EP2496953A1 - Modulares mehrkanal-spulen-array für mrt mit entkopplung übernächster nachbarn - Google Patents

Modulares mehrkanal-spulen-array für mrt mit entkopplung übernächster nachbarn

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EP2496953A1
EP2496953A1 EP10773631A EP10773631A EP2496953A1 EP 2496953 A1 EP2496953 A1 EP 2496953A1 EP 10773631 A EP10773631 A EP 10773631A EP 10773631 A EP10773631 A EP 10773631A EP 2496953 A1 EP2496953 A1 EP 2496953A1
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EP
European Patent Office
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individual
coils
elements
coil array
coil
Prior art date
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Withdrawn
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EP10773631A
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English (en)
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Inventor
Andreas Peter
Stefan Schonhardt
Jan Korvink
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Albert Ludwigs Universitaet Freiburg
Original Assignee
Albert Ludwigs Universitaet Freiburg
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Filing date
Publication date
Application filed by Albert Ludwigs Universitaet Freiburg filed Critical Albert Ludwigs Universitaet Freiburg
Publication of EP2496953A1 publication Critical patent/EP2496953A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01R33/3415—Constructional details, e.g. resonators, specially adapted to MR comprising surface coils comprising arrays of sub-coils, i.e. phased-array coils with flexible receiver channels
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    • G01R33/36—Electrical details, e.g. matching or coupling of the coil to the receiver
    • G01R33/3642—Mutual coupling or decoupling of multiple coils, e.g. decoupling of a receive coil from a transmission coil, or intentional coupling of RF coils, e.g. for RF magnetic field amplification
    • G01R33/365—Decoupling of multiple RF coils wherein the multiple RF coils have the same function in MR, e.g. decoupling of a receive coil from another receive coil in a receive coil array, decoupling of a transmission coil from another transmission coil in a transmission coil array
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
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    • Y10T29/4902—Electromagnet, transformer or inductor
    • Y10T29/49071—Electromagnet, transformer or inductor by winding or coiling

Definitions

  • the invention relates to a multi-channel coil array for use as a transmitting and / or receiving element in magnetic resonance imaging (MRI), with a plurality of juxtaposed high-frequency (RF) coils, wherein
  • MRI magnetic resonance imaging
  • RF high-frequency
  • Devices for electromagnetic decoupling of the RF coils, wherein coil elements are mounted on a flat support member and each form a single element together with the support member, wherein the Collinseiemente have a regular, equilateral polygonal outer contour and wherein by joining a plurality of individual elements, a planar or spatial structure the entire coil array is formed, wherein the coil elements are arranged on each carrier element such that they each give a complete single coil (2), and wherein the individual coils (2) have a the outer contour of the carrier element (5) corresponding shape.
  • Such a device is known from WO 2008/078239.
  • Magnetic resonance imaging (MRI) can be significantly improved
  • Input reflection factors transformers, suitable capacity between the coils and combinations of the listed options accomplished.
  • EP 1 521 094 A1 introduces rectangular coil elements which can be assembled into an array.
  • the coils of US 2005/0253582 have in comparison to flattened corners.
  • WO2005 / 076029 A1 introduces round and hexagonal coil elements which can be assembled to form a flat surface.
  • the individual coils are initially roughly geometrically oriented relative to one another and are electrically decoupled from one another manually in succession by slight modifications of the individual coil forms.
  • this process is extremely tedious and therefore costly.
  • the coordination of the individual coils must be realized anew for each new geometry, which makes commercialization much more difficult.
  • WO 2008/078239 A1 introduces square coil elements which can be combined to form an array and have the components with which directly adjacent elements can be decoupled capacitively and inductively.
  • Object of the present invention is in contrast to modify a multi-channel coil array of the type described in a technically simple manner so that a lengthy and costly tuning of the coils can account for each other and as many coil elements are decoupled from each other In addition, the space requirement for the Adding new coils can be reduced.
  • a single coil is a loop-shaped Having structure that results in the arrangement of a plurality of individual elements to a decoupling of not immediately adjacent individual coils.
  • a tiling in R 2 (two-dimensional vector space) with coils in an array can also be interpreted as a 2D graph.
  • the nodes of the graph are points at which the edges are connected, at one point the surfaces also meet.
  • the valence of a point is the number of merging surfaces or edges.
  • the Euler formula determines the relationship of the edges to the surfaces of a tiling when the valence of the nodes is fixed. On a sphere, a truncated pyramid is the simplest object that fulfills this rule. The cube also fulfills this condition. Of the
  • Rectangles can not be decoupled by the invention, since the valence of the Node is greater than three and so only directly adjacent elements are decoupled.
  • the carrier elements and individual coils have a hexagonal shape. This allows a particularly dense coverage of planar structures.
  • carrier elements and individual coils have a pentagonal shape. This is particularly advantageous in combination with the hexagonal support members and single coils to obtain spatial structures such as spheres.
  • a particularly advantageous embodiment of the multichannel coil array according to the invention is characterized in that individual coil elements of adjacent coils overlap, which affects the mutual influence
  • Carrier elements have the same outer contour, are identical to each other. This leads to a simplification of the handling and production, and thus also to a substantial reduction of the costs.
  • Carrier elements have the same outer contour, are identical to each other. This leads to a simplification of the handling and production, and thus also to a substantial reduction of the costs.
  • each support member and each coil is mechanically, in particular through holes for screws, cams or dowel pins, constructed so that, in particular by the screws, cams or dowel pins, the
  • Construction allows the multi-channel coil arrays of every need situation
  • This adjustment can be made by non-specialist staff after a short briefing.
  • the angle of the individual coils can be fixed to each other by the screws, cams or dowel pins.
  • the carrier elements have openings through which additional capacitors and transformers can be connected to the individual coils.
  • carrier elements of a multi-channel coil array according to the invention can be made of rigid or flexible base material. This allows either the production of a stable, rigid structure or optionally the mounting on curved surfaces. In the usual scope
  • the flexible embodiment proves to be particularly advantageous because it can be adapted to any body parts.
  • the flexible design also allows the integration of the system in
  • Multi-channel coil arrays each individual element has a matching circuit, with the one or more resonant frequencies set and / or
  • Impedance transformations can be performed. This facilitates the
  • This matching circuit may be either passive or active and, in various embodiments, may be located either directly on the single coil or separate from the single coil. Depending on the needs of the application as a great flexibility in terms of effort and space requirements is achieved.
  • At least one individual coil overlaps with all its direct neighbors, wherein at the same time additional loop-shaped structures are provided which do not decouple individual adjacent coils from one another.
  • the scope of the invention also includes a method for producing a multichannel coil array according to the invention, in which the optimum
  • Overlap between the individual coils and the shape of the loop-shaped structure is determined numerically, wherein the dimension of the loop-shaped structure of the edge length of the single coil is dependent. Since identical coil shapes are used in the modular approach, the optimum overlap area of the individual coils can be numerically calculated. Dowel pins guarantee the right one Alignment of the individual coils to each other. In previous approaches, the coils are first coarsely applied and decoupled serially from each other by bending the coil shape.
  • a virtual model with the geometric dimensions of a single coil is generated for numerical optimization, and a plurality of these individual virtual coils are combined to form a minimal multi-channel coil array. In this way, the computational effort to calculate the optimal overlap is minimized.
  • Fig. 1 is a schematic plan view from above of an inventive
  • Multichannel coil array with seven hexagonal, overlapping individual elements and loops for decoupling the next elements
  • Fig. 2 is a photo of a multi-channel coil array according to the invention of seven hexagonal individual elements with overlap and loops for
  • FIG. 3 shows a table of the coupling values of the individual elements from FIG. 1.
  • Fig. 1 a composed of 7 individual coils 2 multi-channel coil array is shown. Each individual coil 2 has an overlap lug 1, the one
  • the individual coils 2 are constructed so that adjacent single coils 2 form an overlap area 8 by means of which the overlapping individual coils 2 are decoupled from one another when a plurality of individual coils are joined together.
  • the overlapping lugs 1 form a further overlap surface 9.
  • the multi-channel coil array of FIG. 1 is applied to a flexible carrier material 5.
  • a so-called FR4 board is mounted, on which fitting and adjustment circuits 6
  • the carrier material 5 has openings 7 through which
  • Capacitors and transformers can be connected to the individual coils 2.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

Ein Mehrkanal-Spulen-Array zur Verwendung als Sende- und/oder Empfangselement in der Magnetresonanztomographie (MRT), mit einer Vielzahl nebeneinander angeordneter Hochfrequenz-(HF-)Spulen, wobei Vorrichtungen zur elektromagnetischen Entkopplung der HF-Spulen vorgesehen sind, wobei Spulenelemente auf einem flächigen Trägerelement aufgebracht sind und zusammen mit dem Trägerelement jeweils ein Einzelelement bilden, wobei die Trägerelemente (5) eine regelmäßige, gleichseitige polygonale Außenkontur aufweisen und wobei durch Aneinanderfügen mehrerer Einzelelemente eine flächige oder räumliche Struktur des gesamten Spulen-Arrays entsteht, wobei die Spulenelemente auf jedem Trägerelement (5) derart angeordnet sind, dass sie jeweils eine vollständige Einzelspule (2) ergeben, und wobei die Einzelspulen (2) eine der Außenkontur des Trägerelements (5) entsprechende Form aufweisen, ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Einzelspule (2) eine schleifenförmige Struktur (1) aufweist, die bei Anordnung von mehreren Einzelelementen zu einer Entkopplung von nicht unmittelbar benachbarten Einzelspulen (2) führt. Damit kann eine langwierige und kostenintensive Abstimmung der Spulen aufeinander entfallen, die Handhabung gattungsgemäßer Mehrkanal-Spulen-Arrays wird vereinfacht und die Kosten für MRT Messungen gesenkt. Außerdem wird der Platzbedarf für das Hinzufügen neuer Spulen reduziert und durch die modulare Bauweise sind beliebige Raum- oder Flächenformen auf einfache Weise realisierbar.

Description

MODULARES MEHRKANAL-SPULEN-ARRAY FÜR MRT MIT ENTKOPPLUNG
ÜBERNÄCHSTER NACHBARN
Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Mehrkanal-Spulen-Array zur Verwendung als Sende- und/oder Empfangselement in der Magnetresonanztomographie (MRT), mit einer Vielzahl nebeneinander angeordneter Hochfrequenz-(HF-)Spulen, wobei
Vorrichtungen zur elektromagnetischen Entkopplung der HF-Spulen vorgesehen sind, wobei Spulenelemente auf einem flächigen Trägerelement aufgebracht sind und zusammen mit dem Trägerelement jeweils ein Einzelelement bilden, wobei die Trägereiemente eine regelmäßige, gleichseitige polygonale Außenkontur aufweisen und wobei durch Aneinanderfügen mehrerer Einzelelemente eine flächige oder räumliche Struktur des gesamten Spulen-Arrays entsteht, wobei die Spulenelemente auf jedem Trägerelement derart angeordnet sind, dass sie jeweils eine vollständige Einzelspule (2) ergeben, und wobei die Einzelspulen (2) eine der Außenkontur des Trägerelements (5) entsprechende Form aufweisen. Eine derartige Vorrichtung ist aus WO 2008/078239 bekannt.
Durch die Verwendung einer großen Anzahl von Empfangsspulen in der
Magnetresonanztomographie (MRT) lässt sich ein deutlich verbesserter
Rauschabstand erreichen, was sowohl zu einer besseren Auflösung führt, als auch die Erfassungszeit der Messwerte erheblich reduzieren. Elektromagnetische
Kopplungen zwischen den einzelnen Spulen müssen hierbei durch geeignete
Maßnahmen weitestgehend minimiert werden. Dies wird üblicherweise durch eine gezielte Überlappung benachbarter Spulenelemente, Verstärker mit hohem
Eingangsreflexionsfaktoren, Transformatoren, geeigneten Kapazitäten zwischen den Spulen sowie Kombinationen der aufgeführten Möglichkeiten bewerkstelligt.
In US 4,825,162 wird eine Vorrichtung beschrieben, bei der mehrere quadratische Spulen durch Überlappung und Verwendung von Vorverstärkern derart zu einem Array zusammengefügt werden, dass eine Interaktion von nicht direkt nebeneinander angebrachten Spulen minimiert wird. Mit einer solchen Vorrichtung lassen sich räumliche Strukturen jedoch schlecht realisieren.
In US 6,084,41 1 und US 2008/0007250 A1 werden eine Vielzahl von kreisförmigen Spulen durch Überlappung voneinander entkoppelt und zu einer räumlichen Struktur zusammengefügt.
In US 2008/0007250 A1 werden die kreisförmigen Spulen auf Trägerelemente verschiedener äußerlicher Konturen aufgebracht, wobei auf jedem Trägerelement nur Teilelemente einer Spule aufgebracht sind. Dies hat den Nachteil, dass für das Hinzufügen einer Spule eine Vielzahl von Trägerelementen notwendig ist, auf welchen sich jeweils weitere, nicht benötigte, Spurenelemente befinden. Außerdem ist die Entkopplung der Einzelspulen bei dieser Vorrichtung empfindlich gegenüber Verschiebungen, weshalb sie sich für die Montage auf flexible Trägerelemente nicht eignet.
EP 1 521 094 A1 stellt rechteckige Spulenelemente vor, die sich zu einem Array zusammensetzen lassen. Die Spulen aus US 2005/0253582 weisen im Vergleich dazu abgeflachte Ecken auf.
WO2005/076029 A1 stellt runde und sechseckige Spulenelemente vor, die sich zu einer ebenen Fläche zusammensetzen lassen.
Bei den bekannten Mehrkanal-Spulen-Arrays werden die Einzelspulen zunächst grob geometrisch zueinander orientiert und manuell nacheinander durch geringfügige Modifikationen der einzelnen Spulenformen elektrisch voneinander entkoppelt. Bei bisher publizierten Mehrkanalspulenarrays von teilweise mehr als 128 Einzelspulen ist dieser Prozess extrem langwierig und somit kostenintensiv. Die Abstimmung der einzelnen Spulen aufeinander muss für jede neue Geometrie aufs Neue realisiert werden, was eine Kommerzialisierung deutlich erschwert.
WO 2008/078239 A1 stellt dazu quadratische Spulenelemente vor, die sich zu einem Array zusammenfügen lassen und die Bauelemente aufweisen, mit denen sich direkt benachbarte Elemente kapazitiv und induktiv entkoppeln lassen.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, ein Mehrkanal-Spulen- Array der beschriebenen Art auf technisch möglichst einfache Weise so zu modifizieren, dass eine langwierige und kostenintensive Abstimmung der Spulen aufeinander entfallen kann und möglichst viele Spulenelemente voneinander entkoppelt werden Zusätzlich soll der Platzbedarf für das Hinzufügen neuer Spulen reduziert werden. Durch modulare Bauweise soll jede beliebige Raum- oder
Flächenform auf einfache Weise realisierbar sein.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung auf überraschend einfache, aber
wirkungsvolle Weise dadurch gelöst, dass eine Einzelspule eine schleifenförmige Struktur aufweist, die bei Anordnung von mehreren Einzelelementen zu einer Entkopplung von nicht unmittelbar benachbarten Einzelspulen führt.
Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung muss kein neues Design für jede neue Geometrie erstellt werden. Es können auf einfache Weise weitere Spulenelemente angehängt werden, wobei jeweils nur ein Einzeielement nötig ist. Gegenüber dem Stand der Technik sind bei einer aus erfindungsgemäßen Einzelelementen aufgebauten Flächen- oder Raumstrukturen keine nicht benötigten Spulenelemente vorhanden.
Durch die schleifenförmige Struktur wird eine als störend empfundene Einflussnahme durch nicht direkt benachbarte Einzelspulen minimiert.
Eine Parkettierung im R2 (zweidimensionaler Vektorraum) mit Spulen in einem Array kann auch als 2D-Graph interpretiert werden. Die Knoten des Graphs sind Punkte, an denen die Kanten verbunden sind, an einem Punkt treffen auch die Flächen aufeinander. Die Valenz eines Punktes ist die Anzahl der zusammenkommenden Flächen bzw. Kanten. Die vorliegende Erfindung kann alle übernächsten
Nachbarspulen entkoppeln, wenn in einem beliebigen Graph die Valenz der Knoten exakt drei beträgt. In der Ebene wird diese Bedingung durch Sechsecke erfüllt, aber nicht durch eine Aufteilung in Quadrate oder Dreiecke. Auf einer Oberfläche im R2 oder auf einer Kugel (oder einer anderen geschlossenen Form) wird diese
Bedingung durch eine Vielzahl von Parkettierungsmustern erfüllt. Die Euler-Formel bestimmt die Beziehung der Kanten zu den Flächen einer Parkettierung, wenn die Valenz der Knoten fest ist. Auf einer Kugel ist ein Pyramidenstumpf das einfachste Objekt, das diese Regel erfüllt. Auch der Würfel erfüllt diese Bedingung. Der
Fussballkörper oder Ikosaederstumpf erfüllt ebenfalls diese Regel.
Folglich können alle Spulenarray-Topologien, die diese Bedingung erfüllen, durch die vorliegende Erfindung entkoppelt werden (Nachbarn und übernächste Nachbarn). Ein Spulenarray, das diese Bedingung nicht erfüllt (wie z.B. ein Array aus
Rechtecken) kann nicht durch die Erfindung entkoppelt werden, da die Valenz der Knoten größer als drei ist und so nur direkt benachbarte Elemente entkoppelt werden.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrkanal-Spulen-Arrays weisen die Trägerelemente und Einzelspulen eine hexagonale Form auf. Dies erlaubt eine besonders dichte Abdeckung flächiger Strukturen.
Bei einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrkanal-Spulen- Arrays weisen Trägerelemente und Einzelspulen eine pentagonale Form auf. Dies ist in Kombination mit den hexagonalen Trägerelementen und Einzelspulen besonders vorteilhaft, um räumliche Strukturen, wie etwa Kugeln, zu erhalten.
Weitere Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Mehrkanal-Spulen-Arrays weisen Trägerelemente und Einzelspulen mit dreieckigen oder quadratischen Formen auf. Dies ist vorteilhaft um weitere Flächen- oder Raumformen, wie etwa Pyramiden oder Würfel, aufzubauen.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mehrkanal- Spulen-Arrays ist dadurch gekennzeichnet, dass sich einzelne Spulenelemente benachbarter Spulen überlappen, was die gegenseitige Beeinflussung
nebeneinander liegender Spulen minimiert.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei der alle
Einzelelemente des erfindungsgemäßen Mehrkanal-Spulen-Arrays, deren
Trägerelemente die gleiche Außenkontur aufweisen, untereinander baugleich sind. Dies führt zu einer Vereinfachung der Handhabung und Produktion, und somit auch zu einer wesentlichen Reduktion der Kosten. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Mehrkanal-Spulen-Arrays ist jedes Trägerelement und jede Einzelspule mechanisch, insbesondere durch Löcher für Schrauben, Nocken oder Passstifte, so aufgebaut, dass sich, insbesondere durch die Schrauben, Nocken oder Passstifte, die
Einzelelemente kraft- und formschlüssig mit geringstem Aufwand zusammenfügen lassen und somit eine Anordnung beliebiger Größe entsteht, bei dem alle
benachbarten Einzelelemente und ggf. alle nicht unmittelbar benachbarten
Einzelelemente automatisch voneinander entkoppelt sind. Diese vorteilhafte
Bauweise erlaubt es, die Mehrkanal-Spulen-Arrays jeder Bedarfssituation
anzupassen, wobei diese Anpassung auch durch fachfremdes Personal nach kurzer Einweisung erfolgen kann.
Bei einer Weiterbildung dieser Ausführungsform lassen sich durch die Schrauben, Nocken oder Passstifte die Winkel der Einzelspulen zueinander fixieren. Dadurch bleiben die Winkel der Einzelspulen zueinander im Unterschied zum Stand der Technik auch bei Biegung des Arrays konstant.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Mehrkanal- Spulen-Arrays weisen die Trägerelemente Öffnungen auf, durch die zusätzliche Kondensatoren und Transformatoren an die Einzelspulen angeschlossen werden können.
Vorteilhafterweise können Trägerelemente eines erfindungsgemäßen Mehrkanal- Spulen-Arrays aus starrem oder flexiblem Basismaterial hergestellt sein. Dies ermöglicht entweder die Herstellung einer stabilen, steifen Struktur oder wahlweise die Montage auf gekrümmten Flächen. Im üblichen Anwendungsbereich
gattungsgemäßer Systeme erweist sich die flexible Ausführungsform als besonders vorteilhaft, da diese an beliebige Körperteile angepasst werden kann. Zusätzlich ermöglicht die flexible Ausführung auch die Integration des Systems in
Kleidungsstücke oder Tücher oder die Auffaltung mittels Origami-Falttechniken zur Erstellung bestimmter Strukturen. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Mehrkanal-Spulen-Arrays besitzt jedes Einzelelement eine Anpassungsschaltung, mit der eine oder mehrere Resonanzfrequenzen eingestellt und/oder
Impedanztransformationen durchgeführt werden können. Dies erleichtert die
Abstimmung der Spulen aufeinander und minimiert störende Interaktionen der Spulen untereinander.
Diese Anpassungsschaltung kann entweder passiv oder aktiv ausgeführt sein und bei verschiedenen Ausführungsvarianten entweder direkt auf der Einzelspule oder getrennt von der Einzelspule angeordnet sein. Je nach Bedarf der Anwendung wird so eine große Flexibilität hinsichtlich des Aufwandes und des Platzbedarfs erreicht.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mehrkanal-Spulen- Arrays überlappt mindestens eine Einzelspule mit allen seinen direkten Nachbarn, wobei gleichzeitig zusätzliche schleifenförmige Strukturen vorgesehen sind, welche nicht unmittelbar benachbarte Einzelspulen voneinander entkoppeln. Durch wiederholtes Aneinanderfügen einer so aufgebauten Basisfläche kann eine beliebige Fläche auf einfache Weise abgedeckt werden.
In den Rahmen der Erfindung fällt auch ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Mehrkanal-Spulen-Arrays, bei welchem die optimale
Überlappung zwischen den Einzelspulen und die Form der schleifenförmigen Struktur numerisch bestimmt wird, wobei die Abmessung der schleifenförmigen Struktur von der Kantenlänge der Einzelspule abhängig ist. Da im modularen Ansatz identische Spulenformen verwendet werden, kann die optimale Überlappfläche der Einzelspulen numerisch berechnet werden. Passstifte garantieren die richtige Ausrichtung der Einzelspulen zueinander. In bisherigen Ansätzen werden die Spulen zunächst grob aufgebracht und durch Verbiegen der Spulenform seriell voneinander entkoppelt.
Bei einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zur numerischen Optimierung ein virtuelles Modell mit den geometrischen Abmessungen einer Einzelspule generiert, und mehrere dieser virtuellen Einzelspulen werden zu einem minimalen Mehrkanal-Spulen-Array zusammengefügt. Auf diese Weise wird der Rechenaufwand zur Berechnung der optimalen Überlappung minimiert.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der
Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
Zeichnungen und detaillierte Beschreibung der Erfindung Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Draufsicht von oben auf ein erfindungsgemäßes
Mehrkanal-Spulen-Array mit sieben sechseckigen, sich überlappenden Einzelelementen und Schleifen zur Entkopplung übernächster Elemente;
Fig. 2 ein Foto eines erfindungsgemäßen Mehrkanal-Spulen-Arrays aus sieben sechseckigen Einzelelementen mit Überlappung und Schleifen zur
Entkopplung übernächster Elemente und Platine mit Anpassungsschaltung; und
Fig. 3 Eine Tabelle der Kopplungswerte der Einzelelemente aus Fig. 1 . In Fig. 1 ist ein aus 7 Einzelspulen 2 zusammengesetztes Mehrkanal-Spulen-Array dargestellt. Jede Einzelspule 2 weist eine Überlappnase 1 auf, die eine
schleifenförmige Struktur enthält, mit der nicht unmittelbar benachbarte Einzelspulen voneinander entkoppelt werden können. In jeder Einzelspule ist zudem ein Loch 3 für einen Passstift, Nocken oder eine Schraube 4 (siehe Fig. 2) vorhanden.
Die Einzelspulen 2 sind so konstruiert, dass bei einem Zusammenfügen mehrerer Einzelspulen benachbarte Einzelspulen 2 eine Überlappfläche 8 bilden, durch welche die überlappenden Einzelspulen 2 voneinander entkoppelt werden.
Bei nicht unmittelbar benachbarten Einzelspulen 2 bilden die Überlappnasen 1 eine weitere Überlappfläche 9. Durch die in den Überlappnasen befindliche
schleifenförmige Struktur werden die nicht unmittelbar benachbarten Einzelspulen 2 entkoppelt.
Auf dem Foto in Fig. 2 ist das Mehrkanal-Spulen-Array aus Fig. 1 auf ein flexibles Trägermaterial 5 aufgebracht. Über der mittleren Einzelspule 2 ist eine sogenannte FR4 Platine angebracht, auf welcher Anpass- und Justierschaltungen 6
untergebracht sind. Das Trägermaterial 5 weist Öffnungen 7 auf, durch die
Kondensatoren und Transformatoren an die Einzelspulen 2 angeschlossen werden können.
Mit dem in Fig. 2 gezeigten Mehrkanal-Spulen-Array wurden Messungen zur Entkopplung der Spulen in dem Array durchgeführt. Die Messwerte sind in der Tabelle in Fig. 3 dargestellt. Kleinere Werte weisen dabei auf eine bessere
Entkopplung hin. Eine bessere Entkopplung bedeutet weniger als störend
empfundene Einflüsse benachbarter Spulen. Spulen-Arrays mit Werten oberhalb von -20dB gelten in der Praxis als schlecht entkoppelt und würden bei MRT-Messungen zu deutlichen Störsignalen führen. Bezugszeichenliste:
1 Überlappnase mit schleifenförmiger Struktur
2 Einzelspule
3 Loch für Passstift, Nocke oder Schraube
4 Nylonschraube
5 Trägerelement
6 FR4 Platine mit Anpass- und Justierschaltung
7 Öffnungen zur Montage von Kondensatoren
8 Überlappfläche der Einzelspulen
9 Überlappfläche der Überlappnasen

Claims

Patentansprüche
1. Mehrkanal-Spulen-Array zur Verwendung als Sende- und/oder
Empfangselement in der Magnetresonanztomographie (MRT), mit einer Vielzahl nebeneinander angeordneter Hochfrequenz-(HF-)Spulen, wobei Vorrichtungen zur elektromagnetischen Entkopplung der HF-Spulen vorgesehen sind, wobei Spulenelemente auf einem flächigen
Trägerelement (5) aufgebracht sind und zusammen mit dem
Trägerelement (5) jeweils ein Einzelelement bilden, wobei die
Trägerelemente (5) eine regelmäßige, gleichseitige polygonale
Außenkontur aufweisen und wobei durch Aneinanderfügen mehrerer Einzelelemente eine flächige oder räumliche Struktur des gesamten Spulen-Arrays entsteht, wobei die Spulenelemente auf jedem
Trägerelement derart angeordnet sind, dass sie jeweils eine vollständige Einzelspule (2) ergeben, und wobei die Einzelspulen (2) eine der Außenkontur des Trägerelements (5) entsprechende Form aufweisen, dadurch gekennzeichnet,
dass eine Einzelspule (2) eine schleifenförmige Struktur (1 ) aufweist, die bei Anordnung von mehreren Einzelelementen zu einer Entkopplung von nicht unmittelbar benachbarten Einzelspulen (2) führt.
2. Mehrkanal-Spulen-Array nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerelemente (5) und Einzelspulen (2) eine hexagonale Form haben.
3. Mehrkanal-Spulen-Array nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerelemente (5) und Einzelspulen (2) eine pentagonale Form haben.
4. Mehrkanal-Spulen-Array nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerelemente (5) und Einzelspulen (2) eine dreieckige Form haben.
5. Mehrkanal-Spulen-Array nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerelemente (5) und Einzelspulen (2) eine quadratische Form haben.
6. Mehrkanal-Spulen-Array nach einem der vorhergehenden Ansprüche ,
dadurch gekennzeichnet, dass sich einzelne Spulenelemente benachbarter Spulen überlappen (8).
7. Mehrkanal-Spulen-Array nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet dass alle Einzelelemente des Mehrkanal-Spulen- Arrays, deren Trägerelemente (5) die gleiche Außenkontur aufweisen, untereinander baugleich sind.
8. Mehrkanal-Spulen-Array nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerelemente (5) und die Einzelspulen (2) mechanisch, insbesondere durch Löcher (3) für Schrauben (4), Nocken oder Passstifte, so aufgebaut sind, dass sich, insbesondere durch die Schrauben (4), Nocken oder Passstifte, die Einzelelemente kraft- und formschlüssig zusammenfügen lassen.
9. Mehrkanal-Spulen-Array nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich durch die Passstifte, Nocken oder Schrauben(4) die Winkel der
Einzelspulen (2) zueinander fixieren lassen.
10. Mehrkanal-Spulen-Array nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerelemente (5) Öffnungen (7) aufweisen, durch die zusätzliche Kondensatoren und Transformatoren an die Einzelspulen (2) angeschlossen werden können.
1 1 . Mehrkanal-Spulen-Array nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass jedes Einzelelement eine
Anpassungsschaltung (6) besitzt, mit der eine oder mehrere
Resonanzfrequenzen eingestellt werden können und/oder eine Impedanztransformation durchgeführt werden kann.
12. Ein Mehrkanai-Spulen-Array nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Einzelspule (2) mit allen seinen direkten Nachbarn überlappt (8), wobei gleichzeitig zusätzliche schleifenförmige Strukturen (1) vorgesehen sind, welche nicht unmittelbar benachbarte Einzelspulen (2) voneinander entkoppeln.
13. Verfahren zur Herstellung eines Mehrkanal-Spulen-Arrays nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optimale Überlappung zwischen den Einzelspulen (2) und die Form der
schleifenförmigen Struktur (1 ) numerisch bestimmt wird, wobei die
Abmessung der schleifenförmigen Struktur (1) von der Kantenlänge der Einzelspule (2) abhängig ist.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur
numerischen Optimierung ein virtuelles Modell mit den geometrischen Abmessungen einer Einzelspule (2) generiert wird, und dass mehrere dieser virtuellen Einzelspulen zu einem minimalen Mehrkanal-Spulen-Array zusammengefügt werden.
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