NL9002574A

NL9002574A - Magnetisch resonantieapparaat.

Info

Publication number: NL9002574A
Application number: NL9002574A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1990-11-27
Filing date: 1990-11-27
Publication date: 1992-06-16
Also published as: EP0488445A1; US5256970A; JPH04288138A

Description

Magnetisch resonantieapparaat.

De uitvinding heeft betrekking op een magnetisch resonantie apparaat met een magneet voor het opwekken van een stationair magneetveld en met een gradiënt spoelensysteem.

Een dergelijk magnetisch resonantie apparaat is bekend uit US 4,878,023. In een aldaar beschreven apparaat wordt in een meetruimte binnen de magneet voor het maken van magnetische resonantie afbeeldingen zowel een spatieel en temporeel stationair magneetveld als gradientvelden aangelegd. Voor het opwekken van gradientvelden bij meer geavanceerde hoogoplossende resonantie beeldvormingstechnieken zijn sterke, snel te schakelen gradientvelden gewenst.

Hierdoor is een toenemend vermogen voor de te gebruiken gradiënt versterkers noodzakelijk. Het vermogen van de gradientspoelvoeding kan worden gereduceerd door gebruik te maken van gradientspoelen met een geringere diameter. Een dergelijk spoelenstelsel is dan evenwel niet geschikt voor total body imaging omdat een te groot gedeelte van de menselijke populatie niet in een dergelijke spoel past. Voor perifere lichaamsdelen is een kleiner spoelenstelsel wel geschikt, maar dan treden bij overgang naar de romp van de patiënt veelal problemen met de gradientveld lineariteit op waardoor een goede afbeelding wordt verstoord.

Het is een eerste doel van de uitvinding, de genoemde bezwaren te ondervangen en daartoe heeft een magnetisch resonantie apparaat van de in de aanhef genoemde soort tot kenmerk, dat aan het gradientspoelsysteem synchroon met een z-spoelenstelsel aanstuurbare spoelbooggeleiders zijn toegevoegd vor het opwekken van een aan de geometrie van te onderzoeken objecten aangepaste gradientveldverdeling.

Door toepassing van gradientspoelenstelsels volgens de uitvinding kunnen nu ook goede afbeeldingen worden gevormd van bijvoorbeeld lichaamsdelen gelegen in overgangsgebieden tussen perifere lichaamsdelen en de romp zoals van de nek en kan terugvoeren van resonantie signalen worden voorkomen.

In een voorkeursuitvoering volgens de uitvinding vormen toegevoegde spoelbooggeleiders een magneetspoel voor * het opwekken van een synchroon met z-gradient spoelenstelsel activeerbaar additief βο veld. In het bijzonder is een βο veld spoel synchroon met een z-spoel aansturing activeerbaar en is daartoe in een voorkeursuitvoering in serie geschakeld met een z-gradient spoelenstelsel, of vormt daarmede een geïntegreerd geheel. Door het synchroon met het z-gradientveld geschakelde additieve βο veld kan worden voorkomen dat resonantie signalen opgewekt in een lichaamsdeel dat niet geselecteerd is door een passende Larmor frequentie bij het meten in de beeldvorming worden meegenomen. Aldus kan bijvoorbeeld bij gezochte afbeelding van in de hals-nek regio gelegen gebieden worden voorkomen dat ook deelgebieden uit de romp storend in de beeldvorming zouden worden opgenomen. Vanuit het lege gebied in de magneet kunnen uiteraard geen storende resonantie signalen voortkomen.

In een verdere voorkeursuitvoering zijn additieve booggeleiders ingericht voor het realiseren van een axiale verplaatsing van een lineairiteitsgebied in het z-gradientveld vanuit het centrum van de stationair veld magneet. Een dergelijke verschuiving wordt ook verkregen met de genoemde extra βο veld spoel en heeft als voordeel dat bij een zelfde geometrische positionering van een patiënt in het spoelenstelsel het meetgebied van het

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, 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, aangesloten op een radiofrequentbron 12 kan tevens dienen voor detectie van, door het rf zendveld in een te onderzoeken object opgewekte magnetische resonantie signalen en is daartoe verbonden met een signaal versterker 14. De signaalversterker 14 is verbonden met een fasegevoelige gelijkrichter 16 die met een centrale bestu-ringsinrichting 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 oscilator 24 stuurt zowel de modulator 20 als de meetsignalen verwerkende fasegevoelige gelijkrichter 16. De binnen de magneetstelsels 2 en 4 geplaatste 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 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 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 gradiënt velden in elk van die richtingen kunnen worden opgewekt en een puntsgewijze afbeelding van een object kan worden gevormd.

Figuur 2 toont van een magneetsysteem voor een magnetisch resonantie apparaat zeer schematisch een gecombineerd stationair veld en x en y gradiënt veld magneetsysteem 30. In dit systeem is een z- gradientspoelsysteem 32 met spoelelementen 40-52 aangegeven, die elk opgedeeld zijn in eigenlijke veld- booggeleider pakketten 34 en afschermgeleiderpakketten 36.

Het spoelensysteem bevat verder een βο veld spoelensysteem » 56 met wikkelingen 60-70 die zeer schematisch zijn weergegeven en eveneens eigenlijke veldbooggeleiders en afschermende retourgeleiders bevatten. Met een dergelijk systeem kan in een meetgebied binnen de magneet een stationair magneetveld en gradientvelden in drie onderling loodrechte richtingen worden opgewekt. Doordat de βο spoel simultaan met de z-gradient spoel wordt geactiveerd wordt het z-gradient veld over de gehele lengte met een bedrag verhoogd waardoor een asymmetrie van het z-gradient veld ten opzichte van een axiaal spoelsymmetrievlak 80 ontstaat. Van een bijvoorbeeld van een linkerzijde 82 ingeschoven patiënt zal daardoor vanuit een romp gedeelte geen terugvoeren van resonantie signalen optreden omdat door het verhoogde veld aldaar een te hoge Larmor frequentie geldt. Het rechter gedeelte van het systeem blijft leeg en van daaruit kunnen dus geen resonantie signalen worden geregistreerd ook al zou de Larmor frequentie daar wel binnen het ingestelde traject vallen, daar worden immers in het geheel geen resonantie signalen opgewekt. De βο spoel kan ook deel uit maken van de z-spoel doordat aan wikkelpakketten aan een zijde booggeleiders zijn toegevoegd en van wikkelpakketten aan een tegenovergesteld uiteinde boogwikkelingen zijn weggelaten.

Figuur 3 toont een voorbeeld van bijvoorbeeld een hoofd-nek insert spoelsysteem en bevat een afgeschermd x-gradientspoelsysteem 90, een afgeschermd y-gradient spoelsysteem 91 en een afgeschermd z-gradient spoelsysteem 94 met een, al dan niet geïntegreerd, afgeschermd Bo veld spoelsysteem 96. Om het lineairiteitsgebied van een dergelijk spoelsysteem vooral in de z-riching uit te breiden zijn extra geleiders 100 toegevoegd met een booggeleider 102 in het binnengebied van de spoel, radiale geleiders 104 voor overgang naar geleiders 105 met een grotere diameter, bij voorkeur gelegen binnen de diameter van de veldbooggeleiders en afschermbooggeleiders van de z-gradient spoel, vervolgens een axiale geleider 106 naar een grotere z-waarde en een daar gelegen booggeleider 108.

Aldus wordt het z-lineairiteitsgebied beduidend uitgebreid.

Claims

1. Magnetisch resonantie apparaat met een magneet voor het opwekken van een stationair magneetveld en met een x,y,z gradiënt spoelensysteem met het kenmerk dat aan het gradientspoelsysteem synchroon met een z-spoelenstelsel aanstuurbare spoelbooggeleiders zijn toegevoegd voor het opwekken van een aan de geometrie van te onderzoeken objecten aangepaste gradientveldverdeling.

2. Magnetisch resonantie apparaat volgens conclusie 1, met het kenmerk dat toegevoegde booggeleiders een magneetspoel voor het opwekken van een synchroon met een z-gradient spoelenstelsel activeerbaar additief βο veld vormen.

3. Magnetisch resonantie apparaat volgens conclusie 2 met het kenmerk, dat een fio-spoel voor onderling synchrone aansturing in een serieschakeling met een z-gradient spoelenstelsel is opgenomen.

4. Magnetisch resonantie apparaat volgens een der conclusies 1,2 of 3 met het kenmerk, dat additieve booggeleiders zijn ingericht voor het realiseren van een axiale verplaatsing van een lineairiteitsgebied in het z-gradientveld vanuit het centrum van de stationair veld magneet.

5. Magnetisch resonantie apparaat volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat een door middel van terugvoerbooggeleiders afgeschermd gradientspoelenstelsel is uitgerust met booggeleiders voor het opwekken van een homogeen z-gradientveld over een vergrote axiale lengte.

6. Magnetisch resonantie apparaat volgens conclusie 5 met het kenmerk, dat additieve booggeleiders radiaal gemeten tussen veldbooggeleiders en afschermbooggeleiders spoelenstelsel verder in een overgangsgebied tussen periferie en romp geschoven kan worden. In een verdere voorkeursuitvoering is het gradientspoelensysteem uitgerust met door extra booggeleiders afgeschermde spoelenstelsels. In het bijzonder omvat een z-gradient spoelstelsel extra booggeleiders die radiaal gemeten tussen veldbooggeleiders en afschermbooggeleiders en axiaal gemeten op grotere afstand van het magneetcentrum dan de veldbooggeleiders zijn gelegen. Door deze opbouw van booggeleiders in het gradientspoelenssysteem kan een relatief kort spoelenstelsel met een voldoend lang lineairiteitstraject in de z-richting worden verkregen. In een verdere voorkeursuitvoering is een gradientspoelensysteem opgebouwd uit radiaal stapelbare, van booggeleiders voorziene cylinder segmenten met openingen voor radiaal gerichte geleidergedeelten. Een dergelijke samenstelling maakt het opbouwen van een gradientmagneetsysteem door een van binnen uit opbouwende, dus goed bereikbare stapeling van spoelgedeelten mogelijk waarbij op eenvoudige wijze ook de gewenste electrische verbindingen kunnen worden gemaakt. Een gradientmagneetsysteem volgens de uitvinding kan konstruktief deel uitmaken van de stationair veld magneet en dus bijvoorbeeld tegen een binnenzijde daarvan of tegen een dewarwand daarvan zijn gemonteerd, maar kan voor specifieke onderzoekingen ook als inzetbaar spoelenstelsel zijn uitgevoerd. In de tekening toont Figuur 1 een magnetisch resonantie apparaat volgens de uitvinding; Figuur 2 een schetsmatige weergave van een gradient-spoelenstelsel daarvoor met een extra βο veld spoel. Figuur 3 een schetsmatige weergave van een gradiënt spoelenstelsel uitgevoerd als inzetspoelenstelsel. en axiaal op grotere afstand van het magneetcentrum dan de veldbooggeleiders zijn gelegen.

7. Magnetisch resonantie apparaat volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk, dat het gradientspoelen-stelsel is samengesteld uit radiaal stapelbare, van booggeleiders voorziene cylindersegmenten met uitsparingen voor radiaal verlopende geleidergedeelten.

8. Magnetisch resonantie apparaat volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat een gradientspoelenstelsel uitwisselbaar is uitgevoerd.

9. Magnetisch resonantie apparaat volgens een der conclusies 1-7 met het kenmerk, dat het gradientspoelenstelsel constructief een geheel vormt met de magneet voor het stationaire veld.

10. Magnetisch resonantie apparaat volgens conclusie 9 met het kenmerk, dat booggeleiders voor het opwekken van een additief βο veld deel uitmaken van een z-gradient spoelsysteem.

11. Gradientspoelensysteem uitgerust voor uitwisselbare toepassing in een magnetisch resonantie apparaat volgens conclusie 8.

12. Magneetstelsel voor het opwekken van een stationaire magneetveld en gradientvelden uitgerust met spoelbooggeleiders voor het opwekken van een axiaal asymmetrisch z-gradientveld.