專利名稱：磁場發(fā)生器及帶有該磁場發(fā)生器的磁共振設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于磁共振設(shè)備的可產(chǎn)生隨時間變化磁場的磁場發(fā)生器，其具有至少一個梯度線圈，其中，所述梯度線圈的導(dǎo)體大體在一空心圓柱體的區(qū)域內(nèi)伸展，并且設(shè)計為在該空心圓柱體的沿其軸向的一中部區(qū)域內(nèi)沒有導(dǎo)體。本發(fā)明還涉及一種具有這種磁場發(fā)生器的磁共振設(shè)備。
背景技術(shù)：
此外，磁共振技術(shù)是一種公知的用于獲得檢查對象軀體內(nèi)部圖像的技術(shù)。在此，在磁共振設(shè)備中由一基本磁場磁體產(chǎn)生的靜態(tài)基本磁場與由一梯度線圈系統(tǒng)產(chǎn)生的快速切換的梯度磁場重疊。此外，磁共振設(shè)備還包括一高頻系統(tǒng)，該高頻系統(tǒng)向檢查對象體內(nèi)發(fā)射高頻信號以觸發(fā)磁共振信號并且接收被觸發(fā)的磁共振信號，在此基礎(chǔ)上制成磁共振圖像。
為了產(chǎn)生梯度磁場，需調(diào)節(jié)在梯度線圈系統(tǒng)的梯度線圈中相應(yīng)的電流。在此，需要的電流幅度總計達到幾個100A。電流上升和電流下降速率總計為幾個100KA/S。由于梯度線圈系統(tǒng)通常被導(dǎo)電結(jié)構(gòu)包圍，因此切換的梯度磁場會在該結(jié)構(gòu)中感應(yīng)出渦流。比如適合作為這種導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的是真空容器和/或一超導(dǎo)基波磁體的冷護板。伴隨渦流產(chǎn)生的磁場是不希望得到的，因為它會在沒有反向控制措施的情況下削弱梯度磁場，并且使它的隨時間變化的曲線失真，這將損害磁共振圖像的品質(zhì)。
由于渦流磁場造成的梯度磁場失真可以通過一控制梯度磁場的參數(shù)的相應(yīng)預(yù)失真達到一定程度的補償。此外，通過使用一被有效屏蔽的梯度線圈系統(tǒng)，可在給定的比如通過超導(dǎo)基本磁場磁體的一80-K-冷護板的內(nèi)圓柱護套伸展的包絡(luò)面上減少因電流流過梯度線圈而感應(yīng)的渦流。歸屬于所述梯度線圈的梯度屏蔽線圈在此通常具有比該梯度線圈少的匝數(shù)，并且與該梯度線圈如此接通，即，使得與流過所述梯度線圈同樣大小的電流以相反的方向流經(jīng)該梯度屏蔽線圈。因此，該梯度屏蔽線圈對成像空間中梯度磁場的作用減弱。
此外，從DE3445724A1可知，為了消除一HF-線圈和一梯度磁場線圈之間的磁耦合，例如在梯度磁場線圈的兩側(cè)設(shè)置屏蔽層。
DE4414371A1公開了一種磁共振設(shè)備，其中，在一高頻天線和磁共振設(shè)備的一梯度線圈系統(tǒng)之間設(shè)置一高頻屏蔽元件，這樣設(shè)計該高頻屏蔽元件，即，允許由梯度線圈系統(tǒng)產(chǎn)生的低頻區(qū)段內(nèi)的電磁場通過，但不允許由高頻天線產(chǎn)生的高頻區(qū)段內(nèi)的磁場通過。在此，該高頻屏蔽元件包括一第一電導(dǎo)層結(jié)構(gòu)和一與之對應(yīng)的位置相對的第二電導(dǎo)層結(jié)構(gòu)，這兩個電導(dǎo)層結(jié)構(gòu)通過一絕緣材料彼此隔開，其中所述導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)包括并排設(shè)置的、由電絕緣間隙彼此隔開的印制導(dǎo)線，第一導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)中的電絕緣間隙相對于第二層中的電絕緣間隙錯位地設(shè)置并且在至少一個導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)中通過傳導(dǎo)高頻電流的、特別設(shè)置的橋(包括例如電容器)將鄰近的印制導(dǎo)線彼此連接。
磁共振設(shè)備的高頻天線例如設(shè)計一所謂的鳥籠式天線。在此，用來在其包圍的空間內(nèi)產(chǎn)生一均勻高頻磁場的鳥籠式天線通常如此布置，即在一圓柱形護套上彼此平行并等間隔地設(shè)置導(dǎo)體，這些導(dǎo)體通過端環(huán)彼此相連。在此進行高通濾波區(qū)域和低通濾波區(qū)域的調(diào)諧，在每個導(dǎo)體或者在導(dǎo)體之間的端環(huán)中插設(shè)電容，這樣在共振時便可產(chǎn)生一均勻的高頻磁場。一種這類鳥籠式天線的實施方式例如已記載在US4680548中。然而所述高頻天線也可以設(shè)計為一所謂的陣列式天線。在此，陣列式天線的特征為多個、大體同類、反相交疊的線匝，一種這類陣列式天線的實施方式例如記載在US4825162中。
DE10156770A1公開了一種具有梯度線圈系統(tǒng)的磁共振設(shè)備，其中一電導(dǎo)結(jié)構(gòu)如此設(shè)置和構(gòu)成，即至少在磁共振設(shè)備的成像空間內(nèi)部，由梯度磁場經(jīng)過感應(yīng)效應(yīng)產(chǎn)生的磁場相似于梯度磁場結(jié)構(gòu)。在此，在一種實施方式中至少所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的一部分桶套式地構(gòu)成為一基本磁場磁體的組成部分。由此，另外的優(yōu)點是所述梯度線圈系統(tǒng)設(shè)計為可不設(shè)置梯度屏蔽線圈，由于可通過預(yù)定的失真幾乎完全抑制因結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的磁場的相似性而導(dǎo)致的切換梯度磁場出現(xiàn)本身所不期望的結(jié)果，因此，不會因為梯度屏蔽線圈而削弱梯度磁場。
DE4230145A1公開了一種MR-設(shè)備，其具有允許橫向訪問測試空間的基本磁場磁體。該MR-設(shè)備具有一帶有軸向間隔區(qū)段的梯度線圈系統(tǒng)。為了在測試空間內(nèi)形成一大體均勻的HF-磁場，而使用了一沿軸向可導(dǎo)入到一支座軸孔中或者橫向可導(dǎo)入到所述基本磁場磁體的空隙中的HF-線圈系統(tǒng)。應(yīng)考慮在MR設(shè)備或者它的元件比如基本磁場磁體、梯度線圈系統(tǒng)和HF線圈系統(tǒng)上設(shè)置盡可能大的測試空間的入口，以便輕松實行如微型外科手術(shù)等治療措施。
US4864241公開了一種可補償渦流的MR-設(shè)備。其借助于分成兩部分的通常構(gòu)成一空心圓柱形單元的梯度線圈實現(xiàn)。為了產(chǎn)生HF-磁場，將具有較小半徑的同樣空心圓柱形結(jié)構(gòu)的HF-天線插入到所述梯度線圈單元中。這種一種結(jié)構(gòu)具有以下缺陷它需要大的空間位置并且MR-設(shè)備的檢查區(qū)域由HF-天線的直徑確定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種用于磁共振設(shè)備的可產(chǎn)生隨時間變化磁場的磁場發(fā)生器和帶有這種發(fā)生器的磁共振設(shè)備，其中，用來包圍一用于接收檢查對象的預(yù)定空間的設(shè)備體積可以保持盡可能小的尺寸。
上述關(guān)于磁場發(fā)生器的技術(shù)問題通過一種用于磁共振設(shè)備的可產(chǎn)生隨時間變化磁場的磁場發(fā)生器得以解決，該磁場發(fā)生器具有至少一個梯度線圈，其中，所述梯度線圈的導(dǎo)體基本上在一空心圓柱體的區(qū)域內(nèi)延伸，并且這些梯度線圈設(shè)計為在該空心圓柱體沿其軸向的一中部區(qū)域內(nèi)沒有導(dǎo)體，按照本發(fā)明，一高頻天線元件設(shè)置在所述中部區(qū)域，一第一高頻屏蔽元件包圍設(shè)置在所述中部區(qū)域一側(cè)的導(dǎo)體，一第二高頻屏蔽元件包圍設(shè)置在該中部區(qū)域的另一側(cè)的導(dǎo)體，一第三高頻屏蔽元件沿徑向在外面圍繞所述高頻天線元件延伸地布置，由此與所述高頻屏蔽元件限定出一磁通回流空間，該磁通回流空間位于所述磁場發(fā)生器的內(nèi)部并設(shè)計成供一可由所述高頻天線元件產(chǎn)生的高頻磁場的磁通回流。
通過本發(fā)明所述發(fā)生器的構(gòu)造，在一包括所述梯度線圈的梯度線圈系統(tǒng)的內(nèi)部開辟了一個供由包括高頻天線元件的高頻天線產(chǎn)生的高頻磁場磁力線返回用的區(qū)域作為磁通回路空間，比較而言在傳統(tǒng)技術(shù)方案中不能提供這樣一個區(qū)域。因此，由梯度線圈系統(tǒng)和高頻天線構(gòu)成的結(jié)構(gòu)組合與可對比的傳統(tǒng)技術(shù)方案相比，在第一種情況下、即當(dāng)保持同樣的內(nèi)直徑時具有更小的外直徑，或者在第二種情形下、即當(dāng)保持同樣的外直徑時具有更大的內(nèi)直徑。在第一種情況下，磁共振設(shè)備的基本磁場磁體尺寸可設(shè)計得更小，因此大大節(jié)約了費用。在第二種情況下，在不改變基本磁場磁體尺寸時可獲得一更大的檢查對象攝像室，并且還提高了病人的舒適度。此外，本發(fā)明的這些優(yōu)點還體現(xiàn)在將所述HF-天線元件設(shè)置在所述中部區(qū)域內(nèi)，即設(shè)置所述第一和第二屏蔽元件之間，因此，可最佳地(雙倍)利用由梯度線圈占據(jù)的位置空間。
采用一集成到磁場發(fā)生器中的(優(yōu)選為封閉式)磁通回流空間的另一個優(yōu)點在于，HF-磁場至少在該區(qū)域不受外部激活物影響。因此，可控制和再現(xiàn)地生成HF-磁場。在此，所述第三HF-屏蔽元件優(yōu)選地不僅設(shè)置在天線元件的區(qū)域內(nèi)以及進而處于最強的HF-磁場區(qū)域內(nèi)，而且也沿軸向向兩側(cè)在所述沿徑向位于被HF-屏蔽元件包圍的梯度線圈之外的區(qū)域內(nèi)延伸。
在磁場發(fā)生器的一特別優(yōu)選的實施方式中，所述高頻天線元件與所述第一和第二高頻屏蔽元件彼此高頻地連接，使得所述第一和第二高頻屏蔽元件與高頻天線元件一起構(gòu)成一高頻天線。這具有以下優(yōu)點，即，所述HF-天線的主要導(dǎo)體部段已由基于梯度線圈屏蔽元件而存在的導(dǎo)體(HF-屏蔽元件)構(gòu)成。基于所用組件在結(jié)構(gòu)上的高度集成化，特別是所述HF-屏蔽元件的雙重作用，使得磁場發(fā)生器的構(gòu)造更緊湊。其中，高頻連接線可以電鍍的或者非電鍍的，因為在這兩種情況下所述產(chǎn)生HF-磁場的電流基本上相同地分布在所述HF-屏蔽元件上。所述天線元件通常具有為產(chǎn)生HF-磁場而提供HF-信號的裝置和/或用于讀取一接收到的MR-信號的裝置。
在另一個優(yōu)選實施方式中，所述第一、第二高頻屏蔽元件分別經(jīng)過一同樣起到高頻屏蔽作用的連接線與所述第三高頻屏蔽元件如此連接，即，使得所述磁通回流空間除了所述中部區(qū)域外均被高頻屏蔽。這具有以下優(yōu)點，即，可以沿軸向?qū)?dǎo)電體設(shè)置在所述磁通回流空間的側(cè)面，這些導(dǎo)電體在不采取其他的影響HF磁場的措施的情況下也不與該HF-磁場交互作用。這樣可以例如將所述梯度線圈和一與該梯度線圈對應(yīng)配設(shè)的屏蔽線圈串聯(lián)連接，而不必將節(jié)流元件等安裝到所述通電導(dǎo)體中。在特定實施方式中，通過例如將所述第一和/或第二HF-屏蔽元件至少設(shè)置在第三HF-屏蔽元件附近的一區(qū)域內(nèi)或者通過第一和/或第二HF-屏蔽元件以電鍍的方式例如通過另一HF-屏蔽元件與第三HF-屏蔽元件相連接來形成所述HF-屏蔽元件之間的高頻連接。
上述關(guān)于磁共振設(shè)備的技術(shù)問題通過一種具有按照本發(fā)明的磁場發(fā)生器的磁共振設(shè)備得以解決。
按照本發(fā)明的磁共振設(shè)備的一有利設(shè)計，其包括一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，-該導(dǎo)電結(jié)構(gòu)至少部分地包圍所述梯度線圈，并且-該導(dǎo)電結(jié)構(gòu)受所述梯度線圈中的電流變化的觸發(fā)可產(chǎn)生一渦流磁場，其中，至少一部分渦流磁場在磁共振設(shè)備的成像空間內(nèi)對于由該梯度線圈產(chǎn)生的梯度磁場的至少非線性部分起到補償作用。
有利的是，所述梯度線圈和所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)相互匹配地設(shè)計構(gòu)造，使得所述渦流磁場在成像空間內(nèi)部與所述梯度磁場近似。
有利的是，所述磁共振設(shè)備包括一基本磁場磁體并且至少該基本磁場磁體的一部分設(shè)計為所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的至少一部分。
有利的是，所述基本磁場磁體是一超導(dǎo)基本磁場磁體，其真空容器設(shè)計為所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。
有利的是，所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)設(shè)計成大約為桶套形。


參照附圖1-7從以下描述的實施例將得知本發(fā)明的其它的優(yōu)點、特征和細節(jié)。附圖中圖1是按照現(xiàn)有技術(shù)的帶有一隧道式病人攝像室的磁共振設(shè)備的縱向剖視圖，圖2是帶有一隧道式病人攝像室和一具有集成高頻天線的被有效屏蔽的梯度線圈系統(tǒng)的磁共振設(shè)備的縱向剖視圖，圖3是一對應(yīng)于圖2的磁共振設(shè)備，其具有除了中部區(qū)域之外全部被高頻屏蔽的磁通回流空間，圖4是帶有一隧道式病人攝像室的磁共振設(shè)備的縱向剖視圖，所述設(shè)備帶有桶套形曲線凹面的基本磁場磁體和由兩個兩半部分構(gòu)成的、非有效屏蔽的梯度線圈系統(tǒng)，一高頻天線設(shè)置在該兩部分之間，圖5是一對應(yīng)于圖4的磁共振設(shè)備，其中，包圍所述梯度線圈的HF-屏蔽元件和一沿徑向位于這些梯度線圈外部的HF-屏蔽元件在空間上彼此靠近地并排安置在沿軸向的位于邊緣的區(qū)域內(nèi)，使得形成一除了中部區(qū)域以外均被高頻屏蔽的磁通回流空間。
圖6表示圖2至5所示的高頻天線設(shè)計為鳥籠式天線的形式，圖7表示圖2至5所示的高頻天線設(shè)計為陣列式天線的形式。
具體實施例方式
圖1表示按照現(xiàn)有技術(shù)的帶有一隧道式病人攝像室的磁共振設(shè)備上半部的原理性縱向剖視圖，其中，為了簡明，僅僅展示了截面。在此，磁共振設(shè)備包括大體上為空心圓柱形的基本磁場磁體110，為了在病人攝像室中產(chǎn)生盡可能均勻的靜態(tài)基本磁場，所述基本磁場磁體110包括一些超導(dǎo)初級線圈114和與這些初級線圈114對應(yīng)配設(shè)的同樣為超導(dǎo)的屏蔽線圈115。
在基本磁場磁體110的空腔中設(shè)置一用于產(chǎn)生可快速轉(zhuǎn)換的梯度磁場的同樣大體上為空心圓柱形的梯度線圈系統(tǒng)120。在這種情況下，該梯度線圈系統(tǒng)120由內(nèi)向外包括以下彼此同心設(shè)置的元件，這些元件在梯度線圈系統(tǒng)120的大體上為空心圓柱形的部分區(qū)域內(nèi)設(shè)置為一第一橫向梯度線圈121(包括4個用于產(chǎn)生具有一沿垂直于所述空心圓柱主軸150方向的梯度的第一橫向梯度磁場的馬鞍形的分線圈)、一第二橫向梯度線圈122(同樣包括4個用于產(chǎn)生具有一沿垂直于第一橫向梯度線圈121和空心圓柱主軸150方向的梯度的第二橫向梯度磁場的馬鞍形分線圈)、一未示出的用來冷卻梯度線圈121、122、123的冷卻裝置、一縱向梯度線圈123(包括兩個用于產(chǎn)生具有沿空心圓柱主軸150方向的梯度的縱向梯度磁場的螺線式分線圈)、另一個與一同樣未示出的屏蔽裝置相連的冷卻裝置、一個與所述縱向梯度線圈123對應(yīng)配設(shè)的縱向梯度屏蔽線圈12、一個與所述第一橫向梯度線圈121對應(yīng)配設(shè)的第一橫向梯度屏蔽線圈125以及一個與所述第二橫向梯度線圈122對應(yīng)配設(shè)的第二橫向梯度屏蔽線圈126。
由于梯度線圈系統(tǒng)120的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)相對于多個高頻波長而言具有較大和較強的損失，所以在所述梯度線圈系統(tǒng)120和一高頻天線140之間設(shè)置一大體上為空心圓柱形的高頻屏蔽元件130，這樣設(shè)計該高頻屏蔽元件130，即其允許由梯度線圈系統(tǒng)120產(chǎn)生的一低頻范圍的梯度磁場穿過，但不允許由高頻天線140產(chǎn)生的所述高頻范圍的信號通過。
所述例如設(shè)計成鳥籠式天線的高頻天線140安置在高頻屏蔽件130的空腔中。借助高頻天線140可以在病人攝像室中產(chǎn)生一高頻磁場，其中高頻磁場典型磁力線149在病人攝像室范圍內(nèi)以符號⊙標(biāo)記。在這種情況下，符號⊙表示在這個位置上被看作是從圖紙平面出來的磁力線149。實際的高頻天線140與高頻屏蔽元件130間距例如約3cm。這個3cm在給定病人攝像室尺寸的情況下，對于不考慮這3cm的基本磁場磁體110而言，將造成基本磁場磁體110的尺寸增大約10％，這顯然會增加成本。這個間隔可以實現(xiàn)使由高頻天線140產(chǎn)生的高頻磁場的磁通返回，也就是說使磁力線149閉合，其中在高頻天線140和高頻屏蔽件130之間的區(qū)域內(nèi)，用符號表示磁力線149。在此，符號表示在這個位置上被看作是進入圖紙平面中的磁力線149。這個可供磁通返回的空間的厚度不能選擇的過小，因為要不然所述磁力線149的相反走向的磁力線分量彼此特別靠近，大量磁場能量會儲存在所述磁通回路中，充填系數(shù)(Füllfaktor)和高頻天線140的效率迅猛下降。
此外，在圖1中示例性地示出了基本磁場的磁力線119，其在基本磁場磁體110的區(qū)域中閉合，而且還示例性地示出了所述第二橫向梯度磁場的磁力線129，其在梯度線圈系統(tǒng)120的區(qū)域中閉合。這一情況適用于所有應(yīng)用在病人攝像室的磁場，即，這些磁場的磁力線必須在病人攝像室外部閉合。
圖2表示出作為一本發(fā)明的實施例的磁共振設(shè)備上半部分的原理性縱向剖視圖，該磁共振設(shè)備帶有一大體上為隧道式的病人攝像室，其中，為了簡明，也僅僅只示出了截面。
為了在磁共振設(shè)備的病人攝像室內(nèi)產(chǎn)生大體均勻的靜態(tài)基本磁場，所述磁共振設(shè)備包括一基本磁場磁體210，該基本磁場磁體包括一些超導(dǎo)初級線圈214和與這些初級線圈214對應(yīng)配設(shè)的且同樣為超導(dǎo)的屏蔽線圈215。
另外，所述磁共振設(shè)備還包括用于產(chǎn)生可快速轉(zhuǎn)換梯度磁場的一大體上為空心圓柱形的梯度線圈系統(tǒng)220，該梯度線圈系統(tǒng)220具有一第一橫向梯度線圈221和一第二橫向梯度線圈222，一縱向梯度線圈223和與梯度線圈221、222和223對應(yīng)配設(shè)的梯度屏蔽線圈225、226和227。在這種情況下，將梯度線圈221、222和223的導(dǎo)體布置成，使得梯度線圈系統(tǒng)220的中部區(qū)域不被梯度線圈221、222和223的導(dǎo)體占據(jù)，并將磁共振設(shè)備的高頻天線元件240設(shè)置在該區(qū)域中。所述梯度線圈221、222和223的設(shè)置在所述中部區(qū)域兩側(cè)的導(dǎo)體在兩側(cè)的每一側(cè)上分別由一薄的金屬高頻屏蔽件231、232包裹。所述HF-天線元件240可以獨自構(gòu)成一HF-天線或者可以與兩個HF屏蔽元件231、232一起構(gòu)成為一HF-天線的一部分。為此，所述HF-天線元件240與HF-屏蔽元件231、232在高頻下彼此連接。
所述主要包括兩個設(shè)計為螺線管形分線圈的縱向梯度初級線圈223本來在所述中部區(qū)域中具有最小電流密度(Stromdichte)，這樣，它的結(jié)構(gòu)在中部區(qū)域就完全不受導(dǎo)體的影響。所述包括4個大體上為馬鞍形結(jié)構(gòu)的分線圈的橫向梯度線圈221和222一般在所述中間區(qū)域內(nèi)沿周向傳送電流(Strom)。然而特別是由于在所述橫向梯度線圈具有為獲得盡可能線性的梯度磁場而需要相對小的縱向尺寸的情況下，必須在所述中間區(qū)域?qū)㈦娏鞣至?，使得在那里得到最小的或者有微弱輸出的反向電流密度，可以在設(shè)計中將該值明確地設(shè)為0，這樣將得到不受導(dǎo)體影響的中部區(qū)域。在梯度線圈系統(tǒng)220的縱向尺寸約小于它的直徑的1.5倍時，所述中部區(qū)域例如可以具有一12cm的縱向尺寸。
所述梯度線圈221、222、223的在所述中部區(qū)域的兩側(cè)布置的導(dǎo)體如上所述在每一側(cè)分別由所述薄的金屬高頻屏蔽元件231、232中的一個包裹。在此，這兩個高頻屏蔽元件231、232能夠承載高頻電流并留出沒有導(dǎo)線的中部區(qū)域。為了使由隨時間變化的梯度磁場感應(yīng)的渦流在高頻屏蔽元件231、232中保持較小，兩個高頻屏蔽元件231、232以公知的方式帶有一些電容式橋接縫隙。
布置在所述中部區(qū)域內(nèi)的短的高頻天線元件240位于一不小于梯度線圈系統(tǒng)220內(nèi)徑的圓柱體半徑上。由包括所述HF-天線元件240的高頻天線相對于傳統(tǒng)技術(shù)方案而言，沒有占據(jù)病人攝像室內(nèi)部的空間。由所述高頻天線產(chǎn)生的高頻磁場的磁力線249在一處于所述梯度線圈系統(tǒng)220內(nèi)部的、位于梯度線圈221、222、223之外的磁通回流空間228內(nèi)閉合。在該磁通回流空間228內(nèi)還有所述梯度磁場的磁力線229回流。也就是說，至少利用了部分梯度線圈系統(tǒng)220供所述高頻磁場的磁通回流。在此，高頻屏蔽元件231、232可以構(gòu)成高頻天線240的電流電路的一部分。高頻磁場磁通回路的外邊界首先形成在與梯度屏蔽線圈225、226、227對應(yīng)配設(shè)的高頻屏蔽元件233處。該HF-屏蔽元件233在天線元件240的外部沿徑向延伸。在該區(qū)域HF-磁場增強。為了清楚地劃定磁通回流空間228，優(yōu)選使HF-屏蔽元件233沿軸向向兩側(cè)延伸，由此使它沿徑向在布置了梯度線圈221、222、223的區(qū)域外部延伸。用于描繪磁力線249的符號⊙和已在對圖1的描述中進行了解釋。在圖1中對磁力線119、129的描述相應(yīng)地適用于圖2中基本磁場的磁力線219和第二橫向梯度場的磁力線229。
圖3表示帶有圖2所示MR(磁共振)-設(shè)備元件的磁共振設(shè)備，其中一磁通回流空間228′也附加地沿軸向受到高頻屏蔽。這通過將所述HF-屏蔽元件233的兩端與屏蔽元件231、232連接起來的HF-屏蔽側(cè)壁234來實現(xiàn)。因此，除了中部區(qū)域之外，所述磁通回流空間228′四周都受到高頻屏蔽，即HF-屏蔽元件包圍的是除了中部區(qū)域之外的磁通回流空間。這例如具有以下優(yōu)點初級梯度線圈221、222、223能夠順序接通相應(yīng)的屏蔽線圈225、226、227，而不會形成HF磁場與相連的導(dǎo)電體224的交互作用。所述磁通回流空間228′沿軸向的延展尺寸可以根據(jù)HF天線的效率來優(yōu)化，其中，要考慮到，磁通回流空間228′中過高的磁性場能量可能對所述效率產(chǎn)生不利影響。
圖4表示作為本發(fā)明另一實施例的帶有一大體上為隧道式病人攝像室的磁共振設(shè)備上半部分的原理性縱向剖視圖，其中，為了簡明起見，也僅僅表示出了截面。在此，磁共振設(shè)備包括一帶有超導(dǎo)初級線圈314和屏蔽線圈315的大體上為空心圓柱形的基本磁場磁體310，其中為了改進開頭提及的DE10156770A1的設(shè)計方案而在所述空腔區(qū)域內(nèi)桶套式地設(shè)置所述基本磁場磁體310的一導(dǎo)電真空容器312。
在所述空腔中布置一個由兩半彼此分離的空心圓柱形部分構(gòu)成的梯度線圈系統(tǒng)320。在此，該梯度線圈系統(tǒng)320由內(nèi)到外包括一縱向梯度線圈323，一第一橫向梯度線圈321和一第二橫向梯度線圈322。其中這些梯度線圈321、322、323的分線圈中的每一半全部都被高頻屏蔽元件331、332包圍。類似于圖2或圖3，所述梯度線圈系統(tǒng)320的兩部分之間固定一高頻天線元件340。在此，可利用包含高頻天線元件340的高頻天線所產(chǎn)生的高頻磁場的磁力線349來封閉所述梯度線圈系統(tǒng)320和真空容器312之間一足夠大的磁通回流空間328。真空容器312在與所述磁通回流空間328對應(yīng)設(shè)置的側(cè)面上或者設(shè)計為HF-屏蔽元件333或者將一此類HF-屏蔽元件333固定在該真空容器312上。優(yōu)選地，為了盡可能圍著基本磁場進行屏蔽，而使HF-屏蔽元件333沿所述桶套形曲線延伸。用于表示所述磁力線349的符號⊙和在對圖1的描述中已經(jīng)解釋。對圖1中磁力線119和129的描述相應(yīng)地適用于圖4中基本磁場的磁力線319和第二橫向梯度磁場的磁力線329。
圖5表示帶有圖4所示MR-設(shè)備元件的磁共振設(shè)備，其中，所述梯度系統(tǒng)320和桶套形基本磁場磁體系統(tǒng)310彼此靠近地布置成，使得所述高頻屏蔽元件333和第一以及第二高頻屏蔽元件331、332高頻地相互連接。因此，得到了除中部區(qū)域以外均被高頻屏蔽的磁通回流空間328′。
圖6以立體圖表示作為本發(fā)明另一實施例的一設(shè)置在高頻屏蔽元件231、232之間或者331、332之間的設(shè)計為鳥籠式天線的高頻天線240或340，以及圖7同樣以立體圖表示作為本發(fā)明的另一實施例的一設(shè)置在高頻屏蔽元件231和232之間或者331和332之間的設(shè)計為陣列式天線的高頻天線240或340。
權(quán)利要求
1.一種用于磁共振設(shè)備的可產(chǎn)生隨時間變化磁場(219，249，319，349)的磁場發(fā)生器(220，320)，其具有至少一個梯度線圈(221，...，321，...)，其中，所述梯度線圈(221，...，321，...)的導(dǎo)體基本上在一空心圓柱體的區(qū)域內(nèi)延伸，并且這些梯度線圈(221，...，321，...)設(shè)計為在該空心圓柱體的沿其軸向的一中部區(qū)域內(nèi)沒有導(dǎo)體，其特征在于，一高頻天線元件(240、340)設(shè)置在所述中部區(qū)域，一第一高頻屏蔽元件(231，331)包圍設(shè)置在所述中部區(qū)域一側(cè)的導(dǎo)體，一第二高頻屏蔽元件(232，332)包圍設(shè)置在該中部區(qū)域的另一側(cè)的導(dǎo)體，一第三高頻屏蔽元件(233，333)沿徑向在外面圍繞所述高頻天線元件(240，340)延伸地布置，由此與所述高頻屏蔽元件(231，...，331，...)限定出一磁通回流空間(228，328)，該磁通回流空間設(shè)置在所述磁場發(fā)生器(220，320)的內(nèi)部并設(shè)計成供一可通過所述高頻天線元件(240，340)產(chǎn)生的高頻磁場(249，349)的磁通回流。
2.如權(quán)利要求1所述的磁場發(fā)生器(220，320)，其特征在于，所述中部區(qū)域包括一大體上為空心圓柱體形的區(qū)域。
3.如權(quán)利要求1或2所述的磁場發(fā)生器(220，320)，其特征在于，所述高頻天線元件(240，340)在所述空心圓柱體內(nèi)部延伸。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的磁場發(fā)生器(220，320)，其特征在于，所述高頻天線元件(240，340)與所述第一和第二高頻屏蔽元件(231，232，331，332)高頻地連接起來，使得所述第一和第二高頻屏蔽元件(231，232，331，332)與所述高頻天線元件(240，340)一起構(gòu)成一高頻天線。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的磁場發(fā)生器(220，320)，其特征在于，所述高頻天線元件(240，340)或者所述高頻天線設(shè)計為一鳥籠式天線。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項所述的磁場發(fā)生器(220，320)，其特征在于，所述高頻天線元件(240，340)或者所述高頻天線設(shè)計為一陣列式天線。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的磁場發(fā)生器(220，320)，其特征在于，所述第一和第二高頻屏蔽元件(231，232，331，332)分別經(jīng)過一同樣起高頻屏蔽作用的連接線與所述第三高頻屏蔽元件(233，333)連接，使得所述磁通回流空間(228，328)除所述中部區(qū)域外都被高頻屏蔽。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項所述的磁場發(fā)生器(220，320)，其特征在于，所述環(huán)繞磁通回流空間(228，328)的高頻屏蔽元件(231，...，331，...)和所述高頻天線元件(240，340)構(gòu)成一高頻諧振器，其中所述第三高頻屏蔽元件(233，333)用作回流導(dǎo)體。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項所述的磁場發(fā)生器(220，320)，其特征在于，至少一個高頻屏蔽元件(231，...，331，...)構(gòu)造成，基本上允許由所述梯度線圈(221，...，321，...)產(chǎn)生的一梯度磁場(219，319)通過，而基本上不允許由所述高頻天線產(chǎn)生的一高頻磁場(249，349)通過。
10.如權(quán)利要求1至9中任一項所述的磁場發(fā)生器(220，320)，其特征在于，與所述梯度線圈(221，...，321，...)對應(yīng)配設(shè)一梯度屏蔽線圈(225，226，227)。
11.如權(quán)利要求10所述的磁場發(fā)生器(220，320)，其特征在于，所述梯度屏蔽線圈(225，...)相對于所述梯度線圈(221，...)沿徑向設(shè)置在外并與之相隔一定徑向距離，所述第三高頻屏蔽元件(233)設(shè)置在所述梯度屏蔽線圈(225，...)與梯度線圈(221，...)之間。
12.如權(quán)利要求1至11中任一項所述的磁場發(fā)生器(220，320)，其特征在于，至少所述梯度線圈(221，...，321，...)，所述第一和第二高頻屏蔽元件(231，...，321，...)以及所述高頻天線元件(240，340)構(gòu)成一結(jié)構(gòu)單元。
13.如權(quán)利要求1至12中任一項所述的磁場發(fā)生器(220，320)，其特征在于，一至少包括所述梯度線圈(221，...，321，...)的梯度線圈系統(tǒng)(220，320)分成至少兩半部分，在這兩半部分之間設(shè)置所述高頻天線元件(240，340)。
14.一種具有如權(quán)利要求1至13中任一項所述的磁場發(fā)生器(220，320)的磁共振設(shè)備。
15.如權(quán)利要求14所述的磁共振設(shè)備，其中，該磁共振設(shè)備包括一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，-該導(dǎo)電結(jié)構(gòu)至少部分地包圍所述梯度線圈(321，...)，并且-該導(dǎo)電結(jié)構(gòu)受所述梯度線圈(321，...)中電流變化的觸發(fā)產(chǎn)生一渦流磁場，其中，至少一部分渦流磁場在所述磁共振設(shè)備的一成像空間內(nèi)對于由該梯度線圈(321，...)產(chǎn)生的梯度磁場的至少非線性部分起到補償作用。
16.如權(quán)利要求15所述的磁共振設(shè)備，其中，所述梯度線圈(321，...)和所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)相互匹配地構(gòu)造設(shè)計，使得所述渦流磁場在所述成像空間內(nèi)近似于所述梯度磁場。
17.如權(quán)利要求15或16所述的磁共振設(shè)備，其中，所述磁共振設(shè)備包括一基本磁場磁體并且至少該基本磁場磁體的一部分設(shè)計為所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的至少一部分。
18.如權(quán)利要求17所述的磁共振設(shè)備，其中，所述基本磁場磁體是一超導(dǎo)基本磁場磁體，其真空容器設(shè)計為所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。
19.如權(quán)利要求15至18中任一項所述的磁共振設(shè)備，其中，所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)設(shè)計成大約為桶套形。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于磁共振設(shè)備的可產(chǎn)生隨時間變化磁場(219，249，319，349)的磁場發(fā)生器(220，320)，其具有至少一個梯度線圈(221，...，321，...)，其中，所述梯度線圈的導(dǎo)體基本上在一空心圓柱體的區(qū)域內(nèi)延伸，并且這些梯度線圈設(shè)計為在該空心圓柱體的沿其軸向的一中部區(qū)域內(nèi)沒有導(dǎo)體，按照本發(fā)明，一高頻天線元件(240、340)設(shè)置在所述中部區(qū)域，一第一高頻屏蔽元件(231，331)包圍設(shè)置在所述中部區(qū)域一側(cè)的導(dǎo)體，一第二高頻屏蔽元件(232，332)包圍設(shè)置在該中部區(qū)域的另一側(cè)的導(dǎo)體，一第三高頻屏蔽元件(233，333)沿徑向在外面圍繞所述高頻天線元件(240，340)延伸地布置，由此與所述高頻屏蔽元件(231，...，331，...)限定出一磁通回流空間(228，328)，該磁通回流空間設(shè)置在所述磁場發(fā)生器(220，320)的內(nèi)部并設(shè)計成供一可通過所述高頻天線元件(240，340)產(chǎn)生的高頻磁場(249，349)的磁通回流。
文檔編號G01R33/34GK1550788SQ20041005950
公開日2004年12月1日 申請日期2004年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月25日
發(fā)明者奧利弗·海德, 馬庫斯·維斯特, 維斯特, 奧利弗 海德 申請人:西門子公司