NL2001547C2 - Systeem en werkwijze voor meerkanaals MR-overdracht. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Systeem en werkwijze voor meerkanaals MR-overdracht.

De uitvinding heeft in het algemeen betrekking op magnetische-resonantie(MR)af-beelding, en meer in het bijzonder op een systeem en een werkwijze voor het uitzenden van meervoudige hoogfrequente (HF) kanalen via een HF-spoelsamenstel met meerdere elementen. In enkele uitvoeringsvormen kan het aantal van aan het HF-spoelsamenstel gecom-5 municeerde onafhankelijke HF-kanalen kleiner zijn dan het aantal spoelelementen in het samenstel. In een dergelijk geval kunnen één of meer van de HF-kanalen worden gesplitst en/of in fase verschoven voor toevoer aan meer dan één spoelelement.

MR-afbeelding is in het algemeen gebaseerd op het principe van kernmagnetische resonantie. Wanneer een substantie, zoals menselijk weefsel, aan een uniform magnetisch veld 10 (polariserend veld B0) wordt onderworpen, trachten de individuele magnetische momenten van de spins in het weefsel zich uit te lijnen met dit polariserende veld, waarbij deze een precessie-beweging rond het veld in willekeurige volgorde bij hun karakteristieke Larmor-frequentie uitvoeren. Indien de substantie, of het weefsel, aan een magnetisch veld, zoals een Bi-excitatie-veld, dat in het x-y-vlak ligt en dat zich nabij de Larmor-frequentie bevindt, wordt onderworpen, 15 kan het netto uitgelijnde moment, of "longitudinale magnetisatie", Mz, worden geroteerd of "gekanteld" in het x-y-vlak om een netto magnetisch dwarsmoment Mt te produceren. Door de geëxciteerde spins wordt een signaal uitgezonden nadat het excitatiesignaal Bt is beëindigd en dit signaal kan worden ontvangen en bewerkt om een beeld te vormen.

Bij het gebruiken van deze signalen voor het produceren van beelden, worden mag-20 netisch-veldgradiënten (Gx, Gy en Gz) gebruikt. Het af te beelden gebied wordt typisch gescand met een sequentie van meetcycli, waarin deze gradiënten variëren volgens de gebruikte bijzondere lokaliseringsmethode. De resulterende verzameling van ontvangen MR-signalen wordt gedigitaliseerd en bewerkt om het beeld te reconstrueren onder gebruikmaking van één van vele algemeen bekende reconstructietechnieken.

25 Eén doel in MR-afbeelding is het produceren van een homogeen B^xcitatieveld, zo dat een door het Brveld veroorzaakt gewenst magnetisatie-effect zal worden geproduceerd. In klassieke 'Vogelkooi"spoelen wordt de energie in een ideaal Brveld, gemeten in Joules, bepaald voor de lussen van een spoel op basis van: JN = Jo cos (ut + ΝΔΦ) (Verg. 1) 30 waarin ω de karakteristieke Larmor-frequentie voor de spins van belang is, N het aantal lussen in de vogelkooispoel is, en ΔΦ de hoekafstand tussen lussen is. Aangezien alle lussen elektrisch onderling verbonden zijn, werkt de vogelkooi als een overdrachtslijn met een over de totaliteit van de structuur bestaande golflengte. Bij normale 1,5T afbeelding, bedraagt de Larmor- 2001547 -2- frequentie voor protonen ongeveer 64 MHz en is de permittiviteit van menselijk weefsel (of andere objecten van belang) in het algemeen geen significante factor in het produceren van opmerkelijke Brinhomogeniteiten.

Bij afbeelding met behulp van een sterk veld, zoals wanneer de samengestelde B-5 velden in de orde van 3T of 7T liggen, is de Larmor-frequentie voor protonen echter hoger, als gevolg van f = γ B. Bij 3T-afbeelding bedraagt de Larmor-frequentie voor protonen bijvoorbeeld ongeveer 127 MHz. De golflengten voor de HF-overdrachten worden dus korter en de permittiviteit van een af te beelden weefsel kan dus een factor worden. De relatieve permittiviteit van menselijk weefsel kan waarden van Er van ongeveer 6 tot 70 hebben. Dergelij-10 ke verschijnselen kunnen zowel constructieve als destructieve interferentie met de van de andere lussen van een HF-spoel afkomstige HF-overdrachten veroorzaken. Zelfs wanneer de van lussen van een spoel afkomstige overdrachten zorgvuldig zijn afgestemd om een ideaal homogeen E^-veld te produceren, kunnen daardoor nog steeds inhomogeniteiten worden geproduceerd in velden van hoge sterkte en behoeft Vergelijking 1 in werkelijkheid niet gel-15 dig te zijn. Inhomogene Bi-velden leiden tot onnauwkeurige fliphoekverdelingen in een gezichtsveld (FOV) en donkere gebieden in beelden.

Eén manier om behulpzaam te zijn deze inhomogeniteiten te voorkomen is het gebruik van een techniek, die bekend staat als HF-afstemming. HF-afstemming betreft het aanpassen van de signaalinvoeren voor elke lus van een spoelsamenstel om verwachte en 20 gemeten veldinhomogeniteiten in rekening te brengen. "Passieve" HF-afstemming bevat het splitsen, in fase verschuiven, versterken, verzwakken of anderszins afstemmen van dezelfde HF-golfvorm om variërende invoeren voor elke spoel te produceren. "Dynamische" HF-af-stemming bevat het produceren van unieke HF-golfvormen voor elke spoel en het in rekening brengen van inhomogeniteiten in het ontwerp van de golfvormen.

25 Klassieke vogelkooispoelsamenstellen staan er niet om bekend dat deze HF-af- stemtechnieken even effectief uitvoeren als transversaal elektromagnetische (TEM) spoel-samenstellen. TEM-spoelsamenstellen hebben individuele spoelelementen, die afzonderlijk kunnen worden aangestuurd, hetgeen hen idealer maakt voor meerkanaals overdrachten, zoals parallelle overdracht. Bekende TEM-spoelsamenstellen ondervinden echter in het algemeen 30 koppeling of wederzijdse inductantie tussen naburige spoelelementen en niet-naburige spoelelementen, en tussen spoelelementen en de HF-afscherming. Op deze koppeling wordt vertrouwd om het TEM-spoelsamenstel als een enkele resonator in ontwerptechnieken te karakteriseren. Bovendien gebruiken bekende TEM-spoelsamenstellen één HF-golfvorminvoer of een meerkanaals HF-invoer, die is aangepast aan de structuur van de TEM-spoelen.

35 Het zou daarom wenselijk zijn een systeem en werkwijze te hebben voor het effectief verminderen of elimineren van Β,-inhomogeniteiten bij afbeelding met behulp van een sterk veld. Voor een dergelijk systeem en een dergelijke werkwijze zou het verder wenselijk zijn om -3- een HF-spoelsamenstel te presenteren, dat in staat is te werken zonder koppeling en dat in staat is een verscheidenheid aan meerkanaals HF-invoeren over te dragen.

Voorbeelden van de uitvinding verschaffen een systeem en werkwijze van het via een spoelarray met meerdere spoelen overdragen van een meerkanaals HF-pulssequentie. Door 5 middel van het ontkoppelen van naburige spoelelementen, het zorgvuldig selecteren van spoelbreedten en tussenruimten, en/of door middel van het verschaffen van meer spoelelementen dan overdrachtskanalen, kan een verhoogd energierendement en een verbeterde B^ homogeniteit worden verkregen.

Volgens één aspect van de uitvinding omvat een MR-afbeeldingsinrichting een 10 hoofdmagneet, die een daardoorheen gaande boring heeft, en een aantal gradiëntspoelen, die rond de boring van de hoofdmagneet zijn gepositioneerd. De inrichting omvat verder een HF-spoelsamenstel, dat binnen de boring van de hoofdmagneet is aangebracht. Een puls-moduul van de inrichting is ingericht om een aantal HF-overdrachtskanalen aan het HF-spoelsamenstel af te geven voor overdracht tijdens een afbeeldingssequentie. Het HF-spoel-15 samenstel heeft een aantal individuele spoelelementen, welk aantal groter is dan het aantal HF-overdrachtskanalen.

Volgens een ander aspect van de uitvinding is een werkwijze voor het inrichten van een HF-overdrachtssysteem verschaft. De werkwijze omvat de stappen van het bevestigen van een aantal spoelelementen rond een frame, het verbinden van een HF-pulsinvoerlijn met 20 een signaalsplitser, en het routeren van de uitgangen van de signaalsplitser om minder dan alle spoelelementen aan te sturen. De werkwijze omvat ook de stap van het verbinden van ten minste één extra HF-pulsinvoerlijn met het restant van de spoelelementen om de spoel· elementen aan te sturen.

Volgens een verder aspect van de uitvinding is een HF-spoelsamenstel verschaft.

25 Het HF-spoelsamenstel omvat een volumespoelstructuur, die een opening daardoorheen en een eindring heeft. Het spoelsamenstel omvat ook een aantal geleidende segmenten, die rond een oppervlak van de volumespoelstructuur in een transversaal elektromagnetische (TEM) inrichting zijn gepositioneerd. Een aansturende invoerarray van het spoelsamenstel is ingericht om ingangssignalen te ontvangen, welke ingangssignalen een meerkanaals over-30 dracht representeren, en om de signalen te communiceren teneinde de geleidende segmenten aan te sturen. Het HF-spoelsamenstel heeft ook ten minste één kanaalsplitser, die is aangesloten om een enkelvoudig kanaal van de meerkanaals overdracht te ontvangen en ten minste twee van de ingangssignalen te verschaffen.

Verschillende andere kenmerken en voordelen zullen duidelijk worden uit de volgen-35 de gedetailleerde beschrijving en de tekeningen.

De tekeningen tonen op dit moment beoogde uitvoeringsvormen voor het uitvoeren van de uitvinding.

-4- ln de tekeningen:

Fig. 1 is een schematisch blokdiagram van een voorbeeld van een MR-afbeeldings-systeem voor gebruik bij een uitvoeringsvorm van de uitvinding.

Fig. 2 is een aanzicht in perspectief, gedeeltelijk weggesneden, van een voorbeeld 5 van een HF-spoelsamenstel.

Fig. 3 is een schakelingsdiagram, dat een paar van spoelelementen van het HF-spoelsamenstel van fig. 2 representeert.

Fig. 4 is een blokdiagram van een signaalsplitser voor een enkelkanaals HF-over- dracht.

10 Fig. 5 is een blokdiagram van een paar van signaalsplitsers voor een tweekanaals HF-overdracht.

Fig. 6 is een blokdiagram van een aantal signaalsplitsers voor een meerkanaals HF-overdracht.

Fig. 7 is een diagram van één configuratie voor het verbinden van een signaalsplit-15 ser met spoelelementen.

Fig. 8 is een diagram van een andere configuratie voor het verbinden van een signaalsplitser met spoelelementen.

Verwijzend naar fig. 1, zijn daarin de hoofdcomponenten van een voorkeurs magne-tische-resonantieafbeelding(MRI)systeem 10, dat een uitvoeringsvorm van de uitvinding beli-20 chaamt, weergegeven. De werking van het systeem wordt bestuurd vanaf een bedienercon-sole 12, dat een toetsenbord of andere invoerinrichting 13, een stuurpaneel 14, en een weer-gavescherm 16 bevat. Het console 12 communiceert via een verbinding 18 met een afzonderlijk computersysteem 20, dat een bediener in staat stelt de productie en weergave van beelden op het weergavescherm 16 te besturen. Het computersysteem 20 bevat een aantal 25 modules, die via een moederbord 20a met elkaar communiceren. Deze modules bevatten een beeldprocessormoduul 22, een CPU-moduul 24 en een geheugenmoduul 26, dat in de techniek bekend staat als een framebuffer voor het opslaan van beeldgegevensarrays. Het computersysteem is verbonden met een schijfopslag 28 en bandstation 30 voor opslag van beeldgegevens en programma's en communiceert via een snelle seriële verbinding 34 met 30 een afzonderlijke systeemstuureenheid 32. De invoerinrichting 13 kan een muis, stuurknup-pel, toetsenbord, draaibol, aanraking-geactiveerd scherm, lichtwand, stembesturingselement of enige soortgelijke of equivalente invoerinrichting bevatten en kan worden gebruikt voor interactief geometrievoorschrift.

De systeemstuureenheid 32 bevat een verzameling van modules, die via een moeder-35 bord 32a met elkaar zijn verbonden. Deze modules bevatten een CPU-moduul 36 en een puls-generatormoduul 38, dat via een seriële verbinding 40 met het bedienerconsole 12 is verbonden. Het systeemstuurelement 32 ontvangt via de verbinding 40 commando's van de bediener -5- om de uit te voeren scansequentie aan te geven. Het pulsgeneratormoduul 38 stuurt de sys-teemcomponenten aan om de gewenste scansequentie uit te voeren en produceert gegevens, die de timing, sterkte en vorm van de geproduceerde HF-pulsen en de timing en lengte van het gegevensverwervingsvenster aangeven. Het pulsgeneratormoduul 38 is verbonden met een 5 verzameling van gradiëntversterkers 42 om de timing en de vorm van de gradiëntpulsen, die tijdens de scan worden geproduceerd, aan te geven. Het pulsgeneratormoduul 38 kan ook patiëntgegevens van een fysiologische-verwervingsstuureenheid 44 ontvangen, welke stuureen-heid signalen van een aantal verschillende, met de patiënt verbonden sensoren ontvangt, zoals ECG-signalen afkomstig van aan de patiënt bevestigde elektroden. Ten slotte is het pulsgene-10 ratormoduul 38 verbonden met een scankamerkoppelingsschakeling 46, die signalen van verschillende, met de toestand van de patiënt verbonden sensoren en het magneetsysteem ontvangt. Een patiëntpositioneringssysteem 48 ontvangt ook via de scankamerkoppelingsschakeling 46 commando's om de patiënt naar de gewenste positie voor de scan te bewegen.

De door het pulsgeneratormoduul 38 gegenereerde gradiëntgolfvormen worden aan 15 het gradiëntversterkersysteem 42, dat Gx-, Gy- en Gz-versterkers heeft, toegevoerd. Elke gra-diëntversterker exciteert een corresponderende fysieke gradiëntspoel in een gradiëntspoelsa-menstel, dat in het algemeen is aangeduid met het verwijzingscijfer 50, om de voor het ruimtelijk coderen van verworven signalen gebruikte magnetisch-veldgradiënten te produceren. Het gradiëntspoelsamenstel 50 vormt een deel van een magneetsamenstel 52, dat een polarise-20 rende magneet en een HF-spoelsamenstel 56 bevat. Het HF-spoelsamenstel 56 bevat een aantal spoelelementen 57. Een zendontvangermoduul 58 in het systeemstuurelement 32 produceert pulsen, die door een HF-versterker 60 worden versterkt en door een zend/ontvangst-schakelaar 62 aan de HF-spoel 56 worden toegevoerd. De door de geëxciteerde kernen in de patiënt uitgezonden resulterende signalen kunnen door dezelfde HF-spoel 56 of een afzonder-25 lijke HF-spoel (niet weergegeven) worden gedetecteerd. De gedetecteerde signalen worden via de zend/ontvangstschakelaar 62 aan een voorversterker 64 toegevoerd. De versterkte MR-sig-nalen worden gedemoduleerd, gefilterd en gedigitaliseerd in de ontvangersectie van de zend-ontvanger 58. De zend/ontvangstschakelaar 62 wordt bestuurd door een van het pulsgeneratormoduul 38 afkomstig signaal om de HF-versterker 60 elektrisch te verbinden met de spoel 30 56 tijdens de zendmodus en om de voorversterker 64 met de spoel 56 te verbinden tijdens de ontvangstmodus. De zend/ontvangstschakelaar 62 kan ook een afzonderlijke HF-spoel (bijvoorbeeld een hoofdspoel of oppervlaktespoel) mogelijk maken, welke afzonderlijke HF-spoel in de zend- of ontvangstmodus kan worden gebruikt.

De door de HF-spoel 56 opgepikte MR-signalen worden door het zendontvangermo-35 duul 58 gedigitaliseerd en geleid naar een geheugenmoduul 66 in de systeemstuureenheid 32. Een scan is voltooid, wanneer een array van ruwe k-ruimtegegevens in het geheugenmoduul 66 is verworven. Deze ruwe k-ruimtegegevens worden opnieuw gerangschikt in afzonderlijke k- -6- ruimtegegevensarrays voor elk te reconstrueren beeld en deze gegevensarrays worden elk ingevoerd in een gegevensprocessor 68, die de gegevens Fourier-transformeert in een array van beeldgegevens. Deze beeldgegevens worden via de seriële verbinding 34 naar het computersysteem 20 geleid, in welk computersysteem deze beeldgegevens worden opgeslagen in 5 geheugen, zoals schijfopslag 28. In reactie op de van het bedienerconsole 12 ontvangen commando's kunnen deze beeldgegevens in een lange-termijnopslag, zoals het optische-schijf-station 30, worden gearchiveerd of kunnen deze beeldgegevens verder worden bewerkt door de beeldprocessor 22 en naar het bedienerconsole 12 worden geleid en op de weergave 16 worden gepresenteerd.

10 Fig. 2 toont één voorbeeldconfiguratie van een HF-spoelsamenstel voor gebruik in een MR-afbeeldingssysteem, zoals dat is weergegeven in fig. 1. Het HF-spoelsamenstel 80 van fig. 2 is een in het algemeen cilindervormig volumespoelsamenstel. Er wordt ook beoogd, dat uitvoeringsvormen van de uitvinding met andere spoeltypen kunnen worden uitgevoerd, zoals hoofdspoelen. Het HF-spoelsamenstel 80 is ingericht om één of meer HF-golfvormen uit te 15 zenden om een B1-veld in een inwendig volume 82 daarvan op te wekken. In de weergegeven uitvoeringsvorm is het HF-spoelsamenstel 80 als een transversaal elektromagnetisch (TEM) spoelsamenstel ingericht. In dit opzicht bevat het HF-spoelsamenstel 80 een buitenste HF-af-scherming 84, die een holle cilindrische structuur of frame 86 omringt. De HF-afscherming 84 kan van kopergaas of van andere geleidende materialen, die geschikt zijn voor het afschermen 20 van HF-overdrachten, zijn gevormd.

De HF-afscherming 84 van het HF-spoelsamenstel 80 is in gedeeltelijk weggesneden vorm weergegeven om drie spoelelementen 88a, 88b, 88c te onthullen. Zoals ingericht, heeft het HF-spoelsamenstel 80 een totaal van 16 spoelelementen 88, die gelijkmatig over de omtrek van het frame 86 zijn verdeeld. Het zal echter duidelijk zijn, dat verschillende configuraties van 25 het HF-spoelsamenstel 80 enig aantal spoelelementen kan hebben. Zoals kan worden opgemerkt uit de weergave van spoelelementen 88a, 88b en 88c, zijn de spoelelementen 88 in lengterichting uitgelegd als geleidende segmenten langs de hoofdas van het frame 86. In één uitvoeringsvorm zijn de spoelelementen 88 koperen strips, die breedten van ongeveer 1,25 inch en lengten van ongeveer 460 mm hebben. Het zal echter duidelijk zijn, dat gelijke breedten en 30 lengten op equivalente wijze de hierin toegelichte voordelen kunnen bereiken, wanneer de spoelelementen 88 gelijkmatig over het frame 86 zijn verdeeld.

De spoelelementen 88 staan elk via connectoren 90 aan de einden van de spoelelementen 88 in elektrische verbinding met de gemeenschappelijke HF-afscherming 84. De HF-afscherming 84 kan dus werken als een stroomterugvoerweg, wanneer de spoelelementen 88 35 voor HF-overdracht worden gebruikt. Aan één eindring 94 van het spoelsamenstel 80 is een ontkoppelelement 92 tussen de spoelelementen 88 bevestigd. Zoals hieronder zal worden toe- -7- gelicht, voorziet ontkoppeling van naburige spoelelementen 88 in een verbeterde besturing over van elk spoelelement afkomstige overdarchten.

Tussen niet-naburige spoelelementen, zoals spoelelement 88a en spoelelement 88c, ondervonden koppeling of wederzijdse inductantie is verminderd als gevolg van de relatief 5 kleine breedte van de spoelelementen 88 en de afstand daartussen. Dit wil zeggen, dat de spoelelementen 88 in vergelijking met bekende TEM-type spoelsamenstellen relatief klein en verder van elkaar afgelegen zijn. Tussen niet-naburige spoelelementen ondervonden wederzijdse inductantie is daardoor niet aanzienlijk in vergelijking met de sterkte van de aan de spoelelementen 88 voor overdracht toegevoerde signalen.

10 Bovendien verkrijgt de uit zestien elementen bestaande HF-spoelarray 80 een verbe terd energierendement ten opzichte van een uit acht elementen bestaande HF-spoelarray (niet weergegeven). In geheel-lichaam volumespoelen ligt de HF-afscherming 84 dikwijls relatief dicht bij de spoelelementen 88. Als gevolg hiervan wordt het rendement van het spoelsamen-stel 80 bepaald door verliezen in de structuur in tegenstelling tot door het af te beelden subject 15 veroorzaakte verliezen. Met meer elementen kan de voor het aansturen van het spoelsamen-stel 80 gebruikte stroom per spoelelement 88 worden verminderd. In vergelijking met een uit acht elementen bestaand spoelsamenstel kan een uit zestien elementen bestaand spoelsa-menstel een met een factor van twee verbeterd energierendement hebben.

Er wordt nu verwezen naar fig. 3, waarin een schakelingsmodel van een paar van na-20 buiige spoelelementen 96, 98 is weergegeven, welk schakelingsmodel een minimalisatie van de koppeling of wederzijdse inductantie daartussen toont. Elk spoelelement 96, 98 kan worden gemodelleerd als een stroomlus met een eerste capaciteit 100,102, vervolgens een inductantie 104, 106 en een andere capaciteit 108,110. De stroomterugvoerwegen 120,122 worden via de in fig. 2 weergegeven HF-afscherming verschaft. Het schakelingsmodel van fig. 3 toont dat bij 25 toevoer van ingangssignalen 112, 114 aan de spoelelementen 96, 98 een koppeling of weder-zijdse inductantie 116 tussen de twee spoelelementen wordt ondervonden. Dit wil zeggen, dat een gedeelte van de energie van het aan de spoel 96 toegevoerde signaal 112 wordt overgedragen aan de spoel 98 en omgekeerd. Wanneer echter een ontkoppelingselement, zoals een condensator 118, tussen de spoelen 96, 98 aan één einde is geschakeld, wordt deze weder-30 zijdse inductantie in hoofdzaak geëlimineerd. Elk spoelelement 96, 98 kan dus meer onafhankelijk van andere spoelen worden bestuurd. Als gevolg van een dergelijke ontkoppeling behoeft een HF-spoelsamenstel, zoals deze is weergegeven in fig. 2, niet als een enkele resonator te worden behandeld.

Er wordt nu verwezen naar fig. 4, waarin een blokdiagram van een signaalsplitsings-35 configuratie voor het verschaffen van aansturende invoeren aan zestien spoelelementen is weergegeven. De configuratie van fig. 4 is een enkelvoudige-modusconfiguratie, waarin één HF-golfvorm of -zendkanaal 130 wordt gesplitst om een aantal aanstunende invoeren te ver- -8- schaffen. Zoals is weergegeven, wordt een HF-golfvorm 130 eerst toegevoerd aan een zes-tienwegs vermogenssplitser 132. De uitgangen van de vermogenssplitser 132 worden vervolgens bij benadering in amplitude aangepast door verzwakkers 134 en in fase verschoven door faseverschuivers 136, en vervolgens versterkt door zestien versterkers 138. De maten van indi-5 viduele amplitude- en faseaanpassing van elk uitgangssignaal 140 kunnen worden bepaald volgens een passieve HF-afstemmingsontwerptechniek. Elk uitgangssignaal 140 is daardoor bij benadering op schaal gebracht en in fase verschoven om een in hoofdzaak homogeen Brveld te produceren, wanneer dit door spoelelementen, die gelijkmatig over een HF-spoelsamenstel zijn verdeeld, wordt uitgezonden.

10 Fig. 5 toont een blokdiagram van een alternatieve signaalsplitsingsconfiguratie voor het verschaffen van aansturende invoeren aan zestien spoelelementen. Twee afzonderlijke zendkanalen of HF-golfvormen 150, 152 kunnen worden ontworpen en als invoeren worden gebruikt. De HF-golfvormen 150, 152 kunnen individueel worden ontworpen volgens een dynamische HF-afstemmingsontwerptechniek. Dit wil zeggen, dat de HF-golfvorminvoeren 150, 15 152 worden ontworpen om rekening te houden met verwachte of gemeten BHnhomogeniteiten en/of deze BHnhomogeniteiten te corrigeren. Elke HF-golfvorm 150,152 van fig. 5 wordt toegevoerd aan een respectieve achtwegs vermogenssplitser 154, een reeks van verzwakkers 156, een reeks van faseverschuivers 158 en een reeks van versterkers 160 om acht discrete aansturende ingangssignalen voor acht afzonderlijke, onafhankelijk aangestuurde spoelele-20 menten (niet weergegeven) te produceren. Met andere woorden, kan een passieve HF-af-stemtechniek worden gebruikt om de signalen van elke HF-golfvorm te verdelen voor een verbeterde Brhomogeniteit in aanvulling op de voor het ontwerpen van de golfvormen 150,152 gebruikte dynamische HF-afstemtechniek.

Fig. 6 toont een andere uitvoering van signaalsplitsing voor een HF-spoelsamenstel, 25 dat zestien spoelelementen heeft. Acht onafhankelijke zendkanalen of HF-golfvormen 170-184 worden als invoeren gebruikt. In één uitvoeringsvorm omvatten de acht HF-golfvormen 170-184 in het samenstel een meerkanaals parallelle overdracht. Bijvoorbeeld kunnen de HF-golfvormen 170-184 worden ontworpen volgens een SENSE of GRAPPA parallelle overdrachtstech-niek. De golfvormen kunnen verder worden ontworpen in aanvulling op of als een alternatief 30 voor parallelle overdrachtstechnieken volgens een dynamische HF-afstemtechniek. Elke HF-golfvorm 170-184 wordt toegevoerd aan een tweewegs vermogenssplitser 186, een paar van verzwakkers 188, een paar van faseverschuivers 190 en een paar van versterkers 192 om paren van aansturende ingangssignalen 194-208 te produceren.

Uit de in fig. 4-6 weergegeven uitvoeringsvormen zal het duidelijk zijn, dat de hierin 35 beschreven kenmerken en voordelen kunnen worden uitgebreid om op equivalente wijze geldig te zijn voor een willekeurig aantal HF-golfvorminvoeren, welk aantal kleiner dan of gelijk aan het aantal aan te sturen spoelelementen is. Bovendien wordt er beoogd, dat de onderverdeling van -9- elk onafhankelijk HF-zendkanaal niet gelijk behoeft te zijn. In bijvoorbeeld een vierkanaals overdracht via een uit acht elementen bestaand spoelsamenstel, zou één HF-goHvorm in vier aansturende invoeren kunnen worden verdeeld, zou een andere HF-golfvorm in twee aansturende invoeren kunnen worden verdeeld, en zouden de resterende twee HF-golfvormen zonder 5 splitsing aan spoelelementen kunnen worden toegevoerd. In het kort gezegd, maken uitvoeringsvormen van de uitvinding het mogelijk om M onafhankelijke zendkanalen aan een uit N elementen bestaande spoelarray toe te voeren, waarin M kleiner dan of gelijk aan N is.

Er wordt nu verwezen naar fig. 7, waarin één paar van aansturende ingangssignalen 210, 212, afkomstig van de signaalsplitsingsconfiguratie van fig. 6, welk paar aan twee spoel-10 elementen 214, 216 van een HF-spoelsamenstel 218 wordt toegevoerd, is weergegeven. Volgens passieve HF-afstemtechnieken, worden voor een homogeen Brveld aansturende ingangssignalen, die zijn afgesplitst van dezelfde HF-golfvorm of hetzelfde zendkanaal, in het algemeen in fase verschoven volgens de hoekpositie, waarbij deze met betrekking tot elkaar zullen worden toegevoerd. In de weergegeven uitvoeringsvorm wordt een eerste aansturende 15 invoer 210 toegevoerd aan spoelelement 214. De tweede aansturende invoer wordt toegevoerd aan een spoelelement 216, dat zich in omtreksrichting van het spoelsamenstel 218 tegenover het eerste spoelelement 214 bevindt. Daarom wordt de tweede aansturende invoer over 180° in fase verschoven ten opzichte van het eerste aansturende ingangssignaal.

Daarentegen toont fig. 8 een alternatieve configuratie, waarin aansturende ingangs-20 signalen op meer sequentiële wijze worden toegevoerd. Zoals is weergegeven, is één HF-golfvorm 220 door een signaalsplitsingsinrichting 222 verdeeld in vijf aansturende ingangssignalen 224-232. De aansturende ingangssignalen 224-232 worden toegevoerd aan vijf naburige spoelelementen 234-242 in een uit zestien elementen bestaand HF-spoelsamenstel. Daardoor heeft elk aansturend ingangssignaal een faseverschuiving van 22,5° ten opzichte van zijn bu-25 ren. Het eerste aansturende ingangssignaal 224 wordt niet in fase verschoven en wordt toegevoerd aan een eerste spoelelement 234. Het tweede aansturende ingangssignaal 226 wordt over 22,5° in fase verschoven ten opzichte van het eerste aansturende ingangssignaal 224 en wordt toegevoerd aan een tweede spoelelement 236 naast het eerste spoelelement 234. Het derde aansturende ingangssignaal 228 wordt over 22,5° in fase verschoven ten opzichte van 30 het tweede aansturende ingangssignaal en over 45° in fase verschoven ten opzichte van het eerste ingangssignaal. Het derde aansturende ingangssignaal 228 wordt toegevoerd aan een derde spoelelement 238 naast het tweede spoelelement 236. Op overeenkomstige wijze worden een vierde aansturend ingangssignaal 230 en een vijfde aansturend ingangssignaal 232 elk over 22,5° in fase verschoven en worden deze ingangssignalen toegevoerd aan spoelele-35 menten 240 respectievelijk 242. Uit de in fig. 7 en 8 weergegeven configuraties kan dus worden afgeleid, dat HF-golfvormen kunnen worden verdeeld en toegevoerd aan enig spoelelement op enige positie rond een HF-spoelsamenstel.

-10-

Een aantal uitvoeringsvormen van de uitvinding is beschreven. Er is daarbij gedemonstreerd, dat een M-kanaals HF-pulssequentie via een uit N elementen bestaand HF-spoelsa-menstel kan worden verzonden om een verscheidenheid aan kenmerken en voordelen te verkrijgen.

5 In één uitvoeringsvorm van de uitvinding omvat een MR-inrichting een hoofdmagneet, een aantal gradiëntspoelen, een HF-spoelsamenstel en een pulsmoduul. De hoofdmagneet heeft een daardoorheen gaande boring, rond welke het aantal gradiëntspoelen is gepositioneerd. Het HF-spoelsamenstel is binnen de boring aangebracht en heeft een aantal afzonderlijke spoelelementen. Het pulsmoduul is ingericht om een aantal HF-zendkanalen af te geven 10 aan het HF-spoelsamenstel voor overdracht tijdens een afbeeldingssequentie. Het aantal afzonderlijke spoelelementen van het HF-spoelsamenstel is groter dan het aantal HF-zendkanalen.

Een andere uitvoeringsvorm omvat een werkwijze voor het uitvoeren van een MR-zendsysteem. De werkwijze omvat het bevestigen van een aantal spoelelementen rond een 15 frame en het verbinden van een eerste HF-pulsinvoerlijn met een eerste signaalsplitser. De uitgangssignalen van de signaalsplitser worden gerouteerd om minder dan alle spoelelementen van het aantal spoelelementen aan te sturen. De werkwijze omvat verder het verbinden van één extra HF-pulsinvoerlijn met de resterende spoelelementen om de spoelelementen aan te sturen.

20 In een verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding omvat een HF-spoelsamenstel een volumespoelstructuur, een aansturende invoerarray en ten minste één kanaalsplitser. De volu-mespoelarray heeft een daardoorheen gaande opening, een aantal geleidende segmenten, die rond het oppervlak daarvan in een TEM-inrichting zijn gepositioneerd, en een eindring. De aansturende invoerarray ontvangt een aantal ingangssignalen, die een meerkanaals overdracht 25 representeren, en communiceert de signalen om het aantal geleidende segmenten aan te sturen. De ten minste ene kanaalsplitser is aangesloten om een enkel kanaal van de meerka-naalsoverdrachts te ontvangen en om ten minste twee ingangssignalen van het aantal ingangssignalen te verschaffen.

De uitvinding is dienovereenkomstig beschreven in termen van de voorkeursuitvoe-30 ringsvorm. Het zal duidelijk zijn, dat equivalenten, alternatieven en modificaties naast de uitdrukkelijk genoemde equivalenten, alternatieven en modificaties mogelijk zijn en dat deze binnen het kader van de bijgaande conclusies liggen.

-11 -

ONDERDELENLIJST

10 magnetische-resonantieafbeelding(MRI)systeem 12 bedienerconsole 13 toetsenbord of ander invoerinrichting 14 stuurpaneel 16 weergavescherm 18 verbinding 20 afzonderlijk computersysteem 20a moederbord 22 beeldprocessormoduul 24 CPU-moduul 26 geheugenmoduul 28 schijfopslag 30 bandstation 32 afzonderlijke systeemstuureenheid 32a moederbord 34 snelle seriële verbinding 36 CPU-moduul 38 pulsgeneratormoduul 40 seriële verbinding 42 reeks van gradiëntversterkers 44 fysiologische-verwervingsstuureenheid 46 scankamerkoppelingsschakeling 48 patiëntpositioneringssysteem 50 gradiëntspoelsamenstel, algemeen aangeduid 52 magneetsamenstel 54 polariserende magneet 56 HF-spoelsamenstel 57 Aantal spoelelementen 58 zendontvangermoduul 60 HF-versterker 62 zend/ontvangstschakelaar 64 voorversterker 66 geheugenmoduul 68 gegevensprocessor 80 HF-spoelsamenstel - 12- 82 inwendig volume 84 buitenste HF-afscherming 86 hol frame 88 zestien spoelelementen 88a-88c Spoelelementen 90 connectoren 92 ontkoppelelement 94 eindring 96 paar van naburige spoelelementen 98 paar van naburige spoelelementen 100/102 Eerste capaciteit 104/106 inductantie 108/110 capaciteit 120/122 stroomterugvoerweg 112/114 ingangssignaal 116 koppeling of wederzijdse inductantie 118 condensator 130 zendkanaal 132 zestienwegs vermogenssplitser 134 verzwakkers 136 faseverschuivers 138 versterkers 140 uitgangssignaal 150/152 HF-golfvorm 154 achtwegs vermogenssplitser 156 reeks van verzwakkers 158 reeks van faseverschuivers 160 reeks van versterkers 170-184 HF-golfvorm 186 tweewegs vermogenssplitser 188 paar van verzwakkers 190 paar van faseverschuivers 192 paar van versterkers 194-208 paren van aansturende ingangssignalen 210-212 paren van aansturende ingangssignalen 214/216 spoelelement 218 HF-spoelsamenstel - 13- 222 signaalsplitsingsinrichting 224-232 aansturende ingangssignalen 234-242 spoelelementen 2001547 ’

Claims (9)

1. Magnetische-resonantie(MR)afbeeldingsinrichting (10) omvattende: een hoofdmagneet (52), die een daardoorheen gaande boring heeft; een aantal gradiëntspoelen (50), die rond de boring van de hoofdmagneet (52) zijn gepositioneerd; 5 een HF-spoelsamenstel (80), dat binnen de boring van de hoofdmagneet is aange bracht, waarbij het HF-spoelsamenstel (80) een aantal individuele spoelelementen (90) heeft; een pulsmoduul (38), dat is ingericht om een aantal HF-zendkanalen aan het HF-spoelsamenstel (80) af te geven voor overdracht tijdens een afbeeldingssequentie, waarin het aantal individuele spoelelementen (90) van het HF-spoelsamenstel (80) 10 groter is dan het aantal HF-zendkanalen; een eerste zendkanaal van het pulsmoduul, verbonden met een eerste signaalsplitser (132) van het HF-spoelsamenstel (80); waarin uitgangen van de eerste signaalsplitser (132) zijn aangesloten om minder dan alle spoelelementen (90) van het HF-spoelsamenstel (80) aan te sturen; en 15 ten minste één extra zendkanaal van het pulsmoduul, verbonden met een restant van de spoelelementen (90) van het HF-spoelsamenstel (80) om het restant van de spoelelementen (90) aan te sturen.

2. MR-afbeeldingsinrichting (10) volgens conclusie 1, waarin het HF-spoelsamenstel (80) een transversaal elektromagnetisch (TEM) spoelsamenstel is.

3. MR-afbeeldingsinrichting (10) volgens conclusie 1, waarin het HF-spoelsamenstel (80) een aantal ontkoppelingselementen rond een eindring daarvan bevat om naburige paren van spoelelementen (90) te ontkoppelen.

4. MR-afbeeldingsinrichting (10) volgens conclusie 3, waarin de individuele spoelelementen (90) van het aantal individuele spoelelementen over een zodanige afstand van 25 elkaar zijn gescheiden, dat een sterkte van wederzijdse inductantie, die tussen niet-naburige spoelelementen (90) wordt ondervonden, niet aanzienlijk is met betrekking tot de sterkten van het aantal HF-zendkanalen.

5. MR-afbeeldingsinrichting (10) volgens conclusie 1, waarin het aantal HF-zendkanalen gezamenlijk een parallelle zendsequentie definiëren.

6. MR-afbeeldingsinrichting (10) volgens conclusie 5, waarin het aantal HF-zendka nalen 8 bedraagt en het aantal spoelelementen (90) 16 bedraagt.

7. MR-afbeeldingsinrichting (10) volgens conclusie 1, verder omvattende: een HF-zendontvanger (58); een HF-schakelaar (62), die tussen de HF-zendontvanger en het HF-spoelsamen-stel (80) is geschakeld; en waarin de HF-zendontvanger (58) en de HF-schakelaar (62) door het pulsmoduul (38) op een zodanige wijze worden bestuurd, dat het HF-spoelsamenstel (80) kan worden 5 gebruikt voor zowel zend- als ontvangstwerking.

8. MR-afbeeldingsinrichting (10) volgens conclusie 1, verder omvattende een HF-af-scherming (84), die als een gemeenschappelijke terugvoerweg voor in elk spoelelement van het HF-spoelsamenstel (80) vloeiende stroom is geschakeld.

9. MR-afbeeldingsinrichting (10) volgens conclusie 1, verder omvattende ten minste 10 één signaalsplitser (132), die is aangesloten om één onafhankelijk HF-zendkanaal als een aansturende invoer aan meer dan één spoelelement (90) te verschaffen.