DE4414371A1 - Diagnostisches Magnetresonanzgerät - Google Patents
Diagnostisches MagnetresonanzgerätInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein diagnostisches Magnetresonanzgerät
mit einem Untersuchungsraum, der zur Aufnahme wenigstens
eines Teils eines Patienten geeignet ist, mit einer Hochfre
quenzantenne zum Senden von Anregungsimpulsen in den Unter
suchungsraum und/oder zum Empfang von Magnetresonanzsignalen
aus dem Untersuchungsraum, mit einem Gradientenspulensystem
zum Erzeugen von magnetischen Gradientenfeldern im Untersu
chungsraum, wobei die Hochfrequenzantenne näher am Unter
suchungsraum angeordnet ist als das Gradientenspulensystem,
und einem zwischen der Hochfrequenzantenne und dem Gradien
tenspulensystem angeordneten Hochfrequenzschirm, der eine
erste und dazu gegenüberliegend angeordnet eine zweite elek
trisch leitfähige Schichtanordnung umfaßt, die durch ein
Dielektrikum voneinander getrennt sind, wobei die Schicht
anordnungen nebeneinander angeordnete Leiterbahnen umfassen,
die voneinander durch elektrisch isolierende Schlitze ge
trennt sind, und wobei die Schlitze in der ersten Schicht
anordnung gegenüber den Schlitzen in der zweiten Schichtan
ordnung versetzt angeordnet sind.
Ein diagnostisches Magnetresonanzgerät der eingangs genannten
Art ist aus der PCT-Veröffentlichung WO 91/19994 bekannt.
Zwischen einer Hochfrequenzantenne, die Anregungsimpulse in
ein Untersuchungsgebiet sendet und Magnetresonanzsignale aus
dem Untersuchungsgebiet empfängt, und einem Gradientenspulen
system ist zur Entkopplung ein Hochfrequenzschirm angeordnet.
Der Hochfrequenzschirm ist so ausgebildet, daß er für die vom
Gradientenspulensystem erzeugten Signale im Niederfrequenz
bereich durchlässig und für die von der Antenne erzeugten
Signale im Hochfrequenzbereich undurchlässig ist. Ein derar
tiges Frequenzverhalten wird durch Maßnahmen erreicht, wie
sie auch schon in der EP-A-0 151 726 beschrieben sind. Der
Hochfrequenzschirm ist geschlitzt, damit die im Hochfrequenz
schirm vom Gradientenspulensystem erzeugten Wirbelströme ge
ring sind. Die Schlitze reduzieren jedoch die Abschirmeigen
schaft für die von der Antenne abgestrahlten hochfrequenten
Signale. Daher umfaßt der Hochfrequenzschirm eine zweite,
ebenfallsgeschlitzte Schichtanordnung, deren Schlitze ge
genüber den Schlitzen in der ersten Schichtanordnung versetzt
sind. Der von der Antenne erzeugte Hochfrequenzstrom kann
sich nun über die so gebildeten Kapazitäten schließen. Auf
grund von dielektrischen Verlusten im Hochfrequenzschirm ver
ringert sich jedoch die Eigengüte der Antennen. Besonders die
Ganzkörperantenne ist wegen der räumlichen Nähe zum Hochfre
quenzschirm davon betroffen.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein diagnosti
sches Magnetresonanzgerät anzugeben, bei dem die dielek
trischen Verluste im Hochfrequenzschirm verringert sind, um
die Eigengüte der Antennen zu erhöhen.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in mindestens einer
Schichtanordnung benachbarte Leiterbahnen über hochfrequente
Ströme leitende Brücken miteinander verbunden sind, wobei die
Brücken so angeordnet sind, daß von der Hochfrequenzantenne
in der Schichtanordnung induzierte Ströme zwischen den be
nachbarten Leiterbahnen im wesentlichen über die Brücken
fließen. Es hat sich herausgestellt, daß durch die zusätz
lichen Brücken die Durchlässigkeit des Hochfrequenzschirms
für die Gradientenfelder nicht wesentlich beeinträchtigt
wird. Andererseits bewirken die Brücken, daß ein großer Teil
der induzierten hochfrequenten Ströme von einer Leiterbahn
zur benachbarten nicht mehr über das Dielektrikum fließt. Die
dielektrischen Verluste sind entsprechend verringert. Bei der
Anordnung der Brücken ist darauf zu achten, daß keine Ring
ströme über mehrere Leiterbahnen induziert werden können,
deren Resonanzfrequenz im Bereich der Arbeitsfrequenz des
Magnetresonanzgeräts liegt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus,
daß die Brücken durch Metallfolienstücke gebildet sind. Damit
sind ausgehend von einer geschlitzten Grundausführung die
Schichtanordnungen auf verschiedene Antennenausführungen und
Antennenformen anpaßbar.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch
aus, daß zumindest ein Teil der Brücken durch Kondensatoren
gebildet ist. Die Kondensatoren sind so bemessen, daß sie für
Arbeitsfrequenzen des Gradientenspulensystems einen erheb
lichen Widerstand besitzen, während ihr Widerstand für Ar
beitsfrequenzen der Hochfrequenzantenne vernachlässigbar ist.
Damit ist verhindert, daß sich für die Gradientenfelder im
Hochfrequenzschirm geschlossene Stromkreise über mehrere
Leiterbahnen bilden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist zumindest
ein Teil der Brücken über Lötverbindungen mit den Leiter
bahnen verbunden. Damit lassen sich die Schichtanordnungen
leicht an die verwendeten Antennenformen anpassen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die
Schichtanordnungen mit dem Dielektrikum als mindestens eine
gedruckte Leiterplatte ausgeführt, wobei zumindest ein Teil
der Brücken einstückig mit den Leiterbahnen ausgeführt ist.
Die Berücksichtigung der Brücken im Leiterplatten-Layout er
gibt eine kostengünstige Ausführung.
Ist nur eine Schichtanordnung mit Brücken versehen, lassen
sich die dielektrischen Verluste besonders gering halten,
wenn diese Schichtanordnung der Hochfrequenzantenne zugewandt
ist.
Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden anhand
von vier Figuren erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch den Aufbau eines diagnostischen Magnetre
sonanzgerätes,
Fig. 2 in einer Seitenansicht einen Ausschnitt einer Hoch
frequenzabschirmung,
Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Innenseite der Hochfrequenz
abschirmung mit Brücken und
Fig. 4 eine weitere Ausführung des Hochfrequenzschirms mit
verschieden ausgeführten Brücken.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Aufbau eines diagnostischen
Magnetresonanzgeräts sind mit 1, 2, 3 und 4 Spulen bezeich
net, die ein magnetisches Grundfeld B₀ in einem Untersu
chungsraum erzeugen, in welchem sich bei Anwendung zur medi
zinischen Diagnostik der zu untersuchende Körper 5 eines
Patienten befindet. Dem Untersuchungsraum sind außerdem
Gradientenspulen zugeordnet, die zur Erzeugung unabhängiger,
zueinander senkrechter Magnetfeldgradienten der Richtungen x,
y, z gemäß einem Koordinatenkreuz 6 vorgesehen sind. In Fig. 1
sind der Übersichtlichkeit halber nur die Gradientenspulen 7
und 8 bezeichnet, die zusammen mit einem Paar gegenüberlie
gender gleichartiger Gradientenspulen zur Erzeugung eines x-
Gradienten dienen. Die gleichartigen, nicht gezeichneten y-
Gradientenspulen liegen parallel zum Körper und oberhalb
sowie unterhalb von ihm. Die Gradientenspulen zur Erzeugung
des z-Gradientenfeldes sind quer zu Längsachse am Fuß- und
Kopfende angeordnet. Die Anordnung enthält außerdem noch eine
zur Erzeugung und/oder zum Empfang der Kernresonanzsignale
dienende Ganzkörper-Antenne 9 sowie eine nur zum Empfang von
Kernresonanzsignalen vorgesehene Lokalantenne 19.
Die von einer strichpunktierten Linie 10 umgrenzten Spulen 1,
2, 3, 4, 7, 8 ,9 stellen das eigentliche Untersuchungs
instrument dar. Es wird von einer elektrischen Anordnung aus
betrieben, die ein Netzgerät 11 zum Betrieb der Spulen 1 bis
4 sowie eine Gradientenstromversorgung 12, an welcher die
Gradientenspule 7 und 8 sowie die weiteren Gradientenspulen
liegen, umfaßt. Ein von einem Prozeßrechner 17 gesteuerter
Hochfrequenzsender 14 ist mit der Ganzkörper-Antenne 9 ver
bunden. Die beiden Antennen 9, 19 sind über einen Signalver
stärker 15 an einen Prozeßrechner 17 gekoppelt, an dem zur
Ausgabe eines Schnittbildes ein Bildschirmgerät 18 ange
schlossen ist. Die Komponenten 14 und 15 bilden eine Hoch
frequenzeinrichtung 16 zur Signalerzeugung und -aufnahme. Zur
Entkopplung der Hochfrequenzantennen 9 und 19 von dem Gra
dientenspulensystem 7, 8 ist ein Hochfrequenzschirm 20 vor
gesehen, der hier zylindermantelförmig ausgebildet ist, und
zwischen den Hochfrequenzantennen 9, 19 und dem Gradienten
spulensystem 7, 8 angeordnet ist. Der Hochfrequenzschirm 20
ist so aufgebaut, daß er im wesentlichen nur für die von den
Antennen erzeugten Hochfrequenzfelder im Megahertz-Bereich
als Abschirmung wirkt. Dagegen soll er durchlässig sein, für
die von den Gradientenspulen 7, 8 erzeugten niederfrequenten
Gradientenfelder.
Fig. 2 zeigt nun einen Teil des Hochfrequenzschirm 20 im Quer
schnitt. Träger des Hochfrequenzschirms 20 ist ein zylinder
mantelförmiges Dielektrikum 22, z. B. aus mit Glasfasergewebe
verstärktem Epoxid- oder Teflonmaterial (GFK- bzw. PTFE-
Material). Auf der Innen- und Außenseite des Dielektrikums 22
ist jeweils eine Schichtanordnung 24 bzw. 26 aus Kupfer auf
gebracht. Die Schichtanordnungen 24, 26 umfassen gleichbrei
te, parallel angeordnete und axial ausgerichtete Leiterbahnen
28, die voneinander durch isolierende Schlitze 30 getrennt
sind. Die Leiterbahnen 28 und Schlitze 30 in der ersten
Schichtanordnung 24 sind gegenüber den Leiterbahnen 28 und
Schlitzen 30 der zweiten Schichtanordnung 26 versetzt ange
ordnet.
Fig. 3 zeigt nun in einer Draufsicht die erste Schichtanord
nung 24, also die Innenseite des Hochfrequenzschirms 20 in
einem Bereich, in dem die Lokalantenne 19 angeordnet ist. Die
Lokalantenne 19 ist als Leiterschleife ausgebildet und kann
z. B. zur Untersuchung der Wirbelsäule verwendet werden. Im
Bereich der Lokalantenne 19 sind benachbarte Leiterbahnen 28
über hochfrequente Ströme leitende Brücken 32 miteinander
verbunden. Dabei sind die Brücken 32 so angeordnet, daß von
der Hochfrequenzantenne 19 in der Schichtanordnung 24 indu
zierte Ströme - hier durch die Pfeile 34 veranschaulicht -
zwischen benachbarten Leiterbahnen 28 im wesentlichen über
die Brücken 32 fließen können. Die induzierten Ströme 34
fließen entgegengesetzt zum Strom in der Antenne 19. Die
Stromrichtung in der Antenne 19 ist durch einen Pfeil 36
veranschaulicht. Ein Teil der Brücken 32 ist aus Metallfolie
hergestellt, die jeweils auf benachbarte Leiterbahnen 28 auf
gelötet sind. Damit die von den Gradientenspulen 7, 8 in der
ersten Schichtanordnung 24 induzierten Ströme keine geschlos
senen Strompfade über mehrere Leiterbahnen 28 finden, sind
einige Brücken 32 als Keramikkondensatoren 33 ausgeführt. Die
Größe der Kapazität ist so gewählt, daß die Kondensatoren 33
für den hochfrequenten von der Antennen induzierten Strom 34
einen vernachlässigbaren Widerstand bieten, während der
kapazitive Widerstand für die von den Gradientenspulen 7, 8
induzierten Ströme sehr hoch ist.
Bei der Anordnung der Brücken 32, 33 ist darauf geachtet, daß
keine Ringströme über mehrere Leiterbahnen 28 fließen können,
deren Resonanzfrequenz im Bereich der Arbeitsfrequenz des
Magnetresonanzgeräts liegt. So liegt die Resonanzfrequenz des
durch die gestrichelte Linie angedeuteten Kreisstromes 52
wegen der niedrigen Induktivität des Stromkreises 52 wesent
lich unter der Arbeitsfrequenz des Magnetresonanzgeräts. Da
gegen liegt die Resonanzfrequenz des durch die gestrichelte
Linie 54 angedeuteten Stromkreises wegen seiner größeren In
duktivität wesentlich über der Arbeitsfrequenz.
Fig. 4 zeigt in einer Abwicklung einen Teil eines zylinderman
telförmigen Hochfrequenzschirms 20, der aus mehreren elek
trisch miteinander verbundenen Leiterplatten 38 aufgebaut
ist. Dargestellt ist eine Draufsicht auf die der Hochfre
quenzantenne 9 zugewandten ersten Schichtanordnung 24. Insge
samt werden acht rechteckige Leiterplatten 38 über Metall
folienstreifen 40 miteinander verbunden. Die Leiterbahnen 28
sind wiederum in Längsrichtung (in z-Richtung des Koordina
tenkreuzes 6) auf dem Hochfrequenzschirm 20 angeordnet. Eine
Schmalseite 42 einer Leiterplatte 38 deckt somit 90° des
Zylindermantelumfangs ab. Die Anordnung der Brücken 32 ist
hier an eine Ganzkörperantenne 9 angepaßt, wie sie aus der
US-PS 4 506 224 bekannt ist. Die Ganzkörperantenne 9 ist
gebildet aus vier flachen Teilantennen 44, die um 90° gegen
einander versetzt im Innenraum des Hochfrequenzschirms 20
angeordnet sind. Der Umriß einer Teilantenne 44 ist in Fig. 4
gestrichelt gezeichnet. Die flächigen Teilantennen 44 können
ebenfalls wie der Hochfrequenzschirm 20 zur Vermeidung von
vom Gradientenspulensystem induzierten Wirbelströmen in
Längsrichtung geschlitzt sein, was hier jedoch nicht darge
stellt ist. Die die Teilantennen 44 bildenden Leiterbahnen
sind dann an den Enden in der Nähe der Einspeisepunkte 46, 47
mit Brücken, vorzugsweise aus Kondensatoren miteinander ver
bunden, damit der Antennenstrom möglichst ungehindert zwi
schen den Leiterbahnen der Teilantennen 44 fließen kann. Der
Antennenstrom in den Teilantennen 44 schließt sich über den
Hochfrequenzschirm 20. Er fließt im Hochfrequenzschirm 20 in
entgegengesetzter Richtung wie in den Teilantennen 44, z. B.
vom Anschlußpunkt 46 zum Anschlußpunkt 47. Die Brücken 32
sind auch hier so angeordnet, daß sowohl der im Hochfrequenz
schirm 20 von den Teilantennen 44 induzierte Spiegelstrom als
auch der im Hochfrequenzschirm 20 fließende Antennenrückstrom
nicht über das Dielektrikum 22, sondern direkt entlang den
Leiterbahnen 28 fließen kann. Auch hier sind Kondensatoren 33
als Brücken verwendet, um eine bessere Wirbelstromunter
drückung für die niederfrequenten Gradientenströme zu bewir
ken. Ein Teil der Brücken 32, in Fig. 4 als Unterbrechung 48
des Schlitzes 30 zu erkennen, ist einstückig mit den Leiter
bahnen 28 ausgeführt. Sie können somit gleich im Leiter
platten-Layout vorgesehen werden. Weitere Brücken sind über
als Kreise dargestellte Schraubbolzen 50 ausgeführt. Die
Anordnung der Brücken 32, 33, 48, 50 ist optimiert im Hin
blick auf die Antennengeometrie und die Geometrie des Gra
dientenspulensystems.
Claims (7)
1. Diagnostisches Magnetresonanzgerät mit einem Untersu
chungsraum, der zur Aufnahme wenigstens eines Teils eines
Patienten (5) geeignet ist, mit einer Hochfrequenzantenne
(9, 19) zum Senden von Anregungsimpulsen in den Untersuchungs
raum und/oder zum Empfang von Magnetresonanzsignalen aus dem
Untersuchungsraum, mit einem Gradientenspulensystem (7, 8) zum
Erzeugen von magnetischen Gradientenfeldern im Untersu
chungsraum, wobei die Hochfrequenzantenne (9, 19) näher am
Untersuchungsraum angeordnet ist als das Gradientenspulen
system (7, 8), und einem zwischen der Hochfrequenzantenne
(9, 19) und dem Gradientenspulensystem (7, 8) angeordneten
Hochfrequenzschirm (20), der eine erste und dazu gegenüber
liegend angeordnet eine zweite elektrisch leitfähige Schicht
anordnung (24 bzw. 26) umfaßt, die durch ein Dielektrikum
(22) voneinander getrennt sind, wobei die Schichtanordnungen
(24, 26) nebeneinander angeordnete Leiterbahnen (28) umfassen,
die voneinander durch elektrisch isolierende Schlitze (30)
getrennt sind, und wobei die Schlitze (30) in der ersten
Schichtanordnung (24) gegenüber den Schlitzen (30) in der
zweiten Schichtanordnung (26) versetzt angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet, daß in
mindestens einer Schichtanordnung (24) benachbarte Leiter
bahnen (28) über hochfrequente Ströme leitende Brücken
(32, 33, 48, 50) miteinander verbunden sind, wobei die Brücken
(32, 33, 48, 50) so angeordnet sind, daß von der Hochfrequenz
antenne (9, 19) in der Schichtanordnung (24) induzierte Ströme
(34) zwischen den benachbarten Leiterbahnen (28) im wesentlichen
über die Brücken (32, 33, 48, 50) fließen können.
2. Magnetresonanzgerät nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der
Brücken (32) durch Metallfolienstücke gebildet sind.
3. Magnetresonanzgerät nach Anspruch 1 oder 2, da
durch gekennzeichnet, daß zumindest
ein Teil der Brücken (32) durch Kondensatoren (33) gebildet
ist.
4. Magnetresonanzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß zu
mindest ein Teil der Brücken (32, 33) über Lötverbindungen mit
den Leiterbahnen (28) verbunden ist.
5. Magnetresonanzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Schichtanordnungen (24, 26) mit dem Dielektrikum (22) als min
destens eine gedruckte Leiterplatte (38) ausgeführt sind und
daß zumindest ein Teil der Brücken (32) einstückig (37) mit
den Leiterbahnen (28) ausgeführt ist.
6. Magnetresonanzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Leiterbahnen (28) parallel angeordnet sind.
7. Magnetresonanzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß nur eine
Schichtanordnung (24) mit Brücken (32, 33, 48, 50) versehen ist
und daß diese Schichtanordnung (24) der Hochfrequenzantenne
(9, 19) zugewandt ist.
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