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Messverfahren zur Erfassung von temperaturbedingten Durchmesseraende-rungen von Gradientenspulensystemen

IP.com Disclosure Number: IPCOM000010167D
Original Publication Date: 2002-Nov-25
Included in the Prior Art Database: 2002-Nov-25
Document File: 1 page(s) / 50K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Die Magnetresonanztechnik ist eine bekannte Technik unter anderem zum Gewinnen von Bildern eines Koerperinneren eines Untersuchungsobjekts. Dabei werden in einem Magnetresonanzgeraet einem statischen Grundmagnetfeld, das von einem Grundfeldmagneten erzeugt wird, schnell ge-schaltete Gradientenfelder ueberlagert, die von einem Gradientenspulensystem erzeugt werden. Fer-ner umfasst das Magnetresonanzgeraet ein Hochfrequenzsystem, das zum Ausloesen von Magnetre-sonanzsignalen Hochfrequenzsignale in das Untersuchungsobjekt einstrahlt und die ausgeloesten Magnetresonanzsignale aufnimmt, auf deren Basis Magnetresonanzbilder erstellt werden. Dazu weist der Grundfeldmagnet beispielsweise eine zylinderfoermige Hoehlung auf, in der ein im Wesentlichen hohlzylinderfoermiges Gradientenspulensystem befestigt ist, wobei in der Hoehlung des Gradienten-spulensystems eine wiederum im Wesentlichen hohlzylinderfoermige Ganzkoerperantennen des Hochfrequenzsystems angeordnet ist. Zwischen dem Gradientenspulensystem und der Ganzkoerpe-rantenne ist noch ein Hochfrequenzschirm angeordnet, der mit dem Gradientenspulensystem fest verbunden ist. Waehrend des Betriebs des Magnetresonanzgeraets wird das Gradientenspulensystem aufgrund ohmscher Verluste von in den Gradientenspulen fliessenden elektrischen Stroemen aufgeheizt. Ins-besondere bei schneller Bildgebung kommt es zu einer nennenswerten Erwaermung des Gradienten-spulensystems. Dadurch dehnt sich das Gradientenspulensystem aus und veraendert seinen Durch-messer. Da innerhalb des Gradientenspulensystem oftmals auch Eisenelemente und/oder weitere elektrische Spulen fuer Shimzwecke, also fuer ein Homogenisieren des Grundmagnetfeldes befinden, wird durch die Durchmesseraenderung die Homogenitaet des Grundmagnetfeldes beeinflusst. Dies ist besonders bei der hochempfindlichen funktionellen Bildgebung von Bedeutung. Um dem entgegen-steuern zu koennen, ist es von Interesse, die Durchmesseraenderung des Gradientenspulensystems zu erfassen. Bei der Loesung des Problems wird ausgenutzt, dass sich auf der Innenseite des Gradientenspulen-systems der Hochfrequenzschirm fuer die Ganzkoerperantenne befindet, die sich auf einem eigenen Tragrohr befindet, welches thermisch und mechanisch vom Gradientenspulensystem entkoppelt ist. Dabei beeinflusst der Abstand zwischen Ganzkoerperantenne und Hochfrequenzschirm direkt die Resonanzfrequenz der Ganzkoerperantenne. So bewirkt beispielsweise eine Temperaturerhoehung des Gradientenspulensystems um 40 K eine Durchmesseraenderung von 0,3 mm, was ausgehend von einer Basisfrequenz des Magnetresonanzgeraets von 63,6 MHz zu einer Resonanzfrequenzaen-derung von 100 kHz fuehrt. Ueber ein Erfassen dieser Resonanzfrequenzaenderung kann nun direkt auf eine Aenderung des Durchmessers des Gradientenspulensystems zurueckgerechnet werden. Dies erfolgt unter Beruecksichtigung der Erwaermung der Ganzkoerperantenne, beispielsweise unter Zuhilfenahme einer entsprechenden Eichkurve, sowie unter Verwendung geeigneter Resonanzkapa-zitaeten, beispielsweise hochqualitativer Kondensatoren aus NP0-Keramik, die keine Temperaturdrift aufweisen. Vorteilhaft ist, dass keine aufwendige mechanische Messung der Durchmesseraenderung erforderlich ist, sondern mit der im Wesentlichen ohnehin vorhandenen Hardware des Magnetresonanzgeraets die Durchmesseraenderung erfasst werden kann, beispielsweise durch ein Erfassen der Reflexionsfakto-ren am Richtkoppler des Hochfrequenzsystems, was durch entsprechende Zusatzmessungen waeh-rend des normalen bilderzeugenden Betriebs oder auch durch eine zusaetzliche Auswerteschaltung und damit unabhaengig vom Betrieb realisierbar ist. Zudem kann waehrend des Betriebs eine Gegen-steuerung erfolgen, womit eine Verringerung der Shimdrift moeglich ist. Dazu koennen die Stroeme in den elektrischen Spulen fuer Shimzwecke entsprechend gesteuert werden. Bei den Eisenelementen kann beispielsweise unter Verwendung der in der Patentanmeldung DE 101 33 655.1 beschriebenen Vorrichtung gegengesteuert werden.

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Messverfahren zur Erfassung von temperaturbedingten Durchmesseraende- rungen von Gradientenspulensystemen

Idea: Ludwig Eberler, DE-Postbauer-Heng; Dr. Ralph Kimmlingen, DE-Nuernberg

Die Magnetresonanztechnik ist eine bekannte Technik unter anderem zum Gewinnen von Bildern eines Koerperinneren eines Untersuchungsobjekts. Dabei werden in einem Magnetresonanzgeraet einem statischen Grundmagnetfeld, das von einem Grundfeldmagneten erzeugt wird, schnell ge- schaltete Gradientenfelder ueberlagert, die von einem Gradientenspulensystem erzeugt werden. Fer- ner umfasst das Magnetresonanzgeraet ein Hochfrequenzsystem, das zum Ausloesen von Magnetre- sonanzsignalen Hochfrequenzsignale in das Untersuchungsobjekt einstrahlt und die ausgeloesten Magnetresonanzsignale aufnimmt, auf deren Basis Magnetresonanzbilder erstellt werden. Dazu weist der Grundfeldmagnet beispielsweise eine zylinderfoermige Hoehlung auf, in der ein im Wesentlichen hohlzylinderfoermiges Gradientenspulensystem befestigt ist, wobei in der Hoehlung des Gradienten- spulensystems eine wiederum im Wesentlichen hohlzylinderfoermige Ganzkoerperantennen des Hochfrequenzsystems angeordnet ist. Zwischen dem Gradientenspulensystem und der Ganzkoerpe- rantenne ist noch ein Hochfrequenzschirm angeordnet, der mit dem Gradientenspulensystem fest verbunden ist.

Waehrend des Betriebs des Magnetresonanzgeraets wird das Gradientenspulensystem aufgrund ohmscher Verluste von in den Gradientenspulen fliessenden elektrischen Stroemen aufgeheizt. Ins- besondere bei schneller Bildgebung kommt es zu einer nennenswerten Erwaermung des Gradienten- spulensystems. Dadurch dehnt sich das Gradientenspulensystem aus und veraendert seinen Durch- messer. Da innerhalb des Gradientenspulensystem oftmals auch Eisenelemente und/oder weitere elektrische Spulen fuer Shimzwecke, also fuer ein Homogenisieren des Grundmagnetfeldes befinden, wird durch die Durchmesseraenderung die Homogenitaet des Grundmagnetfeldes beeinflusst. Dies ist besonders bei der hochempfindlichen funktionellen Bildgebung von Bedeutung. Um dem entgegen- steuern zu koennen, ist es von Interesse, die Durchmesseraenderung des Gradie...