DE3935082C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kabelführung für Kernspin-Tomo­ graphiegeräte mit einem Magneten mit einer als Untersuchungs­ raum dienenden Öffnung, an deren Innenwand eine azimutal in mehrere Teilantennen aufgeteilte Ganzkörperantenne angebracht ist und in die eine Patientenliege einfahrbar ist, wobei die Kabelführung als geerdeter, elektrisch leitender Kabelkanal ausgeführt ist, in dem Kabel geführt werden, die an der Patien­ tenliege befestigte Geräte mit Geräten außerhalb des Unter­ suchungsraums verbinden.

Bei Kernspin-Tomographiegeräten ergibt sich oftmals die Notwen­ digkeit, Kabel zu Geräten zu führen, die an der Patientenliege angeordnet sind. Häufig werden beispielsweise sogenannte Lokal­ spulen verwendet, die möglichst nahe am Untersuchungsbereich des Patienten angebracht werden. Die Lokalspulen werden an das abzubildende Körperteil in ihrer Form und Größe angepaßt. Dabei werden die zur Anregung von Kernspins notwendigen Hochfrequenz­ impulse im allgemeinen mit einer sogenannten Ganzkörperantenne gesendet, während der Empfang der Kernresonanzsignale mit der Lokalspule erfolgt. Wegen des auf den interessierenden Unter­ suchungsbereich beschränkten Empfangsbereichs erzielt man dabei ein besseres Signal-zu-Rausch-Verhältnis. Die Lokalspulen werden bei ausgefahrener Patientenliege an dieser bzw. am Patienten befestigt.

Bei üblichen Kernspin-Tomographiegeräten werden die von der Lokalspule aufgenommenen Empfangssignale über ein Hochfrequenz­ kabel einem Vorverstärker zugeführt, der außerhalb des Magneten angebracht ist. Die Lokalspule befindet sich dagegen innerhalb der Ganzkörperantenne, und zwar in unmittelbarer Nähe des Antennenzentrums, da dort die Homogenität am besten ist.

Neben dem Hochfrequenzkabel für die Lokalspule werden in vielen Fällen weitere Leitungen zur Patientenliege geführt, beispiels­ weise zur Übertragung von Steuersignalen für die Lokalspule und zur Übertragung von EKG und Atemsignalen des Patienten zur Triggerung der Bildaufnahme.

Durch die Kabel, die bei eingefahrener Patientenliege aus dem Zentrum der Ganzkörperantenne herausgeführt werden müssen, treten technische Probleme auf. Während der Sendephase sind in der Ganzkörperantenne hohe elektromagnetische Felder vorhanden. Es kommt zu Koppelerscheinungen zwischen den Kabeln und der Antenne und damit zu einem Hochfrequenz-Leistungsfluß in den Außenraum über die Kabelabschirmung durch sogenannte Mantel­ wellen. Dies kann zu erheblichen Störungen sowohl der Bildquali­ tät als auch elektronischer Komponenten führen. Die Ankopplung des Antennenfeldes an die Leitungen erfolgt magnetisch (induk­ tiv) und elektrisch (kapazitiv).

Die magnetische Kopplung kann minimiert werden, indem eine Schleifenbildung der Leitungen innerhalb der Ganzkörperantenne vermieden wird. Die elektrische Ankopplung wird bei bekannten Geräten dadurch minimiert, daß die Kabel vom Zentrum der Ganz­ körperantenne definiert in Zonen niedriger elektrischer Feld­ stärke der Ganzkörperantenne in den Außenraum geführt werden.

In Anlagen mit linear polarisierter Antenne finden sich der­ artige Zonen in der zentralen Querschnittsebene der Antenne so­ wie in der Nähe der Antennenschirmfolie mittig zwischen den Antennenhälften.

Bei Anlagen mit zirkularer Polarisation der Antenne finden sich Zonen niedriger elektrischer Feldstärke wiederum in der zen­ tralen Querschnittsebene der Antenne.

Bei bekannten Anlagen wird diese Zone zur Kabelführung ausge­ nutzt, indem dort ein elektrisch schirmender Kabelkanal in Form eines metallischen U-Profils angeordnet wird. Dieser Kabelkanal liegt damit bei bekannten Anordnungen oberhalb der Patienten­ liege. Die Verbindung zwischen Kabelkanal und Patientenliege wird mit Hilfe von an der Patientenliege befestigten Mitnehmern hergestellt. Diese Mitnehmer verursachen jedoch gewisse Ein­ schränkungen im Lagerungskomfort des Patienten, da sie den aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und der Homogenität von Magnet­ und Hochfrequenzfeldern möglichst eng ausgelegten Untersuchungs­ raum teilweise nochmals einschränken.

Aus DE 84 13 651 U1 ist eine Patientenliege bekannt, an der eine Steckvorrichtung für den Anschluß eines Kabels zu einer Signalübertragungsvorrichtung vorhanden ist. Dieses Kabel ist fest an der Patientenliege befestigt und führt über eine Schleife zum Ermöglichen der Längsverschiebung der Patienten­ liege zu einem ortsfesten Geräteteil.

In der DE 89 09 245 U1 und ebenfalls Kabel beschrieben, die von einem ortsfesten Geräteteil zu Steckvorrichtungen führen, die an einer Seite eines Patientenlagerungstisches vorgesehen sind. Diese Kabel werden entlang der Seite des Patientenlage­ rungstisches geführt und sind von einer Kabelführung umgeben, die von einer gelenkigen Ummantelung mit viereckigem Querschnitt gebildet wird.

Aus der DE 33 27 731 A1 ist eine Einrichtung zur Gewinnung ei­ nes EKG-Signals in einem Kernspintomographen bekannt. Das Ver­ bindungskabel zwischen den EKG-Elektroden und dem EKG-Verar­ beitungsgerät weist eine Kabelabschirmung auf, die auf dem Po­ tential der HF-Abschirmung des Kernspintomographen liegt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kabelführung so auszugestal­ ten, daß der Untersuchungsraum frei von störenden Elementen bleibt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kabelkanal unterhalb der Patientenliege und oberhalb der un­ teren Teilantennen an mindestens einer Wand des Untersuchungs­ raums angeordnet ist.

Bei einer linear polarisierenden Ganzkörperantenne, bei der je eine Teilantenne oberhalb und unterhalb der Patientenliege an­ geordnet ist, weist der Kabelkanal vorteilhafterweise eine V- Form auf und ist an der dem Untersuchungsraum zugewandten Kante abgerundet, wobei diese Kante über die Höhe der unteren Teil­ antennen hinausragt.

Bei einer zirkular polarisierenden Ganzkörperantenne, bei der mindestens eine Teilantenne unterhalb der Patientenliege ange­ ordnet ist, weist der Kabelkanal vorteilhafterweise zumindest näherungsweise eine U-Form mit nach außen abgerundeten Kanten auf, wobei diese Kanten über die Höhe der benachbarten Teilan­ tennen hinausragen.

Durch die Anordnung des Kabelkanals unterhalb der Patienten­ liege können die Kabel vom Patienten ohne irgendwelche stören­ den Einbauten nach unten geführt werden. Der Kabelkanal liegt nun zwar nicht mehr in den Zonen der geringsten Feldstärke, aufgrund der besonderen Formgebung ist jedoch trotzdem eine gute Abschirmung gewährleistet.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 6 näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Kernspin-Tomographiegerät mit linear polarisierender Ganzkörperantenne, wobei der Übersicht­ lichkeit wegen nur die für die Erläuterung der Erfindung notwen­ digen Komponenten dargestellt sind. Das Kernspin-Tomographie­ gerät besteht aus einem in Fig. 1 nur schematisch angedeuteten supraleitenden Magneten 1 mit einer zylinderförmigen Öffnung 2. An den Wänden dieser Öffnung 2 ist eine aus zwei Teilantennen 3a und 3b bestehende Ganzkörperantenne 3 angebracht, mit der Hochfrequenzimpulse gesendet und unter Umständen - wenn hierfür keine Lokalspule eingesetzt wird -auch empfangen werden. Das Hochfrequenzfeld der Ganzkörperantenne 3 soll über den Unter­ suchungsbereich möglichst homogen sein. Der Patient wird in die Öffnung 2 des Magneten 1 auf einer Patientenliege 4 eingefah­ ren. Die Liegefläche ist dabei so angeordnet, daß der Patient möglichst zentrisch im Magneten 1 zum Liegen kommt, d.h. die Patientenliege ist unterhalb des Zentrums des Magneten 1 an­ geordnet.

Auf der Patientenliege 4 ist im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 eine Lokalspule 7 angeordnet, die möglichst dicht an der Kör­ peroberfläche des Patienten liegt. Ferner ist im Ausführungs­ beispiel eine Gruppe von EKG-Elektroden 8 vorgesehen, mit der ein EKG des Patienten aufgenommen werden kann und damit z.B. eine Triggerung der Bildgewinnung erfolgen kann. Die Signale der Gruppe von EKG-Elektroden 8 und der Lokalspule 7 werden jeweils über Kabel 6 aus dem Untersuchungsraum 2 herausgeführt. Gegebenenfalls werden über die Kabel 6 auch noch Steuersignale für die Lokalspule 7 übertragen, mit deren Hilfe z.B. eine Abstimmung der Lokalspule 7 vorgenommen werden kann.

Zur Führung der Kabel 6 sind im Untersuchungsraum 2 unterhalb der Patientenliege 4 beidseitig Kabelkanäle 5 vorgesehen. Dabei dient der linke Kabelkanal 5 in Fig. 1 z.B. zur Aufnahme eines Hochfrequenzkabels 6, der rechte Kabelkanal 5 z.B. zur Aufnahme der restlichen Kabel 6. Die Kabelkanäle 5 sind unmittelbar an der Außenwand der Öffnung 2 oberhalb der Teilantenne 3b angebracht. Sie weisen eine V-Form auf, wobei die Innenkante jedes Kabel­ kanals 5 zu einer Rundung gebogen ist. Die Kabelkanäle 5 sind geerdet, indem sie mit einer den Untersuchungsraum 2 umgebenden Folie verbunden sind.

Wie bereits eingangs erwähnt, liegen bei dieser Anordnung die Kabelkanäle 5 zwar nicht in der Zone minimaler Feldstärke der Ganzkörperantenne 3. Durch die besondere Formgebung der Kabel­ kanäle 5 liegen die Kabel 6 aber dennoch in einem Raum von sehr geringer Feldstärke. Das elektromagnetische Feld im Bereich der Kabelkanäle 5 wird zum größten Teil von der unteren, näheren Teilantenne 3b erzeugt, so daß eine Schirmung vor allem in diese Richtung notwendig ist. Dies wird dadurch erreicht, daß der Kabelkanal 5 über die Höhe der Teilantenne 3b hinaus­ reicht. Durch die Rundung an den Innenkanten 5a der Kabelkanäle 5 lassen sich parasitäre Streufelder im Innenraum des Kabelkanals 5, die durch Ausgleichsströme an den Kanten verursacht werden, vermeiden. Die Verbindung zwischen der Lokalspule 7 bzw. der EKG-Elektrode 8 und den Kabeln 6 in den Kabelkanälen 5 erfolgt beidseitig über Steckverbindungen 9. Dazu sind am Rand der Patientenliege 4 Steckerunterteile 9a vorgesehen, in die Stecker 9b der Lokalspule 7 bzw. der EKG-Elektrode 8 einge­ steckt werden können. Die Verbindungsleitungen 6a zwischen der Lokalspule 7 bzw. der Gruppe von EKG-Elektroden 8 und den Steckern 9 werden auf möglichst kurzem Weg transversal zu den Buchsen 9a geführt.

Die Buchsen 9a sind, wie in den Fig. 2 und 3 sichtbar, jeweils Teil einer Anschlußeinheit 10. Damit die Verbindung zwischen den Buchsen 9a und der Lokalspule 7 bzw. der EKG-Elektrode 8 jeweils auf kürzestem Weg hergestellt werden kann, sind diese Anschlußeinheiten in Längsrichtung der Patientenliege 4 ver­ schiebbar. Die Anschlußeinheiten 10 sind so ausgeführt, daß sie im jeweiligen Kabelkanal 5 zu liegen kommen. Fig. 2 zeigt eine Anschlußeinheit 10 für Kabel 6 zur Übertragung von Hochfre­ quenz. Dabei werden die von dem Steckerunterteil 9a kommenden Leitungen über eine Mantelwellensperre 11, einen Richtkoppler 12 und einen Vorverstärker 13 zum Kabel 6 geführt, das dann über den Kabelkanal 5 aus dem Magneten herausgeführt wird.

Die Mantelwellensperre 11 kann, wie in Fig. 4 dargestellt, als Parallelschwingkreis ausgeführt sein, bestehend aus einer aus dem Kabel 6 gewickelten Spule 15 und einer diese Spule über­ brückenden, mit dem Mantelleiter des Kabels 6 verbundenen Kon­ densator 14. Sie verhindert die Weiterleitung von Hf-Leistung auf dem Kabelmantel, die bei ungünstiger Positionierung zwischen Lokalspule 7 bzw. EKG-Elektrode 8 und den Steckverbindungen 9 aufgekoppelt werden kann.

Zur Abstimmung der Lokalspule 7 wird über den Richtkoppler 12 Hf-Leistung in das Kabel 6 zur Lokalspule 7 eingekoppelt und die reflektierte Leistung über den Empfangszweig ausgewertet und minimiert. Durch die Anbringung des Vorverstärkers 13 in der Anschlußeinheit 10 erreicht man eine Erhöhung des Signal- Rausch-Verhältnisses, da durch die Anordnung nahe an der Lokal­ spule 7 der Einfluß der Kabeldämpfung verringert werden kann.

Fig. 3 zeigt beispielsweise eine Anschlußeinheit für andere Signale. Hierbei werden die von einem Signalaufnehmer kommenden Signale unter Umständen zuerst mit einem Signalwandler 14 um­ gewandelt (z.B. optische Signale in elektrische) und dann mit einem Vorverstärker 13 verstärkt.

Ein Ausführungsbeispiel für eine Kabelführung für eine zirkular polarisierende Ganzkörperantenne ist in Fig. 5 dargestellt. Dabei sind vier Teilantennen 3a-3d gleichmäßig über den Umfang verteilt, wobei die Teilantenne 3b unterhalb der Patienten­ liege 4 liegt. Die Kabelkanäle 6 sind wieder unterhalb der Patientenliege 4 angeordnet und liegen jeweils zwischen zwei Teilantennen 3b und 3c bzw. 3b und 3d. In diesem Fall wird das elektromagnetische Feld von beiden, den Kabelkanälen benach­ barten Teilantennen 3b, 3c bzw. 3b, 3d nahezu gleichmäßig erzeugt, so daß hier eine zum Zentrum des Untersuchungsraums 2 geöffnete U-Form der Kabelkanäle 6 günstiger ist. Wie bei der V-Form nach Fig. 1 sind die Außenkanten abgerundet, um die durch Ausgleichsströme an den Kanten verursachten Streufelder vom Innenraum der Kabelkanäle 5 fernzuhalten. Ansonsten ent­ spricht der Aufbau der Kabelführung der anhand von Fig. 1 erläuterten Anordnung.

Für die mit der Patientenliege 4 in den Untersuchungsbereich 2 ein- und ausfahrenden Kabel 6, die außerhalb des Untersuchungs­ bereiches mit einem ortsfesten Anschluß verbunden sind, muß eine die Kabellänge außerhalb des Untersuchungsbereichs aus­ gleichende Führung vorhanden sein. Hierfür können die Kabel 6 z.B. wie in Fig. 6 schematisch dargestellt innerhalb einer die Patientenliege 4 tragenden Säule 16 in einer Schleife 6b ge­ führt sein, die sich bei eingefahrener Patientenliege 4 ent­ sprechend verkürzt.

Mit der beschriebenen Anordnung werden Kopplungseinflüsse durch die definierte Kabelführung im geschirmten Raum weitgehend ver­ mieden. Durch die Anordnung des Kabelkanals wird auch die Homo­ genität des Hochfrequenzfeldes kaum beeinflußt. Der zur Ver­ fügung stehende Untersuchungsraum wird in keiner Weise einge­ engt und auf der Patientenliege liegen keine störenden Kabel. Die Lokalspule 7 und die Elektroden 8 sind einfach anzubringen.

Claims (7)

1. Kabelführung für Kernspin-Tomographiegeräte mit einem Magneten (1) mit einer als Untersuchungsraum (2) dienenden Öffnung, an deren Innenwand eine azimutal in mehrere Teilan­ tennen (3a, 3b) aufgeteilte Ganzkörperantenne (3) angebracht ist und in die eine Patientenliege (4) einfahrbar ist, wobei die Kabelführung als geerdeter, elektrisch leitender Kabel­ kanal (5) ausgeführt ist, in dem Kabel (6) geführt werden, die an der Patientenliege (4) befestigte Geräte (7, 8) mit Geräten außerhalb des Untersuchungsraums verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß der Kabelkanal (5) unter­ halb der Patientenliege (4) und oberhalb der unteren Teilan­ tennen (3b) an mindestens einer Wand des Untersuchungsraums (2) angeordnet ist.

2. Kabelführung nach Anspruch 1 mit einer linear polarisie­ renden Ganzkörperantenne, wobei je eine Teilantenne (3a, 3b) oberhalb und unterhalb der Patientenliege (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kabel­ kanal eine V-Form aufweist und an der dem Untersuchungsraum zugewandten Kante (5a) abgerundet ist und daß diese Kante über die Höhe der unteren Teilantennen (3b) hinausragt.

3. Kabelführung nach Anspruch 1 mit einer zirkular polarisie­ renden Ganzkörperantenne (3), wobei mindestens eine Teilan­ tenne (3b) unterhalb der Patientenliege (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kabel­ kanal (5) zumindest näherungsweise eine U-Form mit nach außen abgerundeten Kanten aufweist, wobei diese Kanten über die Höhe der benachbarten Teilantennen (3b, 3c, 3d) hinausragen.

4. Kabelführung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß an der Patientenliege (4) mindestens ein Steckerunterteil (9) zum Anschluß der auf der Patientenliege (4) anzuordnenden Ge­ räte (7, 8) vorgesehen ist und an den die Kabel (6) über eine unterhalb der Patientenliege angeordneten, an dieser befestig­ ten Anschlußeinheit (10) herangeführt sind.

5. Kabelführung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anschlußeinheit (10) so ausgebildet ist, daß sie im Kabelkanal (5) zu liegen kommt.

6. Kabelführung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußeinheit (10) mit dem Steckerunterteil (9) entlang der Patientenliege (4) verschiebbar ist.

7. Kabelführung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Anschlußein­ heit (10) eines oder mehrere der folgenden Elemente enthält: Mantelwellensperre (11), Richtkoppler (12), Vorverstärker (13) und Signalwandler (14).