NL1027159C2

NL1027159C2 - Geïntegreerde elektronische RF-afscherminrichting voor een MRI-magneet.

Info

Publication number: NL1027159C2
Application number: NL1027159A
Authority: NL
Inventors: Timothy John Havens
Original assignee: Ge Med Sys Global Tech Co Llc
Priority date: 2003-10-01
Filing date: 2004-10-01
Publication date: 2007-06-12
Also published as: CN1611186A; GB0421645D0; GB2408341B; GB2408341A; JP4832745B2; US7053617B2; CN102058410A; US20050073308A1; NL1027159A1; JP2005103295A

Description

* P27457NL00/GB/fhe

Korte aanduiding: Geïntegreerde elektronische RF-afscherminrich- ting voor een MRI-magneet.

TECHNISCH GEBIED

De uitvinding heeft in het algemeen betrekking op magnetische-resonantiebeeldvormings (MRI) systemen en componenten. Meer in het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op radiofrequentieafscheming 5 van een MRI-magneetstructuur ten opzichte van ondersteuningselektroni-ca van het MRI-systeem voor nabije en geïntegreerde koppeling daartussen.

ACHTERGROND VAN DE UITVINDING

10 Huidige magnetische-resonantiebeeldvormings (MRI) systemen be vatten een supergeleidende magneetstructuur, die een tijdelijk constant magnetisch hoofdveld genereert. De supergeleidende magneet wordt gebruikt in samenhang met een magnetische-gradiëntspoelsamen-stel, dat sequentieel wordt gepulst om een reeks van bestuurde gra-15 diënten in het statisch magnetisch veld tijdens een MRI-gegevens-verzamelingsreeks te creëren. De bestuurde sequentiële gradiënten worden bewerkstelligd in een patiëntbeeldvormingsvolume (patiëntbo-ring), dat aan één of meer MRI-radiofrequentie(RF)spoelen of -antennes is gekoppeld. De RF-spoelen zijn tussen het magnetische-gra-20 diëntspoelsamenstel en de patiëntboring gelegen.

Als onderdeel van een typische MRI, worden RF-signalen van geschikte frequenties in de patiëntboring gezonden. Op kernmagnetische resonantie (nMR) reagerende RF-signalen worden via de RF-spoelen van de patiënt ontvangen. In de frequentie- en faseparameters van de ont-25 vangen RF-signalen gecodeerde informatie wordt onder gebruikmaking van een RF-schakeling bewerkt om visuele beelden te vormen. Deze visuele beelden representeren verschillende gewenste eigenschappen van de verdeling van nMR-kernen in een dwarsdoorsnede of volume van een patiënt, die in de patiëntboring wordt afgetast.

30 Systeemelektronica wordt gebruikt om de werking van het MRI- systeem te ondersteunen en om van het MRI-systeem verzamelde gegevens te bewerken. Het grootste deel van de elektronica is gescheiden van en in een andere kamer gelegen dan de MRI-magneetstructuur. De elektronica is in een gescheiden kamer gelegen om de opwekking van RF-breed- 1 0 2 7 1 5 9 « - 2 - bandruis te voorkomen, welke RF-breedbandruis artefacten in de visuele beelden introduceert.

Wanneer een breuk in of een variërend contact tussen elektrische verbindingen optreedt in het magnetisch veld van de magneet, 5 wordt RF-ruis in het magnetisch veld geïnduceerd, welke RF-ruis beeldartefacten veroorzaakt. Beeldartefacten kunnen zelfs worden veroorzaakt door de beweging of wrijving van gevlochten draad» welke ook RF-ruis induceert. Een metaal-op-metaalcontact op of nabij de magneet-structuur kan dus een variërend contact hebben en kan een bron van 10 beeldartefacten zijn. De artefacten worden als "witte pixels" in de verworven beelden waargenomen.

Door de elektronica in een van de magneetstructuur gescheiden kamer op te nemen, is aanvullende vloerruimte vereist. Vloerruimte binnen een onderzoeksfaciliteit, zoals een ziekenhuis, is kostbaar en 15 heeft een beperkte beschikbaarheid. Om de elektronica gescheiden van de magneetstructuur te hebben, worden bovendien aanvullende taken uitgevoerd door de MRI-systeemfabrikant, hetgeen de kosten van het MRI-systeem verhoogt.

Er bestaat dus behoefte aan een verbeterd MRI-systeem, dat de 20 aanwezigheid van de MRI-magneetstructuur en ondersteuningselektronica in een enkele kamer mogelijk maakt, zonder de opwekking van beeldartefacten, die worden veroorzaakt door de dichte nabijheid van de onder- ! steuningselektronica en de magneetstructuur.

25 SAMENVATTING VAN DE UITVINDING

De uitvinding verschaft een geïntegreerde elektronisch-sys-teembehuizing en magneetstructuur voor een beeldvormingssysteem. De

geïntegreerde structuur bevat een behuizing en een radiofrequentie- J

afscherming. De behuizing is gekoppeld aan de magneetstructuur en j 30 bevat ondersteuningselektronica van het beeldvormingssysteem. De ra-

diofrequentieafscherming is gekoppeld aan de behuizing en voorkomt I

radiofrequentie-interferentie tussen een radiofrequentie(RF)ontvan-gerspoel en de ondersteuningselektronica van het beeldvormingssysteem.

De uitvoeringsvormen van de uitvinding verschaffen verschillen-35 de voordelen. Eén van deze voordelen is de verschaffing van een geïntegreerde structuur, die de door de ondersteuningselektronica van het beeldvormingssysteem gegenereerde RF-ruis isoleert van de RF-ontvan-gerantenne van het beeldvormingssysteem. Door dit zo te doen, voorkomen de genoemde uitvoeringsvormen opwekking van beeldartefacten en 1027159 « - 3 - b' staan de dichte nabijheid en installatie van de beeldvormingssysteem-elektronica en de magneetstructuur in een enkele kamer toe. De genoemde uitvoeringsvorm minimaliseert dus het ruimtegebruik van een beeld-vormingssysteem en de daarbij betrokken kosten. De installatie van de 5 ondersteuningselektronica van het beeldvormingssysteem en de magneetstructuur in een enkele kamer minimaliseert ook de installatiekosten van het beeldvormingssysteem.

Een ander voordeel, dat door meerdere uitvoeringsvormen van de uitvinding wordt verschaft, is de verschaffing van een radiofrequen-10 tieafscheming, die radiofrequentie-interferentie tussen een magnetisch veld van de magneetstructuur en de ondersteuningselektronica van het beeldvormingssysteem voorkomt. Door middel van het minimaliseren van de radiofrequentie-interferentie wordt het oplossen van problemen met elektrische verbindingen geminimaliseerd en worden ook de daarbij 15 betrokken onderhoudskosten geminimaliseerd.

De uitvinding zelf zal tezamen met bijbehorende voordelen het best worden begrepen onder verwijzing naar de volgende gedetailleerde beschrijving genomen in samenhang met de bijgevoegde figuren.

20 KORTE BESCHRIJVING VAN DE TEKENINGEN

Voor een vollediger begrip van de uitvinding wordt nu verwezen naar de uitvoeringsvormen daarvan, die in de bijgevoegde figuren in detail zijn getoond en hieronder bij wijze van voorbeelden van de uitvinding zijn beschreven, waarin: 25 fig. 1 een aanzicht in perspectief is van een magnetische-re- sonantiebeeldvormingssysteem, dat een geïntegreerde elektronisch-systeembehuizing en magneetstructuur volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding bevat; fig. 2 een blokschematisch aanzicht van het magnetische-reso-30 nantiebeeldvormingssysteem van fig. 1 volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding is; en fig. 3 een dwarsdoorsnedehoekaanzicht van een geïntegreerde elektronisch-systeembehuizing voor een magneetstructuur volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding is.

35

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING

Hoewel de uitvinding is beschreven met betrekking tot een inrichting voor radiofrequentieafscherming van een magneetstructuur voor magnetische-resonantiebeeldvorming (MRI) ten opzichte van onder- 1027159 - 4 - steuningselektronica van het MRI-systeem voor nabije en geïntegreerde koppeling daartussen, is de volgende inrichting in staat om te worden aangepast voor verschillende doeleinden en is deze inrichting niet beperkt tot de volgende toepassingen: MRi-systemen, computer-5 tomografiesystemen, röntgenafbeeldingssystemen, radiotherapiesyste-men en andere toepassingen, die de isolatie van systeemelektronica ten opzichte van in de techniek bekende magneetstructuren of magne-tisch-veldopwekkende structuren vereisen.

In de volgende beschrijving worden verschillende werkparame-10 ters en componenten voor één geconstrueerde uitvoeringsvorm beschreven. Deze specifieke parameters en componenten zijn als voorbeelden opgenomen en zijn niet bedoeld om beperkend te zijn.

Er wordt nu verwezen naar fig. 1 en 2, waarin een aanzicht in perspectief van een MRI-systeem 10, dat een geïntegreerde elektroni-15 sch-systeembehuizing en magneetstructuur 12 bevat, en een blokschema-tisch aanzicht van het MRI-systeem 10 zijn weergegeven volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding. Het MRI-systeem 10 bevat een statische magneetstructuur 13 (een cilindrische structuur), die een supergeleidende magneet (niet weergegeven) heeft. De supergeleidende 20 magneet genereert een tijdelijk constant magnetisch veld langs een longitudinale as (z-as) 14 van een centrale boring (patiëntboring) 16.

De supergeleidende magneet wordt gebruikt in samenhang met een magnetische-gradiëntspoelsamenstel 18. Het magnetische-gradiëntspoel-samenstel 18 wordt sequentieel gepulst om een reeks van bestuurde gra-25 diënten in het statische magnetisch veld tijdens een MRI-gegevensver-zamelingsreeks te creëren. De bestuurde sequentiële gradiënten worden bewerkstelligd in de gehele centrale boring 16. De centrale boring 16 heeft een daarop gemonteerd radiofrequentie(RF)spoelsamenstel (antenne) 20. Het RF-spoelsamenstel genereert RF-signalen van geschikte fre-30 quenties, welke signalen in de centrale boring 16 worden gezonden. Op kernmagnetische resonantie (nMR) reagerende RF-signalen worden via het RF-spoelsamenstel 20 van de centrale boring 16 ontvangen.

Een RF-zender 22 is gekoppeld aan het RF-spoelsamenstel 20 en aan een reeksbesturing 24. De RF-zender 22 kan een analoge of een di-35 gitale inrichting zijn. De reeksbesturing 24 bestuurt via een gra- diëntspoelbesturing 28 een reeks van stroompulsgeneratoren 26. De gra-diëntspoelbesturing 28 is gekoppeld aan het magnetische-gradiëntspoel-samenstel 18. De RF-zender 22 pulseert in samenhang met de reeksbesturing 24 de RF-signalen voor activering en manipulatie van de magneti- 1027159 t !

- 5 - I

j I

sche resonantie in geselecteerde dipolen van een gedeelte van het subject in de centrale boring 16. i

Een RF-ontvangerantenne of -spoel 30 is gekoppeld aan het RF- j spoelsamenstel 20 voor het demoduleren van uit een onderzocht gedeelte 5 van het subject tredende magnetische-resonantiesignalen. Een beeldre-constructie-inrichting 32 reconstrueert de ontvangen magnetische-resonantiesignalen in een elektronische beeldrepresentatie, die in een beeldgeheugen 34 wordt opgeslagen. Een videoprocessor 36 zet de opgeslagen elektronische beelden om in een geschikt formaat voor weergave 10 op een videomonitor 38.

De geïntegreerde structuur 12 bevat een geïntegreerde elektronische systeembehuizing of eerste behuizing 40 en een tweede behuizing 44. De eerste behuizing 40 bevat ondersteuningselektronica 42 van het beeldvormingssysteem. De tweede behuizing bevat de magneetstructuur 15 13. De eerste behuizing 40 en de tweede behuizing 44 kunnen gescheiden behuizingen zijn, zoals is weergegeven, of kunnen tezamen als een enkele geïntegreerde behuizing zijn gevormd en ingericht om de magneetstructuur 13 te verenigen. De eerste behuizing 40 en de tweede behuizing 44 kunnen van verschillende omvangen, vormen, typen zijn en kun-20 nen verschillende daarin opgenomen compartimenten hebben. Bijvoorbeeld kan een magneetzijde 46 van de eerste behuizing 40 zijn gevormd om te corresponderen met de contouren van een uitwendige zijde 50 van de tweede behuizing 44. De eerste behuizing 40 en de tweede behuizing 44 kunnen van verschillende materialen, waarvan enkele hieronder zijn 25 vernield, zijn gevormd.

De eerste behuizing 40 bevat een RF-afscherming 48, zoals het beste is te zien in fig. 3. De RF-afscherming 48 is verenigd in de eerste behuizing 40 en omsluit volledig de ondersteuningselektronica 42. Door middel van het volledig omsluiten van de ondersteuningselek-30 tronica 42, isoleert de RF-afscherming 48 de ondersteuningselektronica 42 van de RF-ontvangerspoel 30. Isolatie van de ondersteuningselektronica 42 staat de dichte nabijheid van de elektronica 42 en de magneetstructuur 13 toe.

De ondersteuningselektronica 42 kan bij de werking van de mag-35 neetstructuur 13 en bij de opwekking van de elektronische beelden gebruikte elektronica bevatten. De ondersteuningselektronica 42 kan radiofrequentieverster kers, gradiëntverster kers, tijdbepalingsin-richtingen, oscillatoren, radiofrequentiezenders en andere in de techniek bekende ondersteuningselektronica bevatten. De ondersteu- 1 0 2 7 1 5 9 - 6 -j ningselektronica 42 kan verschillende besturingen bevatten, zoals de gradiëntspoelbesturing 28 en de reeksbesturing 24.

Er wordt nu verwezen naar fig. 3, waarin een dwarsdoorsnede-aanzicht van een hoek van de eerste behuizing 40 volgens een uitvoe-5 ringsvorm van de uitvinding is weergegeven. De elektronische systeembehuizing 40 bevat de RF-afscherming 48, die is verenigd in en direct gekoppeld aan een buitenmantel 52. De buitenmantel 52 kan van verschillende materialen zijn gevormd, zoals kunststof, metaal of een ander in de techniek bekend gewenst materiaal. Hoewel be-10 schreven is, dat de eerste behuizing een buitenmantel en een RF-af-scherming heeft, kan de eerste behuizing 40 eenvoudig een buitenmantel, die de eigenschappen van een RF-afscherming heeft en die werkt als een RF-afscherming, hebben.

In de uitvoeringsvorm van fig. 3 is weergegeven, dat de RF-15 afscherming 48 een paar geleidende lagen 54 heeft. Het paar geleidende lagen 54 bevat een eerste laag 56 en een tweede laag 58. De eerste laag 56 is weergegeven als een dunne massieve metaallaag en de tweede laag 58 is als een geleidend gaas weergegeven. De RF-af-scherming 48 kan elk aantal lagen bevatten en elke laag kan van ge-20 lijke of variërende vorm zijn. !

.... I

De geleidende lagen 54 kunnen van koper, aluminium of enig | ander materiaal, dat soortgelijke eigenschappen heeft, zijn gevormd. j

Tussen de lagen 54 kan er een capaciteit aanwezig zijn, zodat de j lagen 54 als een massieve afscherming werken. De lagen 54 kunnen 1 25 openingen of holten hebben, zoals de holten 60 in de laag 58, die de afscherming 48 transparanter voor magnetische gradiëntvelden doet zijn. De lagen 54 kunnen van een omvang zijn en kunnen een dikte hebben om RF-frequenties te reflecteren en om transparant voor gradiëntvelden te zijn.

30 De RF-afscherming 48 kan onder gebruikmaking van verschillende in de techniek bekende technieken aan de buitenmantel 52 zijn gekoppeld. De RF-afscherming 48 kan aan de buitenmantel 52 zijn vastgelijmd, vastgehecht, vastgezet of gegoten. De RF-afscherming 48 kan in verschillende locaties op of binnen de buitenmantel 52 zijn gelegen.

35 De RF-afschérming 48 kan buiten de buitenmantel 52 zijn gelegen, kan in de buitenmantel 52 zijn opgenomen, kan een integraal deel van de buitenmantel vormen of kan een combinatie daarvan zijn.

De RF-afscherming 48 isoleert de ondersteuningselektronica 42 van de RF-ontvangerspoel 30. De isolatie van de ondersteuningselektro- 1027159 - 7 - * nica 42 ten opzichte van de RF-ontvangerspoel 30 verlaagt de onderhoudskosten van de ondersteuningselektronica 42. Met de ondersteu-ningselektronica 42 geïsoleerd van de RF-ontvangerspoel 30, is een potentiële beïnvloeding van variërende elektrische contacten van of op-5 genomen in de ondersteuningselektronica 42 gereduceerd en/of geëlimineerd. De RF-afscheming 48 minimaliseert dus de behoefte aan het oplossen van problemen in de elektronica 42.

De uitvinding verschaft een geïntegreerde elektronisch-systeem-en magneetstructuurinrichting, die de dichte nabijheid van de onder-10 steuningselektronica van het beeldvormingssysteem en een magneetstruc-tuur van het beeldvormingssysteem toestaat. Door dit aldus te doen maakt de uitvinding de opname en coëxistentie van de ondersteuningselektronica en de magneetstructuur in een enkele kamer mogelijk, hetgeen de installatie- en onderhoudskosten alsmede de bouwkosten voor 15 het behuizen van het beeldvormingssysteem verlaagt.

De hierboven beschreven inrichting en werkwijze kan worden aan- gepast voor verschillende toepassingen en in de techniek bekende sys- ! temen, zoals niet-cilindrische open systemen, zoals duidelijk zal zijn voor de vakman. De hierboven beschreven uitvinding kan ook worden ge-20 varieerd zonder het kader van de uitvinding te verlaten.

1027159

Claims

1. Geïntegreerde elektronisch-systeembehuizing en magneet-structuur (12) voor een beeldvormingssysteem (10), omvattende: een magneetstructuur (13), omvattende: een supergeleidende magneet; en 5 een RF-spoelsamenstel; een aan de magneetstructuur (13) gekoppelde en buiten de magneetstructuur gelegen behuizing, die ondersteuningselektronica (42) van het beeldvormingssysteem bevat, omvattende een besturing en niet het RF-spoelsamenstel; en 10 een aan de behuizing (40) gekoppelde radiofrequentieafscherming (48), die radiofrequentie-interferentie tussen de ondersteuningselektronica (42) van het beeldvormingssysteem en het RF-spoelsamenstel voorkomt.

2. Systeem volgens conclusie 1, waarin de radiofrequentieaf scherming (48) binnen de behuizing (40) is gekoppeld.

3. Systeem volgens elk van de voorgaande conclusies, waarin de ondersteuningselektronica (42) van het beeldvormingssysteem in de ra- 20 diofrequentieafscherming (48) is opgenomen.

4. Systeem volgens elk van de voorgaande conclusies, waarin de radiofrequentieafscherming (48) binnen de behuizing (40) is gekoppeld en de ondersteuningselektronica (42) van het beeldvormingssysteem om- 25 sluit.

5. Systeem volgens elk van de voorgaande conclusies, waarin de radiofrequentieafscherming (48) ten minste één laag (54) omvat.

6. Systeem volgens elk van de voorgaande conclusies, waarin de radiofrequentieafscherming (48) een geleidend gaas is.

1. Systeem volgens elk van de voorgaande conclusies, waarin de radiofrequentieafscherming (48) ten minste één holte (60) omvat.

8. Systeem volgens elk van de voorgaande conclusies, waarin de radiofrequentieafscherming (48) radiofrequenties reflecteert. 35 1027159

9. Beeldvormingssysteem, omvattende: een magneetstructuur (13), die ten minste één magnetisch veld genereert; 5 een aan de magneetstructuur (13) gekoppelde eerste behuizing (40), die ondersteuningselektronica (42) van het beeldvormingssysteem bevat; en een aan de behuizing (40) gekoppelde radiofrequentieafscherming (48), die radiofrequentie-interferentie tussen ten minste één radio- ; 10 frequentieontvangerspoel (30) en de ondersteuningselektronica (42) van het beeldvormingssysteem voorkomt.

10. Beeldvormingssysteem volgens conclusie 9, verder omvattende een tweede behuizing (44), die de magneetstructuur (13) bevat, waarbij 15 de eerste behuizing (40) en de tweede behuizing (44) integraal als een enkele behuizing zijn gevormd. 1027159