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Multiple Zwangsbedingungen für das Design von Gradientspulen

IP.com Disclosure Number: IPCOM000017558D
Original Publication Date: 2001-Apr-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-23
Document File: 4 page(s) / 54K

Publishing Venue

Siemens

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Franz Schmitt: AUTHOR

Abstract

Bei der Magnetresonanztechnik wird beim Design einer aktiv geschirmten Gradientenspule beispielsweise folgendermaßen vorgegangen:

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Gesundheit

Multiple Zwangsbedingungen für das Design von Gradientspulen

Idee: Franz Schmitt, Erlangen

Bei der Magnetresonanztechnik wird beim Design einer aktiv geschirmten Gradientenspulebeispielsweise folgendermaßen vorgegangen:

·   Man definiert ein Linearitätsvolumen (LV) mit einer bestimmten Nichtlinearität (NL),

·   die Leiter der eigentlichen Gradientenspule und der zugehörigen Schirmspule werden auf denRadien einer primären und einer sekundären Oberfläche festgelegt,

·   dabei wird durch Berechnung ein von der Gradientenspule erzeugbares Feld innerhalb desLV mit einem Least-Mean-Square-Verfahren beispielsweise so optimiert, dass die Energie E= ½·L·I 2  und Wirbelströme auf einer relevanten Wirbelstromoberfläche, beispielsweise einemKryostaten eines Grundfeldmagneten, minimiert werden.

Gegenwärtig wird das Felddesign einer Gradientenspule bezüglich einem kugel- oderellipsoidförmigen LV ausgelegt, d.h. innerhalb der vorgegebenen Geometrie findet die Least-Mean-Square-Optimierung der gewünschten Feldqualität statt. Die Designtechnik stellt sicher,dass innerhalb der gewählten Geometrie, z.B. die NL der Gradientenspule einen gewissen Wertnicht überschreitet. In Abb.1 und mit Gleichung (1) ist beschrieben wie die NL definiert ist.

B

idealG

(R

B

0

idealG

)

-

B

realG

(R

NL

0

)

(R

%

(R

0

)

=

×

100%

)

R gibt dabei die Ortkoordinate an. Es ist anzumerken, dass die NL eine von R abhängige Größedarstellt. Mittels Gleichung (1) lässt sich dann die durch die NL erzeugte Verzeichnungdx berechnen, wobei G die benutzte Gradientstärke darstellt.

0

(1)

0

dx(R

=

NL

)

0

%

100

(R

0

G

)

×

×

R

Siemens Technik Report

Jahrgang 4  Nr. 11  April 2001

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Abb. 1 : Verzeichnung und Nichtlinearität einer Gradientenspule

Legt man z.B. die NL mit 5% fest, so ist das LV definiert als das Kugel- oder Ellipsoidvolumen,in dem die NL kleiner oder gleich 5% ist. Einhergehend mit der NL sind einige Dinge zubetrachten, die sich auf die Magnetresonanzbildgebung zum Vorteil, wie zum Nachteil gestaltenkönnen:

·   Vorteilhaft ist, dass mit zunehmender NL die Stimulationsschwellen sinken.

·   Nachteilig ist, dass mit zunehmender NL die geometrischen Bildverzeichnungen zunehmen.

Durch experimentelle Untersuchungen und analytische Betrachtungen konnte gezeigt werden, dassdie Stimulationsschwellen G Th (T R ) (in Gradientenstärke ausgedrückt) linear mit der AnstiegszeitT R  der Gradientenpulse korrelieren. Dies ist in Abb. 2 dargestellt. Dabei ist in Abb. 2 mitgestrichelter Linie eine durch das Gradientensystem vorgegebene Leistungsgrenze eingezeichnet.Des weiteren sind Stimulationsgrenzlinien für eine Gradientenspule GC S  mit einem kleinen FOV(Field of View) und für eine Gradientenspule GC L  mit einem großen FOV eingezeichnet.

GG rr aa d d i i e e n n tt     pp e e r r f f oo r r mm aa n n c c ee     ll ii mm  ii tt s s

GCL

G Th (T R )

GCS

Gmax

Stimulation Threshold

T R

Abb. 2 : Stimulationsschwellen einer Gr...