DE3826995A1

DE3826995A1 - Sondenspuleneinrichtung fuer mr-geraet

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Publication number: DE3826995A1
Application number: DE3826995A
Authority: DE
Inventors: Motoji Haragashira
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-08-10
Filing date: 1988-08-09
Publication date: 1989-02-23
Anticipated expiration: 2008-08-10
Also published as: US4890063A; JPS6443241A; DE3826995C2; JPH0578339B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Sondenspuleneinrichtung, wie sie in einem MR-Gerät (Magnetresonanzgerät/Kernspinresonanz- Gerät) zur Gewinnung anatomischer oder qualitativer Information eines Objekts unter Verwendung des MR-Phänomens eingesetzt wird, um an ein Objekt ein elektromagnetisches Signal zum Anregen einer magnetischen Resonanz anzulegen und/oder um von einem Objekt ein MR-Signal zu erfassen. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Sondenspuleneinrichtung für ein MR-Gerät, die in der Lage ist, ein RF- (Radiofrequenz)-Anregungssignal zu senden, welches mehreren Typen von Resonanzfrequenzen entspricht, oder in der Lage ist, ein RF-Resonanzsignal zu erfassen.

Bei dem Kernspinresonanz-Phänomen (englisch: nucleus magnetic resonance; NMR) verhält sich ein einen Spin oder ein magnetisches Moment aufweisender Atomkern, der in ein statisches Magnetfeld gebracht wird, derart, daß er durch Resonanz nur eine solche elektromagnetische Welle absorbiert, die eine vorbestimmte Frequenz aufweist. Ein solcher Atomkern geht also bei einer Kreisfrequenz ω 0 (ω 0=2π n 0, ν 0: Larmorfrequenz) in Resonanz, die sich folgendermaßen ausdrücken läßt:

ω 0=γ H 0

wobei γ das spezifische gyromagnetische Verhältnis des (Typs von) Atomkern und H 0 die Stärke des statischen Magnetfeldes ist.

Bei der Diagnose eines lebenden Organismus nutzt man dieses MR-Phänomen aus, indem in einem zu untersuchenden Objekt eine magnetische Resonanz (MR) angeregt wird und elektromagnetische Wellen der Resonanzfrequenz, die nach der Absorption durch die Resonanz induziert werden, empfangen und verarbeitet werden, um so Information zu erhalten, z. B. ein Schichtbild des zu untersuchenden Objekts.

Bei einem solchen System läßt sich grundsätzlich die magnetische Resonanz in sämtlichen Abschnitten des zu untersuchenden Körpers anregen, und man kann grundsätzlich auch MR-Signale von sämtlichen Abschnitten des Körpers empfangen. Im Hinblick auf die normalen Entwurfsbeschränkungen des Geräts und auch unter Berücksichtigung der klinischen Anforderungen an ein diagnosefähiges Bild verwenden die in der Praxis realisierten Geräte ein Gradientenmagnetfeld zur Anregung der magnetischen Resonanz und zur Aufnahme des MR- Signals für einen spezifischen Abschnitt, z. B. eine spezifische Schicht eines Körpers.

Fig 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines herkömmlichen, für die medizinische Diagnose geeigneten MR-Bilderzeugungsgeräts mit einem Bett 1, einer Spule 2 für ein statisches Magnetfeld, einer Gradientenmagnetfeldspule 3, einem Sondenspulensystem 4, einer Feldenergiequelle 6 für das statische Feld, X-, Y- und Z-Gradienten-Energiequellen 7, 8 bzw. 9, einem Sender 10, einem Empfänger 11, einer Ablaufsteuerung 12 und einem Steuerprozessor 13. Das Bett 1 enthält einen beweglichen Tisch 1 a, auf dem der Körper eines Patienten P ruht. Die Spule 2 für das statische Magnetfeld wird von der Feldenergiequelle 6 gespeist und erzeugt ein statisches Magnetfeld. Die Gradientenmagnetfeldspule 3 wird von den Energiequellen 7, 8 und 9 gespeist und erzeugt X-, Y- und Z-Gradientenmagnetfelder. Eine Sondenspuleneinrichtung 4 enthält mindestens eine Spule mit einer Sendespule und einer Empfangsspule oder eine Sende/Empfangs-Spule für sowohl Sendebetrieb als auch Empfangsbetrieb. Die Einrichtung 4 wird von einem Sender betrieben und sendet ein magnetisches Drehfeld, bei dem es sich um ein RF-Signal zum Anregen einer magnetischen Resonanz handelt. Das MR-Signal, welches in dem Körper induziert wird, wird über die Einrichtung 4 von dem Empfänger 11 erfaßt. Die Ablaufsteuerung 12 treibt und steuert die Energiequellen 7, 8 und 9 und den Sender 10 entsprechend einer vorgegebenen Impulsfolge. Der Steuerprozessor 13 steuert den Betrieb des Betts 1 und der Ablaufsteuerung 12 und verarbeitet das von dem Empfänger 11 aufgenommene MR-Signal. Der Prozessor 13 enthält eine Anzeigevorrichtung und gibt ein Ergebnis einer Signalverarbeitung aus, z. B. zeigt er das Ergebnis auf der Anzeigevorrichtung an.

Die Anlage wird wie folgt beschrieben:

Auf den Tisch 1 a des Betts 1 wird ein Patient P gelegt, und der Tisch 1 a wird so bewegt, daß sich der Patient P in einem von der Spule 2 erzeugten statischen Magnetfeld befindet. Dann wird von der Ablaufsteuerung 12 der Sender 10 nach Maßgabe einer vorbestimmten Ablauffolge angesteuert und veranlaßt die Sondenspuleneinrichtung 4, als magnetisches Drehfeld z. B. einen 90°- oder 180°-Impuls auszusenden, d. h. einen Erregungsimpuls zum Anregen einer magnetischen Resonanz (MR). Gleichzeitig werden die Energiequellen 7, 8 und 9 angesteuert, um die Gradientenmagnetfeldspule 3 zu veranlassen, an den Patienten 2 ein Gradientenmagnetfeld anzulegen.

Auf das Anlegen des Erregungsimpulses und des Gradientenmagnetfeldes hin wird zumindest in einem vorbestimmten Abschnitt des Patienten P eine magnetische Resonanz hervorgerufen, und von der Einrichtung 4 wird ein induziertes MR- Signal erfaßt. Das MR-Signal wird von dem Steuerprozessor 13 abgenommen und einer Bildverarbeitung unterzogen, um beispielsweise eine Bildrekonstruktion durchzuführen. Als Ergebnis erhält man beispielsweise ein Schichtbild, welches angezeigt wird.

Im folgenden soll die Einrichtung 4 näher beschrieben werden.

Um eine anatomische Information eines lebenden Organismus zu erhalten, z. B. ein Schichtbild, und um eine qualitative Information aus beispielsweise einer Spektroskopie mit dem oben beschriebenen Gerät zu erhalten, werden mehrere Kerntypen verwendet, oder es wird ein statisches Magnetfeld variiert (beispielsweise wird ein Gerät mit einem steuerbaren Magneten verwendet, der in der Lage ist, die Stärke des statischen Magnetsfelds innerhalb einer kurzen Zeitspanne für eine Spektroskopie zu vergrößern und zu verkleinern). In diesem Fall unterscheidet sich ein RF-Signal einer Resonanzfrequenz, das von der Einrichtung 4 an den Patientenkörper P gelegt wird, oder das von dem Patientenkörper P erfaßt wird, abhängig von dem Atomkerntyp oder abhängig von der Stärke des statischen Magnetfelds, wenn der Atomkern der gleiche ist.

Z. B.: Im Fall von 1H wählt man 21,3 MHz bei 0,5 T, 42,6 MHz bei 1 T und 64 MHz bei 5 T; im Fall von 31P nimmt man 8,6 MHz bei 0,5 T, 17,2 MHz bei 1 T und 25,8 MHz bei 1,5 T; und im Fall von 13C nimmt man 5,4 MHz von 0,5 T, 10,7 MHz bei 1 T und 16,1 MHz bei 1,5 T.

In diesem Fall bestimmt sich die Abstimmfrequenz der herkömmlichen Sondenspuleneinrichtung 4 unbedingt durch die Induktivität der Spule. Um also mehrere Kerntypen verwenden und das statische Magnetfeld variieren zu können, muß die Abstimmfrequenz der Einrichtung 4 variabel gesteuert werden.

In einem Abstract "R. F. COIL DESIGN FOR NMR IMAGING" (J. F. Shen and I. J. Lowe) der "Society of Magnetic Resonance in Medicine" (Fourth Annual Meeting, August 19-23, 1985) ist angegeben, daß man eine Abstimmfrequenz ändern kann, indem man einen Kurzschließkondensator in ein eine Spule enthaltendes Schaltungssystem einfügt.

Im folgenden soll eine Sondenspuleneinrichtung beschrieben werden, in die ein Kurzschließkondensator eingefügt ist.

Fig. 2 ist eine Schaltungsskizze einer aus mehreren Spulenelementen bestehenden Spule L der Sondenspuleneinrichtung. Fig. 3 zeigt eine Schaltung, in der jeweils aus mehreren Kapazitätselementen bestehende Kurzschließkondensatoren zwischen mehrere Spulenelemente der der in Fig. 2 gezeigten Schaltung ähnlichen Spule L eingefügt sind. Wenn die Resonanzfrequenz der Schaltung nach Fig. 2 fself beträgt, stellt sich bei Einfügen eines Kurzschließkondensators Cs aus mehreren Kondensatorelementen gemäß Fig. 3 folgende Beziehung her:

fself′<fself

Fig. 4 zeigt ein Ersatzschaltbild einer Sondenspuleinrichtung, das man erhält, wenn man in einer etwa der Schaltung nach Fig. 2 entsprechenden Schaltung einen Abstimmkondensator C 1 parallel zu der Spule und in Reihe zu dieser Anpaßkondensatoren C 2 schaltet.

In Fig. 4 bezeichnet das Bezugszeichen L 0 eine Induktivität der Spule, r 0 einen äquivalenten Widerstand, der durch die Spule selbst und den Körper eines in der Spule liegenden Patienten gebildet wird. Z 0 ist eine Ausgangsimpedanz der Sondenspuleneinrichtung, die so eingestellt wird, daß sie mit einer charakteristischen Impedanz eines an die Sondenspuleneinrichtung angeschlossenen Kabels übereinstimmt. Wenn eine Schaltung mit dem Kurzschließkondensator nach Fig. 3 als Hauptelement in einer solchen Sondenspuleneinrichtung enthalten ist, bildet der Kurzschließkondensator Cs eine Kapazität, die zu L 0 und Z 0 in Reihe geschaltet ist, wie es in der Zeichnung durch gestrichelte Linien angedeutet ist.

Auf diese Weise kann man eine Abstimmfrequenz ändern, indem man in die die Spule des Sondenspulensystems enthaltende Schaltung einen Kurzschließkondensator Cs einfügt. Wenn allerdings dieser Kurzschließkondensator Cs eingefügt wird, ändern sich der äquivalente Widerstand r 0 und die Ausgangsimpedanz Z 0. Deshalb müssen der Abstimmkondensator C 1 und der Anpaßkondensator C 2 justiert werden.

Wenn daher der Kurzschließkondensator Cs, der in den Spulenabschnitt eingefügt ist, gebildet wird durch einen kontinuierlich veränderbaren Kondensator, und die Kapazität des Kurzschließkondensators Cs geändert wird, um die Abstimmfrequenz zwischen mehreren verschiedenen Frequenzen umzuschalten, nimmt die Anzahl von Teilen, die justiert werden müssen, signifikant zu. Deshalb kann man die Frequenz praktisch kaum auf eine Vielzahl von Abstimmfrequenzen einstellen. Deshalb werden in der Praxis eine Schaltung ohne Kurzschließkondensator gemäß Fig. 2 und eine Schaltung mit einem eingefügten geeigneten Kurzschließkondensator gemäß Fig. 3 unabhängig voneinander verwendet. D. h.: Die Abstimmfrequenz liegt bei dem herkömmlichen Gerät fest.

Die Abstimmfrequenz läßt sich variieren durch Umschalten zwischen einer Schaltung, in der der Kurzschließkondensator nicht eingefügt ist, und einer Schaltung, in der der Kurzschließkondensator eingefügt ist. In diesem Fall jedoch können die eine Anpaßschaltung bildenden Kondensatoren C 1 und C 2 so, wie sie sind, nur verwendet werden, wenn der Kurzschließkondensator eine spezielle Kapazität besitzt (dies ist in der Praxis äußerst selten). Folglich wird die Schaltungsanordnung kompliziert, und es können nur zwei Abstimmfrequenzen eingestellt werden. Mit den herkömmlichen Maßnahmen lassen sich die MR-Signale also nicht unter Verwendung von mehreren Kerntypen oder durch Variieren eines statischen Magnetfeldes aufnehmen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Sondenspuleneinrichtung für ein MR-Gerät anzuschaffen, die in der Lage ist, auf einfache Weise mehrere Abstimmfrequenzen einzustellen.

Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme läßt sich eine Gesamtkapazität aus den Kurzschlußkondensatorelementen, die die Mehrzahl von Kondensatoren enthalten, in geeigneter Weise variieren, indem die Öffnungs-/Schließ-Zustände der Schalter kombiniert werden, um so mehrere Abstimmfrequenzen einzustellen. Da diese Funktion erreicht werden kann, indem lediglich eine Kapazität eines Abstimmkondensators innerhalb eines vorbestimmten Bereichs eingestellt wird, bleibt die Anzahl zu justierender Teile gering.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht eines herkömmlichen MR-Bilderzeugungssystems,

Fig. 2 eine Schaltungsskizze eines Spulenabschnitts einer herkömmlichen Sondenspuleneinrichtung,

Fig. 3 eine Schaltungsskizze einer weiteren Ausgestaltung des Spulenabschnitts einer herkömmlichen Sondenspuleneinrichtung,

Fig. 4 ein Ersatzschaltbild der herkömmlichen Sondenspuleneinrichtung,

Fig. 5 eine Schaltungsskizze einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sondenspuleinrichtung für ein MR-Gerät,

Fig. 6 eine Schaltungsskizze eines Spulenelementes der Einrichtung nach Fig. 5,

Fig. 7 eine Schaltungsskizze einer weiteren Ausführungsform des Spulenelements der Einrichtung nach Fig. 5,

Fig. 8 ein Ersatzschaltbild der Einrichtung nach Fig. 5,

Fig. 9 ein Ersatzschaltbild, das durch weitere Umsetzung des Ersatzschaltbildes nach Fig. 8 gewonnen wurde,

Fig. 10 und 11 Schaltungsskizzen zur Erläuterung der Ausführungsform nach Fig. 5, und

Fig. 12 eine Schaltungsskizze einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sondenspuleneinrichtung.

Fig. 5 ist eine Skizze einer Ausführungsform einer Sondenspuleneinrichtung, Fig. 6 und 7 zeigen Detail-Schaltungen eines in Fig. 5 verwendeten Kurzschließkondensators.

Die in Fig. 5 dargestellte Sondenspuleneinrichtung enthält mehrere Kurzschließkondensatorelemente Cs(i), d. h. Cs(1), Cs(2), . . . Cs(n), die in Reihe zwischen mehrere die Spule L bildende Spulenelemente geschaltet sind. Wie Fig. 6 zeigt, sind in jedem Kurzschließkondensator Cs(i) mehrere Kondensatoren Ci, d. h. C 1, C 2, . . . Cm miteinander in Reihe geschaltet, und mehrere Schalter SWi, d. h. SW 1, SW 2, . . . SWm, von denen jeder als statischer Schalter mit einer PIN-Diode oder als Kondensator mit einem Relais oder dergleichen ausgebildet ist, zu den entsprechenden Kondensatoren Ci parallel geschaltet. Anstelle der Ausführungsform nach Fig. 6 sind gemäß Fig. 7 alternativ sämtliche Kurzschließkondensatoren Cs(i) derart ausgebildet, daß Kondensatoren Ci(C 1, C 2, . . . Cm) und Schalter SWi (SW 1, SW 2, . . . SWm) zueinander in Reihe geschaltet sind und diese Reihenschaltungen jeweils zueinander parallel geschaltet sind.

Die Kurzschließkondensatorelemente Cs(i) (Cs(1), Cs(2), . . . Cs(n)) nach Fig. 5 werden von der Steuerschaltung 21 so geschaltet, daß folgende Bedingung erfüllt wird:

Cs={(1/Cs(1)) + (1/Cs(2)) + · · · + (1/Cs(n))}^-1

Die Steuerschaltung 21 öffnet/schließt selektiv die in Fig. 6 oder 7 dargestellten Schalter SWi(SW 1, SW 2, . . . SWm) entsprechend einem vorbestimmten Schaltmuster.

Im folgenden wird eine Funktion der Sondenspuleneinrichtung mit der oben beschriebenen Ausgestaltung erläutert.

Fig. 8 zeigt ein Ersatzschaltbild der Sondenspuleneinrichtung, in der ein Kurzschließkondensator in einen Spulenabschnitt eingefügt ist. Die Schaltung nach Fig. 8 läßt sich durch weitere äquivalente Umsetzung in die Ersatzschaltung nach Fig. 9 abändern.

Da eine Spule normalerweise eine hohe Güte Q aufweist, kann man unter der Annahme

r 0«{ω L 0 - (1/ω Cs)}

folgende Gleichungen angeben:

R=r 0+[{ω L 0-(1/ω Cs)}²/r 0]≈{ω L 0-(1/ω Cs)}²/r 0 (1)

L=[r 0²+{ω L 0-(1/ω Cs)}²]/{ω L 0-(1/ω Cs)}≈ω L 0-(1/ω Cs)- (2)

(wobei ω=2 π f mit f als Resonanzfrequenz ist).

Weiterhin kann man unter der Annahme R«Z 0 folgende Gleichungen angeben:

In diesem Fall läßt sich durch Einsetzen von (1) in (4) vereinfachen:

(wobei L 0<1/ω²Cs).

In einem Abstract mit dem Titel "A STUDY OF R. F. POWER DEPOSITION IN IMAGING" (C. N. Chen, V. J. Sank und D. I. Hoult) in "Society of Magnetic Resonance in Medicine" (Fourth Annual Meeting, August 19-23, 1985) ist beschrieben, daß die folgende Gleichung für die Beziehung zwischen der Leistung WB, die in einem Körper verbraucht wird, und der MR- Frequenz f besteht:

WB∼f ^2,4 (6)

Da das magnetische Wechselfeld B 1 proportional zu dem RF- Strom I ist (B 1∼I), ergibt sich der Kippwinkel (flip angle) R eines Spins zu:

R=γ B 1Δt

(wobei Δ t die Anlagezeit eines RF-Impulses ist).

Ein äquivalenter Reihenwiderstand der Spule selbst ist viel niedriger als derjenige Widerstand, der von einem Körper hervorgerufen wird, wenn dieser geladen wird. Man sieht also, daß man die folgende Gleichung angeben kann für die Beziehung des äquivalenten Gesamtwiderstandes r 0 und der Frequenz f, wenn der Körper in die Sondenspuleneinrichtung geladen ist:

r 0∼f ^2,4 (7)

Dies gilt deshalb, weil das von der Sondenspuleneinrichtung erzeugte Magnetfeld B 1 nicht von der Frequenz f abhängt, wenn der RF-Strom I durch die die Sondenspuleneinrichtung bildende Spule fließt. Wegen

WB∼I²r 0

läßt sich aus den Gleichungen (6) und (7) folgende Beziehung gewinnen:

r 0∼f ^2,4∼ω ^2,4 (8)

Man nehme an, in der Sondenspuleneinrichtung seien zwei Frequenzen ω 0 und ω 1 (ω 0<ω 1) eingestellt. Wenn ω 0 in der Schaltung nach Fig. 10 eingestellt ist, in welcher der Kurzschließkondensator Cs nicht eingefügt ist, und ω 1 in der Schaltung nach Fig. 11 eingestellt ist, in welcher der Kurzschließkondensator Cs eingefügt ist, läßt sich die folgende Annäherung (9) entsprechend Fig. 9 angeben, wobei die weitere Annäherung (10) erhalten wird, indem man die Gleichung (8) in die Gleichung (5) entsprechend Fig. 10 einsetzt:

Mit C 2=C 2′ in den Beziehungen (9) und (10) erhält man die folgende Beziehung:

ω 0²L 0=ω 1²{L 0-(1/ω 1²Cs)} × (ω 0/ω 1)^1,2

und damit

Cs=1/ω 1²L 0{1-(ω 0/ω 1)^0,8} (11)

Aus den Gleichungen (1), (2) und (3) leitet man die folgende Näherungsgleichung (12) ab:

C 1≈(1/ω 0²L 0)-(C 2/2)

C 1≈[1/ω 1²{L 0-(1/l 1²Cs)}]-(C 2′/2) (12)

Durch Setzen von

C 2=C 2′

und

l 0²L 0=ω 1²{L 0-(1/ω 1²Cs)} × (ω 0/ω 1)^1,2

in die Näherungsgleichung (12) erhält man die folgende Näherungsbeziehung:

C 1≈(1/ω 0²L 0)(ω 0/ω 1)^1,2-(C 2/2)={C 1+(C 2/2)}(ω 0/ω 1)^1,2--(C 2/2)

C 1′≈(ω 0/ω 1)^1,2 × C 1-{1-(ω 0/ω 1)^1,2 × (C 2/2)} (13)

Die Ergebnisse der oben angegebenen Berechnungen lassen sich wie folgt zusammenfassen:

Um die Resonanzfrequenz, d. h. die Kreisfrequenz, von ω 0 auf ω 1 zu ändern, wird der Kurzschließkondensator Cs so eingestellt, daß entsprechend der Gleichung (11) folgende Beziehung gilt:

Cs=1/ω 1²L 0{1-(ω 0/ω 1)^0,8}

Dadurch erhält man für den Abstimmkondensator C 1′ folgende Beziehung:

C 1′≈(ω 0/ω 1)^1,2 × C 1-{1-(ω 0/ω 1)^1,2 × (C 2/2)}

aus der Gleichung (13), und für den Anpaßkondensator C 2′ erhält man:

C 2′≈C 2

Das heißt, C 1 und C 2 werden innerhalb eines vergleichsweise kleinen Bereich bezüglich der Änderung der Kreisfrequenz von l 0 auf ω 1 geändert.

Wenn also die Kapazität des Abstimmkondensators C 1(C 1′) so voreingestellt wird, daß sie innerhalb eines Bereichs justierbar ist, der einem gewünschten Frequenzbereich entspricht, kann man den Abschnitt A in Fig. 4 gemeinsam für unterschiedliche Frequenzen verwenden, indem lediglich der Kurzschließkondensator Cs geschaltet wird.

In der Sondenspuleneinrichtung nach Fig. 5 läßt sich durch Einstellen der Kapazität des Abstimmkondensators derart, daß sie innerhalb eines Bereichs von C 1′ entsprechend einem vorbestimmten Frequenzbereich justierbar ist, die Kapazität des Kurzschließkondensators Cs schrittweise durch eine Kombination von Öffnungs- und Schließzuständen der Schalter SW(i) ändern, ohne daß andere Elemente als die Abstimm- und Anpaßkondensatoren geändert werden müssen. Demnach läßt sich die Ausgangsimpedanz Z 0 für mehrere Frequenzen auf eine vorbestimmte charakteristische Impedanz einjustieren.

Fig. 12 zeigt eine Schaltungsskizze einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sondenspuleneinrichtung. Bei dieser Ausführungsform nach Fig. 12 wird jeder Schalter SW(i) nach Fig. 5 durch eine PIN-Diode gebildet. Der Koppelkondensator Cc erfüllt die Bedingung Cc»C 1, C 2, . . . Cm. Drosselspulen RFC sind an beide Enden der PIN-Dioden PD geschaltet und die anderen Enden der Spulen RFC sind an die Steuerschaltung 21 angeschlossen. Eine Spule RFC an einem Ende jeder Diode PD ist an einen Diodentreiber DD in der Steuerschaltung 21 angeschlossen und die Drosselspule RFC am anderen Ende ist geerdet.

Mit der Schaltung nach Fig. 12 ist selbst dann, wenn zwischen den Anschlüssen der Diode PD eine große Kapazität besteht, diese Kapazität äquivalent einer geringfügig erhöhten Kapazität des Koppelkondensators Cj(j=1, 2 . . . N), der parallel zu der Diode PD geschaltet ist, so daß dadurch kein Problem entsteht. Da ein äquivalenter Widerstand der PIN-Diode PD sich von 0,1 Ω auf 10 bis 20 kΩ ändert, arbeitet die Diode PD als idealer Schalter.

Claims

1. Sondenspuleneinrichtung für ein MR-Gerät, mit einer Schaltung mit einer Spule, die in dem Gerät dazu dient, ein RF-Magnetfeld an ein Objekt zur Erregung magnetischer Resonanz (MR) anzulegen und/oder ein von dem Objekt durch magnetische Resonanz erzeugtes MR-Signal zu erfassen, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
mehrere Spulenelemente bilden die Spule (L),
mehrere Kurzschlußkondensatorelemente (Cs( 1)- Cs(n)) sind in Serie zwischen die Spulenelemente eingefügt,
eine erste Kondensatoreinrichtung (C 1) enthält einen veränderbaren Kondensator, welcher zumindest in äquivalenter Form parallel geschaltet ist mit einer Serienschaltung, die aus den Spulenelementen und den Kurzschließkondensatorelementen (Cs( 1)-Cs(n)) besteht, und
eine zweite Kondensatoreinrichtung (C 2) enthält veränderbare Kondensatoren, welche zumindest in äquivalenter Form in Reihe geschaltet sind mit beiden Enden der aus den Spulenelementen und den Kurzschließkondensatorelementen bestehenden Reihenschaltung,
wobei jedes der Kurzschließkondensatorelemente (Cs( 1)- Cs(n)) mehrere Kapazitätseinrichtungen (C 1-Cm) und mehrere Schalteinrichtungen (SW 1-SWm) enthält, die selektiv geöffnet/geschlossen werden, um eine Gesamtkapazität aus den mehreren Kapazitätseinrichtungen (C 1-Cm) zu schalten für die Auswahl einer von mehreren Resonanzfrequenzen durch Einstellen der ersten und der zweiten Kondensatoreinrichtung (C 1, C 2) innerhalb eines vorbestimmten Bereichs.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kurzschließkondensatorelement mehrere Kapazitätseinrichtungen (C 1- Cm) aufweist, die miteinander in Reihe geschaltet sind, sowie mehrere Schalteinrichtungen (SW 1-SWm), die zu der Kapazitätseinrichtung (C 1-Cm) parallel geschaltet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kurzschließkondensatorelement mehrere Kapazitätseinrichtungen (C 1- Cm) aufweist, die zueinander parallel geschaltet sind, sowie mehrere Schalteinrichtungen (SW 1-SWm), die zu der Kapazitätseinrichtung (C 1-Cm) in Reihe geschaltet sind.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzschließkondensatorelemente ein Kurzschließkondensatorelement mit mehreren Kapazitätseinrichtungen (C 1-Cm), die zueinander in Reihe geschaltet sind, und mehrere Schalteinrichtungen (SW 1-SWm), die zu der Kapazitätseinrichtung parallel geschaltet sind, und ein Kurzschließkondensatorelement enthalten, welches mehrere Kapazitätseinrichtungen (C 1-Cm), die zueinander parallel geschaltet sind, und mehrere Schalteinrichtungen (SW 1-SWm) besitzt, die zu der Kapazitätseinrichtung in Reihe geschaltet sind.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung einen PIN-Diodenschalter (PD) aufweist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung ein Relais enthält.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtungen in gegenseitiger Zuordnung zwischen den Kurzschließkondensatorelementen gesteuert werden.

8. Sondenspuleneinrichtung für ein MR-Gerät, bestehend aus einer eine Spule enthaltenden Schaltungseinrichtung, die in einem MR-Gerät dazu verwendet wird, ein RF- Magnetfeld zur Erregung von magnetischer Resonanz (MR) an ein Objekt zu legen und/oder ein von dem Objekt durch magnetische Resonanz (MR) erzeugtes MR-Signal zu erfassen, gekennzeichnet durch:
(n-1) Spulenelemente, welche die Spule (L) bilden und in äquivalenter Form eine Gesamtinduktivität L 0 besitzen,
n Kurzschließkondensatorelemente (Cs( 1)-Cs(n)), die in Reihe zwischen die Spulenelemente eingefügt sind und jeweils eine Kapazität Cs(i) (i= 1, 2, . . .n) besitzen,
eine erste Kondensatoreinrichtung (C 1), die einen veränderbaren Kondensator der Kapazität C 1 enthält und zumindest in äquivalenter Form parallel geschaltet ist zu einer Reihenschaltung aus den Spulenelementen und den Kurzschließkondensatorelementen, und
eine zweite Kondensatoreinrichtung (C 2) mit veränderbaren Kondensatoren der Kapazität C 2, die zumindest in äquivalenter Form in Reihe mit beiden Enden einer aus den Spulenelementen und den Kurzschließkondensatorelementen bestehenden Reihenschaltung geschaltet sind,
wobei jedes der Kurzschließkondensatorelemente (Cs( 1)- Cs(n)) mehrere Kapazitätseinrichtungen (C 1-Cm) und mehrere Schalteinrichtungen (SW 1-SWm) enthält, die selektiv geöffnet/geschlossen werden, um die Kapazitätseinrichtungen (C 1-Cm) zu einer Gesamtkapazität zu schalten und dadurch Cs={(1/Cs(1)) + (1/Cs(2)) + · · · + (1/Cs(n))}^-1zu schalten und die BedingungCs=1/[ω 1²L 0{1-(ω 0/ω 1)^0,8}]zu erfüllen, wobei ω 0 der Anfangswert einer Kreisfrequenz und ω 1 die auszuwählende Resonanz-Kreisfrequenz ist, um so eine von mehreren Resonanzfrequenzen auszuwählen, indem die erste und die zweite Kondensatoreinrichtung (C 1, C 2) innerhalb eines vorbestimmten Bereichs eingestellt werden.