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Die
Erfindung betrifft eine elektromagnetische Abschirmeinrichtung für magnetische
Kernresonanzgeräte
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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In
US 4,725,781 ist eine derartige
Abschirmeinrichtung beschrieben. Insbesondere ist die Abschirmeinrichtung
mit einer magnetischen Kernresonanz-Bilderfassungseinrichtung kombiniert,
um in deren Hohlraum nur ein Körperteil
aufzunehmen. Der Hohlraum, welcher im wesentlichen hinsichtlich
seiner Form durch die Form der Spule des Magneten festgelegt ist,
ist rohrförmig
und an seinen Enden offen. Der ortsfeste Teil der elektromagnetischen
Abschirmung ist fest in die magnetische Struktur der Einrichtung
integriert und ist radial innerhalb der Spulen zum Erzeugen des
Gradientenfeldes und radial außerhalb
der Spulen zum Übertragen
von spinerregten Impulsen positioniert. An den offenen Enden ist
die elektromagnetische Abschirmung offen und kann ganz oder teilweise
durch elektrisch leitende Elemente verschlossen werden, welche abnehmbar an
den Enden des Hohlraums angebracht werden können und elektrisch mit dem
ortsfesten Teil der Abschirmung verbunden sind.
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Das
offene Ende des Hohlraums, durch welchen kein Körperteil hindurchgehen soll,
kann vollständig
verschlossen werden. Das Ende des Hohlraums, durch welchen der Körperteil
in den Erfassungsbereich gelangen soll, ist nur teilweise durch ein
abnehmbares Abschirmelement verschlossen, das eine Öffnung aufweist,
welche entsprechend der Körpergröße im Hinblick
auf die Weite der Öffnung des
Hohlraums verkleinert wird. Die Ab schirmeinrichtungen stehen in
Kontakt mit dem Körper
oder eines Teils davon. Obwohl die in
US
4,725,781 beschriebene Einrichtung magnetisches Rauschen,
das in den Hohlraum infiltriert, beseitigt oder drastisch verringern
kann, indem die eventuelle/n Öffnung/en
ganz verschlossen oder minimiert wird/werden, durch welche der zu
untersuchende Körper
den Erfassungsbereich des Hohlraums erreichen kann, ist dieser Effekt in
diesem Dokument vollständig
vernachlässigt.
Die Abschirmung ist nicht ausgelegt, um Rauschinfiltrationen zu
verhindern, sondern um eine höhere
Konzentration der Feldlinien der HF-Übertragungs- und/oder Empfangsspulen
sicherzustellen. Insbesondere ist kein Wert darauf gelegt, die offenen
Bereiche des Erfassungshohlraums von der Bildzone, d.h. von der
Empfangsspule fern zu halten; im Gegenteil, um die in dem Dokument
angeführten
Ziele zu erreichen, wird die Wirksamkeit der Abschirmung größer, wenn
das Innenvolumen der Abschirmung kleiner wird, d.h. wenn letzteres
sich der Bildzone nähert.
Darüber
hinaus ist diese Art Abschirmung absolut ineffektiv gegenüber elektrischem
Rauschen. Insbesondere in magnetischen Kernresonanz-Bilderfassungsgeräten für vorherbestimmte
Körperteile
verbleibt ein beträchtlicher
Teil des Körpers
außerhalb des
Hohlraums und wirkt wie eine Antenne, durch welche elektrische Veränderungen
bis in den Erfassungsbereich des Hohlraums und insbesondere bis zu
dem zu untersuchenden Körperteil
und so bis zu den Empfangsspulen eindringen.
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Da
magnetische Kernresonanzgeräte
von Bedienungspersonal verwendet werden, welche nicht die erforderlichen
physikalischen Kenntnisse haben, befasst sich das vorerwähnte Patent
nicht mit dem Problem der Benutzerfreundlichkeit von Abschirmungen,
insbesondere hinsichtlich Arbeiten, um die Teile zusammenzu bauen
oder auseinanderzubauen, welche den Öffnungen des Hohlraums oder dem
Erfassungsvolumen zugeordnet werden sollen.
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Das Äußere und
der Komfort sind ebenso wichtig für den Patienten, der während seiner
Behandlung nicht schockiert werden sollte und insbesondere nicht
erschreckt werden sollte, sondern durch das Aussehen eher beruhigt
werden sollte.
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Der
Artikel „Abgeschirmte
Solenoidfühler
für in
vivo NMR-Studien
von Tumoren" von
Th. C. NG, J. D. Glickson, veröffentlicht
in „Magnetic
Resonance in Medicine",
vol. 2, 1985 befasst sich mit der Studie von Haut- und Subkutan-Tumoren,
dem Einführen der
Maus in einen Metallzylinder, der mit Erde verbunden ist, wobei
der Zylinder eine Öffnung
mit einer variablen Weite hat, aus welcher ein Teil des zu untersuchenden
Tumorgewebes vorsteht. In diesem Fall wird die Verbindung von Lebewesen
und Abschirmzylinder in den Hohlraum und in den Bereich eingeführt, welcher
für die
magnetische Kernresonanz-Bilderfassung
von Bedeutung ist. Die Abschirmung wird verwendet, um die Echos
auszuschließen, die
von den innersten Teilen des Körpers
des Lebewesens bezüglich
der äußeren Bereiche
mit den zu untersuchenden Tumorzellen kommen. Elektromagnetisches
Rauschen, welches eventuell die Güte des erfassten Bildes beeinflussen
kann, und welches von außen
kommt, stellt kein Problem dar. Der Grund hierfür ist, dass das Versuchselement,
d.h. das Tier, vollständig
in den Hohlraum für
eine Bilddetektion an einer derart weit entfernten Position von
den Öffnungen
eingeführt
werden kann, dass es in keiner Weise dem elektromagnetischen Rauschen
stark ausgesetzt ist.
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Daher
befasst sich die Erfindung mit dem Problem, eine elektromagnetische
Abschirmeinrichtung für
magnetische Kernresonanzgeräte
insbesondere für
Geräte
zu schaffen, mit welchen Bilder von vorherbestimmten Körperteilen
erfasst werden sollen, welche mit Hilfe einfacher und preiswerter
Mittel sowohl von außen
kommendes magnetisches als auch elektrisches Rauschen reduzieren
oder eliminieren, und gleichzeitig so ausgeführt sind, dass sie eine einfache,
komfortable und zuverlässige
Nutzung durch das medizinische Personal vorsehen und ebenso für den Patienten
komfortabel, nicht-traumatisch und visuell beruhigend sind.
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Eine
zusätzliche
Aufgabe der Erfindung besteht darin, derartige Abschirmeinrichtungen
zu schaffen, so dass sie auf die gleiche Weise oder mit vernachlässigbaren
Unterschieden in magnetischen Kernresonanz-Bilderfassungsgeräten verwendet werden
können,
welche mehr als zwei gegenüberliegende Öffnungen
und einen Hohlraum haben, dessen Form nicht in sich geschlossen
ist, insbesondere in Geräten
mit einer C-förmigen
Geometrie.
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Gemäß der Erfindung
ist dies bei einer Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1 durch die Merkmale in dessen kennzeichnenden Teil erreicht. Somit
kann der Körper
des Patienten mit der Abschirmung und somit Erde verbunden werden
und im Ergebnis wird eventuelles elektrisches Rauschen neutralisiert.
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Um
den elektrischen Kontakt zwischen dem Körper und dem Element zum Verschließen der
Abschirmung an der/den offenen Seite/n des Hohlraums, d.h. generell
zwischen der Haut des Patienten und dem Element zu verbessern, ist
es möglich,
elektrolytische Substanzen zu verwenden, die auf die Haut in dem
Kontaktbereich aufzubringen sind.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal, welches kombiniert oder alternativ eingesetzt
werden kann, kann ein Band um den Körperteil herum angebracht werden;
dieses Band besteht aus einem elektrisch leitenden Material, sowohl
auf der Innenfläche,
welche mit der Haut in Kontakt kommt, als auch auf der Außenfläche, die
durch das entsprechende Element befestigt und zusammengedrückt wird,
um die offene Seite des Erfassungshohlraums zu verschließen, wobei
das Element wiederum mit dem ortsfesten Teil der Abschirmung verbunden
ist.
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Das
Band, welches um den Körper
bindbar ist, hat den Vorteil, dass sich eine größere Oberfläche für einen Kontakt mit der Haut
ergibt, was dazu beiträgt,
den Widerstand des elektrischen Kontaktbereichs zu reduzieren. Hierdurch
können
die Werte des Kontaktwiderstandes Abschirmung – Haut in mittleren Werten
gehalten werden, die für
die gewünschten
Abschirmwirkungen akzeptiert werden können, unabhängig von der unterschiedlichen
elektrischen Leitfähigkeit
der Haut.
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Gemäß einem
zusätzlichen
Merkmal der Erfindung haben die Elemente zum Schließen der
Abschirmung, welche mit Öffnungen
für das
Einführen des
Körpers
versehen sind, eine bestimmte vorgegebene Länge zwischen dem Ende, das
an der Abschirmstruktur befestigt wird, und dem Ende, das mit dem
Körper
in Kontakt kommt, um so die Öffnung
in der Abschirmstruktur so fern wie möglich von der Bildzone zu halten.
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Vorteilhafterweise
sind die Elemente der Abschirmung, welche an der/den Öffnung/en
abnehmbar angebracht werden können,
aus flexiblen und verformbaren Elementen hergestellt, die als leitendes
Material zumindest eine Schicht aus elektrisch leitendem Metallmaschendraht,
wie beispielsweise aus Kupfer oder ähnlichem Material haben.
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Alternativ
hierzu ist es auch möglich,
ein Metallgewebe oder Folien aus anderen leitenden Materialien zu
verwenden, vorzugsweise mit entsprechenden Eigenschaften hinsichtlich
einer guten Deformierbarkeit und Flexibilität, wie beispielsweise Aluminiumfolien
o. ä..
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Wenn
der Körperteil,
der in elektrischen Kontakt mit der Abschirmung gebracht werden
soll, eine im wesentlichen zylinderförmige Symmetrie hat und als
Ganzes in der Spannweite zumindest einer Öffnung gehalten werden kann,
bestehen die Elemente zum Schließen der offenen Seiten der
Abschirmung in vorteilhafter Weise aus Hülsen aus flexiblem Material
mit einer kegelstumpfförmigen
konischen Form, wobei die Hülsen
an den zwei Basen des kegelstumpfförmigen Konus offen sind. Hierdurch
sind Mittel geschaffen für
einen abnehmbaren Kontakt auf einer Seite mit elektrischen Verbindungselementen
zu der ortsfesten Abschirmung und die auf der anderen Seite mit
dem Körper
des Patienten verbunden sind; die Mittel sind mit einer dünnen Gitterlage
aus einem elektrisch leitenden Material verbunden.
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Um
einen Kontakt mit dem Körper
sicherzustellen, hat die Hülse
eine Führungsbahn,
in welcher eine Halteschnur gleiten kann. Hierdurch ist eine einwandfrei
geschlossene Form der kegelstumpf-konusförmigen Hülse gewährleistet.
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Auf
der Seite, die mit dem ortsfesten Teil der Abschirmung verbunden
ist, können
die Mittel für eine
mechanische/elektrische Verbindung aus abnehmbaren Kopplungselemente,
wie Druckknöpfen aus
leitendem Material, oder aus Mitteln wie die sogenannten „Velcro" mit leitenden Eigenschaften
bestehen, welche an der Hülse
elektrisch mit dem leitenden Git ter verbunden sind, während in
dem Erfassungsbereich sie eine Krone bilden, die sich entlang des
Randes der Öffnung/en
des Erfassungsbereichs erstrecken; jeder Druckknopf oder jedes andere
Mittel sind elektrisch mit dem entsprechenden Ende eines ortsfesten
Teils der Abschirmung verbunden.
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Andererseits
kann auf der Seite, die mit der ortsfesten Abschirmung verbunden
ist, die Hülse eine
Gleitbahn mit einer darin geführten
Befestigungsschnur ähnlich
wie auf der mit dem Körper
verbundenen Seite aufweisen; in diesem Fall endet die ortsfeste
Abschirmung in einem ringförmigen Flansch
mit einem L-Querschnitt, welcher aus dem Gerätegehäuse vorsteht und die Öffnung/en
des Hohlraums umgibt.
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Wenn
der Hohlraum eine nicht runde, d.h. polygonale Form hat, sind die
Seiten des Halteflansches der Hülse,
die dementsprechend polygonal ausgeführt ist, in vorteilhafter Weise
in einem nach außen
konvexen Sinn, d.h. in Richtung der Fläche gekrümmt, die in Kontakt mit der
Führungsbahn
der Hülse
kommt.
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Wenn
eine oder mehrere Öffnungen
des Hohlraums nicht mindestens teilweise mit einem Körperteil
gefüllt
sind, ist das Element zum Verschließen der offenen Seite/n in
Form eines fortlaufenden Vorhangs ausgeführt, und kann in einer Weise
befestigt sein, dass er in elektrischem Kontakt mit den entsprechenden
Teilen der ortsfesten Abschirmung steht. Selbst in diesem Fall können die
Schließelemente aus
demselben flexiblen Material wie die Hülse bestehen.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
und eventuell in Verbindung mit den vorstehend beschriebenen Mitteln
bestehen die Elemente zum Verschließen der ortsfesten elektromagnetischen
Abschirmung an der/den offenen Seite/n des Hohlraums oder zu mindest
bei einem Teil der offenen Seite/n des Hohlraums aus einer Anzahl
vorgeformter zusammendrückbarer
Wulstelemente, ähnlich
Kissen/Polster o. ä.,
welche außen
mit einer Schicht aus einem elektrisch leitendem Material beschichtet
sind, beispielsweise mit demselben Kupfergitter, das auf der Innenseite
der Hülse
vorgesehen ist.
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Der
Kontakt mit dem Körper
erfolgt durch Zusammendrücken
der Polster/Kissen ähnlich
wie bei der Hülse
in dem vorherigen Beispiel. Der Kontakt mit den Enden der ortsfesten
Abschirmung an der/den Öffnung/en
des Hohlraums wird über
die zusammendrückbaren
Kontaktflächen
aufrechterhalten oder über
Mittel, die aus Bändern,
wie dem sogenannten aus leitendem Material hergestellten „Velcro" bestehen, wobei
ein Teil davon den Polstern/Kissen zugeordnet ist und der andere
entlang der Begrenzungskante der Öffnung/en des Hohlraums vorgesehen
ist und in elektrischem Kontakt mit dem entsprechenden Ende der
ortsfesten Abschirmung steht.
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Anstelle
von einfachen Kissen, die mit einem zusammendrückbaren Material wie Schaumstoff oder
anderen geschäumten
Materialien ausgestopft sind, können
auch Polster, auf dieselbe Weise, wie vorstehend beschrieben, vorgesehen
werden, die mindestens teilweise aufblasbar und abnehmbar an der/den Öffnungen
des Hohlraums befestigt sind und elektrischen Kontakt mit der ortsfesten
Abschirmung haben.
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Die
Kissen können
vorgeformt sein. Folglich können
beispielsweise im Fall eines Hohlraums, der durch eine rohrförmige Wand
festgelegt ist, die Kissen entsprechend geformt werden, entweder
in einem einzigen Stück
oder in zusammensetzbaren Sektoren, wobei die einander gegenüberliegenden Flächen jeweils
elektrischen Kontakt miteinander haben.
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Die
Kombination der verschiedenen hier vorgeschlagenen Lösungen ermöglicht es,
eine wirksame Abschirmung selbst bei Hohlräumen zu schaffen, deren Geometrie
von der rohrförmigen
Form abweicht, welche nur zwei offene Seiten an ihren Enden hat.
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Insbesondere
die kombinierte Verknüpfung der
vorstehend beschriebenen Lösungen
erlaubt es, eine wirksame Abschirmung sogar bei Magneten mit C-Querschnitten
zu erhalten, die auf drei Seiten offen sind. Diese Magnete sind
entsprechend ausgelegt, um RMN-Analysen auch in dem Schulterbereich durchzuführen. In
diesem Fall wird der Patient auf einen Untersuchungstisch gelegt,
welcher bezüglich des
Magneten bewegbar ist, um die Schulter in den relevanten Bereich
des Hohlraums zu bringen.
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Da
der Patient auf dem Untersuchungstisch liegt und letzterer im allgemeinen
die untere Wand bedeckt, die den Hohlraum begrenzt, befinden sich die
Mittel, die in dieser Ausführungsform
zum Verschließen
der ortsfesten Abschirmung an der/den offenen Seite/n des Hohlraums
vorgesehen sind an dem Untersuchungstisch selbst und der Patient
liegt auf ihnen. Der elektrische Kontakt mit dem entsprechenden
Ende der ortsfesten Abschirmung kann über Kontakte erhalten werden,
die durch den Untersuchungstisch nach oben vorstehen.
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In
einer Ausführungsform
ist das Polster auf der Oberseite des Untersuchungstisches befestigt und
mit Verbindungselementen wie beispielsweise Druckknöpfen oder
anderen Kontakten verbunden, die an der oberen Seite des Untersuchungstisches vorgesehen
sind, während
die Kontakte an der ortsfesten Abschirmung in diesem Fall mit Schleifkontakten
verbunden sind, die von der Unterseite des Untersuchungstisches
vorstehen und mit Kontaktplatten in Verbindung stehen, die entlang
der Kante der Öffnung/en
des Hohlraums vorgesehen sind, wobei diese Platten elektrischen
Kontakt mit der ortsfesten Abschirmung haben.
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In
einer weiteren Ausführungsform
hat der Untersuchungstisch Öffnungen
zum Einbringen der Verlängerungen
der Polster/Kissen, wobei die Verlängerung mit der ortsfesten
Abschirmung durch abnehmbare Verbindungselemente, beispielsweise ähnlich den
vorstehend beschriebenen Druckknöpfen
verbunden sind.
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Die
innere Abschirmung ist auf unterschiedliche Weise ausgeführt, insbesondere
besteht sie aus einer fortlaufenden leitenden Folie, die von einem Trägermaterial
aus steifem Isoliermaterial getragen wird.
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Um
zu verhindern, dass die freie Zirkulation von Strömen, die
durch das magnetische Rauschen in der elektromagnetischen Abschirmung
induziert worden sind, negativ die variierende Geschwindigkeit des
Feldes der Feldgradientenspulen beeinflusst kann gemäß einer
Verbesserung der Erfindung die Abschirmung aus einer Anzahl Sektoren
bestehen, die Seite an Seite und in geringem Abstand voneinander
angeordnet sind, wobei einzelne Sektoren durch Kondensatoren mit
einer vorherbestimmten, auf der Arbeitsfrequenz des Geräts basierenden
Kapazität
verbunden sind, so dass die Gesamtkapazität zwischen einem Sektor und
dem nächsten
Sektor aus einigen pF/cm Länge
der benachbarten Seiten bei einer Frequenz von etwa 8MHz bestehen.
Bei dieser Anordnung hat die Abschirmung eine fortlaufende Wirkung
auf das hochfrequente magnetische Rauschen, das in dem Bereich der Übertragungs- und
Empfangsfrequenzen liegt. Für
zirkulierende Ströme
mit derartigen Frequenzen wirken die Kondensatoren, wenn sie entsprechend
dimensioniert sind, nicht als Hindernisse, so dass hier die Abschirmung
wirksam ist. Für
Feldveränderungen
mit niedrigeren Frequenzen wie solchen, die durch die Aktivierung
und die Deaktivierung der Feldgradientenspulen entstehen, welche
in der Größenordnung
von einigen KHz liegen, werden die Ströme, welche durch die Flußänderung
induziert werden, wenn das Feld erzeugt oder abgeschaltet wird,
wirksam durch die kapazitiven Verbindungen zwischen den einzelnen
Folien blockiert und werden daran gehindert, frei zu zirkulieren.
In diesem Fall wirkt die Abschirmung nicht; die Abschirmung ist
transparent für
das durch die Gradientenspulen erzeugte Feld.
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Diese
Konstruktion kann eventuell auf die Elemente zum Verschließen der
Abschirmung an den offenen Seiten des Hohlraums ausgedehnt werden.
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Ferner
können
anstatt der Kondensatoren, die mit ihren Pins mit den beiden angrenzenden
Sektoren verbunden sind, die Folien, aus welchen die Sektoren bestehen,
die Kondensatoren bilden, indem sich die Folien von zwei aneinandergrenzenden
Sektoren überlappen
und ein entsprechendes Dielektrikum zwischen ihnen angeordnet wird.
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Die
Kapazität
der kapazitiven Verbindung zwischen zwei Sektoren hängt von
der Überlappungsfläche und
von dem Typ des Dielektrikums ab.
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Die
Erfindung betrifft weitere Verbesserungen, welche Gegenstand der
abhängigen
Ansprüche sind.
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Charakteristische
Merkmale der Erfindung und die sich daraus ergebenden Vorteile sind
klarer der folgenden Beschreibung von einigen nicht beschränkenden
Ausführungsformen
zu entnehmen, die in den anliegenden Zeichnungen dargestellt sind. Es
zeigen:
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1 eine
axiale Schnittansicht einer magnetischen Kernresonanz-Bilderfassungseinrichtung, die
für die
Analyse von Körperteilen
vorgesehen ist und einen rechtwinklig geformten rohrförmigen Hohlraum
hat;
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2 und 3 zwei
perspektivische Ansichten eines Geräts gemäß 1 mit einem
zylindrischen rohrförmigen
Hohlraum;
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4 eine
in Einzelteile aufgelöste
perspektivische Darstellung eines Geräts gemäß 1 mit einem
zylindrischen rohrförmigen
Hohlraum;
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5 eine
Variante der Ausführungsform gemäß 4;
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6 eine
perspektivische Darstellung einer Abschirmung gemäß der Erfindung,
welche in einem Gerät
mit einem C-förmigen
Magneten verwendet ist;
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7 eine
Schnittansicht des Geräts
gemäß 6,
und
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8 einen
C-förmigen
Magneten gemäß den vorherigen
Figuren, wobei ein Patient in dem entsprechenden Hohlraum zum Untersuchen
der Schulter untergebracht ist.
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In 1 weist
eine magnetische Kernresonanz-Bilderfassungseinrichtung einen Magneten 1 zum
Erzeugen eines statischen Feldes, eine Gradientenspule 2,
ein oder mehrere Spulen 3 zum Übertragen von hochfrequenten
spinerregten Impulsen und ein oder mehrere Spulen auf, um Echos
von Kernspins aufzunehmen.
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Der
Magnet 1 zum Erzeugen eines statischen Feldes hat eine
ringförmige
Form und legt zusammen mit den anderen Spulen einen rohrförmigen Erfassungshohlraum 5 fest,
in welchem die Empfangsspule/n 4, und der zu untersuchende
Körper
K oder ein Teil davon eingebracht sind. Das Ganze ist von einem
schützenden
Gehäuse 6 umschlossen, das
die Innenwandung des rohrförmigen
Hohlraums 5 festlegt. Die Übertragungsspule/n 3 sind
in der Gradientenspule 2 angeordnet und die Empfangsspule/n kann/können abnehmbar
angebracht sein. In einer Zwischenposition zwischen der/den Übertragungsspule/n 3 und
der Gradientenspule 2 ist eine elektromagnetische Abschirmung 7 vorgesehen,
welche im wesentlichen konzentrisch bezüglich der Wandung verläuft, welche
den Erfassungshohlraum 5 begrenzt, den sie ganz einschließt. Die
Abschirmung besteht im allgemeinen aus einer dünnen Lage 107 aus
einem elektrisch leitenden Material, welche an der Innenfläche eines
tragenden Teils angebracht, beispielsweise verklebt ist, das in
einer zylindrischen rohrförmigen
Form entsprechend gefaltet oder geformt ist und aus einem Kunststoff
oder einem anderen Isoliermaterial 207 besteht.
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Die
abschirmende Platte 107 ist mit Erde verbunden; deren Ränder an
den offenen Enden des Erfassungshohlraums 5 sind mit einem
entsprechenden äußeren ringförmigen Flansch
verbunden, der einen L-förmigen
Abschnitt bezüglich
einer Axialebene hat.
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Auf
diese Weise bildet der ringförmige Flansch 8 ein
Element für
ein mechanisches abnehmbares Anbringen und für eine elektrische Verbindung
zwischen der Abschirmplatte 107 und einem Element zum Verschließen der
Abschirmung an den offenen Enden an den Öffnungen des Abschirmhohlraums 5.
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Die
abschließenden
Elemente 9, 10 können an dem Flansch befestigt
sein. Sie können,
was in verschiedenen Fällen
gefordert wird, aus einer Abdeckung oder Wand gebildet sein, von
welcher die Seite 109, die an dem Flansch 8 anliegt,
aus einem elektrisch leitenden Material, wie beispielsweise einem Drahtgeflecht
aus Metall besteht, während
die Außenseite
aus einem Isoliergewebe aus Synthetikfasern o. ä. besteht; die Abdeckung 9 verschließt im ganzen
die entsprechende Öffnung
des Hohlraums 5 oder einer im wesentlichen kegelstumpfförmigen konischen
Hülse 10 mit
einer vorbestimmten Länge, welche
eine Öffnung
zum Einbringen eines Körperteils
hat, der gegebenenfalls aus dem Hohlraum 5 vorsteht.
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Die
zwei Elemente 9, 10 sind austauschbar und können die
elektromagnetische Abschirmung entweder vollständig verschließen oder
lassen eine Öffnung
für das
Einbringen des Körpers
offen. In 1 ist der zu untersuchende Körperteil
die Hand und somit sind die Flansche 8 auf der einen Seite
an der Abdeckung 9 und auf der anderen Seite an der Hülse 10 angebracht.
Wenn beispielsweise ein Knie zu untersuchen ist, dann sollte eine
andere Hülse 10 anstelle
der Abdeckung 9 vorgesehen werden.
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Die
Abdeckung 9 kann jedoch auch die Form eines Domes oder
einer Kappe haben, wodurch ein Fach zum Halten des Endteils des
Körpers
gebildet wird, welcher ein vorherbestimmtes Stück aus der zugeordneten Öffnung des
Hohlraums 5 vorsteht.
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Während die
Abdeckung 9 elektrisch die gesamte offene Seite der Abschirmung
verschließt,
hat die Hülse 10 verschiedene
Funktionen. Erstens verkleinert sie die Spannweite der offenen Seiten
des Hohlraums 5, welchem sie zugeordnet ist. Ferner hält sie die
Position der Öffnung
fern von dem Bereich des Hohlraums, in welchem die Echos der Kernspins festgestellt
werden, und darüber
hinaus ist sie mit einer Halterungseinrichtung um den entsprechenden Körperteil
K versehen, welcher aus dem Hohlraum 5 vorsteht.
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Ähnlich wie
die Abdeckung 9 hat die Hülse im Inneren eine elektrisch
leitende Gewebeschicht 110, die zumindest teilweise aus
Metalldrähten
hergestellt ist, während
sie außen
mit einer isolierenden Gewebeschicht 210, beispielsweise
aus Synthetikfasern versehen ist. Die zwei Gewebeschichten 110, 210 werden
verklebt oder irgendwie auf andere Weise befestigt, eventuell angeheftet.
An den beiden Enden werden die Gewebe entsprechend gefaltet, um eine
Gleitführung
für den
Durchgang einer Schnur 11 zu bilden, um auf der einen Seite
den L-förmigen Flansch 8 und
auf der anderen Seite den Körper
des Patienten festzuhalten. Die beiden Gewebe werden außen gefaltet,
so dass die Gleitführung
das elektrisch leitende Gewebe 110 auf der Außenseite
hat, um dadurch den elektrischen Kontakt zwischen der Hülse 10 und
dem Flansch sowie der Hülse 10 und dem
Körper
K herzustellen. Dies gilt auch für
die Abdeckung 9, allerdings nur hinsichtlich des Flansches 9.
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Die
Hülse 10 hat
auch eine Belüftungsöffnung 310,
damit eine gewisse Menge Luft zirkulieren kann, um somit ein übermäßiges Schwitzen
des Patienten zu verhindern.
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Vorteilhafterweise
sind die Belüftungsöffnungen 310 durch
Schlitze 12 begrenzt, welche aus einem elektrisch leitenden
Material zumindest auf der Seite des elektrisch leitenden Gewebes 110 hergestellt
sind. Darüber
hinaus können,
wie in 2 dargestellt, die Schlitze 12 eine Gaze 112 tragen,
welche sich über
die Spannweite der Belüftungsöffnung erstreckt, welche
auch aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt sein kann.
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Um
den elektrischen Kontakt mit der Haut zu verbessern, während gleichzeitig
der Widerstand auf einem mittleren akzeptablen Wert gehalten wird,
der im wesentlichen unabhängig
von den speziellen physiologischen Beschaffenheiten der Haut des
Patienten ist, ist die Hülse 10 nicht
unmittelbar an dem Körper
K des Patienten fest gemacht, sondern an einem zu öffnenden
Band 13, das ebenfalls vorzugsweise aus elektrisch leitendem
Gewebe hergestellt ist und zwar sowohl auf der Innenseite, die mit
der Haut in Kontakt kommt, als auch auf der Außenseite, die mit der Hülse in Kontakt
kommt. Das Band 13 ist offen und hat an seinen Enden Schließmittel 113,
beispielsweise solche, die als Velcro bekannt sind, o. ä.. Das Band 13 hat
eine vorherbestimmte Breite, die auf den Voraussetzungen basiert,
einen minimalen Kontaktwiderstand zwischen der Haut und dem Band auch
bei unterschiedlichen physiologischen Bedingungen sicherzustellen.
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Selbstverständlich kann
das Band 13 auch mit verschiedenen Mitteln versehen sein,
die für
einen Kontakt mit der Hülse 10 sorgen,
so beispielsweise Mittel in Form von (nicht dargestellten) Druckknöpfen, welche
entlang der Ausdehnung des entsprechenden Endes der Hülse 10 und
an entsprechenden Positionen entlang des Bandes selbst verteilt
sind. Die Druckknöpfe
sind aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt und sowohl
mechanisch als auch elektrisch mit den elektrisch leitenden Gewebeschichten
der beiden Teile verbunden.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal können
der Hohlraum 5 und folglich die Flansche 8, welche
die Verlängerung
des ortsfesten Teils der Abschirmung 7 bilden, einen polygonalen,
beispielsweise rechteckigen Querschnitt haben. In diesem Fall haben
die Flansche 8 auch rechteckige Seiten, welche nicht ganz
gerade, sondern etwas nach außen
gewölbt sind,
und abgerundete Kanten. Hierdurch wird ein Kontakt entlang der gesamten
Verlängerung
der Hülse 10 durch
den Flansch 8 erhalten und es kann eine Spannung vermieden
werden, welche durch scharfe Kanten und einwandfrei gerade Seiten
hervorgerufen wird und welche zu unzureichend stabilen Kontakten entlang
der gesamten Verlängerung
des Flansches und der entsprechenden Gleitführung zum Haltern der Hülse 10 führt.
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In 4 und 5 ist
eine abgewandelte Ausführungsform
der Abschirmung gemäß den vorherigen
Figuren dargestellt. In diesem Fall besteht zumindest die ortsfeste
Abschirmung 7 nicht aus einer zusammenhängenden Abschirmfolie, sondern aus
einer Anzahl im Abstand voneinander angeordneter Sektoren 107' die durch Kondensatoren
verbunden sind. In der dargestellten Figur sind die Abstände zwischen
den einzelnen Folien 107' übertrieben
dargestellt. Die Folien erstrecken sich über die gesamte axiale Länge der
Abschirmung. Bei dieser Ausführungsform
ist verhindert, dass die Abschirmung 7 auch gegen die magnetischen
Feldänderungen
wirkt, die durch die Gradientenspule 2 erzeugt worden sind.
Die Spule 2 ist nicht ständig aktiv, sondern ist wechselweise
aktiviert. Wenn sie aktiviert ist, nimmt das Feld ständig zu
und in der Abschirmung 7 erzeugt die Flußveränderung
zirkulierende Ströme, welche
teilweise das Gradientenfeld abschirmen, d.h. genauer gesagt, welche
das Erreichen des optionalen Wertes verzögern. Aufgrund der Differenz zwischen
der Frequenz des Rauschens, das auf die zu übertragenden Pulse und auf
die empfangenen Echos wirkt, die im Bereich von Hochfrequenzen liegen,
und der Frequenz, die durch die Aktivierung der Spule 2 eingebracht wird,
die in der Größenordnung von
wenigen kHz liegt, kann die Kapazität von Kondensatoren in einer
Höhe gewählt werden,
um eine Induktion von zirkulierenden Strömen in der Abschirmung infolge
eines Rauschens in Betracht zu ziehen, welches für Übertragung und Empfang von
Bedeutung ist und ein Hindernis bei der Erzeugung von abschirmenden
zirkulierenden Strömen
in der Abschirmung 7 infolge der Veränderung des Magnetflusses ist,
wenn die Spulen aktiviert werden.
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Die
ideale Kapazität
liegt bei etwa 10pF/cm Länge
der sich gegenüberliegenden
Kanten von zwei benachbarten Folien 107' bei Frequenzen von etwa 8mHz.
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Wie
in 4 dargestellt, kann diese Konstruktion der Abschirmung,
falls gewünscht
und angemessen, auf die Hülse
oder auf die eventuelle Abdeckung 9, 10 ausgedehnt
werden. In diesem Fall besteht der L-förmige Flansch 8 aus
einem ringförmigen
Tragelement 108' aus
einem isolierenden Material und einem Lager an dessen Außenfläche, einer Krone
aus L-förmigen
elektrischen Kontakten 208, die in elektrischem Kontakt
miteinander sind und zwar jeweils für eine der Folien 107'. In der Hülse 10 ist
in Übereinstimmung
mit den einzelnen L-förmigen Kontakten 208' des Flansches 8' eine Krone
aus Streifen aus elektrisch leitendem Gewebe 110 vorgesehen,
welche in Abstand voneinander und durch Kondensatoren 11 ähnlich der
Abschirmung 7' verbunden
sind.
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In
der Abwandlung der 5 ist es dank einer speziellen
Maßnahme
möglich,
nicht einzelne Komponenten für
die Kondensatoren 14 zu verwenden, da letztere in der Konstruktion
integriert sind und aus sich überlappenden
Bereichen 407' der
einzelnen aneinander grenzenden Folien 107' bestehen. Zwischen zwei überlappenden
Teilen von benachbarten Folien 107 ist ein entsprechendes
Abstandselement 15 aus dielektrischem Material angeordnet.
Die Kapazität
durch die lineare Länge
in cm der Folien wird über
die Oberfläche
der zwei sich überlappenden
Folienteile 107' und
das Dielektrikum gesteuert.
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6, 7 und 8 zeigen
die Struktur des Magneten und des Hohlraums in einer anderen magnetischen
Kernresonanz-Bilderfassungseinrichtung. In diesem Beispiel ist die
Geometrie des Magneten C-förmig,
so dass der Hohlraum 5 an drei Seiten offen ist. Der Magnet
für das
magnetische Feld 1' ist
C-förmig
und bildet so die elektromagnetische Abschirmung 7''.
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In 6, 7, 8 sind
die Teile, die bei den vorherigen Beispielen beschrieben worden
sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
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Die
Abschirmung 7'' ist entlang
der Umfangskanten der den Hohlraum 5 begrenzenden Wand
mit einer Anzahl metallischer Befestigungen aus vorhangähnlichen
Elementen 18 verbunden, die aus einem Material hergestellt
sind, das ähnlich
demjenigen ist, aus dem die Hülse 10 oder
die Abdeckungen 9 geformt sind. In diesem Fall hat statt
des Flansches jeder Vorhang an seinen gegenüberliegenden Enden eine Reihe
von ersten elektrisch leitenden Metallteilen von Druckknöpfen 16 und
eine Reihe von entsprechenden zweiten Teilen von Druckknöpfen 17 entlang
der Kanten der Öffnung
des Hohlraums 5. Die ersten Teile der Druckknöpfe 16 sind
in elektrischem Kontakt mit dem elektrisch leitenden Gewebe, das
die Vorhänge 18 bildet,
während
die zweiten Teile in elektrischem Kontakt mit der entsprechenden Kante
der Abschirmung 7'' sind. Schließlich haben die
Vorhänge
eine Öffnung
für das
Einbringen eines Glieds in den Hohlraum 5, wobei die Öffnung mit
einer abnehmbaren Hülse
verbunden ist oder sein kann, die im wesentlichen gleich der Hülse 10 ist,
zumindest in dem Endteil, der einen Kontakt mit dem Körper herstellt
und eine kegelstumpfförmige
konische Form aufweist. Folglich kann durch Vorsehen einer entsprechenden
Reihe von mindestens zwei oder mehr Vorhängen mit veränderlichen
oder unterschiedlichen Standardlängen
die Abschirmung 7'' an allen Seiten
des Hohlraums 5 um die eingeführten Körperteile herum geschlossen
werden; hierdurch erhält
man die Vorteile der vorherigen Ausführungsform.
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Dies
gilt insbesondere dann, wenn die zu untersuchenden Glieder eine
Hand oder ein Knie sind. Selbst in diesem Fall können Bänder verwendet werden, um den
elektrischen Kontakt mit dem Körper
zu verbessern.
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Wenn
im Unterschied hierzu, wie in 8 dargestellt,
die C-förmige Geometrie
des Magneten bei zu untersuchenden Gliedern wie eine Schulter o. ä. verwendet
wird, können
die Vorhänge 18 nicht mehr
länger
in vorteilhafter Weise verwendet werden, da sie mit hülsenähnlichen
Elementen kombiniert sind, um die Abschirmung wirksam zu schließen. In diesem
Fall befindet sich der Körper
K des Patienten teilweise außerhalb
des Hohlraums, praktisch an allen offenen Seiten und folglich können keine
hülsenähnliche
Elemente, wie diejenigen, die für
die Hand oder das Bein verwendet werden, vorgesehen werden. Wie
in 8 dargestellt, ist entlang den Kanten der offenen
Seiten des Hohlraums und an den gegenüberliegenden Flächen der
Kanten die generell im wesentlichen horizontal ausgerichtet sind,
extern eine Reihe von Kontaktplatten oder automatischen Kontaktmitteln 21, 22 vorgesehen,
so dass Elemente in Form von Polstern 20 gegeneinander
gedrückt
und daran angebracht sind. Diese Polsterelemente 20 bestehen
im Inneren aus einem elastischen Material, wie Schaumgummi oder
aus anderen geschäumten Materialien
und sind außen
mit einem elektrisch leitenden Material beschichtet, beispielsweise
mit demselben Gewebe 110, welches die innere Lage der Hülse 10 bildet.
Diese Elemente werden zwischen dem Patienten und die Platten 21 oder
die Befestigungen 16 eingebracht, wodurch ein elektrischer Kontakt
zwischen dem Körper
des Patienten und der Abschirmung 7'' hergestellt
ist.
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Die
Bereiche der Öffnungen
des Hohlraums 5, welche von dem Körper nicht belegt sind, können mit
Hilfe der Vorhänge 18 geschlossen
werden, welche Mittel für
eine elektrische Verbindung mit den Polstern haben können. Die
Mittel für
ein automatisches Anbringen und eine elektrische Verbindung mit der
Abschirmung 7'' können wieder
aus ersten und zweiten Teilen automatischer Befestigungsmittel 16, 17 bestehen,
von denen die einen an der Abschirmung 11' und die anderen an den Polstern 20 angebracht
sind.
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Dies
kann sowohl über
als auch unter dem Patienten vorgesehen werden. Wenn jedoch, wie 8 zu
entnehmen ist, die Oberflächen,
welche durch die zwei Zweige der C-Form des Magneten festgelegt
sind, horizontal sind, wird der Patient in die Untersuchungsposition
mit Hilfe eines Untersuchungstisches gebracht. In diesem Fall kann
die elektrische Verbindung zwischen dem Körper des Patienten und der
Abschirmung 7'' nicht länger hergestellt
werden, wenn nicht über
den Untersuchungstisch.
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Die
möglichen
Lösungen
sind manigfaltig. Wie 8 zu entnehmen ist, werden in
einem Fall die unteren Polster dem Untersuchungstisch 24 zugeordnet
und mit einem oder mehreren Schleifkontakten 25, die von
der Unterseite vorstehen, verbunden; die Schleifkontakte 25 können mit
den Polstern wie in den vorherigen Fällen mittels Druckknöpfen oder
durch andere Mittel verbunden werden, die mit Kontaktplatten 26 zusammenwirken,
die in den entsprechenden Positionen mit den Enden der Abschirmung 7'' verbunden sind.
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Bei
einer alternativen Ausführungsform
ist vorgesehen, dass der Untersuchungstisch durchgehende Schlitze 124 hat,
durch welche die Polster 20 mit Kontaktplatten oder den
zweiten Teilen der Druckknöpfe
verbunden sind, die entsprechend zugeordnet oder elektrisch mit
der Abschirmung 7'' durch Verlängerungen
verbunden sind, welche in die Schlitze 124 eindringen und
in vorherbestimmten Positionen die ersten Teile der Druckknöpfe tragen.
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In
allen dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen ist das elektrische
Rauschen dadurch beseitigt, dass die Abschirmung mit Erde verbunden
ist; dadurch ist das elektromagnetische Rauschen, das von dem Körper des
Patienten aufgenommen wird, beseitigt. Das magnetische Rauschen
wird dadurch beseitigt, dass die Abschirmung verkleinert wird und
um den Hohlraum 5 herum geschlossen wird, und dass eventuelle Öffnungen
beibehalten werden, welche weit weg von dem Bereich des Hohlraums
verkleinert werden, in welchem die Untersuchung stattfindet.
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Selbstverständlich ist
die Erfindung nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen
beschränkt,
sondern ist durch die Ansprüche
begrenzt; die Erfindung kann variiert werden, insbesondere hinsichtlich
der Konstruktion. Folglich kann beispielsweise die Ausführungsform,
die sich auf die Unterteilung der leitenden Folie in mehrere aneinander grenzende
Sektoren besteht, die durch Kondensatoren miteinander verbunden
sind, auch auf die Abschirmung ausgedehnt werden, die dem C-förmigen Magneten
zugeordnet ist. Ferner kann für
alle dargestellten und vorstehend beschriebenen Mittel eine alternative
oder kombinierte Verwendung vorgesehen sein, um in verschiedenen
Bereichen die Öffnungen des
Hohlraums 5 den verschiedenen Notwendigkeiten anzupassen.