NL8603252A

NL8603252A - Magnetisch resonantie-apparaat met verstemde rf-spoel.

Info

Publication number: NL8603252A
Application number: NL8603252A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1986-12-22
Filing date: 1986-12-22
Publication date: 1988-07-18
Also published as: EP0276510A1; DE3771060D1; JPH01170447A; JP2588552B2; US4788503A; IL84885A0; EP0276510B1; CA1273398A

Description

i PHN 11.993 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Magnetisch resonantie-apparaat met verstemde RF-spoel.

De uitvinding heeft betrekking op een magnetisch resonantie-apparaat uitgerust met een substantieel cylindervormige RF-spoel, waarin met een aantal axiaal over een cylindermantel verlopende staafgeleiders en een aantal daarmee samenwerkende kapaciteiten een 5 substantieel cosinusvormige stroomverdeling over een cirkelcylindrische omtrek opwekbaar is. Een RF-spoel voor een dergelijk magnetisch resonantie-apparaat is bekend uit ÜS 4.339.718 en is gebaseerd op het reeds lang bekende inzicht dat voor een homogene veldverdeling in een dergelijke spoel een cosinusvormige stroomverdeling over de omtrek van 10 de cylindervormige spoel is vereist. Dergelijke spoelen worden ook wel bird-cage-spoelen genoemd en zijn in dergelijke magnetische resonantie-apparaten in verschillende uitvoeringen beschikbaar.

In een uitvoeringsvorm heeft de bird-cage-spoel als toepassing het opwekken en detekteren van een RF-veld voor het opwekken 15 en meten van magnetische resonantiesignalen in een lichaamsdeel van een patiënt. Nu wordt een dergelijke bird-cage-spoel vaak toegepast met een verdere spoel bijvoorbeeld een oppervlaktespoel, waarbij de bird-cage-spoel wordt gebruikt voor het opwekken van een RF-veld en de oppervlaktespoel wordt gebruikt voor het detekteren van de met het RF-20 veld opgewekte magnetische resonantiesignalen. Omdat de frekwentie van het RF-veld en van de magnetische resonantiesignalen hetzelfde is, zal de oppervlaktespoel de bird-cage-spoel bij het opwekken van het RF-veld storen en de bird-cage-spoel de oppervlaktespoel storen bij het detekteren van de magnetische resonantiesignalen.

25 Het is derhalve noodzakelijk dat de ene spoel wordt verstemd of uitgeschakeld indien de andere aktief is en vice versa om deze wederzijdse niet gewenste beïnvloeding te vermijden. Nu is het bekend dat verstemming van een resonantiekring wordt verkregen door kortsluiting van een kapaciteit. Dit principe zou ook in de bird-cage-30 spoel toegepast kunnen worden. Een dergelijke spoel bestaat echter uit een serieschakeling van spoelen en kapaciteiten. Het op één plaats kortsluiten van een kapaciteit verstemd de bird-cage-spoel zo weinig dat 85' ' ·" ·:” ΡΗΝ 11.993 2 Λ hiermee een voldoende ontkoppeling van de oppervlaktespoel wordt verkregen. Een voor de hand liggende oplossing van dit probleem zou zijn het op vele plaatsen kortsluiten van de kapaciteiten. Deze oplossing is echter technisch relatief ingewikkeld en tast ook de kwaliteit van de 5 spoel aan, hetgeen ongewenst is.

De uitvinding heeft tot doel om in een magnetisch resonantie-apparaat te voorzien dat is uitgerust met een bird-cage-spoel die op eenvoudige wijze kan worden verstemd. Een magnetisch resonantie-apparaat volgens de uitvinding heeft daartoe tot kenmerk, dat een 10 kapaciteit van de spoel overbrugbaar is met een induktief element. Bij een magnetisch resonantie-apparaat volgens de uitvinding waarbij slechts een kapaciteit met een induktief element wordt overbrugd, wordt de bird-cage-spoel reeds zodanig verstemd dat een voldoende ontkoppeling tussen de hiervoor genoemde spoelen wordt verkregen.

15 Een voorkeursuitvoeringsvorm van een magnetisch resonantie-apparaat volgens de uitvinding heeft tot kenmerk, dat het induktief element een voor radiofrekwenties geschikte transmissielijn is, waarbij een eerste respektievelijk tweede geleide aan een uiteinde van de transmissielijn aan de ene zijde respektievelijk aan de andere 20 zijde van de kapaciteit is aangesloten, en tussen de twee geleiders aan het andere uiteinde via een schakelaar een kortsluiting is te maken. Bij de voorkeursuitvoeringsvorm van het apparaat volgens de uitvinding wordt het induktief element gevormd door een voor radiofrewkenties geschikte transmissielijn, zoals een coax-kabel. Daarbij wordt de geleidende kern 25 en de mantel van de kabel respektievelijk aan de ene zijde en aan de andere zijde van een te overbruggen kapaciteit aangesloten. Daarbij is aan het andere uiteinde van de transmissielijn een diodebrugschakelaar geplaatst, die de kern met de mantel kan verbinden. Bij deze eenvoudige wijze van verstemmen van de bird-cage-spoel wordt met een elektronisch 30 bedienbare halfgeleiderschakelaar de verstemming in- of uitgeschakeld.

Van belang bij deze oplossing is dat de kwaliteit van deze RF-spoel niet wordt aangetast.

Een verdere uitvoeringsvorm van een magnetisch resonantie-apparaat volgens de uitvinding heeft het kenmerk, dat de radiofrekwente 35 energie via de transmissielijn wordt toegevoerd.

De uitvinding zal worden toegelicht aan de hand van in een tekening weergegeven voorbeelden, in welke tekening tonen: 8605252 « PHN 11.993 3 figuur 1 een magnetisch resonantie-apparaat volgens de uitvinding; figuur 2 een principeschema van een volgens de uitvinding te verstemmen RF-spoel; 5 figuur 3 een praktische uitvoeringsvorm geeft van een RF- spoel volgens de uitvinding; en figuur 4 een verdere uitvoeringsvorm van een RF-spoel volgens de uitvinding weergeeft.

Een kernspinresonantie-apparaat zoals weergegeven in 10 figuur 1 bevat een magneetstelsel 2 voor het opwekken van een stationair magneetveld HO, een magneetstelsel 4 voor het opwekken van magnetische gradiëntvelden en voedingsbronnen 6 en 8 respektievelijk voor het magneetstelsel 2 en het magneetstelsel 4. Een radiofrekwent magneetspoel 10 dient voor het opwekken van een radiofrekwent magnetisch wisselveld 15 en is daartoe aangesloten op radiofrekwente bron 12. Voor detektie van het door het radiofrekwente zendveld opgewekte resonantiesignaal in een te onderzoeken objekt wordt gebruik gemaakt van een radiofrekwente ontvangstspoel 13 (bijvoorbeeld een oppervlakte spoel), waartoe deze is verbonden met een signaalversterker 14. De signaalversterker 14 is 20 verbonden met een fasegevoelige gelijkrichter 16, die met een centrale besturingsinrichting 18 is verbonden. De centrale besturingsinrichting 18 stuurt verder een modulator 20 voor de radiofrekwente bron 12, de voedingsbron 8 voor de gradiëntspoelen en een monitor 22 voor beeldweergave. Een hoogfrekwentoscillator 24 stuurt zowel de modulator 25 20 als de meetsignaalverwerkende fasegevoelige gelijkrichter 16. De binnen de magneetstelsels 2 en 4 geplaatste zendspoel 12 omsluit een meetruimte 28 die bij een apparaat voor medisch diagnostische metingen ruim genoeg is voor het vervatten van een te onderzoeken patiënt. In de meetruimte 28 zijn dus een stationair magneetveld HO, 30 objektdoorsnedeselekterende gradiëntvelden en een ruimtelijk homogeen radiofrekwent wisselveld op te wekken. De radiofrekwentspoel 10 zal na het opwekken van een hoogradiofrekwent magneetveld snel uitgeschakeld moeten worden omdat daarna het opgewekte resonantiesignaal met de ontvangstspoel 13 gedetekteerd dient te worden. De radiofrekwente spoel 35 10 dient uitgeschakeld te worden om de detektie van de resonantiesignalen met de ontvangstspoel 13 niet te verstoren.

Om voorgaande eis in te vullen is derhalve een van de 8 6 0 : ' PHN 11.993 4 kapaciteiten van de bird-cage-spoel overbrugd met een induktief element. Dit induktief element is met elektronische schakelmiddelen inschakelbaar en uitschakelbaar. In figuur 2 is het principe van een bird-cage-spoel BL volgens de uitvinding weergegeven. De bird-cage-spoel 5 is in principe een serieketen met spoelen L1, .. Li, .. LN en kapaciteiten C1, .. Ci, .. CN zoals schematisch in figuur 2 is weergegeven. Verder is in figuur 2 weergegeven dat kapaciteit CN-1 overbrugbaar is met een induktief element Ld, dat in serie is geschakeld met een diodeschakelaar DB. Deze diodeschakelaar is met een daarop aan 10 te sluiten spanning Vdc snel in- en uitschakelbaar, zodat na het opwekken van een radiofrekwent magneetveld door de in figuur 2 getoonde ËL spoel deze snel uitschakelbaar is. De in figuur 2 getoonde halfgeleiderschakelaar DB kan een diodebrugschakelaar met PIN-diodes zijn maar ook een serieschakeling van enkele PIN-halfgeleiderdiodes zijn. 15 In figuur 3 is een praktische uitwerking van de bird-cage- spoel BL3 met induktief element Ld3 een schakelaar DB3 voor een magnetisch resonantie-apparaat volgens de uitvinding weergegeven. Zoals getekend in figuur 3 is de te overbruggen kapaciteit CN-1 enerzijds aangesloten op de kern van een radiofrekwente transmissielijn Ld3 en de 20 andere zijde van de kapaciteit CN-1 is aangesloten op de mantel ervan.

Aan het andere einde van de transmissielijn Ld3 is tussen de kern en de mantel ervan een diodebrugschakelaar DB3 opgenomen. De diodebrugschakelaar DB3 is door het aanleggen van een geschikte spanning Vdc3 tussen de twee andere aansluitpunten ervan in geleiding te brengen of in 25 spertoestand te brengen, hetgeen betekent dat in het eerste geval de transmissielijn de kapaciteit CN-1 overbrugd en in het andere geval als toevoerleiding dient voor radiofrekwent vermogen dat via een kapaciteit CM aan de kern wordt toegevoerd. Verder is de diodebrug DB3 parallel geschakeld met een kapaciteit CT en is de mantel via een verdere 30 kapaciteit CA met de massa verbonden. De kapaciteit CT wordt gebruikt om het geheel op de gewenste resonantiefrekwentie af te stemmen, indien de diodebrugschakeling DB3 niet is kortgesloten. De radiofrekwente energie wordt toegevoerd via een kapaciteit CM die nodig is om de impedantie van de in figuur 3 weergegeven schakeling aan te passen aan de 35 uitgangsimpedantie van de radiofrekwente zender 12 (figuur 1) opdat er geen reflekties optreden.

In figuur 4 is een variant van de praktische 1$ V «»’ βίΛ. 5» PHN 11.993 5 uitvoeringsvorm van figuur 3 weergegeven. De komponenten in figuur 4 welke qua gebruik en funktie identiek zijn met de komponenten in figuur 3 zijn met eenzelfde verwijzingscijfer voorzien. In figuur 4 is echter de diodebrug DB3 op een verdere transmissielijn LT aangesloten via welke 5 de radiofrekwente energie wordt toegevoerd. Het uiteinde van deze transmissielijn LT is nu aangesloten op de afstemkondensator CT, die de kern van de coaxiale kabel LT verbindt met diens mantel. Verder is de mantel van deze coaxiale kabel LT via een kapaciteit CA verbonden met massa en wordt de radiofrekwente energie toegevoerd aan de kern van de 10 coaxiale kabel LT via een aanpassingskapaciteit CM waarvan de andere zijde de ingang vormt.

β f i r? * ? % ?

Claims

1. Magnetisch resonantie-apparaat uitgerust met een substantieel cylindervormige RF-spoel, waarin met een aantal axiaal over de cylindermantel verlopende staafgeleiders en een aantal daarmee samenwerkende kapaciteiten een substantieel cosinusvormige 5 stroomverdeling over een cirkelcylindrische omtrek opwekbaar is, met het kenmerk, dat een kapaciteit van de spoel overbrugbaar is met een induktief element.

2. Magnetisch resonantie-apparaat volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het induktief element een voor radiofrekwenties 10 geschikte transmissielijn is, waarbij een eerste respektievelijk tweede geleider aan een uiteinde van de transmissielijn aan de ene zijde respektievelijk aan de andere zijde van de kapaciteit is aangesloten en tussen de twee geleiders aan het andere uiteinde via een schakelaar een kortsluiting is te maken.

3. Magnetisch resonantie-apparaat volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de transmissielijn een coaxiale kabel is.

4. Magnetisch resonantie-apparaat volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de schakelaar een diodebrugschakelaar is.

5. Magnetisch resonantie-apparaat volgens conclusie 4, met 20 het kenmerk, dat de diodes in de diodebrugschakelaar PIN-diodes zijn.

6. Magnetisch resonantie-apparaat volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de RF-energie bij ingeschakelde toestand van de spoel via de transmissielijn toevoerbaar is. 8β δ 3 2 5 2