DE202007015620U1 - Resonator segments for generating a homogeneous B1 field in ultrahigh-field magnetic resonance tomography - Google Patents

Resonator segments for generating a homogeneous B1 field in ultrahigh-field magnetic resonance tomography Download PDF

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Abstract

Resonatorsegmente zur Erzeugung eines homogenen B1-Feldes im Ultrahochfeld-Magnetresonanz-Tomographen,
– mit jeweils einer metallisch leitenden oder metallenen Grundplatte (1),
– mit zwei metallisch leitenden oder metallenen Leiterstreifen (4) und (5) als hochfrequente Nahfeld-Wechselwirkungselemente,
– mit einem Dielektrikum, bestehend aus einer ersten dielektrische Platte (2) und einer zweiten dielektrische Platte (3) zwischen den Leiterstreifen (4) und (5) und der Grundplatte (1), wodurch die Leiterstreifen (4) und (5) und die Grundplatte (1) galvanisch voneinander isoliert werden,
– wobei jedes planare Resonatorsegment (109) so konstruiert ist, das es als selbständiges Antennenmodul einzeln angesteuert werden kann und sowohl einzeln als auch als modulares Bestandteil einer komplexen, schaltbaren Antennenvorrichtung verwendet werden kann,
– wobei die zwei Leiterstreifen (4) und (5) zusammen eine Resonanzleitungs-Antennenvorrichtung in Form eines resonanten Dipols bilden,
– wobei sich die mechanische Gesamtlänge der Resonanzleitung des so gebildeten Dipols aus der Summe der einzelnen Längen der jeweiligen Leiterstreifen...
Resonator segments for generating a homogeneous B1 field in ultrahigh field magnetic resonance tomography,
Each with a metallically conductive or metal base plate (1),
With two metal-conducting or metal conductor strips (4) and (5) as high-frequency near-field interaction elements,
- With a dielectric, consisting of a first dielectric plate (2) and a second dielectric plate (3) between the conductor strips (4) and (5) and the base plate (1), whereby the conductor strips (4) and (5) and the base plate (1) are galvanically isolated from each other,
Each planar resonator segment (109) is constructed so that it can be individually controlled as a stand-alone antenna module and can be used both individually and as a modular component of a complex, switchable antenna device,
The two conductor strips (4) and (5) together forming a resonance line antenna device in the form of a resonant dipole,
- Wherein the total mechanical length of the resonance line of the dipole thus formed from the sum of the individual lengths of the respective conductor strips ...

Figure 00000001
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Description

Die Erfindung betrifft eine Antennenvorrichtung zum Erzeugen eines homogenen hochfrequenten Magnetfeldes (B1-Feld) zur Initiierung der Spinanregung im Untersuchungsvolumen eines Ultrahochfeld-Magnetresonanz-Tomographen (MRT: Magnet Resonanz Tomograph, bzw. MRB: Magnet Resonanz Bildgebung und MRI: magnet resonance imaging). Die Antennenvorrichtung besteht aus zahlreichen (z. B. acht bis sechzehn) einzelnen, elektromagnetisch weitgehend voneinander entkoppelten Resonatorsegmenten, die im Umfang des zylindrischen Untersuchungsvolumens gleichmäßig verteilt angebracht sind und durch eine Steuereinrichtung separat angesteuert werden können. Die Antennenvorrichtung dient zeitlich unmittelbar nacheinander einerseits als Nahfeld-Sendeantenne zur Initiierung der Spinanregung der Protonen im jeweils zu untersuchenden Objekt und andererseits als Nahfeld-Empfangsantenne zum Empfang der hochfrequenten Echosignale. Die einzelnen Resonatorsegmente der Antennenvorrichtung verlaufen in ihrer Längsrichtung parallel zur Längsachse des Grundfeldmagneten. Mit Hilfe der von Leistungsgeneratoren gespeisten Resonatorsegmente wird zur Bildaufnahme ein kurzzeitig gepulstes, lokales, möglichst homogenes, hochfrequentes Magnetfeld (B1-Feld) zur Auslenkung der Kernspins in den zu untersuchenden Objekten im Inneren des Untersuchungsvolumens erzeugt. In den Pulspausen werden die hochfrequenten elektromagnetischen Signale der wieder in die Ausgangslage zurückkehrenden Seins mit den gleichen Resonatorsegmenten empfangen und der rechnerbasierten Auswerteeinrichtung des Ultrahochfeld-Magnetresonanz-Tomographen zur Bildgenerierung zugeführt.The The invention relates to an antenna device for generating a homogeneous high-frequency magnetic field (B1 field) to initiate the spin excitation in the examination volume of an ultrahigh field magnetic resonance tomograph (MRI: Magnetic Resonance Tomograph, or MRB: Magnetic Resonance Imaging and MRI: magnetic resonance imaging). The antenna device is made from numerous (eg eight to sixteen) individual electromagnetically largely decoupled resonator segments in the circumference of the cylindrical examination volume are evenly distributed and can be controlled separately by a control device. The Antenna device serves temporally one after the other on the one hand as a near-field transmitting antenna for initiating the spin excitation of the protons in each case to be examined object and on the other hand as a near-field receiving antenna for Reception of the high-frequency echo signals. The individual resonator segments The antenna device extend in its longitudinal direction parallel to the longitudinal axis of the basic field magnet. With the help of power generators fed Resonator segments is momentarily pulsed for image acquisition, local, if possible homogeneous, high-frequency magnetic field (B1 field) for the deflection of the nuclear spins in the objects to be examined inside the examination volume generated. In the pauses in the pulse, the high-frequency electromagnetic Signals of being returning to the starting position with the same Resonatorsegmenten received and the computer-based evaluation Ultrahigh-field Magnetic Resonance Tomography supplied for image generation.

Neben dem hochfrequenten Magnetfeld (B1-Feld) zur Auslenkung der Seins (die eigentliche Signalerzeugung) sind noch weitere statische Magnetfelder notwendig. Zur Lokalisierung der einzelnen Signale werden magnetische Gradientenfelder verwendet und zur Ausrichtung der Seins dient ein von den Hauptfeldspulen erzeugtes, sehr starkes, homogenes, statisches Magnetfeld mit magnetischen Flussdichten im Bereich bis zu einigen Tesla.Next the high-frequency magnetic field (B1 field) for the deflection of being (the actual signal generation) are still more static magnetic fields necessary. To localize the individual signals are magnetic Gradient fields are used and used to align being generated by the main field coils, very strong, homogeneous, static Magnetic field with magnetic flux densities ranging up to several Tesla.

Mit zunehmender magnetischer Flussdichte werden feinere Strukturen darstellbar. Allerdings steigt gleichzeitig auch der technische Aufwand zur Erzeugung dieser hohen magnetischen Flussdichten ganz enorm an.With increasing magnetic flux density, finer structures can be displayed. However, at the same time the technical effort to generate increases of these high magnetic flux densities.

Für diagnostische Zwecke werden als Kompromiss zwischen der erzielbaren Bildauflösung und den damit verbundenen Anschaffungs- und Betriebskosten derzeit noch typischerweise magnetische Flussdichten im Bereich von etwa 1,5 Tesla verwendet. Seit dem Jahr 2006 werden bei Neuanschaffungen zunehmend Maschinen mit magnetischen Flussdichten von 3,0 Tesla aufgestellt. Die Universität Marburg besitzt seit 2005 ein kommerzielles 7-Tesla-Gerät (Siemens) für experimentelle Kopfuntersuchungen. Im Forschungszentrum Jülich soll bis 2008 eine Anlage mit 9,4 Tesla errichtet werden. In der physikalischen Forschung werden Hochfeldgeräte mit Werten der magnetischen Flussdichten bis zu 20 Tesla eingesetzt.For diagnostic Purposes are used as a compromise between the achievable image resolution and the associated acquisition and operating costs currently typically magnetic flux densities in the range of about 1.5 Tesla used. Since 2006 are new purchases increasingly machines with magnetic flux densities of 3.0 Tesla established. The University Marburg has since 2005 a commercial 7-Tesla device (Siemens) for experimental Head studies. At Forschungszentrum Jülich, a plant is scheduled for completion by 2008 to be built with 9.4 tesla. In physical research become high field devices used with values of magnetic flux densities up to 20 Tesla.

In Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte des statischen Hauptfeldes ändert sich allerdings auch die Frequenz der Präzessionsbewegung der Kernseins, die sogenannte Larmorfrequenz. Diese entspricht weitgehend der Wechselwirkungsfrequenz des hochfrequenten Magnetfeldes (B1-Feldes) zur Auslenkung der Seins der an der Bilderzeugung beteiligten Protonen. Dabei ist der Zusammenhang linear. Bei einer Stärke der magnetischen Flussdichte des Hauptfeldes von 7 Tesla beträgt die Larmorfrequenz der Wasserstoffprotonen etwa 300 MHz. Dies bedeutet, dass die Antennenvorrichtung zum Erzeugen eines homogenen hochfrequenten Magnetfeldes (B1-Feld) zur Initiierung der Spinanregung im Untersuchungsvolumen eines Hochfeld-Magnetresonanz-Tomographen an diese mit zunehmender magnetischer Flussdichte ansteigende Larmorfrequenz angepasst sein muss. Genügten bisher für Niederfeld-Geräte noch relativ einfach herzustellende Hochfrequenzspulen als geeignete Wechselwirkungselemente, so müssen bei Hochfeld- oder gar Ultrahochfeld-Geräten zunehmend induktivitätsarme Nahfeld-Antennen verwendet werden, um das erforderliche hochfrequente Magnetfeld (B1-Feld) aufzubauen. Die spezielle Gestaltung der zum Aufbau der Antennenvorrichtung verwendeten Resonatorsegmente hat also einen entscheidenden Einfluss auf die Qualität der mit modernen Hochfeld-Geräten erzielten Bilder. Die Resonatorsegmente müssen nicht nur genügend intensive Hochfrequenzfelder (Eingangsleistung pro Resonatorsegment kurzzeitig ca. 1 kW) verzögerungsfrei erzeugen können, sie müssen diese hohe Impulsleistung auch noch möglichst gleichmäßig im gesamten Untersuchungsvolumen in eine hochfrequente magnetische Flussdichte umwandeln.In dependence however, the magnetic flux density of the static main field changes also the frequency of the precession movement the core, the so-called Larmor frequency. This corresponds largely the interaction frequency of the high-frequency magnetic field (B1 field) for deflection the being of the protons involved in the image generation. It is the relationship is linear. At a strength of the magnetic flux density of the main field is 7 Tesla the Larmor frequency of the hydrogen protons is about 300 MHz. This means, that the antenna device for generating a homogeneous high-frequency Magnetic field (B1 field) for initiation of spin excitation in the examination volume a high-field magnetic resonance tomograph to this with increasing magnetic flux density increasing Larmor frequency must be adapted. sufficed so far for Low-field equipment still relatively easy to produce high-frequency coils as appropriate Interaction elements, so must at high field or even ultra-high field devices increasingly low in inductance Near-field antennas are used to produce the required high-frequency Build up magnetic field (B1 field). The special design of the Structure of the antenna device used Resonatorsegmente has So a decisive influence on the quality of the modern high field devices achieved pictures. The resonator segments need not only sufficiently intense high frequency fields (Input power per resonator segment short-term approx. 1 kW) without delay can generate You need to this high impulse output even as evenly as possible in the entire examination volume into a high-frequency magnetic flux density.

Bei sehr hohen Werten der magnetischen Flussdichte und damit sehr hohen Larmorfrequenzen weisen herkömmliche Käfigspulen (birdcage coils) für das Untersuchungsvolumen mit mäßig schmalen Kupferstreifen als Sprossen eine verhältnismäßig hohe Induktivität auf, die sehr geringe Kapazitätswerte erfordert, um die Spulenanordnung insgesamt in den Resonanzzustand zu bringen. Dies ist aus mehreren Gründen problematisch. Es wird ein hohes Spannungspotential an den Kondensatoren erzeugt, welches zu einem örtlichen elektrischen Streufeld führen kann, das hochfrequente Energie in Form von Wärme in den zu untersuchenden Patienten einbringen kann. Damit trägt dieser Effekt zur Erhöhung der absorbierten SAR-Rate bei, was in der Folge schließlich zu einer Verlängerung der für die Bildgebung erforderlichen Zeit führt. Außerdem kann ein beträchtlicher zu kompensierender elektromagnetischer Strahlungsverlust auftreten, der von den speisenden Leistungsgeneratoren zusätzlich aufgebracht werden muss, wodurch sich in der Folge schließlich das Signal/Rausch-Verhältnis (SNR, Signal to Noise Ratio) der empfangenen Signale und damit die Bildqualität signifikant verschlechtert.For very high values of magnetic flux density and thus very high Larmor frequencies, conventional birdcage coils for the test volume with moderately narrow copper strips as rungs have a relatively high inductance, which requires very low capacitance values to bring the coil assembly into resonance as a whole. This is problematic for several reasons. It creates a high voltage potential across the capacitors, which can lead to a local electrical stray field, which can bring high-frequency energy in the form of heat in the patient to be examined. Thus, this effect contributes to increase the absorbed SAR rate, which eventually leads to an extension of the time required for imaging. In addition, considerable electromagnetic radiation loss to be compensated may occur, which must additionally be applied by the feeding power generators, as a result of which the signal-to-noise ratio (SNR) of the received signals and thus the image quality subsequently deteriorate significantly.

Für die dazu erforderlichen Hochfeld- bzw. Ultrahochfeld-Antennenvorrichtungen sind zahlreiche Varianten verfügbar. Eine geeignete Hochfrequenz-Spulenanordnung zur Bildgabe eines Subjektvolumens unter Verwendung eines Magnetresonanz-Tomographen mit hoher magnetischer Flussdichte, die bei im Wesentlichen hohen Frequenzen betrieben werden kann, ist in der DE 10 2004 027 026 A1 (Verfahren und Vorrichtung für magnetresonanzbildgebende Systeme sehr hoher Feldstärke) beschrieben.Numerous variants are available for the high field or ultrahigh field antenna devices required for this purpose. A suitable high frequency coil assembly for imaging a subject volume using a high magnetic flux density magnetic resonance tomograph that can be operated at substantially high frequencies is disclosed in U.S. Patent Nos. 4,774,830 DE 10 2004 027 026 A1 (Method and apparatus for very high field strength magnetic resonance imaging systems).

Die dort verwendete Spulenanordnung verfügt über eine Anzahl von Leitern, die zylindrisch angeordnet und rings um einen Patiententunnel des MRB-Systems vorgesehen sind, über eine Anzahl kapazitiver Elemente, die zwischen den jeweiligen Enden der Leiter (und diese miteinander verbindend) angeordnet sind, wobei die mehreren Leiter und die mehreren kapazitiven Elemente eine Hochpass-Birdcage-Konfiguration bilden und über eine Anzahl dynamischer Trennschalter, wobei jeder dynamische Trennschalter unter Ausbildung eines Parallelresonanzkreises parallel zu einem zugeordneten kapazitiven Element liegend elektrisch angekoppelt ist.The coil assembly used therein has a number of conductors, arranged cylindrically and around a patient tunnel of the MRB system are provided over a number of capacitive elements located between the respective ends the conductor (and these interconnecting) are arranged, wherein the multiple conductors and the multiple capacitive elements provide a high-pass birdcage configuration form and over a number of dynamic disconnect switches, each dynamic disconnect switch forming a parallel resonant circuit parallel to a associated capacitive element lying electrically coupled is.

Die geschilderte Vorrichtung ist eine deutliche Verbesserung im Vergleich zu den herkömmlichen Systemen und soll die Anregung bei Larmorfrequenzen bis zu 300 MHz ermöglichen.The described device is a significant improvement in comparison to the conventional ones Systems and should excite at Larmor frequencies up to 300 MHz enable.

Nachteilig an dieser Erfindung ist jedoch die Notwendigkeit von Trennschaltern für jedes Resonatorelement, die an den Enden kapazitiv miteinander verkoppelten Resonatoren, die dadurch nur schwer unabhängig voneinander einzeln erregt werden können und die Verwendung von resonanten TEM-Leitungen in Form von freischwebenden Leiterstreifen ohne metallene Masseebene (es wird nur eine virtuelle Masselinie verwendet). Die Verwendung von Halbleiterbauelementen (PIN-Dioden) zum Aufbau der hier notwendigen zahlreichen Trennschalter (für jede Resonanzleitung einen) kann die Zuverlässigkeit nachhaltig einschränken, da typischerweise mit Hochfrequenzimpulsen sehr hoher Puls-Leistung (im kW-Bereich) gearbeitet wird, was für Halbleiterbauelemente im Laufe der Zeit zunehmend schädlicher wird (Degradation durch lokale Überlastungen im Kristallgitter). Insgesamt scheint die Realisierung gemäß der DE 10 2004 027 026 A1 für den gewünschten Zweck zu kompliziert, dadurch zu teuer und zu störungsanfällig.A disadvantage of this invention, however, is the need for circuit breakers for each resonator element, capacitively coupled to each other at the ends resonators, which are difficult to be excited independently and thus the use of resonant TEM lines in the form of floating conductor strips without metal ground plane ( only one virtual mass line is used). The use of semiconductor devices (PIN diodes) to build the necessary here numerous circuit breakers (for each resonant line) can limit the reliability sustainable, since typically with high frequency pulses very high pulse power (in kW range) is used, which is for semiconductor devices in the Over time becomes increasingly harmful (degradation by local overloads in the crystal lattice). Overall, the realization according to the DE 10 2004 027 026 A1 too complicated for the desired purpose, thus too expensive and prone to failure.

Durch die resonanzbedingte ungleichmäßige Stromverteilung über den transversalen Verlauf der jeweils in viertel Wellenlängen betriebenen Resonanzleitungen ist das aus dieser Vorrichtung resultierende hochfrequente Magnetfeld zudem relativ inhomogen, was unerwünschte Artefakte bei der Bildgebung verursachen kann.By the resonance - related uneven current distribution over the transversal course of each operated in quarter wavelengths Resonant lines is the high frequency resulting from this device Magnetic field also relatively inhomogeneous, causing unwanted artifacts in imaging can cause.

Ein über das Untersuchungsvolumen homogen verteiltes B1-Feld würde hingegen ungestörte Bilder ohne aufwendige Korrekturrechnungen ermöglichen.One about that Examination volume homogeneously distributed B1 field, however, would undisturbed pictures without complicated correction calculations.

Ein Verfahren zur Homogenisierung eines B1-Feldes und Magnetresonanzsystem wird in der DE 10 2004 013 422 A1 beschrieben. Dazu wird die Messung in verschiedenen Iterationsschritten durchgeführt.A method for homogenizing a B1 field and magnetic resonance system is described in US Pat DE 10 2004 013 422 A1 described. For this purpose, the measurement is carried out in different iteration steps.

In einem ersten Iterationsschritt werden zunächst Messdaten erfasst, welche eine B1-Feldverteilung in zumindest einem Teil des Untersuchungsvolumens eines MRB-Systems repräsentieren. Dann wird mit Hilfe eines Computers eine automatische B1-Homogenitätsanalyse, basierend auf den erfassten Messdaten, durchgeführt. Dann wird automatisch aus einer Anzahl von möglichen Homogenisierungsaktionen eine bestimmte Homogenisierungsaktion auf Basis der B1-Homogenisierungsanalyse durchgeführt. Die Iteration wird beendet, wenn die diagnostizierte Homogenität für eine vorgesehene Magnetresonanz-Messung ausreichend ist. Mit diesem Verfahren soll insbesondere auch die vom zu untersuchenden Objekt verursachte Feldverzerrung kompensiert werden. Hierzu ist es gemäß der DE 10 2004 013 422 A1 erforderlich, dass das MRB-System eine geeignete Speichereinrichtung mit zahlreiche Homogenisierungsaktionen aufweist, welche bestimmten Homogenisierungs-Abweichungsklassen zugeordnet sind. Zur Steuerung der Homogenisierungsaktion wird die Hilfe einer Homogenisierungs-Steuereinrichtung benötigt.In a first iteration step, measurement data are initially recorded which represent a B1 field distribution in at least part of the examination volume of an MRB system. Then, with the help of a computer, an automatic B1 homogeneity analysis based on the acquired measurement data is performed. Then, from a number of possible homogenization actions, a specific homogenization action is automatically performed on the basis of the B1 homogenization analysis. The iteration is terminated when the diagnosed homogeneity is sufficient for an intended magnetic resonance measurement. In particular, the field distortion caused by the object to be examined should also be compensated with this method. For this purpose it is according to the DE 10 2004 013 422 A1 requires the MRB system to have a suitable memory device with numerous homogenization actions associated with particular homogenization deviation classes. To control the homogenization action, the help of a homogenization controller is needed.

Die Homogenisierungsaktion soll durch eine passende Einstellung bzw. Justage der Parameter der verschiedenen Komponenten des MRB-Systems durchgeführt werden. So können gezielt mitschwingende Antennenstrukturen geschaltet werden, um eine bestimmte B1-Feld-Vorverzerrung zu erreichen. Ebenso sollen Änderungen im B1-Feld durch Einstellungen der Messsequenz-Parameter erreicht werden können. Darüber hinaus soll eine gezielte Veränderung der dielektrischen Umgebung des Körpers mittels Wasserkissen oder anderer dielektrischer Elemente durch ein die dielektrische Umgebung modifizierendes Eingreifen des Bedienpersonals erfolgen. So soll zur Durchführung der Homogenisierungsaktion durch eine spezielle Homogenisierungsaktion-Steuereinrichtung und über eine Ausgabeeinrichtung (beispielsweise eine Promptgenerierungs-Einheit) Angaben über Kissengröße oder über bestimmte Typen der dielektrischen Kissen und die genauen Positionierdaten derselben an das Personal weitergegeben werden.The homogenization action is to be carried out by a suitable adjustment or adjustment of the parameters of the various components of the MRB system. Thus, specifically resonating antenna structures can be switched in order to achieve a specific B1 field predistortion. Similarly, changes in the B1 field should be achieved by adjusting the measurement sequence parameters. In addition, a targeted change in the dielectric environment of the body by means of water pillows or other dielectric elements by a dielectric environment modifying intervention of the operator to take place. Thus, in order to perform the homogenization action by means of a special homogenization action control device and an output device (for example a prompt generation unit), information about cushion size or about certain types of dielectric pads and the exact positioning data thereof is to be forwarded to the personnel.

Das Verfahren ist zwar interessant, aber es ist zu personalintensiv und benötigt für die jeweiligen Iterationsschritte insgesamt zuviel Zeit. Außerdem ist der Aufwand zur Vorratshaltung der individuell anpassbaren dielektrischen Kissen praxisfremd, insbesondere im Hinblick auf die damit erzielbaren Vorteile an stückweise verbesserter Homogenität, die sehr lokaler Natur ist und die sich auch auf andere Weise erzielen lässt. Für das physikalische Labor mag dieses Verfahren Vorteile bringen, für die klinische Praxis ist jedoch alles schädlich, was die für die Untersuchung benötigte Zeit auch noch verlängert. Der Schlüssel zur raschen Erzielung gestochen scharfer Bilder mit Hilfe von Hochfeld- oder Ultrahochfeld-Magnetresonanz-Tomographen liegt in der Bereitstellung geeigneter Antennen für das Untersuchungsvolumen. Damit lassen sich bereits im Vorfeld viele Probleme vermeiden, die ansonsten mit trickreichen Verfahren wieder bereinigt werden müssten.The Although the process is interesting, it is too labor intensive and needed for the respective iteration steps in total too much time. In addition, the Effort to stockpile the customizable dielectric Pillow practice, in particular with regard to the achievable Advantages of piecewise improved homogeneity, which is very local in nature and can be achieved in other ways leaves. For the Physical lab may bring benefits to this procedure for the clinical However, practice is all harmful, what the for needed the investigation Time also extended. The key to rapidly achieving crisp, sharp images using high-field or ultrahigh field magnetic resonance tomographs lies in the provision of suitable antennas for the examination volume. This can be avoided in advance many problems that otherwise would have to be cleaned up again with tricky procedures.

Eine schon recht brauchbare Anordnung zum Erzeugen von Hochfrequenz-B1-Feldern in der MRB mit Flächenstromantennen ist in der DE 103 34 170 B3 gegeben. Diese Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeugung und/oder Detektion von Hochfrequenz-B1-Feldern in einem Untersuchungsvolumen eines Magnetresonanz-Tomographen, wobei die Anordnung eine Oberflächenspule umfasst, welche röhrenförmig aus einem leitfähigen Band aufgebaut ist, das an mindestens zwei aneinander angrenzenden Enden kapazitiv geschlossen ist, wobei das Verhältnis von Länge zu Breite des Bandes kleiner oder gleich 30 beträgt und wobei das Untersuchungsvolumen außerhalb des vom Band umschlossenen Raumgebiets anschließend an eine Außenfläche der Oberflächenspule angeordnet ist, so dass die von der Oberflächenspule erzeugten B1-Feldlinien im Untersuchungsvolumen im Wesentlichen parallel zu dieser Außenfläche verlaufen. Dadurch wird eine MRB-Sende- und Empfangs-Anordnung mit verbesserten Eigenschaften geschaffen, insbesondere bei der die Verteilung des B1-Feldes beeinflussbar ist.An already quite useful arrangement for generating high-frequency B1 fields in the MRB with surface current antennas is in DE 103 34 170 B3 given. This invention relates to an arrangement for generating and / or detecting radiofrequency B1 fields in an examination volume of a magnetic resonance tomograph, the arrangement comprising a surface coil tubularly constructed from a conductive band capacitively closed at at least two adjacent ends wherein the ratio of length to width of the band is less than or equal to 30 and wherein the examination volume outside the tape-enclosed space area is subsequently arranged on an outer surface of the surface coil, so that the B1 field lines generated by the surface coil are substantially parallel in the examination volume run to this outer surface. As a result, an MRB transmission and reception arrangement with improved properties is created, in particular in which the distribution of the B1 field can be influenced.

Die in der DE 103 34 170 B3 vorgestellte Flächenstromantenne kommt in der physikalischen Wirkungsweise den hier weiter unten vorgestellten Resonatorsegmenten schon recht nahe. Es sind jedoch einige Nachteile erkennbar, wodurch die Flächenstromantenne in der DE 103 34 170 B3 als nicht besser geeignet erscheint. Die Flächenstromantenne verwendet keine planare, sondern eine recht voluminöse Bauform. Ober- und Unterseite befinden sich in einem relativ großen Abstand voneinander. Das Band ist einmal komplett herumgeführt, an zwei aneinander angrenzenden Enden kapazitiv geschlossen und wird in Resonanz betrieben.The in the DE 103 34 170 B3 presented Flächenstromantenne comes in the physical mode of action to the Resonatorsegmenten presented below quite close. However, there are some drawbacks recognizable, whereby the Flächenstromantennene in the DE 103 34 170 B3 does not seem to be better. The Flächenstromantennene uses no planar, but a rather voluminous design. Top and bottom are located at a relatively large distance from each other. The band is once completely guided around, capacitively closed at two adjacent ends and is operated in resonance.

Durch diese spezielle Formgebung ist der für das Untersuchungsvolumen zur Erzeugung des hochfrequenten Magnetfeldes maßgebliche Teil der Flächenstromantenne außerordentlich kurz. Die Gesamtlänge des Bandes ist signifikant kürzer als eine halbe Wellenlänge, wenn man zur groben Abschätzung die auseinander gefaltete Struktur betrachtet, die einem an den Enden kapazitiv belastetem Dipol entspricht. Nach dem Falten wird diese Länge nicht nur halbiert, da die Oberseite und die Unterseite etwa gleichlang sind, sondern der relativ große Abstand zwischen Oberseite und Unterseite führt zu einer weiteren Verkürzung der zur Felderzeugung im Untersuchungsvolumen wirksamen Länge. Zwar kann auch diese Flächenstromantenne sicherlich prinzipiell in Hochfeld-Magnetresonanz-Tomographen verwendet werden, das von dieser Antenne erfasste Untersuchungsvolumen wird wegen der durch die Bauform verschenkten Längenausdehnung allerdings bei noch höheren Larmorfrequenzen zu klein. Daher ist diese Bauform für Ultrahochfeld- Magnetresonanz-Tomographen sicherlich nicht geeignet.By this special shape is the one for the examination volume for generating the high-frequency magnetic field relevant part of the surface current extraordinarily short. The total length the volume is significantly shorter as a half wavelength, if you go to the rough estimate Looking at the unfolded structure, the one to the End capacitively loaded dipole corresponds. After folding will be this length not just halved, as the top and bottom are about the same length are, but the relatively large Distance between top and bottom leads to a further shortening of the for field generation in the study volume effective length. Though can also use this surface current certainly be used in principle in high-field magnetic resonance tomographs, the examination volume acquired by this antenna is due to However, given by the design length extension still higher Larmor frequencies too small. Therefore, this design for ultrahigh field Magnetic resonance tomographs certainly not suitable.

Weiterhin muss bedacht werden, dass im Untersuchungsvolumen normalerweise ohnehin schon sehr beengte Raumverhältnisse herrschen. Die Flächenstromantenne muss mit ihrer Rückseite innerhalb des Untersuchungsvolumens weit genug vom Metall der Magnetresonanz-Tomographen entfernt sein, weil sonst das Streufeld der kapazitiv gekoppelten Enden über das Metall stark bedämpft oder die Resonanzfrequenz zu sehr verstimmt wird. Es kommt zum Abstand der Ober- und der Unterseite nun also noch der Abstand von den metallenen Teilen des Untersuchungsvolumens hinzu.Farther must be considered that in the examination volume normally already very cramped space conditions prevail anyway. The surface current antenna must be with their back inside of the examination volume far enough from the metal of the magnetic resonance tomographs be removed because otherwise the stray field of capacitive coupled Ends over the metal is heavily attenuated or the resonance frequency is too much detuned. It comes to a distance the top and the bottom so now the distance from the metal Add the study volume.

Zum Untersuchungsobjekt hin muss noch eine (relativ dünne) Isolierschicht angebracht werden, da die Haut des Patienten keinen unmittelbaren Kontakt mit dem Metall der Flächenantenne haben darf. Allerdings werden die betrachteten räumlichen Abstände in einem zylinderförmigen Untersuchungsvolumen sowohl oben und unten als auch rechts und links wirksam, d. h. das für das zu untersuchende Objekt zur Verfügung stehende Untersuchungsvolumen wird noch weiter eingeschränkt. Die in der DE 103 34 170 B3 beschriebene Flächenstromantenne ist trotz zweckdienlicher hochfrequenter magnetischer Eigenschaften durch ihre voluminöse Bauform insgesamt zu kurz und zu dick, um zwei wesentliche Nachteile zu benennen.A (relatively thin) insulating layer must still be applied to the examination object, since the patient's skin must not have direct contact with the metal of the surface antenna. However, the observed spatial distances in a cylindrical examination volume become effective both above and below as well as right and left, ie the examination volume available for the object to be examined is further restricted. The in the DE 103 34 170 B3 described Flächenstromantenne is despite useful high-frequency magnetic properties due to their voluminous design altogether too short and too thick to name two significant disadvantages.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, verbesserte Nahfeldantennen für Betriebsfrequenzen im Dezimeterbereich (0,3 GHz bis 3 GHz), konstruiert als im Verbund (Array) oder einzeln zu betreibende, voneinander elektromagnetisch weitgehend entkoppelte Resonatorsegmente mit möglichst geringer Bauhöhe für eine Antennenvorrichtung zur Erzeugung eines möglichst homogenen, d. h. trotz vorhandener, das Magnetfeld beeinflussender Objekte, über nahezu das gesamte Untersuchungsvolumen in seiner Intensität möglichst gleichmäßig verteilten, hochfrequenten Magnetfeldes einer Hochfeld- bzw. Ultrahochfeld-Magnetresonanz-Tomographen mit magnetischen Flussdichten von 7 Tesla und mehr, zur Verfügung zu stellen.The specified in claim 1 invention is based on the problem improved Near field antennas for operating frequencies in the decimeter range (0.3 GHz to 3 GHz), designed as in the array or individually to be operated from each other electromagnetically largely decoupled resonator segments with the lowest possible height for an antenna device to produce a homogeneous as possible, ie despite existing, the Magnetic field influencing objects, over almost the entire examination volume in its intensity as evenly distributed, high-frequency magnetic field of a high field or ultra-high-field magnetic resonance tomography with magnetic flux densities of 7 Tesla and more to provide.

Dieses Problem wird durch die im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.This Problem is solved by the features listed in the protection claim 1 solved.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die Resonatorsegmente über nahezu den gesamten, für die Wechselwirkung mit dem hochfrequenten Magnetfeld wirksamen Verlauf eine das Magnetfeld erzeugende Stromdichte mit nahezu gleichgroßer Intensität aufweisen. Dadurch wird ohne weitere technische Maßnahmen ein im Untersuchungsvolumen weitestgehend homogenes hochfrequentes Magnetfeld erzeugt. Dadurch kann gleichzeitig sowohl die Qualität der Bilder verbessert als auch die für die Herstellung dieser Bilder benötigte Zeit verkürzt werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Resonatorsegmente eine geringe Bauhöhe aufweisen. Dadurch kann das vorhandene Untersuchungsvolumen großzügig gestaltet werden, ohne den technischen Aufwand zur Erzeugung des statischen Grundfeldes zu erhöhen.The particular advantages of the invention are that the resonator segments over almost the entire, for the interaction with the high-frequency magnetic field effective course have a magnetic field generating current density with almost equal intensity. Thereby will be without further technical measures in the examination volume largely homogeneous high-frequency magnetic field generated. This can simultaneously improve both the quality of the pictures improved as well as for the time required to produce these images is shortened. Another advantage is that the resonator segments have a low height exhibit. As a result, the existing examination volume generously designed be without the technical effort to generate the static Basic field increase.

Ein weiterer Vorteil ist, dass die Resonatorsegmente im Vergleich zum Freiraumwellenwiderstand niederohmig fehlangepasst sind und daher, ähnlich wie bei magnetischen Schleifenantennen (magnetic loop antennas), ein von den benachbarten Objekten wenig beeinflussbares Strahlungsnahfeld besitzen. Es treten somit signifikant weniger Feldverzerrungen auf, die durch die Patienten bzw. inhomogenen Unersuchungsobjekte verursacht werden. Dadurch können zusätzliche zeitaufwendige und personalintensive Homogenisierungsmaßnahmen entfallen.One Another advantage is that the resonator segments compared to Free space wave impedance are low impedance mismatched and therefore, much like in magnetic loop antennas, a of the neighboring objects have little influenceable Strahlnahnahfeld own. Significantly fewer field distortions occur due to the patients or inhomogeneous objects of investigation are caused. Thereby can additional time-consuming and labor-intensive homogenization measures omitted.

Ein weiterer Vorteil ist, dass die Resonatorsegmente durch die niederohmige Fehlanpassung auch untereinander nur sehr gering (typischerweise weniger als – 15 dB) verkoppelt sind. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Resonatorsegmente hinsichtlich des Fernfeldes zu niederohmig und damit fehlangepasst sind. Dies bedeutet, dass die von den Resonatorsegmenten im Betrieb ausgehende elektromagnetische Störstrahlung mit der Entfernung sehr rasch abklingt.One Another advantage is that the resonator segments by the low-impedance Mismatch with each other only very low (typically less as - 15 dB) are coupled. Another advantage is that the resonator segments with respect to the far field to low impedance and thus mismatched are. This means that those of the resonator segments in operation outgoing electromagnetic radiation decays very quickly with the distance.

Ein weiterer Vorteil ist, dass die Resonatorsegmente durch ihre Ausführungsform als modifizierte unsymmetrische Streifenleitungen (microstrip line) bereits von der Konstruktion her eine relativ große Massemetallisierung aufweisen, welche die von den Resonatorsegmenten im Betrieb ausgehende elektromagnetische Störstrahlung, ähnlich wie ein Farradaykäfig, nach außen weitgehend abschirmt.One Another advantage is that the resonator segments by their embodiment as a modified single-ended strip lines (microstrip line) already have a relatively large mass metallization by design, which emanates from the resonator segments in operation electromagnetic Noise, similar to a Farraday cage, outward largely shielded.

Ein weiterer Vorteil ist, dass die Resonatorsegmente separate, selbständige Einheiten sind, wodurch die gesamte Antennenvorrichtung modular aufgebaut sein kann und die einzelnen Resonatorsegmente bei Bedarf leicht ausgetauscht werden können. So kann bei einem anders gewählten Wert der Grundmagnetisierung z. B. die gleiche Grundkonstruktion der Antennenvorrichtung beibehalten werden und es werden dann an die veränderte Larmorfrequenz angepasste Resonatorsegmente verwendet.One Another advantage is that the resonator segments separate, independent units are, making the entire antenna device modular can be and the individual Resonatorsegmente if necessary easily can be exchanged. So can with a differently selected Value of the basic magnetization z. B. the same basic construction the antenna device are maintained and it will then turn on the changed one Larmor frequency matched resonator segments used.

Zur Erläuterung der Erfindung sind Zeichnungen gegeben, die im Folgenden näher beschrieben werden. Es zeigtto explanation The invention are given drawings, which are described in more detail below become. It shows

1 schematisch den typischen Aufbau eines Magnetresonanz-Tomographen, 1 schematically the typical structure of a magnetic resonance tomograph,

2 schematisch und beispielhaft die typische Anordnung der Resonatorsegmente im Untersuchungsvolumen, 2 schematically and by way of example the typical arrangement of the resonator segments in the examination volume,

3 schematisch den Querschnitt einer Resonanzleitung in unsymmetrischer Streifenleitungstechnik in Längsrichtung mit einer Länge des Resonators, die einer halben Wellenlänge entspricht, 3 schematically the cross section of a resonant line in unbalanced stripline technique in the longitudinal direction with a length of the resonator, which corresponds to half a wavelength,

4 schematisch den Querschnitt einer Resonanzleitung in unsymmetrischer Streifenleitungstechnik in Längsrichtung mit einer Länge des Resonators, die etwa dreiviertel der Wellenlänge entspricht, 4 schematically the cross section of a resonant line in unbalanced stripline technique in the longitudinal direction with a length of the resonator, which corresponds to about three quarters of the wavelength,

5 schematisch den Querschnitt eines erfindungsgemäßen verteilten Resonatorsegmentes in modifizierter unsymmetrischer Streifenleitungstechnik in Längsrichtung mit einer Länge des Resonators, die hier etwa dreiviertel der Wellenlänge entspricht, 5 FIG. 2 schematically shows the cross section of a distributed resonator segment according to the invention in a modified asymmetrical stripline technique in the longitudinal direction with a length of the resonator which here corresponds to approximately three quarters of the wavelength, FIG.

6 schematisch die räumliche Darstellung eines verteilten Resonatorsegmentes in modifizierter unsymmetrischer Streifenleitungstechnik in Längsrichtung mit einer Länge des Resonators, die hier etwa dreiviertel der Wellenlänge entspricht, 6 3 shows a schematic representation of the spatial representation of a distributed resonator segment in a modified asymmetrical stripline technique in the longitudinal direction with a length of the resonator, which here corresponds to approximately three quarters of the wavelength,

7 schematisch den Querschnitt eines erfindungsgemäßen verteilten Resonatorsegmentes in modifizierter unsymmetrischer Streifenleitungstechnik in Längsrichtung mit einer Länge des Resonators, die etwa dreiviertel der Wellenlänge entspricht, mit zur Feinabstimmung verwendeten Kondensatoren zwischen Leiterstreifen und Massefläche, 7 schematically the cross section of a distributed resonator segment according to the invention in a modified asymmetrical stripline technique in the longitudinal direction with a length of the resonator, which corresponds to about three quarters of the wavelength, with used for fine tuning capacitors between conductor strip and ground plane,

8 schematisch die räumliche Darstellung eines verteilten Resonatorsegmentes in modifizierter unsymmetrischer Streifenleitungstechnik in Längsrichtung mit einer Länge des Resonators, die etwa dreiviertel der Wellenlänge entspricht, mit zur Feinabstimmung verwendeten Kondensatoren zwischen Leiterstreifen und Massefläche, 8th FIG. 2 schematically shows the spatial representation of a distributed resonator segment in modified asymmetrical stripline technique in the longitudinal direction with a length of the resonator which corresponds to approximately three quarters of the wavelength, with capacitors between conductor strip and ground plane used for the fine-tuning, FIG.

9 schematisch den Querschnitt eines erfindungsgemäßen verteilten Resonatorsegmentes in modifizierter unsymmetrischer Streifenleitungstechnik in Längsrichtung mit einer Länge des Resonators, die etwa dreiviertel der Wellenlänge entspricht, mit zur Feinabstimmung verwendeten Kondensatoren zwischen jeweils dem Ende und der Unterseite des Leiterstreifens, 9 1 schematically shows the cross section of a distributed resonator segment according to the invention in modified asymmetrical stripline technique in the longitudinal direction with a length of the resonator which corresponds to approximately three quarters of the wavelength, with capacitors used for fine tuning between respectively the end and the underside of the conductor strip;

10 schematisch die räumliche Darstellung eines verteilten Resonatorsegmentes in modifizierter unsymmetrischer Streifenleitungstechnik in Längsrichtung mit einer Länge des Resonators, die etwa dreiviertel der Wellenlänge entspricht, mit zur Feinabstimmung verwendeten Kondensatoren zwischen jeweils dem Ende und der Unterseite des Leiterstreifens, 10 FIG. 2 schematically shows the spatial representation of a distributed resonator segment in modified asymmetrical stripline technique in the longitudinal direction with a length of the resonator which corresponds to approximately three quarters of the wavelength, with capacitors used for fine-tuning between respectively the end and the underside of the conductor strip, FIG.

11 schematisch den Querschnitt eines erfindungsgemäßen konzentrierten Resonatorsegmentes in modifizierter unsymmetrischer Streifenleitungstechnik in Längsrichtung mit einer Länge des Resonators, die etwa dreiviertel der Wellenlänge entspricht, wobei zur elektrischen Verlängerung der Resonanzleitung zusätzliche Spulen zwischen dem Ende der jeweiligen Resonanzleitung und der Massefläche geschaltet sind, 11 schematically the cross section of a concentrated resonator segment according to the invention in modified asymmetrical stripline technique in the longitudinal direction with a length of the resonator, which corresponds to about three quarters of the wavelength, wherein for the electrical extension of the resonant line additional coils are connected between the end of the respective resonant line and the ground plane,

12 schematisch die räumliche Darstellung eines konzentrierten Resonatorsegmentes in modifizierter unsymmetrischer Streifenleitungstechnik in Längsrichtung mit einer Länge des Resonators, die etwa dreiviertel der Wellenlänge entspricht, wobei zur elektrischen Verlängerung der Resonanzleitung zusätzliche Spulen zwischen dem Ende der jeweiligen Resonanzleitung und der Massefläche geschaltet sind, 12 schematically the spatial representation of a concentrated Resonatorsegmentes in modified asymmetrical stripline technique in the longitudinal direction with a length of the resonator, which corresponds to about three quarters of the wavelength, wherein for electrically extending the resonant line additional coils are connected between the end of the respective resonant line and the ground plane,

13 schematisch den Querschnitt eines erfindungsgemäßen konzentrierten Resonatorsegmentes in modifizierter unsymmetrischer Streifenleitungstechnik in Längsrichtung mit einer Länge des Resonators, die etwa dreiviertel der Wellenlänge entspricht, wobei zur elektrischen Verlängerung der Resonanzleitung zusätzliche Spulen zwischen dem Ende der jeweiligen Resonanzleitung und zu den zur Feinabstimmung verwendeten Kondensatoren zwischen Spulen und Massefläche geschaltet sind, 13 schematically the cross section of a concentrated resonator segment according to the invention in modified single-ended stripline technique in the longitudinal direction with a length of the resonator, which corresponds to about three quarters of the wavelength, wherein for the electrical extension of the resonant line additional coils between the end of the respective resonant line and to the fine-tuned capacitors between coils and Ground surface are connected,

14 schematisch die räumliche Darstellung eines konzentrierten Resonatorsegmentes in modifizierter unsymmetrischer Streifenleitungstechnik in Längsrichtung mit einer Länge des Resonators, die etwa dreiviertel der Wellenlänge entspricht, wobei zur elektrischen Verlängerung der Resonanzleitung zusätzliche Spulen zwischen dem Ende der jeweiligen Resonanzleitung und zu den zur Feinabstimmung verwendeten Kondensatoren zwischen Spulen und Massefläche geschaltet sind. 14 schematically the spatial representation of a concentrated Resonatorsegmentes in modified asymmetrical stripline technique in the longitudinal direction with a length of the resonator, which corresponds to about three quarters of the wavelength, wherein for electrically extending the resonant line additional coils between the end of the respective resonant line and to the fine-tuned capacitors between coils and Ground surface are connected.

Zur Erläuterung der Erfindung müssen zunächst die wichtigsten Komponenten eines Magnetresonanz-Tomographen grob lokalisiert werden. Der typische Aufbau eines Magnetresonanz-Tomographen ist in 1 gezeigt. Das Gehäuse (101) des Magnetresonanz-Tomographen umschließt im wesentlichen die zylinderförmigen, mit hohem technischen Aufwand gekühlten (supraleitenden) Hauptfeldspulen (102), die zur Erzeugung eines homogenen statischen magnetischen Feldes auf der Basis von massiven Helmholtz-Spulenanordnungen aufgebaut und um kleinere Hilfsspulen zur Kompensation von Feldverzerrungen erweitert sind. Weiterhin sind Spulenanordnungen zur Erzeugung von magnetischen Gradientenfeldern (103) vorhanden, die magnetische Felder mit linear zunehmendem Intensitätsverlauf in den drei Raumkoordinatenrichtungen erzeugen können, um eine lokale Zuordnung der jeweiligen Raumkoordinaten der einzelnen Spin-Impuls-Signale bzw. Echosignale zu erhalten. Der Patient (106) bzw. das zu untersuchende Objekt befinden sich auf einem verschiebbaren Schlitten (107) und werden zur untersuchenden Bildgebung durch eine meist etwa zylinderförmige Öffnung (105) so tief in den Magnetresonanz- Tomographen hineingeschoben, dass die zu untersuchende Körperstelle bzw. die zu untersuchende Objektstelle sich vorzugsweise in der Mitte des eigentlichen Untersuchungsvolumens (108) befindet, welches nur einen geringen Teil des Gesamtvolumens des Gehäuses (101) des Magnetresonanz-Tomographen ausmacht.To explain the invention, the most important components of a magnetic resonance tomograph must first be roughly localized. The typical structure of a magnetic resonance tomograph is in 1 shown. The housing ( 101 ) of the magnetic resonance tomograph substantially encloses the cylindrical, (with great technical effort cooled (superconducting) main field coils ( 102 ), which are constructed to produce a homogeneous static magnetic field based on massive Helmholtz coil arrangements and extended by smaller auxiliary coils to compensate for field distortions. Furthermore, coil arrangements for generating magnetic gradient fields ( 103 ), which can generate magnetic fields with a linearly increasing intensity profile in the three spatial coordinate directions in order to obtain a local assignment of the respective spatial coordinates of the individual spin-pulse signals or echo signals. The patient ( 106 ) or the object to be examined are located on a sliding carriage ( 107 ) and are for examining imaging through a mostly approximately cylindrical opening ( 105 ) are pushed so deeply into the magnetic resonance tomograph that the body site to be examined or the object site to be examined is preferably located in the middle of the actual examination volume (FIG. 108 ), which only a small part of the total volume of the housing ( 101 ) of the magnetic resonance tomograph.

Innerhalb des Untersuchungsvolumens befindet sich in der unmittelbaren Nähe zum Patienten (106) die Antennenvorrichtung mit den einzelnen Resonatorsegmenten (109) zur Erzeugung des hochfrequenten B1-Feldes und zum Empfang der mit etwa der Larmorfrequenz abgestrahlten Echosignale der in die Ausgangslage zurück präzisierenden Protonen-Spins.Within the examination volume is in the immediate vicinity of the patient ( 106 ) the antenna device with the individual resonator segments ( 109 ) for generating the high-frequency B1 field and for receiving the echo signals radiated with approximately the Larmor frequency of the proton spins which precirculate the starting position.

In 2 ist schematisch und beispielhaft die typische zylinderförmige Anordnung der einzeln ansteuerbaren modularen Resonatorsegmente (109) im Untersuchungsvolumen (108) im Querschnitt der Zylinderachse zu erkennen. In dieser Darstellung wird auch deutlich, dass die hier erfindungsgemäß verwendeten Resonatorsegmente (109) durch ihren Aufbau in modifizierter unsymmetrischer Streifenleitungstechnik relativ flach sind. Wären die Resonatorsegmente deutlich dicker, wie es z. B. bei den oben erwähnten Flächenstrom-Antennen-Konstruktionen der Fall ist, dann wird der für den Patienten zur Verfügung stehende Teil des Untersuchungsvolumens von allen Seiten gleichzeitig stark verringert, was die ohnehin oft schon vorhandenen Klaustrophobie-Ängste signifikant fördern dürfte.In 2 is a schematic and exemplary of the typical cylindrical arrangement of the individually controllable modular resonator segments ( 109 ) in the examination volume ( 108 ) in the cross section of the cylinder axis to recognize. In this illustration, it is also clear that the resonator segments used here according to the invention ( 109 ) by their structure in modified unbalanced strip line are relatively flat. If the Resonatorsegmente significantly thicker, as z. For example, in the case of the above-mentioned surface current antenna constructions, the portion of the examination volume available to the patient is greatly reduced from all sides at the same time, which should significantly promote the already existing claustrophobia fears.

Zur Erläuterung der besonderen Wirkungsweise der hier vorgestellten neuen Resonatorsegmente wird zunächst ein klassischer Leitungsdipol mit einer Gesamtlänge von einer halben Wellenlänge betrachtet. Die 3 zeigt schematisch den Querschnitt einer solchen Resonanzleitung in unsymmetrischer Streifenleitungstechnik in Längsrichtung mit einer Länge des Resonators, die einer halben Wellenlänge entspricht.To explain the particular mode of action of the new resonator segments presented here, a classical line dipole with a total length of half a wavelength is initially considered. The 3 schematically shows the cross section of such a resonant line in asymmetric stripline technique in the longitudinal direction with a length of the resonator, which corresponds to half a wavelength.

Microstrip-Technik bzw. Mikrostreifenleitungstechnik oder unsymmetrische Streifenleitungstechnik sind einige der zahlreichen verschiedenen Bezeichnungen für ein und dieselbe Leitungstechnik mit planarer Struktur und bedeutet, dass sich ein Leiterstreifen mit einer bestimmten Breite in einem bestimmten Abstand über einer ausgedehnten Grundmetallisierung als Massefläche befindet. Dabei bestimmt das Verhältnis der Breite des Leiterstreifens zum Abstand von der Massefläche den Wellenwiderstand dieser Leitung. Je breiter der Leiterstreifen und je geringer der Abstand dieses Leiterstreifens von der Massefläche, umso geringer ist der Wellenwiderstand der Leitung.Microstrip technology or microstrip line technology or unbalanced stripline technology are some of the numerous different names for one and same line technology with planar structure and means that itself a conductor strip with a certain width in a given Distance over an extensive base metallization is located as a ground plane. The ratio determines the width of the conductor strip to the distance from the ground plane the Characteristic impedance of this line. The wider the conductor strip and each less the distance of this conductor strip from the ground plane, the more lower is the characteristic impedance of the line.

Zwischen dem Leiterstreifen und der Massefläche befindet sich in der Regel ein beide Metallisierungen tragendes Substratmaterial oder Dielektrikum mit einer bestimmten Permittivitätszahl. Auch diese Permittivitätszahl hat einen Einfluss auf den Wellenwiderstand. Mit zunehmender Permittivitätszahl verringert sich der Wert des Wellenwiderstandes der unsymmetrischen Streifenleitung. Im Grenzfall kann dieses Dielektrikum auch überwiegend Luft sein, dann muss die Anordnung wegen des Fortfalls der Stützfunktion des Substratmaterials allerdings einige zusätzliche dielektrische Hilfsstützen verwenden. Die 2 zeigt schematisch den Querschnitt durch solche Resonatorsegmente (109) in der geschilderten unsymmetrischen Streifenleitungstechnik, die selbsttragend auf einem Substratmaterial mit vorgegebener Gesamtbreite als selbständige modulare Einheiten aufgebaut sind. Die jeweiligen Metallisierungen für die Leiterstreifen (es sind nur die Hauptresonanzleitungen skizziert) und die Massefläche sind als dicke schwarze Streifen im Querschnitt dargestellt.Between the conductor strip and the ground surface there is usually a substrate material or dielectric with a certain permittivity number which carries both metallizations. This permittivity number also has an influence on the characteristic impedance. With increasing permittivity, the value of the characteristic impedance of the unbalanced stripline decreases. In the limiting case, this dielectric may also predominantly be air, but then the arrangement must use some additional dielectric auxiliary supports due to the omission of the supporting function of the substrate material. The 2 schematically shows the cross section through such resonator segments ( 109 ) in the described unbalanced stripline technique, which are constructed self-supporting on a substrate material with predetermined overall width as independent modular units. The respective metallizations for the conductor strips (only the main resonant lines are outlined) and the ground plane are shown as thick black strips in cross-section.

Die in 3 gezeigte Darstellung zeigt ein Resonatorsegment in unsymmetrischer Streifenleitungstechnik im Querschnitt der Längsachse, also im Vergleich zur Darstellung in 2 um 90 Grad gedreht. Die jeweiligen Leiterstreifen (14) und (15) befinden sich auf der Oberseite eines Substrates (12) mit der Höhe (H3). Die Metallisierung der Massefläche (11) hat also von den eigentlichen Leiterstreifen (14) und (15) den Abstand dieser Höhe (H3). Die Leiterstreifen (14) und (15) sind am Speisepunkt (16) benachbart, aber nicht unmittelbar miteinander verbunden. Sie sind jeweils mit einer abgestimmten Speiseleitung aus zwei Leitern (17) verbunden, die beispielsweise von den inneren Leitungen einer Twinaxialleitung gebildet werden, welche die Massefläche unterhalb des Einspeisepunktes (16) durchbricht und deren abschirmender Außenmantel (18) an der Durchbruchstelle mit der Massefläche (11) der unsymmetrischen Streifenleitung elektrisch leitend verbunden ist. Recktanz-Elemente, die, wie der Fachmann weiß, zur Impedanz-Anpassung notwendigerweise verwendet werden müssen, sind aus Gründen der besseren Übersicht hier nicht zusätzlich in den schematischen Bildern eingezeichnet!In the 3 The illustration shown shows a resonator segment in asymmetrical stripline technology in the cross section of the longitudinal axis, ie in comparison to the representation in FIG 2 turned 90 degrees. The respective conductor strips ( 14 ) and ( 15 ) are on top of a substrate ( 12 ) with height (H3). The metallization of the ground plane ( 11 ) has therefore of the actual conductor strips ( 14 ) and ( 15 ) the distance of this height (H3). The conductor strips ( 14 ) and ( 15 ) are at the feed point ( 16 ) adjacent but not directly connected. They are each equipped with a coordinated feed line consisting of two conductors ( 17 ), which are formed for example by the inner lines of a twinaxial line, which the ground surface below the feed point ( 16 ) and their shielding outer jacket ( 18 ) at the point of breakdown with the ground plane ( 11 ) of the unbalanced stripline is electrically connected. Recktanz elements, which, as the expert knows, necessarily have to be used for impedance matching, are not shown here in the schematic pictures for the sake of clarity!

Die beiden Leiterstreifen (14) und (15) bilden die eigentlichen Resonanzleitungen. Sie sind gleichlang und verlaufen vom Speisepunkt (16) bis zum abrupten Ende des Substrates. Da an den Enden kein metallener Leiterstreifen mehr ist, weil auch die Leiterstreifen (14) und (15) dort enden, kann dort auch keine hochfrequente Stromstärke mehr vorliegen. Das jeweils abrupte mechanische Ende der Leiterstreifen (14) und (15) legt somit die elektrischen Randbedingungen für das resonanzfähige Gebilde fest. Wird im Speisepunkt (16) nun eine hochfrequente Wechselspannung zugeführt, deren Frequenz genau der halben Wellenlänge (oder ein Vielfaches davon) der von der Gesamtlänge der beiden Leiterstreifen (14) und (15) gebildeten Resonanzleitung entspricht, so bildet die in 3 gezeigte Anordnung den bekannten klassischen Halbwellen-Dipol in unmodifizierter unsymmetrischer Streifenleitungstechnik.The two conductor strips ( 14 ) and ( 15 ) form the actual resonance lines. They are the same length and run from the feeding point ( 16 ) until the abrupt end of the substrate. Since at the ends of a metallic conductor strip is no longer, because the conductor strips ( 14 ) and ( 15 ) end there, there can be no high-frequency current more there. The respective abrupt mechanical end of the conductor strips ( 14 ) and ( 15 ) thus determines the electrical boundary conditions for the resonant structure. Is in the feed point ( 16 ) is now supplied with a high-frequency alternating voltage whose frequency is exactly half the wavelength (or a multiple thereof) of the total length of the two conductor strips ( 14 ) and ( 15 ) formed resonant line, so forms the in 3 shown arrangement the well-known classic half-wave dipole in unmodified unbalanced stripline technology.

Führen wir bei dieser Anordnung nun eine geeignete Hochfrequenz-Magnetfeld-Sonde (S) im gleichmäßigen Abstand (D) parallel zur Substratoberfläche in x-Richtung und detektieren wir den ortsabhängigen Wert des Absolutbetrages der von der Resonanzleitung insgesamt erzeugten magnetischen Flussdichte (A) in diesem Abstand, so ergibt sich der allgemein bekannte ortsabhängige Verlauf des Absolutbetrages der magnetischen Flussdichte eines Halbwellen-Dipols (A1), der gleichzeitig auch den verteilten Verlauf der im Leiterstreifen fließenden hochfrequenten Stromstärke widerspiegelt, weil die vom stromdurchflossenen Leiterstreifen erzeugte magnetische Flussdichte direkt proportional zur Stromstärke im Leiterstreifen ist.We lead in this arrangement now a suitable high-frequency magnetic field probe (S) evenly spaced (D) parallel to the substrate surface in the x-direction and we detect the location-dependent value of the absolute value the total generated by the resonance line magnetic flux density (A) at this distance, the well-known location-dependent course of the results Absolute amount of the magnetic flux density of a half-wave dipole (A1), which at the same time also the distributed course of the conductor strip flowing high frequency amperage reflects because the current generated by the current-carrying conductor strip magnetic Flux density is directly proportional to the amperage in the conductor strip.

Würde man nun ein solches Resonatorsegment direkt und unmodifiziert zur Bilderzeugung im MRT verwenden, so wären die Probleme vorprogrammiert. Nur im mittleren Bereich der Längsachse (in x-Richtung), also in der Nähe des Einspeisepunktes (16), ist der Wert des Absolutbetrages der magnetischen Flussdichte (A1) einigermaßen gleich hoch. Dann fällt der Wert des Absolutbetrages der magnetischen Flussdichte (A1) gemäß dem Verlauf einer Kosinusfunktion entsprechend zu den offenen Enden der Leiterbahnen (14) und (15) hin rasch ab. Der sinnvoll nutzbare Bereich im Untersuchungsvolumen ist stark eingeschränkt. Trotzdem wird in vielen Fällen bisher genau so verfahren, weil man es nicht besser weiß.If one were to use such a resonator segment directly and unmodified for imaging in MRT, then the problems would be prepro programmed. Only in the middle area of the longitudinal axis (in the x-direction), ie near the entry point ( 16 ), the value of the absolute value of the magnetic flux density (A1) is reasonably equal. Then, the value of the absolute value of the magnetic flux density (A1) falls according to the course of a cosine function corresponding to the open ends of the conductive lines (FIG. 14 ) and ( 15 ) down quickly. The useful range in the examination volume is severely limited. Nevertheless, in many cases so far the procedure is the same, because one does not know any better.

Der Kern der Erfindung besteht nun darin, die Resonanzleitungen in einem ersten Schritt zunächst signifikant zu verlängern und eine Resonanzleitung bei einer Länge zu betreiben, die mehr als der halben Wellenlänge und weniger als einer ganzen Wellenlänge entspricht und dann in einem zweiten Schritt denjenigen Teil der Resonanzleitung, der die kosinusförmig abfallende Intensitätswerte der magnetischen Flussdichte bewirkt, mechanisch oder elektrisch so von dem zu erzeugenden B1-Feld zu separieren, dass nur die Bereiche der Streifenleitungen als Resonanzleitungen mit dem Untersuchungsvolumen (108) Wechselwirken können, die annähernd gleichhohe Werte des Absolutbetrages der hochfrequenten magnetischen Flussdichte (B1-Feld) im Feldraum erzeugen.The essence of the invention is now to first significantly lengthen the resonant lines in a first step and to operate a resonant line at a length that is more than half the wavelength and less than a whole wavelength and then in a second step that part of the resonant line which causes the cosinusoidally decreasing intensity values of the magnetic flux density to be mechanically or electrically separated from the B1 field to be generated such that only the regions of the strip lines are used as resonant lines with the examination volume ( 108 ), Which produce approximately equal values of the absolute value of the high-frequency magnetic flux density (B1 field) in the field space.

4 Zeigt eine Resonanzleitung gemäß den Erläuterungen zu 3, allerdings jetzt erfindungsgemäß mit signifikant längeren als Resonanzleitung dienenden Leiterstreifen (24) und (25), wobei die Gesamtlänge beider Leitungen mehr als der halben Wellenlänge und weniger als einer ganzen Wellenlänge entspricht. Diese sind jeweils mit einer abgestimmten Speiseleitung aus zwei Leitern (27) verbunden, die beispielsweise von den inneren Leitungen einer Twinaxialleitung gebildet werden, welche die Massefläche unterhalb des Einspeisepunktes (26) durchbricht und deren abschirmender Außenmantel (28) an der Durchbruchstelle mit der Massefläche (21) der unsymmetrischen Streifenleitung elektrisch leitend verbunden ist. Mit Hilfe entsprechend angepasster Speiseleitungen (27), welche die als Resonanzleitungen betriebenen Leiterstreifen (24) und (25) im Speisepunkt (26) mit elektromagnetischer Energie versorgen, ergibt sich der ortsabhängige Verlauf des Absolutbetrages der magnetischen Flussdichte eines Mehr-als-Halbwellen-und-weniger-als-Vollwellen-Dipols (A2), der gleichzeitig auch den verteilten Verlauf der in diesen Leiterstreifen fließenden hochfrequenten Stromstärke widerspiegelt, weil die vom jeweiligen stromdurchflossenen Leiterstreifen erzeugte magnetische Flussdichte direkt proportional zur Stromstärke im Leiterstreifen ist. Der Absolutbetrag der hochfrequenten magnetischen Flussdichte besitzt nun über einen weiten Bereich einen ausreichend hohen Wert und ist bis auf eine kleine Einbuchtung der Intensität im Bereich des Speisepunktes (26) im Mittel betragsmäßig weitgehend gleichgroß. Der für die Bildgebung nutzbare Bereich ist signifikant vergrößert. Allerdings fällt auch bei der in 4 gezeigten Anordnung der Wert der magnetischen Flussdichte gemäß dem Verlauf einer Kosinusfunktion entsprechend zu den offenen Enden der als Resonanzleitungen betriebenen Leiterbahnen (24) und (25) hin rasch ab. Diese Bereiche lassen sich im Untersuchungsvolumen nur sehr stark eingeschränkt nutzen. 4 Displays a resonant line as explained 3 , but now according to the invention with significantly longer serving as a resonant line conductor strip ( 24 ) and ( 25 ), wherein the total length of both lines is more than half the wavelength and less than a whole wavelength. These are each equipped with a coordinated feed line consisting of two conductors ( 27 ), which are formed for example by the inner lines of a twinaxial line, which the ground surface below the feed point ( 26 ) and their shielding outer jacket ( 28 ) at the point of breakdown with the ground plane ( 21 ) of the unbalanced stripline is electrically connected. With the help of appropriately adapted supply lines ( 27 ), which serve as resonance lines operated conductor strips ( 24 ) and ( 25 ) in the feed point ( 26 ) supply electromagnetic energy, results in the location-dependent course of the absolute value of the magnetic flux density of a more than half-wave and less than full-wave dipole (A2), which also reflects the distributed course of the high-frequency current flowing in these conductor strips because the magnetic flux density generated by the respective current-carrying conductor strip is directly proportional to the current intensity in the conductor strip. The absolute value of the high-frequency magnetic flux density now has a sufficiently high value over a wide range and is, except for a small indentation of the intensity in the region of the feed point (FIG. 26 ) In terms of amount largely the same size. The imaging area is significantly increased. However, also falls in the 4 In the arrangement shown, the value of the magnetic flux density according to the course of a cosine function corresponding to the open ends of the conductor tracks operated as resonance lines (US Pat. 24 ) and ( 25 ) down quickly. These areas can only be used to a very limited extent in the examination volume.

Erfindungsgemäß wird nun der Teil der Resonanzleitung, der die kosinusförmig abfallende Intensitätswerte des Absolutbetrages der magnetischen Flussdichte bewirkt, zunächst mechanisch von dem zu erzeugenden B1-Feld separiert. Dadurch können nur die Bereiche der Streifenleitungen als Resonanzleitungen mit dem Untersuchungsvolumen (108) Wechselwirken, welche annähernd die gleichen Werte des Absolutbetrages der hochfrequenten magnetischen Flussdichte im betrachteten Feldraum erzeugen. Die 5 zeigt den Querschnitt einer so modifizierten Anordnung des erfindungsgemäßen Resonatorsegmentes in damit gleichzeitig auch modifizierter unsymmetrischer Streifenleitungstechnik in Längsrichtung mit einer mechanischen Länge der Resonanzleitung, die in etwa der Gesamtlänge der in 4 gezeigten Resonanzleitung entspricht. Wie hier deutlich zu erkennen ist, wird der Teil der Resonanzleitung, der die kosinusförmig abfallende Intensitätswerte der magnetischen Flussdichte bewirkt, erfindungsgemäß unterhalb der Hauptresonanzleitungen (4) und (5) angeordnet. Es ergibt sich entlang des Resonatorsegmentes (in x-Richtung) der ortsabhängige Verlauf des Absolutbetrages der hochfrequenten magnetischen Flussdichte des erfindungsgemäßen Dipols (A3). Der Absolutbetrag der hochfrequenten magnetischen Flussdichte besitzt nun über einen weiten Bereich einen ausreichend hohen Wert und ist bis auf eine kleine Einbuchtung der Intensität im Bereich des Speisepunktes (6) und unmittelbar an den jeweiligen Enden im Mittel weitgehend gleich. Der für die Bildgebung nutzbare Bereich des Resonatorsegmentes ist durch diese Maßnahme signifikant vergrößert. An den Enden des Resonatorsegmentes bleibt der Absolutbetrag der hochfrequenten magnetischen Flussdichte zunächst noch auf hohem Niveau und fällt dann relativ abrupt ab.According to the invention, the part of the resonance line which causes the cosinusoidally decreasing intensity values of the absolute value of the magnetic flux density is first mechanically separated from the B1 field to be generated. As a result, only the areas of the strip lines can be used as resonant lines with the examination volume ( 108 ) Interacting, which produce approximately the same values of the absolute value of the high-frequency magnetic flux density in the considered field space. The 5 shows the cross section of such a modified arrangement of the resonator segment according to the invention in the same time also modified asymmetric stripline technique in the longitudinal direction with a mechanical length of the resonance line, which is approximately the total length of in 4 shown resonant line corresponds. As can be clearly seen here, according to the invention the part of the resonant line which causes the cosinusoidally decreasing intensity values of the magnetic flux density is located below the main resonant lines (FIG. 4 ) and ( 5 ) arranged. The location-dependent profile of the absolute value of the high-frequency magnetic flux density of the dipole (A3) according to the invention is obtained along the resonator segment (in the x-direction). The absolute value of the high-frequency magnetic flux density now has a sufficiently high value over a wide range and is, except for a small indentation of the intensity in the region of the feed point (FIG. 6 ) and directly at the respective ends in the middle largely the same. The area of the resonator segment which can be used for imaging is significantly enlarged by this measure. At the ends of the resonator segment, the absolute value of the high-frequency magnetic flux density initially remains at a high level and then drops relatively abruptly.

Man kann sich den Verlauf des Absolutbetrages der hochfrequenten magnetischen Flussdichte des erfindungsgemäßen Dipols (A3) sehr anschaulich näherungsweise so erklären, dass sich die jeweiligen Werte der zu den Enden hin kosinusförmig abfallenden Beträge der magnetischen Flussdichte insgesamt so überlagern, als wären sie jeweils ab der Länge (L1) der Hauptresonanzleitungen (4) bzw. (5) über den Verlauf der Länge (L2) der leerlaufenden Leiterbahnenden gespiegelt. Dies bedeutet, zu dem relativ hohen Wert des Betrages der magnetischen Flussdichte in etwa der Mitte der Länge (L1) der Hauptresonanzleitungen (4) bzw. (5) überlagert sich additiv der verschwindend geringe Wert des Betrages der magnetischen Flussdichte am Ende der leerlaufenden Leiterbahn und verändert den Gesamtwert dort nicht. Anders sieht es an der Stelle aus, bei der die Hauptresonanzleitungen (4) bzw. (5) nach unten abgeknickt werden. Da überlagern sich die entsprechenden Felder mit signifikanten Werten und homogenisieren dadurch noch zusätzlich den Gesamtverlauf der hochfrequenten magnetischen Flussdichte über die Länge des gesamten Resonatorsegmentes.The course of the absolute value of the high-frequency magnetic flux density of the dipole (A3) according to the invention can be explained very clearly in such a way that the respective values of the amounts of the magnetic flux density decreasing cosinusively towards the ends are superimposed as if they were each from the length (L1) of the main resonance lines ( 4 ) respectively. ( 5 ) over the course of the length (L2) of the idle conductor track ends mirrored. This means to the relatively high value of the amount of magnetic flux density at about the middle of the length (L1) of the main resonance lines ( 4 ) respectively. ( 5 ), the vanishingly small value of the magnitude of the magnetic flux density at the end of the idling conductor track is superimposed and does not change the total value there. The situation is different at the point where the main resonance lines ( 4 ) respectively. ( 5 ) are bent downwards. Since the corresponding fields overlap with significant values and homogenize thereby additionally the overall course of the high-frequency magnetic flux density over the length of the entire resonator segment.

Die in der 5 gezeigte Darstellung ist schematisch und nicht maßstäblich. Das Bild dient der Erläuterung und der Bezeichnung der charakteristischen Größen. In der Praxis ist dieses Resonatorsegment keineswegs so klobig, sondern ein schlankes, robustes und elegantes Gebilde.The in the 5 The illustration shown is schematic and not to scale. The picture serves for explanation and the description of the characteristic quantities. In practice, this resonator segment is by no means so clunky, but a slender, robust and elegant structure.

Es werden zum Aufbau dieses Resonatorsegmentes mit dem erfindungsgemäß hier verteilten Dipol (d. h. der Dipol besteht primär vollständig aus – über den Raum verteilten – Leiterstreifen, zusätzliche Kondensatoren werden nur zur Feinabstimmung der Resonanzfrequenz verwendet – im Gegensatz zum weiter unten beschriebenen konzentrierten Dipol, bei dem Teile der Resonanzleitung durch konzentrierte Bauteile wie Spulen ersetzt werden) zunächst eine metallene (z. B. versilbertes oder vergoldetes Kupfer) Bodenplatte (1) zur Realisierung der erforderlichen Massefläche verwendet, auf die eine erste dielektrische Platte (2) mit einer bestimmten Permittivitätszahl und der Plattenhöhe (H1) angebracht ist. Darüber befindet sich eine zweite dielektrische Platte (3) mit einer bestimmten Permittivitätszahl und einer geeigneten Plattenhöhe (H2), die keineswegs gleich der Plattenhöhe (H1) sein muss, sondern unabhängig davon entsprechend geeignet gewählt (z. B. nur halb so hoch) werden kann. Auf der Oberseite, auf den Seitenwänden und auf der Unterseite dieser zweiten dielektrischen Platte sind die Resonanzleiterstrukturen angebracht. Dies kann z. B. eine versilberte Kupferfolie sein, die in eingefräste Vertiefungen der zweiten dielektrischen Platte eingelassen ist und somit die Hauptresonanzleitungen (4) bzw. (5) mit jeweils der Länge (L1), die seitlichen Leiterbahnen mit jeweils der gleichen Länge wie die Höhe (H2) und die an der Unterseite der zweiten dielektrischen Platte verlaufenden leerlaufenden Leiterbahnenden mit jeweils der Länge (L2) bilden. Der Außenmantel (8) der twinaxialen Speiseleitung (7) ist mit der Bodenplatte (1) verlötet. Durch eine durch Bodenplatte und Substrate durchgehende Bohrung (in der Zeichnung nicht dargestellt) gelangen die angepassten (Anpassungselemente in der Zeichnung nicht dargestellt) Speiseleitungen (7) zum Speisepunkt (6) der beiden Hauptresonanzleitungen (4) und (5). Wie leicht zu erkennen ist, sind die Resonanzleitungen nur im Bereich vom Speisepunkt bis zu den jeweiligen Abständen (L1–L2) vom Ende der Substratplatten unsymmetrische Streifenleitungen, wie sie aus der Literatur bekannt sind. Für den darüber hinausgehenden Bereich muss von einer modifizierten unsymmetrischen Doppelstreifenleitung gesprochen werden, weil eine solche Streifenleitung mit zwei Leiterstreifen in zwei dielektrischen Ebenen ein (hier erforderlicher) Sonderfall ist.There are used to construct this resonator segment with the present invention distributed dipole (ie, the dipole consists primarily completely - distributed over the space - conductor strips, additional capacitors are only used for fine tuning of the resonant frequency - in contrast to the described below concentrated dipole, in the parts the resonant line is replaced by concentrated components such as coils) first a metal (eg silver plated or gold plated copper) base plate ( 1 ) is used to realize the required ground plane to which a first dielectric plate ( 2 ) with a certain permittivity number and plate height (H1). Above this is a second dielectric plate ( 3 ) with a certain permittivity number and a suitable plate height (H2), which by no means has to be equal to the plate height (H1), but can be independently selected appropriately (eg only half as high). On top, on the sidewalls and on the bottom of this second dielectric plate, the resonant conductor patterns are mounted. This can be z. Example, be a silver-plated copper foil, which is embedded in milled depressions of the second dielectric plate and thus the main resonance lines ( 4 ) respectively. ( 5 ) each having the length (L1), the lateral conductor tracks each having the same length as the height (H2) and the running at the bottom of the second dielectric plate idler conductor ends each having the length (L2) form. The outer jacket ( 8th ) of the twinaxial feed line ( 7 ) is with the bottom plate ( 1 ) soldered. By a through bottom plate and substrates through hole (not shown in the drawing) get the adapted (adjustment elements not shown in the drawing) feeders ( 7 ) to the feeding point ( 6 ) of the two main lines ( 4 ) and ( 5 ). As can easily be seen, the resonant lines are unbalanced strip lines only in the range from the feeding point to the respective distances (L1-L2) from the end of the substrate plates, as known from the literature. For the range beyond that, it is necessary to speak of a modified asymmetrical double-stripe line, since such a strip line with two conductor strips in two dielectric planes is a special case (required here).

Eine anschauliche, schematische räumliche Darstellung des erfindungsgemäßen Resonatorsegmentes ist in 6 gegeben. Diese Darstellung zeigt das erfindungsgemäße unmodifizierte Grundelement des verteilten Resonatorsegmentes.An illustrative, schematic spatial representation of the resonator segment according to the invention is shown in FIG 6 given. This illustration shows the unmodified basic element according to the invention of the distributed resonator segment.

Praktische Versuche haben jedoch ergeben, dass es wünschenswert ist, die starre, mechanisch vorgegeben Länge der Resonanzleitungen des verteilten Resonatorsegmentes elektrisch zu verändern, um eine möglichst optimale Abstimmung der Resonanzfrequenz des Resonatorsegmentes mit der jeweiligen Larmorfrequenz des MRT zu ermöglichen. Dazu werden zusätzliche spannungsfeste Kondensatoren (CS1) verwendet, die sowohl mit den freilaufenden Enden der jeweiligen Resonanzleitungen, als auch mit der Bodenplatte elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Dadurch lässt sich die Resonanzfrequenz des Resonatorsegmentes in Abhängigkeit vom Kapazitätswert der spannungsfesten Kondensatoren (CS1) reduzieren. Die 7 zeigt schematisch den Querschnitt eines erfindungsgemäßen verteilten Resonatorsegmentes in teilweise modifizierter und teilweise unmodifizierter unsymmetrischer Streifenleitungstechnik in Längsrichtung mit zur Feinabstimmung verwendeten spannungsfesten Kondensatoren (CS1) zwischen Leiterstreifen und Massefläche.Practical experiments have shown, however, that it is desirable to electrically change the rigid, mechanically predetermined length of the resonant lines of the distributed resonator segment, in order to allow the best possible matching of the resonant frequency of the resonator segment with the respective Larmorfrequenz of the MRT. For this purpose, additional voltage-resistant capacitors (CS1) are used, which are connected to each other with the free-running ends of the respective resonant lines, as well as with the bottom plate electrically conductive. As a result, the resonant frequency of the resonator segment can be reduced as a function of the capacitance value of the voltage-resistant capacitors (CS1). The 7 schematically shows the cross section of a distributed resonator segment according to the invention in partially modified and partially unmodified unbalanced stripline technique in the longitudinal direction with voltage-tight capacitors (CS1) used for fine tuning between conductor strip and ground plane.

In der 8 ist schematisch die zugehörige räumliche Darstellung der Anordnung wiedergegeben. Durch diese räumliche Darstellung wird auch das Problem des erhöhten herstellungstechnischen Aufwandes bei dieser Vorgehensweise deutlich. Zur Platzierung der spannungsfesten Kondensatoren (CS1) sind jedoch zwei durch die erste Substratplatte (2) durchgehende Ausfräsungen oder Ausstanzungen zur Aufnahme der spannungsfesten Kondensatoren (CS1) notwendig, was einen zusätzlichen technischen Aufwand erfordert.In the 8th is shown schematically the associated spatial representation of the arrangement. This spatial representation also the problem of increased manufacturing complexity in this approach is clear. For the placement of the voltage-resistant capacitors (CS1), however, two are through the first substrate plate ( 2 ) continuous cutouts or punched to accommodate the voltage-resistant capacitors (CS1) necessary, which requires additional technical effort.

Alternativ kann auch die Vorgehensweise gemäß 9 gewählt werden. Dort sind zur Feinabstimmung zwei Kondensatoren (CS2) zwischen den leerlaufenden Enden der Resonanzleitungen und der Unterseite der Hauptresonanzleitungen (4) und (5) angebracht. Diese auf den ersten Blick zunächst ungewöhnliche Vorgehensweise funktioniert tatsächlich. Zwischen den jeweils leerlaufenden Leitungsenden und der jeweiligen Unterseite der Hauptresonanzleitungen (4) und (5) herrscht im Resonanzfall eine signifikante hochfrequente Potentialdifferenz, die einen Stromfluss durch die Kondensatoren (CS2) bewirkt und damit hinsichtlich der Variation der Resonanzfrequenz des Resonatorsegmentes wirksam wird. Die Spannungsfestigkeit der Kondensatoren kann geringer gewählt werden und die Möglichkeit zur Abstimmung ist bei diskreten vorgegebenen Kapazitätswerten genauer, weil der Einfluss der Kondensatoren auf die Resonanzfrequenz der Resonatorsegmente bei dieser Variante (wegen der kleineren Differenzspannung) geringer ist.Alternatively, the procedure according to 9 to get voted. There are for fine tuning two capacitors (CS2) between the open ends of the resonant lines and the bottom of the main resonance lines ( 4 ) and ( 5 ) appropriate. This at first glance unusual approach actually works. Between the respective idling line ends and the respective underside of the main residual nance lines ( 4 ) and ( 5 ) there is a significant high-frequency potential difference in the resonance case, which causes a current flow through the capacitors (CS2) and thus becomes effective with respect to the variation of the resonant frequency of the resonator segment. The dielectric strength of the capacitors can be chosen to be lower and the possibility of tuning is more accurate at discrete predetermined capacitance values because the influence of the capacitors on the resonant frequency of the resonator segments is lower in this variant (because of the smaller differential voltage).

In der 10 ist schematisch die zugehörige räumliche Darstellung dieser Anordnung wiedergegeben. Durch diese räumliche Darstellung wird ein weiterer Vorteil dieser Konstruktion deutlich, die eine weitere Variante einer Konstruktion eines preiswerten aber hochzweckmäßigen Resonatorsegmentes ermöglicht.In the 10 is shown schematically the associated spatial representation of this arrangement. This spatial representation of a further advantage of this construction is clear, which allows a further variant of a construction of a cheap but highly suitable resonator segment.

Es werden zum Aufbau dieser neuen Variante des Resonatorsegmentes mit dem erfindungsgemäß verteilten Dipol zunächst wieder eine metallene Bodenplatte (1) zur Realisierung der erforderlichen Massefläche verwendet. Auf diese Bodenplatte (1) wird, wie bereits beschrieben, eine erste dielektrische Platte (2) mit einer bestimmten Permittivitätszahl und der Plattenhöhe (H1) angebracht. Darüber befindet sich nun – und das ist neu – keine zweite dielektrische Platte (3) mit einer bestimmten Permittivitätszahl und einer geeigneten Plattenhöhe (H2), sondern diese zweite dielektrische Platte (3) wird durch Luft als Dielektrikum mit der Permittivitätszahl 1 ersetzt. Die Resonanzleiterstrukturen werden aus gebogenen bzw. abgewinkelten versilberten oder vergoldeten Kupferplatten hergestellt. Die zur Feinabstimmung verwendeten, angelöteten Kondensatoren (CS2) dienen gleichzeitig als mechanische Stütze und stabilisieren die gesamte Konstruktion noch zusätzlich. Durch die Wahl selbsttragender versilberter oder vergoldeter Kupferplatten für die Resonanzleitungen und die Wahl von Luft als Dielektrikum steigt die Güte der Resonanzleitungen der Resonatorsegmente außerordentlich an, was sowohl die für die Bildgebung erforderliche Generatorleistung reduziert, als auch das Signal/Rausch-Verhältnis positiv beeinflusst und damit die Bildqualität verbessert bzw. die für die Bildaufnahme notwendige Gesamtzeit verkürzt. Da die Permittivitätszahl von Luft den geringsten möglichen Wert von 1 besitzt, wird die für die betreffende Resonanzfrequenz optimal wirksame Länge der Resonatorsegmente auf den maximal möglichen Wert vergrößert. Dies bedeutet eine noch weiter mögliche Vergrößerung des Untersuchungsvolumens (108). Herstellungstechnisch entfällt zudem die für die Aufnahme der Kondensatoren (CS2) in der Substratplatte erforderliche Fräsung oder Stanzung, da die zweite Substratplatte ersatzlos entfällt, was wiederum Materialkosten spart. Ein gemäß 10 mit Luft als Dielektrikum konstruiertes Resonatorsegment (109) stellt hinsichtlich der charakteristischen elektrischen Eigenschaften sicherlich das Optimum dar.For the construction of this new variant of the resonator segment with the dipole distributed according to the invention, a metal base plate ( 1 ) used to realize the required ground plane. On this floor plate ( 1 ), as already described, a first dielectric plate ( 2 ) with a certain permittivity number and plate height (H1). Above this is - and this is new - no second dielectric plate ( 3 ) having a certain permittivity number and a suitable plate height (H2), but this second dielectric plate ( 3 ) is by air as a dielectric with the permittivity number 1 replaced. The resonant conductor structures are made of bent or angled silver-plated or gold-plated copper plates. The used for fine tuning, soldered capacitors (CS2) also serve as a mechanical support and stabilize the entire construction even more. By choosing self-supporting silver-plated or gold-plated copper plates for the resonance lines and the choice of air as a dielectric, the quality of the resonance lines of the resonator segments increases greatly, which both reduces the generator power required for imaging, and positively influences the signal-to-noise ratio and thus improves the picture quality or shortens the total time required for the image acquisition. Since the permittivity number of air has the lowest possible value of 1, the length of the resonator segments optimally effective for the resonant frequency in question is increased to the maximum possible value. This means an even greater possible increase in the examination volume ( 108 ). Manufacturing technology also eliminates the need for recording the capacitors (CS2) in the substrate plate milling or punching, since the second substrate plate is eliminated without replacement, which in turn saves material costs. One according to 10 resonator segment constructed with air as a dielectric ( 109 ) is certainly the optimum in terms of characteristic electrical properties.

Vernachlässigbar geringfügig schlechtere elektrische Eigenschaften weist die Konstruktion des Resonatorsegmentes gemäß 11 auf. Es handelt sich hierbei um den bereits oben erwähnten konzentrierten Dipol, bei dem ein Teil der Resonanzleitung durch konzentrierte Bauteile (Spulen) ersetzt wird. Anstelle der abgeknickten, am Ende leerlaufenden Leitungen werden nun jeweils zwei Spulen (SP) einerseits an der gleichen Stelle der Hauptresonanzleitungen (4) und (5) angebracht, wo bei den Konstruktionen zuvor die Leiterbahn im rechten Winkel abgeknickt worden ist und andererseits mit dem Massepotential, also der Bodenplatte (1) verbunden. Dabei sind die Induktivitätswerte der Spulen (SP) so dimensioniert, dass sich exakt die gleichen Impedanzverhältnisse wie zuvor bei den am Ende leerlaufenden Resonanzleitungen an dieser Verbindungsstelle einfinden. Dabei sind zwei Dinge zu beachten: zum einen muss der Induktivitätswert der Spulen (SP) die elektrische Länge der zuvor um die seitliche Länge (H2) und um die Länge (L2) verlängerten Resonanzleitungen kompensieren, weil diese ja nicht mehr vorhanden sind und zum anderen haben sich die Randbedingungen verändert, d. h. anstelle einer am Ende leerlaufenden Leitung findet sich nun eine am Ende kurzgeschlossenen Leitung. Dies bedeutet, das jeder der Spulen (SP) noch zusätzlich zu den Längen (H2) und (L2) jeweils die Länge einer Resonanzleitung kompensieren muss, die einer viertel Wellenlänge entspricht (Viertel-Wellenlängen-Resonanztransformation: der Kurzschluss wird in einen Leerlauf gewandelt). Da in diesem Fall keine von außen beeinflussbare Streufelder am Ende einer leerlaufenden Leitung existieren ist das hochfrequente elektrische Verhalten einer solchen Konstruktion außerordentlich stabil. In der 12 ist schematisch die zugehörige räumliche Darstellung dieser Anordnung wiedergegeben. Die Induktivität ist hier schematisch als planare mäanderförmige Struktur skizziert, die auch hohe Impulsstromstärken zu verarbeiten vermag. Während die für die Resonanzleitungen verwendeten Leiterstreifen (4) und (5) in bekannter unsymmetrischer Streifenleitertechnik gefertigt sind, entspricht die Anbringung der mäanderförmigen Spulen (9) nicht der bekannten Standarttechnik zur Herstellung von unsymmetrischen Streifenleitern, da diese seitlich auf der Stirnkante der Substrate aufgebracht sind. Somit handelt es sich auch hierbei wieder um eine modifizierte unsymmetrische Streifenleitungstechnik.Negligible slightly worse electrical properties, the construction of the Resonatorsegmentes according to 11 on. This is the concentrated dipole already mentioned above, in which a part of the resonance line is replaced by concentrated components (coils). Instead of the bent, at the end idle lines now two coils (SP) on the one hand at the same point of the main resonance lines ( 4 ) and ( 5 ), where in the constructions previously the conductor has been bent at right angles and on the other hand with the ground potential, ie the bottom plate ( 1 ) connected. In this case, the inductance values of the coils (SP) are dimensioned such that exactly the same impedance ratios as before arrive at this connection point in the case of the empty-ended resonant lines. There are two things to consider: firstly, the inductance value of the coils (SP) must compensate for the electrical length of the resonant lines previously extended by the lateral length (H2) and the length (L2) because they no longer exist and, on the other hand the boundary conditions have changed, ie instead of a line running empty at the end, there is now a short-circuited line. This means that in addition to the lengths (H2) and (L2), each of the coils (SP) must in each case compensate for the length of a resonant line which corresponds to a quarter wavelength (quarter-wavelength resonance transformation: the short circuit is converted into an open circuit) , Since in this case no stray fields which can be influenced from the outside exist at the end of an open-circuit line, the high-frequency electrical behavior of such a construction is extremely stable. In the 12 is shown schematically the associated spatial representation of this arrangement. The inductance is schematically outlined here as a planar meander-shaped structure, which is also able to process high pulse current strengths. While the conductor strips used for the resonant lines ( 4 ) and ( 5 ) are manufactured in known asymmetrical stripline technology, the attachment of the meandering coils ( 9 ) not the known standard technique for the production of unbalanced strip conductors, since they are applied laterally on the front edge of the substrates. Thus, again, this is a modified single-ended stripline technique.

Nachteilig bei den in 11 bzw. 12 Konstruktionen ist, dass der relativ hohe Induktivitätswert in planarer Technik nur relativ aufwendig herstellbar ist und mögliche Fertigungstoleranzen die Resonanzfrequenzen der Resonatorsegmente nachteilig beeinflussen könnten. Eine Möglichkeit zur nachträglichen Feinabstimmung der Resonatorsegmente mit Hilfe geeigneter Kondensatoren erscheint wünschenswert.Disadvantageous in the 11 respectively. 12 Constructions is that the relatively high inductance value in planar technique can be produced only relatively expensive and possible manufacturing tolerances after the resonant frequencies of the resonator after could influence in part. A possibility for subsequent fine tuning of the resonator segments by means of suitable capacitors appears desirable.

Die Realisation einer solchen Möglichkeit ist in 13 gezeigt. Dieses Bild zeigt schematisch den Querschnitt eines erfindungsgemäßen konzentrierten Resonatorsegmentes in modifizierter unsymmetrischer Streifenleitungstechnik in Längsrichtung mit einer Länge des Resonators, die in etwa dreiviertel der Wellenlänge entspricht. Dabei sind zur elektrischen Verlängerung der Resonanzleitungen zusätzliche Spulen (SP) jeweils zwischen dem Ende der jeweiligen Leiterstreifen (4) und (5) als Resonanzleitungen in unsymmetrischer Streifenleitungstechnik und zu (zur Feinabstimmung verwendeten) Kondensatoren (C) zwischen dem jeweiligen Spulenende und der Massefläche geschaltet.The realization of such a possibility is in 13 shown. This figure shows schematically the cross-section of a longitudinal section of a concentrated resonator segment according to the invention in modified asymmetrical stripline technique with a length of the resonator which corresponds approximately to three quarters of the wavelength. In this case, for the electrical extension of the resonant lines additional coils (SP) in each case between the end of the respective conductor strips ( 4 ) and ( 5 ) are connected as resonant lines in single-ended stripline technique and capacitors (C) used for fine tuning between the respective coil end and the ground plane.

In der 14 ist schematisch die zugehörige räumliche Darstellung dieser Anordnung wiedergegeben. Die Induktivitätswerte der auf den Stirnseiten in modifizierter Streifenleitungstechnik angebrachten mäanderförmigen Spulen (9), können für diese Konstruktion wieder deutlich geringer gewählt werden, weil es sich nun wieder in elektrischer Hinsicht um ein kapazitiv belastetes offenes Ende einer Resonanzleitung handelt, d. h. die ursprünglich zusätzlich zu kompensierende Resonanzleitungslänge von einer viertel Wellenlänge kann nun wieder entfallen. Dadurch können mäanderförmige Spulen (9) sehr leicht in robuster, impulsfester planarer Form hergestellt werden. Die zur Feinabstimmung notwendigen Kondensatoren können beispielsweise als impulsfeste sogenannte MIM-Kondensatoren (10) (MIM: metal-isolator-metal) in Schichtenstruktur hergestellt werden, die sich durch ein lokales Wegbrechen der oberen Metallisierung leicht (allerdings nur in einer Richtung zu geringeren Kapazitätswerten hin) abstimmen lassen. Dadurch kann mit Hilfe eines Stehwellenmessgerätes auch leicht noch ein Feinabgleich nach dem Einbau des Resonatorsegmentes direkt am Einsatzort erfolgen.In the 14 is shown schematically the associated spatial representation of this arrangement. The inductance values of the meandering coils attached to the front sides in modified stripline technology ( 9 ), can be selected significantly lower again for this construction, because it is again in electrical terms to a capacitive loaded open end of a resonant line, ie the originally additionally compensated resonant line length of a quarter wavelength can now be omitted. As a result, meandering coils ( 9 ) can be produced very easily in robust, impulse-resistant, planar form. The capacitors necessary for fine tuning can be used, for example, as pulse-solid so-called MIM capacitors ( 10 ) (MIM: metal-insulator-metal) can be produced in a layered structure, which can be easily tuned by local breaking away of the upper metallization (but only in one direction towards lower capacitance values). As a result, with the aid of a standing wave measuring device, it is also easy to carry out a fine adjustment after installation of the resonator segment directly at the place of use.

Claims (10)

Resonatorsegmente zur Erzeugung eines homogenen B1-Feldes im Ultrahochfeld-Magnetresonanz-Tomographen, – mit jeweils einer metallisch leitenden oder metallenen Grundplatte (1), – mit zwei metallisch leitenden oder metallenen Leiterstreifen (4) und (5) als hochfrequente Nahfeld-Wechselwirkungselemente, – mit einem Dielektrikum, bestehend aus einer ersten dielektrische Platte (2) und einer zweiten dielektrische Platte (3) zwischen den Leiterstreifen (4) und (5) und der Grundplatte (1), wodurch die Leiterstreifen (4) und (5) und die Grundplatte (1) galvanisch voneinander isoliert werden, – wobei jedes planare Resonatorsegment (109) so konstruiert ist, das es als selbständiges Antennenmodul einzeln angesteuert werden kann und sowohl einzeln als auch als modulares Bestandteil einer komplexen, schaltbaren Antennenvorrichtung verwendet werden kann, – wobei die zwei Leiterstreifen (4) und (5) zusammen eine Resonanzleitungs-Antennenvorrichtung in Form eines resonanten Dipols bilden, – wobei sich die mechanische Gesamtlänge der Resonanzleitung des so gebildeten Dipols aus der Summe der einzelnen Längen der jeweiligen Leiterstreifen (4) und (5) ergibt, – wobei der so gebildete Dipol seinen Einspeisepunkt (6) in etwa der Mitte des Resonatorsegmentes besitzt und mit einer abgestimmten bzw. angepassten Zweidraht-Speiseleitung (7) gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, dass – die elektrisch wirksame Gesamtlänge der Resonanzleitung des von den Leiterstreifen (4) und (5) gebildeten Dipols mehr als eine halbe Wellenlänge und weniger als eine ganze Wellenlänge der jeweils gewünschten Wechselwirkungsfrequenz (Larmorfrequenz) beträgt, wenn die Enden des Dipols in elektrischer Hinsicht einen Leerlauf bzw. einen kapazitiv beschwerten Leerlauf bilden – und die elektrisch wirksame Gesamtlänge der Resonanzleitung des von den Leiterstreifen (4) und (5) gebildeten Dipols mehr als eine ganze Wellenlänge und weniger als das Eineinhalbfache der Wellenlänge der jeweils gewünschten Wechselwirkungsfrequenz (Larmorfrequenz) beträgt, wenn die Enden des Dipols in elektrischer Hinsicht zur Bodenplatte (1) hin kurzgeschlossen sind – und wobei das Resonatorsegment so gestaltet ist, dass nur der mit hoher hochfrequenter Stromstärke weitgehend gleichmäßig stark durchströmte Teil der Resonanzleitung, also der Teil mit der jeweiligen Teillänge (L1) des Leiterstreifens (4) bzw. mit der jeweiligen Teillänge (L1) des Leiterstreifens (5), wobei dann dieser Teil der Resonanzleitung insgesamt eine Gesamtlänge (2·L1) besitzt, die sich aus der Summe (L1 + L1) der jeweiligen Teillängen (L1) ergibt und die insgesamt stets weniger als eine halbe Wellenlänge der jeweils gewünschten Wechselwirkungsfrequenz (Larmorfrequenz) misst, zum Aufbau eines hochfrequenten Feldes der magnetischer Flussdichte im Untersuchungsvolumen (108), also im unmittelbar benachbarten Raumbereich, d. h. in Entfernungen weniger Wellenlängen und darunter, im Wesentlichen beiträgt und – diejenigen Teile mit den jeweiligen Teillänge (L2) der als Resonanzleitung wirkenden Leiterstreifen (4) und (5), welche die kosinusförmig abfallenden bzw. schwankenden Intensitätswerte der magnetischen Flussdichte bewirken, mechanisch oder elektrisch dergestalt von dem zu erzeugenden B1-Feld separiert werden, dass jeweils lediglich die mit hoher hochfrequenter Stromstärke weitgehend gleichmäßig stark durchströmten Teillängen (L1) der Leiterstreifen (4) und (5) maßgeblich als Resonanzleitungen mit dem Untersuchungsvolumen (108) Wechselwirken können und diese dann annähernd gleichhohe Werte des Absolutbetrages der hochfrequenten magnetischen Flussdichte (B1-Feld) im Feldraum erzeugen.Resonator segments for generating a homogeneous B1 field in ultrahigh-field magnetic resonance tomography, - each with a metallically conductive or metal base plate ( 1 ), - with two metal-conducting or metal conductor strips ( 4 ) and ( 5 ) as high-frequency near-field interaction elements, - with a dielectric, consisting of a first dielectric plate ( 2 ) and a second dielectric plate ( 3 ) between the conductor strips ( 4 ) and ( 5 ) and the base plate ( 1 ), whereby the conductor strips ( 4 ) and ( 5 ) and the base plate ( 1 ) are galvanically isolated from each other, - wherein each planar resonator segment ( 109 ) is designed so that it can be controlled individually as a separate antenna module and can be used both individually and as a modular component of a complex, switchable antenna device, - wherein the two conductor strips ( 4 ) and ( 5 ) together form a resonance line antenna device in the form of a resonant dipole, - wherein the total mechanical length of the resonance line of the dipole thus formed from the sum of the individual lengths of the respective conductor strips ( 4 ) and ( 5 ), the dipole formed in this way being its feed point ( 6 ) has approximately the middle of the Resonatorsegmentes and with a matched or adapted two-wire feed line ( 7 ), characterized in that - the electrically effective total length of the resonant line of the conductor strip ( 4 ) and ( 5 ) formed dipole is more than half a wavelength and less than a whole wavelength of the respective desired interaction frequency (Larmorfrequenz), when the ends of the dipole form an electrical or idle capacitively charged - and the electrically effective total length of the resonance line of the conductor strip ( 4 ) and ( 5 ) formed dipole more than a whole wavelength and less than one and a half times the wavelength of the respective desired interaction frequency (Larmor frequency), when the ends of the dipole in electrical respect to the bottom plate ( 1 ) are short-circuited - and wherein the resonator segment is designed so that only the high with high frequency current largely uniformly flowed through part of the resonant line, so the part with the respective part length (L1) of the conductor strip ( 4 ) or with the respective partial length (L1) of the conductor strip ( 5 ), in which case this part of the resonance line has a total length ( 2 · L1), which results from the sum (L1 + L1) of the respective partial lengths (L1) and which altogether always measures less than half a wavelength of the respective desired interaction frequency (Larmor frequency), to build up a high-frequency field of the magnetic flux density in the examination volume ( 108 ), ie in the immediately adjacent spatial region, ie at distances of less wavelengths and below, essentially contributes, and - those parts with the respective partial length (L2) of the conductor strips acting as resonance line ( 4 ) and ( 5 ), which cause the cosinusoidally decreasing or fluctuating intensity values of the magnetic flux density, to be separated mechanically or electrically from the B1 field to be generated in such a way that only those with a high level are separated high-frequency current largely uniformly flowed through partial lengths (L1) of the conductor strips ( 4 ) and ( 5 ) as resonance lines with the examination volume ( 108 ) And can then generate approximately equal values of the absolute value of the high-frequency magnetic flux density (B1 field) in the field space. Resonatorsegmente zur Erzeugung eines homogenen B1-Feldes im Ultrahochfeld-Magnetresonanz-Tomographen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden vom Einspeisepunkt (6) am weitesten distanzierten, am Ende jeweils leerlaufenden Enden der zwei Leiterstreifen (4) und (5) mechanisch dergestalt bügelförmig bzw. u-förmig unterhalb der auf der zweiten dielektrischen Platte (3) verbleibenden Hochstrom-Bereiche dieser zwei Leiterstreifen (4) und (5) geführt werden, dass – die zwei Leiterstreifen (4) und (5) jeweils mit einer bestimmten Teillänge (L1) auf der dem Untersuchungsvolumen (108) zugewandten Seite oberhalb der zweiten dielektrischen Platte (3) verbleiben, – dann seitlich entlang der Höhe (H2) dieser zweiten dielektrischen Platte (3) zur Bodenplatte hin weitergeführt werden, – schließlich auf der Unterseite der zweiten dielektrischen Platte (3) genau unterhalb und parallel zu der oberhalb verbliebenen mit hoher hochfrequenter Stromstärke weitgehend gleichmäßig stark durchströmten Teillängen (L1) der zwei Leiterstreifen (4) und (5) mit einer bestimmten Länge (L2), die signifikant kürzer als eine viertel Wellenlänge ist, weitergeführt werden – und schließlich dort enden, – wobei sich die Felder der von den jeweils mit unterschiedlichen lokalen Werten der Stromstärke durchflossenen Teilstücke mit den jeweiligen Längen (L1), (H2) und (L2) der Leiterstreifen (4) und (5) verursachten magnetischen Flussdichte in Richtung zum Untersuchungsvolumen (108) hin derart überlagern, dass sich ein weitgehend homogenes hochfrequentes magnetisches Feld im nahezu gesamten Untersuchungsvolumen (108) einstellt.Resonator segments for generating a homogeneous B1 field in the ultrahigh field magnetic resonance tomograph according to claim 1, characterized in that the two from the feed point ( 6 ) most distant, end-to-end ends of the two conductor strips ( 4 ) and ( 5 ) mechanically bow-shaped or U-shaped below the one on the second dielectric plate (FIG. 3 ) remaining high-current areas of these two conductor strips ( 4 ) and ( 5 ), that - the two conductor strips ( 4 ) and ( 5 ) each with a certain partial length (L1) on the examination volume ( 108 ) facing side above the second dielectric plate ( 3 ), then laterally along the height (H2) of this second dielectric plate (FIG. 3 ) are continued to the bottom plate, - finally on the underside of the second dielectric plate ( 3 ) just below and parallel to the remaining above with high high frequency current largely uniformly strongly flowed through partial lengths (L1) of the two conductor strips ( 4 ) and ( 5 ) with a certain length (L2), which is significantly shorter than a quarter wavelength, are continued - and finally end there, - whereby the fields of the sections through which the respective different local values of the current flow with the respective lengths (L1) , (H2) and (L2) of the conductor strips ( 4 ) and ( 5 ) caused magnetic flux density in the direction of the examination volume ( 108 superimposed in such a way that a largely homogeneous high-frequency magnetic field in almost the entire study volume ( 108 ). Resonatorsegmente zur Erzeugung eines homogenen B1-Feldes im Ultrahochfeld-Magnetresonanz-Tomographen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Feinabstimmung der Resonanzfrequenz der als Resonanzleitung wirkenden Leiterstreifen (4) und (5) zusätzliche Kondensatoren (CS1) zwischen den jeweiligen Enden der Leiterstreifen (4) und (5) und der Grundplatte (1) elektrisch leitend angebracht sind.Resonator segments for generating a homogeneous B1 field in the ultra-high-field magnetic resonance tomograph according to claim 2, characterized in that for fine tuning of the resonant frequency of acting as a resonant line conductor strips ( 4 ) and ( 5 ) additional capacitors (CS1) between the respective ends of the conductor strips ( 4 ) and ( 5 ) and the base plate ( 1 ) are mounted electrically conductive. Resonatorsegmente zur Erzeugung eines homogenen B1-Feldes im Ultrahochfeld-Magnetresonanz-Tomographen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Feinabstimmung der Resonanzfrequenz der als Resonanzleitung wirkenden Leiterstreifen (4) und (5) zusätzliche Kondensatoren (CS2) zwischen den jeweiligen Enden der Leiterstreifen (4) und (5) und etwa der mittigen Unterseite dieser Leiterstreifen (4) und (5) elektrisch leitend angebracht sind.Resonator segments for generating a homogeneous B1 field in the ultra-high-field magnetic resonance tomograph according to claim 2, characterized in that for fine tuning of the resonant frequency of acting as a resonant line conductor strips ( 4 ) and ( 5 ) additional capacitors (CS2) between the respective ends of the conductor strips ( 4 ) and ( 5 ) and about the central bottom of these conductor strips ( 4 ) and ( 5 ) are mounted electrically conductive. Resonatorsegmente zur Erzeugung eines homogenen B1-Feldes im Ultrahochfeld-Magnetresonanz-Tomographen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden vom Einspeisepunkt (6) am weitesten distanzierten Leitungs-Teilstücke der am Ende jeweils leerlaufenden oder zur Bodenplatte (1) hin kurzgeschlossenen Enden der zwei Leiterstreifen (4) und (5) elektrisch dergestalt durch Recktanz-Elemente wie Spulen (Sp) oder Kondensatoren (C) ersetzt werden, dass – die zwei Leiterstreifen (4) und (5) jeweils mit den mit hoher hochfrequenter Stromstärke weitgehend gleichmäßig stark durchströmten Teillängen (L1) auf der dem Untersuchungsvolumen (108) zugewandten Seite oberhalb der zweiten dielektrischen Platte (3) verbleiben und – wobei die restliche Längen der zwei Leiterstreifen (4) und (5) jeweils durch entsprechende Recktanz-Elemente in elektrischer Hinsicht äquivalent ersetzt bzw. nachgebildet werden.Resonator segments for generating a homogeneous B1 field in the ultrahigh field magnetic resonance tomograph according to claim 1, characterized in that the two from the feed point ( 6 ) most distanced line sections of each at the end of each idle or to the bottom plate ( 1 ) shorted ends of the two conductor strips ( 4 ) and ( 5 ) are electrically replaced by reactance elements such as coils (Sp) or capacitors (C), that - the two conductor strips ( 4 ) and ( 5 ) in each case with the high-frequency current largely uniformly flowed through partial lengths (L1) on the study volume ( 108 ) facing side above the second dielectric plate ( 3 ) and - wherein the remaining lengths of the two conductor strips ( 4 ) and ( 5 ) are respectively equivalently replaced or simulated by appropriate reactance elements in electrical terms. Resonatorsegmente zur Erzeugung eines homogenen B1-Feldes im Ultrahochfeld-Magnetresonanz-Tomographen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Recktanz-Elemente für die in elektrischer Hinsicht zu substituierenden beiden vom Einspeisepunkt (6) am weitesten distanzierten, am Ende jeweils zur Bodenplatte hin kurzgeschlossenen zwei Leiterstreifen (4) und (5) ausschließlich Spulen (Sp) verwendet werden, die unmittelbar mit der Grundplatte (1) elektrisch leitend verbunden sind.Resonator segments for generating a homogeneous B1 field in the ultra-high-field magnetic resonance tomograph according to claim 5, characterized in that as reactance elements for the two to be substituted in electrical terms from the feed point ( 6 ) most distanced, at the end in each case shorted to the bottom plate two conductor strips ( 4 ) and ( 5 ) only coils (Sp) are used, which directly with the base plate ( 1 ) are electrically connected. Resonatorsegmente zur Erzeugung eines homogenen B1-Feldes im Ultrahochfeld-Magnetresonanz-Tomographen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Recktanz-Elemente für die in elektrischer Hinsicht zu substituierenden beiden vom Einspeisepunkt (6) am weitesten distanzierten, am Ende jeweils leerlaufenden zwei Leiterstreifen (4) und (5) eine Serienschaltung von jeweils einer Spule (Sp) mit einem Kondensator (C) verwendet werden, die unmittelbar mit der Grundplatte (1) elektrisch leitend verbunden sind.Resonator segments for generating a homogeneous B1 field in the ultra-high-field magnetic resonance tomograph according to claim 5, characterized in that as reactance elements for the two to be substituted in electrical terms from the feed point ( 6 ) most distanced, at the end each idle two conductor strips ( 4 ) and ( 5 ) a series circuit of a respective coil (Sp) with a capacitor (C) are used, which directly with the base plate ( 1 ) are electrically connected. Resonatorsegmente zur Erzeugung eines homogenen B1-Feldes im Ultrahochfeld-Magnetresonanz-Tomographen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle der zweiten dielektrischen Platte (3) lediglich Luft als Dielektrikum verwendet wird und zur Erzielung mechanischer Stabilität als Ersatz für diese zweite dielektrischen Platte (3) dielektrische Stützen mit vernachlässigbar geringem Einfluss auf die charakteristischen elektrischen Eigenschaften verwendet werden.Resonator segments for generating a homogeneous B1 field in the ultra-high field magnetic resonance tomograph according to one of the preceding claims, characterized in that instead of the second dielectric plate ( 3 ) only air is used as a dielectric and for achieving mechanical stability as a substitute for this second dielectric plate ( 3 ) dielectric supports with negligible influence on the characteris electrical properties are used. Resonatorsegmente zur Erzeugung eines homogenen B1-Feldes im Ultrahochfeld-Magnetresonanz-Tomographen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle der ersten dielektrischen Platte (2) Luft als Dielektrikum verwendet wird und zur Erzielung mechanischer Stabilität als Ersatz für diese erste dielektrischen Platte (2) dielektrische Stützen mit vernachlässigbar geringem Einfluss auf die charakteristischen elektrischen Eigenschaften verwendet werden.Resonator segments for generating a homogeneous B1 field in the ultra-high field magnetic resonance tomograph according to one of the preceding claims, characterized in that instead of the first dielectric plate ( 2 ) Air is used as a dielectric and for achieving mechanical stability as a substitute for this first dielectric plate ( 2 ) dielectric supports with negligible influence on the characteristic electrical properties. Resonatorsegmente zur Erzeugung eines homogenen B1-Feldes im Ultrahochfeld-Magnetresonanz-Tomographen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl anstelle der zweiten dielektrischen Platte (3) als auch anstelle der ersten dielektrischen Platte (2) jeweils Luft als Dielektrikum verwendet wird und zur Erzielung mechanischer Stabilität als Ersatz für diese zweite dielektrischen Platte (3) und für diese erste dielektrischen Platte (2) dielektrische Stützen mit vernachlässigbar geringem Einfluss auf die charakteristischen elektrischen Eigenschaften verwendet werden.Resonator segments for generating a homogeneous B1 field in the ultrahigh field magnetic resonance tomograph according to one of the preceding claims, characterized in that both instead of the second dielectric plate ( 3 ) as well as the first dielectric plate ( 2 ) air is used as a dielectric and to achieve mechanical stability as a substitute for this second dielectric plate ( 3 ) and for this first dielectric plate ( 2 ) dielectric supports with negligible influence on the characteristic electrical properties.
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