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    Eine Hochfrequenz(HF)-Spulenanordnung (100) zur Bildgabe eines Subjektvolumens unter Verwendung eines Magnetresonanzbildgebung(MRI)-Systems (10) hoher Feldstärke, die bei im Wesentlichen hohen Frequenzen betrieben werden kann, verfügt über eine Anzahl Leiter (104), die zylindrisch angeordnet und rings um ein Patiententunnel (106) des MRI-Systems vorgesehen sind, über eine Anzahl kapazitiver Elemente (108), die zwischen den jeweiligen Enden der Leiter und diese miteinander verbindend angeordnet sind, wobei die mehreren Leitern und die mehreren kapazitiven Elemente eine Hochpass-Birdcage-Konfiguration bilden und über eine Anzahl dynamischer Trennschalter (110), wobei jeder dynamische Trennschalter unter Ausbildung eines Parallelresonanzkreises parallel zu einem zugeordneten kapazitiven Element liegend elektrisch angekoppelt ist.A radio frequency (RF) coil arrangement (100) for imaging a subject volume using a magnetic resonance imaging (MRI) system (10) of high field strength, which can be operated at essentially high frequencies, has a number of conductors (104) which are cylindrical arranged and provided around a patient tunnel (106) of the MRI system, via a number of capacitive elements (108) which are arranged between the respective ends of the conductors and connect them to one another, the plurality of conductors and the plurality of capacitive elements being a high pass -Birdcage configuration and via a number of dynamic isolating switches (110), each dynamic isolating switch being electrically coupled lying parallel to an associated capacitive element, forming a parallel resonance circuit.
    公开号:DE102004027026A1
    申请号:DE200410027026
    申请日:2004-06-02
    公开日:2004-12-23
    发明作者:Akira Hino Nabetani；Ronald Dean Watkins
    申请人:General Electric Co；
    IPC主号:A61B5-055
    专利说明:
    [0001] DieErfindung bezieht sich auf ein magnetresonanzbildgebendes System(MRI). Mehr im Einzelnen betrifft die Erfindung Hochfrequenz(HF)-Spulen,die bei MRI-Systemen zum Senden und/oder Empfangen von HF-Signalenverwendet werden.TheInvention relates to a magnetic resonance imaging system(MRI). More specifically, the invention relates to radio frequency (RF) coils,that in MRI systems for transmitting and / or receiving RF signalsbe used.
    [0002] MRI-Scanner,die auf verschiedenen Gebieten, wie dem der medizinischen Diagnose,eingesetzt werden, benutzen typischerweise einen Computer, um basierendauf der Wirkung eines Magneten, einer Gradientenspulenanordnungund wenigstens einer Hochfrequenzspule Bilder zu erzeugen. Der Magneterzeugt ein gleichmäßiges magnetischesHauptfeld, das Kerne (Nuklei) wie Wasserstoffatomkerne auf eineHochfrequenzanregung ansprechen lässt. Die Gradientenspulenanordnungdrücktdem magnetischen Hauptfeld eine Folge von Pulsen örtlicherMagnetfelder auf, um jedem Punkt in dem bildgebenden Volumen eine örtlicheIdentität zugeben, die dem speziellen Satz von Magnetfeldern während derbildgebenden Pulssequenz entspricht. Die Hochfrequenzspule(n) erzeugteinen Anregungsfrequenzimpuls, der zeitweilig eine oszillierendeQuermagnetisierung erzeugt, die von der Hochfrequenzspule erfasstund von dem Computer zur Erzeugung des Bildes verwendet wird.MRI scanner,in different fields, like medical diagnosis,typically use a computer to be basedon the action of a magnet, a gradient coil arrangementand generate at least one radio frequency coil images. The magnetcreates a uniform magneticMain field, the nuclei like hydrogen atom nuclei on aCan respond to high-frequency excitation. The gradient coil arrangementpressesthe main magnetic field is a sequence of local pulsesMagnetic fields local to each point in the imaging volumeIdentity toogive the special set of magnetic fields during thecorresponds to the imaging pulse sequence. The radio frequency coil (s) generatedan excitation frequency pulse that is temporarily an oscillatingCross magnetization generated, which is detected by the high-frequency coiland used by the computer to generate the image.
    [0003] Allgemeingilt, dass eine sehr hohe magnetische Feldstärke dadurch gekennzeichnetist, dass sie größer alszwei Tesla (2T) ist. Eine höheremagnetische Feldstärkestellt besondere Anforderungen an die HF-Spule, wie etwa Abgleichvon Induktivitätund Kapazitätbei verhältnismäßig höheren Frequenzen,d.h. höherals 64 Megahertz (MHz). Bei sehr hohen magnetischen Feldern unddamit sehr hohen Larmorfrequenzen weisen gebräuchliche Käfigspulen (birdcage coils)mit mäßig schmalenKupferstreifen als Sprossen eine verhältnismäßig hohe Induktivität auf, diesehr niedrige Kapazitätswerteerfordert, um die Spule in den Resonanzzustand zu bringen. Diesist aus mehreren Gründenproblematisch. Zunächstgeben hohe Strömedurch kleinwertige Kondensatoren ein sehr hohes Spannungspotentialan diesen, das zu einem örtlichenelektrischen Streufeld führenkann, welches HF-Energiein Gestalt von Wärmein ein bildgebendes Subjekt einbringt.Generallyapplies that a very high magnetic field strength is characterizedis that they're bigger thanis two Tesla (2T). A higher onemagnetic field strengthplaces special demands on the RF coil, such as adjustmentof inductanceand capacityat relatively higher frequencies,i.e. higherthan 64 megahertz (MHz). With very high magnetic fields andthus very high Larmor frequencies have common cage coils (birdcage coils)with moderately narrowCopper strips as sprouts have a relatively high inductancevery low capacity valuesrequired to bring the coil into resonance. Thisis for several reasonsproblematic. Firstgive high currentsa very high voltage potential due to small-value capacitorsat this that to a locallead stray electric fieldcan what RF energyin the form of warmthinto an imaging subject.
    [0004] ImZusammenhang mit der MRI gibt es zwei Arten elektrischer Felder.Die erste rührtvon dem zeitlich veränderlichenmagnetischen B1-Feld her, das in dem bildgebenden Subjekt auftrittund die zweite rührtvon elektrischen Ladungen auf den Kondensatoren des HF-Spulenaufbausher. Wenn ein NMR-System in einem verhältnismäßig hohen Frequenzbereich,bspw. oberhalb von 100 MHz arbeitet, kann ein beträchtlicherStrahlungsverlust auftreten. Dieser erhöhte Strahlungsverlust in denHochfrequenzbereichen führtzu einer Zunahme der HF-Energie, die zur Erzeugung der Anregungverwendet werden muss und einer sich daraus ergebenden Abnahme desSignal/Rauschabstands (SNR, Signal-to-Noise) der empfangenen Signale.in theThere are two types of electrical fields associated with MRI.The first movesof the temporally changingmagnetic B1 field that occurs in the imaging subjectand the second is stirringof electrical charges on the capacitors of the RF coil structureforth. If an NMR system is in a relatively high frequency range,For example, operating above 100 MHz can be a considerable oneRadiation loss may occur. This increased radiation loss in theHigh frequency ranges leadsto an increase in RF energy that is used to generate the excitationmust be used and a resulting decrease inSignal-to-noise ratio (SNR, Signal-to-Noise) of the received signals.
    [0005] Untereinem Aspekt wird eine Hochfrequenz(HF)-Spulen anordnung zur Bildgebungeines Subjektvolumens bei Verwendung von Magnetresonanzbildgebungssystemen(MRI) sehr hoher Feldstärkegeschaffen, die bei beträchtlichhohen Frequenzen betrieben werden kann. Das MRI-System beinhalteteine Anzahl von Leitern, die zylindrisch angeordnet und rings umein Patiententunnel des MRI-Systems angeordnet sind, eine Anzahlvon kapazitiven Elementen, die zwischen den jeweiligen Enden derLeiter und diese miteinander verbindend angeordnet sind, wobei diemehreren Leitern und die mehreren kapazitiven Elemente eine Hochpass-Birdcage-Konfigurationbilden und eine Anzahl dynamischer Sperrtrennschalter, wobei jederdynamische Trennschalter zur Ausbildung eines Parallelresonanzkreisesparallel zu einem jeweiligen kapazitiven Element liegend elektrischangekoppelt ist.UnderOne aspect is a radio frequency (RF) coil arrangement for imagingof a subject volume when using magnetic resonance imaging systems(MRI) very high field strengthcreated at considerablehigh frequencies can be operated. The MRI system includesa number of conductors arranged cylindrically and all arounda patient tunnel of the MRI system are arranged, a numberof capacitive elements between the respective ends of theConductor and these are arranged interconnecting, themultiple conductors and the multiple capacitive elements a high pass birdcage configurationform and a number of dynamic circuit breakers, eachdynamic isolating switch to form a parallel resonance circuitelectrically parallel to a respective capacitive elementis coupled.
    [0006] Untereinem anderen Aspekt wird ein magnetresonanzbildgebendes System(MRI) geschaffen. Das MRI-System beinhaltet eine Hochfrequenz(HF)-Spulenanordnungzur Bildgabe eines Subjektvolumens unter Verwendung von beträchtlichhohen Frequenzen. Die HF-Spule beinhaltet eine Anzahl Leiter, diezylindrisch angeordnet und rings um ein Patiententunnel des MRI-Systemsvorgesehen sind, eine Anzahl kapazitiver Elemente, die zwischenden jeweiligen Enden der Leiter, diese miteinander verbindend angeordnetsind, wobei die mehreren Leiter und die mehreren kapazitiven Elementeeine Hochpass-Birdcage-Konfigurationausbilden und eine Anzahl dynamischer Sperrschalter, wobei jederdynamische Sperrschalter unter Ausbildung eines Parallelresonanzkreisesparallel zu einem jeweiligen kapazitiven Element liegend elektrischangekoppelt ist.UnderAnother aspect is a magnetic resonance imaging system(MRI) created. The MRI system includes a radio frequency (RF) coil arrangementfor imaging a subject volume using considerablehigh frequencies. The RF coil contains a number of conductors thatarranged cylindrically and around a patient tunnel of the MRI systemare provided a number of capacitive elements betweenthe respective ends of the conductors, connecting them togetherwhere the multiple conductors and the multiple capacitive elementsa high pass birdcage configurationtrain and a number of dynamic lock switches, eachdynamic blocking switch with the formation of a parallel resonance circuitelectrically parallel to a respective capacitive elementis coupled.
    [0007] Untereinem weiteren Aspekt wird ein TEM-Resonator geschaffen. Der TEM-Resonatorbeinhaltet eine Anzahl von Leitern die zylindrisch angeordnet undrings um ein Patiententunnel vorgesehen sind, eine Anzahl kapazitiverElemente, die zwischen den jeweiligen Enden der Leiter, diese miteinanderverbindend angeordnet sind, wobei die mehreren Leiter und die mehrerenkapazitiven Elemente eine TEM-Resonator-Konfiguration bilden und eine Anzahldynamischer Sperrschalter, wobei jeder dynamische Sperrschalterunter Ausbildung eines Parallelresonanzkreises parallel zu einemjeweiligen kapazitiven Element liegend elektrisch angekoppelt ist.In another aspect, a TEM resonator is created. The TEM resonator includes a number of conductors that are cylindrically arranged and provided around a patient tunnel, a number of capacitive elements that are arranged between the respective ends of the conductors that connect them, the plurality of conductors and the plurality of capacitive elements being a TEM resonator configuration form and a number of dynamic lock switches, each dynamic lock switch is electrically coupled lying parallel to a respective capacitive element forming a parallel resonance circuit.
    [0008] Untereinem noch anderen Aspekt wird ein Verfahren zum Betrieb einer Hochfrequenzspulein einem Magnetresonanzbildgebungssystem (MRI) mit sehr hoher Feldstärke, dasmit verhältnismäßig hohenFrequenzen arbeitet, geschaffen. Das Verfahren beinhaltet die zylindrischeAnordnung einer Anzahl Leiter rings um ein Patiententunnel des MRI-Systems,das Einfügeneiner Anzahl kapazitiver Elemente zwischen den jeweiligen Endender Leiter, wobei die mehreren Leiter und die mehreren kapazitivenElemente eine Hochpass-Birdcage-Konfigurationbilden, das Anfügenvon mehreren dynamischen Sperrschaltern parallel zu einem jeweiligenkapazitiven Element zur Ausbildung eines Parallelresonanzkreises,wobei jeder dynamische Sperrschalter eine Diode enthält und dasAnlegen einer Schaltvorspannung an ein zweites Ende des dynamischenSperrschalters, wobei die Schaltvorspannung so konfiguriert ist,dass sie die Diode jeweils in Durchlass- und in Sperrrichtung vorspannen kann.UnderYet another aspect is a method of operating a radio frequency coilin a magnetic resonance imaging system (MRI) with a very high field strength, thewith relatively highFrequencies works, created. The process involves the cylindrical oneArrangement of a number of conductors around a patient tunnel of the MRI system,insertinga number of capacitive elements between the respective endsthe conductor, the multiple conductors and the multiple capacitiveElements of a high-pass birdcage configurationform, attachingof several dynamic lock switches in parallel to eachcapacitive element to form a parallel resonance circuit,each dynamic blocking switch contains a diode and thatApplying a switching bias to a second end of the dynamicLockout switch, where the switching bias is configuredthat it can bias the diode in the forward and reverse directions.
    [0009] 1 ist ein schematischesBlockdiagramm eines Magnetresonanzbildgebungssystems (MRI), 1 1 is a schematic block diagram of a magnetic resonance imaging (MRI) system,
    [0010] 2 ist eine beispielhafteHochfrequenz (HF)-Spule, die bei dem in 1 dargestellten MRI-System verwendetwerden kann, 2 is an exemplary radio frequency (RF) coil used in the 1 MRI system shown can be used
    [0011] 3 ist ein erster beispielhafterdynamischer Sperrschalter, der bei der in 2 dargestellten HF-Spule verwendet werden kann, 3 is a first exemplary dynamic lock switch used in the 2 shown RF coil can be used
    [0012] 4 ist ein Teil des in 3 dargestellten dynamischenSperrschalters, 4 is part of the in 3 illustrated dynamic lock switch,
    [0013] 5A ist ein beispielhaftes,vereinfachtes, elektrisches Schaltschema des in 3 dargestellten Schalters, 5A is an exemplary, simplified, electrical circuit diagram of the in 3 illustrated switch,
    [0014] 5B ist ein beispielhaftes,vereinfachtes elektrisches Schaltschema des in 3 dargestellten Schalters, 5B is an exemplary, simplified electrical circuit diagram of the in 3 illustrated switch,
    [0015] 6 ist ein betriebsmäßig äquivalentesSchema des in 3 dargestelltenSchalters, 6 is an operationally equivalent scheme of the in 3 illustrated switch,
    [0016] 7 ist ein betriebsmäßig äquivalentesSchema des in 3 dargestelltenSchalters, 7 is an operationally equivalent scheme of the in 3 illustrated switch,
    [0017] 8 ist der in 3 dargestellte dynamischeSperrschalter mit einem offenen Ende, 8th is the in 3 illustrated dynamic lock switch with an open end,
    [0018] 9 ist eine graphische Darstellungder elektrischen Kennlinie des in 8 dargestelltenSchalters, 9 is a graphical representation of the electrical characteristic of the in 8th illustrated switch,
    [0019] 10 ist der in 3 dargestellte dynamischeSperrschalter mit einem kurzgeschlossenen Ende, 10 is the in 3 illustrated dynamic blocking switch with a short-circuited end,
    [0020] 11 ist eine graphische Darstellungder elektrischen Kennlinie des in 10 dargestelltenSchalters, 11 is a graphical representation of the electrical characteristic of the in 10 illustrated switch,
    [0021] 12 ist ein zweiter beispielhafterdynamischer Sperrschalter, der bei der in 2 dargestellten HF- spule verwendet werden kann, 12 is a second exemplary dynamic lock switch used in the 2 shown RF coil can be used,
    [0022] 13 ist ein Teil des in 12 dargestellten dynamischenSperrschalters, 13 is part of the in 12 illustrated dynamic lock switch,
    [0023] 14 ist ein Teil des in 12 dargestellten dynamischenSperrschalters, 14 is part of the in 12 illustrated dynamic lock switch,
    [0024] 15A ist ein beispielhaftesvereinfachtes elektrisches Schema des in 12 dargestellten Schalters, 15A is an exemplary simplified electrical schematic of the in 12 illustrated switch,
    [0025] 15B ist ein beispielshaftesvereinfachtes elektrisches Schema des in 12 dargestellten Schalters, 15B is an exemplary simplified electrical schematic of the in 12 illustrated switch,
    [0026] 16 ist ein betriebsmäßig äquivalentesSchema des in 12 dargestelltenSchalters, 16 is an operationally equivalent scheme of the in 12 illustrated switch,
    [0027] 17 ist ein betriebsmäßig äquivalentesSchema des in 12 dargestelltenSchalters, 17 is an operationally equivalent scheme of the in 12 illustrated switch,
    [0028] 18 ist eine beispielhafteBirdcage-Spule mit wenigstens einem dynamischen Sperrschalter, wieer in den 3 und 12 dargestellt ist, 18 is an exemplary birdcage coil with at least one dynamic lock switch, as shown in the 3 and 12 is shown
    [0029] 19 ist eine Schnittsdarstellungder Birdcage-Spule mit wenigstens einem dynamischen Sperrschalternach 18, 19 is a sectional view of the birdcage coil with at least one dynamic lock switch according to 18 .
    [0030] 20 ist ein beispielhafterTEM-Resonator mit wenigstens einem dynamischen Sperrschalter, wieer in den 3, 12 dargestellt ist. 20 is an exemplary TEM resonator with at least one dynamic blocking switch, as shown in the 3 . 12 is shown.
    [0031] Sowie hier verwendet, ist ein Element oder Schritt, das bzw. der imSingular angegeben ist und dem das Wort "ein" oder "eine" vorangeht so zuverstehen, dass damit nicht mehrere solche Elemente oder Schritte ausgeschlossensind, es sei denn, dass diese Ausschließung explizit angegeben sei.Außerdemist die Bezugnahme auf "eineAusführungsform" der vorliegendenErfindung nicht so zu verstehen, dass damit das Vorhandensein weitererAusführungsformenausgeschlossen wäre,die die aufgeführtenMerkmale ebenfalls enthalten.Soas used here, is an element or step that is in theIs singular and preceded by the word "a" or "an"understand that this does not preclude several such elements or stepsunless this exclusion is explicitly stated.Moreoveris the reference to "aEmbodiment "of the presentInvention should not be understood to mean that the presence of otherembodimentswould be excludedthe listedFeatures also included.
    [0032] 1 ist ein Blockschaltbildeiner Ausführungsformeines Magnetresonanzbildgebungssystems (MRI) 10, bei demdie hier beschriebenen Systeme und Verfahren implementiert sind.Das MRI 10 beinhaltet eine Bedienerkonsole 12,die eine Tastatur und ein Steuerpanel 14 sowie einen Bildschirm 16 aufweist.Die Bedienerkonsole 12 kommuniziert über ein Link 18 miteinem getrennten Computersystem 20, wodurch ein Bediener indie Lage versetzt wird, die Erzeugung und die Darstellung von Bildernauf dem Bildschirm 16 zu steuern. Das Computersystem 20 enthält eineAnzahl Module 22, die übereine rückwärtige Verdrahtungsebene(back plane) miteinander kommunizieren. Bei der beispielhaften Ausführungsformgehörenzu den Modulen 22 ein Bildverarbeitungsmodul 24,ein CPU-Modul 26 und ein Speichermodul 28, dashier auch als Bildpufferspeicher zum speichern von Bilddatenfeldernbezeichnet wird. Das Computersystem 20 ist mit einem Diskspeicher 30 undeinem Bandlaufwerk 32 verlinkt, um die Speicherung vonBilddaten und Programmen zu erleichtern. Das Computersystem 20 kommuniziert über einserielles Hochgeschwindigkeitslink 36 mit einer getrenntenSystemsteuerung 34. 1 Figure 3 is a block diagram of one embodiment of a magnetic resonance imaging (MRI) system 10 , in which the systems and methods described here are implemented. The MRI 10 includes an operator console 12 that have a keyboard and a control panel 14 as well as a screen 16 having. The operator console 12 communicates via a link 18 with a separate computer system 20 which enables an operator to create and display images on the screen 16 to control. The computer system 20 contains a number of modules 22 that communicate with each other via a back plane. In the exemplary embodiment, the modules include 22 an image processing module 24 , a CPU module 26 and a memory module 28 , which is also referred to here as an image buffer memory for storing image data fields. The computer system 20 is with a disk storage 30 and a tape drive 32 linked to facilitate the storage of image data and programs. The computer system 20 communicates via a high speed serial link 36 with a separate control panel 34 ,
    [0033] DieSystemsteuerung 34 beinhaltet eine Anzahl Module 38,die unter Verwendung einer (nicht dargestellten) rückwärtigen Verdrahtungsebene(back plane) elektrisch miteinander gekoppelt sind. Bei der beispielhaftenAusführungsform gehören zu denModulen 38 ein CPU-Modul 40 und ein Pulsgeneratormodul 42,das unter Verwendung eines seriellen Links 44 mit der Bedienerkonsole 12 elektrischgekoppelt ist. Das Link 44 erlaubt die Übermittlung und den Empfangvon Befehlen zwischen der Bedienerkonsole 12 und der Systemsteuerung 34,wodurch der Bediener in die Lage versetzt wird, eine Scannsequenzeinzugeben, die das MRI-System 10 ausführen soll. Das Impulsgeneratormodul 42 steuertdie Systemkomponenten derart an, dass diese die jeweils gewünschte Scannsequenzausführenund erzeugt Daten, die fürdie zeitliche Aufeinanderfolge (timing), Stärke und Gestalt der zu erzeugendenHF-Impulse und fürdas Timing und die Dauer eines Datenagkuisitionsfensters kennzeichnendsind. Das Impulsgeneratormodul 42 ist an ein Gradientenverstärkersystem 46 elektrischangekoppelt und liefert dem Gradientenverstärkersystem 46 einSignal das fürdas Timing und die Gestalt der währenddes Scans zu erzeugenden Gradientenimpulse kennzeichnend ist. DasImpulsgeneratormodul 42 ist außerdem so konfiguriert, dasses von einer physiologischen Akquisitionssteuereinrichtung 48 Patientendatenempfängt.Bei der beispielhaften Ausführungsformist die physiologische Akquisitionssteuereinrichtung 48 soausgelegt, dass sie von einer Anzahl Sensoren Eingangsdaten empfängt, diefür den physiologischenZustand eines Patienten kennzeichnend sind, wie etwa, aber ohnedarauf beschränktzu sein, EKG-Datenvon an dem Patienten angelegten Elektroden. Das Impulsgeneratormodul 42 istmit einer Scan-Raum-Interface-Schaltung 50 elektrischgekoppelt, die so aufgebaut ist, dass sie von verschiedene SensorenSignale empfängt,die fürden Patientenzustand und das Magnetsystem kennzeichnend sind. Die Scan-Raum-Interface-Schaltung 50 istaußerdemso ausgelegt, dass sie Befehlssignale übermittelt, etwa – ohne daraufbeschränktzu sein – einBefehlssignal fürein Patientenpositioniersystem 52, um den Patienten in diejeweils gewünschteLage zu bewegen. Die von dem Impulsgeneratormodul 42 erzeugtenGradientenwellenformen werden dem Gradientenwerstärkersystem 46 eingegeben,das einen Gx Verstärker 54, einen Gy Verstärker 56 undeinen Gz-Verstärker 58 aufweist.Die Verstärker 54, 56, 58 erregenjeweils eine entsprechende Gradientenspule der Gradientenspulenanordnung 60,um eine Anzahl magnetischer Feldgradienten zu erzeugen, die für die Positionskodierungakquirierter Signale verwendet werden. Bei der beispielhaften Ausführungsformbeinhaltet die Gradientenspulenanordnung 60 eine Magnetanordnung 62,die einen Polarisierungsmagnet 64 und eine Ganzkörper HF-Spule 66 aufweist.The control panel 34 contains a number of modules 38 that are electrically coupled to each other using a back plane (not shown). In the exemplary embodiment, the modules include 38 a CPU module 40 and a pulse generator module 42 that using a serial link 44 with the operator panel 12 is electrically coupled. The link 44 allows commands to be transmitted and received between the operator panel 12 and the control panel 34 , which enables the operator to enter a scan sequence that the MRI system 10 should execute. The pulse generator module 42 controls the system components in such a way that they execute the respectively desired scanning sequence and generates data which are characteristic of the time sequence (timing), strength and shape of the RF pulses to be generated and of the timing and duration of a data accumulation window. The pulse generator module 42 is on a gradient amplifier system 46 electrically coupled and provides the gradient amplifier system 46 a signal which is characteristic of the timing and shape of the gradient pulses to be generated during the scan. The pulse generator module 42 is also configured to be controlled by a physiological acquisition controller 48 Receives patient data. In the exemplary embodiment, the physiological acquisition control device 48 designed to receive input data from a number of sensors indicative of a patient's physiological condition, such as, but not limited to, EKG data from electrodes applied to the patient. The pulse generator module 42 is with a scan room interface circuit 50 electrically coupled, which is constructed in such a way that it receives signals from various sensors which are characteristic of the patient's condition and the magnet system. The scan room interface circuit 50 is also designed to transmit command signals, such as, but not limited to, a command signal for a patient positioning system 52 to move the patient to the desired position. The from the pulse generator module 42 generated gradient waveforms are the gradient amplifier system 46 entered that a G x amplifier 54 , a G y amplifier 56 and a G z amplifier 58 having. The amplifiers 54 . 56 . 58 each excite a corresponding gradient coil of the gradient coil arrangement 60 to generate a number of magnetic field gradients that are used for position encoding of acquired signals. In the exemplary embodiment, the gradient coil arrangement includes 60 a magnet arrangement 62 that have a polarization magnet 64 and a full body RF coil 66 having.
    [0034] BeiBenutzung erzeugt ein in der Systemsteuerung 34 angeordnetesTransceiver-Modul 70 eine Anzahl elektrischer Impulse,die durch einen HF-Verstärker 72 verstärkt werden,der unter Verwendung eines Sende-/Empfangschalters 74 andie HF-Spule 66 elektrisch angekoppelt ist. Die sich ergebenden,von den angeregten Kernen (Nuklei) in dem Patienten abgestrahltenSignale werden von der HF-Spule 66 erfasst und über denSende-/Empfangsschalter 74 einem Vorverstärker 76 zugeführt. DieverstärktenNMR(Nukleare Magnetresonanz-)Signale werden sodann in einer Empfängerstufedes Transceivers 70 demoduliert, gefiltert und digitalisiert.Der Sende-/Empfangschalter 74 ist durch ein Signal vondem Impulsgeneratormodul 42 so gesteuert, dass er während desSendemodus den HF-Verstärker 72 mitder Spule 66 verbindet und während des Empfangsmodus denVorverstärker 76 andiese anschließt.Der Sende-/Empfangsschalter 74 setzt außerdem eine getrennte HF-Spule (z.B. eineOberflächenspule)in den Stand, entweder im Sende- oder im Empfangsmodus verwendetzu werden.When used creates a in the control panel 34 arranged transceiver module 70 a number of electrical pulses generated by an RF amplifier 72 be amplified using a transmit / receive switch 74 to the RF coil 66 is electrically coupled. The resulting signals emitted by the excited nuclei in the patient are from the RF coil 66 detected and via the transmit / receive switch 74 a preamplifier 76 fed. The amplified NMR (nuclear magnetic resonance) signals are then in a receiver stage of the transceiver 70 demodulated, filtered and digitized. The transmit / receive switch 74 is by a signal from the pulse generator module 42 controlled so that he the RF amplifier during transmit mode 72 with the coil 66 connects and during the receive mode the preamplifier 76 connects to this. The send / receive switch 74 also enables a separate RF coil (e.g. a surface coil) to be used in either transmit or receive mode.
    [0035] Dievon der HF-Spule 66 empfangenen NMR-Signale werden vondem Transceiver-Modul 70 digitalisiert und einem Speichermodul 78 inder Systemsteuerung 34 übermittelt.Beim Abschluss des Scans ist in dem Speichermodul 78 einFeld von K-Raum-Rohdaten akquiriert. Die K-Raum-Rohdaten werdenin getrennte K-Raum-Datenfelder für jedes zu rekonstruierendesHerzphasenbild umsortiert, und jedes dieser K-Raum-Datenfelder wirdeinem Array im Prozessor 80 eingegeben, der so ausgelegtist, dass er die Daten in ein Array von Bilddatenfouriertransformiert.Diese Bilddaten werden sodann überdas serielle Link 36 dem Computersystem 20 übermittelt,wo sie in dem Discspeicher 30 gespeichert werden. In Abhängigkeitvon von der Bedienerkonsole 12 erhaltenen Befehlen können dieseBilddaten auf dem Bandlaufwerk 32 archiviert werden oder siekönnendurch den Bildprozessor 24 weiter verarbeitet und der Bedienerkonsole 12 zugeführt undsodann auf dem Bildschirm 16 dargestellt werden.The one from the RF coil 66 received NMR signals are from the transceiver module 70 digitized and a memory module 78 in the control panel 34 transmitted. At the end of the scan is in the memory module 78 a field of k-space raw data is acquired. The raw k-space data is rearranged into separate k-space data fields for each cardiac phase image to be reconstructed, and each of these k-space data fields becomes an array in the processor 80 which is designed to transform the data into an array of image data Fourier. This image data is then sent over the serial link 36 the computer system 20 transmitted where it is in the disc store 30 get saved. Depending on the operator panel 12 Commands received can use this image data on the tape drive 32 can be archived or they can be processed by the image processor 24 processed further and the operator console 12 fed and then on the screen 16 being represented.
    [0036] 2 ist eine schematischeDarstellung einer beispielhaften HF-Spule 100, die beidem in 1 veranschaulichtenMRI-System 10 verwendet werden kann. Die HF-Spule 100 enthält zweileitende Stirn- oder Endschleifen 102 oder -ringe und eineAnzahl Leiter 104, die an die Stirnschleifen 102 angekoppeltund die im Westenlichen zylindrisch ringsum eine Mittelachse oderein Patiententunnel 106 derart angeordnet sind, dass sieeinen gemeinhin als "Birdcage" (Vogelkäfig) bezeichnetenSpulenaufbau bilden. Die Endschleifen 102 und die Leiter 104 definiereneine im Wesentlichen zylindrisches bildgebendes Volumen in dem einzu untersuchendes Subjekt einem von der HF-Spule 100 erzeugtenHF-Feld ausgesetzt ist. Die HF-Spule 100 enthält aucheine Anzahl Kondensatoren 108, wie etwa – ohne daraufbeschränktzu sein – Stirnringkondensatoren niedrigerInduktivität,die an die Leiter 104 seriell angekoppelt und so konfiguriertsind, dass sie an jedem Ende des jeweiligen Leiters 104 elektrischeLeiter 104 elektrisch miteinander verbinden. Das MRI-System 10 beinhaltetauch wenigstens einen dynamischen Trennschalter 110, dermit der HF-Spule 100 elektrisch gekoppelt ist. 2 is a schematic representation of an exemplary RF coil 100 that at the in 1 illustrated MRI system 10 can be used. The RF coil 100 contains two conductive end or end loops 102 or rings and a number of conductors 104 that to the forehead bows 102 coupled and in the west cylindrical around a central axis or a patient tunnel 106 are arranged so that they form a coil structure commonly referred to as "birdcage". The end loops 102 and the ladder 104 define a substantially cylindrical imaging volume in which a subject to be examined is one of the RF coil 100 generated RF field is exposed. The RF coil 100 also contains a number of capacitors 108 , such as, but not limited to, low inductance face ring capacitors attached to the conductors 104 are connected in series and configured so that they are at each end of the respective conductor 104 electrical conductor 104 connect electrically. The MRI system 10 also includes at least one dynamic disconnector 110 with the RF coil 100 is electrically coupled.
    [0037] 3. zeigt einen beispielhaftendynamischen Trennschalter 120, der bei der (in 2 dargestellten) HF-Spule 100 oderder (in 10 dargestellten)HF-Spule 66 verwendet werden kann. 3 , shows an exemplary dynamic disconnector 120 who at the (in 2 shown) RF coil 100 or the (in 10 shown) RF coil 66 can be used.
    [0038] 4 zeigt einen Teil des in 3 veranschaulichten Schalters 120.Bei einer Ausführungsformist der Schalter 120 unter Verwendung eines halbsteifenKoaxialkabels 122 hergestellt. Bei einer anderen Ausführungsformist der Schalter 120 unter Verwendung von konzentriertenEinzelelementen hergestellt, wie dies in 5A veranschaulicht ist. Das Koaxialkabel 122 enthält einenMittelleiter 124, der aus einem metallischen Material hergestelltist, ein den Mittelleiter 124 umgebendes mittleres Teil 126 undeinen aus einem metallischen Material hergestellten Außenleiter 128,der das mittlere Teil 126 umschließt. Bei einer anderen Ausführungsformkann der Schalter 120 unter Verwendung von Einzelelementenaufgebaut sein. Bei einer weiteren Ausführungsform ist der Schalter 120 unterVerwendung von konzentrierten Einzelelementen aufgebaut, wie diesin 5A dargestellt ist.Bei der beispielshaften Ausführungsformist das mittlere Teil 126 ein Isolator, der aus einem Materialwie, – ohnedarauf beschränktzu sein – Polytetraethylen(PTFE), d.h. Teflon, hergestellt ist. Bei einer anderen beispielhaftenAusführungsformist das mittlere Teil 126 aus irgend einem geeigneten Materialhergestellt, das niedrige Verlustwerte aufweist, so dass der Signalverlustin der HF-Spule 100 vermindertwird. 4 shows part of the in 3 illustrated switch 120 , In one embodiment, the switch is 120 using a semi-rigid coaxial cable 122 manufactured. In another embodiment, the switch is 120 manufactured using concentrated individual elements as described in 5A is illustrated. The coaxial cable 122 contains a center conductor 124 , which is made of a metallic material, the middle conductor 124 surrounding middle part 126 and an outer conductor made of a metallic material 128 which is the middle part 126 encloses. In another embodiment, the switch 120 be constructed using individual elements. In another embodiment, the switch is 120 using concentrated individual elements, as described in 5A is shown. In the exemplary embodiment, the middle part is 126 an insulator made of a material such as, but not limited to, polytetraethylene (PTFE), ie Teflon. In another exemplary embodiment, the middle part is 126 made of any suitable material that has low loss values so that the signal loss in the RF coil 100 is reduced.
    [0039] DerSchalter 120 verfügt über eine Öffnung 130,die eine Länge 132 aufweistund sich von der Außenfläche 134 desAußenleiterszu der Außenfläche 136 desInnenleiters erstreckt. Mehr im Einzelnen betrachtet, ist ein Teildes mittleren Teils 126 entfernt, so dass der Innenleiter 124 freigelegtist. Eine Diode 138 ist in die Öffnung 130 einge setztund mit dem Innenleiter 124 und dem Außenleiter 128 elektrischgekoppelt. Der Schalter 120 weist eine erste Länge 140,die sich von einem ersten Ende 142 des Schalters 120 zueinem zweiten Ende 144 des Schalters 120 erstrecktund eine zweite Länge 146 auf,die sich von dem ersten Ende 142 bis zu einem ersten Ende 148 der Öffnung erstreckt.Die Diode 138 ist elektrisch so angekoppelt, dass, wenndie Diode 138 in Durchlassrichtung vorgespannt ist, Stromvon dem Außenleiter 128 zudem Innenleiter 124 fließt. Alternativ fließt, wenndie Diode in Sperrrichtung vorgespannt ist, kein Strom zwischendem Innenleiter 124 und dem Außenleiter 128.The desk 120 has an opening 130 that have a length 132 has and from the outer surface 134 of the outer conductor to the outer surface 136 of the inner conductor extends. Looked at in more detail is part of the middle part 126 removed so the inner conductor 124 is exposed. A diode 138 is in the opening 130 inserted and with the inner conductor 124 and the outer conductor 128 electrically coupled. The desk 120 has a first length 140 that differ from a first end 142 of the switch 120 to a second The End 144 of the switch 120 extends and a second length 146 on that from the first end 142 to a first end 148 the opening extends. The diode 138 is electrically coupled so that when the diode 138 is biased in the forward direction, current from the outer conductor 128 to the inner conductor 124 flows. Alternatively, when the diode is reverse biased, no current flows between the inner conductor 124 and the outer conductor 128 ,
    [0040] 5A ist ein vereinfachteselektrisches Schaltschema des in 3 dargestelltendynamischen Trennschalters 120. 5A is a simplified electrical circuit diagram of the in 3 shown dynamic disconnector 120 ,
    [0041] 5B ist ein anderes, vereinfachteselektrisches Schaltschema des in 3 dargestelltendynamischen Trennschalters 120, bei dem anstelle des Koaxialkabelseinzelne konzentrierte Schaltelemente verwendet sind. 5B is a different, simplified electrical circuit diagram of the in 3 shown dynamic disconnector 120 , in which individual concentrated switching elements are used instead of the coaxial cable.
    [0042] 6 ist eine schematischeDarstellung einer betriebsmäßig äquivalentenSchaltung (Ersatzschaltung), die die Diode 138 in einemin Durchlassrichtung vorgespannten Zustand wiedergibt. 7 ist eine schematischenDarstellung einer betriebsmäßig äquivalentenSchaltung, die die Diode 138 in einem in Sperrrichtungvorgespannten Zustand darstellt. 6 is a schematic representation of an operationally equivalent circuit (equivalent circuit) that the diode 138 in a forward-biased state. 7 is a schematic representation of an operationally equivalent circuit that the diode 138 in a reverse-biased state.
    [0043] ImBetrieb ist der Schalter 120 parallel zu wenigstens einemStirnringkondensator 108 elektrisch dadurch angekoppelt,dass der Innenleiter 124 an eine erste Seite 150 desKondensators 108 und in der Außenleiter 128 an einezweite Seite 152 des Kondensators 108 angeschlossenist. Ein Teil des Außenleitersist entfernt, um eine Öffnung 130 auszu bilden.Die Diode 138 ist dann zwischen dem Innenleiter 124 unddem Außenleiter 128 elektrischeingekoppelt. Wie in 6 dargestellt,sind, wenn die Diode 138 in der Durchlassrichtung vorgespanntist, der Schalter 120 und der Kondensator 108 äquivalentdem Kondensator 108. Wie 7 veranschaulicht,kann, wenn die Diode 138 in Sperrrichtung vorgespannt ist,der Schalter 120 als ein zu dem Kondensator 108 parallelliegender Induktor (Drossel- oder induktives Bauelement) 154 betrachtetwerden. Die Länge 146 istdemgemäß so gewählt, dassdie Länge 146 näherungsweise äquivalenteiner viertel Wellenlänge(λ/4) derArbeitsfrequenz der HF-Spule 100 ist.Die Länge 146 wirdin der Weise gewählt,dass der Schalter 120 als Induktor 154 nachgebildetoder betrachtet wird. Die Größe des Induktors 154 istso gewählt,dass, wenn der Induktor 154, d.h. der Schalter 120,parallel zu dem Kondensator 108 liegend elektrisch angekoppelt ist,die Kombination des Kondensators 108 und des Induktors 154 einenResonanzkreis bilden. Genau betrachtet macht die Eigenfrequenz ω0 der Schaltung den Imaginärteil derkomplexen Impedanz gleich Null.The switch is in operation 120 parallel to at least one front ring capacitor 108 electrically coupled in that the inner conductor 124 to a first page 150 of the capacitor 108 and in the outer conductor 128 to a second side 152 of the capacitor 108 connected. Part of the outer conductor is removed around an opening 130 train. The diode 138 is then between the inner conductor 124 and the outer conductor 128 electrically coupled. As in 6 are shown when the diode 138 is biased in the forward direction, the switch 120 and the capacitor 108 equivalent to the capacitor 108 , How 7 illustrates if the diode 138 is biased in the reverse direction, the switch 120 as one to the capacitor 108 parallel inductor (choke or inductive component) 154 to be viewed as. The length 146 is accordingly chosen so that the length 146 approximately equivalent to a quarter wavelength (λ / 4) of the working frequency of the RF coil 100 is. The length 146 is chosen in such a way that the switch 120 as an inductor 154 is simulated or viewed. The size of the inductor 154 is chosen so that when the inductor 154 , ie the switch 120 , parallel to the capacitor 108 the combination of the capacitor is coupled electrically 108 and the inductor 154 form a resonance circuit. Strictly speaking, the natural frequency ω 0 of the circuit makes the imaginary part of the complex impedance zero.
    [0044] Wenn ω0 als eine Betriebskreisfrequenz der HF-Spule 100 definiertist, kann der Induktor 154 definiert werden entsprechend:
    [0045] Wennbeispielsweise f gleich 298 MHz festgelegt ist, kann die Länge 140 zwischenetwa einer viertel Wellenlängeund etwa einer halben Wellenlängeder Betriebskreisfrequenz der HF-Spule 100 gewählt werden.For example, if f is set to 298 MHz, the length can be 140 between about a quarter wavelength and about half a wavelength of the operating frequency of the RF coil 100 to get voted.
    [0046] 8 veranschaulicht den dynamischenTrennschalter 120 mit einem offenen Ende. 9 zeigt die elektrische Kennlinie desin 8 dargestellten Schalters 120. 10 stellt einen dynamischenTrennschalter 120 mit einem kurzgeschlossenen Ende dar. 11 zeigt die elektrischeKennlinie des in 10 dargestellten Schalters 120.Beim Betrieb ist der dynamische Trennschalter 120, wenndie Diode 138 in Durchlassrichtung vorgespannt ist, gedanklich äquivalenteinem offenen Schaltkreis bei einer vorbestimmten Betriebsfrequenz, d.h.,wie in 11 dargestellt,einer unendlich großenImpedanz, so dass Strom durch den Kondensator 108 fließt und damitdas Wirksamwerden der HF-Spule 100 ermöglicht. Um die HF-Spule 100unwirksam zu machen, wird die Diode 138 in Sperrrichtungvorgespannt. Wenn die Diode 138 in Sperrrichtung vorgespanntist, wirken der Kondensator 108 und der dynamische Trennschalter 120 alsParallelresonanzkreis in der Näheder Betriebsfrequenz der HF-Spule 100, wie dies in den 9, 10 veranschaulicht ist. Die Impedanzdes Parallelresonanzkreises ist so hoch, dass der Stromfluss durchden Kondensator 108 unterbrochen wird, womit die HF-Spule 100 abgeschaltetwird. Bei dieser beispielhaften Ausführungsform sind eine Anzahldynamischer Trennschalter 120 an die HF-Spule 100 elektrischangekoppelt, um die HF-Spule 100 außer Betrieb zu setzen, wenndie dynamischen Trennschalter 120 in Sperrrichtung vorgespanntwerden. An die dynamische Trennschaltung 120 ist eine Schaltvorspannung 156 über einenInduktor (induktives Bauelement) 158 angelegt, wobei einInduktor 160 als Tiefpassfilter wirkt. Im Betrieb beinhaltendie Induktoren 158, 160 eine Induktanz etwa von – ohne daraufbeschränktzu sein – mehrals 500 nH bei 298 MHz, die in der Lage ist, den HF-Signalweg bei derBetriebsfrequenz der HF-Spule 100 zu sperren. 8th illustrates the dynamic disconnector 120 with an open end. 9 shows the electrical characteristic of the in 8th illustrated switch 120 , 10 represents a dynamic disconnector 120 with a shorted end. 11 shows the electrical characteristic of the in 10 illustrated switch 120 , The dynamic disconnector is in operation 120 when the diode 138 is biased in the forward direction, equivalent to an open circuit at a predetermined operating frequency, ie, as in 11 shown an infinite impedance, allowing current through the capacitor 108 flows and thus the effectiveness of the RF coil 100 allows. To disable the RF coil 100, the diode 138 biased in the reverse direction. If the diode 138 is biased in the reverse direction, the capacitor act 108 and the dynamic disconnect switch 120 as a parallel resonance circuit near the operating frequency of the RF coil 100 how this in the 9 . 10 is illustrated. The impedance of the parallel resonance circuit is so high that the current flows through the capacitor 108 is interrupted, causing the RF coil 100 is switched off. In this exemplary embodiment, there are a number of dynamic circuit breakers 120 to the RF coil 100 electrically coupled to the RF coil 100 put out of operation when the dynamic disconnect switch 120 be biased in the reverse direction. To the dynamic isolating circuit 120 is a switching bias 156 via an inductor (inductive component) 158 created with an inductor 160 acts as a low pass filter. In operation, the inductors include 158 . 160 an inductance of approximately - but not limited to - more than 500 nH at 298 MHz, which is capable of the RF signal path at the operating frequency of the RF coil 100 to lock.
    [0047] 12 zeigt einen anderen beispielhaftendynamischen Trennschalter 220, der bei der (in 1 dargestellten) HF-Spule 66 oderder (in 2 dargestellten)HF-Spule 100 verwendet werden kann. 13 stellt einen Teil des in 12 veranschaulichten Schalters 220 dar. 14 zeigt einen anderen Teildes in 12 dargestelltenSchalters 220. Der Schalter 220 ist unter Verwendungeines halbsteifen Koaxialkabels 222 hergestellt, das einenaus einem metallischen Material erzeugten Mittelleiter 224,ein den Mittelleiter 224 umschließendes mittleres Teil 226 undeinen das mittlere Teil 226 umschließenden Außenleiter 228 aufweist,der aus einem metallischen Material hergestellt ist. Bei der beispielhaftenAusführungsformist das mittlere Teil 224 ein Isolator, der aus einem Materialwie etwa Polytetrafluoräthylen(PTFE), d. h. Teflon hergestellt ist, ohne darauf beschränkt zu sein.Bei einer beispielhaften Ausführungsformist das mittlere Teil 226 aus irgendeinem beliebigen geeignetenMaterial hergestellt, das eine niedrige Verlustkennlinie aufweist,so dass der Signalverlust in der HF-Spule 100 vermindert wird. 12 shows another exemplary dynamic circuit breaker 220 who at the (in 1 shown) RF coil 66 or the (in 2 shown) RF coil 100 can be used. 13 represents part of the in 12 illustrated switch 220 represents. 14 shows another part of the in 12 illustrated switch 220 , The desk 220 is using a semi-rigid coaxial cable 222 manufactured, which is a central conductor made of a metallic material 224 , a the middle conductor 224 enclosing middle part 226 and one the middle part 226 enclosing outer conductor 228 has, which is made of a metallic material. In the exemplary embodiment, the middle part is 224 an insulator made from, but not limited to, a material such as polytetrafluoroethylene (PTFE), ie Teflon. In an exemplary embodiment, the middle part is 226 made of any suitable material that has a low loss characteristic so that the signal loss in the RF coil 100 is reduced.
    [0048] DerSchalter 220 weist eine Öffnung 230 auf, dieeine Weite 232 hat und erstreckt sich von der Außenfläche 234 desAußenleiterszu der Außenfläche 236 desInnenleiters. Genauer betrachtet, ist ein Teil des mittleren Teils 226 entfernt,so dass der Innenleiter 224 freigelegt ist. Eine Diode 238 istin die Öffnung 230 eingesetztund dann sowohl mit dem Innenleiter 224 als auch dem Außenleiter 228 elektrischgekoppelt. Der Schalter 220 weist eine erste Länge 240,die sich von einem ersten Ende 242 des Schalters 220 zueinem zweiten Ende 244 des Schalters 220 und einzweite Länge 246 auf,die sich von dem ersten Ende 242 zu dem ersten Öffnungsranderstreckt. Die Diode 238 ist elektrisch derart angekoppelt,dass, wenn die Diode 238 in Durchlassrichtung vorgespanntist, Strom von dem Außenleiter 228 zudem Innenleiter 224 fließt. Alternativ gilt, dass, wenndie Diode 238 in Sperrrichtung vorgespannt ist, kein Stromzwischen dem Innenleiter 224 und dem Außenleiter 228 fließt.The desk 220 has an opening 230 on that a vastness 232 has and extends from the outer surface 234 of the outer conductor to the outer surface 236 of the inner conductor. Looked more closely is part of the middle part 226 removed so the inner conductor 224 is exposed. A diode 238 is in the opening 230 used and then both with the inner conductor 224 as well as the line manager 228 electrically coupled. The desk 220 has a first length 240 that differ from a first end 242 of the switch 220 to a second end 244 of the switch 220 and a second length 246 on that from the first end 242 extends to the first opening edge. The diode 238 is electrically coupled such that when the diode 238 is biased in the forward direction, current from the outer conductor 228 to the inner conductor 224 flows. Alternatively, if the diode 238 is reverse biased, no current between the inner conductor 224 and the outer conductor 228 flows.
    [0049] 15A ist ein vereinfachteselektrisches Schaltschema des in 12 dargestelltendynamischen Trennschalters 220. 15B ist ein anderes vereinfachtes elektrischesSchaltschema des in 12 dargestelltendynamischen Trennschalters 220, wobei anstelle des Koaxialkabelskonzentrierte Schaltelemente verwendet sind. 16 ist eine schematische Darstellungeiner betriebsmäßig äquivalentenSchaltung, in der die Diode 238 in einem in Durchlassrichtungvorgespannten Zustand abgebildet ist. 17 isteine schematische Darstellung einer betriebsmäßig äquivalenten Schaltung, in derdie Diode 238 in einem in Sperrrichtung vorgespannten Zustandveranschaulicht ist. 15A is a simplified electrical circuit diagram of the in 12 shown dynamic disconnector 220 , 15B is another simplified electrical circuit diagram of the in 12 shown dynamic disconnector 220 , where concentrated switching elements are used instead of the coaxial cable. 16 is a schematic representation of an operationally equivalent circuit in which the diode 238 is mapped in a forward-biased state. 17 is a schematic representation of an operationally equivalent circuit in which the diode 238 is illustrated in a reverse-biased state.
    [0050] ImBetrieb ist wenigstens ein Ende des Schalters 220 parallelzu wenigstens einem Stirnringkondensator 208 elektrischin der Weise angekoppelt, dass der Innenleiter 224 an eineerste Seite 250 des Kondensators 208 und der Außenleiter 228 aneine zweite Seite 252 des Kondensators 208 angeschlossenist. Ein Teil des Außenleitersist entfernt, um die Öffnung 230 auszubilden.Die Diode 238 ist sodann zwischen dem Innenleiter 224 unddem Außenleiter 228 elektrischangekoppelt. Wie in 16 dargestellt,sind, wenn die Diode 238 in Sperrrichtung vorgespannt ist,der Schalter 220 und der Kondensator 208 äquivalentzu dem Kondensator 208. Wie aus 17 zu entnehmen, kann, wenn die Diode 238 inDurchlassrichtung vorgespannt ist, der Schalter 220 alsein zu dem Kondensator 208 parallel liegender Induktor 254 betrachtetwerden. Demgemäß ist dieGesamtlängevon dem ersten Ende 242 zu dem zweiten Ende 244 näherungsweise äquivalenteiner viertel Wellenlängein der Näheder Arbeitsfrequenz der HF-Spule 100. Ein Kondensator 209 istan das zweite Ende 244 zwischen dem Innenleiter 224 unddem Außenleiter 222 elektrischso angekoppelt, dass die Impedanz zwischen dem Innenleiter 224 unddem Außenleiter 222 verhältnismäßig kleinist, d.h. weniger als etwa 0,6 Ohm bei der Arbeitsfrequenz der HF-Spule 100,so dass der Schalter einem kurzgeschlossenen Koaxialkabel nahe kommt.Bei der beispielhaften Ausführungsformhat der Schalter 220 eine Kapazität, die größer als etwa 1000 Picofarad(pF) ist, wenn die HF-Spule 100 bei etwa 100 MHz arbeitet.Der Kondensator 209 ermöglichtdie Unterbrechung eines Gleichstromweges zwischen dem Innenleiter 224 unddem Außenleiter 228,so dass eine Gleichschaltspannung über den Induktor 260 undden Induktor 261 auf die Diode 238 einwirkt. EineLänge 240 bzw. 246 istvariabel so gewählt,dass der Induktor 254 mit dem Kondensator 208 einen Parallelresonanzkreisbildet, wenn die Diode 238 in Durchlassrichtung vorgespanntist, d.h. es ergibt sich ein idealer Kurzschluss.At least one end of the switch is in operation 220 parallel to at least one front ring capacitor 208 electrically coupled in such a way that the inner conductor 224 to a first page 250 of the capacitor 208 and the outer conductor 228 to a second side 252 of the capacitor 208 connected. Part of the outer conductor is removed to the opening 230 train. The diode 238 is then between the inner conductor 224 and the outer conductor 228 electrically coupled. As in 16 are shown when the diode 238 is biased in the reverse direction, the switch 220 and the capacitor 208 equivalent to the capacitor 208 , How out 17 can see if the diode 238 is biased in the forward direction, the switch 220 as one to the capacitor 208 parallel inductor 254 to be viewed as. Accordingly, the total length from the first end 242 to the second end 244 approximately equivalent to a quarter wavelength near the operating frequency of the RF coil 100 , A capacitor 209 is at the second end 244 between the inner conductor 224 and the outer conductor 222 electrically coupled so that the impedance between the inner conductor 224 and the outer conductor 222 is relatively small, ie less than about 0.6 ohms at the operating frequency of the RF coil 100 so that the switch comes close to a shorted coaxial cable. In the exemplary embodiment, the switch has 220 a capacitance that is greater than about 1000 picofarads (pF) when the RF coil 100 works at around 100 MHz. The condenser 209 enables the interruption of a direct current path between the inner conductor 224 and the outer conductor 228 so that a DC voltage across the inductor 260 and the inductor 261 on the diode 238 acts. A length 240 respectively. 246 is variably chosen so that the inductor 254 with the capacitor 208 forms a parallel resonant circuit when the diode 238 is biased in the forward direction, ie there is an ideal short circuit.
    [0051] Wenn ω0 als Betriebskreisfrequenz der HF-Spule 100 definiertist, kann der Induktor 254 entsprechend der Formel definiertwerden:
    [0052] Wennz.B. f gleich 298 MHz festgelegt ist, kann die Länge 240 zwischen etwaeiner viertel Wellenlänge undetwa einer halben Wellenlängeder Betriebskreisfrequenz der HF-spule 100 gewählt werden.For example, if f is set to 298 MHz, the length can 240 between about a quarter wavelength and about half a wavelength of the operating frequency of the RF coil 100 to get voted.
    [0053] ImBetrieb ist, wenn die Diode 238 in Sperrrichtung vorgespanntist, der dynamische Trennschalter 220 gedanklich einemoffenen Schaltkreis äquivalent,d.h. einer unendlichen Impedanz, wie dies in 16 dargestellt ist, so dass Strom durchden Kondensator 208 fliest und damit das Wirksamwerdender HF-Spule 100 ermöglicht.Um die HF-Spule 100 unwirksam zu machen, wird die Diode 238 inDurchlassrichtung vorgespannt. Wenn die Diode 238 in Durchlassrichtungvorgespannt ist, wirken der Kondensator 208 und der dynamischeTrennschalter 220 als Parallelresonanzkreis in der Nähe der Betriebsfrequenzder HF-Spule 100. Die Impedanz des Parallelresonanzkreisesist so hoch, dass der Stromfluss durch den Kondensator 208 unterbrochenwird, womit die HF-Spule 100 abgespaltet wird. Bei dieserbeispielhaften Ausführungsformsind eine Anzahl dynamischer Trennschalter 220 an die HF-Spule 100 elektrischangekoppelt, um die HF-Spule 100 außer Betrieb zu setzen, wenndie dynamischen Trennschalter 220 in Durchlassrichtungvorgespannt werden. An die dynamische Trennschaltung 220 isteine Schaltvorspannung 256 über einen Induktor 260 undeinen Induktor 261 angelegt. Im Betrieb beinhalten dieInduktoren 260, 261 eine Induktanz etwa von – ohne daraufbeschränkt zusein – vonmehr als 500 nH bei 298 MHz, die in der Lage ist, den HF-Signalwegbei der Betriebsfrequenz der HF-Spule 100 zu sperren.Is in operation when the diode 238 is biased in the reverse direction, the dynamic disconnector 220 conceptually equivalent to an open circuit, ie an infinite impedance as shown in 16 is shown so that current through the capacitor 208 tiling and thus the effectiveness of the RF coil 100 allows. To disable the RF coil 100, the diode 238 biased in the forward direction. If the diode 238 is biased in the forward direction, the capacitor act 208 and the dynamic disconnector 220 as a parallel resonance circuit near the operating frequency of the RF coil 100 , The impedance of the parallel resonance circuit is so high that the current flows through the capacitor 208 is interrupted, causing the RF coil 100 is split off. In this exemplary embodiment, there are a number of dynamic circuit breakers 220 to the RF coil 100 electrically coupled to the RF coil 100 put out of operation when the dynamic disconnect switch 220 are biased in the forward direction. To the dynamic isolating circuit 220 is a switching bias 256 via an inductor 260 and an inductor 261 created. In operation, the inductors include 260 . 261 an inductance of approximately - but not limited to - more than 500 nH at 298 MHz, which is able to control the RF signal path at the operating frequency of the RF coil 100 to lock.
    [0054] 18 veranschaulicht wenigstenseinen dynamischen Trennschalter 120 oder dynamischen Trennschalter 220,der in der Birdcage-Spule 300 implementiert ist, welcheetwa 16 Elemente 302 aufweist. 19 zeigt eine Querschnittsdarstellungin der in 18 angegebenenEbene ABCD. Bei der beispielshaften Ausführungsform ist der dynamischeTrennschalter, wie im Vorstehenden beschrieben, parallel zu wenigstenseinem Stirnringkondensator der Birdcage-Spule 100 elektrischangekoppelt. Eine (nicht dargestellte) äußere Abschirmung des Koaxialkabelsdes dynamischen Trennschalters 120 oder 122 istan das Element 302 zwischen dem Stirnring 304 unddem Stirnring 306 an einem mittleren Punkt 308 elektrischangekoppelt, der etwa auf halbem Weg zwischen dem Stirnring 304 unddem Stirnring 306 liegt und in dem das elektrische PotentialIdealerweise auf dem Erdungspunkt liegt, d.h. einer virtuellen Masse.Das Koaxialkabel des dynamischen Trennschalters 120 oder 122 istum näherungsweise90° zu einerHF-Abschirmung 310 hin abgebogen und aus die HF-Abschirmung 310 durchdie HF-Abschirmung 310 hindurch herausgeführt. DasKoaxialkabel des dynamischen Trennschalters 120 oder 220 istsodann wiederum um 90° zuder HF-Abschirmung 310 hin abgebogen und an die HF-Abschirmung 310 elektrischangeschlossen. Bei der beispielhaften Ausführungsform kann der dynamischeTrennschalter 120 oder 220 an die Abschirmung 310 ohneirgendeine Beeinflussung der elektrischen Eigenschaften der Birdcage-Spule 300 elektrischangekuppelt sein. Die Verdrahtung der Schaltvorspannung für den dynamischenTrennschalter 120 oder 220 kann ohne spezielleRücksichtauf eine etwaige Verschlechterung der elektrischen Eigenschaftender Birdcage-Spule 300 ausgeführt werden, weil das gegenüberliegendeEnde des Koaxialkabels außerhalbder HF-Abschirmung 310 liegt. 18 illustrates at least one dynamic disconnect switch 120 or dynamic disconnector 220 that is in the birdcage coil 300 is implemented, which is about 16 elements 302 having. 19 shows a cross-sectional view in the in 18 specified level ABCD. In the exemplary embodiment, the dynamic isolating switch, as described above, is parallel to at least one front ring capacitor of the birdcage coil 100 electrically coupled. An outer shield (not shown) of the coaxial cable of the dynamic disconnect switch 120 or 122 is on the element 302 between the brow ring 304 and the brow ring 306 at a middle point 308 electrically coupled, which is about halfway between the front ring 304 and the brow ring 306 and in which the electrical potential is ideally at the grounding point, ie a virtual ground. The coaxial cable of the dynamic disconnector 120 or 122 is approximately 90 ° to an RF shield 310 bent off and out of the RF shielding 310 through the RF shielding 310 led out through. The coaxial cable of the dynamic disconnector 120 or 220 is then again 90 ° to the RF shield 310 bent towards and to the RF shield 310 electrically connected. In the exemplary embodiment, the dynamic disconnect switch 120 or 220 to the shield 310 without affecting the electrical properties of the birdcage coil 300 be electrically coupled. The wiring of the switching bias for the dynamic disconnector 120 or 220 can be without special consideration of any deterioration in the electrical properties of the birdcage coil 300 be carried out because the opposite end of the coaxial cable is outside the RF shield 310 lies.
    [0055] Beider beispielhaften Ausführungsformist die dynamische Trennschaltung unter Verwendung eines Koaxialkabelshergestellt, was es schwierig macht, einen Kondensator mit großen Kapazitätswertenin die Schaltung des dynamischen Trennschalters 120 oder 220 zurHochpassfilterung bei Gleichspannungstrennung einzusetzen. EineAnzahl dynamischer Trennschalter sind an dem Birdcage 300,basierend auf einer vorhergehenden elektrischen Analyse der Birdcage-Spule 300,installiert. So sind z.B. bei der exemplarischen Ausführungsform16 dynamische Trennschalter bei einer 32 Elemente aufweisenden Birdcage-Spuleverwendet, die bei etwa 7T arbeitet.In the exemplary embodiment, the dynamic disconnect circuit is made using a coaxial cable, making it difficult to insert a capacitor with large capacitance values into the circuit of the dynamic disconnect switch 120 or 220 for high-pass filtering with DC voltage isolation. A number of dynamic circuit breakers are on the birdcage 300 , based on a previous electrical analysis of the birdcage coil 300 , Installed. For example, in the exemplary embodiment, 16 dynamic circuit breakers are used in a 32-element birdcage coil that operates at approximately 7T.
    [0056] 20 veranschaulicht einenTEM-Resonator 400, der eine Anzahl dynamischer Trennschalter 402, etwanach Art der Schalter 120 oder Schalter 220 aufweist.Jeder dynamische Trennschalter 402 weist ein erstes Ende 404 auf,das um einen Stirnringkondensator 406 herum elektrischangekuppelt ist. Da der dynamische Trennschalter 402 nachdem Anschluss seines ersten Endes 404 bereits außerhalbeiner HF-Abschirmung 408 liegt, kann eine Außenabschirmungdes Koaxialkabels des dynamischen Trennschalters 402 anirgendeiner Stelle an die HF-Abschirmung 408 elektrischangeschlossen werden. 20 illustrates a TEM resonator 400 which is a number of dynamic disconnectors 402 , like the type of switch 120 or switch 220 having. Any dynamic disconnect switch 402 has a first end 404 on that around a front ring capacitor 406 is electrically coupled around. Because the dynamic disconnector 402 after connecting its first end 404 already outside of an RF shield 408 is an outer shield of the coaxial cable of the dynamic disconnector 402 somewhere on the RF shield 408 be connected electrically.
    [0057] Beieiner Ausführungsformweist der Schalter 402 bei Verwendung für eine 7T-Protonenbildgabeeine Längevon etwa 250 mm füreinen Schalter 120 und von etwa 160 mm für einenSchalter 220 auf. Bei einer 3T-Protonenbildgabe ist dieLänge desSchalters 120 bzw. 220 etwa 2,3 mal größer alsbei Verwendung für eine7T-Protonenbildgabe, d.h. etwa 575 mm für den Schalter 120 undetwa 370 mm fürden Schalter 220.In one embodiment, the switch has 402 when used for 7T proton imaging, a length of about 250 mm for a switch 120 and about 160 mm for a switch 220 on. With 3T proton imaging, the length of the switch is 120 respectively. 220 about 2.3 times larger than when used for 7T proton imaging, ie about 575 mm for the switch 120 and about 370 mm for the switch 220 ,
    [0058] Diehier beschriebenen dynamischen Trennschalter können für Hochfrequenzanwendungen eingesetztwerden und ermöglichendie Verwendung einer lediglich zum Empfang dienenden Spule einschließlich einerPhased-Array-Spule. Deshalb erlauben sie eine höhere SNR-Bildgabe in einemSystem hoher Freqenz. Dynamische Trennschalterschaltungen und derenImplementieungsverfahren in HF-Volumenspulen, wie Birdcage-Spulen oder in einenTEM-Resonator fürein MRI-System hoher Feldstärkeerlauben es, die Volumenspule zwischen einem wirksamen und einemunwirksamen Modus hin und her zu schalten. Die Erfindung macht einelediglich zum Empfang dienende Spule für ein MRI-System hoher Feldstärke möglich. DerStrahlungsverlust durch das Anfügendieser Art von Schalter -Schaltung an die HF-Spule, der bei denhöherenFrequenzen typischerweise schwerwiegender ist, wird durch die Erfindungverringert, weil sie als Konstruktionsgrundlage ein halbsteifesKoaxialkabel (Verteilungsstromkreis) benutzt. Die Erfindung isttypischerweise auf eine etwa viertel Wellen länge eines halbsteifen Koaxialkabelsbei etwa der jeweils gewünschtenFrequenz ausgelegt. Die Längedieser Schalter-Schaltungist bei einer HF-Spule hoher Feldstärke, wie einer 3T-Protonenkörperspuleoder einer 7T-Protonenkopfspule, etc. von Bedeutung. Die Erfindungist bei einem stärkerenFeld dadurch einsetzbar, indem zusätzlich eine oder mehrere halbeWellenlängenhinzugefügtwerden. Die Erfindung kann auch bei schwächeren Feldern verwendet werden,indem sie zickzackförmigin die HF-Spule implementiert wird.The dynamic isolating switches described here can be used for high-frequency applications and enable the use of a coil for reception only, including a phased array coil. Therefore, they allow higher SNR imaging in a high frequency system. Dynamic circuit breaker circuits and their implementation methods in RF volume coils, such as birdcage coils or in a TEM resonator for a high field strength MRI system, allow the volume coil to be switched back and forth between an effective and an ineffective mode. The invention makes it possible to use a reception-only coil for a high field strength MRI system. Radiation loss by attaching this type of switch circuit to the RF coil, which is typically more severe at the higher frequencies, is reduced by the invention because it uses a semi-rigid coaxial cable (distribution circuit) as a design basis. The invention is typically designed for an approximately quarter wave length of a semi-rigid coaxial cable at approximately the desired frequency. The length of this switch circuit is important in the case of an RF coil of high field strength, such as a 3T proton body coil or a 7T proton head coil, etc. The invention can be used in a stronger field by additionally adding one or more half wavelengths. The invention can also be used in weaker fields by implementing it zigzag in the RF coil.
    [0059] Wenngleichdie Erfindung anhand verschiedener spezieller Ausführungsformenbeschrieben wurde, so versteht sich für den Fachmann doch, dass dieErfindung mit Abwandlungen im Rahmen des Schutzbereichs der Patentansprüche ausgeführt werdenkann.Althoughthe invention based on various specific embodimentshas been described, it is understood by those skilled in the art that theInvention are carried out with modifications within the scope of the claimscan.
    Teileliste
    parts list



    权利要求:
    Claims (10)
    [1]
    Hochfrequenz(HF)-Spulenanordnung (100)zur Bildgabe eines Subjektvolumens unter Verwendung eines Magnetresonanzbildgebungs(MRI)-Systems(10) hoher Feldstärke,die bei im Wesentlichen hohen Frequenzen betreibbar ist, wobei dasSystem aufweist: – eineAnzahl Leiter (104), die zylindrisch angeordnet und ringsum ein Patiententunnel (106) des MRI-Systems vorgesehensind; – mehrerekapazitive Elemente (108), die zwischen jeweiligen Endender Leiter diese miteinander verbindend angeordnet sind, wobei diemehreren Leiter und die mehreren kapazitiven Elemente eine Hochpass-Birdcage-Konfiguration ausbilden;und – eineAnzahl dynamischer Trennschalter (110), von denen jederdynamische Trennschalter unter Ausbildung eines Parallelresonanzkreisesparallel zu einem jeweiligen kapazitiven Element elektrisch angekoppeltist.Radio frequency (RF) coil arrangement ( 100 ) for imaging a subject volume using a magnetic resonance imaging (MRI) system ( 10 ) high field strength, which can be operated at essentially high frequencies, the system comprising: a number of conductors ( 104 ), which are arranged cylindrically and around a patient tunnel ( 106 ) the MRI system are provided; - several capacitive elements ( 108 ) arranged between respective ends of the conductors connecting them to each other, the plurality of conductors and the plurality of capacitive elements forming a high-pass birdcage configuration; and - a number of dynamic disconnectors ( 110 ), of which each dynamic isolating switch is electrically coupled parallel to a respective capacitive element, forming a parallel resonance circuit.
    [2]
    HF-Spule (100) nach Anspruch 1, bei derdie dynamischen Trennschalter (110) so ausgelegt sind,dass sie die HF-Spule(100) wirksam machen, wenn die dynamischen Trennschalterin Durchlassrichtung vorgespannt sind und dass sie die HF-Spuleunwirksam machen, wenn die dynamischen Trennschalter in Sperrrichtungvorgespannt sind.RF coil ( 100 ) according to claim 1, wherein the dynamic isolating switch ( 110 ) are designed in such a way that they 100 ) make effective when the dynamic isolating switches are biased in the forward direction and that they render the RF coil ineffective when the dynamic isolating switches are biased in the reverse direction.
    [3]
    HF-Spule (100) nach Anspruch 1, bei derdie dynamischen Trennschalter (110) so ausgelegt sind,dass sie die HF-Spulewirksam machen, wenn die dynamischen Trennschalter in Sperrrichtungvorgespannt sind und die HF-Spule unwirksam machen, wenn die dynamischenTrennschalter in Durchlassrichtung vorgespannt sind.RF coil ( 100 ) according to claim 1, wherein the dynamic isolating switch ( 110 ) are designed to make the RF coil effective when the dynamic disconnectors are reverse biased and render the RF coil ineffective when the dynamic circuit breakers are forward biased.
    [4]
    HF-Spule (100) nach Anspruch 1, bei derdie kapazitiven Elemente (108) Stirnringkondensatoren geringerInduktanz und die dynamischen Trennschalter (110) ein halbsteifesKoaxialkabel (122) aufweisen.RF coil ( 100 ) according to claim 1, wherein the capacitive elements ( 108 ) Low inductance front ring capacitors and the dynamic isolating switches ( 110 ) a semi-rigid coaxial cable ( 122 ) exhibit.
    [5]
    HF-Spule (100) nach Anspruch 4, bei derdas Koaxialkabel (122) aufweist: – einen Innenleiter (124),der an eine erste Seite (150) des kapazitiven Elements(108) elektrisch angekoppelt ist; – ein mittleres Isolierteil(126), das einen Teil des Innenleiters umschließt; – einenAußenleiter(128), der an eine zweite Seite (152) des kapazitivenElements elektrisch angekoppelt ist, wobei der Außenleitereinen Teil des mittleren Isolierteils umschließt.RF coil ( 100 ) according to claim 4, wherein the coaxial cable ( 122 ) has: - an inner conductor ( 124 ) to a first page ( 150 ) of the capacitive element ( 108 ) is electrically coupled; - a middle insulating part ( 126 ) that encloses part of the inner conductor; - an outer conductor ( 128 ) to a second page ( 152 ) of the capacitive element is electrically coupled, the outer conductor enclosing part of the central insulating part.
    [6]
    HF-Spule (100) nach Anspruch 5, bei derdas Koaxialkabel (122) aufweist: – eine Öffnung (130), diesich zwischen einer Außenfläche (134)des Außenleiters(128) und der Außenfläche (136)des Innenleiters (124) erstreckt; und – eine Diode(138), die in der Öffnungangeordnet und mit dem Innenleiter und dem Außenleiter elektrisch gekoppeltist.RF coil ( 100 ) according to claim 5, wherein the coaxial cable ( 122 ) has: - an opening ( 130 ) between an outer surface ( 134 ) of the line manager ( 128 ) and the outer surface ( 136 ) of the inner conductor ( 124 ) extends; and - a diode ( 138 ) which is arranged in the opening and is electrically coupled to the inner conductor and the outer conductor.
    [7]
    HF-Spule (100) nach Anspruch 6, die außerdem eineSchaltvorspannung (156) aufweist, die an ein zweites Ende(144) des dynamischen Trennschalters (110) elektrischangekoppelt ist, wobei die Schaltvorspannung dazu ausgelegt ist,die Diode (138) in Durchlass- und in Sperrrichtung vorzuspannen.RF coil ( 100 ) according to claim 6, further comprising a switching bias ( 156 ) which has a second end ( 144 ) of the dynamic disconnector ( 110 ) is electrically coupled, wherein the switching bias is designed to the diode ( 138 ) in the forward and reverse direction.
    [8]
    HF-Spule (100) nach Anspruch 1, bei derder dynamische Trennschalter (110) eine Länge (140)aufweist, die so gewähltist, dass diese Längenäherungsweiseeiner viertel Wellenlängeeiner Arbeitsfrequenz der HF-Spule äquivalent ist.RF coil ( 100 ) according to claim 1, wherein the dynamic isolating switch ( 110 ) a length ( 140 ), which is selected so that this length is approximately equivalent to a quarter wavelength of an operating frequency of the RF coil.
    [9]
    HF-Spule 100 nach Anspruch 1, bei der dasMRI-System (10) sehr hoher Feldstärke ein magnetisches Feld erzeugt,das stärkerist als etwa 3 Tesla (3T).RF coil 100 according to claim 1, wherein the MRI system ( 10 ) very high field strength creates a magnetic field that is stronger than about 3 Tesla (3T).
    [10]
    HF-Spule (100) nach Anspruch 1, bei derdie im Wesentlichen hohen Frequenzen in einem Bereich zwischen etwa64 MHz bis etwa 500 MHz liegen.RF coil ( 100 ) according to claim 1, wherein the substantially high frequencies are in a range between about 64 MHz to about 500 MHz.
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