NL8903066A

NL8903066A - Magnetisch resonantie apparaat met beeldfout reductie.

Info

Publication number: NL8903066A
Application number: NL8903066A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1989-12-14
Filing date: 1989-12-14
Publication date: 1991-07-01
Also published as: US5185575A; CN1052554A; IL96631A0; JPH04117943A; EP0432850A1

Description

De uitvinding heeft betrekking op een magnetisch resonantie apparaat voor opwekking en detectie van magnetische resonantiesignalen, uitgerust met een magneet voor het opwekken van een stationair magneetveld, een gradiëntspoelenstelsel voor het opwekken van gradiëntvelden en met middelen voor correctie van beeldafwijkingen als gevolg van locale veldafwijkingen.

Een dergelijke magnetische resonantieapparaat is bekend uit ÜS 4.591.789. In een aldaar beschreven apparaat worden veldafwijkingen gemeten en op grond daarvan een door het locale veld bepaalde locatie, verder ook veldlocatie te noemen, van een objectpunt verschoven naar een geometrische juiste locatie daarvoor. Voor strikt geometrische, monotoon verlopende afwijkingen van gradiëntvelden binnen een onderzoekruimte kan aldus worden gecorrigeerd. Voor inhomogeniteiten in veldgradienten, bijvoorbeeld zodanig dat in meerdere geometrische locaties ongewild een gelijke veldsterkte heerst, kan niet op deze wijze worden gecorrigeerd. Daarbij immers worden meerdere gebieden van een object - door locaal gelijke veldsterkte - afgebeeld in een enkel beeldgebied. Beeldfouten, ook wel artefakten genoemd, treden bijvoorbeeld ook op doordat resonantie signalen vanuit deelgebieden van een object, buiten een onderzoek volume gelegen, door gelijke veldlocatie als object gedeelten binnen het onderzoekvolume ten onrechte in de beeldvorming bijdragen. Het laatste zal vooral optreden in apparaten met een magneetstelsel met een ten opzichte van een te onderzoeken object relatief geringe dwars afmeting waardoor de afstand tussen perifere object gedeelten en stroomwikkelingen van het spoelenstelsel relatief gering zijn. Overeenkomstige fouten kunnen optreden als gevolg van veldsterkte verstoringen in het hoofdmagneetveld nabij axiale uiteinden van de magneet. Hierdoor kan een aldaar aangelegd gradientveld bijvoorbeeld locaal worden gecompenseerd waardoor de positiebepaling teloor gaat. Deze artefacten zullen vooral optreden in magneetstelsels met een relatief geringe axiale afmeting.

Het optreden van een deel van bovengenoemde beeldfouten kan worden voorkomen door in een magnetisch resonantie apparaat een magneetstelsel, met ten opzichte van te meten objecten - zoals te onderzoeken patiënten - een grote dwarsafmeting en een grote lengte. Vooral een grotere diameter is uiterst ongunstig vanwege het benodigde vermogen, bij gebruikmaking van een supergeleidende hoofdmagneet is daarbij vooral het vermogen voor het aanleggen van gradientvelden van belang. Een langere magneet maakt het apparaat duur en patiënt-onvriendelijk.

De uitvinding beoogt genoemde bezwaren te ondervangen en daartoe heeft een magnetisch resonantie apparaat van de in de aanhef genoemde soort volgens de uitvinding tot kenmerk, dat in het magneetstelsel een hogere-orde multipoolsysteem is opgenomen voor het opwekken van een magneetveld dat nabij stroomgeleiders van het magneetstelsel relatief sterk is en in radiale zin gemeten op grotere afstand daarvan verwaarloosbaar zwak is.

Doordat in een magnetisch resonantie apparaat volgens de uitvinding met behulp van een multipoolstelsel locaal relatief sterke velden kunnen worden opgewekt zal de frequentie van aldaar opgezochte resonantie signalen gemakkelijk buiten een te meten frequentie traject kunnen worden gebracht.

In een voorkeursuitvoering bevat het multipoolsysteem stroomgeleiders die zich in een cirkelcylindrisch magneetstelsel langs substantieel cirkelvormige banen uitstrekken. De stroomgeleiders liggen daarbij op een aan een gewenste veldbeinvloeding aangepaste onderlinge afstand. In het bijzonder zijn stroomgeleiders van het multipoolstelsel om en om in tegengestelde richting gewikkeld. De stroomgeleiders zijn in een voorkeursuitvoering aangepast aan een substantieel ovale vorm van patiënten en strekken zich slechts over twee diametraal gelegen booghoeken van bijvoorbeeld ongeveer 30° tot 45° uit.

In een verdere uitvoeringsvorm is het multipoolstelsel selectief activeerbaar tijdens excitatie waardoor ter plaatse van de stoorvelden geen resonantiesignalen worden opgewekt. In het bijzonder is het multipoolstelsel bij spin-echo meetmethodiek activeerbaar tijdens een preparatiefase tussen de 90° en 180° rf pulsen en niet geactiveerd na de opvolgende 180° rf refocusseringspuls. De selectieve activering kan ook zijn uitgevoerd als aktivering in verschillende polariteit en of amplitude. In het bijzonder wordt het multipoolsysteem geactiveerd tijdens een preparatiefase tussen de 90° en 180° rf pulsen en niet geactiveerd na de 180° puls.

Aan de hand van de tekening zullen enkele voorkeursuitvoeringen volgens de uitvinding nader rondom beschreven.

In de tekening toont

Figuur 1 een magnetisch resonantie apparaat volgens de uitvinding;

Figuur 2a en 2b multipoolsystemen daarvoor; en

Figuur 3 een schetsmatige weergave van een spoelenstelsel daarvoor.

Een magnetisch resonantie apparaat, zoals weergegeven in Figuur 1, bevat een magneetstelsel 2 voor het opwekken van een stationair magneetveld, een magneetstelsel 4 voor het opwekken van magnetische gradientvelden, een voedingsbron 8 voor het magneetstelsel 4. Een rf magneetspoel 10 dienende voor het opwekken van een rf electro-magnetisch wisselveld, bijvoorbeeld als beschreven in OS 4.737.718 is aangesloten op een radiofrequentbron 12. Voor detectie van, door het rf zendveld in een te onderzoeken object opgewekte magnetisch resonantie signalen wordt hier eveneens gebruik gemaakt van de spoel 10 die daartoe is verbonden met een signaalversterker 14. Voor detectie kan ook gebruik gemaakt worden van een afzonderlijk rf spoelensysteem, bijvoorbeeld uitgerust met één of meerdere oppervlaktespoelen. De signaalversterker 14 is 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 radiofrequentbron 12, de voedingsbron 8 voor de gradientspoelen en bijvoorbeeld een monitor 22 voor beeldweergave. Een hoogfrequent oscillator 24 stuurt zowel de modulator 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 voor weerstandsspoelen of als een vloeibaar helium en stikstof of enkel stikstof bevattend dewarstelsel voor gekoelde supergeleidende spoelen.

De binnen de magneetstelsels 2 en 4 geplaatste rf spoel 10 omsluit een meetruimte 28 die bij een apparaat voor medisch diagnostische metingen voldoende ruimte biedt voor opname van patiënten. In de meetruimte 28 kunnen aldus een stationair magneetveld, gradientvelden voor positie selectie van af te beelden doorsneden en een ruimtelijk homogeen radiofrequent wisselveld worden opgewekt.

Een gradiënt magneetstelsel 4 is gebruikelijk symmetrisch ten opzichte van een radiaal symmetrievlak 30, dat dus ook de meetruimte symmetrisch in tweeën deelt en door een punt Z=0 dwars op een Z-as 31 van het magneetstelsel is gericht. Het door het stationair magneetstelsel opgewekte stationair magneetveld is hier langs de Z-as gericht. Een gradiënt magneetstelsel in een magnetisch resonantie apparaat omvat gebruikelijk voor elk van de coördinaat richtingen een spoelenstelsel, door activering waarvan gradientvelden in elk van die richtingen kunnen worden opgewekt en een puntsgewijze afbeelding van een object kan worden gevormd.

Een multipoolsysteem 32 volgens de uitvinding is verbonden met een door de centrale besturingsinrichting gestuurde voedingsbron 34. Voor een symmetrische magneetsysteem zal de multipool gebruikelijk ook symmetrisch uitgevoerd zijn. Een multipool kan dan gedacht worden te zijn opgebouwd uit vier quadranten.

In figuur 2 zijn quadranten voor multipoolsystemen, met zich over cirkelbanen 41 uitstrekkende stroomgeleiders 40, geschetst, in figuur 2a met stroomgeleiders over substantieel een booghoek van 180° en in figuur 2b met stroomgeleiders die zich slechts over een kleinere booghoek, van hier 30° uitstrekken. Door onderlinge axiaal verlopende verbindingen 42 is in figuur 2b aangegeven hoe op eenvoudige wijze een systeem met om en om tegengepoolde wikkelingen is gerealiseerd. Een multipool, als geschetst in figuur 2a, kan op relatief eenvoudige wijze uit metaalfolie worden samengesteld, in het bijzonder uit bijvoorbeeld printplaat materiaal dat dan in de gewenste vorm gebogen in een spoelendrager voor de gradientspoelen kan worden ingebed. Hierbij ligt een vlak 36 door een azimuthaal midden van de stroomgeleiders parallel met een draagvlak van een patiëntentafel en sluiten vlakken 37 en 39 een hoek van bijvoorbeeld ongeveer 30° tot 45° in.

Figuur 3 toont een multipool systeem ingebed in een drager 50 voor een gradiëntspoelen systeem 52, hier weergegeven in de vorm van in de drager opgenomen ronde stroomwindingen. Van een multipool systeem zijn hier stroomwikkelingen 420 weergegeven die substantieel tegenover stroomwindingen van het gradiëntspoelenstelsel liggen.

Tussen de wikkelingen 420 bevinden zich wikkelingen 421 die tegengesteld zijn gewikkeld en de functie hebben om, door de wikkelingen 420 opgewekte velden, voor grotere afstand van de kokerwand te compenseren. De wikkelingen 420 en 421 samen vormen de wikkelingen 42 als aangegeven in figuur 2.

Claims

1. Magnetisch resonantie apparaat voor opwekking en detectie van magnetische resonantiesignalen, uitgerust met een magneet voor het opwekken van een stationair magneetveld, een gradiëntspoelenstelsel voor het opwekken van gradiëntvelden en met middelen voor correctie van beeldafwijkingen als gevolg van locale veldafwijkingen, met het kenmerk, dat in het magneetstelsel een hogere-orde multipoolsysteem is opgenomen voor het opwekken van een magneetveld dat nabij stroomgeleiders van het magneetstelsel relatief sterk is en in radiale zin gemeten op grotere afstand daarvan verwaarloosbaar zwak is.

2. Magnetisch resonantie apparaat volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het multipool systeem stroomgeleiders bevat die zich in een cirkelcylindrisch magneetstelsel langs substantieel cirkelvormige banen uitstrekken op een aan een gewenste veldsterktebelnvloeding aangepaste onderling afstand.

3. Magnetisch resonantie apparaat volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat stroomgeleiders van het multipoolsysteem een om en om tegengestelde wikkelzin tonen.

4. Magnetisch resonantie apparaat volgens één der conclusies 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat stroomgeleiders van het multipoolsysteem zich over twee diametraal gelegen booghoeken van ongeveer 30° tot 45° uitstrekken.

5. Magnetisch resonantie apparaat volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat stroomwikkelingen van het multipoolsysteem op een aan veldverdelingen van gradiëntspoelen aangepaste onderlinge afstand liggen.

6. Magnetisch resonantie apparaat volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat een besturingsinrichting van het apparaat is ingericht voor een met rf excitatie gesynchroniseerde activering van het multipoolsysteem.

7. Magnetisch resonantie apparaat volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de besturingsinrichting is ingericht voor activering van het multipoolsysteem gedurende een rf excitatiepuls.

8. Magnetisch resonantie apparaat volgens conclusie 6 of 7, met het kenmerk, dat de besturingsinrichting is ingericht voor spin-echo meetmethodiek en voor activering van het multipoolsysteem uitsluitend gedurende een 90° excitatiepuls of uitsluitend gedurende een opvolgende 180^ refocusseringspuls.

9. Magnetisch resonantie apparaat volgens één der conclusies 6 of 7, met het kenmerk, dat de besturingsinrichting is ingericht voor activering van het multipoolsysteem tijdens een preparatiefase tussen een 90° en een 180° rf excitatiepuls en voor niet-activering na de 180° puls.

10. Magnetisch resonantie apparaat volgens één der conclusies 6, 7, 8 of 9, met het kenmerk, dat de besturingsinrichting is ingericht voor activering van het multipoolsysteem met verschillende stroomsterkte en stroomrichting.