DE19741748A1

DE19741748A1 - Kernspinresonanzgerät

Info

Publication number: DE19741748A1
Application number: DE1997141748
Authority: DE
Inventors: Joerg Ulrich Dipl Phys Fontius
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1997-09-22
Filing date: 1997-09-22
Publication date: 1998-12-03

Description

Ein derartiges Kernspinresonanzgerät umfaßt eine Magnetfeld erzeugungseinheit zur Erzeugung eines weitgehend homogenen und zeitlich konstanten Magnetfeldes in einem Untersuchungs volumen, wenigstens eine Hochfrequenz-Spule, die als Sende- und/oder Empfangsantenne dient, drei Gradientenspulen zur Ortsauflösung im Untersuchungsvolumen und eine Lagerungsvor richtung, auf der das Untersuchungsobjekt zumindest teilweise gelagert ist.

Bei den bekannten Kernspinresonanzgeräten kann die Hochfre quenz-Spule als stationäre Hochfrequenz-Spule (Bird-Cage, Ganzkörperantenne) oder als lokale Hochfrequenz-Spule (Kopf spule, Kniespule, Spine-Array-Spule)ausgebildet sein und gleichzeitig als Sendeantenne und als Empfangsantenne dienen. Darüber hinaus gibt es auch lokale Hochfrequenz-Spulen, die nur als Empfangsantenne dienen. Als Sendeantenne wird in die sem Fall die stationären Hochfrequenz-Spule verwendet.

Bei Kernspinresonanzgeräten ist die Homogenität des vom Ma gneten der Magnetfelderzeugungseinrichtung erzeugten Grundma gnetfeldes ein entscheidender Faktor für die Abbildungsquali tät. Bei der Bildgebung verursachen Feldinhomogenitäten im Bildbereich geometrische Bildverzerrungen, die den Feldabwei chungen proportional sind. Besonders wichtig ist die Feldho mogenität beim Echoplanarverfahren (Echoplanar Imaging, EPI- Verfahren).

Wie in der DE 42 18 902 C2 beschrieben, läßt sich ein Magnet feld mit den Entwicklungskoeffizienten von sphärischen harmo nischen Funktionen darstellen, wobei der Koeffizient A(0,0) das homogene Grundfeld charakterisiert und alle anderen Koef fizienten Homogenitätsabweichungen beschreiben.

Lineare Feldabweichungen, also Feldfehler erster Ordnung, das sind Feldfehler mit dem Koeffizienten A(1,0) können durch Shim-Spulen oder durch Gradientenspulen kompensiert werden. Die Gradientenspulen, das sind Spulen, die den Magnetfeldgra dienten für die Ortsauflösung in X-, Y- und Z-Richtung inner halb des im allgemeinen kugelförmigen Untersuchungsvolumens erzeugen, werden zur Kompensation der linearen Magnetfeldab weichung mit einem Offset-Strom, d. h. einem konstanten Strom, der einer Gradientenpulssequenz überlagert wird, be aufschlagt.

Bei höheren Anforderungen an die Feldhomogenität müssen nicht nur lineare Feldabweichungen, sondern auch Feldfehler höherer Ordnung kompensiert werden. Hierzu werden zusätzlich zu den Gradientenspulen spezielle Shim-Spulen vorgesehen, die mit einem geeigneten Strom zu beaufschlagen sind.

Neben der aktiven Shimmung durch elektrische Shim-Spulen ist auch die passive Shimmung des Magnetsystems möglich. Bei ei ner passiven Shimmung werden kleine Eisenplatten so im Magne ten der Magnetfelderzeugungseinheit angebracht, daß inhomoge ne Bereiche und Verzerrungen des Magnetfeldes ausgeglichen werden.

Mit passiven Shims werden bei stationären Spulen, insbesonde re bei Ganzkörper-Antennen, gute spektrale Sättigungen, auch bei subkutanen Fettgeweben, erreicht. Bei lokalen Spulen, wie z. B. Spine-Array-Spulen, ist die mit passiven Shims erziel bare spektrale Sättigung des subkutanen Fettgewebes jedoch unter Umständen nicht optimal. Dies ist immer dann der Fall, wenn die Magnetfeldfehler zweiter Ordnung, also Homogenitäts abweichungen, die durch den Koeffizienten A(2,0) beschrieben werden, durch den linearen MAP-Shim (Multi Axle/Angle Pro jection) nicht vollständig kompensiert werden können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem Kern spinresonanzgerät der eingangs genannten Art die Bildqualität durch eine höhere spektrale Sättigung des Fettgewebes zu ver bessern.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des An spruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.

Das Kernspinresonanzgerät gemäß Anspruch 1 umfaßt eine Ma gnetfelderzeugungseinheit zur Erzeugung eines weitgehend ho mogenen und zeitlich konstanten Magnetfeldes in einem Unter suchungsvolumen, wenigstens eine Hochfrequenz-Spule, die als Sende- und/oder Empfangsantenne dient, drei Gradientenspulen zur Ortsauflösung im Untersuchungsvolumen und eine Lagerungs vorrichtung, auf der das Untersuchungsobjekt zumindest teil weise gelagert ist.

Das Kernspinresonanzgerät nach Anspruch 1 umfaßt erfindungs gemäß wenigstens eine zusätzliche Shim-Spule, die im Gehäuse einer der lokalen Hochfrequenz-Spulen integriert ist, und/oder wenigstens eine zusätzliche Shim-Spule, die als lo kale Shim-Spule ausgebildet ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Kernspinresonanzgerät wird, insbe sondere bei Verwendung von lokalen Spulen und passiven Shims, durch folgende, alternativ oder gemeinsam anzuwendende Maß nahmen eine Verbesserung der lokalen Shimmung erreicht:

- Anordnung wenigstens einer zusätzlichen Shim-Spule, die im Gehäuse einer der lokalen Hochfrequenz-Spulen integriert ist,
- Anordnung wenigstens einer zusätzlichen Shim-Spule, die als lokale Shim-Spule ausgebildet ist.

Durch die damit erzielte verbesserte lokale Shimmung wird die spektrale Sättigung des Fettgewebes erhöht und damit die Bildqualität verbessert.

Bei dem Kernspinresonanzgerät gemäß Anspruch 1 ist es somit auch möglich, sowohl wenigstens eine zusätzliche Shim-Spule im Gehäuse einer der lokalen Hochfrequenz-Spulen zu integrie ren als auch wenigstens eine zusätzliche lokale Shim-Spule anzuordnen.

Im allgemeinen dürfte es ausreichend sein, daß die Geometrie der zusätzlichen Shim-Spule(n) auf die Erzeugung quadrati scher Feld-Terme abgestimmt ist (Anspruch 4). Durch eine der artige Spulen-Geometrie werden die Magnetfeldabweichungen, die durch den Koeffizienten A(2,0) beschrieben werden, kom pensiert. Durch die Verwendung von mehreren zusätzlichen Shim-Spulen ist es auch möglich, lineare Feldabweichungen und/oder Feldabweichungen höherer Ordnung zu kompensieren.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, die Gegenstand der weiteren Ansprüche sind, werden im folgenden anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen in der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kernspinresonanzgerätes,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kernspinresonanzgerätes,

Fig. 3 eine stirnseitige Teilansicht des Kernspinresonanzge rätes gemäß Fig. 1 mit abgenommener Shim-Spule,

Fig. 4 eine stirnseitige Teilansicht des Kernspinresonanzge rätes gemäß Fig. 1 mit aufgesetzter Shim-Spule.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Magnet einer Magnetfelderzeugungsein heit bezeichnet. Von dem Magneten 1 wird ein weitgehend homo genes und zeitlich konstantes Magnetfeld in einem Untersu chungsvolumen eines Untersuchungsobjektes 2 (Patient) er zeugt.

Das in Fig. 1 dargestellte Kernspinresonanzgerät umfaßt wei terhin eine innerhalb des Magneten 1 angeordnete Hochfre quenz-Spule 3, die als Ganzkörperantenne ausgebildet ist. Die Hochfrequenz-Spule 3 dient als Sendeantenne und als Empfangs antenne. Zwischen dem Magneten 1 und der Hochfrequenz-Spule 3 sind drei Gradientenspulen 4 angeordnet, die für die Ortsauf lösung im Untersuchungsvolumen benötigt werden. Von den drei Gradientenspulen 4 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nur eine dargestellt.

Das Kernspinresonanzgerät gemäß Fig. 1 umfaßt weiterhin eine Lagerungsvorrichtung 5, die im wesentlichen aus einer Lage rungsplatte 51 und einem Lagerungstisch 52 besteht. Auf der Lagerungsplatte 51 ist der Patient 2 (nur in Fig. 2 darge stellt) gelagert.

Das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemä- ßen Kernspinresonanzgerätes umfaßt ferner eine zusätzliche Shim-Spule 6, die als lokale Shim-Spule ausgebildet ist.

Die lokale Shim-Spule 6 umfaßt ein aufsteckbares Spulenteil 61 sowie ein integriertes Spulenteil 62. Das integrierte Spu lenteil 62 ist in der Lagerungsplatte 51 der Lagerungsvor richtung 5 integriert.

Das aufsteckbare Spulenteil 61 wird über vier Stecker 63 bis 66 in Steckbuchsen, die sich auf der Lagerungsplatte 51 be finden und aus Übersichtlichkeitsgründen nicht eingezeichnet sind, eingesteckt (siehe Fig. 3). Dadurch wird das aufsteckba re Spulenteil 61 mit dem integrierten Spulenteil 62 elek trisch verbunden (siehe Fig. 4).

Im Rahmen der Erfindung können auch mehrere integrierte Spu lenteile in der Lagerungsplatte 51 oder unterhalb der Lage rungsplatte 51 vorgesehen sein. Die Spulenteile sind dann axial voneinander beabstandet. Abhängig von der benötigten oder gewünschten lokalen Shimmung kann dann das aufsteckbare Spulenteil 61 auf das entsprechende integrierte Spulenteil aufgesteckt werden.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Shim-Ströme ebenfalls über die Stecker 63 bis 66 zugeführt. Die elektri sche Zuleitung erfolgt auf bekannte und deshalb in Fig. 1 bis 4 nicht dargestellte Weise durch eine im Lagerungstisch 52 angeordnete Energiekette.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform des erfindungsge mäßen Kernspinresonanzgerätes dient anstelle einer stationä ren Hochfrequenz-Spule 3 eine lokale Hochfrequenz-Spule 7 (Spine-Array-Spule) als Sende- und Empfangsantenne. Im Gehäu se der lokalen Hochfrequenz-Spule 7 ist ein aufsteckbares Spulenteil 81 einer zusätzliche Shim-Spule 8 integriert. Die zusätzliche Shim-Spule 8 umfaßt neben dem aufsteckbaren Spu lenteil 81 ebenfalls ein integriertes Spulenteil 82, das wie derum in der Lagerungsplatte 51 der Lagerungsvorrichtung 5 integriert ist.

Für das Aufstecken der lokalen Hochfrequenz-Spule 7 mit ihrer integrierten zusätzlichen Shim-Spule 8 gelten die Ausführun gen zur Aufsteckbarkeit der in Fig. 1 dargestellten zusätzli chen Shim-Spule 6 analog.

Die in Fig. 1 gezeigte lokale Shim-Spule 6 kann auch gleich zeitig und in Kombination mit einer lokalen Hochfrequenzspule betrieben werden, falls die Integration einer Shim-Spule im Gehäuse der lokalen Hochfrequenzspule aus konstruktiven Grün den nicht möglich ist. Dabei werden die aufsteckbaren Spulen teile 61 der lokalen Shim-Spule 6 in Steckbuchsen auf der La gerungsplatte 51 oder in Steckbuchsen an dem Gehäuse der lo kalen Hochfrequenzspule eingesteckt.

Claims

1. Kernspinresonanzgerät, das folgende Merkmale umfaßt:

- Eine Magnetfelderzeugungseinheit (1) zur Erzeugung eines weitgehend homogenen und zeitlich konstanten Magnetfeldes in einem Untersuchungsvolumen,
- wenigstens eine Hochfrequenz-Spule (3, 7), die als Sende- und/oder Empfangsantenne dient,
- drei Gradientenspulen (4) zur Ortsauflösung im Untersu chungsvolumen und
- eine Lagerungsvorrichtung (5), auf der das Untersuchungs objekt (2) zumindest teilweise gelagert ist, sowie
- wenigstens eine zusätzliche Shim-Spule (8), die im Gehäuse einer der lokalen Hochfrequenz-Spulen (7) integriert ist, und/oder
- wenigstens eine zusätzliche Shim-Spule (6), die als lokale Shim-Spule ausgebildet ist.

2. Kernspinresonanzgerät nach Anspruch 1, mit folgendem Merk mal:

- Die zusätzliche Shim-Spule (6, 8) umfaßt wenigstens ein aufsteckbares Spulenteil (61, 81) sowie wenigstens ein integriertes Spulenteil (61, 81), das in der Lagerungs platte (51) der Lagerungsvorrichtung (5) integriert oder unterhalb der Lagerungsplatte (51) angeordnet ist.

3. Kernspinresonanzgerät nach Anspruch 1, mit folgendem Merk mal:

- Die zusätzliche Shim-Spule (6, 8) umfaßt mehrere aufsteck bare Spulenteile (61, 81), die axial voneinander beabstan det sind.

4. Kernspinresonanzgerät nach Anspruch 1, mit folgendem Merk mal:

- Wenigstens eine der zusätzlichen Shim-Spulen (6, 8) dient zur Kompensation zumindest der quadratischen Magnetfeldab weichung.

5. Kernspinresonanzgerät nach Anspruch 1, mit folgenden Merk malen:

- Wenigstens eine der Gradientenspulen (4) dient zur Kompen sation der linearen Magnetfeldabweichung und
- wenigstens eine der zusätzlichen Shim-Spulen (6, 8) dient zur Kompensation zumindest der quadratischen Magnetfeldab weichung.

6. Kernspinresonanz-Gerät nach Anspruch 1 mit folgendem Merk mal:

- Wenigstens eine der zusätzlichen Shim-Spulen dient gleich zeitig zur Kompensation der linearen Magnetfeldabweichung und zur Kompensation der quadratischen Magnetfeldabwei chung.

7. Kernspinresonanzgerät nach Anspruch 1 mit folgenden Merk malen:

- Wenigstens eine der zusätzlichen Shim-Spulen dient zur Kompensation der linearen Magnetfeldabweichung und
- wenigstens eine der zusätzlichen Shim-Spulen (6, 8) dient zur Kompensation zumindest der quadratischen Magnetfeldab weichung.

8. Kernspinresonanz-Gerät nach Anspruch 1 mit folgenden Merk malen:

- wenigstens eine lokale Shim-Spule (6) ist gleichzeitig und in Kombination mit einer lokalen Hochfrequenzspule be treibbar, wobei
- das aufsteckbare Spulenteil (61) der lokalen Shim-Spule (6) in Steckbuchsen auf der Lagerungsplatte (51) oder in Steckbuchsen an dem Gehäuse der lokalen Hochfrequenzspule einsteckbar ist.