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Quadraturoberflaechenspulenanordnung

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DE4030371A1
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DE
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DE19904030371
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Hanan Keren
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General Electric Co
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Elscint Ltd
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    • G01R33/3415Constructional details, e.g. resonators, specially adapted to MR comprising surface coils comprising arrays of sub-coils, i.e. phased-array coils with fileiple receiver channels

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Magnetresonanzabbildungssyst­ eme (MRI-Systeme) oder Magnetresonanzspektroskopiesysteme (MRS-Systeme) und insbes. auf Oberflächenspulen, die in derartigen Systemen verwendet werden.

Magnetresonanzsysteme erfassen Daten unter Verwendung starker Magneten zur Erzielung hoher statischer Magnetfelder. Innerhalb der Magnete sind Gradientenspulen vorgesehen, die die Magnetfelder fokussieren. Die hohen statischen Magnetfel­ der werden zum magnetischen Ausrichten bestimmter Kerne (Spine) des Objektes verwendet, das abgebildet oder spektros­ kopisch untersucht werden soll. Ein HF-Impuls wird verwendet, um die ausgerichteten Spine zu kippen, damit mindestens eine Projektion der gekippten Spine in einer Ebene senkrecht zu der Ebene angeordnet ist, in der die Spine ausgerichtet sind. Wenn der HF-Impuls beendet ist, tendieren die nutierten oder gekippten Spine zu einer Phasenverschiebung und zur Rückkehr in den ausgerichteten Zustand. Die Bewegung der Spine in der orthogonalen Ebene erzeugt Signale, die als "freie Induk­ tionsabfallsignale" (FID-Signale) bekannt sind. Diese FID-Signale in der einen oder der anderen Form werden zu Abbildungs- und/oder Spektroskopiezwecken verwendet.

Während viele Arten von Magneten verwendet werden können, um die hohen statischen Magnetfelder zu erzeugen, wird bei einer bevorzugten Ausführungsform ein supraleitender Magnet verwendet. Das Objekt oder der Patient wird in der Bohrung des supraleitenden Magneten angeordnet und dem hohen stati­ schen Magnetfeld ausgesetzt.

HF-Spulen oder -Sonden werden verwendet, um HF-Impulse zu senden und/oder die FID-Signale zu empfangen. Diese Sonden werden in einen Übertragungszustand mit einer HF-Impulsfre­ quenz erregt, die als die Larmor-Frequenz bekannt ist, also eine Funktion des jeweiligen Elementes und der Stärke des Magnetfeldes, in dem sich das Element befindet. Die Larmor- Frequenz ist ferner auch die Präzessionswinkelfrequenz der ausgerichteten Kerne (Spine) und der Frequenz der FID-Sig­ nale.

Die HF-Sonden sind entweder Körpersonden, die um die Basis des großen Magneten gewickelt sind, oder Spezialsonden, die häufig zusätzlich zu den Körpersonden verwendet werden. Die Spezialsonden sind so ausgelegt, daß sie bestimmten Teilen des Körpers, z. B. dem Rückgrat, den Gliedern oder dem Kopf unmittelbar zugeordnet sind. Die Sonden müssen in der Lage sein, bei der gewünschten HF-Frequenz in Resonanz zu kommen, ein homogenes Magnetfeld zu erzeugen, wenn die Sonde im Übertragungsbetrieb verwendet wird, und den empfangenen Signalen nur ein minimales Geräusch hinzuzufügen.

Oberflächenspulen sind derartige spezielle Sonden, die so ausgelegt sind, daß sie bestimmten Teilen des Körpers unmittelbar zugeordnet sind. Derartige Oberflächenspulen sind aufgrund der unmittelbaren Nähe der Sonde zu dem Körperteil, von dem Daten benötigt werden, recht effizient.

Abgesehen von der relativ hohen Effizienz der unmittelbar benachbarten Sonden einschließlich Oberflächenspulen bleibt das Signal-Geräusch-Verhältnis (SNR) der erfaßten Daten wegen der niedrigen Amplituden der FID-Signale kritisch. Das SNR nimmt u. a. wegen der Aufnahme von Streusignalen durch die Sonde ab, die durch Streukapazitäten und/oder durch Wechsel­ induktion zwischen den Spulen in Quadratur- bzw. Phasenver­ schiebungs-Oberflächenspulenanordnungen oder in Oberflächen­ spulengruppen verursacht werden. Das SNR wird auch durch Änderungen in den Impedanzen der Sonden verringert, wenn sie durch den Patienten "belastet" werden. Unterschiedliche Patienten haben unterschiedliche Körperimpedanzen und belasten somit die HF-Sonden auf unterschiedliche Weise. Auch ist der menschliche Körper nicht symmetrisch, so daß eine Belastung nicht symmetrisch ist; asymmetrische Belastungen führen jedoch zu Änderungen in den aus der Sonde aufgenomme­ nen Signalen. Das Signal-Geräusch-Verhältnis wird durch die Größe der Oberflächenspule nachteilig beeinflußt, so daß dann, wenn andere Merkmale gleich bleiben, das Signal- Geräusch-Verhältnis umso kleiner ist, je größer die Oberflä­ chenspule ist.

Ein weiteres wichtiges Problem, dem sich Wissenschaftler und Konstrukteure von MR-Systemen gegenübersehen, besteht darin, daß die HF-Leistung, die von den Sonden übertragen wird, eine Erwärmung der zu untersuchenden Körperabschnitte bewirken kann. Die Erwärmung tritt auf, weil nur ein verhältnismäßig kleiner Teil der HF-Leistung die Spine kippt; der größte Teil der Energie wird zur Erzeugung von Wirbelströmen und dielek­ trischen Strömen im Gewebe des Körpers verwendet, die ihrerseits Wärme erzeugen. Diese HF-Erwärmung hat die Federal Drug Administration (FDA) in den Vereinigten Staaten bewogen, einen Grenzwert für die spezifische Leistungsabsorptionsge­ schwindigkeit (SAR) des HF-Signales festzusetzen, das bei der Abbildung von Menschen verwendet werden kann. Der festgesetzte Grenzwert beträgt 0,4 Watt pro Kilogramm. Der Wert der Leistung, die für HF-Sonden eingesetzt werden darf, ist somit begrenzt. Dieser Grenzwert ist ein Bruchteil des Gewichtes des Patienten. Der Grenzwert ist so ausgelegt, daß der Patient mit Sicherheit keinen Schäden aufgrund von durch HF erzeugter Wärme ausgesetzt wird.

Die meisten bisher verwendeten Sonden sind linear polarisiert gewesen. Beispielsweise sind sattelförmige Spulen in großem Umfang zum Einsatz gekommen. "Linear polarisiert" bedeutet hierbei, daß die durch die Sonden erzielten Felder senkrecht zu einer der Ebenen sind und bleiben, die durch zwei der orthogonalen Achsen des MR-Systems definiert sind, wobei die MR-Systeme als XYZ-Systeme mit zueinander im rechten Winkel verlaufenden Achsen mit dem hohen statischen Magnetfeld in der Z-Richtung verstanden werden. Die Spine führen beispiels­ weise eine Präzessionsbewegung um die Z-Achse aus, und die Wirkung einer Projektion einer linearen Polarisierung liegt in der XY-Ebene.

Benutzt man die lineare Polarisation der angelegten HF-Impul­ se, gelangt nur die Hälfte der Energie der HF-Impulse der erzeugten magnetischen Kraftlinien durch den Körper bzw. das zu untersuchende Objekt. Dementsprechend wird optimal nur die Hälfte der HF-Energie effektiv ausgenutzt, um die Spine zu kippen. Ein weiteres Problem besteht darin, daß die derzeit verfügbaren HF-Sonden einschließlich Oberflächenspulen HF-Durchdringungsartefakte verursachen, die als Schattenbe­ reiche in den den Körper abbildenden Bilddarstellungen erscheinen. Die Artefakte ergeben sich aus stehenden Wellen der HF-Strahlung, die bei hohen Frequenzen durch das Gewebe geht, und die die Gleichförmigkeit des angelegten HF-Magnet­ feldes stören. Bei einem Versuch, diese Schwierigkeit zu lösen, wurde ein Erregungsbetrieb verwendet, bei dem die Polarisierung kreisförmig anstatt linear ist. Hierzu wird beispielsweise auf die US-Anmeldung 3 21 885 vom 10.3.1989 mit dem Titel "Quadrature Surface Coil" sowie auf die darin genannten Druckschriften verwiesen. Erfinder und Anmelderin dieser US-Anmeldung sind die gleichen wie in vorliegender Anmeldung.

Die Kreispolarisierung verringert zusätzlich zur Verbesserung der Bildqualität die Leistung, die erforderlich ist, um die gegebene Verschiebung der Spine zu erzielen. Die Kreispolari­ sierung reduziert die erforderliche HF-Leistung um den Faktor 2. Damit können kleinere HF-Leistungsverstärker verwendet werden.

Auch wird weniger Energie von dem Patienten absorbiert. Dadurch reduziert sich das Problem, daß möglicherweise der Wert von 0,4 Watt pro Kilogramm SAR überschritten wird. Die Empfindlichkeit der Empfängerspulen gegen FID-Signale ist bei Kreispolarisierung ebenfalls höher, und zwar um einen Wert, der das Signal-Geräusch-Verhältnis um einen Faktor 2 erhöht.

Ein Problem, das auftritt, wenn im Quadraturbetrieb gearbei­ tet wird, besteht in der Schwierigkeit, Spulen zu schaffen, die kreisförmig polarisierte HF-Felder erzeugen, ohne daß sie zu sehr durch die Patientenbelastung beeinflußt werden. Auch ist normalerweise eine den Quadraturbetrieb erzeugende Vorrichtung durch die Kreuzkopplung zu stark beeinflußt, d. h. die Wechselinduktivität zwischen Mehrfachspulen, die verwen­ det werden muß, um die Kreispolarisation zu erzielen. Deshalb besteht ein besonders schwerwiegendes Problem in der Minimie­ rung der Kreuzkopplung zwischen den Mehrfachspulen.

Bisherige Versuche zur Erzielung einer Kreispolarisierung oder Quadraturerregung sind unter Verwendung von voneinander versetzten Mehrfachspulen erzielt worden. Die voneinander versetzten Mehrfachspulen weisen beispielsweise entweder zwei räumlich um 90° zueinander versetzte Spulen, im Gegenuhrzei­ gersinn drehende Quadraturstromresonatoren, ebene paarweise Resonatoren oder extrem komplizierte Quadraturoberflächenspu­ len auf.

Ein weiteres Problem in Verbindung mit der Verwendung von Quadraturoberflächenspulen ist darin zu sehen, daß keine der bisher bekannten Quadraturoberflächenspulen effektiv zur Abbildung der Wirbelsäule verwendet werden kann. Wenn beispielsweise zwei getrennte Spulen, die 90° gegeneinander versetzt sind, verwendet werden, kann nur eine der Spulen in unmittelbarer Nähe der Wirbelsäule angeordnet werden, während die andere durch den Körper der zu untersuchenden Person von der Wirbelsäule entfernt angeordnet ist. Der Abstand von dem Körper macht eine zweite Spule unabhängig von dem Abbildungs­ vorgang erforderlich. Bis zur Erfindung der vorerwähnten Quadraturoberflächenspule nach der vorgenannten älteren Anmeldung war keiner der verfügbaren, ebenen Paare von Resonatoren, im Gegenuhrzeigersinn drehenden Quadraturstrom­ resonatoren oder Quadraturoberflächenspulen geeignet zur Abbildung der Wirbelsäule.

Eine Schwierigkeit bei den vorstehend beschriebenen, den Gegenstand der älteren Anmeldung darstellenden Quadraturober­ flächenspulen besteht in dem vorstehend erläuterten Problem, daß das SNR-Signal nachteilig auf die Größe der Spule bezogen ist. Wird die Oberflächenspule ausreichend groß gemacht, damit die Wirbelsäule an einer sitzenden Person abgebildet werden kann, ergibt sich ein Signal-Geräusch-Verhältnis, das für praktische Anwendungsfälle viel zu niedrig ist. Wenn somit die vorerwähnten Quadraturoberflächenspulen verwendet werden sollen, ist es notwendig, eine Vielzahl von Aquisitio­ nen vorzunehmen, um die gesamte Wirbelsäule abbilden zu können. Eine Einrichtung zur Erzielung einer derartigen Vielzahl von Aquisitionen ist in dem US-Patent 47 91 371 vom 13.12.1988 beschrieben.

Eine Gruppe von Oberflächenspulen zur Verwendung bei der Abbildung von Wirbelsäulen ist in einem Aufsatz mit dem Titel "Simultaneous Multiple Surface Coil NMRI Imaging" von P.B. Roemer et al, Book of Abstracts, Vol. 2 of the Society of Magnetic Resonance in Medicine at the Seventh Annual Meeting and Exhibition held on August 20-26, 1988 in San Francisco beschrieben. Die gleiche Anordnung ist Gegenstand des US-Patentes 48 25 162 vom 25.4.1989. In beiden Literaturstel­ len wird eine Spulenanordnung beschrieben, in der die benachbarten Spulen sich überlappen, um eine Zwischenwirkung bzw. Kreuzkopplung der nächstbenachbarten Spulen zu verhin­ dern. Die Zwischenwirkung zwischen den übernächsten Nachbarn wird durch Verbindung einer jeden Spule der Anordnung mit Vorverstärkern niedriger Eingangsimpedanz (etwa 5 Ohm) reduziert.

Das Problem einer derartigen Lösung besteht u. a. in der Verwendung von Vorverstärkern mit geringer Eingangsimpedanz. Derartige Verstärker mit geringer Eingangsimpedanz sind keine Standardverstärker und sind damit teuer. Auch beträgt die normale Eingangsimpedanz der Verstärker 50 Ohm. Durch Verwendung von Verstärkern mit einer Eingangsimpedanz von 5 Ohm und weniger wird ein ernsthaftes Impedanzanpassungspro­ blem geschaffen.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es somit, eine Oberflä­ chenspule zu schaffen, die eine Kreuzkopplung mit anderen Spulen sperrt bzw. ausschaltet.

Weiterhin ist Aufgabe vorliegender Erfindung, die Kreuzkopp­ lungssperroberflächenspule zur Schaffung einer Vorrichtung zum Sperren der Wechselinduktivität zwischen aufeinanderfol­ genden (nächsten Nachbarn) und abwechselnden (übernächsten Nachbarn) Oberflächenspulen in einer Serienanordnung von Oberflächenspulen zu schaffen.

Ferner ist es Aufgabe vorliegender Erfindung, die Kreuzkopp­ lungssperroberflächenspule in einer Quadraturoberflächenspu­ lenanordnung zu verwenden.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung wird darin gesehen, Spulen mit einem Paar von Schleifen vorzusehen, die nur eine Strombetriebsart haben.

Des weiteren soll mit der Erfindung jede Schleife des Schleifenpaares in Serie mit der anderen Schleife geschaltet werden, um eine Querkopplung mit anderen Spulen in dem System zu minimieren, wenn nicht zu eliminieren, wobei die Spulen das Paar von in Serie geschalteten Schleifen haben.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Oberflächenspulenanordnung vorzuschlagen, die zum virtuellen Abbilden der gesamten Wirbelsäule eines Patienten verwendet werden kann, ohne daß der Patient oder die Oberflächenspule bewegt werden muß, wobei die Probleme vermieden werden sollen, die sich aus einer Wechselinduktivität zwischen den einzelnen Oberflächenspulen der Anordnung ergeben.

Gemäß der Erfindung wird eine Kreuzkopplungssperrspulenanord­ nung für Magnetresonanzabbildungssysteme vorgeschlagen, die gekennzeichnet ist durch ein Paar von Schleifen und eine Vorrichtung, die die beiden Schleifen in Serie schaltet, wobei die Paare von Schleifen nur eine Strombetriebsart haben. Andere Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Kreuzkopplungssperrspule aufweist:
ein erstes Paar von im Abstand voneinander versetzten Stromleitern parallel zueinander,
ein zweites Paar von im Abstand voneinander versetzten, parallel und entgegengesetzt zueinander angeordneten Strom­ leitern, die quer zu dem ersten Paar von Stromleitern liegen und mit einem Stromleiter des ersten Paares verbunden sind,
ein drittes Paar von im Abstand voneinander versetzten, parallel und entgegengesetzt zueinander angeordneten Strom­ leitern, die quer zu dem anderen Stromleiter des ersten Paares von Stromleitern geschaltet sind, und
ein viertes Paar von Stromleitern, deren jeder einen Stromleiter des zweiten Paares mit einem entgegengesetzt angeordneten Stromleiter des dritten Paares verbindet.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist eine Oberflächenspulenanordnung mit mindestens einer Kreuzkopp­ lungssperrspule in der Anordnung vorgesehen, wobei jede Oberflächenspule der Anordnung die aufeinanderfolgenden Oberflächenspulen räumlich überlappt.

Des weiteren wird vorgeschlagen, daß eine Quadraturspulen­ anordnung mindestens eine Kreuzkopplungssperroberflächenspule besitzt.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeich­ nung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer bekannten Oberflächenspulenanordnung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Oberflächenspulen­ anordnung nach der Erfindung mit zwei Kreuzkopplungs­ sperrspulen,

Fig. 3a eine schematische Darstellung der Zwei-Schleifen- Kreuzkopplungssperrspulen nach der Erfindung,

Fig. 3b schematisch eine bekannte Drei-Schleifen-Oberflächen­ spule mit zwei Betriebsarten und

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Quadraturober­ flächenanordnung unter Verwendung der Kreuzkopplungs­ sperroberflächenspule.

Die Oberflächenspulenanordnung 10 nach Fig. 1 zeigt eine erste Oberflächenspule 11 in einer Anordnung von Oberflächen­ spulen mit den Spulen 11, 12, 13, 14 und 15. Die Oberflächen­ spulen sind einander überlappend angeordnet, damit die Wechselinduktivität, die zwischen den aufeinanderfolgenden Oberflächenspulen auftritt, so gering wie möglich wird. Jede der Oberflächenspulen ist mit einem Vorverstärker 16 gekop­ pelt, der mit einer Oberflächenspule 11 verbunden ist. Jeder der Vorverstärker ist an einen Empfänger 17 angeschlossen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform nimmt der Überlappungs­ bereich eine Fläche von 17% einer der aufeinanderfolgenden Spulen ein. Ungeachtet der Tatsache, daß die Überlappung praktisch alle Probleme beseitigt, die durch die Wechselinduk­ tivität zwischen aufeinanderfolgenden Spulen hervorgerufen werden, besteht noch das Problem der Wechselinduktivität zwischen abwechselnden Spulen, z. B. den Spulen 11 und 13, 12 und 14, 13 und 15. Die Wechselinduktivität zwischen diesen Spulen, die weiter entfernt sind als die unmittelbar benach­ barten Spulen, ist minimal.

Fig. 2 zeigt eine Methode, um die Kreuzkopplung der Wechsel­ induktivität aufgrund des Stromflusses im übernächsten Nachbarn zu beseitigen. Die Kreuzkopplung zwischen den nächsten Nachbarn wird durch Überlappung der Oberflächenspu­ len beseitigt, wie in Fig. 1 gezeigt. Die Kopplung zwischen den Oberflächenspulen 11′ und 13′ in Fig. 2 wird durch Verwendung einer Kreuzkopplungssperrspule für die Oberflä­ chenspule 13′ aufgehoben. Die Kreuzkopplung zwischen den Oberflächenspulen 12′ und 14′ wird beseitigt, wenn die Spule 14′ eine Kreuzkopplungssperrspule ist. In ähnlicher Weise besteht keine Kreuzkopplung zwischen den übernächsten Nachbarspulen 13′ und 15′. Die Verstärker, z. B. Verstärker 18, die von jeder Oberflächenspule ausgehen, sind normale Impedanzverstärker, keine Verstärker mit niedriger Impedanz. Somit ist der Verstärker, z. B. Verstärker 18 zum Empfänger 17, der normale Verstärker mit 50 Ohm, wodurch Anpassungs­ probleme ausgeschlossen und die Kosten für die Schaffung von Spezialverstärkern vermieden werden.

Die Kreuzkopplungssperrspule, z. B. Spule 13′, wird mit einer normalen Spule mit Zweifachbetrieb, z. B. Spule 21 nach Fig. 3b gekoppelt. Spule 21 weist eine Schleife auf, die aus Stromleitern 22 und 23 besteht, die miteinander durch im Abstand voneinander angeordnete, parallele Querleiter 24 und 26 gekoppelt sind. Die Einzelspule wird von einem Strom I2 durchflossen, der durch die Impedanz geregelt wird, die sich aus der Induktivität der Stromleiter 22, 23, 24 und 26 in Verbindung mit der Kapazität der Kondensatoren CT1 und CT2 ergibt. Der Kondensator CM ist der Anpassungskondensator, der dazu dient, die Spule an die äußere Schaltung anzupassen.

Die Einzelschleife ist ferner in zwei individuelle Schleifen durch den Stromleiter 27 geteilt, der von den Stromleitern 22 und 23 versetzt und parallel zu diesen verläuft und mit den beiden Querleitern 24 und 26 verbunden ist. Der Stromleiter 27 weist die Kapazität CT3 auf. Die beiden Schleifen werden von Strömen I1 durchflossen. Ein erster Strom I1 fließt durch den Leiter 22, den oberen Teil des Leiters 26 durch den Leiter 27 und durch den oberen Teil des Leiters 24. Ein zweiter Strom I1 fließt durch den unteren Teil des Leiters 24, den Leiter 23, den unteren Teil des Leiters 26 und durch den Leiter 27. Somit wird der Leiter 27 von einem Strom 2I1 durchflossen. Der Strom I1 ist das Ergebnis der Impedanz aufgrund der Induktivität und der Kapazität der beiden beschriebenen Schleifen.

Somit fließt ein Strom doppelter Betriebsart in der Spule 21. Im Gegensatz hierzu hat die Spule 13′ nur eine Strombetriebs­ art, und diese ist I3. Die Ströme in den Schleifen 31 und 32 der Spule 13′ sind in Serie und es kann nur ein Strom hindurchfließen.

Die Schleife 32 enthält einen Abstimmkondensator CT4 und einen Anpassungskondensator CM2. Es ist nur ein Abstimmkon­ densator gezeigt, da die Spule 13′ nur einen Strombetrieb hat. Spulen wie die Spule 21 sind geräuschvoller als die Spule 13′, weil sie Signale in jeder der abgestimmten Schleifen aufnehmen, z. B. I2- und I1-Teile, während die Spule 13′ nur eine abgestimmte Frequenz hat, und deshalb weniger Geräusch aufnimmt.

Die Spule 13 sperrt auch die Kreuzkopplung. Wenn beispiels­ weise eine induktive Spule in der Nähe der Stromleiter 33 und 34 vorgesehen ist, verläuft der Strom, der in jedem dieser Leiter nach der Lenz′schen Regel induziert wird, in entgegen­ gesetzten Richtungen, so daß die induzierten Ströme einander aufheben, wodurch Kreuzkopplungs- oder gegenseitig induzierte Signale in der Spule gesperrt werden.

Fig. 2 zeigt eine Verwendung der Kreuzkopplungssperrspule in einer Spulenanordnung, die z. B. für die Erfassung von Daten über die Wirbelsäule eines Patienten besonders geeignet ist. Die gesamte Spule 10′ kann ausreichend lang hergestellt werden, damit die Wirbelsäule abgebildet werden kann, ohne daß die Spule oder der Patient für den Abbildungsvorgang bewegt werden muß, und sie hat einen vergleichsweise niedri­ gen Geräuschausgang. Es besteht eine minimale Kopplung zwischen unmittelbar benachbarten Spulen und eine minimale Kopplung zwischen den übernächsten Spulen. Gleichzeitig sind die Verstärker, die zum Empfang der Signale aus der Oberflä­ chenspulenanordnung verwendet werden, reguläre Verstärker, d. h. Verstärker mit einem Eingang von 50 Ohm, wodurch es nicht mehr notwendig ist, Spezialverstärker mit niedriger Eingangsimpedanz einzusetzen und die Impedanzanpassungspro­ bleme, die bei derartigen Spezialverstärkern auftreten, zu berücksichtigen.

Eine weitere Anwendung der Kreuzkopplungssperrspule, z. B. Spulen 13′ und 14′, ist in Fig. 4 gezeigt. In dieser Fig. 4 ist eine Kreuzkopplungssperrspule 41 als integraler Teil einer Quadratur- (Phasenschieber-) Oberflächenspulenanordnung dargestellt. Die Oberflächenspulenanordnung weist auch eine Spule 42 auf, die eine normale rechteckförmige Spule ist.

Eines der Probleme, die normalerweise durch Quadraturoberflä­ chenspulen eingeführt werden, ist die Kreuzkopplung zwischen den unterschiedlichen Quadraturkomponenten, z. B. zwischen den Spulen 41 und 42 der Quadraturoberflächenspule 39 nach Fig. 4. Die Quadraturoberflächenspulenanordnung nach Fig. 4 weist ferner einen Abschnitt 43 mit einer Viertel-Wellenlänge und einen Hybridkombinierabschnitt 44 auf. Der Betrieb dieser Abschnitte ist in der US-Anmeldung 3 21 885 erläutert, auf die weiter oben hingewiesen ist. Die Spule 42 ist so ausgelegt, daß sie von einem Strom I4 durchflossen wird. Die Spule 41 ist von einem Strom I5 durchflossen. Strom, der in der Spule 41 aufgrund des Spulenstromes in der Spule 42 induziert wird, tendiert dazu, sich selbst aufzuheben, wodurch das Problem der Kreuzkopplung zwischen Quadraturspulen in einer Quadra­ turoberflächenspule gelöst wird.

Es werden exakte Anwendungen einer Kreuzkopplungssperrspule in Magnetresonanzsystemen beschrieben und dargestellt. Eine Obeflächenspulenanordnung ist beispielsweise so ausgelegt, daß sie für die Abbildung der Wirbelsäule eines Patienten ideal geeignet ist, ohne daß der Patient oder die Spulenan­ ordnung verschoben werden muß und trotzdem ein Signal-Ge­ räusch-Verhältnis einer Spule mit verhältnismäßig kleiner Oberfläche hat. Das System macht keine Spezialverstärker mit geringer Impedanz und/oder eine spezielle Impedanzanpassungs­ schaltung erforderlich. Eine Quadraturoberflächenspulenanord­ nung, die die Kreuzkopplungssperrspule verwendet, verhindert eine Kreuzkopplung zwischen den unterschiedlichen Spulen.

Claims (12)

1. Kreuzkopplungssperrspulenanordnung für Magnetresonanz- Abbildungssysteme, gekennzeichnet durch eine erste Schleife, eine zweite Schleife und eine Vorrichtung zum Koppeln der ersten und der zweiten Schleife in Serie, um eine Kreuzkopplung zwischen der ersten und der zweiten Schleife zu verhindern.
2. Oberflächenspulenanordnung für Magnetresonanz-Abbildungs­ systeme, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Oberflä­ chenspulen mit Einzelschleifen-und Doppelschleifenober­ flächenspulen, eine Vorrichtung zum Sperren der Kreuz­ kopplung zwischen den zueinander nächstliegenden Spulen, und eine Vorrichtung zum Sperren der Kreuzkopplung zwischen den zueinander übernächsten Spulen.
3. Oberflächenspulenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Sperren der Kreuzkopplung zwischen den zueinander nächstliegenden Oberflächenspulen ein Überlappen der Enden der benachbar­ ten Oberflächenspulen umfaßt, und daß die Vorrichtung zum Sperren der Kreuzkopplung zwischen den zueinander übernächsten Oberflächenspulen Kreuzkopplungssperrspulen aufweist.
4. Oberflächenspulenanordnung für Magnetresonanz-Abbildungs­ systeme (MR-Systeme), mit vier Oberflächenspulen, dadurch gekennzeichnet, daß
eine erste der vier Oberflächenspulen eine Einschleifen­ oberflächenspule ist,
eine zweite und dritte Oberflächenspule jeweils Zwei­ schleifenoberflächenspulen darstellen,
eine Vorrichtung, die beide Schleifen in Serie schaltet, derart, daß die beiden Schleifen nur eine einzige Strombe­ triebsart koppeln, um die Kreuzkopplung einschließlich der übernächsten Kreuzkopplung zu sperren,
die vierte Oberflächenspule eine Einschleifenoberflä­ chenspule ist, und
alle Oberflächenspulen die unmittelbar benachbarte Oberflächenspule überlappen, um die nächstliegende Kreuzkopplung zu sperren.
5. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschleifenoberflächenspulen rechteckförmige Oberflächenspulen sind.
6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schleifen der beiden Schleifenoberflächenspu­ len sich in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung der Anordnung erstrecken.
7. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schleifen jeweils durch die vorausgehende Spule überlappt sind.
8. Quadraturoberflächenspulenanordnung zur Verwendung in Magnetresonanzsystemen, dadurch gekennzeichnet, daß
eine erste Spulenvorrichtung ein Kreisfeld erzeugt, das auf Ströme anspricht, die in der ersten Spulenvorrichtung durch FID-Signale im MR-System erzeugt werden,
eine zweite Spulenvorrichtung in unmittelbarer Nähe der ersten Spulenvorrichtung ein Magnetfeld erzeugt, das senkrecht zur Ebene der zweiten Spulenvorrichtung in der Mitte der zweiten Spulenvorrichtung ausgerichtet ist und auf FID-Signale im MR-System anspricht, und
die erste Spulenvorrichtung eine Kreuzkopplungssperrspule ist.
9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreuzkopplungssperrspule eine erste Schleife, eine zweite Schleife und eine Vorrichtung zum Koppeln der ersten und der zweiten Schleife in Serie mit der Sperr­ kreuzkopplung zwischen der ersten Schleife und der zweiten Schleife aufweist.
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Spulenvorrichtung eine Einzelspule darstellt.
11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zur Kopplung der Quadraturoberflächen­ spule mit dem MR-System eine Hybridkombiniervorrichtung und eine Koaxialkabelvorrichtung zum Koppeln der Quadra­ turoberflächenspule mit der Hybridkombiniervorrichtung aufweist.
12. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Koaxialkabelvorrichtung erste und zweite Koaxialkabel aufweist und daß eines der ersten und zweiten Koaxialka­ bel den Abschnitt mit 1/4 Wellenlänge enthält, wobei eines der Koaxialkabel um etwa 1/4 Wellenlänge länger ist als das andere der ersten und zweiten Koaxialkabel.
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