NL8802608A - Magnetisch resonantie apparaat met verbeterde rf spoel. - Google Patents

Description

N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven Magnetisch resonantie apparaat met verbeterde rf spoel.

De uitvinding heeft betrekking op een magnetisch resonantie apparaat met een magneetstelsel voor het opwekken van een stationair magneetveld, een gradient magneetstelsel en een rf spoelenstelsel.

Een dergelijk magnetisch resonantie apparaat is bekend uit EP 213 665. Het aldaar beschreven apparaat is uitgerust met een birdcage rf spoel die is opgebouwd uit twee ringgeleiders die zijn verbonden met een aantal onderling en met een symmetrie as parallelle antennedraden. Met een juiste keuze van impedanties en reactanties wordt met een staande gesloten cosinus golf op de ringgeleiders een ruimtelijk homogeen rf veld in de spoel opgewekt.

In ÜS 4,712,067 is een rf spoel beschreven die is opgebouwd uit een aantal bijvoorbeeld twee zadelvormige spoelen waardoor met een aangepaste onderlinge koppeling en een juiste aansturing een ruimtelijk homogeen rf veld kan worden opgewekt in een van de aansturing en onderlinge oriëntatie van de stroomgeleiders afhankelijke mode.

Ook hier vormen onderling en met een symmetrie as parallel stroomgeleiders actieve antennedraden van de spoel.

Bij gebruik van dergelijke spoelen in de beschreven vorm als zendspoelen voor het opwekken van magnetische resonantie signalen in een te onderzoeken object treedt het bezwaar van een geringe flexibiliteit in de aansturing op doordat het rf veld binnen de spoel in feite, afgezien van de sterkte, door de geometrie van de spoel is opgedrukt. Ook worden vaak storende tegenvelden opgewekt, die. slechts door extra vermogenstoevoer kunnen worden gecompenseerd.

De uitvinding beoogt deze bezwaren te ondervangen en daartoe heeft een magnetisch resonantie apparaat van de in de aanhef genoemde soort volgens de uitvinding het kenmerk, dat het rf spoelenstelsel is uitgerust met een spoel die is voorzien van middelen voor een individueel regelbare aansturing van antennedraden of deelgroepen van antennedraden van de spoel.

Doordat een rf spoel volgens de uitvinding onafhankelijk aanstuurbare antennedraden bevat is een beduidend grotere mate van vrijheid in de veldverdeling verkregen en kan veelal met een beduidend geringer excitatievermogen worden volstaan.

In een voorkeursuitvoering bevat de rf spoel een aantal rechte op een cylindermantel gelegen onderling en met een cylinderas parallelle stroomgeleiders die aan weerszijden via vaste capaciteiten met een ringgeleider zijn verbonden en waarop via een vermogensversterker een rf bron aansluitbaar is. In het bijzonder is tussen de vermogensversterker en een toevoerleiding vanuit de rf bron een ingangsnetwerk met een weerstand een capaciteit en een inductie opgenomen. Hiervan is de weerstand bijvoorbeeld verbonden met een spanningsbron voor instelling van een ruststroom terwijl een condensator bijvoorbeeld is verbonden met een de spoel omgevende elektrisch geleidende afschermcylinder die ook als warmteafvoerelement uitgevoerd kan zijn. De vermogensversterkers, die bijvoorbeeld door een MOS-FET transistor worden gevormd, kunnen daarmede via een goed warmtegeleidend contact zijn verbonden.

In een verdere voorkeursuitvoering is een uitgang van de vermogensversterkers via een, bij voorkeur, extern instelbaar glijcontact met de antennedraden verbonden. Het deze glijcontacten kan de impedantie van de spoel worden aangepast aan een te meten object.

In een verdere voorkeursuitvoering is ten behoeve van circulair gepolariseerde rf velden een schakeling opgenomen voor instelling van een, bijvoorbeeld door het aantal antennedraden gegeven faseverschuiving tussen opvolgende antennedraden van bijvoorbeeld een birdcage spoel als beschreven in EP 213,665 of een Transversaal elektromagnetische (TEM) spoel als beschreven in ÜS 4,712,067.

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

Figuur 1 een magnetisch resonantie apparaat uitgerust met een rf zendspoel volgens de uitvinding,

Figuur 2 een uitvoeringsvorm van een dergelijke rf spoel en

Figuur 3 een schakelschema voor aansturing van een dergelijke spoel voor het opwekken van een circulair gepolariseerde rf puls.

Een magnetisch resonantie apparaat zoals weergegeven in figuur 1 bevat een magneetstelsel 2 voor het opwekken van een homogeen stationair magneetveld H, een magneetstelsel 4 voor het opwekken van magnetische gradientvelden, voedingsbronnen 6 en 8 respectievelijk voor het magneetstelsel 2 en het magneetstelsel 4. Een radiofrequent magneetspoel 10 dient voor het opwekken van een radiofrequent magnetisch wisselveld en is daartoe aangesloten op een radiofrequentbron 12. Voor detectie van door het radiofrequente zendveld in een te onderzoeken object opgewekte kernspinresonantiesignalen kan ook de rf spoel 10 worden gebruikt die daartoe verbonden met een signaalversterker 14. Voor detectie kan ook een andere spoel, bijvoorbeeld een oppervlaktespoel worden gebruikt. De signaalversterker 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 radiofrequente bron 12, de voedingsbron 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. Voor eventuele koeling van de magneetspoelen 2 voor het hoofdveld dient een koelinrichting 26 met koelleidingen 27. Een dergelijke koelinrichting kan uitgevoerd zijn als waterkoeling voor weerstandsspoelen of voor hoge veldsterkte bijvoorbeeld als vloeibare stikstof en/of heliumkoeling voor supergeleidende magneetspoelen. De binnen de magneetstelsels 2 en 4 geplaatste zendspoel 10 omsluit een meetruimte 28 die bij een apparaat voor medische diagnostische metingen ruim genoeg is voor het omvatten van een patiententafel 29 gelegen patiënten. In de meetruimte 28 zijn aldus een homogeen magneetveld H, doorsneden van het object selecterende gradientvelden en een ruimtelijk homogeen radiofrequent wisselveld op te wekken.

Een rf spoel volgens de uitvinding als geschetst in figuur 2 toont, hier in de vorm van een transversaal elektromagnetische spoel als beschreven in OS 4,712,067, stroomgeleiders 30 die via condensatoren 32 zijn verbonden met elektrische ringgeleiders 34. De ringgeleiders hebben hier de vorm van flenzen die deel uitmaken van een cylindervormige behuizing 35 met een manteldeel 36 voor afscherming van het door de spoel op te wekken rf veld tegen stoorvelden. In de hier geschetste uitvoering vormt de cylinder 35 tevens een massa-elektrode voor de antennedraden en kan ook als warmte afvoerend element fungeren. Antennedraadgedeelten 38 zijn via een vermogensversterker 40, die bijvoorbeeld een MOS-FET transistor omvat, verbonden met een amplitude- en faseregelend netwerk 42 via bij voorkeur coaxiaal verbindingskabels 44. Voor ontkoppeling zijn in de antennedraadgedeelten 38 ontkoppelcondensator 46 opgenomen. Met behulp van het regelnetwerk 42 kan aldus elk van de antennedraden afzonderlijk bekrachtigd worden; waarbij evenwel ook meerdere antennedraden een gelijke voeding kunnen ontvangen. Ook kan de voeding voor verschillende antennedraden slechts in fase verschillend zijn. Het regelnetwerk wordt, via een verbindingskabel 48 gevoed vanuit een rf zender 49 overeenkomstig de rf bron 12 in figuur 1.

Figuur 3 toont een meer gedetailleerd deel van een spoel als geschetst in figuur 2. Van de spoel zijn hier een antennedraad 30 met een condensator 32, flenzen 34 en een cylindermanteldeel 36 weergegeven. Via een glycontact 50 is een vermogens MOS-FET 52 verbonden met een gedeelte 38 van de antennedraad. Het antennedraadgedeelte 38 is enerzijds via een condensator 32 gekoppeld met de antennedraad 30 en anderzijds via een ontkoppelcondensator 46 met de flens 34.

Voor een vaste voeding voor de antennedraad is een voedingsbron 54 opgenomen van waaruit aan de antennedraad een vaste spanning van bijvoorbeeld 50V kan worden toegevoerd. De MOS-FET transistor 52 is via een ingangsnetwerk 56, dat een spoel 58 en een condensator 60 omvat, via een toevoerleiding 44 verbonden met het amplitude- en fasecorrigerend netwerk 42. Via een weerstand 62 kan aan de transistor 52 een ruststroom worden toegevoerd.

In figuur 4 is een voorbeeld van een amplitude- en fasecorrigerend netwerk 42 geschetst. Dit is via de coaxiaalkabels 44 verbonden met versterkers 40 als aangegeven in figuur 2 en kan via de coaxiaalkabel 48 vanuit de rf zender 49 worden gevoed.

Het netwerk zelf bevat N secties 70 met elk een L-C kring 72 opgebouwd uit een zelfinductie 74 en twee capaciteiten 76. Het aantal secties is gelijk aan het aantal individueel aan te sturen antennedraden of groepen van antennedraden en bedraagt in praktische gevallen bijvoorbeeld 6a 12. Voor het opwekken van een circulair gepolariseerd rf veld is de aan elk van de spoeldraden toe te voeren amplitude gelijk maar voor elk van de draden onderling in fase verschoven waardoor de amplitudegolf dus met de gewenste frequentie over de antennedraden van de spoel roteert.

Claims (9)

1. Magnetisch resonantie apparaat met een magneetstelsel voor het opwekken van een stationair magneetveld, een gradient magneetstelsel en een rf spoelenstelsel, met het kenmerk, dat het rf spoelenstelsel is uitgerust met een spoel die is voorzien van middelen voor een individueel regelbare aansturing van antennedraden of deelgroepen van antennedraden van de spoel.

2. Magnetisch resonantie apparaat volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat voor elk van de individueel aanstuurbare antennedraden een vermogensversterker in de nabijheid van de antennedraad is opgenomen.

3. Magnetisch resonantie apparaat volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de vermogensversterker een MOS-FET transistor omvat via een ingangsnetwerk met een inductie en een capaciteit met een rf voedingsbron is verbonden.

4. Magnetisch resonantie apparaat volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de rf spoel een aantal op een cylindermantel om een centrale as gelegen antennedraden bevat die aan weerszijden via een capaciteit met ringgeleiders zijn verbonden.

5. Magnetisch resonantie apparaat volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de ringgeleiders zijn uitgevoerd als aan de cylinder aangepaste flenzen.

6. Magnetisch resonantie apparaat volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de rf spoel radiaal is omsloten door een elektrisch geleidende afschermkoker.

7. Magnetisch resonantie apparaat volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de koker als massa voor schakelelementen van ingangsnetwerken en/of als warmteafvoerelement voor de vermogensversterkers fungeert.

8. Magnetisch resonantie apparaat volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de vermogensversterkers via axiaal instelbare contacten met antennedraden zijn verbonden.

9. Magnetisch resonantie apparaat volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat in de voeding voor individueel aanstuurbare antennedraden een fasestuurinrichting is opgenomen voor met opvolgende faseverschillen aansturen van antennedraden voor het opwekken van een circulair gepolariseerd rf zendveld.