NL8502612A

NL8502612A - Magnetisch resonantie apparaat met ontkoppelende detectie surface spoel.

Info

Publication number: NL8502612A
Application number: NL8502612A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1985-09-25
Filing date: 1985-09-25
Publication date: 1987-04-16
Also published as: EP0218290A1; JPS6274353A; JPH0755220B2; EP0218290B1; US4839595A; DE3669207D1

Description

* « PHN 11.500 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken.

Magnetisch resonantie apparaat met ontkoppelende detectie surface spoel.

De uitvinding heeft betrekking op een magnetisch resonantie apparaat met een magneet voor het opwekken van een stationair magneetveld, een rf zendspoel, een rf meetspoel in de vorm van een oppervlaktespoel en electronische schakelcircuits voor rf exitatie en 5 detectie.

Een dergelijk apparaat is bekend uit Nature No. 283, 1980, pp 167-170. In een aldaar beschreven uitvoering worden problemen ondervonden doordat enerzijds de zendspoel relatief sterke stromen in de meetspoel opwekt waartegen het rf detectie circuit moet worden 10 beveiligd en anderzijds een geactiveerde meetspoel de homogeniteit van het zendveld verstoord.

De uitvinding beoogt deze bezwaren te ondervangen en daartoe heeft een magnetisch resonantie apparaat van de in de aanhef genoemde soort tot kenmerk, dat de meetspoel een electromagnetische 15 koppeling tussen de zendspoel en de meetspoel compenserende geometrie heeft.

Doordat in een apparaat volgens de uitvinding de geometrie van de meetspoel het induceren van stromen daarin door de zendspoel verhindert, treden de genoemde ongewenste effecten hier, ook 20 zonder blokkerende voorzieningen in het detectie circuit, niet op.

In een voorkeursuitvoering bevat de meetspoel twee in een plat vlak gelegen spoeldelen met onderling tegengestelde gerichte en gelijke oppervlakken omsluitende wikkelingen.

Zowel bij een lineair als bij een roterend spatieel 25 homogeen zendveld zal in een dergelijke spoel en in een eerste spoeldeel geïnduceerde stroom steeds worden gecompenseerd door een in het tweede spoeldeel geïnduceerde stroom en ontstaat aan de ingangsklemmen van de spoel dus geen emk. Voor een goede compensatie is het gewenst dat de spoel zodanig in het apparaat is gemonteerd, dat een symmetrie-as van 30 een daardoor bepaald oppervlak in een vlak dwars op de richting van het zendveld ligt.

In een verdere uitvoeringsvorm heeft de meetspoel een 3 5 Λ 2 * V

PHN 11.500 2 dakvorm waarbij de scheiding tussen de twee spoeldelen samenvalt met de nok van het dak. Een dergelijke spoel is niet bruikbaar voor een roterend zendveld maar kan voor een lineair zendveld voordelen opleveren doordat het meetgebied aangepast kan worden aan de vorm van het object.

5 Zowel voor een lineair als voor een roterend zendveld kunnen beide spoeldelen ook onder elkaar zijn opgesteld. Daarbij zal, om meetsignalen te kunnen detecteren een minimale onderlinge afstand aangehouden moeten worden. Deze afstand kan weer aan een, dan tussen de beide spoeldelen op te stellen object worden aangepast.

10 In een verdere voorkeursuitvoering omvat de spoel meer dan twee, bijvoorbeeld drie deelspoelen waarvan het totale oppervlak weer door ten minste een symmetrie-as in twee gelijke delen opdeelbaar is en waarbij het som oppervlak van een eerste verzameling deelspoelen gelijk is aan het som oppervlak van een tweede verzameling deelspoelen. 15 In een apparaat kunnen ook meerdere van dergelijke spoelen worden gebruikt waarbij de oriëntatie ten opzichte van het zendveld zodanig wordt gekozen, dat voor een door de spoelen omsloten gebied, onder behoud van stroomcompensatie in de spoelen, een maximale meetgevoeligheid optreedt.

20 Aan de hand van de tekening zullen in het navolgende enkele voorkeursuitvoeringen volgens de uitvinding nader worden beschreven. In de tekening toont : fig. 1 een schetsmatige weergave van een magnetisch resonantie apparaat uitgerust met een opgedeelde oppervlaktespoel als 25 meetspoel, fig. 2 voorbeelden van oppervlaktespoelen daarvoor.

Een magnetisch resonantie apparaat zoals weergegven in figuur 1 bevat een magneetstelsel 2 voor het opwekken van een stationair homogeen magneetveld, een magneetstelsel 4 voor het opwekken van 30 magnetische gradientvelden, voedingsbronnen 6 en 8 voor respectievelijk het magneetstelsel 2 en het magneetstelsel 4. Een magneetspoel 10 dienende voor het opwekken van een rf magnetisch wisselveld is aangesloten op een radiofrequentbron 12. Voor detectie van, door het rf zendveld in een te onderzoeken object opgewekte magnetische resonantie 35 signalen is een oppervlaktespoel 13 opgenomen. Voor het uitlezen is de spoel 13 verbonden met een signaalversterker 14. De signaalversterker 14 is verbonden met een fasegevoelige gelijkrichter 16 die met een centrale a k f. 9 s * 4

U«.» J é» J L

* Λ PHN 11.500 3 besturingsinrichting 18 is verbonden. De centrale besturingsinrichting 18 stuurt verder een modulator 20 voor de radiofrequentbron 12, de voedingsbron 8 voor de gradientspoelen en een monitor 22 voor beeldweergave. Een hoogfrequent oscillator 24 stuurt zowel de modulator 5 20 als de meetsignalen verwerkende fasegevoelige gelijkrichter 16. Voor eventuele koeling dient een koelinrichting 26 met koelleidingen 27. Een dergelijke koelinrichting kan uitgevoerd zijn als waterkoeling voorweerstandsspoelen of als een vloeibaar helium dewarstelsel voor supergeleidende spoelen. De binnen de magneetstelsels 2 en 4 geplaatste 10 zendspoel 10 omsluit een meetruimte 28 die bij een apparaat voor medisch diagnostische metingen voldoende ruimte biedt voor opname van patiënten. In de meetruimte 28 zijn aldus een stationair magneetveld, gradientvelden voor positie selectie van af te beelden doorsneden en een ruimtelijk homogeen radiofrequent wisselveld op te wekken. Binnen de 15 ruimte 28 is een oppervlaktespoel 13, bij voorkeur positioneerbaar gemonteerd. Voor bepaalde onderzoeken zoals aan rugwervels kan het gunstig zijn de spoel op te nemen in een draagtafel voor de patient, welke niet weergegeven draagtafel axiaal in de meetruimte verplaatsbaar en radiaal instelbaar is. Ook kan een meetspoel zodanig zijn te monteren 20 dat deze aan een te onderzoeken lichaamsdeel aangepast kan worden. Een dergeljke spoel is dan bij voorkeur tijdens het verloop van het onderzoek in feite aan de patient gekoppeld en beweegt bij heroriëntering van de patient met de patient mee.

Een oppervlaktespoel zoals geschetst in fig. 2a omvat 25 twee deelwindingen 50 en 52 met onderling, zoals met pijlen is aangegeven, tegengestelde stroomrichtingen. Wordt door een van de deelwindingen, een, bijvoorbeeld door een zendspoel opgewekte magnetische flux, ingevangen en derhalve een stroom opgewekt, dan wordt die gecompenseerd door een in de andere deelspoel opgewekte tegengesteld 30 gerichte stroom. Als de deelspoelen onderling gelijk zijn, in het bijzonder een onderling gelijk effectief oppervlak, dat wil hier zeggen de projectie van de oppervlakten dwars op de richting van het zendveld omsluiten, zal de in beide spoeldelen ingevangen flux gelijk zijn zolang het de flux opwekkende veld ruimtelijk homogeen is. Onder ruimtelijk 35 homogeen wordt hier verstaan, op elk moment in de relevante ruimte in sterkte en richting gelijk. Voor de werking van de uitvinding is het dus, onder behoud van bovengenoemde voorwaarde, minder relevant hoe de 3502512.

* PHN 11.500 4 opgedeelde spoel in het zendveld is geörienteerd. Voor de grootte van een door de raeetspoel effectief te meten gebied kan de oriëntatie wel van belang zijn. Uit metingen van het veld van de spoel kan, gebaseerd op het hier geldende reciprociteitsbeginsel worden bepaald hoe ver een 5 effectief meetveld van de spoel zich uitstrekt. Voor een algemenere beschouwing hierover wordt verwezen naar een artikel in "Journal of Magnetic Resonance", 62, 1985, pp 397-405.

In magnetische resonantie apparaten wordt vaak gewerkt met meerdere meetspoelen voor een meting, bijvoorbeeld aan een specifiek 10 lichaamsdeel. Ook daarbij kan met vrucht gebruik gemaakt worden van oppervlaktespoelen volgens de uitvinding. De spoelen worden daarbij zodanig ten opzichte van een te onderzoeken object en ten opzichte van elkaar gemonteerd, dat voor een omsloten meetgebied een zo gunstig mogelijke meetsignaalresonantie optreedt. Zo kunnen bijvoorbeeld voor 15 onderzoek aan een knie vier oppervlaktespoelen in een regelmatige vierhoek om de knie zijn gegroepeerd waarbij een symmetrie-as van elk van de opgedeelde spoelen, met een in de z-richting gericht zendveld, in het x-y vlak ligt.

In fig. 2b is een uitvoeringsvoorbeeldvan een 20 oppervlaktespoel met drie deelspoelen 60, 62 en 64 geschetst. Het oppervlak van de spoel 64 is hier gelijk aan de som van de oppervlakken van de spoelen 60 en 62 en de richting van de geïnduceerde stroom is met pijlen aangegeven. Ook hier zal met een oriëntatie in een zendveld met een van de symmetrie-assen 68 of 70 in een vlak dwars op het 25 zendveld tussen klemmen 67 en 69 geen emk worden opgewekt.

In een apparaat werkend met een in richting stationair zendveld behoeven de twee onderling gelijke oppervlaktegedeelten niet in een vlak te liggen maar is bijvoorbeeld overeenkomstig fig. 2c ook een dakvorm toelaatbaar waarbij een nok 72 van het dak weer als 30 symmetrielijn in een vlak dwars op het zendveld ligt en de twee dakgedeelten 74 en 76 onder gelijke hoeken met een zendveld zijn geörienteerd. Op overeenkomstige wijze kan derhalve ook gewerkt worden met een spoel die een gedeelte van een cylindermantel als oppervlak omsluit. In de in fig. 2a geschetse spoel kunnen de lijnen 54 35 en 56 als symmetrie-as optreden. Bij een dwars op het vlak van tekening gericht zendveld ligt voor een goede werking een van deze symmetrie-assen in het vlak van tekening maar kan de spoel om deze as, dus naar 85 0 2 6 12 PHN 11.500 5 keuze om een van de twee, geroteerd worden opgesteld.

Fig. 2d toont een oppervlaktespoel waarbij een spoeloppervlak diagonaalsgewijs in twee onderling gelijke oppervlaktegedeelten 80 en 82 is opgedeeld. Ook hier kan nog van twee 5 symmetrie-assen 84 en 86 gesproken worden waarvoor eerder genoemde voorwaarden gelden. Geometrisch heben de symmetrie-assen 84 en 86 een van de eerder genoemde symmetrie-assen afwijkend karakter maar dat is voor een ruimtelijk homogeen zendveld niet relevant.

In voorgaande uitvoeringsvoorbeelden is veelal uitgegaan 10 van rechthoekige spoeloppervlakken maar het is uit de beschrijving reeds duidelijk dat bijvoorbeeld ook met langs een middellijn opgedeelde cirkelvormige spoeloppervlakken gewerkt kan worden. Bepalend voor de vorm is, zolang aan de symmetrie-eisen voldaan is, vooral de omvang en geometrie van het objectgedeelte waarvan door de meetspoel signalen 15 worden gedetecteerd met een voldoende signaal-ruis verhouding.

3502812

Claims

1. Magnetisch resonantie apparaat dat een magneet voor het opwekken van een stationair magneetveld, een rf zendspoel, een rf meetspoel in de vorm van een oppevlaktespoel en electronische schakelcircuits voor rf exitatie en rf detectie, met het kenmerk, dat 5 de meetspoel een electromagnetische koppeling tussen de zendspoel en de meetspoel compenserende geometrie, heeft.

2. Magnetisch resonantie apparaat volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de meetspoel twee in een plat vlak gelegen deelspoelen met onderling tegengesteld gerichte en gelijke oppervlakken omsluitende 10 wikkelingen bevat.

3. Magnetisch resonantie apparaat volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de meetspoel meer dan twee in een plat vlak gelegen deelspoelen bevat, de som van oppervlakken van een eerste verzameling deelspoelen gelijk is aan de som van oppervlakken van een tweede 15 verzameling deelspoelen en de gezamenlijke spoel althans een symmetrie-as bevat die het totale oppervlak in twee gelijke delen verdeelt.

4. Magnetisch resonantie apparaat volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat een substantieel rechthoekig totaal spoeloppervlak diagonaalsgwijs in. twee gelijke deeloppervlakken is opgedeeld.

5. Magnetisch resonantie apparaat volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de meetspoel twee, gemeten langs een loodlijn op het spoelopervlak, op een onderlinge afstand van elkaar gelegen deelspoelen bevat.

6. Magnetisch resonantie apparaat volgens conlcusie 1, met 25 het kenmerk, dat twee, door een symmetrie-as gescheiden onderling gelijke oppervlakte gedeelten van de spoel een dakvorm met de symmetrie-as als nok vormen.

7. Magnetisch resonantie apparaat volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat een meetspoel daarin zodanig is 30 geörienteerd, dat een symmetrie-as daarvan in een vlak dwars op de richting van het zendveld is gelegen.

8. Magnetisch resonantie apparaat volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de meetspoel meerdere oppervlaktespoelen bevat die zodanig zijn gemonteerd, dat daarin vanuit 35 een daardoor ingesloten metruimte een optimale resonantie somsignaal wordt opgewekt.

9. Magnetisch resonantie apparaat volgens conclusie 8, met 8592612 PHN 11.500 7 het kenmerk, dat de oppervlaktespoelen gezien vanuit de richting van het zendveld een regelmatige veelhoek vormen. 85 0 2 S 12