DE102006001091A1

DE102006001091A1 - Multichannel standing wave trap

Info

Publication number: DE102006001091A1
Application number: DE200610001091
Authority: DE
Inventors: Helmut Kess
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2006-01-09
Filing date: 2006-01-09
Publication date: 2007-07-12

Abstract

Eine Mehrkanal-Mantelwellensperre umfasst eine Anzahl von Mantelwellensperrenleitern (L1-LN) entsprechend der Kanalanzahl. Die Mantelwellensperrenleiter (L1-LN) sind elektrisch isoliert zueinander angeordnet. Die Mantelwellensperrenleiter (L1-LN) sind gemeinsam zu einer Spule (10) gewickelt. Ein Resonanzelement (14, 22) ist mit den Mantelwellensperrenleitern (L1-LN) mittels eines induktiven oder kapazitiven Koppelements (12, 16, 18) verbunden.A multi-channel standing wave barrier comprises a number of standing wave barrier conductors (L1-LN) corresponding to the number of channels. The standing wave barrier conductors (L1-LN) are arranged electrically insulated from one another. The standing wave barrier conductors (L1-LN) are wound together to form a coil (10). A resonance element (14, 22) is connected to the standing wave barrier conductors (L1-LN) by means of an inductive or capacitive coupling element (12, 16, 18).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mehrkanal-Mantelwellensperre mit einer Anzahl von Mantelwellensperrenleitern, die der Kanalanzahl entspricht, wobei die Mantelwellensperrenleiter elektrisch isoliert zueinander angeordnet sind.The The present invention relates to a multi-channel standing wave trap of a number of standing wave barrier conductors, which corresponds to the number of channels, wherein the sheath wave barrier conductors are electrically insulated from each other are arranged.

Bei medizinischen Magnetresonanzuntersuchungen werden Magnetresonanzsignale eines zu untersuchenden Patienten häufig mittels nahe am Patienten positionierten Lokalspulen empfangen. Die von den Lokalspulen empfangenen Magnetresonanzsignale werden dann über Signalleitungen zu den Auswerteeinheiten des Magnetresonanzgeräts übertragen. Zur Vermeidung von Störungen durch Hochfrequenz-Einkopplungen werden die Signalleitungen abgeschirmt, beispielsweise sind die Signalleitungen als Koaxialleitungen ausgeführt. Allerdings besteht bei dem Einsatz der Koaxialleitungen das Problem, dass sich auf dem Schirmleiter Mantelwellen und Mantelwellenströme ausbreiten können, die ihrerseits Störungen verursachen. Große Mantelwellenströme können beispielsweise zu einer Gefährdung des Patienten führen oder auch Baugruppen stören. Eine Möglichkeit zur Verhinderung solcher Störungen ist der Einsatz von Mantelwellensperren. Diese können beispielsweise durch Wickeln eines Teils des Koaxialkabels zu einer Spule und Parallelschalten eines kapazitiven Elements mit dem Mantelleiter gebildet werden. Durch eine entsprechende Wahl der die Resonanz bestimmenden Elemente kann der Parallelschwingkreis auf die Frequenz der zu unterdrückenden Mantelwellenströme abgestimmt werden. Im Resonanzfall stellt so der Parallelschwingkreis eine hohe Impedanz für die Mantelwellen dar.at Medical magnetic resonance examinations are magnetic resonance signals Often a patient to be examined by means of close to the patient receive positioned local coils. Those received by the local coils Magnetic resonance signals are then sent via signal lines to the Transfer evaluation of the magnetic resonance device. To avoid disorders high-frequency couplings shield the signal lines, For example, the signal lines are designed as coaxial lines. However, there is when using the coaxial cables the problem that arises propagate the shield conductor sheath shafts and sheath currents can, which in turn disturbances cause. Size Sheath wave currents can for example, to a hazard lead the patient or disrupt assemblies. A possibility to prevent such disorders is the use of standing wave barriers. These can, for example, by winding a portion of the coaxial cable to a coil and parallel a capacitive element with the sheath conductor are formed. By an appropriate choice of the resonance determining elements can the parallel resonant circuit to the frequency of the suppressed Sheath wave currents be matched. In the case of resonance, so does the parallel resonant circuit a high impedance for the sheath waves.

Eine Mehrkanal-Mantelwellensperre der eingangs genannten Art ist aus der US 6,320,385 bekannt. Die dort beschriebene Mehrkanal-Mantelwellensperre umfasst mehrere aus jeweils einem abgeschirmten Signalkabel gewickelte Spulen. Die Spulen selbst sind elektrisch parallel geschaltet und mit einer parallel geschalteten Kapazität zu einem Parallelschwingkreis ergänzt. Zusätzlich sind jeweils zwei Spulen gegensinnig gewickelt und nebeneinander angeordnet, so dass die von externen Störfeldern induzierten Störspannungen sich in diesen Spulen gegenseitig aufheben. Die Mehrkanal-Mantelwellensperre ist in dieser vorstehend beschriebenen Ausführung nur für eine geradzahlige Anzahl von Signalleitungen geeignet. Eine weitere Ausführung der Mehrkanal-Mantelwellensperre für eine ungeradzahlige Anzahl von Signalleitungen enthält zusätzlich eine Blindspule (Dummy-Spule), die neben die noch verbleibende Signalleitung angeordnet wird. Der Aufbau dieser Mehrkanal-Mantelwellensperre ist jedoch aufwändig. Zum Einen muss jede Signalleitung zu einer kleinen Spule gewickelt werden. Zum Anderen müssen jeweils zwei Signalleitungen bzw. eine Signalleitung mit einer Blindleitung mittels eines Kondensators auf die Mantelwellenfrequenz abgestimmt werden. Durch die relativ lose Kopplung können mehrere Resonanzen entstehen und damit die Sperrwirkung verringern.A multi-channel standing wave barrier of the type mentioned is from the US 6,320,385 known. The multichannel sheath wave barrier described therein comprises a plurality of coils each wound from a shielded signal cable. The coils themselves are electrically connected in parallel and supplemented with a parallel-connected capacitance to a parallel resonant circuit. In addition, two coils are wound in opposite directions and arranged side by side, so that the interference voltages induced by external interference fields cancel each other out in these coils. The multi-channel standing wave trap is suitable in this embodiment described above only for an even number of signal lines. Another embodiment of the multi-channel standing wave block for an odd number of signal lines additionally includes a dummy coil (dummy coil), which is arranged next to the remaining signal line. However, the structure of this multi-channel standing wave trap is complicated. On the one hand, each signal line must be wound into a small coil. On the other hand, in each case two signal lines or a signal line with a stub line must be tuned by means of a capacitor to the envelope frequency. Due to the relatively loose coupling several resonances can occur and thus reduce the blocking effect.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute und störunanfällige Mehrkanal-Mantelwellensperre anzugebenOf the The invention is based on the object, a simply constructed and interference-prone multichannel sheath wave barrier specify

Die Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Demgemäß ist vorgesehen, bei einer Mehrkanal-Mantelwellensperre der eingangs genannten Art die Mantelwellensperrenleiter gemeinsam zu einer Spule zu wickeln und ein Resonanzelement mit den Mantelwellensperrenleitern mittels eines induktiven oder kapazitiven Koppelelements zu verbinden. Die Mantelwellensperrenleiter selbst werden nicht mehr elektrisch mit dem Resonanzelement kontaktiert. Die Ankopplung erfolgt über ein magnetisches oder ein elektrisches Feld. Damit ist ein einfacher und störunanfälliger Aufbau der Mehrkanal-Mantelwellensperre möglich.The The object is achieved with the subject matter of claim 1. Accordingly, it is provided in a multi-channel sheath wave barrier of the aforementioned type, the sheath wave barrier conductor together to wind a coil and a resonance element with the sheath wave barrier conductors connect by means of an inductive or capacitive coupling element. The standing wave barrier conductors themselves no longer become electric contacted with the resonant element. The coupling is via a magnetic or electric field. This is a simpler and trouble-free construction the multi-channel sheath wave barrier possible.

Eine erste vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Koppelelement einen Einzellei ter umfasst, der zusammen mit den Mantelwellensperrenleitern in die Spule gewickelt ist, und dass das Resonanzelement mit dem Koppelelement elektrisch verbunden ist.A first advantageous embodiment The invention is characterized in that the coupling element comprises a Einzellei ter, which together with the sheath wave barrier conductors is wound in the coil, and that the resonance element with the Coupling element is electrically connected.

Eine zweite vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Koppelelement Hilfskapazitäten umfasst und dass das Resonanzelement mit den Hilfskapazitäten elektrisch verbunden ist, wobei das Resonanzelement mittels der Hilfskapazitäten an die Mantelwellensperrenleiter gekoppelt ist.A second advantageous embodiment of the invention is characterized from that the coupling element comprises auxiliary capacitances and that the resonance element with the auxiliary capacities is electrically connected, wherein the resonance element by means of auxiliary capacity is coupled to the sheath wave barrier conductor.

Weitere Unteransprüche geben Ausführungsformen der Erfindung wieder.Further under claims give embodiments the invention again.

Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von zwei Figuren erläutert. Es zeigen:following become two embodiments of the invention explained with reference to two figures. Show it:

1 in einer schematischen Darstellung den Aufbau einer ersten Ausführungsform einer Mantelwellensperre mit einem induktiv gekoppelten Resonanzelement und 1 in a schematic representation of the structure of a first embodiment of a standing wave barrier with an inductively coupled resonance element and

2 in einer schematischen Darstellung den Aufbau einer zweiten Ausführungsform einer Mantelwellensperre mit einem kapazitiv gekoppelten Resonanzelement. 2 in a schematic representation of the structure of a second embodiment of a standing wave barrier with a capacitively coupled resonant element.

Die in 1 schematisch dargestellte erste Mehrkanal-Mantelwellensperre umfasst eine Mehrzahl von Mantelwellensperrenleiter L1–LN, die elektrisch isoliert voneinander angeordnet sind. Die Mantelwellensperrenleiter L1–LN bestehen aus einzelnen, isolierten Koaxialleitungen mit einem Innen- oder Signalleiter 2, einem von dem Innenleiter 2 mittels eines Dielektrikums 4 elektrisch isolierten Außenleiter 6 und einer den Außenleiter umgebenden Isolierung 8. In 1 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nur vier Mantelwellensperrenleiter L1–LN dargestellt. Bei der Anwendung in einem diagnostischen Magnetresonanzgerät sind beispielsweise 36 Mantelwellensperrenleiter L1–LN vorgesehen.In the 1 schematically illustrated first multi-channel standing wave barrier comprises a plurality of standing wave blocking conductor L1-LN, the elec are arranged isolated from each other. The sheath-wave blocking conductors L1-LN consist of individual, insulated coaxial cables with an internal or signal conductor 2 , one of the inner conductor 2 by means of a dielectric 4 electrically insulated outer conductor 6 and an insulation surrounding the outer conductor 8th , In 1 For reasons of clarity, only four sheath-wave blocking conductors L1-LN are shown. When used in a diagnostic magnetic resonance device, for example, 36 standing wave barrier conductors L1-LN are provided.

Alle Mantelwellensperrenleiter L1–LN sind als Bündel zu einer Spule 10 gewickelt. Zusätzlich ist in die Spule 10 ein unisolierter Einzelleiter 12 eingewickelt, dessen Enden mit einem Kondensator 14 elektrisch verbunden sind. Der Einzelleiter 12 sowie die Mantelwellensperrenleiter L1–LN besitzen keine elektrische Verbindung miteinander, sondern sind magnetisch miteinander gekoppelt. Das Wickeln der Mantelwellensperrenleiter L1–LN zu mehreren Windungen dient dazu, die Induktivität, insbesondere der Außenleiter 6 sowie des Einzelleiters 12, zu erhöhen. Die Anzahl der Windungen richtet sich primär nach der Resonanzfrequenz und damit der Sperrfrequenz der Mehrkanal-Mantelwellensperre und in zweiter Linie nach der spezifizierten Baugröße. Selbstverständlich wird der benötigte Induktivitätswert auch von der verwendeten Kapazität des Kondensators 14 bestimmt. Bei einer Sperrfrequenz von ca. 63 MHz, wie sie als Betriebsfrequenz eines diagnostischen Magnetresonanzgeräts auftritt, liegt die Anzahl der Windungen im Bereich von 5, bei einer Länge von 60 mm und 20 mm Durchmesser.All sheath wave blocking conductors L1-LN are bundled into a coil 10 wound. In addition, in the coil 10 an uninsulated single conductor 12 wrapped, the ends of which with a capacitor 14 are electrically connected. The single conductor 12 as well as the standing wave barrier conductor L1-LN have no electrical connection with each other, but are magnetically coupled together. The winding of the standing wave blocking conductor L1-LN to several turns serves to the inductance, in particular the outer conductor 6 as well as the individual leader 12 to raise. The number of turns depends primarily on the resonance frequency and thus the blocking frequency of the multi-channel standing wave block and secondarily on the specified size. Of course, the required inductance value also depends on the capacitance of the capacitor used 14 certainly. With a blocking frequency of about 63 MHz, as it occurs as the operating frequency of a diagnostic magnetic resonance device, the number of turns in the range of 5, with a length of 60 mm and 20 mm in diameter.

Die in 2 dargestellte zweite Mantelwellensperre ist bezüglich der gebündelten Wicklung der Mantelwellensperrenleiter L1–LN gleich wie die Mantelwellensperre nach 1 aufgebaut. So besteht die Mantelwellensperre nach 2 auch aus einer Anzahl von isoliert zueinander angeordneten Mantelwellensperrenleitern L1–LN, die ebenfalls durch isolierte Koaxialleitungen, wie anhand von 1 schon beschrieben wurde, gebildet sind. Die Ankopplung des Resonanzelements erfolgt hier jedoch kapazitiv. Dazu sind jeweils im Bereich der Enden der Spule 10 großflächige Hilfselektroden 16 und 18 dicht an den Mantelwellensperrenleitern L1–LN angeordnet. Der Abstand der Hilfselektroden 16 und 18 von den Mantelwellensperrenleitern L1–LN wird im Wesentlichen durch die Dicke der Isolierung 8 der Mantelwellensperrenleiter L1–LN bestimmt. Durch die großflächige Ausbildung der Elektroden 16 und 18 werden Hilfskapazitäten 20 gebildet, die in 2 durch eine gestrichelte Darstellung symbolisiert sind. Die Hilfskapazitäten 20 sind über die Elektroden 16 und 18 mit einem Kondensator 22 elektrisch verbunden. Damit ist auch hier ein Resonanzelement ohne elektrische Verbindung und nur über ein elektrisches Feld mit den Induktivitäten der gebündelt zur Spule gewickelten Mantelwellensperrenleiter L1–LN zu einem Parallelschwingkreis verbunden, der durch eine entsprechende Dimensionierung auf die Sperrfrequenz der Mehrkanal-Mantelwellensperre abgestimmt werden kann.In the 2 shown second standing wave barrier is with respect to the bundled winding of the standing wave barrier conductor L1-LN same as the standing wave barrier after 1 built up. Thus, the standing wave barrier persists 2 also from a number of mutually insulated standing wave barrier conductors L1-LN, which are also insulated by coaxial lines, as based on 1 already described, are formed. The coupling of the resonant element takes place here capacitively. These are each in the area of the ends of the coil 10 large area auxiliary electrodes 16 and 18 arranged close to the standing wave barrier conductors L1-LN. The distance of the auxiliary electrodes 16 and 18 of the standing wave blocking conductors L1-LN is essentially determined by the thickness of the insulation 8th the standing wave blocking conductor L1-LN determined. Due to the large-area design of the electrodes 16 and 18 become auxiliary capacities 20 formed in 2 are symbolized by a dashed representation. The auxiliary capacities 20 are over the electrodes 16 and 18 with a capacitor 22 electrically connected. Thus, here is a resonant element without electrical connection and connected only via an electric field with the inductors of the coil wound to the coil sheath wave conductor L1-LN to a parallel resonant circuit, which can be tuned by an appropriate dimensioning to the blocking frequency of the multi-channel sheath wave barrier.

Claims

Multi-channel standing wave barrier with a number of standing wave barrier conductors (L1-LN), which corresponds to the number of channels, wherein the standing wave barrier conductors (L1-LN) are electrically insulated from each other, characterized in that the standing wave barrier conductors (L1-LN) together to form a coil ( 10 ) and that a resonant element ( 14 . 22 ) with the standing wave barrier conductors (L1-LN) by means of an inductive or capacitive coupling element ( 12 . 16 . 18 ) connected is.

Multi-channel standing wave barrier according to claim 1, characterized in that the standing wave barrier conductors (L1-LN) each of an electrical insulation ( 8th ) are surrounded.

Multichannel sheath wave barrier according to claim 1 or 2, characterized in that the sheath wave barrier conductor (L1-LN) as isolated coaxial cables are formed.

Multi-channel standing wave barrier according to one of claims 1 to 3, characterized in that the coupling element ( 12 ) a single conductor ( 12 ), which together with the standing wave barrier conductors (L1-LN) in the coil ( 10 ) and that the resonance element ( 14 ) with the coupling element ( 12 ) is electrically connected.

Multi-channel standing wave barrier according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the individual conductor ( 12 ) has no electrical insulation.

Multi-channel standing wave barrier according to one of claims 1 to 5, characterized in that the coupling element auxiliary capacities ( 20 ) and that the resonance element ( 22 ) is electrically connected to the auxiliary capacitances, wherein the resonant element ( 22 ) by means of auxiliary capacities ( 20 ) is coupled to the sheath wave barrier conductor (L1-LN).

Multi-channel standing wave barrier according to claim 6, characterized in that the auxiliary capacitances ( 20 ) by parts of the standing wave barrier conductor (L1-LN) and auxiliary electrodes ( 16 . 18 ) are formed.

Multi-channel standing wave trap according to claim 6 or 7, characterized in that the auxiliary electrodes ( 16 . 18 ) formed as a surface conductor are.