DE4343932C2 - Lokalantenne für ein Magnetresonanzgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lokalantenne für ein Magnet­ resonanzgerät mit einem als in sich geschlossene Windung aus­ gebildeten ersten Leiter, wobei der erste Leiter einen ersten und einen zweiten Anschlußpunkt umfaßt, welche Anschlußpunkte den ersten Leiter in zwei Teilleiter mit gleicher Induktivi­ tät aufteilen, mit einem im wesentlichen geraden zweiten Leiter, der mit seinem erstem Ende mit dem ersten Anschluß­ punkt verbunden ist und der zum zweiten Anschlußpunkt hin ausgerichtet ist, und mit einem ersten und einem zweiten Signalanschluß zum Zuführen und/oder Abgreifen eines Anten­ nensignals, wobei der erste Signalanschluß mit dem zweiten Anschlußpunkt verbunden ist.

Eine Lokalantenne der eingangs genannten Art ist aus der EP 0 274 773 A1 bekannt. Als Antenne wirksam ist der im wesent­ lichen gerade zweite Leiter, der tangential gerichtete Mag­ netfelder erzeugt. Liegen sowohl der als geschlossene Windung ausgebildete erste Leiter als auch der im wesentlichen gerade zweite Leiter in einer Ebene, ist die Richtung des hochfre­ quenten Magnetfeldes oberhalb oder unterhalb des zweiten Lei­ ters parallel zu dieser Ebene ausgerichtet. Die Lokalantenne befindet sich in der Untersuchungsposition an einer Seite des Untersuchungsgebiets, wobei die Lokalantenne so ausgerichtet ist, daß im Untersuchungsgebiet das hochfrequente Magnetfeld senkrecht auf einem im Magnetresonanzgerät vorhandenen Haupt­ magnetfeld steht. Für den Empfangsfall weist die Antenne ana­ loge Eigenschaften für die Empfindlichkeit auf, d. h. sie empfängt vorzugsweise Signale von Magnetfeldern, die tangen­ tial zum im wesentlichen geraden zweiten Leiter ausgerichtet sind. Die in bezug auf Erd- oder Massepotential symmetrische Lokalantenne benötigt jedoch aufwendige Anpassungsglieder, um an unsymmetrische Übertragungsglieder angeschlossen zu wer­ den. Dabei ist die Anpassung frequenzabhängig, sie ist somit nur für einen begrenzten Arbeitsfrequenzbereich optimal.

Aus der US-PS 4 816 766 ist eine Lokalantenne mit einer axialen Antennencharakteristik bekannt. Sie ist als Rahmenan­ tenne mit einer Windung ausgebildet. Die Windung ist koaxial von einer Abschirmung umhüllt, wobei die Abschirmung diame­ tral zur Einspeisung eine Unterbrechung aufweist. Die Lokal­ antenne kann unmittelbar an unsymmetrische Übertragungsglie­ der angeschlossen werden.

Aus der EP 0 303 879 A1 ist ebenfalls eine Lokalantenne mit axialer Antennencharakteristik bekannt. Die Lokalantenne ist als Rahmenantenne mit mehreren, vorzugsweise mit zwei Win­ dungen aufgebaut. Die Lokalantenne kann unmittelbar an eine unsymmetrische Übertragungsleitung angeschlossen werden. Um einen einfachen und kompakten Aufbau zu ermöglichen, ist nur die erste Windung mit einer koaxialen Abschirmung versehen. Die zweite und ggf. weitere Windungen besitzen keine Abschir­ mung.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Lokal­ antenne mit einer tangentialen Antennencharakteristik anzu­ geben, die unmittelbar an unsymmetrische Übertragungsglieder angeschlossen werden kann.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der erste Leiter mit einer koaxialen Abschirmung umhüllt ist, daß das zweite Ende des zweiten Leiters in der Nähe des zweiten Anschlußpunkt es mit der Abschirmung verbunden ist und daß die Abschirmung mit dem zweiten Signalanschluß verbunden ist. Diese Lokalantenne läßt sich ohne weitere Anpassungsglieder unabhängig von der Arbeitsfrequenz an unsymmetrische Übertragungsglieder an­ schließen.

Ausgehend von der Lokalantenne mit tangentialer Antennencha­ rakteristik lassen sich Lokalantennenanordnungen mit zwei voneinander entkoppelten Lokalantennen aufbauen, die zum einen unmittelbar an unsymmetrische Übertragungsglieder ange­ schlossen werden können und zum anderen unabhängig von durch das Untersuchungsgebiet selbst verursachten kapazitiven Ver­ stimmungen sind. Es lassen sich hohe Kanaltrennungen auch bei gleichen Arbeitsfrequenzen der beiden Lokalantennen realisie­ ren. Damit kann die Lokalantennenanordnung - bei entsprechen­ der Antennensignalverarbeitung - ebenso als zirkular polari­ sierende Antenne wie auch als Antenne für Spektroskopie-Untersuchungen unter Ausnutzung des Nuklear-Overhauser-Effekts eingesetzt werden. Experimente, die den Nuklear-Overhauser-Effekt z. B. bei der Untersuchung von ¹⁹Fluor- und Protonenentkopplung ausnutzen, benötigen gleich­ zeitig Arbeitsfrequenzen, die sich um weniger als 10% unterscheiden.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Antennenanordnung mit zwei entkoppelten Lokalantennen ist dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Lokalantenne parallel zur ersten Lokalantenne angeordnet ist, wobei sich die im wesentlichen geraden zwei­ ten Leiter der beiden Lokalantennen unter einem rechten Win­ kel kreuzen. Die Antennencharakteristik der beiden Lokalan­ tennen sind tangential ausgerichtet und stehen senkrecht auf­ einander. Diese Anordnung eignet sich sowohl zur Erzeugung und Messung von zirkular polarisierenden Magnetfeldern wie auch zur Durchführung von Doppelfrequenzexperimenten.

Eine weitere vorteilhafte Lokalantennenanordnung zeichnet sich dadurch aus, daß eine zweite, als Rahmenantenne mit Faraday-Abschirmung ausgebildete Lokalantenne parallel zur ersten Lokalantenne angeordnet ist, wobei beide Lokalantennen ein gemeinsames Untersuchungsgebiet definieren. Auch diese Lokalantennenanordnung läßt sich an unsymmetrische Übertra­ gungsglieder direkt anschließen und ist unempfindlich gegen­ über kapazitiver Verstimmungen durch das Untersuchungsgebiet. Sie besitzt jedoch eine tangentiale und eine axiale Antennen­ charakteristik.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von zwei Figuren er­ läutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Lokalantenne und eine Lokalantennenanordnung mit tangentialen Magnetfeldern und

Fig. 2 eine Lokalantennenanordnung mit einem tangentialen und einem axialen Magnetfeld.

Fig. 1 zeigt eine an sich symmetrische Lokalantenne 2, die an einem unsymmetrischen ersten und zweiten Signalanschluß 4 bzw. 6 mit einem unsymmetrischen Anpaßnetzwerk 8 verbunden ist. Die Lokalantenne 2 umfaßt einen als in sich geschlossene Windung ausgebildeten ersten Leiter 10, wobei der Leiter 10 hier einen Kreis bildet. Diametral gegenüber sind auf dem kreisförmigen Leiter 10 ein erster und ein zweiter Anschluß­ punkt 12 bzw. 14 angeordnet. Die beiden Anschlußpunkte 12, 14 unterteilen den Leiter 10 in zwei Teilleiter 11 mit gleicher Induktivität. Ein zweiter Leiter 16A ist mit seinem ersten Ende 18 mit dem ersten Anschlußpunkt 12 verbunden. Der Leiter 16A ist entlang einer Linie ausgerichtet, die durch den ersten und zweiten Anschlußpunkt 12, 14 geht. Der erste Lei­ ter 10 ist im Gegensatz zum zweiten Leiter 16A von einer koaxialen Abschirmung 20 umhüllt, die am ersten Anschlußpunkt eine Unterbrechung 22 aufweist. Die Unterbrechung 22 befindet sich in der Nähe des Strommaximums auf dem ersten Leiter 10 und verhindert Wirbelströme in der Abschirmung 20. In der Nähe des zweiten Anschlußpunktes 14 ist das zweite Ende 24 des zweiten Leiters 16A mit der Abschirmung 20 verbunden.

Das Anpaßnetzwerk 8 umfaßt zwei einstellbare Kondensatoren 26 und 28, mit denen die Lokalantenne auf die Arbeitsfrequenz abgestimmt und auf den Wellenwiderstand einer anschließbaren Koaxialleitung von z. B. 50 Ohm angepaßt werden kann.

Eine erste Lokalantennenanordnung mit zwei voneinander unab­ hängigen Lokalantennen geht aus von der vorstehend beschrie­ benen Lokalantennen 2. Eine zweite, gleiche Lokalantenne mit ihrem geraden Leiter 16B ist koaxial zur ersten Lokalantenne 2 um 90° gedreht angeordnet. Die beiden geraden Leiter 16A und 16B der beiden Lokalantennen 2 kreuzen sich nun unter einem rechten Winkel. Der Kreuzungspunkt liegt jeweils in der Mitte der beiden geraden Leiter 16A, 16B. In Fig. 1 ist die Lokalantennenanordnung dadurch symbolisiert, daß der zur zweiten Lokalantenne gehörende gerade Leiter 16B gestrichelt dargestellt ist. Die beiden Lokalantennen 2 in der Lokal­ antennenanordnung sind bei gleichen Arbeitsfrequenzen im allgemeinen gleich groß, dann decken sich die ersten Leiter 10 der beiden Lokalantennen 2.

Eine weitere Lokalantennenanordnung 30 ist in Fig. 2 darge­ stellt. Die Lokalantennenanordnung 30 besteht aus einer ersten Lokalantenne 2, wie sie schon anhand von Fig. 1 er­ läutert wurde. Koaxial und parallel zur ersten Lokalantenne 2 ist eine zweite, als Rahmenantenne mit Faraday-Abschirmung ausgebildete Lokalantenne 32 angeordnet. Es wird beispiels­ weise eine Rahmenantenne mit Faraday-Abschirmung verwendet, wie sie in der US-PS 4 816 766 beschrieben ist. Beide Lokal­ antennen 2, 32 definieren ein gemeinsames Untersuchungs­ gebiet, wobei die Lokalantenne 2 eine tangentiale Magnetfeld­ richtung und die Lokalantenne 32 eine axiale Antennencharak­ teristik aufweist. Die Rahmenantenne 32 ist kreisförmig aus­ gebildet und besteht aus einem mit einer koaxialen Abschir­ mung 32 versehenen Leiter 34, wobei die Abschirmung 33 an einem der Einspeisestelle gegenüberliegenden Punkt ebenfalls wie die Lokalantenne nach Fig. 1 eine Unterbrechung 22 auf­ weist. Im Gegensatz zur Lokalantenne 2 ist der Mittelleiter 34 der Lokalantenne 32 nicht geschlossen, sondern mit der koaxialen Abschirmung 33 elektrisch leitend verbunden. Auch die Lokalantenne 32 kann an ihren Anschlußpunkten 36 und 38 mit unsymmetrischen Übertragungsgliedern verbunden werden.

Wegen der nahezu vollständigen Entkopplung zwischen den bei­ den Lokalantennen in den beiden Lokalantennenanordnung lassen sich die Lokalantennenanordnung sowohl mit gleichen als auch mit unterschiedlichen Arbeitsfrequenzen für die Bildgebung oder Spektroskopie betreiben, ohne daß eine gegenseitige Be­ einflussung vorhanden ist.

Claims (8)

1. Lokalantenne (2) für ein Magnetresonanzgerät mit einem als in sich geschlossene Windung ausgebildeten ersten Leiter (10), wobei der erste Leiter (10) einen ersten und einen zweiten Anschlußpunkt (12 bzw. 14) umfaßt, welche Anschluß­ punkte (12, 14) den ersten Leiter (10) in zwei Teilleiter (11) mit gleicher Induktivität aufteilen, mit einem im wesent­ lichen geraden zweiten Leiter (16A), der mit seinem ersten Ende (18) mit dem ersten Anschlußpunkt (12) verbunden ist und der zum zweiten Anschlußpunkt (14) hin ausgerichtet ist, und mit einem ersten und einem zweiten Signalanschluß (4 bzw. 6) zum Zuführen und Abgreifen eines Antennensignals, wo­ bei der erste Signalanschluß (4) mit dem zweiten Anschluß­ punkt (14) verbunden ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der erste Leiter (10) mit einer koaxi­ alen Abschirmung (20) umhüllt ist, die am ersten Anschluß­ punkt (12) unterbrochen ist, daß das zweite Ende (24) des zweiten Leiters (16A) in der Nähe des zweiten Anschlußpunktes (14) mit der Abschirmung (20) verbunden ist und daß die Ab­ schirmung (20) mit dem zweiten Signalanschluß (6) verbunden ist.

2. Lokalantenne nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die in sich geschlossene Windung einen Kreis bildet.

3. Lokalantennenanordnung mit einer ersten Lokalantenne (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine zweite Lokalantenne (2) nach Anspruch 1 oder 2 parallel zur ersten Lokalantenne (2) an­ geordnet ist, wobei sich die im wesentlichen geraden zweiten Leiter (16A, 16B) der beiden Lokalantennen (2) unter einem rechten Winkel (29) kreuzen.

4. Lokalantennenanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die im wesentlichen geraden zweiten Leiter (16A, 16B) jeweils in ihrer Mitte kreuzen.

5. Lokalantennenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Lokalantennen (2) gleich sind.

6. Lokalantennenanordnung mit einer ersten Lokalantenne (2) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine zweite, als Rahmen­ antenne mit Faraday-Abschirmung ausgebildete Lokalantenne (30) parallel zur ersten Lokalantenne (2) angeordnet ist, wobei die beiden Lokalantennen (2, 30) ein gemeinsames Unter­ suchungsgebiet definieren.

7. Lokalantennenanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmenantenne (30) kreisförmig ausgebildet ist.

8. Lokalantennenanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Lokalantennen (20; 2, 30) verschiedene Arbeitsfrequenzen besitzen.