NL8402024A - Kernspin resonantie apparaat met communicatie systeem. - Google Patents

Description

, fe s EHN 11.073 1 N.V. Philips* Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Kemspin resonantie apparaat net conmunicatie systeem.

De uitvinding heeft betrekking op een kemspin resonantie apparaat met een hoofdmagneetstelsel voor het opwekken van een homogeen hoofdmagneetveld in een onderzoekruimte en met een acoustisch carmunicatie systeem tussen de onderzoekruimte en de omgeving.

5 In Radiology, Vol. 149, nr. 3, pagina 855 wordt een carmunicatie systeem voor toepassing bij medisch kernspin resonantie onderzoek beschreven. Het aldaar beschreven systeem is uitgerust met een balg waarmede, door middel van een pijp via luchtdrukverplaatsingen acoustische informatie kan worden over gedragen. Aan een dergelijk systeem 10 kleven bezwaren zoals de noodzaak voor de patiënt de balg te kunnen bedienen, de relatief informatie-arme, slechts in een richting werkende carmunicatie, de positionering van de balg en verdere onderdelen van het systeem enzovoorts.

Het probleem voor een conmunicatie systeem in een kemspin 15 resonantie apparaat is, dat het magneetveld in de onderzoekruimte daardoor niet verstoord mag worden. Bij toepassing van een gebruikelijke luidspreker zal dit wel het geval zijn

De uitvinding beoogt de genoemde bezwaren op te heffen en daartoe heeft een kemspin resonantie apparaat van de in de aanhef 20 genoemde soort tot kenmerk, dat het acoustisch carmunicatie systeem is uitgerust met een in het hoofdmagneetveld te plaatsen metaalvrij luidspreker element waarvoor het aldaar optredende hoofdmagneetveld als Lorentzkracht introducerend magneetveld fungeert.

Doordat in een kemspin resonantie apparaat volgens de 25 uitvinding een, qua geluidsweergave gewone luidspreker fungeert, is een goede en informatie-rijke carmunicatie vanuit de ongeving naar de onderzoekruimte gerealiseerd, zonder dat daartoe, het magneetveld verstorend magnetisch materiaal in het magneetveld behoeft te worden geplaatst. Voor carmunicatie vanuit de onderzoekruimte naar de omgeving 30 kan gebruik gemaakt worden van een dergelijk luidsprekerelement ,maar daarvoor kan ook een magnetisch materiaal-vrije microfoon gebruikt worden.

In een voorkeursuitvoering bevat het luidsprekerelement een luidsprekerconus die is bevestigd aan een zijde van een, bij 8 4 0 2 0 2 i ΡΗΝ 11.073 2 κ voorkeur substantieel rechthoekige spoel, waarvan een tegenoverliggende zijde locaal in een vaste positie is gefixeerd. Bij voorkeur is de spoel daartoe aangebracht op een drager met een aangepaste flexibliteit zodat het vrij liggende uiteinde van de drager met de spoel en een daarop 5 bevestigde luidsprekerconus in trilling kan worden gebracht. De spoel kan ook roteerbaar on een as zijn opgesteld en wel zodanig dat een of beide uiteinden beweegbaar zijn. De nodige terugdrijfkracht kan daarbij door een verend element, bijvoorbeeld door de luidsprekerconus zelf worden geleverd. In principe kan, bij een rotatie cm het midden van de 10 spoel, aan elke zijde een luidsprekerconus worden gemonteerd. Daarbij moet dan voor een goede fasecorrelatie worden gezorgd. Het voordeel daarbij kan zijn, dat het systeem minder richtingsgevoelig kan worden gemaakt.

Aan de hand van de tekening zullen in het navolgende enkele 15 uitvoeringsvoorbeelden volgens de uitvinding nader worden beschreven.

In de tekening toont:

Figuur 1 een schetsmatige weergave' van een kemspin resonantie apparaat uitgerust met een acoustisch communicatie systeem volgens de uitvinding, 20 Figuur 2 een schematische weergave van een luidsprekerelement met een op een drager aangebrachte spoel en luidsprekerconus voor een dergelijk communicatie systeem,

Figuur 3 een praktische uitvoering van acoustische elementen voor een dergelijk communicatie systeem, en 25 Figuur 4 een blokschema voor een twee richtingscommunicatie systeem.

Een kemspin resonantie apparaat zoals weergegeven in figuur 1 bevat een magneetstelsel 2 voor het opwekken van een stationair homogeen magneetveld H, een magneetstelsel 4 voor het opwekken van 30 magnetische gradientvelden, eventuele voedingsbronnen 6 en 8 respectievelijk voor het magneetstelsel 2 en het magneetstelsel 4. Een magneetspoel 10 dient voor het opwekken van een radiofrequent magnetisch wisselveld en is daartoe aangesloten op een radiofrequentbron 12. Voor detectie van door het radiofrequente zendveld in een te onderzoeken object 35 opgewekte kemspin resonantie signalen kan gébruik gemaakt worden van de spoel 10 of van bijvoorbeeld twee oppervlakte spoelen 13. Voor het uitlezen zijn de meetspoelen verbonden met een signaalversterker 14.

De signaalversterker 14 is verbonden met een fasegevcelige gelijk- 8402024 * % PHN 11.073 3 richter 16 die met een centrale besturingsinrichting 18 is verbonden.

De centrale besturingsinrichting 18 stuurt verder een modulator 20 voor de radiofrequente bron 12, de voedingsbron 8 voor de gradientspoelen en een monitor 22 voor beeldweergave. Een hoogfrequent oscillator 24 5 stuurt zowel de modulator 20 als de meetsignalen verwerkende fasege-voelige gelijkrichter 16. Voor eventuele koeling van magneetspoelen voor het hoofdveld dient een koelinrichting 26 met koelleidingen 27. Een dergelijke koeliurichting kan uitgevoerd zijn als waterkoeling voor weer-standsspoelen of als vloeibare heliumkoeling voor supergeleidende magneetspoelen. De binnen de magneetstelsels 2 en 4 geplaatste zendspoelen 10 cmsluiten een meetruimte 28 die bij een apparaat voor medische diagnostische meting ruim genoeg is voor het omvatten van patiënten binnen ruim te stellen voorkomende cmvangsgrenzen. In de meetruimte 28 zijn aldus een homogeen magneetveld H, voor positie selectie van af te 1g beelden doorsneden benodigde gradientvelden en een ruimtelijk homogeen radiofrequent wisselveld op te wekken.

In de ruimte binnen de magneetstelsel waar althans het hoofdveld H heerst is volgens de uitvinding een spoel met een luidspreker-element 30 opgencmen. Aan het luidsprekerelement kan voor communicatie 20 vanuit de meetruimte naar de omgeving een aangepaste microfoon zijn toegevoegd, maar het is ook mogelijk het luidsprekerelement zelf als microfoon te gebruiken.

Een luidsprekerelement zoals geschetst in figuur 2 bevat een spoel 32 die is aangebracht op een drager 34. De drager is hier een 25 relatief dun, buigzaam plaatje, bijvoorbeeld een printplaatje uit polyester met afmetingen van ongeveer 10 x 5 crn^ en een dikte van ongeveer 0,1 mm. De op de drager aangebrachte spoel omvat bijvoorbeeld 50 a 100 windingen en heeft daarbij een weerstand van bijvoorbeeld 50 ohm. De spoel wordt zodanig in het apparaat geplaatst, dat wikkel-gedeelten 36, verder de wikkelingen in de lengterichting te noemen,

vU

samenvallen met de richting van het hoofdmagneetveld H aldaar. Deze wikkel-gedeelten zullen derhave geen Lorentzkrachten ondervinden. Wikkelgedeelten 38 en 40, die bij die positionering loodrecht op het hoofdveld zijn gericht zullen bij strocmvoering een Lorentzkracht ondervinden.

35 Bij de aangegeven richting van het magneetveld H en een stroom I door de spoel werken die in de richting van de pijlen 39 en 41. Met een ondersteuning 42 is de drager met de spoel ter plaatse van het wikkel-gedeelte 40 locaal gefixeerd en de lorentzkracht zal daar derhalve geen 8402024 ί1 ί.

PHN 11.073 4 verplaatsing teweeg kunnen brengen. De Lorentzkracht op het vrij gelegen wikkelgedeelte 38 zal de drager 34 doen buigen in een met stippellijnen 44 aangegeven vorm. Een op de drager gemonteerde steunplaat 46 zorgt daarbij voor een volledige overdracht van deze verplaatsing aan een 5 luidsprekerconus 48 van het luidsprekerelement. Hierdoor kan via bekrachtiging van de spoel acoustische informatie worden overgedragen. Het is duidelijk, dat de spoel bijvoorbeeld ook ellipsvormig kan zijn. De spoel zal dan bij voorkeur met de lange ellipsas in de richting van het magneetveld H worden geplaatst maar evenals voor een rechthoekige spoel is dat 10 niet noodzakelijk. Aan de onderzijde van de drager 32 kan een tweede, bij voorkeur gelijke, spoel zijn aangebracht. De beide spoelen kunnen dan naar gelang de electronische aanpassing parallel of in serie worden geschakeld. Evenzo kan elk van de spoelen aan een zijde van de drager uit meerdere in een parallel schakeling opgenomen deelspoelen van bij-15 voorbeeld elk 25 ohm zijn samengesteld.

In plaats van een buigzame drager waarbij de verplaatsing geheel door de doorbuiging van de drager wordt bepaald, kan ook worden gewerkt met een minder buigzame of geheel starre drager die roteerbaar om een as dwars op de lengterichting van de spoel met een ondersteuning 20 als 42 is verbonden. In beide uitvoeringen kan de ondersteuning 42 ook in het midden van de spoel zijn aangebracht. Met de ondersteuning 42 kan het luidsprekerelement bijvoorbeeld aan een binnenzijde van het magneet-stelsel van het kemspin resonantie apparaat worden bevestigd. Het kan daarbij voor alle onderzoekingen een zelfde vaste plaats innemen en behoeft 25 dus niet aan de positie of oriëntatie van een patiënt te worden aangepast. Berekeningen tonen aan, dat het hoofdveld H zeker voor apparaten met veldsterkte vanaf 0,5 Tesla, ruim voldoende is voor het activeren van een dergelijk luidsprekerelement. Eveneens kan worden berekend, dat de bij de kemspin resonantie onderzoek te gebruiken gradientvelden en de 30 radiofrequente zendvelden geen nadelige invloed op het luidsprekerelement hebben. Anderzijds volgt uit berekeningen, dat het veld in de meetruimte als de toevoerdraden voor de spoel worden getwist, niet storend wordt beïnvloed door het magneetveld van de toevoerdraden of van de spoel van het luidsprekerelement.

35 In een praktische uitvoering is aan het luidsprekerelement een bijvoorbeeld elektrostatische microfoon toegevoegd voor coirrnunicatie vanuit de meetruimte naar de omgeving. Het verdient aanbeveling ook de toevoerdraden van de microfoon, voor zover deze zich in de veldruimte 8402024 PHN 11.073 5 bevinden getwist uit te voeren. Een praktische uitvoering van een luidsprekerelement 30 met een microfoon 50 is weergegeven in figuur 3.

De drager 34 met de spoel 32 is ingeklemd in een steunplaat 42 die hier via een relatief stevige plaat 52 is verbonden met een draagplaat 54 5 waarop een uiteinde 5ö van de luidspekerconus 48 is bevestigd. Het geheel is opgencmen in een doos 58 met een opening 60 voor de luidspreker.

De steunplaat 42 toont een verbinding 62 voor montage van het geheel in een magneetstelsel. Aan de verbinding 62 kan ook de door 58 zijn opgehangen.

10 In figuur 3 is een blokschema geschetst voor een communicatie systeem waarvan het beschreven luidsprekerelement deel uitmaakt. Een door een arts of andere gebruiker van het apparaat te activeren microfoon 70 en een door een patient te activeren microfoon 72 zijn beide via versterkers 74 en 76 gekoppeld met een multiplex schakeling 78. Met de 15 multiplex schakeling zijn eveneens via versterkers 80 en 82 een luidsprekerelement 84 voor de arts en een luidsprekerelement 86, als beschreven, voor de patient gekoppeld. De microfooningangen zijn hier verder via een dual comparator 88 gekoppeld met een stuurinrichting 90 met schakelaars 92 en 94. De stuurinrichting is eveneens gekoppeld met de multiplex 20 schakeling 78. Met de schakelaar 92 van de stuurinrichting kan de arts bijvoorbeeld de gewenste microfoon inschakelen en bijvoorbeeld voor het doorgeven van informatie aan de patient, de patientenmicrofoon tijdelijk uitschakelen. Anderzijds kan de arts bijvoorbeeld met de schakelaar 74 juist de microfoon van de patient vast ingeschakeld houden. De dual 25 comparator regelt bij niet activering van een van de schakelaars 92 of 94 welke microfoon actief is, bijvoorbeeld op de sterkte van het signaal daarvan. Bij gebruik van bijvoorbeeld electrostatische microfoons zijn, vanwege de gewenste hoge ingangs-impedantie daarvan de voorver-sterkers 74 en 76 als EET voorversterkers uitgevoerd. Aan de multiplex 3Q schakeling kan indien gewenst een sterkteregeling voor elk van beide acoustische verbindingen zijn toegevoegd.

35 8402024

Claims (7)

1. Kemspin resonantie apparaat met een hoofdmagneetstelsel (2) voor het opwekken van een homogeen hoofdmagneetveld (H) in een onderzoekruimte (28) en net een acoustisch communicatie systeem tussen de omgeving en de onderzoekruimte met het kenmerk, dat het acoustische 5 communicatie systeem is uitgerust met een in het hoofdmagneetveld te plaatsen magnetische materiaal-vrij luidsprekerelement (30) waarvoor het aldaar op te wekken hoofdmagneetstelsel (H) als Lorentzkracht introducerend magneetveld fungeert.

2. Kernspin resonantie apparaat volgens conclusie 1, met het 10 kenmerk, dat het luidsprekerelement een locaal tegen verplaatsing ingeklemde spcelwikkeling (32) bevat, die aan een vrij liggend uiteinde (38) van een luidsprekerconus (48) is voorzien.

3. Kernspin resonantie apparaat volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de spoelwikkeling is aangebracht op een aan een zijde (40) 15 ingeklemde flexibele drager (34) waaraan aan een daarvan afgewend gelegen uiteinde (38) een luidsprekerconus (48) is aangehracht.

4. Kernspin resonantie apparaat volgens conclusie 2, net het kenmerk, dat de spoelwikkeling (32) locaal roteerbaar met een gefixeerde drager (42) is verbonden.

5. Kemspin resonantie apparaat volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de spoelwikkeling substantieel rechthoekig is en aan een kortere zijde is ingeklemd respectievelijk de luidsprekerconus (48) draagt.

6. Kernspin resonantie apparaat volgens een der voorgaande 25 conclusies, met het kenmerk, dat in het communicatie systeem een magnetisch materiaal-vrije microfoon (50) is opgenomen.

7. Kernspin resonantie apparaat volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het luidsprekerelement deel uit maakt van een bi-way acoustisch communicatie systeem. 30 8402024 35