DE3826995C2

DE3826995C2 - Sondenspuleneinrichtung für ein MR-Gerät

Info

Publication number: DE3826995C2
Application number: DE3826995A
Authority: DE
Inventors: Motoji Haragashira
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-08-10
Filing date: 1988-08-09
Publication date: 1994-01-20
Anticipated expiration: 2008-08-10
Also published as: US4890063A; JPS6443241A; DE3826995A1; JPH0578339B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Sondenspuleneinrichtung für ein MR-Gerät (Magnetresonanzgerät/Kernspinresonanz-Gerät) nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solches Gerät dient zur Gewinnung anatomischer oder qualitativer Information eines Objekts unter Verwendung des MR-Phänomens. Hierzu wird an ein Objekt ein elektromagnetisches Signal zum Anregen einer magnetischen Resonanz angelegt, um von dem Objekt ein MR-Signal zu erfassen.

Bei dem Kernspinresonanz-Phänomen (englisch: nucleus magnetic resonance; NMR) verhält sich ein einen Spin oder ein magnetisches Moment aufweisender Atomkern, der in ein statisches Magnetfeld gebracht wird, derart, daß er durch Resonanz nur eine solche elektromagnetische Welle absorbiert, die eine vorbestimmte Frequenz aufweist. Ein solcher Atomkern geht also bei einer Kreisfrequenz ω0 (ω0=2πν0, ν0: Larmorfrequenz) in Resonanz, die sich folgendermaßen ausdrücken läßt:

ω0 = γH0

wobei γ das spezifische gyromagnetische Verhältnis des Atomkerns und H0 die Stärke des statischen Magnetfeldes ist.

Bei der Diagnose eines lebenden Organismus nutzt man dieses MR-Phänomen aus, indem in einem zu untersuchenden Objekt eine magnetische Resonanz (MR) angeregt wird und elektromagnetische Wellen der Resonanzfrequenz, die nach der Absorption durch die Resonanz induziert werden, empfangen und verarbeitet werden, um so Informationen zu erhalten, z. B. ein Schichtbild des zu untersuchenden Objekts.

Bei einem solchen System läßt sich grundsätzlich die magnetische Resonanz in sämtlichen Abschnitten des zu untersuchenden Körpers anregen, und man kann grundsätzlich auch MR-Signale von sämtlichen Abschnitten des Körpers empfangen. Im Hinblick auf die normalen Entwurfsbeschränkungen des Geräts und auch unter Berücksichtigung der klinischen Anforderungen an ein diagnosefähiges Bild verwenden die in der Praxis realisierten Geräte ein Gradientenmagnetfeld zur Anregung der magnetischen Resonanz und zur Aufnahme des MR- Signals für einen spezifischen Abschnitt, z. B. eine spezifische Schicht eines Körpers.

Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines herkömmlichen, für die medizinische Diagnose geeigneten MR-Bilderzeugungsgeräts mit einem Bett 1, einer Spule 2 für ein statisches Magnetfeld, einer Gradientenmagnetfeldspule 3, einem Sondenspulensystem 4, einer Feldenergiequelle 6 für das statische Feld, X-, Y- und Z-Gradienten-Energiequellen 7, 8 bzw. 9, einem Sender 10, einem Empfänger 11, einer Ablaufsteuerung 12 und einem Steuerprozessor 13. Das Bett 1 enthält einen beweglichen Tisch 1a, auf dem der Körper eines Patienten P ruht. Die Spule 2 für das statische Magnetfeld wird von der Feldenergiequelle 6 gespeist und erzeugt ein statisches Magnetfeld. Die Gradientenmagnetfeldspule 3 wird von den Energiequellen 7, 8 und 9 gespeist und erzeugt X-, Y- und Z-Gradientenmagnetfelder. Eine Sondenspuleneinrichtung 4 enthält mindestens eine Spule mit einer Sendespule und einer Empfangsspule oder eine Sende/Empfangs-Spule für sowohl Sendebetrieb als auch Empfangsbetrieb. Die Einrichtung 4 wird von einem Sender betrieben und sendet ein magnetisches Drehfeld, bei dem es sich um ein RF-Signal zum Anregen einer magnetischen Resonanz handelt. Das MR-Signal, welches in dem Körper induziert wird, wird über die Einrichtung 4 von dem Empfänger 11 erfaßt. Die Ablaufsteuerung 12 treibt und steuert die Energiequellen 7, 8 und 9 und den Sender 10 entsprechend einer vorgegebenen Impulsfolge. Der Steuerprozessor 13 steuert den Betrieb des Betts 1 und der Ablaufsteuerung 12 und verarbeitet das von dem Empfänger 11 aufgenommene MR-Signal. Der Prozessor 13 enthält eine Anzeigevorrichtung und gibt ein Ergebnis einer Signalverarbeitung aus, z. B. zeigt er das Ergebnis auf der Anzeigevorrichtung an.

Die Anlage wird wie folgt betrieben:

Auf den Tisch 1a des Betts 1 wird ein Patient P gelegt, und der Tisch 1a wird so bewegt, daß sich der Patient P in einem von der Spule 2 erzeugten statischen Magnetfeld befindet. Dann wird von der Ablaufsteuerung 12 der Sender 10 nach Maßgabe einer vorbestimmten Ablauffolge angesteuert und veranlaßt die Sonderspuleneinrichtung 4, als magnetisches Drehfeld z. B. einen 90°- oder 180°-Impuls auszusenden, d. h. einen Erregungsimpuls zum Anregen einer magnetischen Resonanz (MR). Gleichzeitig werden die Energiequellen 7, 8 und 9 angesteuert, um die Gradientenmagnetfeldspule 3 zu veranlassen, an den Patienten 2 ein Gradientenmagnetfeld anzulegen.

Auf das Anlegen des Erregungsimpulses und des Gradientenmagnetfeldes hin wird zumindest in einem vorbestimmten Abschnitt des Patienten P eine magnetische Resonanz hervorgerufen, und von der Einrichtung 4 wird ein induziertes MR- Signal erfaßt. Das MR-Signal wird von dem Steuerprozessor 13 abgenommen und einer Bildverarbeitung unterzogen, um beispielsweise eine Bildrekonstruktion durchzuführen. Als Ergebnis erhält man beispielsweise ein Schichtbild, welches angezeigt wird.

Im folgenden soll die Einrichtung 4 näher beschrieben werden.

Um eine anatomische Information eines lebenden Organismus zu erhalten, z. B. ein Schichtbild, und um eine qualitative Information aus beispielsweise einer Spektroskopie mit dem oben beschriebenen Gerät zu erhalten, werden mehrere Kerntypen verwendet, oder es wird ein statisches Magnetfeld variiert (beispielsweise wird ein Gerät mit einem steuerbaren Magneten verwendet, der in der Lage ist, die Stärke des statischen Magnetfelds innerhalb einer kurzen Zeitspanne für eine Spektroskopie zu vergrößern und zu verkleinern). In diesem Fall unterscheidet sich ein HF-Signal einer Resonanzfrequenz, das von der Einrichtung 4 an den Patientenkörper P gelegt wird, oder das von dem Patientenkörper P erfaßt wird, abhängig von dem Atomkerntyp oder abhängig von der Stärke des statischen Magnetfeldes, wenn der Atomkern der gleiche ist.

Zum Beispiel: Im Fall von 1H wählt man 21,3 MHz bei 0,5 T, 42,6 MHz bei 1 T und 64 MHz bei 5 T; im Fall von 31P nimmt man 8,6 MHz bei 0,5 T, 17,2 MHz bei 1 T und 25,8 MHz bei 1,5 T; und im Fall von 13C nimmt man 5,4 MHz bei 0,5 T, 10,7 MHz bei 1 T und 16,1 MHz bei 1,5 T.

In diesem Fall bestimmt sich die Abstimmfrequenz der herkömmlichen Sondenspuleneinrichtung 4 unbedingt durch die Induktivität der Spule. Um also mehrere Kerntypen verwenden und das statische Magnetfeld variieren zu können, muß die Abstimmfrequenz der Einrichtung 4 variabel gesteuert werden.

In einem Artikel "R. F. COIL DESIGN FOR NMR IMAGING (J. F. Shen and I. J. Lowe)" der "Society of Magnetic Resonance in Medicine (Fourth Annual) Meeting, August 19-23, 1985)" ist angegeben, daß man die Abstimmfrequenz einer Sonderspuleneinrichtung der eingangs genannten Art ändern kann, indem man Kurzschließkondensatoren in Reihe zwischen die Spule-bildenden Spulenelemente einfügt.

Im folgenden soll eine Sondenspuleneinrichtung beschrieben werden, in die ein Kurzschließkondensator eingefügt ist.

Fig. 2 ist eine Schaltungsskizze einer aus mehreren Spulenelementen bestehenden Spule L der Sondenspuleneinrichtung. Fig. 3 zeigt eine Schaltung, in der jeweils aus mehreren Kapazitätselementen bestehende Kurzschließkondensatoren zwischen mehrere Spulenelemente der der in Fig. 2 gezeigten Schaltung ähnlichen Spule L eingefügt sind. Wenn die Resonanzfrequenz der Schaltung nach Fig. 2 fself beträgt, stellt sich bei Einfügen eines Kurzschließkondensators Cs aus mehreren Kondensatorelementen gemäß Fig. 3 folgende Beziehung her:

fself′ < fself

Fig. 4 zeigt ein Ersatzschaltbild einer Sondenspuleneinrichtung, das man erhält, wenn man in einer etwa der Schaltung nach Fig. 2 entsprechenden Schaltung einen Abstimmkondensator CA parallel zu der Spule und in Reihe zu dieser Anpaßkondensatoren CB schaltet (US-PS 4633181).

In Fig. 4 bezeichnet das Bezugszeichen L0 eine Induktivität der Spule r0 einen äquivalenten Widerstand, der durch die Spule selbst und den Körper eines in der Spule liegenden Patienten gebildet wird. Z0 ist eine Ausgangsimpedanz der Sondenspuleneinrichtung, die so eingestellt wird, daß sie mit einer charakteristischen Impedanz eines an die Sondenspuleneinrichtung angeschlossenen Kabels übereinstimmt. Wenn eine Schaltung mit dem Kurzschließkondensator nach Fig. 3 als Hauptelement in einer solchen Sondenspuleneinrichtung enthalten ist, bildet der Kurzschließkondensator Cs eine Kapazität, die zu L0 und Z0 in Reihe geschaltet ist, wie es in der Zeichnung durch gestrichelte Linien angedeutet ist.

Auf diese Weise kann man eine Abstimmfrequenz ändern, indem man in die die Spule des Sondenspulensystems enthaltende Schaltung einen Kurzschließkondensators Cs einfügt. Wenn allerdings dieser Kurzschließkondensator Cs eingefügt wird, ändern sich der äquivalente Widerstand r0 und die Ausgangsimpedanz Z0. Deshalb müssen der Abstimmkondensator CA und der Anpaßkondensator CB justiert werden.

Wenn daher der Kurzschließkondensator Cs, der in den Spulenabschnitt eingefügt ist, gebildet wird durch einen kontinuierlich veränderbaren Kondensator, und die Kapazität des Kurzschließkondensators Cs geändert wird, um die Abstimmfrequenz zwischen mehreren verschiedenen Frequenzen umzuschalten, nimmt die Anzahl von Teilen, die justiert werden müssen, signifikant zu. Deshalb kann man die Frequenz praktisch kaum auf eine Vielzahl von Abstimmfrequenzen einstellen. Deshalb werden in der Praxis eine Schaltung ohne Kurzschließkondensator gemäß Fig. 2 und eine Schaltung mit einem eingefügten geeigneten Kurzschließkondensator gemäß Fig. 3 unabhängig voneinander verwendet. Das heißt: Die Abstimmfrequenz liegt bei dem herkömmlichen Gerät fest.

Die Abstimmfrequenz läßt sich variieren durch Umschalten zwischen einer Schaltung, in der der Kurzschließkondensator nicht eingefügt ist, und einer Schaltung, in der der Kurzschließkondensator eingefügt ist. In diesem Fall jedoch können die eine Anpaßschaltung bildenden Kondensatoren CA und CB so, wie sie sind, nur verwendet werden, wenn der Kurzschließkondensator eine spezielle Kapazität besitzt (dies ist in der Praxis äußerst selten). Folglich wird die Schaltungsanordnung kompliziert, und es können nur zwei Abstimmfrequenzen eingestellt werden. Mit den herkömmlichen Maßnahmen lassen sich die MR-Signale also nicht unter Verwendung von mehreren Kerntypen oder durch Variieren eines statischen Magnetfeldes aufnehmen.

Aus der (nicht vorveröffentlichten) EP 0 276 510 A1 läßt sich eine Sondenspuleneinrichtung für ein Kernspinresonanzgerät der eingangs genannten Art entnehmen, bei der zum Verändern der Abstimmfrequenz die Möglichkeit angegeben ist, ein oder mehrere Kurzschließkapazitäten kurzzuschließen. Da diese Maßnahme als aufwendig angesehen wird, soll ersatzweise eine Kapazität mittels eines induktiven Elements überbrückt werden. Die Kurzschließkondensatorelemente bestehen jeweils aus einem einzigen Kondensator.

Es ist darüber hinaus bei Sondenspuleneinrichtung für Kernspinresonanz- Geräte der eingangs genannten Art bekannt (EP 0 141 383 A2; EP 0 175 129 A2) zum Abstimmen der Resonanzfrequenz die Kapazität der in Reihe zwischen einzelnen Spulelementen eingefügten Kurzschlußkondensatorelemente zu variieren. Dies geschieht mit Hilfe veränderlicher Kondensatoren.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Sondenspuleneinrichtung für ein MR-Gerät der eingangs genannten Art anzugeben, die in der Lage ist, auf einfache Weise mehrere Abstimmfrequenzen einzustellen.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme läßt sich eine Gesamtkapazität aus den Kurzschlußkondensatorelementen, die die Mehrzahl von Kondensatoren enthalten, in geeigneter Weise variieren, indem die Öffnungs-/Schließ-Zustände der Schalter kombiniert werden, um so mehrere Abstimmfrequenzen einzustellen. Da diese Funktion erreicht werden kann, indem lediglich eine Kapazität eines Abstimmkondensators innerhalb eines vorbestimmten Bereichs eingestellt wird, bleibt die Anzahl zu justierender Teile gering.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Ansicht eines herkömmlichen MR-Bilderzeugungssystems,

Fig. 2 eine Schaltungsskizze eines Spulenabschnitts einer herkömmlichen Sondenspuleneinrichtung,

Fig. 3 eine Schaltungsskizze einer weiteren Ausgestaltung des Spulenabschnitts einer herkömmlichen Sondenspuleneinrichtung,

Fig. 4 ein Ersatzschaltbild der herkömmlichen Sondenspuleneinrichtung,

Fig. 5 eine Schaltungsskizze einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sondenspuleneinrichtung für ein MR-Gerät,

Fig. 6 eine Schaltungsskizze eines Spulenelements der Einrichtung nach Fig. 5,

Fig. 7 eine Schaltungsskizze einer weiteren Ausführungsform des Spulenelements der Einrichtung nach Fig. 5,

Fig. 8 ein Ersatzschaltbild der Einrichtung nach Fig. 5,

Fig. 9 ein Ersatzschaltbild, das durch weitere Umsetzung des Ersatzschaltbildes nach Fig. 8 gewonnen wurde,

Fig. 10 und 11 Schaltungsskizze zur Erläuterung der Ausführungsform nach Fig. 5, und

Fig. 12 eine Schaltungsskizze einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sondenspuleneinrichtung.

Fig. 5 ist eine Skizze einer Ausführungsform einer Sondenspuleneinrichtung, Fig. 6 und 7 zeigen Detail-Schaltungen eines in Fig. 5 verwendeten Kurzschließkondensators.

Die in Fig. 5 dargestellte Sondenspuleneinrichtung enthält mehrere Kurzschließkondensatorelemente Cs(i), d. h. Cs(1), Cs(2), . . . Cs(n), die in Reihe zwischen mehrere die Spule L bildende Spulenelemente geschaltet sind. Wie Fig. 6 zeigt, sind in jedem Kurzschließkondensator Cs(i) mehrere Kondensatoren Ci, d. h. C1, C2, . . . Cm miteinander in Reihe geschaltet, und mehrere Schalter Swi, d. h. SW1, SW2, . . . SWm, von denen jeder als statischer Schalter mit einer PIN-Diode oder als Kontaktschalter mit einem Relais oder dergleichen ausgebildet ist, zu den entsprechenden Kondensatoren Ci parallel geschaltet. Anstelle der Ausführungsform nach Fig. 6 sind gemäß Fig. 7 alternativ sämtliche Kurzschließkondensatoren Cs(i) derart ausgebildet, daß Kondensatoren Ci (C1, C2, . . . Cm) und Schalter SWi (SW1, SW2, . . . SWm) zueinander in Reihe geschaltet sind und diese Reihenschaltungen jeweils zueinander parallel geschaltet sind.

Die Kurzschließkondensatorelemente Cs(i) (Cs(1), Cs(2), . . . Cs(n) nach Fig. 5 werden von der Steuerschaltung 21 geschaltet, um die aus den Kurzschließkondensatorelementen gebildete Gesamtkapazität.

Cs = {(1/Cs(1)) + (1/Cs(2)) + . . . + (1/Cs(n))}^-1

zu ändern.

Die Steuerschaltung 21 öffnet/schließt selektiv die in Fig. 6 oder 7 dargestellten Schalter SWi (SW1, SW2, . . . SWm) entsprechend einem vorbestimmten Schaltmuster.

Im folgenden wird eine Funktion der Sondenspuleneinrichtung mit der oben beschriebenen Ausgestaltung erläutert.

Fig. 8 zeigt ein Ersatzschaltbild der Sondenspuleneinrichtung, in der ein Kurzschließkondensator in einen Spulenabschnitt eingefügt ist. Die Schaltung nach Fig. 8 läßt sich durch weitere äquivalente Umsetzung in die Ersatzschaltung nach Fig. 9 abändern.

Da eine Spule normalerweise eine hohe Güte Q aufweist, kann man unter der Annahme

r0 « {ωL0 - (1/ωCs)}

folgende Gleichungen angeben:

R = r0 + [{ωL0 - (1/ωCs)}²/r0] ≈{ωL0 - (1/ωCs)}²/r0 (1)

L = [r0² + {ωL0 - (1/ωCs)}²]/{ωL0 - (1/ωCs)} ≈ ωL0 - (1/ωCs) (2)

(wobei ω=2πf mit f als Resonanzfrequenz ist).

Weiterhin kann man unter der Annahme R « Z0 folgende Gleichungen angegeben:

In diesem Fall läßt sich durch Einsetzen von (1) in (4) vereinfachen:

(wobei L0 < 1/ω²Cs).

In einem Artikel mit dem Titel "A STUDY OF R. F. POWER DEPOSITION IN IMAGING" (C. N. Chen, V. J. Sank und D. I. Hoult) in "Society of Magnetic Resonance in Medicine (Fourth Annual Meeting, August 19-23, 1985)" ist beschrieben, daß die folgende Gleichung für die Beziehung zwischen der Leistung WB, die in einem Körper verbraucht wird, und der MR-Frequenz f besteht:

WB ∼f^2,4 (6)

Da das magnetische Wechselfeld B1 proportional zu dem RF- Strom I ist (B1 ∼ I), ergibt sich der Kippwinkel R eines Spins zu:

R = γB1Δt

(wobei Δt die Anlagezeit eines HF-Impulses ist).

Ein äquivalenter Reihenwiderstand der Spule selbst ist viel niedriger als derjenige Widerstand, der von einem Körper hervorgerufen wird, wenn dieser in die Spule gebracht wird. Man sieht also, daß man die folgende Gleichung angeben kann für die Beziehung des äquivalenten Gesamtwiderstandes r0 und der Frequenz f, wenn der Körper in die Sondenspuleneinrichtung gebracht ist:

r0 ∼ f^2,4 (7)

Dies gilt deshalb, weil das von der Sondenspuleneinrichtung erzeugte Magnetfeld B1 nicht von der Frequenz f abhängt, wenn der RF-Strom I durch die die Sondenspuleneinrichtung bildende Spule fließt. Wegen

WB ∼ I²r0

läßt sich aus den Gleichungen (6) und (7) folgende Beziehung gewinnen:

r0 ∼ f^2,4 ∼ ω^2,4 (8)

Man nehme an, in der Sondenspuleneinrichtung seien zwei Frequenzen ω0 und ω1 (ω0 < ω1) eingestellt. Wenn ω0 in der Schaltung nach Fig. 10 eingestellt ist, in welcher der Kurzschließkondensator Cs nicht eingefügt ist, und ω1 in der Schaltung nach Fig. 11 eingestellt ist, in welcher der Kurzschließkondensator Cs eingefügt ist, läßt sich die folgende Annäherung (9) entsprechend Fig. 9 angeben, wobei die weitere Annäherung (10) erhalten wird, indem man die Gleichung (8) in die Gleichung (5) entsprechend Fig. 10 einsetzt:

Mit CB=CB′ in den Beziehungen (9) und (10) erhält man die folgende Beziehung:

ω0²L0 ≈ω1²{L0 - (1/ω1²Cs)} × (ω0/ω1)^1,2

und damit

Cs ≈ 1/ω1²L0{1 - (ω0/ω1)^0,8} (11)

Aus den Gleichungen (1), (2) und (3) leitet man die folgende Näherungsgleichung (12) ab:

CA ≈ (1/ω0²L0) - (CB/2)

CA ≈ [1/ω1²{L0 - (1/ω1²Cs)}] - (CB′/2) (12)

Durch Setzen von

CB = CB′

und

ω0²L0 = ω1²{L0 - (1/ω1²Cs)} × (ω0/ω1)^1,2

in die Näherungsgleichung (12) erhält man die folgende Näherungsbeziehung:

Die Ergebnisse der oben angegebenen Berechnungen lassen sich wie folgt zusammenfassen:

Um die Resonanzfrequenz, d. h. Kreisfrequenz, von ω0 auf ω1 zu ändern, wird der Kurzschließkondensator Cs so eingestellt, daß entsprechend der Gleichung (11) folgende Beziehung gilt:

Cs ≈ 1/ω1²L0{1 - (ω0/ω1)^0,8}

Dadurch erhält man für den Abstimmkondensator CA′ folgende Beziehung:

CA′ ≈ (ω0/ω1)^1,2 × C1 - {1 - (ω0/ω1)^1,2 × (CB/2)}

aus der Gleichung (13), und für den Anpaßkondensator CB′ erhält man:

CB′ ≈ CB

Das heißt, CA und CB werden innerhalb eines vergleichsweise kleinen Bereichs bezüglich der Änderung der Kreisfrequenz von ω0 auf ω1 geändert.

Wenn also die Kapazität des Abstimmkondensators CA (CA′) so voreingestellt wird, daß sie innerhalb eines Bereichs justierbar ist, der einem gewünschten Frequenzbereich entspricht, kann man den Abschnitt A in Fig. 4 gemeinsam für unterschiedliche Frequenzen verwenden, indem lediglich der Kurzschließkondensator Cs geschaltet wird.

In der Sondenspuleneinrichtung nach Fig. 5 läßt sich durch Einstellen der Kapazität des Abstimmkondensators derart, daß sie innerhalb eines Bereichs von CA′ entsprechend einem, vorbestimmten Frequenzbereich justierbar ist, die Kapazität des Kurzschließkondensators Cs schrittweise durch eine Kombination von Öffnungs- und Schließzuständen der Schalter SW(i) ändern, ohne daß andere Elemente als die Abstimm- und Anpaßkondensatoren geändert werden müssen. Demnach läßt sich die Ausgangsimpedanz Z0 für mehrere Frequenzen auf eine vorbestimmte charakteristische Impedanz einjustieren.

Fig. 12 zeigt eine Schaltungsskizze einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sondenspuleneinrichtung. Bei dieser Ausführungsform nach Fig. 12 wird jeder Schalter SW(i) nach Fig. 5 durch eine PIN-Diode gebildet. Der Koppelkondensator Cc erfüllt die Bedingung Cc << CA, CB, . . . Cm. Drosselspulen RFC sind an beiden Enden der PIN-Dioden PD geschaltet und die anderen Enden der Spulen RFC sind an die Steuerschaltung 21 angeschlossen. Eine Spule RFC an einem Ende jener Diode PD ist an einen Diodentreiber DD in der Steuerschaltung 21 angeschlossen und die Drosselspule RFC am anderen Ende ist geerdet.

Mit der Schaltung nach Fig. 12 ist selbst dann, wenn zwischen den Anschlüssen der Diode PD eine große Kapazität besteht, diese Kapazität äquivalent einer geringfügig erhöhten Kapazität des Koppelkondensators Cj (j=1, 2 . . . N), der parallel zu der Diode PD geschaltet ist, so daß dadurch kein Problem entsteht. Da ein äquivalenter Widerstand der PIN-Diode PD sich von 0,1 Ω auf 10 bis 20 kΩ ändert, arbeitet die Diode PD als idealer Schalter.

Claims

1. Sondenspuleneinrichtung für ein MR-Gerät, mit einer Schaltung mit einer Spule, die in dem Gerät dazu dient, ein HF-Magnetfeld an ein Objekt zur Erregung magnetischer Resonanz (MR) anzulegen und/oder ein von dem Objekt durch magnetische Resonanz erzeugtes MR-Signal zu erfassen, dadurch gekennzeichnet,
daß die Spule (L) durch (n-1) Spulenelemente (n=3, 4 . . . ) gebildet wird, die in äquivalenter Form eine Gesamtinduktivität (L0) besitzen,
daß n Kurzschließkondensatorelemente (Cs(1) - Cs(n)) in Reihe zwischen die Spulenelemente eingefügt sind, die jeweils eine Kapazität (Cs(i) (i=1, 2, . . . n)) besitzen,
daß eine erste veränderliche Kondensatoreinrichtung (CA) vorgesehen ist, welche zumindest in äquivalenter Form parallel geschaltet ist mit der Reihenschaltung, die aus den Spulenelementen und den Kurzschließkondensatorelementen (Cs(1) - Cs(n)) besteht,
daß eine zweite veränderliche Kondensatoreinrichtung (CB) vorgesehen ist, die zumindest in äquivalenter Form in Reihe geschaltet ist mit beiden Enden der aus den Spulenelementen und den Kurzschließkondensatorelementen bestehenden Reihenschaltung, und
daß jedes der Kurzschließkondensatorelemente (Cs(1) - Cs(n)) mehrere Kondensatoren (C1 - Cm) und mehrere Schalter (SW1 - SWm) enthält, von denen je einer einem Kondensator zugeordnet ist und die selektiv geöffnet/geschlossen werden, um die den Kurzschließkondensatorelementen gebildete Gesamtkapazität Cs = {(1/Cs(1)) + (1/Cs(2)) + . . . + (1/Cs(n))}^-1derart zu schalten, daß die BedingungCs ≈ 1/[ω1²L0{1 - (ω0/ω1)^0,8}]erfüllt ist, wobei ω0 der Anfangswert einer Kreisfrequenz und ω1 eine durch Einstellung der ersten und zweiten Kondensatoreinrichtung (CA, CB) innerhalb eines vorbestimmten Bereichs auszuwählende Resonanz-Kreisfrequenz ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoren (C1 - Cm) jedes Kurzschließkondensatorelements in Reihe geschaltet sind, und die Schalter (SW1 - SWm), jeweils zu einem der Kondensatoren (C1 - Cm) parallel geschaltet sind (Fig. 6).

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoren (C1 - Cm) jedes Kurzschließkondensatorelements zueinander parallel geschaltet sind, und die Schalter (SW1 - SWm), jeweils zu einem der Kondensatoren (C1 - Cm) in Reihe geschaltet sind (Fig. 7).

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Kurzschließkondensatorelement mehrere Kondensatoren (C1 - Cm), die zueinander in Reihe geschaltet sind, und mehrere Schalter (SW1 - SWm), die jeweils zu den Kondensatoren parallel geschaltet sind, und mindestens ein Kurzschließkondensatorelement mehrere Kondensatoren (C1 - Cm), die zueinander parallel geschaltet sind, und mehrere Schalter (SW1 - SWm), die jeweils zu den Kondensatoren in Reihe geschaltet sind, aufweist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter jeweils einen PIN-Diodenschalter (PD) aufweisen.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter jeweils ein Relais enthalten.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter in gegenseitiger Zuordnung zwischen den Kurzschließkondensatorelementen steuerbar sind.