NL9001298A - Rf spoelenstelsel in magnetisch resonantie apparaat. - Google Patents

Description

N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven RF spoelenstelsel in magnetisch resonantie apparaat.

De uitvinding heeft betrekking op een magnetisch resonantie apparaat uitgerust met een magneet voor het opwekken van een stationair magneetveld in een meetruimte, een gradient-spoelenstelsel en een uit meerdere spoelelementen samengesteld rf spoelenstelsel.

Een dergelijk magnetisch resonantie apparaat is bekend uit WO 89/05115. In een aldaar beschreven apparaat worden, uit meetsignalen van elk van de spoelelementen van een oppervlakte spoelenstelsel deelbeelden gevormd. Aldus gevormde deelbeelden worden vervolgens gecombineerd voor het vormen van een eindbeeld van een door het rf oppervlakte spoelenstelsel meetbare deelgebied van een te onderzoeken object. Met een dergelijke meetmethode kan van een deelgebied een relatief ruisarme afbeelding worden gevormd. De methode vereist evenwel een relatief gecompliceerde signaalverwerkingsinrichting omdat voor alle deelbeelden simultane signaalverwerkingsketens nodig zijn en deelbeeldintegratie, om ruistoevoeging te voorkomen, beeldpuntsgewijs moet worden doorgevoerd.

De uitvinding beoogt deze bezwaren te ondervangen en daartoe heeft een magnetisch resonantie apparaat van de in de aanhef genoemde soort volgens de uitvinding tot kenmerk dat aan afzonderlijke spoelelementen een aan een meetfrequentieband van dat spoelelement aangepast frequentie bandfilter is toegevoegd.

Doordat volgens de uitvinding aan elk relevant rf spoelelement een bandfilter met een daarvoor geldende meetfrequentieband is toegevoegd, kan verdere signaalverwerking voor het stelsel meetspoelen in hoge mate gecombineerd worden doorgevoerd. Hierdoor is een beduidende vereenvoudiging van het benodigde electronisch circuit mogelijk en is de noodzakelijke beeldpuntsgewijze deelbeeldintegratie vermeden.

In een voorkeursuitvoering zijn frequentiebanden van opvolgende deelspoelen, met eventueel een geringe onderlinge overlap of afstand, aan elkaar aansluitend gekozen. Elk van de bandfilters bestrijkt daartoe voor bijvoorbeeld een gekozen meetgradient en hoofdveld een frequentieband van bijvoorbeeld 1 tot 20 kHz. Een praktische uitvoering van een dergelijk aaneensluitende reeks kan bijvoorbeeld worden gerealiseerd met een lineair array van oppervlakte spoelen waarbij een lengterichting van het array parallel is met de gradientrichting van een in de meetruimte van het apparaat op te wekken meetgradientveld.

In een voorkeursuitvoering zijn onderscheiden bandfilters van spoelelementen aangesloten op een enkele signaalverwerkingsinrichting voor het vormen van een verder sequentieel te verwerken verzamelsignaal. Tussen afzonderlijke bandfilters en daarmede gekoppelde spoelelementen is in een voorkeursuitvoering, voor reductie van toegevoegde ruis, een voorversterker opgenomen. Een dergelijke voorversterker kan ook tussen de bandfilters en de gemeenschappelijke signaalverwerkingsinrichting zijn opgenomen. Voor aanpassing van de frequentieband van de bandfilters aan de raeetfrequentieband van een daaraan toegevoegd spoelelement, kan het bandfilter frequentie-instelbaar zijn uitgevoerd. Hierbij kan de minimale of middenfrequentie, de bandbreedte van de frequentieband of beiden instelbaar zijn. Omgekeerd kan het gunstig zijn met exact ingestelde vaste bandfilters en een daaraan optimaal aangepaste signaalverwerkingsinrichting te werken. Bijvoorbeeld door keuze van de sterkte van een meetgradientveld kunnen daarbij de frequentiebanden van deelspoelen zijn aangepast.

Voor aanpassing van bandfilters is daaraan in een voorkeursuitvoering een ingangsmixer en een uitgangsmixer toegevoegd. Beide mixers zijn met een hulposcillator verbonden voor het vormen van een substantieel vaste verschilfrequentie bij variërende ingangsfrequentie. In het bijzonder is de hulposcillator instelbaar met een van een hoofdveldsterkte in een meetruimte afhankelijk stuursignaal.

Om onderlinge beïnvloeding van deelspoelen te vermijden kunnen die, als oppervlaktespoelen, onderling overlappend zijn uitgevoerd, bijvoorbeeld als beschreven in EP 273 484 of zijn uitgevoerd als vlinderspoelen, bijvoorbeeld zoals beschreven in EP 218 290.

Aan de hand van de tekening zullen in het onderstaande enkele voorkeursuitvoeringen volgens de uitvinding nader worden beschreven. In de tekening toont:

Figuur 1 een magnetisch resonantie apparaat volgens de uitvinding.

Figuur 2 een schakelschema van een signaal detectie circuit daarvoor en

Figuur 3 een schakelschema voor een frequentie aanpassing van bandfilters daarvoor.

Een magnetisch resonantie apparaat, zoals weergegeven in Figuur 1, bevat een magneetstelsel 2 voor het opwekken van een stationair homogeen magneetveld, een magneetstelsel 4 voor het opwekken van magnetische gradientvelden, besturingsinrichtingen 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 signalen wordt hier gebruik gemaakt van een spoelenstelsel 13. Voor het uitlezen is het spoelenstelsel 13 verbonden met een signaal verwerkingsinrichting 14. De signaalverwerkingsinrichting 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 radiofrequentiebron 12, de besturingsinrichting 8 voor de gradientspoelen en een monitor 22 voor beeldweergave. Een hoogfrequent oscillator 24 stuurt zowel de modulator 20 als de meetsignalen verwerkende fasegevoelige gelijkrichter 16. De binnen de magneetstelsels 2 en 4 geplaatste zendspoel 10, die bijvoorbeeld is uitgevoerd als een bird-cage coil als beschreven in EP 213 665, omsluit een meetruimte 28 die bij een apparaat, voor meetruimte 28 die bij een apparaat, voor medisch diagnostische metingen, voldoende ruimte biedt voor patiënten. In de meetruimte 28 kunnen aldus een stationair magneetveld, gradientenvelden voor positie selectie van af te beelden doorsneden en een ruimtelijk homogeen radiofrequent wisselveld worden opgewekt. Een door het stationair magneetstelsel 2 opgewekte stationaire magneetveld is hier axiaal gericht. Een gradiënt magneetstelsel in een magnetisch resonantie apparaat omvat gebruikelijk voor drie coördinaat richtingen een spoelenstelsel, door activering waarvan gradientvelden in elk van de drie richtingen kan worden opgewekt en een puntsgewijze afbeelding van een object kan worden gevormd. In de beschreven uitvoering zijn de meetgradientvelden bijvoorbeeld gericht langs axiale as 30 en in twee richtingen dwars daarop.

Het spoelenstelsel 13 omvat hier een lineair spoelenstelsel 31 met meerdere hier niet afzonderlijk aangegeven spoelen, waarbij ter vereenvoudiging wordt aangenomen dat een gezamenlijke as daarvan parallel is gericht met een met de axiale as 30 van een aan te leggen gradientveld samenvallende as. Onderscheiden spoelen van het lineaire spoelenstelsel zijn via voorversterkers 32 en een bandfilter 34 verbonden met een gezamenlijke sommeerinrichting 36.

De sommeerinrichting vormt van de reeks, in frequentie onderscheiden spoelsignalen, een samengesteld signaal, voor sequentiële verwerking, toevoerbaar is aan de signaalverwerkingsinrichting 14. De bandfilters 34 zijn verbonden met de bestuurinrichting 6 van het hoofdmagneetstelsel 2 voor, later te beschrijven, hoofdveldaanpassing.

In een schakelschema als aangegeven in figuur 2 is een lineair spoelenstelsel 31 met vijf spoelen 40 aangegeven. De spoelen 40 zijn bij voorkeur oppervlaktespoelen die op reeds aangegeven wijze onderling kunnen zijn gerangschikt en voor een optimale werking langs een gezamenlijke as 42 liggen. In het apparaat ligt de as 42 parallel met de meetgradientveldrichting. De meetspoelen liggen dus in ruimten met onderling afwijkende magnetische veldsterkte. Ook onderling volkomen gelijke spoelen corresponderen daardoor met verschillende frequentie trajecten. De bandfilters 34 zijn optimaal aan deze frequentie banden aangepast en wel zodanig dat in elk geval de nominale frequentie, respectievelijk de breedte van ieder filter substantieel overeenkomt met de frequenties van het bijbehorende frequentietraject. De afvalkromme van de bandfilters kan, zolang geen storende onderlinge beïnvloeding met naastliggende frequentiebanden optreedt, relatief vrij worden gekozen en derhalve aan een verdere signaalverwerking worden aangepast. Frequentie banden van afzonderlijke bandfilters zijn bijvoorbeeld 1 tot 20 kHz breed en de signaaloverdracht van een filter ter plaatse van onderlinge overlap bijvoorbeeld maximaal ongeveer 70% van de maximale signaal overdracht. De bandfilters zijn aangesloten op de sommeerinrichting of multiplexer 36 waarop een signaalverwerkingsinrichting 44 is aangesloten. Door deze inrichting wordt een frequentiegebied bestreken dat de som van de frequentiebanden van de bandfilters omvat. Het totale frequentiegebied kan gelijk zijn aan een gebruikelijke meetbandbreedte in een magnetisch resonantie apparaat. Hierdoor kan in de signaalverwerkingsinrichting verder met minimale aanpassingen worden gewerkt. In een magnetisch resonantie apparaat kunnen twee dergelijke lineaire spoelen arrays zijn opgenomen waarbij de gezamenlijke assen onderling loodrecht zijn gericht. Hierbij kan een van de spoelelementen, bijvoorbeeld een middelste element van elk van de arrays gezamenlijk zijn. Voorversterkers van de spoelenarrays zijn dan bij voorkeur voor activering en deactivering in afhankelijkheid van het aangelegde gradientveld aangesloten aan de gradientspoelbesturing.

Figuur 3 toont van een bandfilterfrequentie aanpassingscircuit een ingangsmixer 50, een uitgangsmixer 52 met daartussen een filter 54 bijvoorbeeld een kristal filter. De ingangsmixer 50 is aangesloten aan een ingangsversterker 32 en de uitgangsmixer aan een centrale signaalverwerkingsinrichting 36. Op de mixer is verder een hoogfrequentbron 56 aangesloten die wordt gevoed vanuit een DC-spanningsvoeding 58. Komt nu via een ingangsklem 60 een resonantie signaal binnen met een frequentie f IN en vormt de generator een stuur signaal met een frequentie f L0 dan geldt met een door het kristal filter te vormen signaal f IF steeds f IF = f L0 - f IN en voor een uit de uitgangsmixer tredend signaal f UT geldt f UT = f L0 - f IF dus f UT = f L0 - (f LO - f IN) = f IN. Hiermede blijft de frequentie blijft de frequentie f UT van het uitgangssignaal altijd gelijk aan die van het ingangssignaal f IN, onafhankelijk van de geldende waarde van f L0. Door F L0 mee te laten lopen met f IN werdt het frequentieverschil f IF = f LO-f IN op een constante waarde gehouden. Aldus zal het filter 54 steeds op een vaste nominale frequentie f IF kunnen werken.

Claims (10)

1. Magnetisch resonantie apparaat uitgerust met een magneet voor het opwekken van een stationair magneetveld in een meetruimte, een spoelenstelsel voor het opwekken van een gradientveld en een, uit meerdere spoelelementen samengesteld rf spoelenstelsel met het kenmerk dat aan afzonderlijke spoelelementen een aan een meetfreguentieband van dat spoelelement aangepast frequentie bandfilter is toegevoegd.

2. Magnetisch resonantie apparaat volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de geselecteerde groep spoelelementen in een lineair array zijn gerangschikt en frequentie banden van opvolgende bandfilters substantieel aan elkaar aansluiten.

3. Magnetisch resonantie apparaat volgens conclusie 2 met het kenmerk, dat een lengteas van een daarin opgenoraen lineair array spoelelementen samenvalt met de meetgradientveldrichting.

4. Magnetisch resonantie apparaat volgens conclusie 1,2 of 3 met het kenmerk, dat doorlaatbanden van de frequentie bandfilters een bandbreedte van bijvoorbeeld ongeveer 1 tot 20 kHz tonen.

5. Magnetisch resonantie apparaat volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk, dat frequentie banden van de bandfilters zijn aangepast aan door het locale meetgradientveld gegeven frequentie banden.

6. Magnetisch resonantie apparaat volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk, dat uitgangen van bandfilters zijn aangesloten aan een enkele signaalverwerkingsinrichting voor het vormen van een enkel, verder te verwerken verzamelsignaal.

7. Magnetisch resonantie apparaat volgens conclusie 6 met het kenmerk, dat tussen afzonderlijke spoelelementen en daaraan toegevoegde bandfilters een signaalvoorversterker is opgenomen.

8. Magnetisch resonantie apparaat volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk, dat frequentie banden van de bandfilters frequentie instelbaar zijn uitgevoerd.

9. Magnetisch resonantie apparaat volgens conclusie 8 met het kenmerk, dat aan bandfilters voor frequentie afstemming een ingangsmixer en een uitgangsmixer is toegevoegd en beide mixers met een instelbare hulposcillator zijn verbonden voor het vormen van een substantieel vaste verschilfrequentie bij variërende ingangsfrequentie.

10. Magnetisch resonantie apparaat volgens conclusie 9 met het kenmerk, dat hulposcillatoren bestuurbaar zijn met een van de sterkte van het hooiveld in de meetruimte afhankelijk stuursignaal.