DE19721983C2 - Antenne für ein Magnetresonanzgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Antenne für ein Magnetresonanzge­ rät mit einer ersten Antennenleiterstruktur, die zwei gegen­ überliegende Endbereiche besitzt, woran jeweils eine elektri­ sche Anschlußstelle angeordnet ist.

Eine Antenne der eingangs genannten Art ist aus der US 4,825,163 bekannt. Die Antenne besitzt vier auf einer Zylindermanteloberfläche in Längsrichtung angeordnete Längs­ leiter, die über endseitige kreisringförmige Leiter miteinan­ der verbunden sind. Jeweils zwei gegenüberliegende Längsleiter bilden ein Linearsystem mit einem eigenen Signalanschluß. Eine derartige Antenne wird oft ausschließlich als Empfangsantenne verwendet. Die Anregung der kernmagnetischen Resonanz erfolgt dann mittels einer Ganzkörperantenne, die eine homogenere Feldverteilung besitzt. Während des Sendevorgangs der Ganzkör­ perantenne wird dann die Empfangsantenne verstimmt.

In der US 5,382,903 A ist eine Antenne beschrieben, die ein eng begrenztes field-of-view besitzt und damit Signale mit einem geringen Rauschanteil abgeben kann. Die Antenne umfaßt eine Antennenleiterstruktur mit zwei gleichgroßen, im wesentlichen auf einer Fläche nebeneinander angeordneten Leiterschleifen, wobei die Leiterschleifen an einer Verbindungsstelle gegensin­ nig in Reihe geschaltet sind. Der Signalanschluß mit einem Anschlußstellenpaar erfolgt über einen Kondensator, der in eine der Leiterschleifen eingefügt ist. Die Antenne umfaßt weiterhin noch senkrecht zu der Antennenleiterstruktur ausge­ richtete kreisförmige Leiterschleifen, wobei die Antennenlei­ terstruktur unerwünschte Signale unterdrückt.

Die US 5,435,302 A offenbart eine flexible Oberflächenantenne, die eine gekreuzte Antennenleiterstruktur mit zwei nebeneinan­ der abgeordneten und gegensinnig in Reihe geschalteten Leiterschleifen umfaßt, wie sie auch in der Antenne verwendet wird, die in der vorstehend schon zitierten US 5,382,903 A beschrieben ist.

Wird die eingangs genannte Antenne nur als Empfangsantenne eingesetzt, treten im Bereich der bandförmigen Antennenlängs­ leiter im Magnetresonanz-Tomogramm sichtbare Abschattungen auf.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Antenne für ein Magnetresonanzgerät anzugeben, die bei Einsatz als reine Empfangsantenne keine Signalabschwächungen im Bereich der An­ tennenlängsleiter erzeugt.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Antennenleiterstruk­ tur zwei gleich große, im wesentlichen auf einer Fläche ne­ beneinander angeordnete Leiterschleifen umfaßt, die an einer Verbindungsstelle gegensinnig in Reihe geschaltet sind, und daß an jeder Leiterschleife symmetrisch zur Verbindungsstelle je­ weils eine der Anschlußstellen angeordnet ist. Bekannte Anten­ nenleiterstrukturen besitzen zur Erzielung einer möglichst homogenen Empfindlichkeitsverteilung innerhalb des Abbildungs­ volumens in Umfangsrichtung eine bestimmte Ausdeh­ nung oder einen Bedeckungsgrad. Andererseits schirmt eine der­ artig vergrößerte Antennenleiterstruktur das Sendefeld der Ganzkörperantenne zum Untersuchungsvolumen hin ab. Durch die erfindungsgemäße Aufteilung der Antennenleiterstruktur in zwei gegensinnig in Reihe geschaltete Leiterschleifen können zeit­ liche Änderungen von weitgehend homogenen magnetischen Wech­ selfeldern - wie sie die Ganzkörperantenne erzeugt - keine Ströme induzieren. Das anregende Magnetfeld kann so ungehin­ dert die Antennenleiterstruktur zum Untersuchungsvolumen hin durchdringen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, daß parallel und gegenüberliegend zur ersten Antennenleiterstruk­ tur eine zweite, gleich wie die erste ausgebildete Antennen­ leiterstruktur angeordnet ist und daß gegenüberliegend ange­ ordnete Anschlußstellen der beiden Antennenleiterstrukturen mit jeweils einem in sich geschlossenen Leiter verbunden sind, wobei die geschlossenen Leiter eine Symmetrieachse der Antenne umschließen. Die beiden gegenüberliegend angeordneten Anten­ nenleiterstrukturen sind so zusammengeschaltet, daß in ihnen induzierte Signalströme in entgegengesetzte Richtungen flie­ ßen. Die Antenne besitzt zwischen den beiden Antennenleiter­ strukturen in einem Abbildungsvolumen eine weitgehend homogene Empfindlichkeitsverteilung.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die Unteran­ sprüche gekennzeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand einer Figur erläutert.

Die Figur zeigt in einer perspektivischen Ansicht einen prin­ zipellen Aufbau einer Volumenantenne, die als Empfangsantenne in einem diagnostischen Magnetresonanzgerät zur Untersuchung des Kopfes oder der Extremitäten eingesetzt werden kann.

Die Antenne umfaßt eine erste und eine zweite Antennenleiter­ struktur 2 bzw. 4, die auf einer Zylindermantelfläche in Längsrichtung gegenüberliegend angeordnet sind. Eine Symme­ trieachse der Antenne oder Zylindermantelfläche ist durch das Bezugszeichen 5 gekennzeichnet. Die erste und zweite Anten­ nenleiterstruktur 2 bzw. 4 sind gleich aufgebaut. Jede Lei­ terstruktur 2, 4 besitzt an gegenüberliegenden Endbereichen 6 bzw. 8 eine elektrische Anschlußstelle 10 bzw. 12. Die in der Figur vorderen gegenüberliegenden Anschlußstellen 10 der bei­ den Antennenleiterstrukturen 2, 4 sind über jeweils eine Kon­ densatoranordnung 14 mit einem in sich geschlossenen Leiter 16 verbunden. Der in sich geschlossene Leiter 16 erstreckt sich in Umfangsrichtung auf der Zylindermantelfläche. Die in der Figur hinteren gegenüberliegenden Anschlußstellen 12 der beiden Antennenleiterstrukturen 2, 4 sind über eine Kondensa­ toranordnung 18 mit einem zweiten in sich geschlossenen Lei­ ter 20 verbunden, der sich ebenfalls wie der erste geschlos­ sene Leiter 16 in Umfangsrichtung auf der Zylindermantelober­ fläche erstreckt.

Die Antennenleiterstrukturen 2, 4 umfassen zwei gleich große, auf der Zylindermanteloberfläche nebeneinander angeordnete Leiterschleifen 22, 24, die an einer Verbindungsstelle 26 ge­ gensinnig in Reihe geschaltet sind. Die Leiterschleifen um­ fassen jeweils ein Basisleiterstück 28 und zwei damit verbun­ dene Schenkelleiterstücke 30, die zusammen ein U-förmiges Leiterstück bilden. Die Enden der Schenkelleiterstücke 32 der beiden U-förmigen Leiterstücke sind gegenüberliegend angeord­ net und diagonal miteinander verbunden. Die Anschlußpunkte 10, 12 sind in der Mitte der Basisleiterstücke 28 angeordnet.

Die Leiterstücke der Leiterschleifen 22, 24 sind schmal aus­ gebildet im Vergleich zur Ausdehnung der Antennenleiterstruk­ turen 2, 4 in Umfangsrichtung, die durch den Winkel α deut­ lich gemacht ist.

Die beiden Antennenleiterstrukturen 2, 4 besitzen eine im we­ sentlichen rechteckige Geometrie, was dadurch erreicht wird, daß die sich gegenüberstehenden Schenkelleiterstücke 30 der beiden Leiterschleifen 22, 24 jeweils entlang einer ersten Linie 34 und einer zweiten Linie 36 ausgerichtet sind. Die beiden Linien 34 und 36 sind parallel und mit einem gleichen Abstand bezüglich einer Verbindungslinie 38 angeordnet, die die beiden Anschlußstellen 10, 12 miteinander verbindet. Die Basisleiterstücke 28 sind senkrecht bezüglich der Verbin­ dungslinie 38 ausgerichtet.

In beiden Antennenleiterstrukturen 2, 4 und 16 und 20 in einer der beiden Leiterschleifen - hier in der Leiterschleife 24 - jeweils eine Unterbrechung eingearbeitet, die mit einer Kondensatoranordnung 40 überbrückt ist. Ebenfalls ist in jede in sich geschlossene Leiterschleife 16, 20 ein Kondensator 40 eingefügt. Der Kapazitätswert der Kondensatoranordnung 40 ist so gewählt, daß die Antennenleiterstrukturen 2 und 4 für Ströme im kHz-Bereich, die von sich zeitlich ändernden magne­ tischen Gradientenfeldern induziert werden, einen hohen Wi­ derstand besitzen, während der Widerstand für die Antennensi­ gnalströme im MHz-Bereich vernachlässigbar ist.

Die vorstehend anhand der Figur beschriebene lineare Antenne besitzt einen Signalanschluß 42, der parallel zur Kondensa­ toranordnung 14 einer Antennenleiterstruktur geschaltet ist.

Die Antenne läßt sich zu einer zirkular polarisierenden An­ tenne erweitern, wenn zwei weitere gegenüberliegend angeord­ nete Antennenleiterstrukturen bezüglich der Symmetrieachse 5 um 90° verdreht zu den ersten und zweiten Antennenleiter­ strukturen 2 und 4 angeordnet sind. Die an den Endbereichen angeordneten Anschlußstellen werden ebenfalls über Kondensa­ toranordnungen mit den ersten bzw. zweiten in sich geschlos­ senen Leitern 16 bzw. 20 verbunden. Durch die symmetrische Anordnung und eine im wesentlichen gleiche Ausgestaltung al­ ler Antennenleiterstrukturen sind die beiden linearen Teilsy­ steme intrinsisch voneinander entkoppelt.

Claims (8)

1. Antenne für ein Magnetresonanzgerät mit einer ersten An­ tennenleiterstruktur (2), die zwei gegenüberliegende Endbe­ reiche (6, 8) besitzt und zwei gleich große, im wesentlichen auf einer Fläche nebeneinander angeordnete Leiterschleifen (22, 24) umfasst, die an einer Verbindungsstelle (26) gegen­ sinnig in Reihe geschaltet sind, wobei an jeder der Leiter­ schleifen (22, 24) symmetrisch zur Verbindungsstelle (26) jeweils eine elektrische Anschlußstelle (10, 12) angeordnet ist.

2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jede Leiterschleife (22, 24) ein auf der Fläche angeordnetes U-förmiges Leiterstück um­ faßt, daß jedes U-förmige Leiterstück ein Basisleiterstück (28) und zwei damit verbundene Schenkelleiterstücke (30) um­ faßt, daß Enden (32) der Schenkelleiterstücke (30) der beiden U-förmigen Leiterstücke gegenüberliegend angeordnet sind, daß diagonal gegenüberliegende Enden (32) der beiden U-förmigen Leiterstücke miteinander verbunden sind und daß symmetrisch an jedem Basisleiterstück (28) eine der Anschlußstellen (10, 12) angeordnet ist.

3. Antenne nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die sich gegenüberstehenden Schenkelleiterstücke (30) der beiden U-förmigen Leiterstücke jeweils entlang einer ersten bzw. einer zweiten Linie (34 bzw. 36) ausgerichtet sind und daß die beiden Linien (34, 36) parallel und mit einem gleichen Abstand bezüglich einer Ver­ bindungslinie (38), die die beiden Anschlußstellen (10,12) verbindet, angeordnet sind.

4. Antenne nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Basisleiterstücke (28) senkrecht bezüglich einer Verbindungslinie (38) ausgerichtet sind, die die beiden Anschlußstellen (10, 12) verbindet.

5. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß parallel und gegenüberliegend zur ersten Antennenleiterstruktur (2) eine zweite, gleich wie die erste ausgebildete Antennenlei­ terstruktur (4) angeordnet ist und daß gegenüberliegend ange­ ordnete Anschlußstellen (10, 12) der beiden Antennenleiter­ strukturen (2, 4) mit jeweils einem in sich geschlossenen Lei­ ter (16, 20) verbunden sind, wobei die geschlossenen Leiter (16, 20) eine Symmetrieachse (5) der Antenne umschließen.

6. Antenne nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Anschlußstellen (10, 12) über jeweils eine erste Kondensatoranordnung (14) mit den ge­ schlossenen Leitern verbunden sind.

7. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Leiterschleifen (22) und/oder die in sich geschlos­ senen Leiterschleifen (16, 20) eine Unterbrechung aufweisen, die mit einer zweiten Kondensatoranordnung (40) überbrückt ist.

8. Antenne nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Leiterstruk­ turen (2, 4) auf einer Zylindermantelfläche angeordnet sind, wobei die Anschlußstellen (10, 12) axial beabstandet auf der und Zylindermantelfläche angeordnet sind, und daß die geschlossenen Leiter (16, 20) axial beabstandet angeordnet sind und entlang einer Umfangsrichtung der Zylindermantelfläche verlaufen.