DE10228827A1 - Hochfrequenzstruktur mit einem Krafterzeuger, Hochfrequenzantenne mit der Hochfrequenzstruktur und Magnetresonanzgerät mit der Hochfrequenzantenne - Google Patents

Abstract

Hochfrequenzstruktur mit einem Krafterzeuger zum Einstellen einer vorgebbaren Form der Hochfrequenzstruktur, Hochfrequenzantenne eines Magnetresonanzgeräts mit der Hochfrequenzstruktur und Magnetresonanzgerät mit der Hochfrequenzantenne.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Hochfrequenzstruktur, eine Hochfrequenzantenne mit der Hochfrequenzstruktur und ein Magnetresonanzgerät mit der Hochfrequenzantenne.
• Die Magnetresonanztechnik ist eine bekannte Technik unter anderem zum Gewinnen von Bildern eines Körperinneren eines Untersuchungsobjekts. Dazu werden in einem Magnetresonanzgerät einem statischen Grundmagnetfeld, das von einem Grundfeldmagneten erzeugt wird, schnell geschaltete Gradientenfelder überlagert, die von einem Gradientenspulensystem erzeugt werden. Ferner umfasst das Magnetresonanzgerät ein Hochfrequenzsystem, das zum Auslösen von Magnetresonanzsignalen Hochfrequenzsignale in das Untersuchungsobjekt einstrahlt und die erzeugten Magnetresonanzsignale aufnimmt, auf deren Basis Magnetresonanzbilder erstellt werden.
• Für eine hohe Qualität von Magnetresonanzbildern ist es wichtig, dass Magnetresonanzsignale von Antennen des Hochfrequenzsystems mit einem hohen Signal-Rausch-Verhältnis aufgenommen werden. In einer Ausführungsform ist die Antenne als stationäre Antenne, beispielsweise als sogenannte Ganzkörperantenne ausgebildet, die als Sende- und als Empfangsantenne eingesetzt werden kann. Darüber hinaus werden zur Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses sogenannte Lokalantennen eingesetzt. Dabei handelt es sich um Antennen, die an die Größe eines zu untersuchenden Bereichs angepasst sind. So gibt es beispielsweise fest in eine Lagerungsvorrichtung des Magnetresonanzgeräts eingebaute oder an festen Positionen auf der Lagerungsvorrichtung einrastbare Lokalantennen, beispielsweise zur Untersuchung einer Wirbelsäule oder einer weiblichen Brust. Andererseits gibt es auch frei bewegliche Lokalantennen, zum Beispiel flexible Antennen und Extremitätenantennen. Die Lokalantenne kann in einer Ausführungsform als reine Empfangsantenne ausgebildet sein, wobei dann beispielsweise eine Ganzkörperantenne als Sendeantenne eingesetzt wird.
• Zum Erzeugen von Gradientenfeldern sind in Gradientenspulen des Gradientenspulensystems entsprechende Ströme einzustellen. Dabei betragen die Amplituden der erforderlichen Ströme bis zu mehreren 100 A. Die Stromanstiegs- und -abfallraten betragen bis zu mehreren 100 kA/s. Auf diese sich zeitlich verändernden Ströme in den Gradientenspulen wirken bei vorhandenem Grundmagnetfeld in der Größenordnung von 1 T Lorentzkräfte, die zu an sich unerwünschten Schwingungen des Gradientenspulensystems führen.
• In der DE 44 32 747 A1 ist eine prinzipielle Verringerung von Schwingungen des Gradientenspulensystems durch eine aktive Maßnahme beschrieben. Dazu ist in oder am Gradientenspulensystem eine Einrichtung, insbesondere beinhaltend elektrostriktive Elemente, angeordnet. Mit dieser Einrichtung können Kräfte erzeugt werden, die den Schwingungen des Gradientenspulensystems entgegenwirken, so dass ein Verformen des Gradientenspulensystems im Wesentlichen verhindert wird. Die elektrostriktiven Elemente werden dazu durch eine an sie angelegte elektrische Spannung entsprechend gesteuert.
• Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Hochfrequenzstruktur zu schaffen, die unter anderem derart steuerbar ist, dass eine von der Hochfrequenzstruktur beeinflusste Ausbildung einer Hochfrequenzfeldverteilung bewusst manipuliert werden kann.
• Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1. gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
• Gemäß Anspruch 1 weist eine Hochfrequenzstruktur einen Krafterzeuger zum Einstellen einer vorgebbaren Form der Hochfrequenzstruktur auf.
• Dadurch, dass die Hochfrequenzstruktur mittels eines an ihr angebrachten Krafterzeugers in ihrer Form einstellbar ist, ist eine von der Hochfrequenzstruktur beeinflusste Ausbildung einer Hochfrequenzfeldverteilung bewusst manipulierbar, wodurch unter anderem ein Ausgleich von Fertigungstoleranzen der Hochfrequenzstruktur und insbesondere beim Einsatz in einem Magnetresonanzgerät ein vereinfachtes und präzises Magnetresonanztuning durchführbar ist.
• Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren. Dabei zeigen:
• 1 einen Querschnitt durch eine flexible Lokalantenne mit einem Krafterzeuger im deaktivierten Zustand,
• 2 den Querschnitt der 1 mit dem Krafterzeuger im aktivierten Zustand,
• 3 einen Querschnitt durch ein Magnetresonanzgerät mit einer, einen Krafterzeuger beinhaltenden Ganzkörperantenne,
• 4 eine Steuerung zum Steuern eines Krafterzeugers, der an einer Hochfrequenzstruktur angebracht ist, und
• 5 einen Regelkreis zum Regeln eines Krafterzeugers, der an einer Hochfrequenzstruktur angebracht ist.
• Die 1 und 2 zeigen als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Querschnitt durch eine flexible Lokalantenne 10 eines Magnetresonanzgeräts, die um einen Rumpf eines mit dem Magnetresonanzgerät zu untersuchenden Patienten 19 gelegt ist, wobei der Patient 19 auf einer Lagerungsvorrichtung 17 des Magnetresonanzgeräts gelagert ist. Dabei umfasst die flexible Lokalantenne 10 in einer baulichen Einheit eine Antennenleiteranordnung 11 zum Empfangen von Magnetresonanzsignalen und einen Krafterzeuger 12 zum Einstellen einer Form der flexiblen Lokalantenne 10. Die 1 zeigt dabei die flexible Lokalentenne 10 in einem deaktivierten Zustand des Krafterzeugers 12 und die 2 die flexible Lokalantenne 10 bei aktiviertem Krafterzeuger 12.
• Der Krafterzeuger 12 umfasst dabei elektrostriktive Aktoren, die ohne verlustbringende Zusatzmechanismen direkt in die flexible Lokalantenne 10 integriert sind. Dabei können die Aktoren als Plättchen, als einzelne Fasern, als Fasermatten und/oder diskrete Stapelelemente ausgebildet sein. Die Aktoren sind dabei durch ein Durchtränken bzw. eine Imprägnation in einer aushärtenden mehrkomponentigen Vergussmatrix, beispielsweise Epoxy, oder durch klassische Fügeverfahren wie Schrauben, Nieten, Kleben, Löten usw. mit den übrigen Bestandteilen der flexiblen Lokalantenne 10 und insbesondere der Antennenleiteranordnung 11 mechanisch fest verbunden.
• Durch Anlegen einer entsprechenden elektrischen Spannung an die elektrostriktiven Aktoren ist ein Verformen der flexiblen Lokalantenne 10 gemäß 2 erzielbar, so dass sich die flexible Lokalantenne 10 an das Objekt, im dargestellten Fall an den Rumpf des Patienten 19 anschmiegt. Dadurch ist für die aufzunehmenden Magnetresonanzsignale ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis erzielbar. Des Weiteren ist dadurch mit Vorteil auch eine Stabilisierung bzw. Fixierung des Objekts erzielbar. Flexible Lokalantennen entsprechend den 1 und 2 sind damit an anspruchsvolle Geometrien anpassbar, beispielsweise um bezogen auf ein zu untersuchendes Körperteil ein Fixieren der Lokalantenne zu bewerkstelligen.
• Die 3 zeigt als ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Querschnitt durch ein im. Wesentlichen hohlzylinderförmiges Magnetresonanzgerät. Dabei ist in der Höhlung eines im Wesentlichen holzylinderförmigen Grundfeldmagneten 36 ein ebenfalls im Wesentlichen hohlzylinderförmiges Gradientenspulensystem 35 angeordnet. In der Höhlung des Gradientenspulensystems 35 ist wiederum eine im Wesentlichen hohlzylinderförmige Ganzkörperantenne 30 fest eingebaut. Dabei umfasst die Ganzkörperantenne 30 in einer baulichen Einheit eine Hochfrequenzabschirmung 33, einen Krafterzeuger 32 und eine Antennenleiteranordnung 31. In der Höhlung der Ganzkörperantenne 30 ist schließlich eine verfahrbare Lagerungsvorrichtung 37 angeordnet, auf der ein Patient zum Durchführen einer Untersuchung entsprechend gelagert wird.
• Der Krafterzeuger 32 umfasst elektrostriktive Aktoren 34, die wie bei den 1 und 2 beschrieben mit der Hochfrequenzabschirmung 33 und der Antennenleiteranordnung 31 mechanisch fest verbunden sind und einen hohen Integrationsgrad des Krafterzeugers 32 in die Ganzkörperantenne 30 ermöglichen. Durch ein entsprechendes Ansteuern der Aktoren 34 können dann Verformungen der Ganzkörperantenne 30, beispielsweise infolge des Einbaus der Ganzkörperantenne 30 und/oder infolge von Fertigungstoleranzen der Ganzkörperantenne 30, aber auch infolge niederfrequenter Bewegungen ausgeglichen werden, so dass eine Ausbildung einer von der Ganzkörperantenne 30 beeinflussten Hochfrequenzfeldverteilung bewusst manipulierbar ist.
• In einer Ausführungsform kann dabei eine Elektrodenstruktur, beispielsweise in einer Ausbildung als Kupferbahnen, zum Ansteuern der Aktoren 34 gleichzeitig als Antennenleiter zum Senden von Hochfrequenzsignalen und zum Empfangen von Magnetresonanzsignalen genutzt werden.
• Die 4 zeigt als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Steuerung für einen Krafterzeuger 42, der an einer Hochfrequenzstruktur 41, beispielsweise in einer flexiblen Lokalantenne oder einer fest eingebauten Ganzkörperantenne eines Magnetresonanzgeräts, angebracht ist. Zum Steuern des Kraft erzeugers 42 und damit zum Steuern einer Form der Hochfrequenzstruktur 41 umfasst die Steuerung eine Kontrolleinheit 44, die über einen Verstärker 45 entsprechende Steuersignale an den Krafterzeuger 42 ausgibt. Im Falle, dass der Krafterzeuger 42 elektrostriktive Aktoren umfasst, sind die Steuersignale elektrische Spannungen zum Ansteuern der Aktoren. Dabei bewegen sich die Steuersignale in einem Frequenzbereich, der den Bildaufnahmebetrieb des Magnetresonanzgeräts nicht stört.
• In einer Ausführungsform kann dabei das reine Steuern durch eine Rückkopplung erweitert sein, was in 4 mit gestrichelten Linien angedeutet ist. Dazu umfasst die Hochfrequenzstruktur 41 beispielsweise eine Antennenleiteranordnung zum. Empfangen von Magnetresonanzsignalen, die wiederum an eine Hochfrequenzauswerteeinheit 46 des Magnetresonanzgeräts angeschlossen ist, so dass aus einem Auswerten der empfangenen Signale Verstimmungsparameter der Antennenleiteranordnung bestimmbar sind, die der Kontrolleinheit 44 für eine entsprechende Antennenanpassung zugeführt sind.
• Die 5 zeigt als ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Regelkreis für einen Krafterzeuger 52, der an einer Hochfrequenzstruktur 51, beispielsweise in einer flexiblen Lokalantenne oder einer fest eingebauten Ganzkörperantenne eines Magnetresonanzgeräts, angebracht ist. Zum Regeln des Krafterzeugers 52 und damit zum geregelten Verformen der Hochfrequenzstruktur 51 umfasst der Regelkreis eine Kontrolleinheit 54, die über einen Verstärker 55 entsprechende Regelsignale an den Krafterzeuger 52 ausgibt. Das Verformen der Hochfrequenzstruktur 51 wird dabei durch einen an die Hochfrequenzstruktur 51 angebrachten Sensor 58, beispielsweise beinhaltend piezoelektrische Elemente, erfasst und für eine entsprechende Regelung an die Kontrolleinheit 54 zurückgemeldet.

Claims (13)

1. Hochfrequenzstruktur mit einem Krafterzeuger zum Einstellen einer vorgebbaren Form der Hochfrequenzstruktur.
2. Hochfrequenzstruktur nach Anspruch 1, wobei die Hochfrequenzstruktur eine Antennenleiteranordnung umfasst.
3. Hochfrequenzstruktur nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Hochfrequenzstruktur eine Hochfrequenzabschirmung umfasst.
4. Hochfrequenzstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Krafterzeuger mit der Hochfrequenzstruktur eine bauliche Einheit bildet.
5. Hochfrequenzstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Krafterzeuger mit der Hochfrequenzstruktur mechanisch fest verbunden ist.
6. Hochfrequenzstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Krafterzeuger wenigsten einen elektrostriktiven Aktor umfasst.
7. Hochfrequenzstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Krafterzeuger zum Einstellen der Form mit einer Kontrolleinheit zum Steuern oder Regeln des Krafterzeugers verbunden ist.
8. Hochfrequenzstruktur nach Anspruch 7, wobei die Kontrolleinheit mit wenigstens einem Sensor verbunden ist, der an der Hochfrequenzstruktur zum Erfassen einer Verformung angebracht ist.
9. Hochfrequenzantenne eines Magnetresonanzgeräts mit einer Hochfrequenzstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis B.
10. Hochfrequenzantenne nach Anspruch 9, wobei die Hochfrequenzantenne im Magnetresonanzgerät fest eingebaut ist.
11. Hochfrequenzstruktur nach Anspruch 9, wobei die Hochfrequenzantenne als eine Lokalantenne ausgebildet ist.
12. Hochfrequenzstruktur nach Anspruch 11, wobei die Lokalantenne flexibel ausgebildet ist.
13. Magnetresonanzgerät mit einer Hochfrequenzantenne nach einem der Ansprüche 9 bis 12.