DE19914989C2 - Magnetresonanz-Antenne - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Magnetresonanz-An­ tenne für Magnetresonanzanlagen, die eine Anzahl sich bezüg­ lich einer Mittelachse im wesentlichen radial jeweils von einem inneren Stabanfang zu mindestens einem äußeren Stabende erstreckender Antennenstäbe aufweist, wobei die Antennenstäbe zumindest magnetisch miteinander gekoppelt sind.

Eine derartige Magnetresonanz-Antenne ist aus der US 5,153,517 A bekannt. Diese Magnetresonanz-Antenne ist für eine Magnetresonanzanlage vorgesehen, deren Hauptmagnetfeld zwi­ schen zwei gegenüberliegend angeordneten Polplatten verläuft. Sie weist vier Antennenstäbe auf, die paarweise mit 90° Pha­ senverschiebung gespeist bzw. abgetastet werden.

Ferner sind sogenannte Birdcage-Resonatoren für Magnetreso­ nanzanlagen mit einem in einem zylinderförmigen Untersu­ chungsraum axial verlaufenden Grundfeld bekannt, siehe bei­ spielsweise DE 38 39 046 A1. Diese weisen eine Vielzahl von kreisförmig um eine Mittelachse herum angeordneten, parallel zur Mittelachse verlaufenden Antennenstäben auf, die an ihren Enden über ringförmige Verbindungselemente elektrisch leitend miteinander verbunden sind.

In der DE 42 32 884 A1 ist eine zirkular polarisierende Anten­ nenanordnung für ein Kernspintomographiegerät mit Polplatten beschrieben. An jeder Polplatte ist eine zirkular polarisie­ rende Teilantenne angeordnet. Jede zirkular polarisierende Teilantenne ist aus zwei um 90° zueinander verdreht angeord­ neten linearen Teilantennen aufgebaut. Die linearen Teilan­ tennen selbst bestehen aus in einer Fläche parallel zueinan­ der angeordneten Antennenleitern, die an den Enden jeweils miteinander verbunden sind.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Magnetresonanz-Antenne für Magnetresonanzanlagen mit einem Polplattenmagneten zu schaffen, mittels derer auf einfache Weise ein homogenes zirkular polarisiertes Magnetfeld erzeug­ bar ist.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Anzahl von Antennen­ stäben mindestens fünf beträgt.

Die Antennenstäbe sind zumindest über ihre Magnetfelder mit­ einander gekoppelt. Zusätzlich können sie über Verbindungs­ elemente an den Stabanfängen und/oder Stabenden miteinander gekoppelt sein. Eine solche elektrisch leitende Verbindung wird vorzugsweise über ein ringförmig ausgebildetes Verbin­ dungselement bewirkt. Die Stabanfänge und/oder die Stabenden können statt mit Verbindungselementen untereinander auch ein­ zeln mit einer Massefläche verbunden sein.

In allen Antennenstäben und/oder Verbindungselementen können Kondensatoren angeordnet sein, um die Magnetresonanz-Antenne auf eine gewünschte Betriebsfrequenz anzupassen.

Unabhängig von der Art der Kopplung kommt es in beiden Fällen darauf an, daß die Antennenstäbe derart miteinander gekoppelt sind, daß das von ihnen erzeugte Magnetfeld zirkular polari­ siert ist.

Im einfachsten Fall können die Antennenstäbe einfache Stäbe mit einem Stabanfang und einem Stabende sein. Gegebenenfalls können die Antennenstäbe aber auch nach außen hin aufgespal­ tet sein, also mindestens zwei Stabenden aufweisen.

Die Geometrie der Magnetresonanz-Antenne kann eben sein. In diesem Fall ist die Konstruktion der Magnetresonanz-Antenne besonders einfach. Wenn hingegen die Stabanfänge eine Staban­ fangsebene und die Stabenden eine Stabendeebene definieren und die Stabanfangsebene und die Stabendeebene parallel und versetzt zueinander verlaufen, ergibt sich im Bereich der Mittelachse ein besonders homogenes Magnetfeld. Die Antennen­ stäbe sind in diesem Fall vorzugsweise linear ausgebildet.

In der Regel weisen die Antennenstäbe eine Linienführung auf, deren Extrapolation die Mittelachse in einem gemeinsamen Schnittpunkt schneidet. Das von der Magnetresonanz-Antenne erzeugte Magnetfeld ist noch homogener, wenn die Staban­ fangsebene und die Stabendeebene parallel zu einer Masseplat­ te verlaufen. Ganz besonders homogen ist es, wenn der Schnittpunkt in der Masseplatte liegt.

Wenn die Anzahl von Antennenstäben durch vier teilbar ist, ist die Ein- bzw. Ausspeisung zweier um 90° phasenversetzter Ströme besonders einfach.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nach­ folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Dabei zei­ gen in Prinzipdarstellung:

Fig. 1 bis 4 verschiedene Magnetresonanz-Antennen in der Draufsicht,

Fig. 5 eine Magnetresonanz-Antenne in der Perspektive und

Fig. 6 und 7 verschiedene Magnetresonanz-Antennen im Schnitt von der Seite.

In Fig. 1 ist die Grundform einer erfindungsgemäßen Magnetre­ sonanz-Antenne dargestellt. Sie weist mindestens fünf, gemäß Fig. 1 sogar acht, Antennenstäbe 1 auf. Die Antennenstäbe 1 erstrecken sich bezüglich einer Mittelachse 2 radial von ei­ nem inneren Stabanfang 3 zu einem äußeren Stabende 4. Gemäß Fig. 1 sind die Stabanfänge 3 über ein inneres Verbindungsele­ ment 5 und die Stabenden 4 über ein äußeres Verbindungsele­ ment 6 elektrisch leitend miteinander verbunden. Beide Ver­ bindungselemente 5, 6 sind gemäß Fig. 1 ringförmig ausgebil­ det. Die Antennenstäbe 1 sind also sowohl magnetisch als auch elektrisch miteinander gekoppelt. Die Magnetresonanz-Antenne weist von Antennenstab 1 zu Antennenstab 1 eine zyklische Symmetrie auf.

Die Magnetresonanz-Antenne weist zwei Anschlüsse 7 auf, wel­ che am äußeren Verbindungselement 6 um 90° versetzt angeord­ net sind. An diesen beiden Anschlüssen 7 können wahlweise zwei um 90° phasenversetzte Ströme mit einer Magnetresonanz­ frequenz f ein- bzw. ausgespeist werden. Dadurch kann mit der Magnetresonanz-Antenne gemäß Fig. 1 wahlweise ein zirkular po­ larisiertes Magnetfeld ausgesendet oder empfangen werden. Die Magnetresonanzfrequenz f liegt üblicherweise zwischen 8 MHz und 100 MHz. Die zu einem bestimmten Zeitpunkt fließenden Ströme und Magnetfelder sind in Fig. 1 durch die üblichen Sym­ bole angedeutet.

Im äußeren Verbindungselement 6 sind gemäß Fig. 1 Kondensato­ ren 8 angeordnet. Alternativ könnten die Kondensatoren 8 auch im inneren Verbindungselement 5 oder in den Antennenstäben 1 angeordnet sein.

In den Fig. 2 bis 5 sind Abwandlungen der Grundausführung nach Fig. 1 dargestellt. Gleiche Elemente sind dabei mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die in den Antennenstäben 1 und/oder Verbindungselementen 5, 6 enthaltenen Kondensatoren 8 sind in den Fig. 2 bis 5 der Übersichtlichkeit halber nicht darge­ stellt.

Gemäß den Fig. 2 und 3 sind die Stabenden 4 über das äußere Verbindungselement 6 elektrisch leitend miteinander verbun­ den. Die Stabanfänge 3 hingegen sind gemäß Fig. 2 direkt elek­ trisch leitend miteinander verbunden und gemäß Fig. 3 auf Mas­ se gelegt. Ferner spalten sich bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 die Antennenstäbe 1 nach außen hin auf, das heißt, sie weisen jeweils zwei Stabenden 4 auf. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 hingegen sind die Stabanfänge 3 über das innere Verbindungselement 5 elektrisch leitend miteinander verbunden und die Stabenden 4 auf Masse gelegt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 sind die Antennenstäbe 1 nur magnetisch miteinander gekoppelt. Gemäß Fig. 5 sind sowohl die Stabanfänge 3 als auch die Stabenden 4 mit Masse verbun­ den.

Fig. 6 zeigt die Ausführungsform der Magnetresonanz-Antenne gemäß Fig. 4 im Schnitt von der Seite. Ersichtlich ist die Ma­ gnetresonanz-Antenne planar aufgebaut. Es ist aber auch mög­ lich, wie nachstehend in Verbindung mit Fig. 7 erläutert, daß die Stabanfänge 3 eine Stabanfangsebene 9 und die Stabenden 4 eine Stabendeebene 10 definieren, wobei die Stabanfangsebene 9 und die Stabendeebene 10 parallel, aber versetzt zueinander verlaufen.

Fig. 7 zeigt die Grundausführung der Magnetresonanz-Antenne gemäß Fig. 1 von der Seite. Gemäß Fig. 7 weisen die Antennen­ stäbe 1 eine Linienführung auf. Die Extrapolation der Linien­ führung schneidet die Mittelachse 2 in einem gemeinsamen Schnittpunkt 11. Der Schnittpunkt 11 liegt in einer Masse­ platte 12, welche parallel zur Stabanfangsebene 9 und zur Stabendeebene 10 verläuft. Die Steigung der Antennenstäbe 1 relativ zur Masseplatte 12 sollte 45° nicht übersteigen. An­ sonsten kann die Steigung je nach Bedarf gewählt werden.

Die erfindungsgemäßen Magnetresonanz-Antennen weisen einen hohen Wirkungsgrad bei der Erzeugung und beim Empfang eines zirkular polarisierten Magnetfeldes auf.

Die Anzahl der Antennenstäbe 1 kann nach Bedarf gewählt wer­ den, wenn sie mindestens fünf beträgt. Besonders günstig ist es aber, wenn die Anzahl durch vier teilbar ist, also 8, 12, 16 usw. beträgt. Denn dann ist die Ein- bzw. Ausspeisung zweier um 90° phasenversetzter Ströme zur Erzeugung bzw. Ab­ tastung eines zirkular polarisierten Magnetfeldes besonders einfach.

Die erfindungsgemäße Magnetresonanz-Antenne kann in Magnetre­ sonanz-Anlagen mit vertikalem Grundfeld verwendet werden, um ein zu dem vertikalen Grundfeld transversales hochfrequentes Magnetfeld zu erzeugen oder zu empfangen. Dabei ist insbeson­ dere von Vorteil, daß aufgrund der Konstruktion der Magnetre­ sonanz-Antenne sich kreuzende Antennenstäbe 1 entweder von vorneherein nicht auftreten oder aber miteinander kontaktiert werden können, also nicht voneinander isoliert werden müssen.

Claims (11)

1. Magnetresonanz-Antenne, die eine Anzahl von sich bezüg­ lich einer Mittelachse (2) im wesentlichen radial jeweils von einem inneren Stabanfang (3) zu mindestens einem äu­ ßeren Stabende (4) erstreckender Antennenstäbe (1) auf­ weist, wobei die Antennenstäbe (1) zumindest magnetisch miteinander gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl von Antennenstäben (1) mindestens fünf be­ trägt.

2. Magnetresonanz-Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabanfänge (3) und die Stabenden (4) mit Masse verbunden sind.

3. Magnetresonanz-Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenstäbe (1) auch elektrisch miteinander ge­ koppelt sind.

4. Magnetresonanz-Antenne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabanfänge (3) und/oder die Stabenden (4) über ein ringförmig ausgebildetes Verbindungselement (5, 6) elektrisch leitend miteinander verbunden sind.

5. Magnetresonanz-Antenne nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenstäbe (1) mindestens zwei Stabenden (4) aufweisen.

6. Magnetresonanz-Antenne nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabanfänge (3) eine Stabanfangsebene (9) und die Stabenden (4) eine Stabendeebene (10) definieren und daß die Stabanfangsebene (9) und die Stabendeebene (10) par­ allel und versetzt zueinander verlaufen.

7. Magnetresonanz-Antenne nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenstäbe (1) linear ausgebildet sind.

8. Magnetresonanz-Antenne nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenstäbe (1) eine Linienführung aufweisen, deren Extrapolation die Mittelachse (2) in einem gemein­ samen Schnittpunkt (11) schneidet.

9. Magnetresonanz-Antenne nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabanfangsebene (9) und die Stabendeebene (10) parallel zu einer Masseplatte (12) verlaufen.

10. Magnetresonanz-Antenne nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnittpunkt (11) in der Masseplatte (12) liegt.

11. Magnetresonanz-Antenne nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl von Antennenstäben (1) durch vier teilbar ist.