DE4343931A1 - Lokalantenne für ein Magnetresonanzgerät - Google Patents
Lokalantenne für ein MagnetresonanzgerätInfo
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- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
- G01R33/32—Excitation or detection systems, e.g. using radio frequency signals
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Description
Die Erfindung betrifft eine Lokalantenne für ein Magnetre
sonanzgerät mit einer ersten und einer dazu axial beabstan
deten zweiten Spule, die beide mindestens eine Windung um
fassen.
In diagnostischen Magnetresonanzgeräten werden Lokalantennen
für Untersuchungen von Teilgebieten eingesetzt, weil sie
gegenüber den fest im Gerät eingebauten Ganzkörperantennen im
Empfangsfall ein Signal mit einem geringeren Rauschanteil
liefern. Auch beim Senden können Lokalantennen Vorteile
haben, weil nur in einem kleinen Untersuchungsgebiet die
Atomkerne angeregt werden. Diese Eigenschaft wird z. B. bei
spektroskopischen Untersuchungen genutzt. Zur Anwendung
werden Lokalantennen in die Nähe des Untersuchungsgebiets
gebracht, wobei sich das im Empfangsfall genutzte Signal-
Rauschverhältnis und die im Sendefall genutzte Selektivität
mit zunehmender Nähe zum Untersuchungsgebiet verbessern.
Nachteilig dabei ist jedoch die in Antennenleiternähe starke
Inhomogenität der im Sendebetrieb erzeugten magnetischen
Hochfrequenzfelder und der im Empfangsbetrieb vorhandenen
Empfindlichkeit für magnetische Hochfrequenzfelder. Die
Inhomogenität bewirkt im Sendebetrieb eine örtlich starke
Belastung des Untersuchungsgebiets durch elektromagnetische
Hochfrequenzfelder. Ohne besondere Maßnahmen zur Feldkompen
sation muß ein Sicherheitsabstand zwischen der Lokalantenne
und dem Untersuchungsgebiet eingehalten werden. Wünschenswert
wäre jedoch eine homogene Antennencharakteristik.
Eine Kompensation der magnetischen Feldüberhöhung in Anten
nenleiternähe ist aus der US-PS 4 752 738 bekannt. Dort ist
die eingangs genannte Lokalantenne beschrieben. Eine erste
Spule ist vorgesehen, unmittelbar auf die Oberfläche des
Untersuchungsgebiets aufgelegt zu werden. Eine gleichgroße
zweite Spule, jedoch mit doppelter Windungszahl wie die erste
Spule, ist mit einem Abstand in axialer Richtung von der
ersten Spule angeordnet. Die magnetische Feldüberhöhung der
Lokalantenne wird dadurch kompensiert, daß die Stromflußrich
tung in den beiden Spulen entgegengesetzt ist. Bei einigen
Anwendungen wirkt sich jedoch die verminderte Systemgüte der
Lokalantenne und damit die verminderte Empfindlichkeit
negativ aus. Die Systemgüte wird durch das L-C-Verhältnis
bestimmt.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Lokalan
tenne anzugeben, bei der die magnetische Feldüberhöhung in
Antennenleiternähe kompensiert ist, ohne die Empfindlichkeit
nennenswert zu verschlechtern.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die mindestens eine Win
dung der ersten Spule in einer Draufsicht die mindestens eine
Windung der zweiten Spule umschließt und daß die Spulen über
elektrische Verbindungsmittel so miteinander verbunden sind,
daß in den Spulen fließende Ströme eine gleiche Phasenlage
aufweisen. Die größere Spule ist dabei als Meßspule vorge
sehen, die in unmittelbare Nähe zum Untersuchungsgebiet ge
bracht wird. Die kleinere zweite Spule kompensiert die Feld
überhöhungen der Meßspule. Das geschieht dadurch, daß im
Sendebetrieb im Zwischenraum zwischen den beiden Spulen ein
gegenphasiges Feld aufgebaut, während im Empfangsbetrieb
Magnetfeldänderungen im Zwischenraum in den beiden Spulen
gegenphasige Felder induzieren. Dabei wird die sehr große
Feld- bzw. Empfindlichkeitsüberhöhung insbesondere an der
Spulen- bzw. Windungsinnenseite der Meßspule kompensiert.
Über die Windungsgröße der Kompensationsspule und mittels des
axialen Abstands der beiden Spulen kann die Feldkompensation
eingestellt werden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen die erste und
die zweite Spule einen gleichen Wickelsinn auf und sind
elektrisch parallel geschaltet. Damit ist die Induktivität
der Lokalantenne gering gehalten.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch
aus, daß eine dritte Spule mit mindestens einer Windung in
entgegengesetzter Richtung wie die erste Spule axial beab
standet von der zweiten Spule angeordnet ist, daß in einer
Draufsicht die mindestens eine Windung der dritten Spule die
mindestens eine Windung der zweiten Spule umschließt und daß
die dritte Spule mit der ersten und zweiten Spule über elek
trische Verbindungsmittel so verbunden ist, daß in den Spulen
fließende Ströme eine gleichen Phasenlage aufweisen. Damit
läßt sich mit einer einzigen Kompensationsspule die Feldüber
höhung in zwei Meßspulen kompensieren.
Ist die dritte Spule gleich wie die erste Spule ausgebildet,
wird eine Vorzugsseite der Lokalantenne vermieden. Die Lo
kalantenne weist somit ein gleiches Verhalten auf, unab
hängig, welche Seite in unmittelbare Nähe zum Untersuchungs
gebiet gebracht ist.
Durch eine unterschiedlich große erste und dritte Spule kann
ein Benutzer verschieden große Untersuchungsgebiete durch
180°-Drehung der Lokalantenne untersuchen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Win
dungen der Spulen mit koaxialen Faradayabschirmungen ver
sehen. Damit wird die kapazitive Verstimmung der Lokalantenne
durch das Untersuchungsgebiet verringert. Außerdem können
direkt unsymmetrische Übertragungsglieder angeschlossen
werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von 6 Figuren er
läutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Lokalantenne mit einer Meß
spule und einer Kompensationsspule,
Fig. 2 eine Lokalantenne, bei der die Windungen gegenüber der
Lokalantenne nach Fig. 1 mit einer Faradayabschirmung
versehen sind,
Fig. 3 eine Seitenansicht der Lokalantenne nach Fig. 1,
Fig. 4 ein Feldprofil der Oberflächenantenne,
Fig. 5 eine Lokalantenne ohne Vorzugsrichtung und
Fig. 6 eine Lokalantenne für zwei verschieden große Untersu
chungsgebiete.
Die in Fig. 1 in einer Draufsicht gezeigte Antennenanordnung
ist als Lokalantenne für ein Magnetresonanzgerät ausgebildet.
Sie umfaßt eine erste Spule 2 mit einer kreisförmigen Windung
als Meßspule und eine koaxial zur ersten Spule 2 angeordneten
zweiten Spule 4 mit ebenfalls einer kreisförmigen Windung.
Die erste Spule 2 ist größer und umschließt die zweite Spule
4. In der Draufsicht nicht zu erkennen ist, daß die beiden
Spulen 2 und 4 axial beabstandet in parallelen Ebenen liegen,
wie in Fig. 3 in einer Seitenansicht gezeigt. Die Enden 6 bzw.
8 der Spulen 2 und 4 sind über elektrische Verbindungsmittel
10 so miteinander verbunden, daß in den Spulen 2, 4 fließende
Ströme, veranschaulicht durch einen Pfeil 12, eine gleiche
Phasenlage aufweisen. Über elektrische Anschlüsse 14, die mit
den Enden 6, 8 und den Verbindungsmitteln 10 verbunden sind,
kann ein Antennensignal zugeführt oder abgegriffen werden.
Fig. 2 zeigt eine zweite Lokalantenne, bei der die Windungen
der Spulen 2 und 4 im Unterschied zur Lokalantenne nach Fig. 1
jeweils mit einer aus der US-PS 4 816 766 bekannten Faraday-
Abschirmung 16 versehen sind. Die Faraday-Abschirmung 16 um
schließt die Windungen der Spulen 2 und 4 konzentrisch und
weist jeweils eine Unterbrechung auf, die in der Nähe des
Strommaximums auf den Spulen 2 und 4 angeordnet ist. Die
Faraday-Abschirmungen 16 erlauben den Anschluß von unsymme
trischen Übertragungsgliedern, wie z. B. unsymmetrische
Anpaßnetzwerke zur Abstimmung der Lokalantenne auf die
Arbeitsfrequenz und zur Anpassung der Lokalantenne an den
Wellenwiderstand einer Koaxialleitung, und vermindern eine
kapazitive Verstimmung durch das Untersuchungsgebiet.
Über den in Fig. 3 erkennbaren Abstand a der beiden Spulen 2
und 4 zueinander und dem Durchmesser D der Kompensationsspule
4 läßt sich der Feldverlauf in der Nähe der Antennenleiter
der Spule 2 beeinflussen. Vorausgesetzt ist in beiden Spulen
2 und 4 eine gleiche Stromrichtung, veranschaulicht durch in
den Windungsleiterquerschnitt eingezeichnete Kreuze und
Punkte, so daß die von den Strömen erzeugten magnetischen
Felder in einem Zwischenraum 20 zwischen den beiden Spulen 2
und 4 gegensinnig verlaufen. Der Abstand a liegt im Bereich
von 10% des Durchmessers der Meßspule 2, was im allgemeinen
mindestens der dreifache Leiterdurchmesser des Spulenleiters
ist.
Die sich im Sendebetrieb einstellende axiale Komponente der
Feldstärke entlang einer Meßlinie 22, die sich einige Milli
meter oberhalb der Meßspule 2 befindet und parallel zum
Durchmessers der Spule 2 verläuft, ist in Fig. 4 durch eine
ausgezogene Kurve 24 gezeigt. Analog ist im Empfangsfall die
Empfindlichkeit homogenisiert. Deutlich zu erkennen ist die
gegenüber einer nicht kompensierten Lokalantenne gleich
mäßigere Feldverteilung, die durch eine gestrichelte Linie 26
dargestellt ist.
Fig. 5 zeigt in einer Seitenansicht eine Lokalantenne, die
keine Vorzugsrichtung aufweist. Dazu ist gegenüberliegend zur
ersten Spule 2, also in entgegengesetzter Richtung wie die
erste Spule 2, eine dritte Spule 28 mit einer kreisförmigen
Windung koaxial beabstandet von der zweiten Spule 4 angeord
net. Die erste und dritte Spule 2 bzw. 28 sind gleich groß,
so daß die Lokalantenne eine gleiche Charakteristik in den
beiden gegenüberliegenden axialen Richtungen aufweist. Auch
hier muß in den einzelnen Spulen 2, 4, 28 die Phasenlage der
Ströme gleich sein, was wiederum durch Kreuze und Punkte in
den Windungsleiterquerschnitten symbolisiert ist. Die dazu
benötigten elektrischen Verbindungsmittel 10 sind in Fig. 5
aus Übersichtlichkeitsgründen jedoch nicht dargestellt.
Eine Variante der Lokalantenne nach Fig. 5 ist in Fig. 6 ge
zeigt, wobei sich durch die unterschiedlich großen Durch
messer der Meßspulen 2 und 28 unterschiedlich große Unter
suchungsgebiete ergeben. Über den Abstand der Meßspulen 2 und
28 von der Kompensationsspule 4 läßt sich für beide Meßspulen
2, 28 eine homogene Charakteristik einstellen.
Die hier gezeigten Lokalantennen weisen kreisförmige Win
dungen auf. Jedoch können spezielle Lokalantennen an ent
sprechende Untersuchungsgebiete angepaßte Windungsformen
aufweisen. So ist es ebenfalls möglich, Spulen mit recht
eckiger, quadratischer, ovaler oder elliptischer Windungsform
mit entsprechenden Kompensationsspulen zu versehen. Auch dann
muß die Kompensationsspule in einer Draufsicht von der
Meßspule umschlossen werden, so daß sich in dem Zwischenraum
20 die Felder aufheben. Des weiteren können die von den Win
dungen umschlossenen Flächen gekrümmt sein, um eine weitere
Anpassung an ein Untersuchungsobjekt zu erreichen.
Claims (10)
1. Lokalantenne für ein Magnetresonanzgerät mit einer ersten
und einer dazu axial beabstandeten zweiten Spule (2 bzw. 4),
die beide mindestens eine Windung umfassen, dadurch
gekennzeichnet, daß die mindestens eine Win
dung der ersten Spule (2) in einer Draufsicht die mindestens
eine Windung der zweiten Spule (4) umschließt und daß die
Spulen (2, 4) über elektrische Verbindungsmittel (10) so mit
einander verbunden sind, daß in den Spulen (2, 4) fließende
Ströme (12) eine gleiche Phasenlage aufweisen.
2. Lokalantenne nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die mindestens eine Windung
der ersten Spule (2) und die mindestens eine Windung der
zweiten Spule (4) koaxial zueinander angeordnet sind.
3. Lokalantenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die mindestens eine
Windung der ersten Spule (2) und die mindestens eine Windung
der zweiten Spule (4) parallel zueinander verlaufen.
4. Lokalantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß die erste
Spule (2) und die zweite Spule (4) einen gleichen Wickelsinn
aufweisen und über die Verbindungsmittel (10) elektrisch
parallel geschaltet sind.
5. Lokalantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da
durch gekennzeichnet, daß eine dritte
Spule (28) mit mindestens einer Windung in entgegengesetzter
Richtung wie die erste Spule (2) axial beabstandet von der
zweiten Spule (4) angeordnet ist, daß in einer Draufsicht die
mindestens eine Windung der dritten Spule (28) die mindestens
eine Windung der zweiten Spule (4) umschließt und daß die
dritte Spule mit der ersten und zweiten Spule (2, 4) über
elektrische Verbindungsmittel (10) so verbunden ist, daß in
den Spulen (2, 4, 28) fließende Ströme (12) eine gleich Phasen
lage aufweisen.
6. Lokalantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da
durch gekennzeichnet, daß die erste
und dritte Spule (2, 28) gleich sind.
7. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die
erste und dritte Spule (2, 28) verschieden groß sind.
8. Lokalantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da
durch gekennzeichnet, daß die Win
dungen der Spulen (2, 4) mit koaxialen Faraday-Abschirmungen
(16) versehen sind.
9. Lokalantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da
durch gekennzeichnet, daß die Win
dungen der Spulen (2, 4, 28) parallel zueinander angeordnet
sind.
10. Lokalantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da
durch gekennzeichnet, daß die Win
dungen der Spulen (2, 4, 28) kreisförmig ausgebildet sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934343931 DE4343931C2 (de) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | Lokalantenne für ein Magnetresonanzgerät |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934343931 DE4343931C2 (de) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | Lokalantenne für ein Magnetresonanzgerät |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4343931A1 true DE4343931A1 (de) | 1995-07-13 |
DE4343931C2 DE4343931C2 (de) | 1997-09-04 |
Family
ID=6505836
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19934343931 Expired - Fee Related DE4343931C2 (de) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | Lokalantenne für ein Magnetresonanzgerät |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4343931C2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003180659A (ja) * | 2001-11-21 | 2003-07-02 | Koninkl Philips Electronics Nv | 磁気共鳴撮像装置用のrfコイル系 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4816766A (en) * | 1985-11-18 | 1989-03-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Surface coil for examination using a nuclear magnetic resonance apparatus |
-
1993
- 1993-12-22 DE DE19934343931 patent/DE4343931C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4816766A (en) * | 1985-11-18 | 1989-03-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Surface coil for examination using a nuclear magnetic resonance apparatus |
Non-Patent Citations (1)
Title |
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DE-Z: REQUARDT, H., SAUTER, R., BAYERL, J., WEBER, H.: "Helmholtzspulen in der Kern- spintomographie" in: electromedica 55, Heft 2, 1987, S. 61-67 * |
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JP2003180659A (ja) * | 2001-11-21 | 2003-07-02 | Koninkl Philips Electronics Nv | 磁気共鳴撮像装置用のrfコイル系 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4343931C2 (de) | 1997-09-04 |
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