NL8500844A - Mr apparaat met twee orthogonale rf spoelenpaar. - Google Patents

Description

* ..........

PHN 11.329 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

MR apparaat met twee orthogonale rf spoelenpaar.

De uitvinding heeft betrekking op een magnetisch resonantie apparaat met een magneetstelsel voor het opwekken van een statisch hoofdmagneetveld, met een, twee onderling orthogonaal opgestelde spoelen bevattende radiofrequent spoelenstelsel voor exitatie dan wel detectie 5 van magnetische resonantie signalen, met een, hst spoelenstelsel omvattende electrisch schakelcircuit voor sturen dan wel uitlezen van het spoelenstelsel en met een radiofrequent voedingsbron.

Een dergelijk apparaat is beschreven in het artikel Quadrature Detection in the Laboratory Frame van D.I. Hoult e.a. gepubliceerd 10 in Magnetic Resonance in Medicine I, 1984, pp 339-353, verder het Hoult artikel te noemen.

Het geheel van de aldaar beschreven kwadratuur spoelen in een magnetisch resonantie apparaat heeft als voordelen een betere signaal-ruis verhouding, een reductie van eddy current verstoringen en van de 15 benodigde voedingsenergie. Bij gebruik van kwadratuurspoelen bij magnetische resonantie metingen treedt evenwel een zeer storende fase verschuiving tussen de exitatie en de detectie op. Ook reeds voor een gedeeltelijk compensatie is een zeer complexe sturingsschakeling nodig waardoor de betrouwbaarheid en eenvoud van het apparaat verloren gaan.

20 De uitvinding beoogt dit bezwaar te ondervangen en daartoe heeft een magnetisch resonantie apparaat van de in de aanhef genoemde soort tot kenmerk, dat het schakelcircuit voor impedantie en faseaanpassing bij exitatie en detectie een eerste en een tweede spoel verbindende eerste 1/4 λ geleider en een de tweede spoel met een uitgangsversterker 25 verbindende tweede 1/4 λ geleider bevat.

In een apparaat volgens de uitvinding kan nu, door er zorg voor te dragen dat bij exitatie de tweede 1/4 A geleider in kortsluitende verbinding staande een oneindige impedantie vormt. Beide spoelen zijn nu op een gelijke impedantie gematched en de eerste 1/4 A geleider vormt 30 de gewenste 90° vertraging. De impedantie daarvan is zodanig aangepast aan de impedantie van het tweede spoelenpaar dat beide inpedanties gezamenlijk een juiste impedantie aanpassing voor de voedingsbron vormen. Bij detectie is de voedingsbron losgekoppeld en verzorgen de 1/4 A geleiders 8500344 PHN 11.329 2 en verdere schakelelementen de impedantie aanpassing aan het detectiesysteem waarbij tevens een 90° faseverschuiving optreedt.

In een voorkeursuitvoering bevat de schakelinrichting een de voedingsbron aankoppelbare η A geleider. Bij exitatie vormt de 5 tweede, in kortsluitende verbinding met de detectieinrichting staande, een oneindige impedantie. Bij detectie is bij nu van de voedingsbron losgekoppelde η λ geleider de impedantie van het eerste spoelenpaar oneindig. Het eerste spoelenpaar is door de eerste 1/4 λ geleider parallel aangesloten op het tweede spoelenpaar waardoor weer een juiste aanpassing, 10 nu aan de signaalversterker is gerealiseerd. Door deze schakeling is weer met steeds de juiste vertraging de aanpassing van de impedantie aan de voedingsbron dan vel aan de signaalversterker verzekerd.

In een voorkeursuitvoering zijn de impedanties van de nA geleider en van de tweede 1/4 λ geleider gelijk aan 50 ohm en is daarmede met 15 een kring impedantie voor elk van de spoelenparen van 100 ohm de impedantie van de eerste 1/4 λ geleider gelijk aan 100 ohm. Hierdoor is een 50 ohm aanpassing voor gebruikelijke signaalversterkers gerealiseerd.

In een verdere uitvoering is elk van de spoelenparen uitgerust met een capaciteit voor speudo symmetrische aansturing waardoor de aan-20 sturing op eenvoudige wijze storingsvrij kan worden gerealiseerd.

Voor aansluiting van de tweede 1/4 λ geleider aan de signaalversterker is bijvoorbeeld gebruik gemaakt van een diodeschakeling waarmede automatische aanpassing aan exitatie en detectie wordt gerealiseerd .

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

In de tekening toont :

Figuur 1 een blokschema van een magnetisch resonantie apparaat, en 30 Figuur 2 een schakelschema met een radiofrequent spoelenstelsel daarvoor.

Een magnetisch resonantie apparaat zoals weergegeven in figuur 1 bevat magneetspoelen 2 voor het opwekken van een stationair magneetveld, magneetspoelen 4 voor het opwekken van een quasi stationair gradient-35 veld, een voedingsbron 6 voor de magneetspoelen 2 en een voedingsbron 8 voor de magneetspoelen 4. Een spoelenstelsel 10 dient hier zowel voor het opwekken van een radiofrequent gepulseerd magneetveld, en is daartoe met een radiofrequentbron 12 verbindbaar, als voor het detecteren 8500344 * ....... 1,11,1 ' ·.......ι“,·π™· PEN 11.329 3 van door bet radiofrequente veld in een te meten object opgewekte kernspinresonantie. Bij het detecteren is de spoel 10 verbonden met een detectieversterker 14. De versterker 14 is hier verbonden met een gelijk-richter 16 die met een centrale besturingsinrichting 18 is verbonden.

5 De centrale besturingsinrichting 18 bestuurt verder een modulator 20 voor de radiofrequentbron 12, de voedingsbron 8 voor het quasi stationaire gradientveld en een monitor 22 voor beeldweergave. Een hoogfre-quentoscillator 24 stuurt zowel de modulator 20 voor de radiofrequentbron 12 als de meetsignalen verwerkende fasegevoelige gelijkrichter 16.

10 Een faraday kooi 26 cmsluit een meetruimte 28 in het apparaat.

Een in figuur 2 weergegeven schakelschema omvat een eerste spoelenpaar 30 en een tweede spoelenpaar 32. Deze spoelenparen vormen onderling orthogonaal opgesteld in de meetruimte 28, het spoelenstelsel 10 zoals aangegeven in Figuur 1. In het schakelschema zijn verder de 15 radiofrequent voedingsbron 12 en de detectarinrichting 14 uit figuur 1 aangegeven. Via een schakelaar 34 kan voor exitatie de bron 12 warden aangesloten en wel via een η λ geleider 36 aan het eerste spoelenpaar en verder via een eerste 1/4 A geleider 38 aan het tweede spoelenpaar dat via een tweede 1/4 λ geleider 40 via een diodeschakeling 11 en een 20 voorver sterker 13 kan worden aangesloten aan de detector inrichting 14.

De aansluiting van de η λ geleider 36 en de eerste 1/4 A geleider 38 vindt hier plaats via een eerste matching capaciteit C40 en een eerste capaciteit C42 voor een pseudo symmetrische aansturing van het spoelenpaar zoals beschreven in de door Aanvraagster ingediende 25 Nederlandse octrooiaanvrage NL 8402380 en over een samen met een impedantie 44 in een lus voor de inductie 46 opgenomen eerste tuning capaciteit C48. Op overeenkomstige wijze zijn de eerste 1/4 λ geleider 38 en de tweede 1/4 λ geleider 40 via een tweede matching capaciteit C50 en een tweede capaciteit C52 voor pseudo synmetrische aansturing 30 van het tweede spoelenpaar 32 en over een samen met een impedantie 54 in een lus voor een inductie 56 opgencmen tuning capaciteit C58.

Bij exitatie van het spoelenstelsel is de schakelaar 34 gesloten en vormt de diodeschakeling 11 voor de relatief sterke zendpulsen een kortsluiting. De tweede 1/4 A geleider 40 vormt aldus 35 een oneindige impedantie. Indien beide spoelenparen bijvoorbeeld op 100 ohm zijn gematched vormt de eerste 1/4 λ geleider 38 een 90° vertragingslijn en vormt een 100 ohm karakteristiek impedantie daarvan een juiste aanpassing aan de 100 ohm impedantie van het tweede spoelen- 8 5 0 0 3 4 4 PHN 11.329 4 paar 32. Aan een uitgang 60 van de η λ geleider staan dan twee inpedanties van elk 100 ohm parallel en is een juiste 50 ohm impedantie aanpassing aan de eveneens 50 ohm impedantie afgestemde voedingsbron 12 gerealiseerd.

Bij detectie is de schakelaar 34 geopend. Schakelen van deze 5 schakelaar kan gemakkelijk, en wordt gebruikelijk ook, automatisch doorgevoerd. Door den geleider 36 is de impedantie naar de voeding toe nu oneindig. Het nog steeds op 100 ohm gematched eerste spoelenpaar is nu via een 90° vertragingslijn vormende 100 ohm, 1/4 λ geleider 40 parallel met het op 100 ohm gematched tweede spoelenpaar aangesloten 10 aan de voor de nu optredende kleine signalen open diodeschakeling 11.

De twee 100 ohm parallel geschakelde elementen te weten de tweede 1/4 λ geleider 40 en het tweede spoelenpaar 32 vormen nu samen weer een juiste aanpassing aan de 50 ohm ingangsimpedantie van de voor-versterker 11 van de detectorinrichting 14. Met deze schakeling is dus 15 met uiterst eenvoudige middelen zowel een uit het oogpunt van de impedantie als uit het oogpunt van de gewenste vertragingslijnen een optimale aanpassing gerealiseerd. De waarde van 50 ohm impedantie als hierboven genoemd is formeel relatief willekeurig gekozen maar zeer praktisch omdat vele electronische elementen daarop zijn ingesteld. Indien gewenst 20 kan, zolang de juiste onderlinge verhoudingen worden aangehouden, ook met andere impedanties worden gewerkt.

25 30 3500844 35

Claims (6)

1. Magnetisch resonantie apparaat net een magneetstelsel (2) voor het opwekken van een statisch hoofdmagneetveld, met een, twee onderling orthogonaal opgestelde spoelen bevattend radiofrequent spoelen-stelsei (10) voor exitatie dan vel detectie van magnetische resonantie 5 signalen, met een het spoelenstelsel omvattend electronisch schakel-circuit voor sturen respectievelijk uitlezen van het spoelenstelsel (10) en met een radiofrequente voedingsbron (12), met het kenmerk/ dat het schakelcircuit een eerste (30) en een tweede spoel (32) verbindende eerste 1/4 λ geleider (38) en een de tweede spoel met een uitgangsversterker 10 (13, 14) verbindende tweede 1/4 λ geleider (40) bevat.

2. Magnetisch resonantie apparaat volgens conclusie 1, met iet kenmerk, dat het schakelcircuit verder een de radiofrequente voedingsbron aansluitbare η λ geleider (36) bevat.

3. Magnetisch resonantie apparaat volgens conclusie 2, met het 15 kenmerk, dat de η λ geleider en de tweede 1/4 λ geleider een onderling gelijke impedantie hebben die gelijk is aan de helft van de impedantie van de eerste 1/4 λ geleider waarvan de impedantie gelijk is aan de afstemimpedantie van elk van de onderling orthogonale spoelen.

4. Magnetisch resonantie apparaat volgens conclusie 3, met het 20 kenmerk, dat de afstemimpedantie van de spoelen gelijk is aan 100 Ohm.

5. Magnetisch resonantie apparaat volgens conclusie 1, 2, 3 of 4, met het kenmerk, dat de twee onderling orthogonale spoelen elk van een tuning capaciteit (C48, C58), een matching capaciteit (C40, C50) en een capaciteit (C42, C52) voor een pseudo symmetrische sturing zijn voorzien. 25

6. Magnetisch resonantie apparaat volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de tweede 1/4 λ geleider via een stelsel (11) van twee tegengesteld geschakelde, tijdens exitatie een kortsluiting vormende dioden met een uitgangssignaal versterker (13) zijn verbonden. 30 8500844 35