Die Erfindung betrifft eine Lokalspule. The invention relates to a local coil.
Magnetresonanzgeräte (MRTs) zur Untersuchung von Objekten oder Patienten durch Magnetresonanztomographie sind beispielsweise bekannt aus DE 10314215B4 , DE 10 2011 077 724 A1 , DE 10 2011 080 275 A1 , DE 10 2011 081 039 A1 . Magnetic resonance devices (MRTs) for examining objects or patients by magnetic resonance tomography are known, for example DE 10314215B4 . DE 10 2011 077 724 A1 . DE 10 2011 080 275 A1 . DE 10 2011 081 039 A1 ,
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lokalspule für ein MRT zu optimieren. Diese Aufgabe wird jeweils durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen und der Beschreibung angegeben. It is an object of the present invention to optimize a local coil for an MRI. This object is achieved in each case by the features of the independent patent claims. Advantageous developments are specified in the subclaims and the description.
Weitere Merkmale und Vorteile von möglichen Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Dabei zeigt: Further features and advantages of possible embodiments of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments with reference to the drawing. Showing:
1 im Querschnitt xy eine MRT-Brustspule mit Shimspulen, 1 in cross-section xy an MRI breast coil with shim coils,
2 in Draufsicht xz eine MRT-Brustspule mit Shimspulen, 2 in plan view xz an MRI breast coil with shim coils,
3 im Längsschnitt yz eine MRT-Brustspule mit Shimspulen 3 in longitudinal section yz an MRI breast coil with shim coils
4 mit Shimspulen erzeugte Felder, 4 fields generated with shim coils,
5–7 in verschiedenen Höhen in einem MRT Bore angeordnete Brustspulen, und 5 - 7 Breast coils arranged at different heights in an MRI Bore, and
8 schematisch ein MRT-System. 8th schematically an MRI system.
8 zeigt (u.a. insbesondere auch zum technischen Hintergrund) ein (in einem geschirmten Raum oder Faraday-Käfig F befindliches) bildgebendes Magnetresonanzgerät MRT 101 mit einer Ganzkörperspule 102 mit einem hier röhrenförmigen Raum 103 in welchen eine Patientenliege 104 mit einem Körper z.B. eines Untersuchungsobjektes (z.B. eines Patienten) 105 (mit oder ohne Lokalspulenanordnung 106) in Richtung des Pfeils z (also in Richtung der MRT-Bore-Längsachse z) gefahren werden kann, um durch ein bildgebendes Verfahren Aufnahmen des Patienten 105 zu generieren. Auf dem Patienten ist hier eine Lokalspulenanordnung 106 angeordnet, mit welcher in einem lokalen Bereich (auch field of view oder FOV genannt) des MRT Aufnahmen von einem Teilbereich des Körpers 105 im FOV generiert werden können. Signale der Lokalspulenanordnung 106 können von einer z.B. über Koaxialkabel oder per Funk (167) etc an die Lokalspulenanordnung 106 anschließbaren Auswerteeinrichtung (168, 115, 117, 119, 120, 121 usw.) des MRT 101 ausgewertet (z.B. in Bilder umgesetzt, gespeichert oder angezeigt) werden. 8th shows (including, in particular, the technical background) a (in a shielded room or Faraday cage F befindliches) imaging magnetic resonance imaging (MRI) 101 with a whole body coil 102 with a tubular space here 103 in which a patient bed 104 with a body eg of an examination object (eg of a patient) 105 (with or without local coil arrangement 106 ) can be moved in the direction of the arrow z (that is, in the direction of the MRT bore longitudinal axis z) in order to record the patient by an imaging method 105 to generate. On the patient here is a local coil arrangement 106 arranged, in which in a local area (also called field of view or FOV) of the MRI recordings of a portion of the body 105 can be generated in the FOV. Signals of the local coil arrangement 106 can be transmitted from eg via coaxial cable or by radio ( 167 ) etc to the local coil assembly 106 connectable evaluation device ( 168 . 115 . 117 . 119 . 120 . 121 etc.) of the MRI 101 evaluated (eg converted into images, stored or displayed).
Um mit einem Magnetresonanzgerät MRT 101 einen Körper 105 (ein Untersuchungsobjekt oder einen Patienten) mittels einer Magnet-Resonanz-Bildgebung zu untersuchen, werden verschiedene, in ihrer zeitlichen und räumlichen Charakteristik genauestens aufeinander abgestimmte Magnetfelder auf den Körper 105 eingestrahlt. Ein starker Magnet (oft ein Kryomagnet 107) in einer Messkabine mit einer hier tunnelförmigen Öffnung 103, erzeugt ein statisches starkes Hauptmagnetfeld B0, das z.B. 0,2 Tesla bis 3 Tesla oder auch mehr beträgt. Ein zu untersuchender Körper 105 wird auf einer Patientenliege 104 gelagert in einen im Betrachtungsbereich FoV („field of view“) etwa homogenen Bereich des Hauptmagnetfeldes B0 gefahren. Eine Anregung der Kernspins von Atomkernen des Körpers 105 erfolgt über magnetische Hochfrequenz-Anregungspulse B1(x, y, z, t) die über eine hier als (z.B. mehrteilige = 108a, 108b, 108c) Körperspule 108 sehr vereinfacht dargestellte Hochfrequenzantenne (und/oder ggf. eine Lokalspulenanordnung) eingestrahlt werden. Hochfrequenz-Anregungspulse werden z.B. von einer Pulserzeugungseinheit 109 erzeugt, die von einer Pulssequenz-Steuerungseinheit 110 gesteuert wird. Nach einer Verstärkung durch einen Hochfrequenzverstärker 111 werden sie zur Hochfrequenzantenne 108 geleitet. Das hier gezeigte Hochfrequenzsystem ist lediglich schematisch angedeutet. Oft werden mehr als eine Pulserzeugungseinheit 109, mehr als ein Hochfrequenzverstärker 111 und mehrere Hochfrequenzantennen 108a, b, c in einem Magnet-Resonanz-Gerät 101 eingesetzt. Weiterhin verfügt das Magnet-Resonanz-Gerät 101 über Gradientenspulen 112x, 112y, 112z, mit denen bei einer Messung magnetische Gradientenfelder BG(x, y, z, t) zur selektiven Schichtanregung und zur Ortskodierung des Messsignals eingestrahlt werden. Die Gradientenspulen 112x, 112y, 112z werden von einer Gradientenspulen-Steuerungseinheit 114 (und ggf. über Verstärker Vx, Vy, Vz) gesteuert, die ebenso wie die Pulserzeugungseinheit 109 mit der Pulssequenz-Steuerungseinheit 110 in Verbindung steht. To be with a magnetic resonance device MRI 101 a body 105 (an examination object or a patient) by means of a magnetic resonance imaging to investigate different, in their temporal and spatial characteristics exactly matched magnetic fields on the body 105 irradiated. A strong magnet (often a cryomagnet 107 ) in a measuring cabin with a tunnel-shaped opening here 103 , generates a static strong main magnetic field B 0 , which is eg 0.2 Tesla to 3 Tesla or more. A body to be examined 105 is on a patient couch 104 stored in a viewing area FoV ("field of view") approximately homogeneous area of the main magnetic field B0 driven. An excitation of the nuclear spins of atomic nuclei of the body 105 via magnetic high-frequency excitation pulses B1 (x, y, z, t) via a here as (eg multi-part = 108a . 108b . 108c ) Body coil 108 radiofrequency antenna (and / or possibly a local coil arrangement) shown in very simplified form. High-frequency excitation pulses are eg from a pulse generation unit 109 generated by a pulse sequence control unit 110 is controlled. After amplification by a high-frequency amplifier 111 become a high-frequency antenna 108 directed. The high-frequency system shown here is only indicated schematically. Often, more than one pulse generating unit 109 , more than a high frequency amplifier 111 and several radio frequency antennas 108a , b, c in a magnetic resonance device 101 used. Furthermore, the magnetic resonance device has 101 over gradient coils 112x . 112y . 112z with which magnetic gradient fields B G (x, y, z, t) for selective slice excitation and for spatial coding of the measured signal are radiated during a measurement. The gradient coils 112x . 112y . 112z are from a gradient coil control unit 114 (and optionally via amplifiers Vx, Vy, Vz) controlled, as well as the pulse generating unit 109 with the pulse sequence control unit 110 communicates.
Von den angeregten Kernspins (der Atomkerne im Untersuchungsobjekt) ausgesendete Signale werden von der Körperspule 108 und/oder mindestens einer Lokalspulenanordnung 106 empfangen, durch zugeordnete Hochfrequenzvorverstärker 116 verstärkt und von einer Empfangseinheit 117 weiterverarbeitet und digitalisiert. Die aufgezeichneten Messdaten werden digitalisiert und als komplexe Zahlenwerte in einer k-Raum-Matrix abgelegt. Aus der mit Werten belegten k-Raum-Matrix ist mittels einer mehrdimensionalen Fourier-Transformation ein zugehöriges MR-Bild rekonstruierbar. Für eine Spule, die sowohl im Sende- als auch im Empfangsmodus betrieben werden kann, wie z.B. die Körperspule 108 oder eine Lokalspule 106, wird die korrekte Signalweiterleitung durch eine vorgeschaltete Sende-Empfangs-Weiche 118 geregelt. Eine Bildverarbeitungseinheit 119 erzeugt aus den Messdaten ein Bild, das über eine Bedienkonsole 120 einem Anwender dargestellt und/oder in einer Speichereinheit 121 gespeichert wird. Eine zentrale Rechnereinheit 122 steuert die einzelnen Anlagekomponenten. Signals emitted by the excited nuclear spins (the atomic nuclei in the examination subject) are emitted by the body coil 108 and / or at least one local coil arrangement 106 received, by associated high-frequency preamplifier 116 amplified and from a receiving unit 117 further processed and digitized. The recorded measurement data are digitized and stored as complex numerical values in a k-space matrix. From the k-space matrix occupied with values, a corresponding MR image can be reconstructed by means of a multi-dimensional Fourier transformation. For a coil that can be used in both transmit and receive modes, such as the body coil 108 or a local coil 106 , is the correct signal forwarding through an upstream transceiver 118 regulated. An image processing unit 119 generates an image from the measured data via an operating console 120 presented to a user and / or in a storage unit 121 is stored. A central computer unit 122 controls the individual plant components.
In der MR-Tomographie werden Bilder mit hohem Signal/Rauschverhältnis (SNR) heute in der Regel mit so genannten Lokalspulenanordnungen (Coils, Local Coils) aufgenommen. Dies sind Antennensysteme, die in unmittelbarer Nähe auf (anterior) oder unter (posterior) oder an oder in dem Körper 105 angebracht werden. Bei einer MR-Messung induzieren die angeregten Kerne in den einzelnen Antennen der Lokalspule eine Spannung, die dann mit einem rauscharmen Vorverstärker (z.B. LNA, Preamp) verstärkt und schließlich an die Empfangselektronik weitergeleitet wird. Zur Verbesserung des Signal/Rauschverhältnisses auch bei hochaufgelösten Bildern werden so genannte Hochfeldanlagen eingesetzt (1.5T–12T oder mehr). Wenn an ein MR Empfangssystem mehr Einzelantennen angeschlossen werden können, als Empfänger vorhanden sind, wird zwischen Empfangsantennen und Empfänger z.B. eine Schaltmatrix eingebaut. Diese routet die momentan aktiven Empfangskanäle (meist die, die gerade im Field of View des Magneten liegen) auf die vorhandenen Empfänger. Dadurch ist es möglich, mehr Spulenelemente anzuschließen, als Empfänger vorhanden sind, da bei einer Ganzkörperabdeckung nur die Spulen ausgelesen werden müssen, die sich im FoV (Field of View) bzw. im Homogenitätsvolumen des Magneten befinden. In MR tomography, images with a high signal-to-noise ratio (SNR) are generally recorded today with so-called local coil arrangements (coils, local coils). These are antenna systems that are in the immediate vicinity of (anterior) or below (posterior) or on or in the body 105 be attached. In an MR measurement, the excited nuclei in the individual antennas of the local coil induce a voltage, which is then amplified with a low-noise preamplifier (eg LNA, preamp) and finally forwarded to the receiving electronics. To improve the signal-to-noise ratio even in high-resolution images so-called high-field systems are used (1.5T-12T or more). If more individual antennas can be connected to an MR receiving system than receivers are present, a switching matrix is installed between receiving antennas and receiver, for example. This routes the currently active receive channels (usually those that are currently in the field of view of the magnet) to the existing receivers. As a result, it is possible to connect more coil elements than there are receivers, since with a full-body cover, only the coils which are located in the FoV (Field of View) or in the homogeneity volume of the magnet must be read out.
Als Lokalspulenanordnung 106 wird z.B. allgemein ein Antennensystem bezeichnet, das z.B. aus einem oder als Array-Spule aus mehreren Antennenelementen (insb. Spulenelementen) bestehen kann. Diese einzelnen Antennenelemente sind z.B. als Loopantennen (Loops), Butterfly, Flexspulen oder Sattelspulen ausgeführt. Eine Lokalspulenanordnung umfasst z.B. Spulenelemente, einen Vorverstärker, weitere Elektronik (Mantelwellensperren etc), ein Gehäuse, Auflagen und meistens ein Kabel mit Stecker, durch den sie an die MRT-Anlage angeschlossen wird. Ein anlagenseitig angebrachte Empfänger 168 filtert und digitalisiert ein von einer Lokalspule 106 z.B. per Funk etc empfangenes Signal und übergibt die Daten einer digitalen Signalverarbeitungseinrichtung die aus den durch eine Messung gewonnenen Daten meist ein Bild oder ein Spektrum ableitet und dem Nutzer z.B. zur nachfolgenden Diagnose durch ihn und/ oder Speicherung zur Verfügung stellt. As a local coil arrangement 106 For example, an antenna system is generally referred to, which can consist, for example, of one or as an array coil of a plurality of antenna elements (esp. coil elements). These individual antenna elements are designed, for example, as loop antennas (loops), butterfly, flex coils or saddle coils. A local coil arrangement comprises, for example, coil elements, a preamplifier, further electronics (standing wave barriers, etc.), a housing, supports and usually a cable with a plug, by means of which it is connected to the MRT system. A receiver attached to the system 168 filters and digitizes one from a local coil 106 For example, by radio etc received signal and passes the data of a digital signal processing device usually derives from the data obtained by a measurement an image or a spectrum and provides the user eg for subsequent diagnosis by him and / or storage available.
Wie 5–7 (als Teilausschnitte zur Verdeutlichung der räumlichen Verhältnisse) zeigen, werden in der Kernspintomographie mit einem MRT-System 101 zur Untersuchung verschiedener Körperregionen eines Körpers 105 zur Erhöhung des Signal-Noise-Ratio SNR und zur Beschleunigung der Messzeit Lokalspulen(arrays) 106 mit Antennen Sp1–Sp4 eingesetzt. Dies sind meist aktive Antennenstrukturen mit einem oder mehreren Antennenelementen (im Folgenden auch Spulen genannt) SP1, SP2, SP3, SP4, die nahe am Körper des Patienten 105 (lokal) positioniert werden. Zur Untersuchung einer weiblichen Brust BR1, BR2 werden dazu als Lokalspulen sog. Brustspulen 106 eingesetzt. Bei der Brustuntersuchung wird die Frau 105 in Bauchlage auf der Brustspule 106 positioniert. Die Brustspule 106 ist auf einem Patiententisch 104 des MRT 101 angeordnet und wird auf diesem in die Öffnung (Bore) 103 des MR Systems 101 gebracht. Bei Horizontalfeldsystemen sind heute Boreöffnungen W von 55–70cm üblich. Innerhalb des Bores 103 ist das Untersuchungsvolumen FoV durch die Homogenität des Grundfeld-Magneten des MRT begrenzt. Dabei gibt es zwei Abstufungen: Zum ersten der Bereich V1 der eine Homogenität von besser als 1 ppm (Abweichung vom Nominalfeld) aufweist. Innerhalb dieser Zone V1 ist eine gute spektrale Fettstättigung möglich. Innerhalb eines größeren Volumens V2, das 20–30ppm Abweichung aufweist, ist grundsätzlich eine MR Bildgebung (aber eher ohne spektrale Fettsättigungstechniken) möglich. Ein Thema ist die Auslegung der Höhe der Brustspule 106 relativ zum Patiententisch 104, zur Oberkante des Boreeingangs 103 und zum Homogenitätsvolumen V1 bzw. V2. Patientinnen mit relativ großen Körperabmessungen (insbesondere hinsichtlich ihres Torso-Durchmessers) in y-Richtung stoßen leicht an der Oberkante des Bore-Eingangs 103 an und können schlechter oder nicht untersucht werden. Dies kann insbesondere für Systeme mit nur 60cm Boreöffnung ein Problem darstellen. Ein Absenken der Brustspule 106 nach unten wird einerseits mechanisch durch den Patiententisch 104, technisch aber hauptsächlich durch das Homogenitätsvolumen V1 bzw. V2 des (lichten) Grundfeld-Magneten-Innendurchmessers begrenzt: Rutscht die zu untersuchende Anatomie BR1, BR2 der Patientin nach unten aus dem V1 Volumen, so verschlechtert sich die Fettsättigung deutlich, rutscht das Volumen der zu untersuchenden Anatomie BR1, BR2 noch weiter nach unten, so kann die Bildgebung in diesen Bereichen auch komplett misslingen. As 5 - 7 (as partial excerpts to clarify the spatial conditions) are shown in magnetic resonance imaging with an MRI system 101 to examine different body regions of a body 105 to increase the signal-to-noise ratio SNR and to accelerate the measuring time of local coils (arrays) 106 used with antennas Sp1-Sp4. These are usually active antenna structures with one or more antenna elements (also referred to below as coils) SP1, SP2, SP3, SP4, which are close to the body of the patient 105 (local) are positioned. To investigate a female breast BR1, BR2 are called local coils so-called breast coils 106 used. At breast examination the woman becomes 105 in prone position on the breast coil 106 positioned. The breast coil 106 is on a patient table 104 of the MRI 101 arranged and placed on this in the opening (Bore) 103 of the MR system 101 brought. In horizontal field systems today Bore openings W of 55-70cm are common. Inside the Bor 103 the examination volume FoV is limited by the homogeneity of the basic field magnet of the MRI. There are two gradations: First, the range V1 which has a homogeneity of better than 1 ppm (deviation from the nominal field). Within this zone V1 a good spectral fat saturation is possible. Within a larger volume V2, which has 20-30ppm deviation, MR imaging (but rather without spectral fat saturation techniques) is generally possible. One topic is the interpretation of the height of the breast coil 106 relative to the patient table 104 , to the top edge of the Bore entrance 103 and to the homogeneity volume V1 or V2. Patients with relatively large body dimensions (especially with respect to their torso diameter) in the y-direction easily encounter the upper edge of the Bore entrance 103 and can be worse or not examined. This can be a problem especially for systems with only 60cm hole opening. A lowering of the breast coil 106 down is on the one hand mechanically through the patient table 104 , technically but mainly limited by the homogeneity volume V1 or V2 of the (light) basic field magnet inner diameter: Slips the anatomy to be examined BR1, BR2 of the patient down from the V1 volume, so the fat saturation deteriorates significantly, slipping the volume of To further investigate anatomy BR1, BR2 further down, imaging in these areas may also fail completely.
Heutige, zumindest intern bekannte Lösungen sehen vor, dass man in z.B. 60cm MRT-Systemen Brustspulen 106 in einen Bereich im/am FoV positioniert, in dem eine Spine-Spule (= Wirbelsäulenspule) z.B. im Patiententisch 104 integriert sein kann bringen kann, um so noch weitere z.B. 3–7cm freien Bauraum nach unten nutzen zu können. Durch die mechanisch starre Lösung wären jedoch ggf. Kompromisse einzugehen: Sitzt die Brustspule 106 recht hoch (in y-Richtung wie die Lokalspule 106 in 6 im Vergleich zu der in 5), bietet sie gute Bildqualitätseigenschaften, weil zwar beide "Brust-Töpfe" BT1, BT2 (Ausnehmungen in der Lokalspule 106 zur Aufnahme je einer Brust BR1, BR2) der Brustspule 106 z.B. in 6 im V1 Volumen liegen, jedoch gerade Frauen mit großen (Torso- / Brustraum-)Abmessungen schlechter oder nicht untersucht werden können. Sitzt die Brustspule 106 sehr tief (in y-Richtung wie die Lokalspule 106 in 7 im Vergleich zu 6), kann ein höherer Prozentsatz an Frauen untersucht werden, für alle müssen jedoch Bildqualitätsprobleme bei spektraler Fettsättigung in Kauf genommen werden. Today's, at least internally known solutions provide that in example 60cm MRI systems breast coils 106 positioned in an area in / on FoV, in which a spine coil (= spine coil), for example, in the patient table 104 can be integrated, so as to be able to use even more eg 3-7cm free space down. However, compromises may be made by the mechanically rigid solution: Sits the breast coil 106 quite high (in y-direction like the local coil 106 in 6 compared to the in 5 ), it offers good Image quality characteristics, because both "breast pots" BT1, BT2 (recesses in the local coil 106 for receiving each breast BR1, BR2) of the breast coil 106 eg in 6 in V1 volume, but especially women with large (torso / chest) dimensions worse or can not be examined. Sits the breast coil 106 very deep (in y-direction like the local coil 106 in 7 compared to 6 ), a higher percentage of women can be studied, but all have image quality problems with spectral fat saturation accepted.
5–7 verdeutlichen beispielhaft zumindest intern bekannte Lösungen für Systeme mit verschiedenen V1N2 Größen, wobei der innere Kreis V1 eine 1 ppm Linie darstellt, und der äußere Kreis V2 eine 30ppm Linie darstellt. Würde man beim System in 7 die Brustspule 106 (so wie in 6) weiter nach oben (in y-Richtung) setzen (also z.B. in eine Spinespulenausnehmung in der Patientenliege hinein legen), würden weniger Patientinnen Platz haben (wegen der Boregröße), dafür wäre die Brust aber innerhalb des Fat-Sat Volumens V. Ein solcher Kompromiss bei diesen Systemen könnte ggf. zu Lasten der Fat-Sat Bildqualität gemacht sein, da Teile der Brustspulen-Töpfe BT1, BT2 in 7 aus dem V1 Volumen herausragen. 5 - 7 exemplify at least internally known solutions for systems with different V1N2 sizes, wherein the inner circle V1 represents a 1 ppm line, and the outer circle V2 represents a 30ppm line. Would you be in the system 7 the breast coil 106 (as in 6 ) further up (in the y-direction) (eg put into a Spinespulenausnehmung in the patient bed), fewer patients would have space (because of the boron size), but the chest would be within the Fat-Sat volume V. Such A compromise with these systems could possibly be made at the expense of the Fat-Sat image quality, since parts of the breast coil pots BT1, BT2 in 7 protrude from the V1 volume.
Das Magnethomogenitätsvolumen eines MRT kann punksymmetrisch und/oder rotationssymmetrisch sein. The magnetic homogeneity volume of an MRI may be punctiform and / or rotationally symmetric.
Mit Ausgestaltungen der Erfindung kann als in der Anwendung flexible, aber mechanisch starre und daher sehr stabile Lösung eine Brustspule 106 möglichst tief auf dem Patiententisch 104 platziert werden, um viel Platz für eine Patientin 105 nach oben (in Richtung y) zu lassen, wobei verbleibende Inhomogenitäten des Grundfeldmagneten 107 des MRT 101, die bis in den Bereich einer zu untersuchenden Brust BR1 reichen, jedoch durch lokale Shimspulen SSP1, SSP2; SSP3, SSP4 kompensiert werden können. With embodiments of the invention can be flexible as a flexible but mechanically rigid and therefore very stable solution a breast coil 106 as low as possible on the patient table 104 be placed to save a lot of space for a patient 105 to leave upward (in direction y), with remaining inhomogeneities of the basic field magnet 107 of the MRI 101 which reach into the area of a breast BR1 to be examined, but by local shim coils SSP1, SSP2; SSP3, SSP4 can be compensated.
Bereits in DE 10 2011 077 724 , DE 10 2011 080 275 , DE 10 2011 081 039 wurde eine Lokalspulen-Shimspulenanordnung vorgeschlagen. Diese diente jedoch eher dazu, die suszeptibilitätsinduzierten Feldveränderungen, also die Feldverzerrungen, die die Anatomie selbst verursacht, zu kompensieren. Ein hier vorgeschlagener Ansatz erlaubt jedoch, die Feldverzerrungen des Grundfeldmagneten 102 selbst im Bereich der Brüste BR1, BR2 zu korrigieren und den Aufbau mit Shimspulen an den Aufbau des Grundfeldmagneten des MRT 101 anzupassen. Already in DE 10 2011 077 724 . DE 10 2011 080 275 . DE 10 2011 081 039 a local coil shim coil arrangement has been proposed. However, this was more likely to compensate for the susceptibility-induced field changes, ie the field distortions that caused the anatomy itself. However, an approach proposed here allows the field distortions of the basic field magnet 102 even in the area of the breasts BR1, BR2 correct and build up with Shimspulen to the construction of the basic field magnet of the MRI 101 adapt.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht eine Shimspulen-Anordnung vor, die ein in MRT-Bore-Längs-Richtung z (in welche Richtung z ein Patient in das Bore eingefahren wird) orientiertes Shimfeld SF erzeugt, welches zum Rand der Lokalspule 106 hin zunimmt / bzw. abnimmt, um die Inhomogenität des Magneten zu kompensieren. An embodiment of the invention provides a shim coil arrangement which generates a shim field SF oriented in MRT boron longitudinal direction z (in which direction z a patient is driven into the bore), which edge is the edge of the local coil 106 increases / decreases to compensate for the inhomogeneity of the magnet.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung werden dazu (mindestens) zwei Shim-Spulen oder (wie in 1–3) zwei Paare von Shim-Spulen vorgeschlagen, die in derselben zy-Ebene nebeneinander in z-Richtung angeordnet (also z.B. hinsichtlich ihrer mittleren Fläche in der Ebene zentriert) sind (gemäß z.B. 2, 3) und von einem Strom I1, I2 (in 3 ist I1 = I2 wegen Reihenschaltung S-V) durchflossen werden. Die Shimspulen SSP1, SSP2; SSP3, SSP4 können von einzelnen Stromquellen gespeist oder wie dargestellt auch seriell (S-V) miteinander verbunden sein und (achsensymmetrisch bzw. entgegengesetzt gerichtet) denselben Strom I1 = I2 führen. According to one embodiment of the invention are (at least) two shim coils or (as in 1 - 3 ) proposed two pairs of shim coils, which are arranged in the same zy plane side by side in the z-direction (ie, for example centered in terms of their mean surface in the plane) are (according to eg 2 . 3 ) and a current I1, I2 (in 3 I1 = I2 is to be traversed because of series connection SV). Shim coils SSP1, SSP2; SSP3, SSP4 can be fed by individual current sources or, as shown, can also be connected to one another in series (SV) and lead the same current I1 = I2 (in an axially symmetric or opposite direction).
Für die linke Brust und die rechte Brust einer Patientin 104, also für die beiden Brusttöpfe BT1, BT2 einer Lokalspule 106 wird hier je ein solches Spulenpaar SSP1, SSP2 und SSP3, SSP4 eingesetzt, und zwar hier jeweils seitlich (= lateral = in bzw. entgegen der Richtung x) außerhalb des von den Brusttöpfen BT1, BT2 umgebenen Bereichs BBT. For the left breast and the right breast of a patient 104 , so for the two breast pots BT1, BT2 a local coil 106 Here is ever such a coil pair SSP1, SSP2 and SSP3, SSP4 used, here in each case laterally (= laterally = in or against the direction x) outside the area surrounded by the breastpans BT1, BT2 area BBT.
Eine adaptive Einstellung des Stroms (I1, I2) kann dazu dienen, den jeweiligen Shimzustand des Grundfeldmagneten genau zu kompensieren. Die Stromstärke von I1, I2 könnte fest eingeprägt oder durch einen Tune-Up Schritt nach dem Shimmen des Grundfeldmagneten erfolgen. Eine komplett adaptive Einstellung der Stromstärke des Stroms I1, I2 durch eine patientenindividuelle Justage würde es ermöglichen, zusätzlich zur Kompensation der Magnetinhomogenität auch Effekte der B0-Wechselwirkung mit der Suszeptibilität des Gewebes mit zu kompensieren. An adaptive adjustment of the current (I1, I2) can serve to exactly compensate the respective shim state of the basic field magnet. The current intensity of I1, I2 could be firmly impressed or done by a tune-up step after shimming the basic field magnet. A completely adaptive adjustment of the current intensity of the current I1, I2 by a patient-specific adjustment would make it possible, in addition to the compensation of the magnetic inhomogeneity, to compensate also for effects of the B0 interaction with the susceptibility of the tissue.
In 5–7 sind für die Brustbildgebung kritische Bereiche lateral der Brüste und/oder Brusttöpfe BT1, BT2. Durch Shim von z.B. 1–8 ppm in einem Abstand von z.B. 1–5 cm Abstand zur Shimspule könnte ggf. das Homogenitätsvolumen lateral um z.B. 3–4cm erweitert werden. Dieses Maß würde z.B. ausreichen, um das Homogenitätsvolumen einer tief sitzenden Brustspule so zu vergrößern, das im Volumen beider Brusttöpfe BT1, BT2 weniger als z.B. 1 ppm Abweichung vom Nominalfeld B0 herrscht. In 5 - 7 For breast imaging, critical areas are lateral to the breasts and / or chest pots BT1, BT2. By shim of eg 1-8 ppm at a distance of eg 1-5 cm distance to the shim coil, the homogeneity volume could possibly be laterally widened by eg 3-4 cm. This measure would be sufficient, for example, to increase the homogeneity volume of a deep-seated breast coil such that the volume of both breast pots BT1, BT2 is less than, for example, 1 ppm deviation from the nominal field B0.
Ein Vorteil von Ausgestaltungen der Erfindung kann im magnetostatischen Aufbau einer lokalen Shimspulenanordnung für eine Brustspule liegen, die es erlaubt, die Inhomogenität des Magneten im Bereich der Brust zu kompensieren. Dadurch ist es möglich, die Brustspule relativ tief in (vertikaler, „y“ entgegengesetzer) Richtung anzubringen und auch in 60cm Systemen viel Platz nach oben für große Patientinnen 105 zu schaffen. Diese Lösung kann eine Vergrößerung des Homogenitätsvolumens in lateraler (horizontaler, im MRT zur Patienten-MRT-Einfahrrichtung z senkrechter) x-Richtung in einem in (Patienten-MRT-Einfahr-)Richtung z ggf. kurz ausgedehnten Bereich erlauben, wie er für Brustbildgebung typisch sein kann. An advantage of embodiments of the invention may lie in the magnetostatic structure of a local shunt coil arrangement for a breast coil, which makes it possible to compensate for the inhomogeneity of the magnet in the region of the breast. This makes it possible to attach the breast coil relatively deep in (vertical, "y" opposite) direction and also in 60cm systems a lot of room for big patients 105 to accomplish. This solution can allow an increase in the homogeneity volume in lateral (horizontal, in the MRI to the patient MRI retraction z direction perpendicular) x-direction in a (patient MRI retraction) direction z, if necessary, briefly extended range, as for breast imaging can be typical.
Die oben dargestellten Prinzipien und Details sind auch auf eine Schulterbildgebung und eine lokale Schultershimspule anwendbar. The principles and details presented above are also applicable to shoulder imaging and a local shoulder spool.
1–3 verdeutlichen jeweils Ausgestaltungen der Erfindung. 1 zeigt im Querschnitt in der Ebene xy eine Brustspule 106 mit Brusttöpfen BT1, BT2 zur Aufnahme von Brüsten einer Patientin 105 und mit Shimspulen SSP1, SSP2, SSP3, SSP4 lateral (seitlich) der Brusttöpfe BT1, BT2. 1 - 3 each illustrate embodiments of the invention. 1 shows in cross-section in the plane xy a breast coil 106 with chest pots BT1, BT2 for breasts of a patient 105 and with Shimspulen SSP1, SSP2, SSP3, SSP4 lateral (side) of the breast pots BT1, BT2.
2 zeigt in Draufsicht in der Ebene xz eine Brustspule 106 (wie die in 1) mit Brusttöpfen BT1, BT2 zur Aufnahme von Brüsten einer Patientin 105 und mit Shimspulen SSP1, SSP2, SSP3, SSP4 lateral seitlich der Brusttöpfe BT1, BT2 und damit auch außerhalb des von Brusttöpfen BT1, BT2 umgebenen Bereichs BBT. Von den vier Shimspulen SSP1, SSP2; SSP3, SSP4 erstrecken sich zwei Shimspulen SSP1, SSP2 nebeneinander (in und/oder entgegengesetzt der Richtung „z“) in derselben Ebene E1, und zwei weitere Shimspulen SSP3, SSP4 erstrecken sich nebeneinander (in und/oder entgegengesetzt der Richtung „z“) in einer weiteren Ebene E2, wobei sich diese vier Shimspulen SSP1, SSP2; SSP3, SSP4 in Ebenen E1, E2 außerhalb eines von den hier zwei Brusttöpfen BT1, BT2 umgebenen Bereichs BBT erstrecken. 2 shows in plan view in the plane xz a breast coil 106 (like the in 1 ) with chest pots BT1, BT2 for breasts of a patient 105 and with Shimspulen SSP1, SSP2, SSP3, SSP4 laterally laterally of the breast pots BT1, BT2 and thus also outside of the surrounded by breast cups BT1, BT2 area BBT. Of the four shim coils SSP1, SSP2; SSP3, SSP4, two shim coils SSP1, SSP2 extend side by side (in and / or opposite to the direction "z") in the same plane E1, and two further shim coils SSP3, SSP4 extend side by side (in and / or opposite to the direction "z") in another plane E2, these four shim coils SSP1, SSP2; SSP3, SSP4 extend in planes E1, E2 outside one of the here two breastpans BT1, BT2 area BBT.
Eine Ebene E1; E2, in der sich je zwei Shimspulen SSP1, SSP2; SSP3, SSP4 nebeneinander befinden kann auch eine gekrümmte Ebene (auch benennbar als gekrümmte Fläche) sein, insbesondere eine nur leicht gekrümmte, so dass Achsen, um welche die Wicklungen von jeweils zwei in der Ebene E1; E2 befindlichen Shimspulen SSP1, SSP2; SSP3, SSP4 z.B. um weniger als fünf Grad oder weniger als zehn Grad oder weniger als fünfzehn Grad gegeneinander geneigt sind. A plane E1; E2, in each of which two shim coils SSP1, SSP2; SSP3, SSP4 juxtaposed can also be a curved plane (also called a curved surface), in particular a only slightly curved, so that axes about which the windings of two in the plane E1; E2 shim coils SSP1, SSP2; SSP3, SSP4 e.g. are inclined to each other by less than five degrees or less than ten degrees or less than fifteen degrees.
Je zwei Shimspulen SSP1, SSP2 (und entsprechend SSP3, SSP4) sind zur Erzeugung von (Shim-)Feldern SF in entgegengesetzter Richtung (also um die Achse x herum bzw. um die Achse -x herum) von Strömen durchflossen, also von zueinander antiparallel gerichteten Strömen I1, I2. Two shim coils SSP1, SSP2 (and corresponding SSP3, SSP4) flow through currents in the opposite direction (ie around the axis x or around the axis -x) for the generation of (shim) fields SF, that is, antiparallel to one another directed currents I1, I2.
Je zwei Shimspulen SSP1, SSP2; SSP3, SSP4 können von einer jeweils anderen Stromquelle gespeist sein, oder von derselben Stromquelle I-Q für Strom I1, I2 für die beiden Shimspulen SSP1, SSP2 gespeist (und seriell S-V miteinander antiparallel verbunden) sein. Two shim coils SSP1, SSP2; SSP3, SSP4 may be fed from a different current source, or supplied by the same current source I-Q for current I1, I2 for the two shim coils SSP1, SSP2 (and serially connected S-V in anti-parallel with each other).
Die Shimspulen SSP1, SSP2; SSP3, SSP4 zur Erzeugung des Shimfelds SF könnten jeweils auch als HF-Spulen zur Erzeugung eines B1-Felds verwendet werden, oder die Lokalspule 106 könnte außer den Shimspulen SSP1, SSP2, SSP3, SSP4 zur Erzeugung des Shimfelds SF auch noch nicht dargestellte HF-Spulen zur Erzeugung eines B1-Felds (sowie Vorverstärker, usw.) aufweisen. Shim coils SSP1, SSP2; SSP3, SSP4 for generating the shim field SF could each also be used as RF coils for generating a B1 field, or the local coil 106 In addition to the shim coils SSP1, SSP2, SSP3, SSP4 for generating the shim field SF, RF coils which are not yet shown could also be used to generate a B1 field (as well as preamplifiers, etc.).
3 zeigt im Längsschnitt in der Ebene E1 (und damit in einer Ebene yz) eine MRT-Brustspule 106 (wie die in 1, 2) mit Shimspulen SSP1 und SSP2, die über eine serielle Verbindung S-V zur Erzeugung entgegengesetzt gerichteter und gemäß 4 überlagerter Felder SF in Reihe geschaltet sind und hier von einer Stromquelle I-Q versorgt werden. 3 shows in longitudinal section in the plane E1 (and thus in a plane yz) an MRI breast coil 106 (like the in 1 . 2 ) with shim coils SSP1 and SSP2, which are oppositely directed via a serial connection SV and according to 4 superimposed fields SF are connected in series and are supplied by a current source IQ here.
4 zeigt durch Lokalspulen mit Shimspulen gemäß 1–3 erzeugte, einander überlagerte Shim-Felder SF, deren Feldstärken B0S (der Shimspulen SSP1–SSP4) und B0M (des Grundfeldmagneten 107 des MRT 101) sich addieren (zur Feldstärke B0S + B0M, die hier etwa konstant ist). 4 shows by local coils with Shimspulen according to 1 - 3 generated superimposed shim fields SF, their field strengths B 0S (the shim coils SSP1-SSP4) and B 0M (the basic field magnet 107 of the MRI 101 ) (to the field strength B 0S + B 0M , which is approximately constant here).
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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