erzeugt werden, und zum Verteilen der Radiofrequenzsignale auf die erste und zweite Radiofrequenzspule.

33. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungsvorrichtung aufweist:
einen supraleitenden Magneten, der zwei Gruppen supraleitender Drahtteile aufweist, um das statische Magnetfeld einschließlich zweier homogener statischer Magnetfeldbereiche entsprechend zur ersten und zweiten Gradientenspule zu erzeugen.

34. Mit kernmagnetischer Resonanz arbeitende Abbildungsvorrichtung, welche aufweist:
eine Abbildungsvorrichtung zum Abbilden eines zu untersuchenden Körpers, der sich in einem statischen Magnetfeld befindet, durch Anlegen eines Radiofrequenzmagnetfeldes und eines Gradientenmagnetfeldes an den zu untersuchenden Körper entsprechend einer Impulssequenz, Erfassung kernmagnetischer Resonanzsignale, die von dem zu untersuchenden Körper in Reaktion auf das Radiofrequenzmagnetfeld und das Gradientenmagnetfeld aus gesandt werden, und Bearbeitung der kernmagnetischen Resonanzsignale zum Aufbau kernmagnetischer Resonanzbilder; und
eine Abstimmspule, die eine asymmetrische Stromverteilung aufweist, bei welcher zumindest eine Stromrückführleitung asymmetrisch entlang der Axialrichtung der Abstimmspule angeordnet ist, zur Einstellung der Homogenität des statischen Magnetfeldes.

35. Vorrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstimmspule eine asymmetrische Stromverteilung aufweist, bei welcher zumindest zwei Stromrückführleitungen zusammen in der Nähe einer Seite der Abstimmspule entlang der Axialrichtung angeordnet sind.

36. Vorrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungsvorrichtung eine Gradientenspulenvorrichtung aufweist, zur Erzeugung des Gradientenmagnetfeldes, sowie eine nicht abgeschirmte Drehmomentausschaltungsspule, und daß die Abstimmspule eine asymmetrische Stromverteilung aufweist, bei welcher sämtliche Stromrückführleitungen asymmetrisch weg von der Drehmomentausschaltungsspule entlang der Axialrichtung angeordnet sind.