DE4221759C2 - Empfangsspulenvorrichtung für ein Kernspintomographiegerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Empfangsspulenvorrichtung zur Verwendung in einem Kernspintomographiegerät, das im fol­ genden als MRI-Gerät (MRI = Magnetic Resonance Imaging) be­ zeichnet wird. Spezieller betrifft sie eine Empfangsspulen­ vorrichtung, die in solcher Weise flexibel ist, daß sie in dichte Berührung mit einem Patienten gebracht werden kann.

Ein MRI-Gerät stellt ein Tomographiebild dadurch dar, daß ein Patient in einem starken und homogenen statischen Ma­ gnetfeld plaziert wird, das von einem zugehörigen Magneten erzeugt wird, und daß ein Hochfrequenz- und ein Gradientenma­ gnetfeld mit einer vorgegebenen Pulsfrequenz auf den Patien­ ten gestrahlt werden, damit die Kernspins in einem vorgegebe­ nen Volumenabschnitt des Patienten zur Kernspinresonanz kom­ men, die im folgenden als NMR (Nuclear Magnetic Resonance) bezeichnet wird. Die sich ergebenden NMR-Signale werden beob­ achtet und einer zweidimensionalen Fouriertransformation usw. für die Bilderzeugung unterzogen.

Die Aufnahme der NMR-Signale erfolgt dadurch, daß eine Empfangsspule für Hochfrequenzsignale in der Nähe des Patien­ ten angeordnet wird. Zu herkömmlichen Aufnahmeverfahren ge­ hört eines, bei dem unidirektionale NMR-Signale mit Hilfe eines Satzes von Spuleneinheiten gewonnen werden, wie Zylinderspulen- oder Sattelspuleneinheiten, wie ein anderes Verfahren, das zwei Sätze von Spuleneinheiten verwendet, wo­ bei diese so angeordnet sind, daß die Richtungen ihrer Emp­ findlichkeiten einander unter rechtem Winkel schneiden, wo­ durch bidirektionale NMR-Signale empfangen werden, um das Si­ gnal/Rausch(S/R)-Verhältnis zu verbessern. Da die Signalemp­ fangsrichtungen der zwei Spuleneinheiten im letzteren Fall rechtwinklig zueinander stehen, werden die Spulen als QD (Quadrature Detection = Quadratur-Detektion)-Spuleneinheit bezeichnet.

QD-Spulen, die bisher vorgeschlagen wurden, weisen eine QD-Spuleneinheit für ein horizontales Magnetfeld, bestehend aus einer Kombination einer Sattelspuleneinheit mit z. B. ei­ ner anderen Spuleneinheit, und eine QD-Spuleneinheit für ein vertikales Magnetfeld auf, die z. B. aus einer Kombination einer Zylinderspuleneinheit mit einer Sattelspuleneinheit besteht.

Wenn die Empfangsspulenvorrichtung des MRI-Geräts in en­ gere Berührung mit dem Patienten gebracht wird, nimmt die Empfindlichkeit und auch das S/R-Verhältnis zu. Die herkömm­ lichen, vorstehend beschriebenen QD-Spuleneinheiten werden jedoch durch Aufwickeln einer Spule auf einen Spulenkörper aus Harz hergestellt, weswegen sie geringe Flexibilität auf­ weisen. Es ist daher schwierig, die Empfangsspulenvorrichtung in dichte Berührung mit einem Patienten zu bringen, so daß die Empfindlichkeit wie auch das S/R-Verhältnis nicht allzu hoch sein können.

Damit die Spuleneinheit in Berührung mit dem Patienten gebracht werden kann, um dadurch die Empfindlichkeit und das S/R-Verhältnis zu verbessern, muß ein Spulenbereich flexibel sein.

Wenn die Spuleneinheit flexibel gemacht wird, be­ steht das Problem des Koppelns zweier Spuleneinheiten im Fall einer QD-Spuleneinheit.

Der Begriff "Koppeln" beschreibt die Induktion eines hochfrequenten Stroms in einer der Spuleneinheiten, wenn ein solcher Strom in der anderen Spuleneinheit fließt.

Ein Grund für die Kopplung zwischen vorstehend beschrie­ benen Spulen ist die kapazitive Kopplung, gemäß der eine pa­ rasitäre Kapazität zwischen den Spulen aufgrund der Tatsache erzeugt wird, daß der Abstand zwischen diesen im Überkreu­ zungsbereich nur einige mm beträgt und der Strom, der durch eine der Spulen fließt, Strom in der anderen Spule induziert. Weiterhin tritt induktive Kopplung auf, durch die ein Un­ gleichgewicht in bezug auf den Magnetfluß durch eine der Spu­ len durch den Magnetfluß durch die andere Spule erzeugt wird. Die induktive Kopplung kann dadurch verringert werden, daß das Ungleichgewicht in den Magnetflüssen dadurch verringert wird, daß eine Platte aus einem leitfähigen Material, z. B. Kupfer, nahe den Spulen angeordnet wird; sie führt daher zu keinen ernsthaften Problemen. Andererseits kann die kapazi­ tive Kopplung durch Verringern der parasitären Kapazität er­ niedrigt werden, indem der Abstand zwischen den Spulen im Überlappungsbereich vergrößert wird. Jedoch bauen derartige Einstellungen oder Gegenmaßnahmen auf der Voraussetzung auf, daß Form und Lage der Spuleneinheiten zueinander konstant bleiben.

Wenn die QD-Spuleneinheiten flexibel ausgebildet sind, können sie verformt werden, wodurch der Ausgleich beim magne­ tischen Fluß im wesentlichen zusammenbricht und die Kopplung groß wird. Das Auftreten von Kopplungen zwischen den Spulen­ einheiten bedeutet, daß die zugehörige Spuleneinheit eine Last für die jeweilige andere Spuleneinheit darstellt, was ein Absin­ ken des S/R-Verhältnisses bei der Aufnahme und eine Ver­ schlechterung der Bildqualität bedeutet. Anders gesagt sinkt das S/R-Verhältnis, wenn die QD-Spuleneinheit lediglich fle­ xibel aufgebaut sind, da die Möglichkeit der Verformbarkeit der QD-Spuleneinheiten zu groß ist.

Wenn die QD-Spuleneinheiten lediglich flexibel ausgebil­ det sind, ist es wahrscheinlich, daß die Resonanzfrequenzen der zwei Spuleneinheiten jeweils unterschiedliche Werte ab­ hängig von ihrer Verformung aufweisen, wenn sie an einem Pa­ tienten angelegt werden, um zur Körperform des Patienten zu passen. Hierbei wird davon ausgegangen, daß die Änderung der Resonanzfrequenz aufgrund der Verformung der QD-Spulen aus einer Änderung der Induktivitäten der Spuleneinheiten her­ rührt. Wenn die QD-Spuleneinheiten eine gewisse Form aufwei­ sen, kann die Resonanzfrequenz f₁ einer der Spuleneinheiten durch die folgende Gleichung wiedergegeben werden:

wobei L₁ die Induktivität und C₀ die Kapazität einer Reso­ nanzschaltung einschließlich derjenigen der Spuleneinheit ist.

Die Kapazität C₀ stellt einen Kondensator und eine Kapa­ zitätsdiode (VCD = Variable Capacitance Diode) dar. Die Fre­ quenz kann z. B. dadurch eingestellt werden, daß eine Gleich­ spannung an die Kapazitätsdiode gelegt wird, um ihren Kapa­ zitätswert zu ändern. Wenn die Kapazität auf diese Weise auf C₀ eingestellt ist, steht die Resonanzfrequenz L₁ der Spulen­ einheit in bezug zur Frequenz für die Kernspinresonanz. Wenn angenommen wird, daß die QD-Spuleneinheit einer Verformung unterliegt und dann eine Resonanzfrequenz f₂ aufweist, wird diese Resonanz­ frequenz f₂ durch die folgende Gleichung gegeben, wobei L₂ die Induktivität bei dieser Verformung darstellt, mit der Voraussetzung, daß die Kapazität unverändert bleibt:

Demgemäß ändert sich die Resonanzfrequenz einer der Spu­ leneinheiten von f₁ auf f₂. Dies gilt auch für die anderen Spuleneinheiten.

Es sei nun ein genau festgelegter Fall einer QD-Spulen­ einheit mit einer Kombination aus einer Zylinderspuleneinheit und einer Sattelspuleneinheit betrachtet, wobei Flexibilität vorliegt. Wenn angenommen wird, daß sich eine Raumhöhe der QD-Spuleneinheit zwischen 170 mm und 210 mm ändert, und daß die Resonanzfrequenzen der Zylinderspuleneinheit und der Sat­ telspuleneinheit bei einer Höhe von 170 mm mit der Frequenz für die Kernspinresonanz übereinstimmen, tritt der Fall auf, daß die Resonanzfrequenz der Zylinderspuleneinheit um z. B. 350 kHz von der oben angegebenen Frequenz für die Kernspinre­ sonanz abweicht, während die Resonanz für die Sattelspulen­ einheit z. B. um 250 kHz von der Frequenz für die Kernspinre­ sonanz abweicht, wenn sich die Höhe der QD-Spuleneinheit auf 210 mm ändert. Dies rührt daher, weil die Induktivitätsände­ rung (L₁ → L₂) in den Gleichungen (1) und (2) für die Zylin­ derspuleneinheit und die Sattelspuleneinheit unterschiedlich ist. Wenn die QD-Spuleneinheit die vorstehend beschriebene Verformung erfährt, unterscheidet sich die Änderung der Reso­ nanzfrequenz gegenüber der Frequenz für die Kernspinresonanz für die zwei Spuleneinheiten der QD-Spuleneinheit voneinander (also für die Zylinderspuleneinheit und die Sattelspulenein­ heit). Selbst wenn dann die Resonanzfrequenz für eine der Spuleneinheiten durch Einstellen der Kapazität, wie bereits be­ schrieben, in Übereinstimmung mit der Frequenz für die Kern­ spinresonanz gebracht wird, ist es demgemäß sehr schwierig, die Resonanzfrequenz der anderen Spuleneinheit mit der Fre­ quenz für Kernspinresonanz zur Übereinstimmung zu bringen.

Die Resonanzfrequenzen für beide Spuleneinheiten zur Übereinstimmung mit der Frequenz für Kernspinresonanz zu bringen, bereitet folglich Probleme. Aus diesem Grund kann die Empfindlichkeit der QD-Spuleneinheit insgesamt abfallen, wodurch das S/R-Verhältnis eines NMR-Geräts nicht ausreichend erhöht und kein Bild hoher Qualität erhalten werden kann.

Eine oben bereits erwähnte, auf die Außenfläche eines zylindrischen Spulenhalters auf Kunststoff gewickelte QD-Spu­ leneinheit ist beispielsweise aus der DE 41 08 997 A1 bekannt, wo die Detektion mittels einer Solenoid-Spule und einer Sat­ telspule erfolgt und die kapazitive Kopplung beider Spulen durch Abstandshalter im Überkreuzungsbereich verringert wird. Diese Abstandshalter befinden sich im Kreuzungsbereich der Spulenleiter, bestehen aus einem Material kleiner Dielektri­ zitätskonstante und sorgen für einen vorgegebenen Abstand zwi­ schen den Spulenleitern, so daß die zwischen ihnen gebildete parasitäre Kapazität klein gehalten werden kann. Da der Spu­ lenhalter formstarr ist, besteht hier das Problem veränderli­ cher Kapazitäten aufgrund von Verformung nicht.

Eine Empfangsspule für NMR-Aufnahmen aus dem Kopfbereich eines Patienten ist aus der US 4,887,038 bekannt, in der vor­ geschlagen wird, flexible Spulen zu verwenden, die sich der Kopfkontur anpassen. Die zylindrische Spulenanordnung enthält hintereinandergeschaltete, zweifach gewickelte Spulen und ist im unteren, für die Kopfauflage vorgesehenen Teil von einem flexiblen Isolatormaterial eingefaßt. Das genannte Kopplungs­ problem kreuzender Spulenbahnen stellt sich hier nicht. Glei­ ches gilt für weitere vorgeschlagene flexible Empfangsspulen für NMR-Abbildungseinrichtungen, beispielsweise gemäß US 4,920,318 oder EP 0 384 061 A2. Aus der DE 40 03 138 A1 ist die Kombination einer Zylinderspule mit einer Spaltresonatorspu­ le, die gemeinsam eine Phasenschieber-QD-Spuleneinheit bil­ den, bekannt. Kopplungsproblemen wird hier durch Hinzufügen parallel geschalteter Kapazitäten und Induktivitäten begeg­ net. Des weiteren wird der Überlappungsbereich zwischen bei­ den Spulen so klein wie möglich gehalten. Im übrigen ist auch dort die QD-Spuleneinheit starr ausgeführt, was niedrige Emp­ findlichkeit und einen geringeren Signal/Rauschabstand (S/R- Verhältnis) zur Folge hat.

Demgegenüber liegt der Erfindung daher die Aufgabe zu­ grunde, eine Quadratur-Detektionsspuleneinheit für ein MRI- Gerät anzugeben, die zur Erhöhung des Signal-Rauschabstands derart flexibel ausgestaltet ist, daß ein enger Kontakt mit dem zu untersuchenden Körperteil eines Patienten möglich ist, ohne daß bei Verformung der Empfangsspule durch die oben er­ wähnten Kopplungseffekte die Bildqualität beeinträchtigt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Empfangs­ spulen-Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Aus­ gestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und sind im folgenden Text näher erläutert.

Was die Empfangsspulenvorrichtung für das oben angegebene MRI-Gerät betrifft, macht es der flexible Abschnitt einfach, die Spulenvorrichtung in enger Berührung am Patienten anzu­ bringen, während der steife Abschnitt das Ausmaß der Ver­ formbarkeit der Spuleneinheiten begrenzt. Wenn die Längen der flexiblen und steifen Abschnitte geeignet abhängig von demjenigen Teil eines Patienten, von dem ein Bild zu erstel­ len ist, ausgewählt werden, können die Spuleneinheiten dem­ gemäß in engeren Kontakt mit dem Patienten gebracht werden, und die gegenseitige rechtwinklige Ausrichtung der Empfind­ lichkeitsrichtungen der zwei Spuleneinheiten kann dadurch aufrechterhalten werden, daß die Verformung begrenzt wird, die andernfalls die Empfindlichkeitsrichtungen der zwei Spu­ leneinheiten ändern würden. Demgemäß kann das S/R-Verhältnis verbessert werden.

Das im Anspruch angegebene Spulenhalteteil kann immer zy­ lindrische Form einnehmen. Vorzugsweise sind Verbinder zum Anschließen und Abtrennen der ersten und zweiten Spulenein­ heit an den beiden Endbereichen des Spulenhalteteils vorhan­ den, und dieses ist bandförmig ausgebildet. In diesem Fall kann die Spulenvorrichtung in engerem Kontakt um einen ge­ wünschten Teil eines Patienten (z. B. die Taille) gelegt werden, und das Anpassen und Wegnehmen der Spulenvorrichtung kann einfacher erfolgen.

Die erste Spuleneinheit kann eine Zylinderspuleneinheit und die zweite eine Sattelspuleneinheit sein. Alternativ können sowohl die erste wie auch die zweite Spuleneinheit Sattel­ spulen sein.

Die erste und die zweite Spuleneinheit sind in solcher Weise angeordnet, daß sie einander überkreuzen, wobei der Überkreuzungsbereich der beiden Spuleneinheiten erfindungsge­ mäß in einem steifen Abschnitt angeordnet ist. Wenn die bei­ den Spuleneinheiten so am Spulenhalteteil befestigt sind, daß sie einander Überkreuzen, ist der Abstand zwischen ihnen an der Überkreuzungsstelle verringert. Eine weitere Abstandsver­ ringerung würde aufgrund einer Verformung des biegsamen Ab­ schnitts auftreten, wenn der Überkreuzungsbereich im biegsa­ men Abschnitt angeordnet wäre.

In diesem Fall würde wahrscheinlich eine Kopplung der zwei Spuleneinheiten auftreten. Wenn dagegen der Überkreu­ zungsbereich im steifen Abschnitt ausgebildet ist, kann kaum eine Verformung im Überkreuzungsbereich auftreten, weswegen es kaum zur obengenannten Kopplung kommen kann.

Das oben beschriebene Spulenhalteteil kann für die flexib­ len und die steifen Abschnitte aufgeteilt sein, und Verbin­ der zum Anschließen und Abtrennen der ersten und der zweiten Spuleneinheit können an beiden Endbereichen jeder der fle­ xiblen und steifen Abschnitte vorhanden sein. Wenn in diesem Fall eine flexible Einheit durch den flexiblen Abschnitt ge­ bildet wird, wobei ein Teil der ersten Spuleneinheit und ein Teil der zweiten Spuleneinheit vom flexiblen Abschnitt ge­ tragen wird, und die Verbinder an den beiden Endbereichen des biegsamen Abschnitts angebracht sind und wenn mehrere derartige flexible Einheiten mit unterschiedlichen Längen zwischen den Endbereichen vorbereitet werden, kann die Spu­ lenvorrichtung in engen Kontakt selbst dann mit dem Patien­ ten gebracht werden, wenn sich die Größe der Patienten oder des Bereichs, von dem ein Bild zu erstellen ist, ändern, wo­ bei die Anpassung durch Auswechseln der flexiblen Einheit abhängig von der Größe erfolgt.

Eine Induktionseinrichtung kann mit der ersten und/oder zweiten Spuleneinheit verbunden werden, damit die Änderung der Resonanzfrequenz der ersten Spuleneinheit im wesentli­ chen mit derjenigen der zweiten Spuleneinheit zur Überein­ stimmung kommt, welche Änderungen aus der Verformung der Spuleneinheiten resultieren, wenn das Spulenhalteteil an einem Patienten angebracht wird. In diesem Fall gleicht die so angebrachte Induktionseinheit die Änderungen in der Reso­ nanzfrequenz der ersten und zweiten Spuleneinheit im wesent­ lichen aus, wie sie aus deren Verformungen resultieren, wenn das Spulenhalteteil am Patienten angebracht wird. Demgemäß können die beiden Resonanzfrequenzen der beiden Spulenein­ heiten leicht mit der Frequenz der Kernspinresonanz in Über­ einstimmung gebracht werden. Demgemäß kann die Gesamtem­ pfindlichkeit der Spulenvorrichtung verbessert werden, was auch für das S/R-Verhältnis gilt.

Die vorstehend angegebene Induktionseinrichtung kann in Reihe mit der ersten und/oder zweiten Spuleneinheit geschal­ tet sein.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung einer Spulenvor­ richtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 ist eine perspektivische Darstellung, die den Über­ kreuzungsbereich zwischen einer Zylinderspuleneinheit und einer Sattelspuleneinheit in der in Fig. 1 dargestellten Spulenvorrichtung im Detail zeigt;

Fig. 3 ist ein Querschnitt entlang einer Linie A-A′ in Fig. 2;

Fig. 4 ist eine perspektivische Darstellung, die den Verbin­ dungsbereich zwischen Spulenteilen der Sattelspuleneinheit der in Fig. 1 dargestellten Spulenvorrichtung zeigt;

Fig. 5 ist eine perspektivische Darstellung, die den Verbin­ dungsbereich zwischen anderen Spulenteilen der Sattelspulen­ einheit der in Fig. 1 dargestellten Spulenvorrichtung im De­ tail zeigt;

Fig. 6 ist eine perspektivische Darstellung, die den Verbin­ dungsbereich zwischen Spulenteilen der Zylinderspuleneinheit in der in Fig. 1 dargestellten Spulenvorrichtung im Detail zeigt;

Fig. 7 ist eine perspektivische Darstellung, die einen Si­ gnalausgabebereich der Zylinderspuleneinheit der in Fig. 1 dargestellten Spulenvorrichtung im Detail zeigt;

Fig. 8 ist eine perspektivische Darstellung, die den Zustand zeigt, wenn die in Fig. 1 dargestellte Spulenvorrichtung an einem Patienten angebracht wird;

Fig. 9 ist eine perspektivische Darstellung, die eine Spu­ lenvorrichtung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;

Fig. 10 ist eine perspektivische Darstellung, die den Zu­ stand zeigt, wenn die Spulenvorrichtung gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung an einem Patien­ ten angebracht wird;

Fig. 11 ist eine perspektivische Darstellung, die den Ver­ bindungsbereich zwischen Spulenteilen der Zylinderspulenein­ heit der in Fig. 1 dargestellten Spulenvorrichtung im Detail zeigt, wie auch den Signalausgabebereich derselben;

Fig. 12 ist eine perspektivische Darstellung, die den Ver­ bindungsbereich zwischen anderen Spulenteilen der Zylinder­ spuleneinheit der in Fig. 1 dargestellten Spulenvorrichtung im Detail zeigt;

Fig. 13 ist ein Blockdiagramm für ein Beispiel des Aufbaus eines MRI-Geräts, das eine erfindungsgemäße Spulenvorrich­ tung verwendet; und

Fig. 14 ist ein Blockdiagramm, das im einzelnen ein Beispiel für eine Signalempfangsschaltung des in Fig. 13 dargestell­ ten MRI-Gerätes zeigt.

Nachfolgend wird zunächst ein bevorzugtes Ausführungsbei­ spiel unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 9 beschrieben.

Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung, die eine Spu­ lenvorrichtung (QD-Spuleneinheit) gemäß einem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung zeigt. Die in der Zeichnung dar­ gestellte Spulenvorrichtung dient zur Verwendung bei einem MRI-Gerät vom Typ mit vertikalem Magnetfeld, und sie weist in groben Zügen steife Abschnitte 50a, 50b sowie flexible Abschnitte 60a, 60b auf. Die zwei Spuleneinheiten sind zu dieser Spulenvorrichtung zusammengesetzt. Diese Spulenein­ heiten weisen eine Zylinderspuleneinheit 100 und eine Sat­ telspuleneinheit 200 auf. Jede Spuleneinheit wird durch eine etwa 0,5 mm dicke Spulenfolie 70 aus einem Harz gebildet, die eine solche Länge aufweist, daß sie auf den gewünschten Teil eines Patienten aufgelegt werden kann, von dem ein Bild hergestellt werden soll. Die vorstehend angegebenen steifen Abschnitte 50a, 50b sind an zwei Stellen dieser Spulenfolie 70 angeordnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel befinden sich die steifen Abschnitte 50a, 50b an den Überkreuzungsstellen der Spuleneinheit. Jeder steife Abschnitt 50a, 50b weist eine mit der Oberfläche der Spulenfolie 70 dort, wo diese keine Spuleneinheiten aufweist, verbundene Trägerplatte 51a, 51b auf, wie auch Abdeckungen 52a, 52b, die von den Träger­ platten 51a, 51b entfernt werden können und die die Über­ kreuzungsbereiche der zwei Spuleneinheiten schützen. Die Spulen der steifen Abschnitte 50a, 50b können direkt auf den Trägerplatten 51a, 51b ausgebildet sein, also nicht auf der Spulenfolie 70.

Nachfolgend werden die zwei Spuleneinheiten beschrieben. Zu den zwei Spuleneinheiten gehören die Zylinderspuleneinheit 100 und die Sattelspuleneinheit 200, wie oben angegeben. Diese Spuleneinheiten wirken jedoch erst dann als Spule, wenn Verbinder 227, 118 sowie 228, 119, die in den beiden Endbereichen der Spulenfolie 70 angeordnet sind, ineinander­ gesteckt werden. Die Zylinderspuleneinheit 100 wird auf sol­ che Weise gebildet, daß sie in Umfangsrichtung vorhanden ist, wenn die Spulenfolie 70 zylindrisch z. B. um den Leib des Patienten gelegt wird, und die Sattelspuleneinheit 200 ist so angeordnet, daß ihre Signalempfangsrichtung die Si­ gnalempfangsrichtung der Zylinderspuleneinheit 100 recht­ winklig kreuzt.

Der Aufbau der Sattelspuleneinheit 200 wird zunächst erläu­ tert. Die Sattelspuleneinheit 200 weist ein Paar Spulen auf. Eine der Spulen, die die Sattelspuleneinheit 200 bildet, weist Spulenteile 211, 212, 213, 214 aus einem leitenden Ma­ terial, z. B. aus einer Kupferschicht, drei gedruckte Sub­ strate 251, gedruckte Substrate 261 und Kondensatoren auf, auf die noch später eingegangen wird. Die andere, die Sat­ telspuleneinheit 200 aufbauende Spule weist Spulenteile 221, 222, 223, 224, 225, 213, gedruckte Substrate 251, 261, Kon­ densatoren sowie zwei Buchsenverbinder 227 und zwei Stecker­ verbinder 228 auf. Die Leiterschleife beider Spulen, die die Sattelspuleneinheit 200 bilden, weist jeweils im wesentli­ chen dieselbe Länge auf. Unter den vorstehend angegebenen Aufbauteilen sind die gedruckten Substrate 251 vorhanden, um die Spulenteile untereinander zu verbinden, während die ge­ druckten Substrate 261 dazu vorhanden sind, die Spulenteile miteinander zu verbinden, und um Anschlußleitungen 271, 272 anzuschließen, auf die weiter unten eingegangen wird.

Nachfolgend wird der Aufbau der Zylinderspuleneinheit 100 beschrieben. Die Zylinderspuleneinheit 100 bei diesem Aus­ führungsbeispiel wird dadurch hergestellt, daß zwei Spulen mit jeweils einer einzigen Windung parallel geschaltet wer­ den. Anders gesagt wird die Zylinderspuleneinheit 100 da­ durch hergestellt, daß über ein gedrucktes Substrat 116 zwei Spulen mit jeweils einer einzigen Windung mit Windungsteilen 111, 112, 113 aus einem leitenden Material, wie einer Kup­ ferschicht, miteinander verbunden werden, wobei gedruckte Substrate 116, 117 in den zwei Verbindungsbereichen zwischen den Spulenteilen 111 und 113 sowie zwischen den Spulenteilen 112 und 113 vorhanden sind. Weiterhin sind Kondensatoren, auf die weiter unten eingegangen wird, sowie Steckerverbin­ der 118 und Buchsenverbinder 119 vorhanden, die in den End­ bereichen der Spulenteile 111 und 113 angeordnet sind.

Die Verbinder 227, 228, 118, 119 bei diesem Ausführungsbei­ spiel sind so angebracht, daß die Spuleneinheit leicht an einem Patienten angebracht und von ihm weggenommen werden kann. Wenn diese Einfachheit beim Anlegen und Wegnehmen kein Erfordernis ist, ist es auch möglich, einen Aufbau zu ver­ wenden, bei dem die Spulenfolie 30 zylindrisch ausgebildet ist, und die Verbinder wegzulassen und vorgegebene Spulentei­ le miteinander zu verbinden.

Anschließend werden Details der Aufbauten der zwei Spulen­ einheiten 100, 200 erläutert. Zunächst wird der Überkreu­ zungsbereich zwischen der Sattelspuleneinheit 200 und der Zylinderspuleneinheit 100 erklärt. Fig. 2 zeigt den Über­ kreuzungsbereich zwischen dem Spulenteil 225 der Sattelspu­ leneinheit 200 und dem Spulenteil 111 der Zylinderspulenein­ heit 100 im Detail. Fig. 3 ist ein Querschnitt entlang einer Linie A-A′ in Fig. 2. Wie bereits beschrieben, wird die schwimmende (potentialfreie) Kapazität zwischen den Spulen vorzugsweise vorab so weit wie möglich verringert, um eine kapazitive Kopplung zwischen den Spulen zu verringern.

Dieses Ausführungsbeispiel verwendet eine Kupferschicht vor­ gegebener Breite für das Spulenteil. Im Überkreuzungsbereich der Spulen wird die Breite des Spulenteils 225 der Sattel­ spuleneinheit 200 und die Breite des Spulenteils 111 der Zylinderspuleneinheit 100 auf eine vorgegebene Breite ver­ ringert, und gleichzeitig wird der Abstand zwischen diesen Spulenteilen auf einen vorgegebenen Wert eingestellt. Wenn die Breite der sich überkreuzenden Spulenteile z. B. 10 mm beträgt, weist der Abstand vorzugsweise eine Größe von min­ destens 5 mm auf, wie in Fig. 3 dargestellt. Der Abstand nimmt vorzugsweise zu, wenn die Breite der einander über­ kreuzenden Spulenteile zunimmt.

Nachfolgend werden die Verbindungsbereiche für jedes Spulen­ teil unter Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 7 beschrieben. Die Fig. 4 und 5 zeigen den Verbindungsbereich zwischen den Spu­ lenteilen der Sattelspuleneinheit im Detail. Wie in Fig. 4 dargestellt, sind die Spulenteile 211 und 212 und die Spu­ lenteile 224 und 225 auf dem Substrat 251 miteinander über jeweilige Kondensatoren 260 verbunden. Das gedruckte Sub­ strat 251 ist so ausgebildet, daß es die Spulenteile durch eine Lötung festhält, damit sich diese nicht von der Spulen­ folie 70 abschälen, wenn diese in zylindrische Form gebogen werden und damit die Kondensatoren 260 einfach angebracht werden können. Vier im wesentlichen dreieckige Leiterberei­ che (Druckmuster) 252 mit einem Bereich, der etwas breiter ist, als es die Spulenteile sind, ist auf dem gedruckten Substrat 251 angebracht, und jedes Spulenteil und jeder Kon­ densator 260 sind mit jeweils einem Leiterbereich 252 verlö­ tet. Der Verbindungsbereich zwischen den anderen Spulentei­ len weist im wesentlichen einen ähnlichen Aufbau auf.

Nachfolgend wird der Signalausgabebereich der Sattelspulen­ einheit 200 erläutert. Dieser ist im Bereich des gedruckten Substrates 261 in dem in Fig. 1 dargestellten steifen Ab­ schnitt 50a angeordnet. Das Detail ist in Fig. 5 darge­ stellt. Leiterbereiche 262, 263, 264 sind auf dem gedruckten Substrat 261 angeordnet, und das Spulenteil 213 ist mit dem Leiterbereich 262 verlötet. Die Spulenteile 212 und 225 sind mit dem Leiterbereich 264 verlötet, und Kondensatoren 270 sind zwischen die Leiterbereiche 262 und 263 sowie zwischen die Leiterbereiche 263 und 264 geschaltet. Anschlußdrähte (Signalleitungen) 271 und 272 der Spuleneinheit erstrecken sich von den Leiterbereichen 263 und 264 aus.

Nachfolgend wird der Verbindungsbereich zwischen den Spulen­ teilen der Zylinderspuleneinheit 100 und seinem Eingabe/Aus­ gabe-Bereich erläutert. Fig. 6 zeigt den Anschluß der Spu­ lenteile am gedruckten Substrat 117, wie in Fig. 1 darge­ stellt. Vier Leiterbereiche 120 sind auf dem gedruckten Sub­ strat 117 ausgebildet. Die Spulenteile 112 und 113 sind mit diesen Leiterbereichen verlötet, und diejenigen Leiterberei­ che, an die die Spulenteile 112 und 113 angeschlossen sind, sind ihrerseits miteinander über die jeweiligen Kondensato­ ren 160 verbunden.

Fig. 7 zeigt den Signalausgabebereich der Zylinderspulenein­ heit 100. Drei Leiterbereiche 121, 122 und 123 sind an drei Stellen des gedruckten Substrats 116 ausgebildet, und die Spulenteile 111, 112 sind mit diesen Leiterbereichen verlö­ tet. Die Leiterbereiche 121 und 122 sind miteinander über den Kondensator 170 verbunden, und die Leiterbereiche 122 und 123 sind entsprechend miteinander über einen anderen Kondensator 170 verbunden. Auf diese Weise werden zwei Spu­ len mit jeweils einer einzigen Wicklung zueinander parallel geschaltet. Anschlußdrähte (Signalleitungen) 171 und 172 sind von diesen als Verbindungspunkte wirkenden Leiterberei­ chen 121, 122 nach außen geführt.

Eine Spulenvorrichtung mit dem oben angegebenen Aufbau wird an einem Patienten dadurch angebracht, daß ihre flexiblen Abschnitte 50a, 50b um den Patienten gelegt werden und dann die Verbinder 227, 228, 118, 119 miteinander verbunden wer­ den, wie dies in Fig. 8 dargestellt ist. Die Richtung der Spulenvorrichtung bei diesem Umbiegen ist vorzugsweise so, daß die in Fig. 1 dargestellten Abdeckungen 52a, 52b nach außen zeigen. Dies, weil ein Vorsprung im Überkreuzungsbe­ reich der zwei Spuleneinheiten 200, 100 besteht und weil dann, wenn dieser Vorsprung nach innen gerichtet ist, die Spuleneinheit nicht in engeren Kontakt mit dem Patienten gebracht werden kann.

Die Spulenvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist nicht über ihre gesamte Länge in Umfangsrichtung flexibel, wenn sie in Zylinderform umgebogen wird, sondern sie weist die flexiblen Abschnitte 60a, 60b und die steifen Abschnitte 50a, 50b auf. Demgemäß kann die Verformung der Spulenvor­ richtung, die zum Verlust der rechtwinkligen gegenseitigen Ausrichtung der Empfindlichkeitsrichtungen der zwei Spulen­ einheiten 200, 100 führen würde, begrenzt werden, während doch Verformung in radialer Richtung möglich ist. Anders gesagt wird, wenn die Spulenvorrichtung zur Anpassung an einen Patienten umgebogen wird, die Gesamtverformung der Spulenvorrichtung zu z. B. elliptisch zylindrischer Form zu­ gelassen, während eine örtliche Verformung, wie ein Zusam­ menfallen eines Teils der zylindrischen Form, kaum auftritt. Demgemäß kann diese Spulenvorrichtung in engeren Kontakt mit einem Patienten gebracht werden, und darüber hinaus kann sie ein Abfallen des S/R-Verhältnisses verhindern, während gleichzeitig eine gegenseitige rechtwinklige Ausrichtung der Empfindlichkeitsrichtungen der zwei Spuleneinheiten 200, 100 sichergestellt wird.

Nachfolgend wird ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung erläutert. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die in Fig. 1 dargestellte Spulenvorrichtung in vier Bereiche un­ terteilt, d. h. zwei steife Abschnitte 50a, 50b und zwei flexible Abschnitte 60a, 60b, und diese Abschnitte sind über Verbinder miteinander verbunden. Nachfolgend wird dieses Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf Fig. 9 erläutert.

In Fig. 9 bezeichnen Bezugszeichen 500a und 500b steife Ab­ schnitte und Bezugszeichen 600a und 600b flexible Abschnit­ te. Der steife Abschnitt 500a wird dadurch gebildet, daß der flexible Abschnitt 60a, wie er auf den in Fig. 1 darge­ stellten steifen Abschnitt 50a folgt, abgetrennt wird, und Steckverbinder 227 auf den Spulenteilen aufgebracht werden. Ein Paar Spulen, die in diesem steifen Abschnitt 500a die Sattelspuleneinheit bilden, ist vorzugsweise symmetrisch zu­ einander ausgebildet. Der steife Abschnitt 500b wird dadurch gebildet, daß die flexiblen Abschnitte 60a, 60b zu beiden Enden des in Fig. 1 dargestellten steifen Abschnitts 50b ab­ getrennt werden und Steckverbinder 227 an den Spulenteilen an beiden abgetrennten Endbereichen angebracht werden. Auch in diesem steifen Abschnitt 500b ist ein Paar Spulen, die die Sattelspuleneinheit bilden, vorzugsweise symmetrisch zu­ einander ausgebildet. Die flexiblen Abschnitte 600a und 600b sind so ausgebildet, daß sie Buchsenverbinder 228 an den beiden Enden des verbleibenden flexiblen Abschnitts aufwei­ sen, von dem die steifen Bereiche 500a und 500b abgetrennt sind, verglichen mit der oben beschriebenen, in Fig. 1 dar­ gestellten Spulenvorrichtung. In diesem Fall entspricht die Länge des flexiblen Abschnitts 600a derjenigen des flexiblen Abschnitts 600b.

Neben dem Satz flexibler Abschnitte 600a und 600b stellt dieses Ausführungsbeispiel mehrere Sätze flexibler Abschnit­ te unterschiedlicher Längen für jeweils einen Satz steifer Abschnitte 500a und 500b zur Verfügung, so daß die flexiblen Abschnitte im Satz ausgetauscht werden können, um Änderungen in Zusammenhang mit dem Bereich des Patienten zu meistern, von dem ein Bild zu erzeugen ist, oder Änderungen der Größe des Patienten, selbst wenn vom selben Teil ein Bild zu er­ zeugen ist.

Bei der Spulenvorrichtung jeder der vorstehenden Ausfüh­ rungsbeispiele der Erfindung sind zwei Spuleneinheiten an flexiblen Spulenhalteteilen so angebracht, daß sich ihre Signalempfangsrichtungen rechtwinklig kreuzen, und die stei­ fen Abschnitte sind so angeordnet, daß sie das Ausmaß der Verformbarkeit der flexiblen Teile verringern, wenn diese in Zylinderform gebracht werden. Vorzugsweise wird jedoch wei­ ter bevorzugt, das Auftreten einer solchen Verformung zu vermeiden, gemäß der die Durchmesser an den beiden Endberei­ chen des flexiblen Abschnitts jeweils voneinander verschie­ den werden. Eine Gegenmaßnahme könnte darin bestehen, die Steifheit in Umfangsrichtung der zylindrischen Form des fle­ xiblen Teils selbst größer zu machen, als es der Steifheit in Längsrichtung entspricht (Richtung quer zur Umfangsrich­ tung). Ein Verfahren, das in diesem Fall eingesetzt werden kann, ist ein solches, bei dem ein verstärkendes Teil am flexiblen Teil angebracht wird, wie auch ein solches, gemäß dem ein flexibles Teil selbst aus einem Verbundteil eines Fasermaterials hergestellt wird, wobei die Anzahl von Fasern in Umfangsrichtung größer gewählt wird als die Anzahl von Fasern in Längsrichtung.

Anschließend wird noch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 10 bis 12 erläutert. Fig. 10 ist eine perspektivische Darstellung, die einen Zu­ stand zeigt, wenn die Spulenvorrichtung gemäß diesem Ausfüh­ rungsbeispiel an einem Patienten angebracht ist. Fig. 11 zeigt den Verbindungsbereich zwischen den Spulenteilen der Zylinderspuleneinheit der in Fig. 10 dargestellten Spulen­ vorrichtung. Fig. 12 zeigt den Verbindungsbereich zwischen anderen Spulenteilen der Zylinderspuleneinheit der in Fig. 10 dargestellten Spulenvorrichtung. In den Fig. 10 und 12 werden gleiche Bezugszeichen verwendet, um entsprechende Komponenten wie bei den in den Fig. 1 bis 8 dargestellten Spulenvorrichtungen zu kennzeichnen; die Beschreibung der­ artiger Komponenten wird nicht wiederholt.

Der Unterschied der in den Fig. 10 bis 12 dargestellten Spu­ lenvorrichtung zu derjenigen gemäß den Fig. 1 bis 8 liegt darin, daß die in den Fig. 6 und 7 dargestellten Teile in die in den Fig. 11 bzw. 12 dargestellten abgeändert sind. Anders gesagt weist die Zylinderspuleneinheit 100 bei diesem Ausführungsbeispiel zwei Spulen mit jeweils einer einzigen Wicklung auf, die in Reihe geschaltet sind, und eine Induk­ tionseinrichtung 335 ist in Reihe mit einem mittleren Be­ reich der Zylinderspuleneinheit 100 geschaltet.

Nachfolgend erfolgt eine detaillierte Erklärung. Wie in Fig. 11 dargestellt, sind Leiterbereiche 301, 302, 303, 304, 305 und 306 auf einem gedruckten Substrat 300 aufgebracht. Die zwei Spulenteile 113 sind mit den Leiterbereichen 301 bzw. 302 verlötet, und die Spulenteile 113 sind mit den Leiterbe­ reichen 303 bzw. 304 verlötet. Die Leiterbereiche 301 und 306 sind miteinander über einen Kondensator 307 verbunden, und die Leiterbereiche 302 und 306 sind entsprechend mitein­ ander über einen Kondensator 308 verbunden. Die Leiterberei­ che 303 und 306 sind miteinander über einen Kondensator 309 verbunden, und die Induktionseinrichtung 335 ist zwischen die Leiterbereiche 304 und 305 eingefügt. Anschlußdrähte (Signalleitungen) 310 und 311 erstrecken sich von den Lei­ terbereichen 301 bzw. 306 aus.

Leiterbereiche 313, 314, 315 und 316 sind auf einem gedruck­ ten Substrat 312 ausgebildet, wie in Fig. 12 dargestellt. Die zwei Spulenteile 111 sind mit den Leiterbereichen 313 und 314 verlötet, während die zwei Spulenteile 112 mit den Leiterbereichen 315 und 316 verlötet sind. Die Leiterberei­ che 313 und 316 sind miteinander über einen Kondensator 317 verbunden, und die Leiterbereiche 314 und 315 sind mitein­ ander über einen Kondensator 318 verbunden.

Da die Induktionseinrichtung 335 in Reihe zur Zylinderspu­ leneinheit 100 geschaltet ist, erhöht sie die Induktivität der Zylinderspuleneinheit 100 insgesamt. Der Widerstandswert der Induktionseinrichtung 335 führt zu einem Abfall des Q- Werts der Zylinderspuleneinheit. Daher weist die Induktions­ einrichtung 335 vorzugsweise einen Querschnitt auf, der so groß wie möglich ist.

Wenn die Spulenvorrichtung (QD-Spuleneinheit) dieses Ausfüh­ rungsbeispiels dieselbe Form aufweist, wie sie für den Fall der oben angegebenen Gleichung (1) vorausgesetzt ist, wird die Resonanzfrequenz f′₁ der Zylinderspuleneinheit 100 durch die folgende Gleichung (3) gegeben, wobei die Induktivität der in Reihe mit der Zylinderspuleneinheit 100 geschalteten Induktionseinrichtung 335 ΔL ist, die Kapazität des Reso­ nanzkreises einschließlich der Zylinderspuleneinheit 100, wie sie hinter diese Induktionseinrichtung 335 geschaltet ist, C₁ ist, und die Induktivität der Zylinderspuleneinheit L₁ ist:

Hier wird angenommen, daß die Resonanzfrequenz f′₁ mit der Frequenz für magnetische Kernspinresonanz dadurch zur Über­ einstimmung gebracht wird, daß die Kapazität durch die Kapa­ zitätsdiode usw. im Resonanzkreis auf den Wert C₁ gebracht wird. Wenn angenommen wird, daß die Induktivität der Zylin­ derspuleneinheit 100 L₂ ist, wenn die Spulenvorrichtung ge­ mäß diesem Ausführungsbeispiel eine Formänderung auf diesel­ be Form erfährt wie im Fall der oben angegebenen Gleichung (2) und dabei die Kapazität unverändert bleibt, ergibt sich:

Hier stimmen die beiden Resonanzfrequenzen f₁ und f′₁ mit der Frequenz bei Kernspinresonanz überein, also f₁ = f′₁. Aus den Gleichungen (1) und (3) ergibt sich damit:

C₁ = C₀ × L₁/(L₁ + ΔL).

Hieraus kann Gleichung (4) wie folgt umgeschrieben werden:

Durch Vergleich dieser Gleichung (5) mit Gleichung (2) ist erkennbar, daß die Resonanzfrequenz der Zylinderspulenein seit 100 durch die Induktivität ΔL der eingefügten Induk­ tionseinrichtung 335 verändert werden kann, wenn die Spule verformt wird. Anders gesagt, kann die Resonanzfrequenz of­ fensichtlich durch die einzufügende Induktivität ΔL einge­ stellt werden.

Aus der vorstehenden Erläuterung ist ersichtlich, daß eine Änderung der Resonanzfrequenz der Zylinderspuleneinheit 100 dadurch eingestellt werden kann, daß eine Induktionseinrich­ tung 335 mit einem gewissen Induktivitätswert in Reihe zur Zylinderspuleneinheit geschaltet wird, und diese Änderung kann zur Übereinstimmung mit der Änderung der Resonanzfre­ quenz der Sattelspuleneinheit 200 gebracht werden, was da­ durch erfolgt, daß durch Versuche usw. bestimmt wird, wel­ ches der geeignete Induktivitätswert für eine einzufügende Induktionseinrichtung 335 ist. Beim oben beschriebenen Bei­ spiel einer Verformung der Spulenvorrichtung, bei der sich die Höhe von 170 mm auf 210 mm ändert, ergibt sich als ΔL- Wert für die einzufügende Induktivität ein Wert von etwa 0,4 µH, wenn die Berechnung gemäß Gleichung (4) auf Grundla­ ge der Änderungen der Resonanzfrequenzen der Zylinderspulen­ einheit 100 und der Sattelspuleneinheit 200 erfolgt. Die Er­ finder der vorliegenden Erfindung haben durch Versuche unter Verwendung des oben angegebenen Induktivitätswertes ΔL be­ stätigt, daß die Änderung der Resonanzfrequenz für beide Spuleneinheiten 259 kHz ist.

Da die Induktionseinrichtung 335 wie oben angegeben ange­ schlossen ist, kann das Ausmaß der Änderung in der Resonanz­ frequenz jeder der Spuleneinheiten 100, 200, die aus einer Verformung der Zylinderspuleneinheit 100 und der Sattelspu­ leneinheit 200 resultiert, wenn die Spulenvorrichtung an einen Patienten angepaßt wird, für beide Einheiten zur Deckung gebracht werden. Demgemäß wird es einfacher, die Reso­ nanzfrequenz dieser beiden Spuleneinheiten zur Übereinstim­ mung mit der Frequenz für Kernspinresonanz zu bringen, wo­ durch die Empfindlichkeit der Spulenvorrichtung insgesamt verbessert werden kann und ein Diagnosebild mit höherer Bildqualität durch Verbessern des S/R-Verhältnisses des MRI- Gerätes erhalten werden kann.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Induktionseinrichtung 335 als in den mittleren Bereich der Zylinderspuleneinheit 100 eingefügt dargestellt. Sie kann jedoch auch in Reihe zum mittleren Bereich der Sattelspuleneinheit 200 geschaltet sein. Alternativ können Induktionseinrichtungen mit geeigne­ ten Werten in die mittleren Bereiche der Zylinderspulenein­ heit 100 und der Sattelspuleneinheit 200 geschaltet sein. Wenn eine Induktionseinrichtung 335 in den mittleren Bereich einer dieser Spuleneinheiten 100, 200 geschaltet wird, wird sie vorzugsweise mit derjenigen Spuleneinheit verbunden, die eine größere Induktivitätsänderung zeigt, wenn diese für die beiden Spuleneinheiten abhängig von einer Verformung unter­ sucht wird, wenn die Spulenvorrichtung um einen Patienten gelegt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel befinden sich die steifen Abschnitte 50a, 50b an einem der Enden und im mittleren Bereich der flexiblen Spulenfolie 70, jedoch müs­ sen die steifen Abschnitte 50a, 50b nicht immer vorhanden sein.

Jedes der vorstehenden Ausführungsbeispiele repräsentiert die Kombination einer Zylinderspuleneinheit 100 und einer Sattelspuleneinheit 200 zu einer QD-Spuleneinheit vom Typ für vertikales Magnetfeld, jedoch ist die Erfindung nicht auf diesen Fall beschränkt, sondern kann auch auf die Kombi­ nation zweier Sattelspuleneinheiten als einer QD-Spulenein­ heit vom Typ für horizontales Magnetfeld angewendet werden, wie auch auf die Kombinationen verschiedener anderer Arten von Spuleneinheiten.

Nachfolgend wird ein Beispiel für ein MRI-Gerät beschrieben, das eine erfindungsgemäße Spulenvorrichtung verwendet. Fig. 13 ist ein Blockdiagramm, das ein solches MRI-Gerät zeigt.

Das MRI-Gerät erzeugt ein Tomogramm eines Patienten durch Kernspinresonanz, und es weist einen Magneten 2 zum Erzeugen eines statischen Magnetfeldes, ein Gradientenmagnetfeldsy­ stem 3, eine Sendeeinheit 4, eine Empfangseinheit 5, eine Signalverarbeitungseinheit 6, eine Folgesteuerung 7 und eine CPU 8 auf.

Die Spule 2 zum Erzeugen eines statischen Magnetfeldes er­ zeugt dieses als homogenes Feld in Richtung der Körperachse des Patienten 1 oder in einer Richtung, die diese Körper­ achse rechtwinklig schneidet. Innerhalb eines Raums mit ge­ wisser Ausdehnung um den Patienten 1 ist eine Magnetfelder­ zeugungseinrichtung mit Permanentmagnet , Widerstandsmagnet oder supraleitendem Magnet angeordnet. Das Gradientenmagnet­ feldsystem 3 weist Gradientenmagnetfeldspulen 9 auf, die in Richtung der X-, Y- bzw. Z-Achse gewickelt sind, wie auch eine Gradientenmagnetfeld-Spannungsversorgung 10 zum Betrei­ ben jeder Spule. Wenn diese Spannungsversorgung 10 für jede dieser Spulen abhängig von einem Befehl von der Folgesteue­ rung 7 betrieben wird, werden Gradientenmagnetfelder Gx, Gy und Gz in den drei Achsenrichtungen X, Y und Z an den Pa­ tienten gelegt. Die Schnittebene für den Patienten 1 kann dadurch festgelegt werden, daß diese Gradientenmagnetfelder angelegt werden.

Die Sendeeinheit 4 sendet ein Hochfrequenzsignal (elektroma­ gnetische Welle) aus, um Kernspinresonanz in Atomkernen zu erzeugen, die das lebende Gewebe des Patienten 1 bilden. Sie weist einen Hochfrequenzoszillator 11, einen Modulator 12, einen Hochfrequenzverstärker 13 und eine Hochfrequenz-Sende­ spule 14a auf. Die vom Hochfrequenzoszillator 11 ausgegebe­ nen hochfrequenten Pulse werden durch den Modulator 12 ab­ hängig von einem Befehl von der Folgesteuerung 7 amplituden­ moduliert, und anschließend werden diese amplitudenmodulier­ ten Hochfrequenzpulse durch den Verstärker 13 verstärkt. Die verstärkten Hochfrequenzpulse werden auf die dicht beim Pa­ tienten 1 angeordnete Sendespule 14a gegeben, damit die elektromagnetische Welle auf den Patienten 1 aufgestrahlt werden kann.

Die Empfängereinheit 5 ermittelt das Hochfrequenzsignal (NMR-Signal), das durch Kernspinresonanz von den Atomkernen des lebenden Gewebes des Patienten 1 ausgesendet wird. Sie weist eine Hochfrequenz-Empfängerspule 14a, einen Verstärker 15, einen Signalsynthesizer 26, einen Quadrantendetektor 16 und einen A/D-Wandler 17 auf. Das vom Patienten 1 auf die von der Sendespule 14a eingestrahlte elektromagnetische Wel­ le hin erzeugte hochfrequente Signal (NMR-Signal) wird von der in der Nähe des Patienten 1 angeordneten Empfängerspule 14b empfangen, über den Verstärker 15 und den Quadratende­ tektor 16 in den A/D-Wandler 17 eingegeben und durch diesen in einen digitalen Wert umgewandelt. Darüber hinaus wird das Hochfrequenzsignal vom Quadrantendetektor 16 zu Zeitpunkten abgetastet, die durch einen Befehl an die Folgesteuerung 7 festgelegt werden, um zwei Reihen erfaßter Daten zu erhal­ ten; die Datensignale werden an die Signalverarbeitungsein­ heit 6 übertragen.

Die oben beschriebene erfindungsgemäße Spulenvorrichtung wird als Empfängerspule 14b verwendet.

Die Signalverarbeitungseinheit 6 weist eine CPU 8, eine Auf­ zeichnungseinheit wie eine Magnetplatte 18 und ein Magnet­ band 19 und eine Anzeigevorrichtung wie eine Kathodenstrahl­ röhre CRT auf. Die CPU 8 führt Verarbeitungen wie eine Fouriertransformation, eine Berechnung von Korrekturkoeffi­ zienten, Bildgewinnung usw. aus und wandelt die Signalinten­ sitätsverteilung eines willkürlich gewählten Abschnittes oder eines scheibenförmigen Bereichs oder eine Verteilung, wie sie durch Ausführen geeigneter arithmetischer Operatio­ nen an mehreren Signalen erhalten wurde, in ein Bild um und zeigt das sich ergebende Bild als Tomogramm auf der Anzeige­ vorrichtung 20 an.

Die Folgesteuerung 7 arbeitet unter Steuerung durch die CPU 8. Sie arbeitet als Einrichtung zum Ausgeben verschiedener Befehle, wie sie zum Erfassen von Daten für ein Tomogramm des Patienten 1 erforderlich sind, an die Sendeeinheit 4, das Gradientenmagnetfeldsystem 3 und die Empfangseinheit 5; außerdem dient sie zum Erzeugen einer Folge zum Messen des NMR-Signals, wie oben beschrieben. In Fig. 13 sind die Sen­ despule 14a der Sendeeinheit und die Empfangsspule 14b der Empfängereinheit, wie auch die Gradientenmagnetfeldspulen 9, 9 innerhalb des Magnetfeldraums des Magneten 2 angeordnet, der zum Erzeugen des statischen Magnetfelds dient.

Fig. 14 ist ein Schaltungsdiagramm eines Teils der Empfän­ gereinheit 5. In Fig. 14 ist eine Abstimmschaltung für die Spulen usw. zum Vereinfachen der Erläuterung weggelassen. In der Zeichnung ist die Richtung des statischen Magnetfeldes durch einen Pfeil S dargestellt. Der Magnetisierungsvektor, der sich in einer Ebene dreht, induziert dasselbe Signal mit einer Phasenverschiebung von 90° in der Zylinderspulenein­ heit 100 und der Sattelspuleneinheit 200, die die Empfangs­ spule 14b bilden. Da die Zylinderspuleneinheit 100 und die Sattelspuleneinheit 200 in solcher Weise angeordnet sind, daß die Richtungen ihrer Empfindlichkeit einander rechtwink­ lig schneiden, werden hierbei Hochfrequenzsignale (NMR-Si­ gnale) mit gegenseitig unabhängigen Zufallsstörungen gemes­ sen. Als Störquellen kommen die Widerstände der Spulenein­ heiten 100, 200 und der Verlustwiderstand des Patienten 1 in Frage, der aus dem magnetischen und elektrischen Koppeln der Spuleneinheiten 100, 200 folgt.

Die Signale von diesen beiden Spuleneinheiten 100, 200 wer­ den durch einen ersten bzw. zweiten Verstärker 15a bzw. 15b innerhalb des Verstärkers 15 verstärkt und dann auch an den Signalsynthesizer 26 gegeben. Der Signalsynthesizer 26 weist einen Phasenschieber 27, ein Dämpfungsglied 28 und einen Addierer 29 auf. Die Phase des Signals von der Zylinderspu­ leneinheit 100 wird durch den Phasenschieber 27 um 90° ver­ ändert und so zu Übereinstimmung mit der Phase des Signals von der Sattelspuleneinheit 200 gebracht. Andererseits stimmt die Empfindlichkeit der Sattelspuleneinheit 200 nicht mit derjenigen der Zylinderspuleneinheit 100 überein, und wenn die Empfindlichkeit der ersteren z. B. mit "1" ange­ setzt wird, ist die Empfindlichkeit der letzteren "1,4". Demgemäß kann kein hohes S/R-Verhältnis erhalten werden, so­ lange nicht das Additionsverhältnis der Signale im Addierer 29 verändert wird. Das optimale Additionsverhältnis ist hierbei 12 : 1,42 = 0,51. Daher wird das Dämpfungsglied 28 in den mittleren Teil der Signalleitung von der Sattelspulen­ einheit 200 eingefügt, und das Additionsverhältnis wird so eingestellt, daß das Signal von der Sattelspuleneinheit 200 den Wert "0,51" aufweist, wenn das Signal von der Zylinder­ spuleneinheit 100 den Wert "1" hat. Nachdem die Intensität der Signale der beiden Spuleneinheiten 100, 200 auf diese Weise aneinander angepaßt ist, werden die beiden Signale durch den Addierer 29 addiert, und das Summensignal wird vom Signalsynthesizer 26 ausgegeben. Dieses Ausgangssignal wird an den in Fig. 13 dargestellten Quadrantendetektor ausgege­ ben.

Wenn die Phasen der Signale von den beiden Spuleneinheiten 100, 260 durch den Phasenschieber 27 aneinander angepaßt sind und die Signale durch den Addierer 29 addiert wurden, wird das Meßsignal deutlich größer, wobei allerdings auch das Störsignal etwas größer wird. Im Ergebnis wird jedoch das S/R-Verhältnis größer. Wenn die Abmessung und die Form einer (100) der Spuleneinheiten mit denjenigen der anderen (200) übereinstimmt und wenn die vom Patienten 1, wie oben angegeben, herrührenden Verlustwiderstände ebenfalls mitein­ ander übereinstimmen, verdoppelt sich das Meßsignal, während Störsignale auf das √-fache wachsen, so daß das S/R-Ver­ hältnis auf das √-fache verbessert werden kann.

Claims (9)

1. An einen Patienten anzulegende Empfangsspulen-Vorrich­ tung für ein Kernspin-Tomographiegerät, umfassend:
ein Spulenhalteteil (50a, 60a, 50b, 60b), das im ange­ legten Zustand eine im wesentlichen zylindrische Form hat,
eine an dem Spulenhalteteil angebrachte erste Spulenein­ heit (100), deren Signalempfangsrichtung im Betrieb im we­ sentlichen senkrecht zur Richtung des von dem Kernspin-Tomo­ graphiegerät erzeugten statischen Magnetfeldes steht, und
eine an dem Spulenhalteteil angebrachte zweite Spulen­ einheit (200), deren Signalempfangsrichtung im wesentlichen senkrecht zur Signalempfangsrichtung der ersten Spuleneinheit (100) sowie im Betrieb im wesentlichen senkrecht zur Richtung des statischen Magnetfeldes steht,
wobei die erste und die zweite Spuleneinheit (100, 200) einander kreuzen, dadurch gekennzeichnet, daß das Spulenhalteteil zwei fle­ xible Abschnitte (60a, 60b) und zwei steife Abschnitte (50a, 50b) aufweist, die in Umfangsrichtung der Zylinderform abwechselnd angeordnet sind, wobei die Kreuzungsbereiche der Spuleneinheiten (100, 200) an steifen Abschnitten (50a, 50b) des Spulenhalteteils angebracht sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spulenhalteteil (50a, 60a, 50b, 60b) immer eine zylindrische Form hat.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spulenhalteteil (50a, 60a, 50b, 60b) gürtelartig ausgebildet ist und an seinen beiden Enden Verbindungselemente (118, 119, 227, 228) zum Schließen der Stromkreise der ersten und der zweiten Spuleneinheit (100, 200) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Verbindungselemente (227, 228) an beiden Enden sowohl jedes flexiblen Abschnitts (600a, 600b) als auch jedes steifen Ab­ schnitts (500a, 500b) angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß einer der flexiblen Abschnitte (600a, 600b) aus einer Mehr­ zahl von flexiblen Abschnitten unterschiedlicher Länge aus­ wählbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Spuleneinheit eine Zylinderspu­ leneinheit (100) und die zweite eine Sattelspuleneinheit (200) ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die erste als auch die zweite Spu­ leneinheit (100, 200) von einer Sattelspuleneinheit gebildet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Induktivität (335) zur Kompensation von aus einer Verformung des Spulenhalteteils beim Anlegen an den Patienten resultierenden Änderungen der Resonanzfrequenz mit derjenigen Spuleneinheit (100, 200) verbunden ist, die bei der Verformung die stärkere Induktivitätsänderung er­ fährt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivität (335) mit der betreffenden Spuleneinheit (100, 200) in Reihe geschaltet ist.