FI88081C - Nmr rf-spole - Google Patents

Description

88081 NMR RF-KELA - NMR RF-SPOLE Keksi nnön_tausta Tämä keksintö kohdistuu ydinmagneettiresonanssi (NMR) RF-keloihin ja laitteistoon vaatimuksien 1 ja 11 johdantojen mukaisesti. Tällainen NMR-laitteisto on esitetty patenttijulkaisussa EP-A-0 136 324, jätetty 1.8.1984, jossa on etuoikeus-päivä 12.8.1983.

Viime aikoina NMR-ilmiötä on käytetty hyväksi rakennekemistien taholla tutkittaessa elävässä kudoksessa orgaanisten molekyylien molekulaarista rakennetta. Tyypillisesti NMR-spektromet-rit, joita käytettiin hyväksi tätä tarkoitusta varten olivat suunnitellut käsittämään suhteellisen pienet kohteet tutkittavasta aineesta. Äskettäin kuitenkin NMR on kehitetty kuvaus-modaliteettiin, jota käytetään hyväksi hankkimaan kuvia anatomisista elävistä ihmiselimistä, esimerkiksi. Tällaisilla kuvilla, jotka esittävät parametreja, jotka liittyvät ydinspi-neihin (tyypillisesti vetyprotonit yhtyneinä veteen kudoksessa), voi olla lääketieteellistä diagnostista arvoa määritettäessä kudoksen terveysastetta tutkittavassa alueessa. NMR-tek-niikat ovat myös laajentuneet sellaisten elementtien kuin fosforin ja hiilen spektroskopiaan elävässä elimistössä, »*· ..." esimerkiksi, tuottaen tutkijoilla työkalut, ennen kaikkea ’.·.* kemiallisten prosessien tutkimiseksi elävässä organismissa.

\ '/· NMR:n käyttäminen tuottamaan kuvia ja spektroskooppisia tutki-• · » : · : muksia ihmiskehosta on tehnyt tarpeelliseksi erikoisesti muo- ·{· toiltujen systeemikomponenttien käyttämisen, kuten magneet-.·.·. tien, gradientin ja RF-kelojen.

. Taustaan nähden ydinmagneettinen resonanssi-ilmiö esiintyy ... atomiy timi llä, joilla on epätasainen määrä protoneja ja/tai ·. neutroneja. Protonien ja neutronien spinien vuoksi jokaisella t tällaisella ytimellä on magneettinen momentti, kuten että, jos ·:·'! tällaisista ytimistä muodostettu kohde on sijoitettu staatti-seen, homogeeniseen magneettikenttään Bq, suurempi määrä ydin-**’. magneettisia momentteja tulee kentän suuntaisiksi tuottamaan 2 88081 jäännös makroskooppisen magnetoinnin M kentän suunnassa. Magneettisen kentän Bq vaikuttaessa, myös suosittu magnetoivana kenttänä, magneettimomentit kiertävät kentän keskiviivan ympäri jaksoluvulla, joka riippuu syötetyn magneettikentän voimakkuudesta ja ytimien ominaiskäyristä. Kulmakiertojaksoluku, , myös nimitetty Larmor-jaksoluvuksi, on annettu yhtälöllä *J=fB , jossa on gyromaattinen suhde (joka on vakio jokaiselle NMR-isotoopille) ja jossa B on magneettikenttä Bq plus muut kentät, jotka vaikuttavat ydinspineihin. Täten lienee ilmeistä, että resonanssijaksoluku riippuu sen magneettikentän voimakkuudesta, jossa näyte on sijoitettuna.

Magnetoinnin M suuntautumista, joka normaalisti on suunnattu pitkin magneettikenttää Bq, voi häiritä magneettikenttien syöttäminen, jotka oskilloivat Larmor-jaksoluvulla tai lähellä sitä. Tyypillisesti tällaiset B^:llä merkityt magneettikentät on syötetty kohtisuoraan magnetoinnin M suuntaa vastaan, jonka tuottavat radiojaksolukupu1ssit keloilla, jotka on yhdistetty radio-jakso1uku-1ähetys 1aitteisiin . Magnetointi M kiertää B^-kentän suunnan ympäri. NMR:ssä on tyypillisesti haluttu syöttää riittävän kokoiset ja kestoiset RF-pulssit kiertämään mag-netointia M tasoon, joka on kohtisuorassa BQ-kentän suuntaa vastaan. Tätä tasoa on yleisesti nimitetty poikittaistasoksi . Lopettamalla RF-magnetointi, poikittaistasoon kiertyneet ydin-momentit alkavat tulla B -kentän suuntaisiksi erilaisilla fysikaalisilla prosesseilla. Tämän uudelleensuuntautumispro-..! sessin aikana ydinmomentit lähettävät radiojaksolukusignaa-| leja, joita nimitetään NMR-signaaleiksi , jotka ovat luonteen-”·] omaisia magneettikentälle ja erikoisesti kemialliselle ympä-ristölle, jossa ytimet sijaitsevat. Samaa tai toista RF-kelaa voidaan käyttää vastaanottamaan ytimien lähettämät signaalit. NMR-kuvausta käytettäessä NMR-signaa1it havaitaan magneetti-: : : kenttägradienttien läsnäollessa, joita käytetään hyväksi koo- daamaan avaruustieto NMR-signaal iksi. Tätä informaatiota käy-tetään myöhemmin rekonstruoimaan kuvat kohteesta, jota on tut-. kittu ammattimiesten hyvin tuntemalla tavalla.

: : Solenoidaalisen geometrian käyttö on huomattu edulliseksi magneettien muotoilussa B^-magneettikentän tuottamiseksi. Tämän geometrian käyttö, kuitenkin, määrää kaksi pakkoa RF- I i 3 88081 kelojen muotoilulle. Yksi näistä pakoista on että RF-kelan tuottaman radiojaksolukukentän täytyy olla kohtisuorassa symmetrian solenoidikeskiviivaan nähden, joka on samansuuntainen kentän Bq keskiviivan kanssa. Toinen pakko on se, että RF-kela on rakennettava sylinterin pinnalla aikaansaamaan vapaan pääsyn pitkin solenoidiakselia tutkittavan potilaan vastaanottamiseksi. Konventionaaliset RF-kelat on tyypillisesti rakennettu sy1interimäise 1le muotille, jossa resonanssi-piiri on asennettu ulkopinnalle.

Käytännössä sylinterimäisen RF-kelamuodon käyttäminen vaatii, että potilas on sijoitettava kelan aktiiviselle alueelle. Yksi tapa, jossa tämä voidaan saavuttaa, on potilaan sijoittaminen kuljetusmekanismialustalle ja siirtää potilas pitkittäissuunnassa kelan sisään, joka voi olla asennettu samankeskisesti magneetin aukon kanssa. Toinen tapa, jossa tämä voidaan toteuttaa, kuten NMR-pään tutkimustapauksessa, on sijoitettu kela pään ympärille ja sitten sijoittaa molemmat Bo-magneettikent-tään. Konventionaaliseen kelamuotoon liittyy monia haittoja. Esimerkiksi, pään tutkimisen tapauksessa, yksiosainen sylinte-rimäinen rakenne rajoittaa käyttäjän näkymää potilaasta. Tämä voi tehdä käyttäjälle vaikeaksi tarkkailla potilaan tilaa. Tällainen rakenne voi myös tehdä vaikeammaksi sijoittaa potilas kelan sisään optimituloksen saavuttamiseksi. Muutamissa tapauksissa on toivottavaa aikaansaada sekä pään että kehon kuvat käyttäen erillisiä RF-keloja kummallekin. Tiedon keräys-... ajan minimoimiseksi on nopeuttavaa jättää pään kela paikalleen ··*’ kun vain kehon kelaa magnetoidaan. Tämä kuitenkin synnyttää ongelman siinä, että kelojen välillä on ei-toivottu kytkentä, : ’.· mikä voi huonontaa kuvan laatua. Tämän vuoksi tämän keksinnön • pääkohde on aikaansaada parannettu NMR-RF-kelan rakenne, joka ·; poistaa edellämainitut haitat.

*·♦# • · • · · • · ·

Yhteenveto keksinnöstä ... Tämän keksinnön mukaisesti on aikaansaatu NMR-laitteisto, jossa on laitteet polaroivan magneettikentän tuottamiseksi ja • · ·.**; laitteet ainakin tutkittavan kohteen osan sijoittamiseksi *:**: polaroituun kenttään. RF-kelalaitteissa, jotka on tehty kah- desta yksiköstä, on kummallakin erillinen kelapiiri ollen kyt- 4 88081 kettävissä toimintaan muodostamaan aukon niiden välille vastaanottamaan tutkittavan kohteen osan. Kelapiirit kytketään yhteen kun kelayksiköt on yhdistetty ja ovat kykeneviä toimimaan yhtenä resonanssipiirinä pääasiassa samalla resonanssi-jaksoluvulla, kun ainakin yhtä kelapiiriä magnetoidaan.

Keksinnön luonteenomaiset piirteet, joiden uskotaan olevan uusia, on esitetty yksityiskohtaisesti oheisissa patenttivaatimuksissa. Keksintö itse on kuitenkin sekä organisaatioltaan että toimintamenetelmiltään, yhdessä sen muiden kohteiden ja etujen kanssa, parhaiten ymmärrettävissä viittaamalla seuraa-vaan selostukseen, joka on tehty yhdessä liitteenä olevien piirustusten kanssa, jotka esittävät:

Kuva la konventionaalinen rinnankytketty, kaksikierros NMR-RF-kela, jota käytetään koko kehon tutkimisessa;

Kuva Ib kuvan la kela asennettuna sylinterimäiselle muotille;

Kuva le esittää kaaviollisessa piirimuodossa kuvan la RF-kelaa erotettuna kahdeksi kelapiiriksi keksinnön mukaisesti; kuva 2a esittää toista konventionaalista kaksikierroksista sarjaan kytkettyä NMR-RF-kelaa, jota käytetään pään tutkimuksissa, esimerkiksi; - * kuva 2b esittää kuvan 2a kelaa asennettuna sylinterimäiselle muotille; kuva 2c esittää kaaviollisesti kuvan 2a piirimuotoa; kuva 3a esittää vielä toista RF-kelaa, joka on käyttökelpoinen keksinnön kanssa; kuva 3b esittää kaaviollisessa piirimuodossa kelaa, joka on esitetty kuvassa 3a ja joka on erotettu kahdeksi kela-piiriksi ;

I I

5 88081 kuva 4 esittää konventionaalista potilaan kannatinta sisältäen pään pitimen ja RF-kelan rakennettuna sylinterimäiseen muotoon; kuva 5 esittää kaksiosaista NMR-RF-kelaa rakennettuna keksinnön mukaisesti: kuva 6 esittää suosittua toteutusta kaksiosaisesta NMR-RF-kelasta rakennettuna keksinnön mukaisesti; ja kuva 7 esittää yksinkertaistetussa kaaviomuodossa NMR-järjes-telmää sisältäen potilaan kannatuslaitteen ja esittää tapaa jolla keksinnön mukainen RF-kela on sijoitettu potilaan kannattimelle ja siirtojärjestelmään.

Yksity i skohtainen_se1ostus_kek s innöstä

Viitaten ensiksi kuviin la ja Ib, missä selostetaan konventionaalista NMR-RF-kelamuotoa, joka on käyttökelpoinen modifioidussa muodossa tämän keksinnön kanssa, kuten jäljempänä selostetaan. Kela on tehty yksittäisistä kierroksista 1 ja 3 rinnan ja syötetty pisteissä 7 ja 9 poikki virityskondensaattorin 2. Kondensaattori on esitetty olevan kiinteäarvoinen mutta voi olla säädettävä, jos säätöä halutaan. Tällainen kela on tyy-pillisesti muodostettu kupariputkesta 5, joka on asennettu epä johtavalle (korkeasti eristävä) syl inter imäisel le muotille 11, kuten kuvasta Ib nähdään. Jokainen kelakierros on mitoi-I tettu peittämään 120° sylinterin kehästä. Kela-alue, jossa liittimet 7 ja 9 ovat, on mitoitettu peittämään suunnilleen 60° kehästä. Maksimi RF-kentän yhdenmukaisuudelle kelan sivun, joka on samansuuntainen sylinterin pitkittäiskeskiviivan . kanssa, tulee olla yhtä suuri kuin kaksi sylinterin halkaisijaa (D). Kuitenkin kela, jonka sivun pituus on kaksi halkaisi-jaa, on epäkäytännöllinen, koska RF-energia on sijoitettu ____: potilaan alueille, jotka eivät ole kiinnostuksen kohteena.

Siksi, käytännössä, kelan sivun pituus on pienennetty noin ' yhteen sylinterin halkaisijaan.

6 88081

Toista toteutusta konventionaalisesta RF-kelasta, joka on samanlainen kuin kuvassa la esitetty, selostetaan nyt viitaten kuviin 2a ja 2b. Tässä muodossa kelakierrokset 15 ja 17 on yhdistetty sarjaan ja kelaa syötetään pisteissä 19 ja 20 poikki virityskondensaattorin 18. Kuten edellä, virityskonden-saattori 18 voi olla säädettävä jos halutaan resonanssijakso-luvun säätöä. Kuvissa 2a ja 2b esitettyä kelaa käytetään tyypillisesti priän NMR- t.u tk imuks issa .

NMR-RF-kelan suosittua toteutusta käytettäväksi keksinnön kanssa selostetaan nyt viitaten kuvaan 3a. Kela käsittää lukuisia sähköä johtavia segmenttejä 30 yhdistettyinä tasaisin välein olevissa pisteissä (suositussa toteutuksessa) ylemmän ja alemman sähköä johtavan silmukan 31 ja 32 ympärillä. Jokaiseen segmenttiin sisältyy ainakin yksi kapasitiivinen elementti 35. Kelaa voidaan syöttää virtalähteestä (ei esitetty), joka on yhdistetty liittimien 34 ja 36 väliin poikki yhden kapasitiivisen elementin 35. B^-kentän, jonka RF-kela tuottaa, homogeenisuus lisääntyy kun johtavien segmenttien lukumäärä kasvaa. Tämä johtuu siitä tosiasiasta, että kun segmenttien lukumäärä on kasvanut, resultanttikenttä tuotetaan monilla suorituksilla niin, että jokaisen johtavan segmentin vaikutus on pienentynyt.

Segmenttien lukumäärää ei voida rajoituksetta lisätä, koska : V viereisten segmenttien välillä tarvitaan avoimet välit salli-''· maan magneettivuolle, virrankulun seurauksena, uloskulkutie. On " rakennettu keloja, joissa on 4, 8, 16 ja 32 segmenttiä. Kelan toiminta ja rakenne on julkaistu ja patenttivaatimukset esitetty julkaisussa 15-DV-2286, kirjannut Cecil Hayes ja annettu tehtäväksi samalle valtuutetulle kuin tämä keksintö, ja joka on yhdistetty talliin taus t.nma tn r l an 1 i v i i t teenä .

Tapaa, jolla RF-kelaa käytetään saamaan, esimerkiksi NMR tietoja potilaan päästä siirtojärjestelmän yhteydessä, selostetaan nyt viitaten kuvaan 4. Kuva 4 esittää potilaan siirtojärjestelmän käyttöä konventionaalisen NMR-RF-kelamuodon yhteydessä, johon nähden tämän keksinnön edut voidaan parhaiten arvioida. Potilaan siirtolaitteisto, joka yleensä on merkitty 40:llä, käsittää potilaan kannatusalustan 41, joka sopii pit- i 7 88081 kittäissiirtoon vastakkaisessa suunnassa kuten nuolilla 42A ja 42B on merkitty. Alustalle on muotoiltu kovera yläpinta 43, joka sopii vastaavasti muotoillulle alemmalle pään pituisen kannattajan 45 kuperalle pinnalle 4. Pään pituinen kannattaja on aikaansaatu sen yhteen päähän poikittaiskappaleella 46, joka kannattaa ulkonevan palkin muotoista pääasiassa U-muo-toista päänpidintä 48. Päänpidin ulottuu yli päänpitimen kannattajan ja on kiinnitetty poikittaiskappaleeseen pitkin aluetta 49 ulokepalkin muodossa aikaansaamaan välin 50 päänpitimen alemman pinnan ja päänpitimen kannattimen yläpinnan välille. Tällä tavalla sy1interimäinen muotti 51, joka kannattaa kelaa 52 (esim. edellä selostettu kela viitaten kuviin la ja Ib), on vapaa liikkumaan pitkittäissuunnassa suunnissa, jotka on merkitty nuolilla 53A ja 53B, ympäröiden, toimimassa, päänpidintä 48. NMR-tiedon keräämiseksi kannatin 41, päänpidin, ja kela, jonka sisään potilas on sijoitettu, ovat sitten sijoitetut päämagneettikenttään, kuten jäljempänä selostetaan viittaamalla kuvaan 7.

Edellä on selostettu muutamia haittoja, jotka liittyvät konventionaaliseen kelamuotoon ja kannatinjärjestelmään. Huo mioonotettava lisähaitta on se, että on vaikeaa aikaansaada riittävän vahva liitos alueella 49 (kuva 4) kannattamaan olen-naista osaa potilaan painosta siinä tapauksessa, että potilas omaksuu asennon, jossa paino on jakautunut, esimerkiksi, jal-kojen ja pään välille. Tyypillisesti halutaan päänpitimen pys-tyvän kannattamaan noin 300 lbs painoa. Vaikeudet syntyvät osaksi siitä tosiasiasta, että päänpitimen ja kannattimen rakenteessa käytetään ei-NMR-aktiivisia materiaaleja, jotka on • · valittu erilaisista rakennusmuovimateriaaleista, jotka täytyy liittää ilman metallisten kiinni11imi en apua häiriöiden vält-tämiseksi NMR-tutkimusprosessissa. Toinen haitta syntyy siitä ".· tosiasiasta, että sylinterillä 51, joka kannattaa RF-kelaa, on taipumus liikkua ja häiritä haluttuja suhteita, virtaaku1jet-tavien johtimien synnyttämien voimien vuoksi kelassa, kun joh-timet on alistettu pulssatuille magneettikenttägradienteilie kuten NMR-tutkimuksissa on asianlaita.

s 88081

Keksinnön mukaisesti edellä selostetut haitat voidaan välttää käyttämällä RF-kelaa, joka on tehty kahdesta erillisestä kela-piiristä, jotka toimivat yhtenä RF-kelana. Kumpikin kelapiiri toimii erillisenä virityspiirinä siten, että kun nämä kaksi on sijoitettu riittävän lähekkäin (yhdessä toteutuksessa) on olemassa keskinäinen induktanssi kelapiireille yhteisresonointia varten yhtenä resonanssipiirinä suunnilleen samalla jakso-luvulla, jolla magnetoidaan. Täten esimerkiksi kuvassa la esitetty kaksikierroskela voidaan erottaa kahdeksi viritys-piiriksi muodostamalla avoimet piirit pisteissä A ja B. Tuloksena olevat kaksi viritettyä piiriä on esitetty piirikaavion avulla kuvassa le. Ensimmäinen viritetty piiri on tehty induktanssista, joka on yhdistetty kelakierrokseen 1 ja kapasitanssista 4, joka on kytketty sen kanssa rinnan. Samoin toinen viritetty piiri on muodostettu induktanssista kytkettynä kela-kierrokseen 3 ja rinnan kytketystä kapasitanssista 2. Toiminnassa käytetään RF-vahvistusta magnetoimaan yhden viritetyn piirin kun taas toinen viritetty piiri kytketään tiukasti läpi keskinäisen induktanssin M. Käytännössä voi olla tarpeellista kytkeä mukaan säädettävä kondensaattori 2A sarjaan viritetyn piirin kanssa aikaansaamaan laitteet viritetyn piirin sisään-menoimpedanssin liittämiseksi RF-vahvistimen ulostuloimpedans-siin Zs . Tavallisesti kondensaattorien 2 ja 4 kapasiteetti-arvot kuvassa le esitetylle kahdelle viritetylle piirille on valittu olemaan suunnilleen puolet kapasitanssiarvosta, joka tarvitaan kaksikierrok sisen, rinnan kytketyn kelan resonanssiin, jota kelaa on selostettu kuvaan la viitaten. 1 I :

Samalla tavalla suosittu toteutus RF-kelasta käytettäväksi tämän keksinnön kanssa, voidaan myös erottaa kahdeksi erilliseksi viritetyksi piiriksi. Tämä voidaan toteuttaa erottamalla ·; avoimet piirit pisteissä E ja G ylemmässä johtavassa silmu, kassa 31 ja pisteissä F ja H alemmassa johtavassa silmukassa .··. 32 muodostamaan kaksi erillistä kelapiiriä, tavallisesti mer- . kittynä 38 ja 39. Nämä kaksi kelapiiriä on kuvattu kuvassa 3b ja piirikaaviol1isessa muodossa. Kumpikin kelaosa 38 ja 39 on .· · tehty toistetuista piiriyksiköistä, joista esimerkki on esi- • tetty katkoviivayksikkönä 29 kuvassa 3b. Tavallisesti piiri- yksikkö käsittää kaksi induktiivista elementtiä 37A ja 37B. jotka on yhdistetty toisista päistään sarjaan kytkettyyn 9 88081 induktiivisen elementin 30A ja kondensaattorin 35 yhdistelmään. Induktiiviset elementit 37A kuvaavat induktansseja yhdistettyinä ylempiin ja alempiin silmukkaosiin 37 (kuva 3a) viereisten johtavien segmenttien 30 välillä. Induktiiviset elementit 30A vastaavat samoin induktansseja yhdistettyinä johtaviin osiin kondensaattorin 35 jommalle kummalle puolelle jokaisessa johtavassa segmentissä 30. Kela voidaan magnetoida kytkemällä RF-vahvistin (ei esitetty) liittimiin 34 ja 36 kelapiirissä 38. Tässä toteutuksessa impedanssin sovittaminen kelan ja RF-vahvistimen välillä voidaan aikaansaada jakamalla kapasitanssi 35 segmentissä, johon johtimet 34 ja 36 on kytketty, moniin sarjaan kytkettyihin kapasitiivisiin elementteihin, joiden kapasitiiviset arvot yhdessä ovat yhtä kuin yhden kondensaattorin 35 kapasitiivinen arvo. Impedanssin sovittaminen voidaan sitten aikaansaada kytkemällä RF-vahvistin poikki yhden tai useamman sarjaan kytketyn kapasitiivisen elementin.

Tapaa, jolla keksintö voidaan soveltaa käytäntöön pään ja kehon tutkimista varten, on esitetty kuvassa 5. On huomattava, että muita kelamuotoja voidaan käyttää keksinnön kanssa, vaikka kuvassa 5 esitettyä on käytetty kuvissa 3a ja 3b esitetyssä RF-kelassa. Edelleen kuvaan 5 viitaten siinä on esitetty .·**. potilaan kannatinalusta 41. Alempi kelan kannatinyksikkö 55 käsittää puolikkaan pituussuunnassa leikatusta sylinteristä, * jonka sisään on asennettu yksi kelapi ireistä 39 kuvassa 3a I esitetyssä kelassa ja loput vastaavasti muotoillulla alustan ' 1 41 ylemmällä pinnalla. Ylempi kelan kannatinyksikkö käsittää toisen puolikkaan sylinteristä, jonka sisään on asennettu toi-nen kelapiiri 38, : _"·| Käytettäessä, ylempää kelan kannatinyksikköä 56 siirretään, kun potilas on sijoitettu alemmalle yksikölle. Sopiva linjaus ... ylemmän ja alemman kelayksikön välillä aikaansaadaan suuntaus-pinnoilla 57A asennettuna alempaan kelayksikköön, jotka sopi-. vat aukkoihin 57B ylemmässä kelayksikössä. Kela voidaan magne- 1 - : toida johtojen 34 ja 36 avulla, jotka suositussa toteutuksessa : · on kytketty kelapiiriin 38 asennettuna ylemmän kelan kannatti- melle. Kun johtoihin 34 ja 36 syötetään virtaa, kelapiiri 39 on kytketty kelassaan 38 keskinäisen induktanssin kautta ja 10 88081 resonoi yhdessä sen kanssa pääasiassa samalla resonanssijakso-luvulla. Kokeet kuvassa 3a esitetyllä kelalla ovat osoittaneet, että resonanssijaksoluvun toistettavuus ylemmän kela-yksikön 56 siirtämisen ja paikoilleen asettamisen jälkeen on 1 kHz:n sisällä. Tämä on totta, jopa kun 8 mm ohut täytelevy on sijoitettu ylemmän ja alemman kelayksikön väliin stimuloimaan pienen kelan suuntausvirheen. Tämä on resonanssijakso-luvussa vain noin 0,6 %:n muutos kuormitetun kelan nauhalevey-dessä, jolla on laatutekijä (Q) suunnilleen 80 ja joka resonoi 13 MHz:llä. On myös huomattu, että kelan 89, joka on asennettu alempaan kelayksikkön 55, joka tyypillisesti pysyy kiinnitettynä alustaan 41, resonanssijaksoluku on 700 kHz korkeampi kuin se on jos ylempi kelayksikkö on paikallaan. Tämä on edullista tilanteissa, joissa kuvassa 5 esitettyä kelaa käytetään pään NMR-tutkimuksissa, kun taas toista kehokelaa (ei esitetty) käytetään suorittamaan torson NMR-tutkimuksia. Tässä tapauksessa alempi pään kelayksikkö voi tulla lähemmäksi keho-kelan (kuten ylempää torsoa tutkittaessa) kuin kuvaan 4 viitaten selostettu tyypiltään yksiosainen pääkela voisi ilman mitään ei-toivottua kytkentää pääkelan ja kehokelan välillä. On myös mainittava, että mikäli ylempi kelayksikkö 56 on siirrettävä, helppous, jolla potilas saadaan RF-kelan sisään, paranee. Näissä tilanteissa, joissa potilaan täytyy jäädä NMR-laitteiston sisään pidennetyksi ajaksi, kuten kehon tutki-mustapauksessa, ylempi kelayksikkö voidaan siirtää päästä -- - pois parantamaan potilaan mukavuutta ja pienentämään kaikkia 1 klaustrofobisia suljetun paikan tunteita. Muutamissa toteutuk sissa alempi kelayksikkö voi olla kiinteästi asennettu — potilaan alustaan 41.

Edellä kuvaan 5 viitaten selostettua kaksiosaista kelaa voi-daan myös käyttää ja siihen liittyvät edut realisoida : ; ; keloilla, joita ei ole kytketty keskinäisellä induktiolla. Esimerkkinä tällaisesta kelasta voi olla kaksikierroksinen, sarjaan kytketty kuvassa 2a esitetty kela ja joka on esitetty piirikaavion muodossa kuvassa 2c. Tässä tapauksessa kelakier-' - rokset 15 ja 17 voivat olla erillisiä erottamalla avoin piiri pisteestä C. Erotetut kelakierrokset voidaan sitten asentaa ylemmälle ja alemmalle kelayksikölle. Käytännössä sarjasäh-köistä kosketusta kelapuolikkaiden välillä pisteessä C voidaan n 88081 sitten vahvistaa käyttämällä sähköistä jakki- ja tulppalait-teistoa. Esimerkiksi, yksi suuntapinna 57A (kuva 5) voi sisältää tulpan, joka on liitetty yhteen kelakierrokseen, kun taas jakki voi olla asennettu vastaavaan aukkoon 57B vastaanottamaan tulpan.

Toinen keksinnön toteutus, erikoisesti käyttökelpoinen pään NMR-tutkimuksissa, on kuvattu kuvassa 6. Tämä toteutua on samanlainen muutamissa suhteissa kuvaan 5 viitaten selostetun kanssa siten, että se on myös tehty samoin numeroiduista alemmasta ja ylemmästä kelayksiköstä 55 ja 56, jotka kannattavat kelapiirejä 39 ja 38, vastaavasti. Alemmalla kelayksiköllä 55 on tavallisesti puolisylinterimäinen muoto potilaan pään vastaanottamiseksi. Pari pitkittäisiä laippoja 59 ja 60 ulottuu ulospäin yksikön alueesta lähinnä alustaa 41. Lukitusmekanismi on aikaansaatu yhdessä kummankin laipan 59 ja 60 kanssa, joilla alempi kelayksikkö voidaan kiinnittää alustaan. Esimerkki tällaisesta lukitusmekanismista on merkitty 61:llä ja joka on yhdistetty laippaan 59. Tällä tavalla alempi kelayksikkö 55 on pidetty paikalleen samalla välttäen ei-toivottuja liikkeitä magneetti-kenttä-gradienttikelojän (ei esitetty) magnetoinnin vuoksi tai potilaan liikkeen vuoksi. On myös huomattava, että tämä muoto kykenee kannattamaan suuret painot *·-· ilman rakenteellisia rajoituksia, jotka liittyvät ulokepääkan-nattimeen 48 kuvassa 4. Lukitusmekanismi saa myös aikaan valmiit laitteet kelojen siirrolle ja vaihtamiselle. Ylempi kela-yksikkö 56 on myös muotoiltu puolisylinteriksi ja on mitoi-tettu omaamaan samat mitat kuin alemman kelayksikön 55 vastaa-villa. Tällä tavalla ylempi ja alempi yksikkö voidaan saattaa kosketukseen pitkin niiden pitkittäisiä reunoja muodostamaan kokonaisen sylinterin. Kumpikin alemman yksikön pitkittäinen ... reuna on varustettu laipoilla 62 ja 64, jotka ovat liukuvasti kiinnitetyt mekaanisilla lukoilla, kuten lukko 64 pitämään *...· ylemmän yksikön 56 paikallaan kuitenkin sallien suhteelliset pitkittäiset liikkeet. Tällä tavalla on mahdollista liikuttaa ylempää kelayksikköä alempaan nähden vastakkaisi in suunti in , kuten nuolilla 65 on osoitettu, kun on tarpeen sijoittaa potilas alemmalle yksikölle, tai kun tulee välttämättömäksi säätää 12 8 8081 potilaan asentoa tutkimuksen kuluessa. On myös mahdollista täysin irroittamalla lukot 64 kokonaan poistaa ylempi kela-yksikkö 56.

Kuva 7 esittää yksinkertaistettua kaaviollista NMR-järjestel-män muotoa tunnusmerkiltään 70. Järjestelmä käsittää magneetin 72, jossa on pitkittäissuuntainen aukko 73 potilasalustan 41 vastaanottamiseksi toiminnan aikana. Keksinnön mukainen NMR-RF-kela, sisältäen kelayksiköt 55 ja 56, on sijoitettu alustalle (pitkin potilasta, kun on käytössä) ja siirretään magneetin aukkoon liikuttamalla potilaan siirtojärjestelmää 40 pyörien 71 avulla. Tutkimisen aikana potilaan siirtolaite 40 ori pidetty t.iirkniit. i paikallaan te l ako i m i s m e k an 1 n in 1 n avulla, jota tavallisesti merkitään 74 ja 75. Yleensä on toivottavaa, että RF-kela on samankeskeisesti suunnattu magneettiaukon kanssa pitkin pitkittäistä keskiviivaa 58.

Tavallisesti keksinnön mukaan kelan kannatusyksiköt, potilaan alusta, ja niihin kuuluvat rakenteet, jotka on sijoitettava magneetin sisään, on rakennettu ei-NMR-aktiivisista materiaaleista estämään häiritsevät NMR-signaalit. Tyypillisesti sopivat materiaalit ovat epämagneettisia, epämetallisia, epähyd-roskooppisia, ja ei RF-imeviä. Kelan kannatusyksiköiden mate-• riaaleilla täytyy myös olla korkeat eristysominaisuudet. Esimerkkeinä materiaaleista, joita voidaan käyttää, ovat polykar-- bonaattihartsit (esim. Lexan-hartsi), termoset hartsit (esim. Noryl-hartsi), ja akryy1ihartsit (esim. pleksilasihartsi). Lexan-hartsia suositellaan sen ei-NMR-aktiivisten ominaisuuksien ja sen korkean voimakkuuden vuoksi.

Vaikka tätä keksintöä on selostettu viitaten yksityiskohtai-• siin toteutuksiin ja esimerkkeihin, muut muotoilut ja muunnelmat voivat tulla mieleen edellä olevien opetusten asiantuntijoille. Siten on ymmärrettävä, että liitteenä olevien patenttivaatimusten puitteissa keksintöä voidaan toteuttaa toisinkin kuin yksityiskohtaisesti on selostettu.

Claims (12)

13 8 8 081

1. NMR RF-kela, joka on sylinterimäisesti muodostettu aukon muodostamiseksi kohteen osaa varten, tunnettu siitä, että kela muodostuu ensimmäisestä (55) ja toisesta (56) erotettavasta kelayksiköstä, josta kumpikin tukee erillistä, itsenäistä kelapiiriä (38,39), jotka kelayksiköt ovat yhdistettävissä toiminnassa kohteen osan vastaanottavan aukon muodostamiseksi, jotka kelapiirit on kytketty yhdistämisen yhteydessä, jolloin ne yhdistettyinä toimivat yhtenä resonanssi-piirinä, kun ainakin yhteen kelapiireistä on syötetty energiaa.

2. Vaatimuksen 1 mukainen kela, tunnettu siitä, että kelapiirit muodostuvat viritetyistä piireistä, ja että kumpikin kelayksikkö tukee yhtä viritetyistä piireistä, jotka viritetyt piirit on kytkettävissä keskinäisinduktanssien avulla .

3. Vaatimuksen 2 mukainen kela, tunnettu siitä, että ensimmäinen ja toinen kelayksikkö muodostuvat vastaavasti ylemmästä (56) ja alemmasta (55) yksiköstä, jolla alemmalla :.Y kelayksiköllä on pitkittäiset, siitä ulkonevat laipat :Y: (59,60).

4. Vaatimuksen 3 mukainen kela, tunnettu siitä, että laipat ulottuvat yhtä kauas laippojen asemointielinten (40) kanssa muodostaen komplementaarisesti muotoillun pinnan (43) asemointielinten pinnan kanssa siten, että asemointielimet kannattavat alempaa yksikköä. Y

' 5. Vaatimuksen 3 tai 4 mukainen kela, tunnettu pitkit- täisiin laippoihin kytkeytyvistä ensimmäisistä salpaelimistä (61).

6. Vaatimuksen 5 mukainen kela, tunnettu siitä, että Y.· ensimmäiset salpaelimet myös kytkeytyvät asemointielimiin 14 88081 siten, että alempi kelayksikkö kiinnitetään siihen irroitet-tavasti.

7. Vaatimuksen 5 mukainen kela, tunnettu toisista sal-paelimistä (64), jotka kiinnittävät liukuvasti ylemmän kela-yksikön alempaan kelayksikköön siten, että sallitaan niiden välinen suhteellinen pitkittäisliike.

8. Vaatimuksen 7 mukainen kela, tunnettu siitä, että alempi kelayksikkö on varustettu laipoilla (62,63), jotka sijaitsevat lähinnä ylempää kelayksikköä olevissa osissa, ja jotka ovat kiinnitettävissä toisten salpaelimien avulla.

9. Vaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen kela, tunnettu siitä, että kumpikin kelayksikkö on varustettu sähköisillä kytkentäelimi 1lä (57A), jotka on kytketty niihin yhdistettäviin kelapiireihin, ja joilla on muodostettavissa sähköisesti johtava kytkentä kelapiirien välillä silloin, kun yksiköt on yhdistetty.

10. Vaatimuksen 3 mukainen kela, tunnettu siitä, että alempi kelayksikkö on liitetty asemointielimi in ja muodostaa osan niistä.

·’; 11. Jonkin edellisen vaatimuksen mukainen NMR-laitteisto, joka käsittää elimet (72) polaroivan magneettikentän tuottamiseksi, elimet (40) ainakin tutkittavan kohteen osan sijoittamiseksi polaroivassa magneettikentässä ja sylinterimäisesti muodostetut RF-kelaelimet (51,52), jotka muodostavat aukon, johon tutkittava osa on sijoitettavissa, tunnettu siitä, että se käsittää jotkut edellämainitut kelaelimet.

12. Vaatimuksen 11 mukainen NMR-laitteisto, tunnettu I' siitä, että ensimmäinen yksikkö on kiinnitetty asemointieli- miin, ja että toinen yksikkö on toiminnassa liukuvasti kiin-; · nitettävissä ensimmäiseen yksikköön. is 88081