DE68904670T2 - Antenne fuer ein bilderzeugungsgeraet mittels magnetischer kernresonanz. - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft Vorrichtungen zur optischen Abbildung durch kernmagnetische Resonanz wie die in medizinischen Einrichtungen zur Herstellung von Abbildungen bestimmter innerer Teile des menschlichen Körpers, insbesondere des Gehirns verwendeten, noch genauer zur Untersuchung des Encephalon und der bulbo-medullären Brücke, um beispielsweise eventuell bestehende Tumore nachzuweisen.
• Diese Vorrichtungen sind bereits wohlbekannt und werden trotz ihrer hohen Kosten relativ häufig verwendet. Eine derartige Vorrichtung enthält, sehr vereinfacht ausgedrückt, einen Magnet auf einem Gestell, der aus einem Magnetfeldgenerator besteht, dessen Kraftlinien alle in der gleichen Richtung ausgerichtet sind. Dieser Generator besteht im allgemeinen aus mehreren Windungen, die nebeneinander gewickelt sind, um eine Magnetspule zu bilden, die in ihrer Mitte einen freien Raum umgrenzt, in dem die Kraftlinien eines homogenen Magnetfeldes, genannt "Hauptmagnetfeld", entstehen.
• Die Vorrichtung enthält des weiteren, in Verbindung mit dem Magnet, eine Auflage für den Patientenkörper, zum Beispiel eine Liege, die auf Mittel montiert ist, die es ermöglichen, diese Liege parallel zu der Richtung der Kraftlinien des von der Spule in ihrer Mitte erzeugten Magnetfeldes zu verfahren.
• An diesen statischen, länglichen Magnetfeldgenerator sind Mittel angeschlossen, um weitere Magnetfelder zu erzeugen, die Gradienten haben und beispielsweise in drei Richtungen in dem Raum ausgerichtet werden können, den das Volumen des Körperteils einnimmt, der zu untersuchen ist und von dem es notwendig ist, eine Abbildung herzustellen, z. B. in obenstehendem Beispiel vom Gehirn; Erregermittel auf Basis einer Radiofrequenz; und Erfassungsmittel für die Signale der kernmagnetischen Resonanz, die von bestimmten Atomen des analysierten Körperteils erzeugt werden.
• Es ist außerdem zu erwahnen, daß bei bestimmten Vorrichtungen die Erreger- und Erfassungsmittel von ein und demselben Sensorteil gebildet werden konnen, wobei nur die Eingangsmittel je nach gewünschter Funktion, ob Erregen oder Erfassen, wechseln. Die Fachleute benennen diese Art von Sensor gewöhnlich mit dem Begriff "Antenne" (siehe z. B. EP-A-232189).
• Diese Antennen können verschiedene Konstruktionen haben, wobei allgemein ein zylindrischer Bereich bestimmt werden kann, der geeignet ist, in der Mitte der Magnetspule und außerdem dergestalt angeordnet zu werden, daß seine Achse die gleiche Richtung hat wie das oben definierte Hauptmagnetfeld. Um jedoch voll wirksam zu sein, muß dieser zylindrische Bereich den zu analysierenden Körperteil umgeben, und zwar in nächster Nähe.
• Um dies zu erreichen, versuchte man, spezielle Sensorkonstruktionen auszuführen, jedoch hat keine von ihnen je eine attraktive Lösung ergeben, d. h. eine, die es erleichtert, den Sensor in der Vorrichtung zur optischen Abbildung um den zu analysierenden Körperteil des Patienten herum anzubringen, so daß er ihn in nächster Nähe umgibt.
• Diese Erfindung hat zur Aufgabe, eine Vorrichtung zur optischen Abbildung durch kernmagnetische Resonanz zu schaffen, insbesondere ihr "Antennen"-Element, dessen Konstruktion es möglich macht, daß es an die Erfordernisse bei der Herstellung der Abbildung des zu analysierenden Körperteils und an diesen Körperteil selbst leicht angepaßt werden kann, so daß es ihn in nächster Nähe umgibt, und Sekundärmagnetfelder zu erzeugen, die andere Ausrichtungen haben als das durch den Magnet entstandene Hauptmagnetfeld.
• Genauer ausgedrückt, hat diese Erfindung zum Gegenstand eine Antenne für eine Vorrichtung zur optischen Abbildung durch kernmagnetische Resonanz, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie aus:
• zwei Trägerplatten aus elektrisch isolierendem Material,
• Verstrebungsmitteln, um die beiden genannten Platten in zwei genau parallelen Ebenen in einem bestimmten Abstand voneinander zu halten,
• Befestigungsmitteln zum Anklipsen - Abklipsen von wenigstens einer der beiden genannten Platten mit den genannten Verstrebungsmitteln,
• wenigstens zwei Windungen aus elektrisch leitendem Material, einer ersten und einer zweiten,
• Mitteln, um die genannten Windungen jeweils an einer Seite der beiden genannten Platten dergestalt zu befestigen, daß zwei Stromschleifen gebildet werden, die genau auf ein und derselben Achse zentriert sind, die genau senkrecht zu den genannten Seiten der genannten Platten ist, und
• kapazitiven Kopplungsmitteln für die Enden jeder Stromschleife besteht.
• Weitere Merkmale und Vorteile dieser Erfindung zeigen sich in der folgenden Beschreibung, der die Zeichnungen zur Verdeutlichung, aber keineswegs einschränkend, beigefügt sind, wobei
• Fig. 1 eine perspektivische Ansicht ist, die schematisch die wesentlichen Elemente einer Vorrichtung zur optischen Abbildung durch kernmagnetische Resonanz zeigt, in der eine Ausführungsart des erfindungsgemäßen Elements "Antenne" zu sehen ist,
• Die Fig. 2 und 3 zwei senkrechte Schnitte von der Ausführungsart einer erfindungsgemäßen Antenne für eine Vorrichtung zur optischen Abbildung durch kernmagnetische Resonanz in Übereinstimmung mit Fig. 1 zeigen, und
• Die Fig. 4 und 5 zwei Elektropläne zeigen, mit denen ein Vorteil der erfindungsgemäßen Antennenkonstruktion verdeutlicht werden kann.
• Die Figuren 1 bis 5 zeigen die gleiche Ausführungsart einer Antenne für eine Vorrichtung zur optischen Abbildung durch kernmagnetische Resonanz, wobei die gleichen Bezugsziffern jeweils die gleichen Elemente bezeichnen.
• In Fig. 1 wurde schematisch eine Vorrichtung dargestellt, die es ermöglicht, Abbildungen von Teilen des menschlichen Körpers herzustellen, und die von den Fachleuten gewöhnlich "Scanner" genannt wird.
• Eine solche Vorrichtung 1 weist auf einem Gestell 2 einen Magnet 3 auf, wobei der Begriff "Magnet" in seinem weitesten Sinne gemeint ist, d. h. sowohl Dauermagnete als auch elektromagnetische Magnete einschließt. In der gewählten Ausführungsart besteht dieser Magnet 3 aus einem Generator 4 für ein Magnetfeld, dessen Kraftlinien alle in der gleichen Richtung 5 ausgerichtet sind. Dieser Generator 4 besteht im allgemeinen aus mehreren Windungen, die nebeneinander gewickelt sind, um eine Magnetspule zu bilden, die in ihrer Mitte 6 einen freien Raum umgrenzt, in dem sich die Kraftlinien des homogenen Magnetfeldes, des "Hauptmagnetfeldes", entwickeln.
• Die Vorrichtung 1 enthält des weiteren in Verbindung mit dem Magnet 3 eine Auflage 7 für den Patientenkörper, zum Beispiel eine Liege, die auf Mittel 8 montiert ist, die es ermöglichen, diese Liege in ihrem Magnetfeld parallel zu der Richtung 5 der Kraftlinien des Magnetfeldes zu verfahren, das von der Spule 4 in der Mitte des von dieser Spule umgrenzten Raums 6 erzeugt wird.
• An diesen länglichen Generator des Hauptmagnetfeldes sind Mittel 9 angeschlossen, um Sekundär-Magnetfelder zu erzeugen, die Gradienten haben und beispielsweise in drei Richtungen in dem Raum ausgerichtet werden können, den das Volumen des Körperteils einnimmt, der zu untersuchen ist und von dem es notwendig ist, die Abbildung herzustellen, z. B. in obenstehendem Beispiel vom Gehirn; Erregermittel auf Basis einer Radiofrequenz; und Erfassungsmittel für die Signale der kernmagnetischen Resonanz, die von bestimmten Atomen des analysierten Körperteils erzeugt werden.
• Diese Erreger- und Erfassungsmittel können von ein und demselben Sensorteil gebildet werden, wobei nur die Eingangsmittel je nach gewünschter Funktion, ob Erregen oder Erfassen, wechseln. Die Fachleute benennen einen solchen Sensor gewöhnlich mit dem Begriff "Antenne" 10.
• Die Antenne 10 ermöglicht es, einen zylindrischen Bereich zu ungrenzen, der in der Mitte der Hauptmagnetspule 4 angeordnet werden kann, und besteht in der dargestellten Ausführungsart aus zwei Trägerplatten 11, 12 aus einem elektrisch isolierenden Material, z. B. aus Kunststoff.
• Diese beiden Platten 11, 12 werden durch Verstrebungsmittel 13 in einem bestimmten Abstand voneinander, und vorteilhafterweise in zwei genau parallelen Ebenen gehalten.
• Mit diesen Verstrebungsmitteln sind Befestigungsmittel zum Anklipsen - Abklipsen 14 mit wenigstens einer der beiden Platten verbunden.
• Auf einer Seite 15, 16 der beiden Platten befinden sich wenigstens zwei Windungen aus elektrisch leitendem Material, eine erste 17 und eine zweite 18, und sehr vorteilhafterweise sind eine dritte 19 und eine vierte 20 Windung an den jeweiligen anderen, von den Seiten 15 und 16 abgewandten Seiten 21, 22 der beiden Platten 11, 12 befestigt.
• Eine solche Konstruktion ermöglicht es, zwei anpassungsfähige Stromschleifen Windungen zu bilden, mittels derer man ein Sekundärmagnetfeld erzeugen kann, dessen Kraftlinien senkrecht zu der Richtung 5 der Kraftlinien des Hauptmagnetfeldes ausgerichtet sind.
• Die Antenne 10 weist des weiteren entweder erste kapazitive Kopplungsmittel 23 auf, um jeweils die beiden Enden der Windungen 17 - 20 zu koppeln, wie in Fig. 4 dargestellt, oder zweite kapazitive Kopplungsmittel 24, wie in Fig. 5 dargestellt, zum Koppeln eines Endes der ersten Wicklung 17 mit einem Ende der dritten 19, und eines Endes der zweiten 18 mit einem Ende der vierten 20, wobei die anderen Enden paarweise verbunden werden, um jeweils zwei Schleifen mit zwei Windungen zu bilden.
• Selbstverständlich weist die Antenne Mittel 29 wie Verbindungen auf, die die Leiter umgeben, die diese Windungen bilden, und deren Enden auf den Platten befestigt sind, um die Windungen auf den jeweiligen Seiten der beiden Platten dergestalt fest anzubringen, daß die Stromschleifen genau auf ein und derselben Achse 100 zentriert sind, die genau senkrecht zu den Seiten dieser Platten verläuft.
• Eine Antenne wie die oben beschriebene ist besonders geeignet, um eine Abbildung des menschlichen Gehirns auszuführen. Damit die Windungen diesen Teil des menschlichen Körpers in nächster Nähe umgeben, weist außerdem wenigstens eine der beiden Platten, z. B. die Platte 11, die dafür vorgesehen ist, den oberen Teil des Gesichts des Patienten zu umgeben, einen Ausschnitt 25 auf, und die mit der Platte 11 verbundenen Windungen (oder die Windung) 17, 19 befinden sich genau an dem Rand 26 dieses Ausschnitts (Fig. 3). Bei dieser Anwendung der Vorrichtung zur optischen Abbildung durch magnetische Resonanz ist die Länge der Verstrebungsmittel 13 geringer als die Dicke des Patientenkopfes, von dem eine Abbildung hergestellt werden soll, so daß der Rand 26 des Ausschnitts 25 das Gesicht des Patienten umgibt, wenn sein Hinterkopf auf der anderen Platte 12 aufliegt. Um eine noch bessere Position in nächster Nähe der Windungen zu ermöglichen, kann die zweite Platte 12 ihrerseits einen Ausschnitt wie der in der Platte 11 ausgeführte 25 aufweisen, und die mit ihr verbundenen Windungen 18, 20 befinden sich an dem Rand dieses Ausschnitts.
• Zur Verdeutlichung dieses Vorteils wurde in Fig. 2 mit gestrichelter Linie ein Patientenkopf dargestellt, der von einer erfindungsgemäßen Antenne umgeben ist, wobei deutlich zu erkennen ist, daß die oberen und unteren Windungen das zu untersuchende Gehirn des Patienten vollkommen in nächster Nähe umgeben.
• Ein solches Positionieren der Antenne zu dem zu analysierenden Körperteil wird leicht mit den anklipsbaren / abklipsbaren Befestigungsmitteln 14 erreicht. Während die Verstrebungsmittel 13 beispielsweise von mehreren - z. B. von vier - Streben 30 gebildet werden, weisen die Befestigungsmittel 14 einen Zapfen 31 auf, der in dieser Ausführungsart mit einem Ende der Streben 30 fest verbunden ist, und eine entsprechende Aufnahmeöffnung 32, die in dem anderen Element, in diesem Fall in der Platte 11, ausgebildet ist, in die der Zapfen 31 eingesteckt werden kann.
• Die oben beschriebene Konstruktion macht es möglich, verschiedene obere und untere Stromschleifen anzupassen und die beiden Platten, auf denen sie sich befinden, in verschiedenem Anstand voneinander anzuordnen, so daß ein Sekundärmagnetfeld erzeugt wird, das senkrecht zu dem Hauptmagnetfeld ausgerichtet ist, und daß den Erfordernissen der Aufgabe der Antenne besser entsprochen wird.
• Fig. 4 zeigt eine erste Ausführungsart der kapazitiven Kopplungsmittel. Gemäß dieser ersten Ausführungsart werden die kapazitiven Kopplungsmittel 23 von einem elektrischen Kondensator 40 gebildet, dessen zwei Klemmen 41, 42 jeweils mit einem der beiden Enden einer Windung verbunden sind. Diese Ausführungsart der kapazitiven Kopplungsmittel erfordert daher die Verwendung eines Wicklungskondensators, ermöglicht jedoch mehrere Konbinationen, z. B. zwei Schleifen, eine oben und eine unten, oder vier Schleifen, zwei oben und zwei unten, die parallel angeordnet sind.
• Fig. 5 zeigt eine zweite mögliche Ausführungsart dieser kapazitiven Kopplungsmittel 24, die hier von zwei elektrischen Kondensatoren 50 gebildet werden, deren Klemmen 51, 52 - 53, 54 mit jeweils einem Ende der beiden ersten 17 und dritten 19 Windungen bzw. mit jeweils einem Ende der beiden zweiten 18 und vierten 20 Windungen verbunden sind, wobei die anderen Enden dieser Windungen paarweise elektrisch verbunden sind, so daß sie zwei Schleifen mit jeweils zwei Windungen bilden. Diese Kopplungsmittel 24 ermöglichen es, einen höheren Induktanzwert zu erhalten als mit der Ausführungsart von Fig. 4.
• Bei der Anwendung der Antenne 10 für die Vorrichtung zur optischen Abbildung durch kernmagnetische Resonanz vom Gehirn sind die beiden Enden einer Windung nach außerhalb dieser Windung gebogen, so daß zwischen ihnen ein Raum entsteht, der den Hals des Patienten durchläßt. Wenn die Antenne zwei Windungspaare aufweist, sind die Enden dieser Windungen dabei so angeordnet, daß ein homogenes Sekundär-Magnetfeld erzeugt wird. Dazu sind die beiden Enden einer Wicklung auf einer Seite einer Platte genau parallel zu den beiden entsprechenden Enden der Wicklung auf der anderen Seite der gleichen Platte, wie in Fig. 2 dargestellt.
• Außerdem muß das in der vorstehenden Beschreibung verwendete Wort "Platte" dahingehend verstanden werden, daß es für jeden Träger steht, der es gestattet, die erste und dritte Windung einerseits und die zweite und vierte Windung andererseits genau in zwei Ebenen in einem bestimmten Abstand voneinander zu halten.

Claims (10)

1. Antenne (10) für eine Vorrichtung (1) zur optischen Abbildung durch kernmagnetische Resonanz, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus

zwei Trägerplatten (11, 12) aus elektrisch isolierendem Material,

Verstrebungsmitteln (13), um die beiden genannten Platten in zwei genau parallelen Ebenen in einem bestimmten Abstand voneinander zu halten,

Befestigungsmitteln (14) zum Anklipsen / Abklipsen von wenigstens einer der beiden genannten Platten mit den genannten Verstrebungsmitteln,

wenigstens zwei Windungen aus elektrisch leitendem Material, einer ersten (17) und einer zweiten (18),

Mitteln (29) zur Befestigung der genannten Windungen an einer ersten Seite (15 bzw. 16) der beiden genannten Platten, um zwei Stromschleifen zu bilden, die genau auf ein und derselben Achse (100) zentriert sind, die genau senkrecht zu den genannten Seiten der genannten Platten ist, und

kapazitiven Kopplungsmitteln (23, 24) für die Enden jeder Stromschleife besteht.

2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die eine (11) der beiden Platten einen Ausschnitt (25) aufweist, wobei die genannte mit der genannten Platte verbundene Windung sich genau auf dem Rand (26) des genannten Ausschnitts befindet.

3. Antenne nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Windungen, eine dritte (19) und eine vierte (20), an den beiden Seiten (21 bzw. 22) befestigt sind, die von den genannten ersten Seiten (15, 16) der genannten Platten (11, 12) abgewandt sind.

4. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten kapazitiven Kopplungsmittel (23) von einem ersten elektrischen Kondensator (40) gebildet werden, dessen beide Klemmen (41, 42) jeweils mit einem der beiden Enden einer Windung verbunden sind.

5. Antenne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsmittel (24) von einem zweiten elektrischen Kondensator (50) gebildet werden, der jeweils mit einem Ende der beiden genannten ersten (17) und dritten (19) Windungen verbunden ist, und von einem dritten Kondensator (50), der jeweils mit einem Ende der beiden genannten zweiten (18) und vierten (20) Windungen verbunden ist, wobei die anderen Enden der genannten Windungen paarweise elektrisch verbunden sind.

6. Antenne nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Verstrebungsmittel (13) geringer ist als die Dicke des Patientenkopfes, von dem eine Abbildung hergestellt werden soll.

7. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die anklipsbaren / abklipsbaren Befestigungsmittel (14) von einem Zapfen (31), der mit einem der beiden Teile, Verstrebungsmitteln und Platte, fest verbunden ist, und von einer entsprechenden, in dem anderen Teil ausgebildeten Aufnahmeöffnung (32) gebildet werden, in die der genannte Zapfen (31) eingesteckt werden kann.

8. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der ersten (17) und zweiten (18) Windung nach außerhalb der genannten Windungen gekrümmt sind.

9. Antenne nach den Ansprüchen 3 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der ersten (17) und dritten (19) Windung parallel sind, desgleichen die Enden der zweiten (18) und vierten (20) Windung.

10. Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Platten aus einem Kunststoffmaterial bestehen.