DE4414372C2 - Hochfrequenzantenne für ein Magnetresonanzgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochfrequenzantenne für ein Ma­ gnetresonanzgerät mit einem bandförmig ausgeführten Antennen­ leiter, der im Innern eines als Antennenrückleiter ausgebil­ deten Hochfrequenzschirms angeordnet ist.

Eine Hochfrequenzantenne der eingangs genannten Art ist aus der US-PS 5 107 217 bekannt. Bei einer Ganzkörperantenne sind dort innerhalb eines zylinderförmig ausgebildeten Hochfre­ quenzschirms bandförmig ausgeführte Antennenleiter in axialer Richtung angeordnet. Die bandförmige Ausgestaltung des An­ tennenleiters hat gegenüber stabförmigen Antennenleitern ei­ nige Vorteile. Zum einen wird dadurch der Antennenfüllfaktor verbessert, was zu einem besseren Signal-Rausch-Verhältnis führt. Zum anderen ist das Hochfrequenzfeld im Untersuchungs­ volumen homogener. Bei schnellen Pulssequenzen, wie sie z. B. bei Echo planar imaging (EPI) benötigt werden, werden jedoch von den schnellwechselnden Gradientenfeldern in der Antenne Wirbelströme im Niederfrequenzbereich erzeugt. Dadurch ver­ ändert sich einerseits die Gradientenpulsform, andererseits werden die Antennenleiter durch die Wirbelströme aufgeheizt. Der Leistungsbedarf für die Gradientenstromversorgung steigt somit.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Hochfrequenzantenne so weiter zu bilden, daß sie auch bei schnellen Pulssequenzen ohne Nachteile eingesetzt werden kann.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Antennenleiter nebeneinander angeordnete Leiterbahnen umfaßt, daß be­ nachbarte Leiterbahnen über hochfrequente Ströme leitende Brücken miteinander verbunden sind und daß mindestens ein Teil der Brücken aus kapazitiven Elementen gebildet ist.

Durch die geschlitzte Struktur werden die von den Gradienten­ feldern erzeugten Wirbelströme im Antennenleiter stark redu­ ziert. Damit sich jedoch der Hochfrequenzstrom auf dem nun geschlitzten bandförmigen Leiter so ausbilden kann wie bei einem ungeschlitzten Antennenleiter, sind vorzugsweise dort die Brücken angeordnet, wo große Hochfrequenzströme von einer Leiterbahn zur anderen fließen wollen. Das Hochfrequenzver­ halten wird somit nicht wesentlich verschlechtert. Zusätzlich ist ein Teil der Brücken aus kapazitiven Elementen gebildet. Damit sind niederfrequente Wirbelströme zwischen den Leiter­ bahnen vollständig unterbunden. Der Abstand der kapazitiven Elemente, die jeweils einen isolierenden Schlitz überbrücken, ist so zu wählen, daß keine Ringströme über mehrere Leiter­ bahnen induziert werden können, deren Resonanz im Bereich der Betriebs- oder Arbeitsfrequenz der Hochfrequenzantenne lie­ gen.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Brücken vor­ zugsweise im Endbereich des Antennenleiters angeordnet. In dem Bereich, in dem große hochfrequente Ströme zwischen den Leiterbahnen fließen wollen, können trotz geringer Kapazi­ tätswerte von typisch einigen Nanofarad der einzelnen kapa­ zitiven Elemente geringe Hochfrequenz-Widerstände realisiert werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an­ hand von zwei Figuren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektive Übersichtsdarstellung einer Ganzkör­ perantenne für ein Magnetresonanzgerät mit bandförmigen Antennenleitern und

Fig. 2 ein bandförmiger Antennenleiter im Detail.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Hochfrequenzantenne ist als Ganzkörperantenne ausgebildet und umfaßt einen zylin­ dermantelförmigen Hochfrequenzschirm 2, dessen Längsachse in z-Richtung eines rechtwinkligen x-y-z-Koordinatensystems aus­ gerichtet ist. Der Hochfrequenzschirm 2 hat eine Länge 1 von z. B. 200 cm und einen Durchmesser D von z. B. 70 cm. Er kann somit einen zu untersuchenden Patienten aufnehmen. Der Hoch­ frequenzschirm 2 kann z. B. aus Kupfer oder zumindest teil­ weise aus mit Silber platiertem Kupfer bestehen. Alternativ kann der Hochfrequenzschirm 2 auch aus metallisierten Kunst­ stoffteilen bestehen. Der Hochfrequenzschirm 2 soll die von einem Gradientenspulensystem außerhalb des Schirms 2 erzeugten Gradientenfelder im Niederfrequenzbereich durchlassen und die von einer Antenne innerhalb des Hochfrequenzschirms 2 erzeugten Signale im Hochfrequenzbereich sperren. Zusätzlich vermindert der Hoch­ frequenzschirm 2 auch Störungen während des Empfangs der sehr schwachen Magnetresonanzsignale. Ein derartiges Frequenzver­ halten wird im wesentlichen durch eine Schlitzung des Hoch­ frequenzschirms 2 erzeugt.

Eine im Inneren des Hochfrequenzschirms 2 angeordnete Hoch­ frequenzantenne umfaßt zwei bandförmige Antennenleiter 4 und 6 aus Kupfer oder versilbertem Kupfer, welche auf einem Kunststoffträger aufgebracht sind. Sie erstrecken sich in Längsrichtung (z-Richtung) innerhalb des Hochfrequenzschirms 2. Die Antennenleiter 4, 6 sind diametral gegenüberliegend in einem Abstand von einigen Zentimetern von der Innenwand des Hochfrequenzschirm 2 angeordnet. Sie sind an die Krümmung des Hochfrequenzschirm 2 angepaßt. Sie erzeugen ein im wesent­ lichen homogenes magnetisches Feld B in der Umgebung der Zylinderachse, welches durch gestrichelte Pfeile angedeutet ist. An den Enden sind die bandförmigen Antennenleiter 4 und 6 über Verkürzungskondensatoren 8 und 10 mit dem Hochfre­ quenzschirm 2 verbunden, wobei der Hochfrequenzschirm 2 als Rückleiter der Antennenleiter 4 und 6 dient. In Fig. 1 sind nur die vorderseitigen Verkürzungskondensatoren 8 und 10 dar­ gestellt. Der Signalanschluß der Hochfrequenzantenne kann z. B. parallel zu den Verkürzungskondensatoren 8 und 10 er­ folgen.

Damit die Hochfrequenzantenne auch bei schnellen Bildsequen­ zen, wie z. B. Echo planar imaging (EPI), ohne Nachteile ein­ gesetzt werden kann, sind die beiden Antennenleiter 4, 6 in Längsrichtung (hier in z-Richtung) geschlitzt, so daß neben­ einander angeordnete Leiterbahnen 12 entstehen, wie in Fig. 2 näher dargestellt. Die Breite der Leiterbahnen 12 ist so gewählt, daß die von den Gradientenfeldern erzeugten Wirbel­ ströme zu vernachlässigen sind. Die Schlitze 14 sollen andererseits so schmal wie möglich sein, damit die hoch­ frequenten Felder nicht durchtreten können. Beispielhaft ist in Fig. 2 der Antennenleiter 4 eben ausgebildet und in fünf gleichbreite Leiterbahnen 12 unterteilt. Benachbarte Leiter­ bahnen 12 sind über hochfrequente Ströme leitende Brücken 16 miteinander verbunden. Die Brücken 16 sind dort angeordnet, wo die hochfrequenten Antennenströme von einer Leiterbahn 12 zur benachbarten fließen wollen. Sie können durch direkte elektrische Verbindungen oder durch Kondensatoren, die z. B. aufgelötet werden, realisiert sein.

Die Brücken 16 sind an einem Ende 18 des Antennenleiters 4 dadurch gebildet, daß die Schlitze 14 sich nicht durchgehend bis zum Ende des Antennenleiters 4 erstrecken. Sie bestehen ebenfalls wie die Leiterbahnen 12 aus Kupfer oder versilber­ tem Kupfer. Sind die Antennenleiter 4, 6 als gedruckte Schal­ tung ausgeführt, können die Brücken 16 ebenfalls wie die Leiterbahnen 12 gleich im Leiterplatten-Layout berücksichtigt werden. Die restlichen Brücken 16 sind als Kondensatoren aus­ geführt, damit die vom Gradientenspulensystem erzeugten niederfrequenten Wirbelströme keine geschlossenen Stromkreise zwischen den einzelnen Leiterbahnen 12 vorfinden können. Der Abstand der Brücken 16 ist so gewählt, daß keine Ringströme zwischen mehreren Leiterbahnen 12 fließen können, deren Re­ sonanzfrequenz im Bereich der Arbeitsfrequenz des Magnetre­ sonanzgeräts liegt. So liebt der Resonanzfrequenz des durch die gestrichelte Linie angedeuteten ersten Kreisstroms 20 wegen der niedrigen Induktivitäten im Stromkreis wesentlich über der Arbeitsfrequenz. Dagegen liegt die Resonanzfrequenz des durch die gestrichelte Linie 22 angedeuteten zweiten Kreisstromes wegen der größeren Induktivität des Stromkreises wesentlich unter der Arbeitsfrequenz. Über den Kapazitätswert läßt sich die Resonanzfrequenz der Kreisströme 20, 22 eben­ falls beeinflussen.

Claims (2)

1. Hochfrequenzantenne für ein Magnetresonanzgerät mit einem bandförmig ausgeführten Antennenleiter (4, 6), der im Inneren eines als Antennenrückleiter ausgebildeten Hochfrequenz­ schirms (2) angeordnet ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Antennenleiter (4, 6) nebenein­ ander angeordnete Leiterbahnen (12) umfaßt, daß benachbarte Leiterbahnen (12) über hochfrequente Ströme leitende Brücken (16) miteinander verbunden sind, und daß mindestens ein Teil der Brücken (16) aus kapazitiven Elementen gebildet ist.

2. Hochfrequenzantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brücken (16) vorzugs­ weise im Endbereich des Antennenleiters (4, 6) angeordnet sind.