DE4322352C2 - Hochfrequenz-System einer Anlage zur Kernspintomographie mit einer galvanisch entkoppelten Lokalspuleneinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Hochfrequenz-System einer Anlage zur Kernspintomographie, das zur Anregung von Kernspins in einem zu untersuchenden Körper mit einer Hoch­ frequenz-Sendevorrichtung versehen ist und zur Detektion von durch die Kernspinanregung verursachten, hochfrequen­ ten B-Feld-Komponenten eine Hochfrequenz-Empfangsvorrich­ tung enthält, die eine an dem Körper anzuordnende, gal­ vanisch von den übrigen Teilen der Hochfrequenz-Empfangs­ vorrichtung getrennte Lokalspuleneinrichtung sowie eine die Lokalspuleneinrichtung umgebende, mit dieser induktiv gekoppelte äußere Empfangsantenne aufweist. Ein entspre­ chendes Hochfrequenz(HF)-System geht aus der DE-OS 35 00 456 hervor.

Anlagen zum Erzeugen von Schnittbildern eines zu untersu­ chenden Objektes, insbesondere eines menschlichen Körpers oder Körperteils, unter Anwendung magnetischer Kernreso­ nanzen sind an sich bekannt. Hierbei wird der zu untersu­ chende Körper in ein starkes homogenes Magnetfeld, das so­ genannte Grundfeld, eingebracht, das in dem Körper eine Ausrichtung der Kernspins von Atomkernen, insbesondere von an Wasser gebundenen Wasserstoffatomkernen (Protonen), be­ wirkt. Mittels hochfrequenter Anregungsimpulse werden dann diese Kerne zu einer Präzessionsbewegung angeregt. Nach dem Ende eines Anregungsimpulses präzessieren die Atomker­ ne mit einer Frequenz, die von der Stärke des Grundfeldes abhängt, und pendeln sich dann aufgrund ihrer Spins nach einer vorbestimmten Relaxationszeit wieder in die durch das Grundfeld vorgegebene Vorzugsrichtung ein. Durch rech­ nerische und/oder meßtechnische Analyse der integralen, hochfrequenten Kernsignale kann bezüglich einer Körper­ schicht aus der räumlichen Spindichte oder aus der Ver­ teilung der Relaxationszeiten ein Bild erzeugt werden. Die Zuordnung des in Folge der Präzessionsbewegung nachweisba­ ren Kernresonanzsignals zum Ort seiner Entstehung erfolgt durch Anwendung linearer Feldgradienten. Hierzu werden entsprechende Gradientenfelder dem Grundfeld überlagert und so gesteuert, daß nur in einer abzubildenden Schicht eine Anregung der Kerne erfolgt. Eine auf diesen physika­ lischen Effekten basierende Bilddarstellung ist bekannt unter der Bezeichnung Kernspin(KST)-Tomographie oder Nuclear-Magnetic-Resonance (NMR)-Tomographie.

Zur Hochfrequenz(HF)-Anregung der Kernspins ist eine Sen­ devorrichtung mit mindestens einer Antenne erforderlich. Wie aus der Literaturstelle "ntz Archiv", Band 11 (1989), Heft 5, Seiten 237 bis 243 oder aus der EP-B-0 073 375 hervorgeht, kann eine entsprechende Antenne als sogenann­ ter Ganzkörperresonator ausgebildet sein.

Sollen insbesondere Körperbereiche mit verhältnismäßig ge­ ringer Ausdehnung abgebildet werden, so kann eine Empfangs­ vorrichtung mit einer Lokalspuleneinrichtung vorgesehen werden. Eine solche Lokalspuleneinrichtung weist eine Ober­ flächen- oder Lokalspule auf, die einfach auf den abzubil­ denden Körperteil, beispielsweise einen Wirbel, das Mit­ telohr oder ein Auge aufgelegt wird. Eine solche Lokal­ spule besteht im einfachsten Fall aus einer kreisförmigen Antennenschleife aus Draht, die an mindestens einer Stelle eine durch einen Kondensator überbrückte Trennstelle auf­ weist und die hochfrequenzmäßig beschaltet ist (vgl. die genannte Literaturstelle aus "ntz Archiv"). Im allgemei­ nen verwendet man eine derartige Lokalspule lediglich zum Empfang der durch die Kernspinanregung hervorgerufenen HF- Signale in Form eines entsprechenden B-Feldes, während die Anregung der Kernspins mit einer Sendeantenne, beispiels­ weise mit einer als Rundhohlleiterantenne gestalteten Ganzkörperantenne erfolgt. In einer entsprechenden Ausfüh­ rungsform eines HF-Systems sind somit für eine Bilderzeu­ gung zwei verschiedene HF-Vorrichtungen, nämlich eine HF- Sendevorrichtung und eine HF-Empfangsvorrichtung vorzu­ sehen.

Bei entsprechenden bekannten HF-Systemen werden die mit einer Lokalspule detektierten HF-Signale häufig über ein Zuleitungs- bzw. Anschlußkabel aus dem Untersuchungsbe­ reich der jeweiligen Anlage nach außen einer signalverar­ beitenden Elektronik zugeführt. Dabei kann jedoch das Zu­ leitungskabel hinderlich sein. Außerdem bilden sich auf dem Zuleitungskabel störende Mantelwellen aus, die zu einer unerwünscht hohen Leistungsdichte an dem zu unter­ suchenden Körper führen können. Diese Probleme sind prak­ tisch nicht mehr gegeben, wenn eine entsprechende Lokal­ spuleneinrichtung galvanisch von den übrigen Teilen der Empfangsvorrichtung getrennt wird. Bei einer solchen, aus der eingangs erwähnten DE-OS 35 00 456 zu entnehmenden Empfangsvorrichtung wird mit der Lokalspuleneinrichtung eine bestimmte Komponente des von dem Körper hervorgeru­ fenen B-Feldes erfaßt, die in der mindestens einen An­ tennenschleife der Lokalspuleneinrichtung einen entspre­ chenden Strom hervorruft. Das damit verbundene B-Feld wird mit einer zugeordneten Empfangsantenne detektiert, welche den zu untersuchenden Körper und damit auch die Lokalspu­ leneinrichtung umgibt. Das so in dieser äußeren Antenne induzierte Signal wird dann in bekannter Weise einer nach­ geordneten Elektronik zur Weiterverarbeitung zugeführt.

Bei einer derartigen Empfangsvorrichtung kann wegen der induktiven Kopplung zwischen der Lokalspuleneinrichtung und der äußeren Empfangsantenne das Meßsignal der Lokal­ spuleneinrichtung nur entsprechend der Kopplung geschwächt auf die äußere Empfangsantenne übertragen werden. Dann ist jedoch der von der äußeren Empfangsantenne verursachte Rauschanteil des Signals, das einer nachgeordneten Elek­ tronik zugeführt wird, nicht mehr vernachlässigbar. Die­ ses Problem hinsichtlich des Signal-zu-Rauschanteils bzw. S/N-Verhältnisses in dem der nachgeordneten signalverar­ beitenden Elektronik zugeführten HF-Signal ist insbeson­ dere dann von Bedeutung, wenn die feldsensitiven Teile der Lokalspuleneinrichtung verhältnismäßig klein sind oder die äußere Empfangsantenne einen verhältnismäßig schlechten Gütefaktor aufweist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, das HF- System mit den eingangs genannten Merkmalen dahingehend auszugestalten, daß die vorstehend erwähnten Probleme hin­ sichtlich einer Verschlechterung des Signal-zu-Rausch (S/N)-Verhältnisses zumindest verringert sind und dabei ein ungestörter Betrieb der verwendeten Elektronik gewähr­ leistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lokalspuleneinrichtung mindestens zwei Antennenschleifen enthält, zwischen die eine Verstärkereinheit geschaltet ist, und daß von der Lokalspuleneinrichtung aufgrund der von ihr detektierten, ursprünglichen B-Feld-Komponenten neue, mit der äußeren Empfangsantenneneinrichtung zu de­ tektierende B-Feld-Komponenten zu erzeugen sind, die zu­ mindest weitgehend orthogonal bezüglich der ursprünglichen B-Feld-Komponenten orientiert sind.

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen gewährleisten zum einen, daß das induktiv auf die äußere Empfangsantenne zu über­ tragende Signal der Lokalspuleneinrichtung hinreichend angehoben ist, so daß vorteilhaft der Rauschanteil der äußeren Empfangsantenne in dem S/N-Verhältnis nur noch von untergeordneter Bedeutung ist. Zum anderen werden vor­ teilhaft Probleme hinsichtlich einer Schwingungsneigung der Verstärkereinheit unterdrückt. Insbesondere bei einem verhältnismäßig hohen Verstärkungsfaktor der Verstärker­ einheit tritt nämlich eine Verkopplung von Ein- und Aus­ gang der Verstärkereinheit auf, die von dem zu untersu­ chenden Körper beeinflußt und so zu einer unerwünschten Schwingungsneigung führen kann. Deshalb sind erfindungsge­ mäß zwei entkoppelte Signalwege vorgesehen, nämlich zum einen für die Signalübertragung aus dem zu untersuchenden Körper hin zur Lokalspuleneinrichtung und zum anderen für die Übertragung der verstärkten Signale von der Lokalspu­ leneinrichtung hin zu der äußeren Empfangsantenne. Diese Entkopplung wird dadurch erreicht, daß für die beiden Signalwege nur zueinander orthogonale B-Feld-Komponenten berücksichtigt sind. Hierzu muß die Lokalspuleneinrichtung mindestens zwei Antennenschleifen besitzen. Dann ergeben sich zwei prinzipielle Möglichkeiten für die erwähnte Aus­ wahl der B-Feld-Komponenten:

• 1) Man ordnet die erste und zweite Antennenschleife ortho­ gonal zueinander an, so daß mit der ersten Antennen­ schleife nur eine vorbestimmte B-Feld-Komponente zu detektieren ist, während mit der zweiten Antennen­ schleife eine dazu orthogonale B-Feld-Komponente er­ zeugt wird;

oder

• 2) man detektiert mit beiden Antennenschleifen nur die eine vorbestimmte B-Feld-Komponente. Dann muß mit Hilfe der Verstärkereinheit gewährleistet werden, daß mit diesen beiden Antennenschleifen eine dazu orthogonale B-Feld-Komponente abgestrahlt wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen HF- Systems gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird nachfolgend auf die Zeichnung Bezug genommen, in deren Fig. 1 ein erfindungsgemäßes HF-System angedeutet ist. Aus Fig. 2 sind die Signalwege in der Empfangsvorrichtung dieses HF- Systems ersichtlich. Fig. 3 zeigt eine erste Ausbildungs­ möglichkeit einer Lokalspuleneinrichtung dieser Empfangs­ vorrichtung. Aus den Fig. 4 und 5 geht eine weitere Ausbildungsmöglichkeit einer Lokalspuleneinrichtung für zwei unterschiedliche Polarisationsverhältnisse hervor. Fig. 6 zeigt ein Ersatzschaltbild eines HF-Systems für eine zirkulare Polarisation. In den Figuren sind sich entsprechende Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.

Das in Fig. 1 als Längsschnitt schematisch veranschau­ lichte, allgemein mit 2 bezeichnete HF-System einer An­ lage zur Kernspintomographie befindet sich z. B. in einem in der Figur nicht dargestellten, hohlzylinderförmigen Grundfeldmagneten. Die Zylinderachse kann dabei in z-Rich­ tung eines rechtwinkligen x-y-z-Koordinatensystems liegen. Das HF-System 2 enthält eine HF-Sendevorrichtung, mit de­ ren Sendeantenne 3 beispielsweise ein Ganzkörperresonator zur Anregung von Kernspins in einem zu untersuchenden Kör­ per 4 oder Körperbereich abgebildet ist. Dieser Körper 4 ist in der Figur nur durch eine schraffierte Fläche sche­ matisch angedeutet und befindet sich innerhalb des von dem Ganzkörperresonator umschlossenen Raumes. Die Sende­ antenne weist zu einer beispielsweise linearen Polarisa­ tion zwei Antennenleiter 3a und 3b auf, die sich z. B. in z-Richtung erstrecken. Diese Antennenleiter sind über Re­ sonanzkondensatoren 5 und 6 mit einem hohlzylindrischen, konzentrisch um die z-Achse angeordneten HF-Schirm 7 ver­ bunden. Dieser z. B. aus einer Cu-Folie bestehende HF- Schirm ist für niederfrequente Cradientenfelder durchläs­ sig, jedoch für HF-Felder praktisch undurchlässig. Er bil­ det zusammen mit den Antennenleitern 3a und 3b eine Rund­ hohlleiterantenne, deren Koppelelemente die Antennenleiter 3a und 3b sind. Das von dieser Antenne im Sendefall er­ zeugte gepulste Magnetfeld sei durch seine Induktion B_S angedeutet, deren ortsabhängige Richtung in der Figur in bekannter Weise durch Punkte und Kreuze veranschaulicht ist. Ein entsprechender Ganzkörperresonator ist z. B. aus der DE-OS 41 13 120 zu entnehmen. Statt eines solchen Ganz­ körperresonators in Form einer Rundhohlleiterantenne sind selbstverständlich auch andere, an sich bekannte Antennen­ konfigurationen, die resonante Schwingkreise darstellen, für die HF-Sendevorrichtung einsetzbar.

Das HF-System 2 ist ferner mit einer HF-Empfangsvorrich­ tung ausgestattet, mit der die durch Kernspinanregungen in dem Körper 4 hervorgerufenen HF-Signale zu empfangen sind und schließlich an eine nachgeordnete signalverarbeitende Elektronik weitergeleitet werden. Erfindungsgemäß enthält diese Empfangsvorrichtung zur Messung in einem verhältnis­ mäßig eng begrenzten Körperbereich eine in der Figur nur angedeutete Lokalspuleneinrichtung 10 mit mindestens zwei Antennenschleifen 11 und 12 sowie mit einer Verstärkerein­ heit 13. Diese an dem Körper 4, d. h. in der Nähe der Kör­ peroberfläche anzuordnende Lokalspuleneinrichtung ist nur sensitiv bezüglich einer vorbestimmten Komponente des hoch­ frequenten B-Feldes, welches den von dem Körper 4 aufgrund der Kernspinanregungen ausgehenden HF-Signalen (Feld) zu­ geordnet ist. Diese Komponente wird nachfolgend mit B1 be­ zeichnet. Das von der Lokalspuleneinrichtung detektierte HF-Feld wird nicht über eine mit dieser Einrichtung ver­ bundene Anschlußleitung an die nachgeordnete, signalverar­ beitende Elektronik weitergeleitet. Vielmehr wird das ver­ stärkte Signal in Form einer B-Feld-Komponente, die ortho­ gonal zu der detektierten B-Feld-Komponente (B1) ausgerich­ tet ist und nachfolgend mit B2 bezeichnet wird, induktiv auf eine zugeordnete Empfangsantenne übertragen. Die Lo­ kalspuleneinrichtung wird deshalb auch als "kabellos" betrachtet. Die die B2-Komponente detektierende Antenne soll außerhalb des Bereichs des zu untersuchenden Teils des Körpers 4 und der Lokalspuleneinrichtung 10 angeordnet sein. Sie wird deshalb nachfolgend als äußere, die Lokal­ spuleneinrichtung umgebende Empfangsantenne bezeichnet. Gemäß der in der Figur dargestellten Ausführungsform wird die Sendeantenne 3 zugleich auch als äußere Empfangsantenne verwendet. Darüber hinaus ist es ebensogut auch möglich, eine spezielle Empfangsantenne vorzusehen. Von der äußeren Empfangsantenne 3′ wird dann das detektierte HF-Signal an die nachgeordnete signalver­ arbeitende Elektronik in bekannter Weise abgeführt.

Die Signalwege in der erfindungsgemäß ausgestalteten HF- Einpfangsvorrichtung sind in Fig. 2 in Form einer Prinzip­ darstellung angedeutet. Bei der allgemein mit 15 bezeich­ neten HF-Empfangsvorrichtung werden zwei entkoppelte Si­ gnalwege W1 und W2 zum einen für die Signalübertragung aus dem zu untersuchenden Teil des Körpers 4 zur Lokalspulen­ einrichtung 10 und zum anderen des mit der Verstärkerein­ heit 13 verstärkten Signals von der Lokalspuleneinrichtung 10 zur Empfangsantenne 3′ genutzt. Dabei wird das Kernre­ sonanzsignal aus dem Körperteil z. B. in Form einer ersten B-Feld-Komponente B1 von der Antennenschleife 11 empfan­ gen, in der Verstärkereinheit 13 verstärkt und mittels der Antennenschleife 12 als zweite B-Feldkomponente B2, die orthogonal zu B1 ist, zu der Empfangsantenne 3′ weiterge­ geben (gesendet). Die Verstärkereinheit 13 ist dann ein 2-Torverstärker, dessen Verstärkung durch die Entkopplung der beiden Übertragungswege begrenzt wird. In der Figur soll durch die gestrichelte Linie 16 der Lokalspulenein­ richtung 10 angedeutet sein, daß auch mit beiden Anten­ nenschleifen 11 und 12 in einem ersten Spulenmode emp­ fangen und in einem zweiten Spulenmode gesendet werden kann. Die direkte Kopplung der Empfangsantenne 3′ mit dem Gewebe des Körpers 4 ist durch eine gepfeilte Linie 14 symbolisiert.

Bei einem HF-System mit linearer Polarisierung wird vor­ teilhaft für den Signalweg W1 Körper 4→ Lokalspulenein­ richtung 10 die B-Feld-Komponente B1 ausgenutzt, die senk­ recht zu dem von der Sendeantenne 3 erzeugten Sendefeld B_S steht. Die B-Feld-Komponente B2, deren Orientierung mit der des Sendeantennenfeldes B_S übereinstimmt, dient dann zur Kopplung Lokalspuleneinrichtung 10→ Empfangsantenne 3′. Eine hierfür mögliche Anordnung der Antennenschleifen 11 und 12 einer Lokalspuleneinrichtung 10a ist in Fig. 3 angedeutet. Die Normale N1 auf der von der Antennenschlei­ fe 11 aufgespannten Fläche ist senkrecht bezüglich der Normalen N2 ausgerichtet, die auf der von der Antennen­ schleife 12 aufgespannten Fläche steht. In die Richtungen von N1 und N2 weisen dabei auch die B-Feld-Komponenten B1 bzw. B2. In der Lokalspuleneinrichtung wird das empfangene Signal an einem Resonanzkondensator C1 in der Antennen­ schleife 11 abgenommen und der Verstärkereinheit 13 zu­ geführt. Das verstärkte Signal wird dann an einem Reso­ nanzkondensator C2 in die Antennenschleife 12 eingespeist. Wie ferner in Fig. 3 angedeutet ist, kann die abstrah­ lende Antennenschleife 12 auch eine kleinere geometrische Ausdehnung (Fläche) haben als die empfangende Antennen­ schleife 11. Jede Antennenschleife kann mindestens eine Windung aufweisen. Selbstverständlich ist es auch möglich, für jede Antennenschleife ein System aus mehreren Anten­ nenschleifen vorzusehen.

Eine weitere Möglichkeit der Ausbildung einer Lokalspulen­ einrichtung 10b ist in Fig. 4 veranschaulicht. Hierbei wird von einer Doppelschleifenanordnung vom sogenannten "Butterfly-Typ" ausgegangen, wie er prinzipiell aus "Mag. Reson. Med.", Vol. 4, 1987, Seiten 179 bis 184 bekannt ist. Bei diesem Typ liegen die beiden Antennenschleifen 11 und 12 im Gegensatz zu der Ausführungsform der Lokalspu­ leneinrichtung 10a nach Fig. 3 in einer gemeinsamen Ebe­ ne. Die Verstärkereinheit 13 der mit 10b bezeichneten Ein­ richtung enthält ihr Eingangssignal aus der B-Feld-Kompo­ nente B1, die senkrecht zu der mit den Schleifen 11 und 12 belegten Fläche gerichtet ist, so daß in den beiden Schlei­ fen 11 und 12 gleichsinnig orientierte Ströme angeregt werden. Die Verstärkereinheit gibt dann ihr Eingangssignal in den dazu orthogonalen B-Feld-Mode B2, der als Strom die beiden Schleifen in entgegengesetzter Richtung durchsetzt. Die Kondensatoren C3 und C4 dienen zu einer Kompensation der Schleifenkopplung für gleiche Resonanzfrequenzen der beiden Schwingungsmoden. Das die beiden Antennenschleifen 11 und 12 verknüpfende Netzwerk, das die Verstärkereinheit 13 mit umfaßt, ist in der Figur mit 17 bezeichnet.

Bei einem zirkular polarisierenden HF-System wird aus dem Körper 4 nur die rechtsdrehende B-Feld-Komponente B1 emp­ fangen. Das empfangene Signal wird verstärkt und wieder so in die Antennenschleifen eingespeist, daß ein linksdrehen­ des B-Feld mit der Komponente B2 entsteht. Auch hier sind dann Eingang und Ausgang der verwendeten Verstärkereinheit entkoppelt. Für ein entsprechendes HF-System können sowohl die Ausführungsform einer Lokalspuleneinrichtung 10a gemäß Fig. 3 als auch die Ausführungsform einer Lokalspulenein­ richtung 10b gemäß Fig. 4 zugrundegelegt werden. Ein Aus­ führungsbeispiel einer Lokalspuleneinrichtung 10c mit zwei Antennenschleifen 11 und 12 in einer Doppelschleifenanord­ nung entsprechend Fig. 4 geht aus Fig. 5 hervor. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die orthogonalen B-Feld- Komponenten für den rechtsdrehend zirkularen Empfang in einer auch als π/2-Hybrid bezeichneten 90°-Hybridschal­ tung 13a der Verstärkereinheit 13 zusammengeführt. Ein Ab­ schlußwiderstand an der Hybridschaltung ist mit 13c be­ zeichnet. Das mittels eines Reflexionsverstärkers 13b verstärkte Signal wird dann wieder der gleichen Hybrid­ schaltung zugeführt, die daraus mit den Schleifen 11 und 12 ein linksdrehend zirkulares Signal unter Ausbildung der B-Feld-Komponente B2 zu der äußeren Empfangsantenne aus­ sendet. Das vorzusehende Netzwerk zwischen den beiden An­ tennenschleifen 11 und 12, an welches die Hybridschaltung 13a angeschlossen ist, ist in der Figur mit 18 bezeichnet.

Bei einer linear polarisierten Sendeantenne 3 zusammen mit einer linear polarisierenden Lokalspuleneinrichtung 10 sind aufgrund der erfindungsgemäßen Maßnahmen Ein- und Ausgang der mit den Antennenschleife 11 und 12 verbundenen Verstärkereinheit 13 entkoppelt. Dieselben Verhältnisse er­ geben sich bei einer zirkular polarisierenden Sendeantenne und einer zirkular polarisierenden Lokalspuleneinrichtung mit gegensinnigen Drehrichtungen der B-Felder für Ein- und Ausgang der Verstärkereinheit. D.h., für das HF-System nach der Erfindung werden vorteilhaft gleiche Polarisie­ rungsverhältnisse für die HF-Sendevorrichtung und die HF-Empfangsvorrichtung vorgesehen.

Eine kabellose, linear polarisierende Lokalspuleneinrich­ tung in einer linear polarisierenden Sendevorrichtung unterliegt gegenüber einer über Zuleitungskabel ange­ schlossenen Lokalspuleneinrichtung Einschränkungen hin­ sichtlich der Positionierung. So müssen orthogonale B-Feld-Orientierungen von Sendevorrichtung und dem Sen­ desystem der Lokalspuleneinrichtung vermieden werden, weil sonst eine Signalübertragung unterdrückt würde.

Neben den in den Fig. 1 bis 5 angedeuteten Bauteilen muß eine Lokalspuleneinrichtung eines erfindungsgemäßen HF-Systems auch eine Stromversorgung für die Verstärker­ einheit 13 besitzen, die sich im allgemeinen aus einem Vorverstärker und gegebenenfalls aus einer zum Betrieb er­ forderlichen Zusatzelektronik zusammensetzt. Als Haupt­ verbraucher mit etwa 10 mA bei 10 bis 15 V Betriebsspan­ nung für eine optimale Rauschzahl ist ein üblicherweise verwendeter Dualgate-MOSFET (Metal Oxide Semiconductor- Feldeffekttransistor) anzusehen. Da dieser nur jeweils für einige Sekunden nach den Sendeimpulsen der Sendevorrich­ tung aktiviert sein muß, kann eine Stromversorgung aus unmagnetischen Lithiumbatterien oder aus Bleiakkus eine ausreichende Betriebsdauer gewährleisten.

Für einen Sendebetrieb müssen die verwendeten Antennen­ schleifen der Lokalspuleneinrichtung verstimmt werden. Dies kann z. B. durch eine passive Verstimmschaltung er­ zielt werden, bei der über zwei antiparallele Schaltdioden bei hohen Empfangspegeln der jeweiligen Leiterschleife eine Induktivität gleicher Größe parallelgeschaltet wird und somit die Resonanzfrequenz erhöht wird. Gleichzeitig kann vorteilhaft das Ansprechen der Verstimmschaltung detektiert werden und dadurch die Stromversorgung der Verstärkereinheit für eine vorgebbare Zeitspanne einge­ schaltet werden, damit nach dem Ende eines Sendeimpulses ein Empfangsbetrieb möglich ist.

Aufgrund der Verwendung einer kabellosen Lokalspulenein­ richtung können ferner einige Anpassungen an eine gleich­ zeitig zum Empfang dienende Sendevorrichtung erforderlich sein. So ist gegebenenfalls bei einer linear polarisie­ renden Sendevorrichtung am Empfängereingang ein zusätzli­ cher Anpaßtransformator vorzusehen, da die Lokalspulen­ einrichtung durch eine für sie erforderliche Verstimm­ schaltung die Sendevorrichtung beim Sendebetrieb und Empfangsbetrieb unterschiedlich belastet. Die Abstimmung des Anpaßtransformators kann ähnlich wie bei bekannten Lokalspuleneinrichtungen mit Kabelanschluß durch Senden vom Empfängereingang in die Antenne bei kleinen Pegeln geschehen, wobei die Verstimmschaltung der Lokalspulen­ einrichtung noch nicht ansprechen darf.

Bei einer zirkular polarisierenden Sendevorrichtung wird die linksdrehende B-Feld-Komponente ausgekoppelt. Ein Er­ satzschaltbild eines entsprechenden HF-Systems ist in Fig. 6 veranschaulicht. Dieses HF-System umfaßt eine Lo­ kalspuleneinrichtung 20 mit zwei Antennenschleifen 21 und 22, ein mit einem Abschlußwiderstand 13c abgeschlossenes 90°-Hybrid 13a sowie einem Reflexionsverstärker 13b. Eine Sende- und Empfangsvorrichtung 25 enthält einen Ganzkör­ perresonator 26 mit zwei Antennenteilsystemen 26a und 26b, die an ein 90°-Hybrid 27 angeschlossen sind. Dieses Hybrid ist an einem seiner Anschlüsse mit einem Empfänger 28 ver­ bunden, der bei einem Normalbetrieb (ohne Lokalspulenein­ richtung 20) verwendet wird. Ein zweiter Anschluß des Hybrids 27 führt zu einem Sende-Empfangs-Umschalter 30. Dieser Umschalter verbindet im Sendefall einen Sender 31 mit dem Hybrid 27, während im Empfangsfall mit Lokalspu­ leneinrichtung 20 über diesen Umschalter ein Empfänger 32 mit dem Hybrid 27 verbunden wird.

Wenn bei einer zirkular polarisierenden Sendevorrichtung deren beide erforderlichen Antennenteilsysteme (26a, 26b) getrennt werden, so ist es möglich, zusammen mit einer linear polarisierenden Lokalspuleneinrichtung ein Teil­ system der Sendevorrichtung für den Empfang und das an­ dere Teilsystem für den Sendebetrieb zu verwenden. Ein zusätzlicher Anpaßtransformator ist dann nicht erforder­ lich.

Claims (9)

1. Hochfrequenz-System einer Anlage zur Kernspintomogra­ phie, das

• a) zur Anregung von Kernspins in einem zu untersuchenden Körper mit einer Hochfrequenz-Sendevorrichtung verse­ hen ist

und

• b) zur Detektion von durch die Kernspinanregung verursach­ ten hochfrequenten B-Feld-Komponenten eine Hochfre­ quenz-Empfangsvorrichtung enthält, die
• - eine an dem Körper anzuordnende, galvanisch von den übrigen Teilen der Hochfrequenz-Empfangsvorrichtung getrennte Lokalspuleneinrichtung sowie
• - eine die Lokalspuleneinrichtung umgebende, mit dieser induktiv gekoppelte äußere Empfangsantenne aufweist,

dadurch gekennzeichnet, daß die Lokalspuleneinrichtung (10, 10a, 10b, 10c, 20) mindestens zwei Antennenschleifen (11, 12; 21, 22) enthält, zwischen die eine Verstärkereinheit (13) geschaltet ist, und daß von der Lokalspuleneinrichtung aufgrund der von ihr de­ tektierten, ursprünglichen B-Feld-Komponenten (B1) neue, mit der äußeren Empfangsantenne (3′) zu detektierende B-Feld-Komponenten (B2) zu erzeugen sind, die zumindest weitgehend orthogonal bezüglich der ursprünglichen B- Feld-Komponenten (B1) orientiert sind.

2. Hochfrequenz-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Antennen­ schleifen (11, 12) der Lokalspuleneinrichtung (10a) ortho­ gonal zueinander angeordnet sind und mit einer Antennen­ schleife (11) die ursprüngliche B-Feld-Komponente (B1) zu empfangen und mit der anderen Antennenschleife (12) die neue B-Feld-Komponente (B2) zu erzeugen sind.

3. Hochfrequenz-System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Antennen­ schleife (12) zur Erzeugung der neuen B-Feld-Komponente (B2) eine kleinere geometrische Ausdehnung hat als die zur Detektion der, ursprünglichen B-Feld-Komponente (B1) dienende Antennenschleife (11).

4. Hochfrequenz-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit den beiden Anten­ nenschleifen (11, 12) sowohl die ursprüngliche B-Feld- Komponente (B1) zu detektieren als auch die neue B-Feld- Komponente (B2) zu erzeugen sind.

5. Hochfrequenz-System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Empfangsantenne (3′) zugleich als eine Sendeanten­ ne (3) der Hochfrequenz-Sendevorrichtung vorgesehen ist.

6. Hochfrequenz-System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochfrequenz-Sendevorrichtung eine von der äußeren Emp­ fangsantenne unabhängige Sendeantenne aufweist.

7. Hochfrequenz-System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für die Hochfrequenz-Sendevorrichtung und die Hochfrequenz- Empfangsvorrichtung gleiche Polarisationsverhältnisse vor­ gesehen sind.