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Design von multiplen Gradientenspulen

IP.com Disclosure Number: IPCOM000016978D
Original Publication Date: 1999-Apr-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-21
Document File: 3 page(s) / 23K

Publishing Venue

Siemens

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Matthias Gebhardt: AUTHOR [+2]

Abstract

Eine Grundlage der Bildermittlung bei MR-Bildgebungsverfahren stellt die Verwendung von Gradientenspulen zur Erzeugung eines homogenen, linearen Magnetfeldes dar. Dabei wird von den verwendeten Magnetspulen für die konventionelle MR-Bildgebung eine gutes Linearitätsvolumen bei gleichzeitig moderaten Gradienten und Schaltzeiten verlangt. Bei besonders schnellen MR-Bildgebungsverfahren werden jedoch hohe Gradienten bei gleichzeitig sehr geringen Schaltzeiten benötigt. Dadurch können jedoch Nebeneffekte in Form von peripheren Muskelstimulationen auftreten. Um diese Effekte zu vermeiden, ist es bekannt das Linearitätsvolumen der Gradientenspulen zu verkleinern, um somit die maximalen Feldhübe und das dazu proportionale Stimulationsrisiko zu verringern. Durch diese Maßnahme kann sich bei schnellen Gradientenspulen das Linearitätsvolumen derart verringern, daß sie nicht mehr für konventionelle Ganzkörperanwendungen, sehr wohl aber für schnelle MR-Bildgebungstechniken geeignet sind. Ein weiterer Grund für verschiedene Feldqualitäten liegt in der Tatsache, daß Gradientenspulen, die auf ein bestimmtes Volumen ausgelegt sind, eine vom Spulenzentrum her abnehmende Linearität aufweisen. Da z.B. der menschliche Körper nicht unbedingt diesen Vorgaben folgt, sind Bildverzeichnungen in Bereichen außerhalb des Zentrums nicht zu vermeiden. So weisen z.B. Kopfgradientenspulen aufgrund ihres geringen Durchmessers ein geringes Linearitätsvolumen auf, was nur die Abbildung von Teilen des Gehirns, nicht aber die Abbildung der zervikalen Wirbelsäule zuläßt. Obwohl es wünschenswert wäre von einem zentralen FOV auf ein verschobenes FOV umzuschalten, ist dies bisher nicht möglich.

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Gesundheit

Design von multiplen Gradientenspulen

Idee: Matthias Gebhardt, Erlangen; Eva Eberlein, Baiersdorf

Eine Grundlage der Bildermittlung bei MR-Bildgebungsverfahren stellt die Verwendungvon Gradientenspulen zur Erzeugung eines homogenen, linearen Magnetfeldes dar. Dabeiwird von den verwendeten Magnetspulen für die konventionelle MR-Bildgebung eine gutesLinearitätsvolumen bei gleichzeitig moderaten Gradienten und Schaltzeiten verlangt. Beibesonders schnellen MR-Bildgebungsverfahren werden jedoch hohe Gradienten beigleichzeitig sehr geringen Schaltzeiten benötigt. Dadurch können jedoch Nebeneffekte inForm von peripheren Muskelstimulationen auftreten. Um diese Effekte zu vermeiden, ist esbekannt das Linearitätsvolumen der Gradientenspulen zu verkleinern, um somit diemaximalen Feldhübe und das dazu proportionale Stimulationsrisiko zu verringern. Durchdiese Maßnahme kann sich bei schnellen Gradientenspulen das Linearitätsvolumen derartverringern, daß sie nicht mehr für konventionelle Ganzkörperanwendungen, sehr wohl aberfür schnelle MR-Bildgebungstechniken geeignet sind.

Ein weiterer Grund für verschiedene Feldqualitäten liegt in der Tatsache, daßGradientenspulen, die auf ein bestimmtes Volumen ausgelegt sind, eine vom Spulenzentrumher abnehmende Linearität aufweisen. Da z.B. der menschliche Körper nicht unbedingtdiesen Vorgaben folgt, sind Bildverzeichnungen in Bereichen außerhalb des Zentrums nichtzu vermeiden. So weisen z.B. Kopfgradientenspulen aufgrund ihres geringen Durchmessersein geringes Linearitätsvolumen auf, was nur die Abbildung von Teilen des Gehirns, nichtaber die Abbildung der zervikalen Wirbelsäule zuläßt. Obwohl es wünschenswert wäre voneinem zentralen FOV auf ein verschobenes FOV umzuschalten, ist dies bisher nicht möglich.

Der Anwender muß sich bisher also vorher entscheiden, ob er die Spuleneigenschaften A, Boder C haben möchte. Es wäre daher wünschenswert mehrere Spuleneigenschaften in einerSpule zu vereinigen, die je nach Anwendungsart aktiviert werden könnten. Der Zielkonfliktbei der Realisierung dieses Vorhabens besteht allerdings darin, die multiplen Spulen imSpulenkörper unterzubringen, ohne das Volumen dabei wesentlich zu erhöhen und dieteilweise konkurrierenden Spuleneigenschaften nicht zu kompromittieren.

Grundsätzlich können hierbei folgende Eigenschaften festgehalten werden, bei denen dieOptimierung einer einzelnen Eigenschaft eine potentielle Verschlechterung mindestens eineranderen Eigenschaft nach sich zieht. Diese Einschränkungen ergeben sich insbesonderedann, wenn der Betrieb mit einem bestimmten Gradientenverstärker, d.h. mit einer technischvorgegebenen Maximalspannung und einem maximalen Strom erfolgen soll.

Linearität:� Ziel ist stets eine minimale Abweichung vom idealen Gradientenfeld in einemmöglichst großen Volumen, um eine möglichst geringe Verzeichnung beim MR-Bildgebungsverfahren zu erreichen.

Siemens Technik Report

Jahrgang 2� Nr. 3� April 1999

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