NL9900007A

NL9900007A - NMR generation body examination appts.

Info

Publication number: NL9900007A
Application number: NL9900007A
Authority: NL
Inventors: Mohamed Mouhib Yassine; Bernard Querleux; Luc Darrasse; Jacques Taqouin; Michel Sauzade; Jean-Luc Leveque; Herve Saint Jalmes
Original assignee: Oreal
Priority date: 1987-03-19
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2000-07-03
Also published as: NL194349C; NL194349B

Abstract

A homogeneous main magnetic static field (HO) is orientated along a determined direction (Oz) in which static field there is placed the body (2) to be examined. Devices create magnetic field gradients in a space of the body to be examined along three directions in the space. One (Dx) of the devices is constituted by a unilateral system where the appts. (6) producing the gradient along one direction (Ox) of the space is entirely situated on one and the same side of an open surface (P). The body is situated on the side of the surface (P) which is opposite to that where the gradient creating appts. is located, which are capable of creating a transverse gradient in relation to the direction (Oz) of the main static field, on the side of the surface where the body is situated. The device consists of two saddle coils secured to one side of a translucent plastics plate (37), which may be shaped and which also carries an RF coil (R).

Description

.%.%

Inrichting voor het opwekken van een gradiënt van een magnetisch veld voor een apparaat voor het onderzoeken van een lichaam, en toepassing bij het afbeelden van de menselijke huid.Device for generating a gradient of a magnetic field for an apparatus for examining a body and for use in imaging human skin.

De uitvinding betreft een inrichting (het eenzijdige systeem) voor het opwekken van een magnetische-veldgradiënt, welke inrichting een onafhankelijke sectie kan vormen die geschikt is om te worden samengevoegd met een apparaat voor het onderzoeken van een lichaam door magnetische kemresonantie.The invention relates to a device (the one-sided system) for generating a magnetic field gradient, which device can form an independent section suitable to be combined with a device for the examination of a body by magnetic core resonance.

Zulk een inrichting voor het opwekken van een magnetische-veldgradiënt in een apparaat voor het bestuderen van een lichaam of een voorwerp met behulp van magnetische kemresonantie, wordt gekenmerkt door het feit dat zij een plaat bevat van een materiaal dat geen of zeer weinig magnetische-kemresonantiesignalen afgeeft, meer in het bijzonder een plastisch doorzichtig materiaal, waarbij de gradiëntspoel is bevestigd aan een kant van deze plaat en het te bestuderen lichaam of voorwerp tegen deze plaat moet leunen aan de kant tegenover die van de gradiëntspoel.Such an apparatus for generating a magnetic field gradient in an apparatus for studying a body or an object using magnetic core resonance is characterized by the fact that it contains a plate of a material that has no or very few magnetic core resonance signals. in particular, a plastic transparent material, wherein the gradient coil is attached to one side of this plate and the body or object under study must lean against this plate on the side opposite to that of the gradient coil.

De gradiëntspoel bevat twee wikkelingen symmetrisch ten opzichte van een plat vlak loodrecht staande op de plaat en de grootste afmeting van de plaat, welke twee wikkelingen in serie of parallel zijn geschakeld.The gradient coil contains two windings symmetrical to a flat plane perpendicular to the plate and the largest dimension of the plate, which two windings are connected in series or in parallel.

De ontvangstspoel kan eveneens op de plaat zijn bevestigd aan dezelfde kant als de gradiëntspoel, en meer in het bijzonder in het midden van deze spoel.The receive coil may also be mounted on the plate on the same side as the gradient coil, and more particularly in the center of this coil.

Het apparaat voor het onderzoeken van een lichaam (of van een voorwerp) door magnetische kemresonantie (MKR) volgens langzame en snelle methoden, kan van de soort zijn omvatten: middelen voor het opwekken van een statisch homogeen magnetisch hoofdveld, georiënteerd volgens een bepaalde richting, in welk statisch veld het lichaam is aangebracht; inrichtingen voor het opwekken van gradiënten van het magnetische veld in drie richtingen in de ruimte in een te onderzoeken volume van het lichaam; middelen voor het opwekken van een radiofrequentie; en middelen voor het detecteren van signalen van magnetische kemresonantie voortgebracht door het te bestuderen lichaam.The device for examining a body (or of an object) by magnetic core resonance (MKR) by slow and fast methods may be of the kind comprising means for generating a static homogeneous magnetic main field, oriented in a certain direction, in which static field the body is applied; devices for generating gradients of the magnetic field in three directions in space in a volume of the body to be investigated; means for generating a radio frequency; and means for detecting magnetic core resonance signals generated by the body under study.

Dit apparaat heeft meer in het bijzonder betrekking op het met magnetische kemresonantie onderzoeken van de oppervlaktelaag van het lichaam, en meer in bijzonder voor het onderzoeken van de menselijke huid teneinde een beeld van de huid te verkrijgen door middel van magnetische kemresonantie.More particularly, this apparatus is concerned with magnetic core resonance testing of the surface layer of the body, and more particularly for examining human skin to obtain an image of the skin by magnetic core resonance.

22

Het is bekend dat een apparaat voor het vormen van beelden met behulp van magnetische kemresonantie het mogelijk maakt beelden te vormen van het inwendige van het menselijk lichaam met een oplossing in de grootte-orde van een millimeter. De ruimtelijke plaatsing in het te bestuderen volume van het lichaam wordt verkregen door superpositie van magnetische-veldgradiënten op het statische hoofdveld waarvan de richting in het algemeen wordt bepaald door de z-as.It is known that a magnetic resonance imaging device enables imaging of the interior of the human body with a solution of the order of a millimeter. The spatial placement in the volume of the body to be studied is obtained by superposition of magnetic field gradients on the main static field, the direction of which is generally determined by the z-axis.

Bij de thans bekende apparaten voor beeldvorming met behulp van magnetische kemresonantie bezitten de inrichtingen voor het opwekken van magnetische-veldgradiënten in drie richtingen van de ruimte, in het algemeen een cilindrische vorm waarvan de afmetingen voldoende groot zijn voor het erin aanbrengen van een geheel lichaam, meer in het bijzonder een menselijk lichaam. Zulke apparaten maken het mogelijk zones te onderzoeken die zich op elke willekeurige plaats van het lichaam bevinden waarvan dit lichaam gemakkelijk in het apparaat kan worden aangebracht voor het uitvoeren van het onderzoek van de gewenste zone. Men kan derhalve zeggen dat die apparaten het onderzoek van het “gehele lichaam” mogelijk maken, hetgeen een belangrijk voordeel is.In presently known nuclear magnetic resonance imaging devices, the magnetic field gradient generating devices in three directions of space generally have a cylindrical shape whose dimensions are large enough to accommodate a whole body, more specifically a human body. Such devices make it possible to examine zones located anywhere in the body, the body of which can be easily inserted into the device to perform the examination of the desired zone. It can therefore be said that these devices allow the examination of the "whole body", which is an important advantage.

Tengevolge van de aanzienlijke geometrische afmetingen van de inrichtingen (in het algemeen gevormd door elektromagnetische spoelen) voor het opwekken van de magnetische-veldgradiënten, zijn echter de elektrische vermogens die in het geding zijn aanzienlijk. Om een idee te geven: het elektrische vermogen dat benodigd is voor het opwekken van een gradiënt met een bepaalde intensiteit is in hoofdzaak evenredig met de vijfde macht van de afmeting (in het algemeen de diameter) van de elektrische spoel voor het opwekken van de gradiënt.However, due to the considerable geometric dimensions of the devices (generally formed by electromagnetic coils) for generating the magnetic field gradients, the electrical powers at stake are considerable. To give you an idea: the electrical power required to generate a gradient of a certain intensity is substantially proportional to the fifth power of the size (generally the diameter) of the electric coil to generate the gradient .

Nu is het gewenst, voor het verbeteren van de oplossing van de beeldvorming, meer in het bijzonder in het geval van het vormen van een beeld van het oppervlak, een verhoogde intensiteit van de gradiënt te verkrijgen en/of een kortere tijd voor het omschakelen (of voor het tot stand brengen van de gradiënt). Tengevolge van de grote geometrische afmetingen van de spoelen, die hiervoor zijn genoemd, zou een dergelijke verbetering van de oplossing niet te realiseren elektrische vermogens vereisen. Men zou kunnen overwegen de afmetingen (de diameter) van de spoelen voor de gradiënt te verkleinen, maar hierdoor wordt de toegankelijkheid van het inwendige van deze spoelen voor het lichaam bemoeilijkt of zou men zelfs merken dat het apparaat beperkt is tot het onderzoek van slechts bepaalde lichaamsdelen en een onderzoek van het gehele lichaam niet meer mogelijk zou zijn.Now, in order to improve the resolution of the imaging, more particularly in the case of imaging the surface, it is desirable to obtain an increased gradient intensity and / or a shorter switching time ( or to create the gradient). Due to the large geometrical dimensions of the coils mentioned above, such an improvement of the solution would require unrealizable electrical powers. One might consider reducing the size (diameter) of the coils for the gradient, but this makes access to the interior of these coils difficult for the body, or one might even find that the device is limited to the examination of only certain body parts and an examination of the whole body would no longer be possible.

De uitvinding bestaat, behalve uit de inrichtingen die hiervoor zijn beschreven, uit een aantal andere inrichtingen waarvan hieronder meer expliciet sprake zal zijn naar aanleiding van een speciale uitvoeringsvorm beschreven aan de hand van de bijgevoegde tekeningen, welke uitvoeringsvorm echter in het geheel niet beperkend is.The invention, in addition to the devices described above, consists of a number of other devices which will be more explicitly discussed below in connection with a special embodiment described with reference to the annexed drawings, which embodiment is not at all limiting, however.

Fig. 1 van deze tekeningen is een schematisch en perspectivisch aanzicht van een apparaat volgens de uitvinding.Fig. 1 of these drawings is a schematic and perspective view of an apparatus according to the invention.

Fig. 2 is tenslotte een bovenaanzicht van de inrichting van fig. 1, waarbij sommige delen zijn weggesneden.Fig. 2 is finally a plan view of the device of FIG. 1 with some parts cut away.

In de tekeningen, en meer in het bijzonder in fig. 1, ziet men een apparaat 1 voor het onderzoeken van een lichaam of een voorwerp door magnetische kernresonantie (MKR), en wel in het bijzonder voor het onderzoeken van de opperviaktelaag van dit lichaam of dit voorwerp.The drawings, and more particularly in Fig. 1, show an apparatus 1 for examining a body or an object by magnetic nuclear resonance (MKR), in particular for examining the surface layer of this body or this object.

In het uitvoeringsvoorbeeld weergegeven in de tekeningen dient het apparaat 1 voor het in vivo onderzoeken van de huid van een menselijk lichaam, meer in het bijzonder geeft de eerste tekening een voorarm 2 weer van een (niet weergegeven) persoon waarvan een zone van de huid wordt onderworpen aan het onderzoek met MKR.In the exemplary embodiment shown in the drawings, the device 1 serves for in vivo examination of the skin of a human body, more particularly the first drawing shows a forearm 2 of a person (not shown) whose zone of the skin is subject to the investigation with MKR.

Het apparaat 1 bevat middelen 3 voor het opwekken van een statisch magnetisch hoofdveld HO, zo homogeen mogelijk, schematisch aangegeven met een pijl in fig. 1 en georiënteerd in een richting Oz. De middelen 3 worden gevormd door een groep elektromagnetische spoelen 4 die schematisch zijn weergegeven, verdeeld in de richting Oz, welke spoelen 4 een gesloten en in het algemeen cirkelvormige omtrek bezitten, waarvan het middenvlak loodrecht staat op de as Oz, en welke spoelen 4 zijn gecentreerd om deze as Oz.The device 1 comprises means 3 for generating a main static magnetic field HO, as homogeneous as possible, schematically indicated by an arrow in fig. 1 and oriented in a direction Oz. The means 3 are constituted by a group of electromagnetic coils 4 which are schematically shown distributed in the direction Oz, which coils 4 have a closed and generally circular circumference, the center plane of which is perpendicular to the axis Oz, and which coils 4 centered around this axis Oz.

Het lichaam of het voorwerp te bestuderen met MKR, in het huidige geval van de voorarm 2, wordt gebracht in het inwendige volume van de spoelen 4 en zodoende aangebracht in het statische veld HO.The body or object to be studied with MKR, in the present case of the forearm 2, is introduced into the internal volume of the coils 4 and thus applied in the static field HO.

De inrichtingen Dx, Dy, Dz zijn aangebracht voor het opwekken van magnetische-veldgradiënten in de drie ruimtelijke richtingen Ox, Oy, Oz, en wel loodrecht op elkaar, in een volume van het te onderzoeken lichaam, waarbij het punt O zich in het midden van de spoelen bevindt.The devices Dx, Dy, Dz are arranged to generate magnetic field gradients in the three spatial directions Ox, Oy, Oz, perpendicular to each other, in a volume of the body to be examined, the point O being in the center of the coils.

De inrichtingen Dx, Dy voor het opwekken van de dwarse gradiënten Gx, Gy in de richtingen evenwijdig aan Ox en Oy, kunnen worden gevormd door een samenstel van halfcirkelvormige windingen gelegen in een vlak loodrecht op het hoofdveld HO gericht langs Oz. De windingen van de inrichting Dy zijn over een hoek verschoven waarvan de grootte geschikt is met betrekking tot die van de inrichting Dx. De windingen van de inrichtingen Dy en Dz zijn niet weergegeven in fig. 1 waarin slechts met streepstippellijnen delen van de cirkels C zijn aangegeven waarop de middellijnen zijn gelegen van die windingen.The devices Dx, Dy for generating the transverse gradients Gx, Gy in the directions parallel to Ox and Oy can be formed by an assembly of semicircular turns located in a plane perpendicular to the main field HO directed along Oz. The windings of the device Dy are offset by an angle the size of which is suitable with respect to that of the device Dx. The windings of the devices Dy and Dz are not shown in Fig. 1, in which only dashed lines indicate parts of the circles C on which the diameters of those windings are located.

Middelen E voor het opwekken van radiofrequenties en middelen R voor het detecteren van magnetische-kemresonantiesignalen voortgebracht door het te bestuderen lichaam 2 zijn eveneens aangebracht. De middelen E voor het exciteren en de middelen R voor het detecteren kunnen worden gevormd door eenzelfde spoel als in het geval weergegeven in fig. 1, of door verschillende spoelen.Means E for generating radio frequencies and means R for detecting magnetic core resonance signals produced by the body 2 to be studied are also provided. The excitation means E and the detection means R may be the same coil as in the case shown in Fig. 1, or different coils.

Vele artikelen, werken en mededelingen hebben uitvoerig de principes uiteengezet van de magnetisch kemresonantie, die het gevolg is van het feit dat bepaalde kernen, en meer in het bijzonder de protonen (waterstofkemen) een spin bezitten die equivalent is met een magnetische dipool, en die georiënteerd kunnen worden als zij in een extern magnetisch veld worden geplaatst, Na geëxciteerd te zijn door een spoel die een radiofrequent opwekt, geven deze kernen signalen af die worden opgevangen door de detectiemiddelen R. De veldgradiënten hebben ten doel het mogelijk te maken in de ruimte de kernen te lokaliseren waarvan de signalen afkomstig zijn (zie bijvoorbeeld het artikel “NMR imaging techniques and applications: A review” door Paul A. BOTTOMLEY in Rev. Sci. Instrum., 53 (nr. 9), september 1982, blz. 1319-1337).Many articles, works, and communications have extensively set forth the principles of magnetic core resonance, due to the fact that certain nuclei, and more specifically the protons (hydrogen nuclei), have a spin equivalent to a magnetic dipole, and that can be oriented if placed in an external magnetic field, After being excited by a coil generating a radio frequency, these nuclei emit signals received by the detection means R. The field gradients aim to make it possible in space locate the nuclei from which the signals originate (see, for example, the article “NMR imaging techniques and applications: A review” by Paul A. BOTTOMLEY in Rev. Sci. Instrum., 53 (No. 9), September 1982, p. 1319 -1337).

De inrichting Dx voor het opwekken van de magnetische-veldgradiënt in de richting Ox is een eenzijdig systeem waarin de middelen 6 voor het opwekken van de veldgradiënt zich geheel aan dezelfde kant van een “open” oppervlak P bevinden, terwijl het te bestuderen lichaam zich bevindt aan de zijde van dit oppervlak P gelegen tegenover de zijde waar zich de genoemde middelen 6 bevinden.The magnetic field gradient generating device Dx in the direction of Ox is a one-sided system in which the means for generating the field gradient are located entirely on the same side of an "open" surface P, while the body to be studied is located on the side of this surface P opposite the side where the said means 6 are located.

Het oppervlak P kan worden gevormd door een vlak zoals weergegeven in de tekeningen, of door andere oppervlakken die meer in het bijzonder hol zijn aan de kant van het lichaam 2. Het oppervlak P kan zijn aangepast aan het deel van het lichaam 2 dat wordt bestudeerd.The surface P may be formed by a plane as shown in the drawings, or by other surfaces which are more particularly concave on the side of the body 2. The surface P may be adapted to the part of the body 2 under study .

Zoals hiervoor is uiteengezet wordt met “open” oppervlak bedoeld een oppervlak waarop men geen enkele gesloten omtrek kan vinden die het lichaam 2 geheel omgeeft. Volgens de weergave in de tekeningen verdelen het oppervlak P en de verlengingen ervan de ruimte in twee gebieden, het benedenste waar zich de middelen 6 bevinden, en het andere bovenste waar zich het lichaam 2 bevindt. Het lichaam 2 wordt niet gebracht in de inrichting of het systeem Dx, maar leunt slechts tegen het oppervlak P.As explained above, by "open" surface is meant a surface on which one cannot find any closed circumference that completely surrounds the body 2. According to the representation in the drawings, the surface P and its extensions divide the space into two regions, the lower one where the means 6 are located, and the other upper one where the body 2 is located. The body 2 is not introduced into the device or system Dx, but only leans against the surface P.

Deze inrichting Dx is geschikt voor het opwekken van een gradiënt die dwars loopt ten opzichte van de richting Oz van het statische veld HO, aan de zijde van het vlak P waar zich het te bestuderen lichaam 2 bevindt.This device Dx is suitable for generating a gradient that is transverse to the direction Oz of the static field HO, on the side of the plane P where the body 2 to be studied is located.

Volgens de weergave van fig. 1 loopt het vlak P horizontaal; de as Ox loopt vertikaal naar boven, terwijl de as Oy loodrecht op het vlak xOz staat. Men heeft in dit vlak xOz schematisch de verandering weergegeven van de vectoren B van het magnetische veld opgewekt langs de as Ox door de inrichting Dx. De intensiteit van de magnetische-veldgradiënt in de richting Ox, opgewekt door Dx, komt overeen met de helling van de lijn 5 ten opzichte van de as Ox. Deze lijn 5 gaat door de uiteinden van de vectoren B waarvan het begin is gelegen op de as Ox. Een gradiënt nul komt overeen met een lijn 5 evenwijdig met Ox. De inrichting Dx is zodanig ingericht dat deze lijn 5 een rechte is of in hoofdzaak recht is in het te bestuderen volume in de buurt van het punt O. Hoe sterker de gradiënt is, dat wil zeggen hoe meer de lijn 5 helt ten opzichte van de as Ox, des te beter is het oplossend vermogen in de beschouwde richting Ox.According to the representation of Fig. 1, the plane P is horizontal; the Ox axis runs vertically upwards, while the Oy axis is perpendicular to the xOz plane. In this plane xOz the change of the vectors B of the magnetic field generated along the axis Ox by the device Dx is shown schematically. The intensity of the magnetic field gradient in the direction Ox generated by Dx corresponds to the slope of the line 5 with respect to the axis Ox. This line 5 passes through the ends of the vectors B, the beginning of which is located on the axis Ox. A gradient zero corresponds to a line 5 parallel to Ox. The device Dx is arranged such that this line 5 is a straight or substantially straight in the volume to be studied in the vicinity of the point O. The stronger the gradient, that is, the more the line 5 slopes relative to the axis Ox, the better is the resolving power in the considered direction Ox.

De middelen 6 bestaan uit een spoel die twee wikkelingen 7, 8 bevat die symmetrisch zijn ten opzichte van het vlak xOy loodrecht op de richting van het statisch veld HO. De twee wikkelingen 7, 8 zijn in serie geschakeld. Een andere mogelijkheid is dat zij parallel zijn geschakeld.The means 6 consist of a coil containing two windings 7, 8 which are symmetrical with respect to the plane xOy perpendicular to the direction of the static field HO. The two windings 7, 8 are connected in series. Another possibility is that they are connected in parallel.

De wikkeling 7 bevat twee groepen 7a, 7b windingen aangebracht in een vlak dat loodrecht staat op de richting Oz van het statische veld HO. De groepen 7a, 7b zijn in de richting van Oz van elkaar verwijderd op een gemiddelde afstand 1. Eenvoudigheidshalve zijn slechts de windingen 9, 10 weergegeven voor de groep 7a en twee andere windingen 11,12 voor de groep 7b. Het is duidelijk dat het aantal windingen zeer wel groter dan twee kan zijn. In een uitvoeringsvoorbeeld zijn 49 windingen aangebracht voor elke groep zoals 7a, 7b.The winding 7 contains two groups 7a, 7b turns disposed in a plane perpendicular to the direction Oz of the static field HO. Groups 7a, 7b are spaced toward Oz at an average distance 1. For simplicity, only windings 9, 10 are shown for group 7a and two other turns 11, 12 for group 7b. It is clear that the number of turns may well exceed two. In an exemplary embodiment, 49 turns are provided for each group such as 7a, 7b.

υυ

De windingen zijn verbonden door kabels (elektrische geleiders), zoals 13,14, 15, evenwijdig aan de richting van het statische veld HO en in de buurt van het vlak P.The windings are connected by cables (electrical conductors), such as 13,14, 15, parallel to the direction of the static field HO and near the plane P.

Nauwkeuriger gezegd is het uiteinde van de winding 11 gelegen achter het vlak xOz, volgens de weergave in fig. 1, verbonden met een elektrische voedingbron 16 door middel van een verbindingsgraad 17 voorzien van een verbindingsklem 18. Het uiteinde van die winding 11 gelegen voor het vlak xOz is door middel van de kabel 13 verbonden met het uiteinde van de winding 9 eveneens gelegen voor het vlak xOz. Het andere uiteinde van de winding 9 is door middel van de kabel 15 verbonden met het uiteinde van de winding 12 gelegen achter het vlak xOz.More precisely, the end of the winding 11 located behind the plane xOz, according to the representation in Fig. 1, is connected to an electrical power source 16 by means of a connection degree 17 provided with a connection clamp 18. The end of said winding 11 is located in front of the plane xOz is connected by means of the cable 13 to the end of the winding 9 also located in front of the plane xOz. The other end of the winding 9 is connected by means of the cable 15 to the end of the winding 12 located behind the plane xOz.

Het uiteinde van de winding 12 gelegen voor het vlak xOz, is door middel van de kabel 14 verbonden met het uiteinde van de winding 10 eveneens gelegen voor het vlak xOz. Het andere uiteinde van die winding 10 is door middel van een kabel 19 evenwijdig aan de richting Oz, verbonden met de andere wikkeling 8. Het is duidelijk dat de windingen, evenals de naburige kabels, op enige afstand van elkaar weergegeven in fig. 1 teneinde het lezen van de tekening te vergemakkelijken, samengevoegd kunnen zijn terwijl deze elektrisch van elkaar zijn geïsoleerd.The end of the winding 12 located in front of the plane xOz, is connected by means of the cable 14 to the end of the winding 10 also located in front of the plane xOz. The other end of said winding 10 is connected to the other winding 8 by a cable 19 parallel to the direction Oz. It is clear that the windings, as well as the neighboring cables, are shown at some distance from each other in order to facilitate reading the drawing, may be joined together while electrically isolated from each other.

De wikkeling 8 bevat eveneens twee groepen windingen 8a, 8b symmetrisch met de groepen 7a, 7b ten opzichte van het vlak xOy. Die groepen bevatten hetzelfde aantal windingen als de groepen 7a, 7b, dat wil zeggen twee windingen respectievelijk 20, 21 en 22, 23 volgens het in de tekening weergegeven vereenvoudigde voorbeeld. Zoals reeds is uiteengezet met betrekking tot de wikkeling 7, kan dit aantal zeer wel groter zijn dan twee, en in een uitvoeringsvoorbeeld waren 49 windingen aangebracht voor elke groep 8a, 8b.The winding 8 also contains two groups of windings 8a, 8b symmetrical with the groups 7a, 7b with respect to the plane xOy. Those groups contain the same number of turns as groups 7a, 7b, i.e. two turns 20, 21 and 22, 23 respectively according to the simplified example shown in the drawing. As has already been explained with respect to the winding 7, this number may well be greater than two, and in one exemplary embodiment, 49 turns were provided for each group 8a, 8b.

Het uiteinde van de winding 23, gelegen achter het vlak xOz, is verbonden met de kabel 19; het andere uiteinde van deze winding 23, gelegen voor het vlak xOz, is verbonden door middel van een kabel 24 in de buurt van het vlak P, met een uiteinde van de winding 20. Het andere van deze winding, gelegen achter het vlak xOz, is via een kabel 25 verbonden met het uiteinde van deze winding 22 eveneens achter het vlak xOz gelegen. Het andere uiteinde van deze winding is via een kabel 26 verbonden met het voorste uiteinde van de winding 21. Het andere uiteinde van de winding 21 is verbonden met een kabel 27 die is verlengd met een deel 28 dat een geleider vormt voor de verbinding met de andere pool van de bron 16. De geleider 28 is voorzien van een verbindingsorgaan gevormd door een verbindingsklem 29.The end of the winding 23, located behind the plane xOz, is connected to the cable 19; the other end of this winding 23, located in front of the plane xOz, is connected by means of a cable 24 near the plane P, with one end of the winding 20. The other of this winding, located behind the plane xOz, is connected via a cable 25 to the end of this winding 22 also located behind the plane xOz. The other end of this winding is connected via a cable 26 to the front end of the winding 21. The other end of the winding 21 is connected to a cable 27 which is extended by a part 28 which forms a conductor for the connection to the other pole of the source 16. The conductor 28 is provided with a connecting member formed by a connecting clamp 29.

77

Het vlak xOz is een symmetrievlak voor de ontwikkelingen 7 en 8. Men ziet in fig. 1 dat elke wikkeling 7, 8 hoofdzakelijk de vorm heeft van een “paardezadel”, terwijl de gradiëntspoel 6 bestaat uit het samenstel van de twee “paardezadels” 7, 8.The plane xOz is a plane of symmetry for developments 7 and 8. It can be seen in Fig. 1 that each winding 7, 8 is mainly in the form of a “horse saddle”, while the gradient coil 6 consists of the assembly of the two “horse saddles” 7 , 8.

Elke wikkeling 7, 8 kan bestaan uit een aantal groepen windingen groter dan twee, namelijk gelijk aan drie; de groepen windingen bevinden zich op enige afstand van elkaar in de richting Oz.Each winding 7, 8 may consist of a number of groups of turns greater than two, namely equal to three; the groups of windings are located some distance apart in the direction of Oz.

Een mogelijke richting van de elektrische stroom in de windingen en de kabels is in de figuur weergegeven met behulp van pijlen.A possible direction of the electric current in the windings and the cables is shown in the figure using arrows.

In het midden van eenzelfde wikkeling 7 of 8 gaat de stroom in dezelfde richting in de windingen van eenzelfde groep, en in een groep zoals 7a, in een richting die tegengesteld is aan die van de groep 7b. De stroom vloeit in dezelfde richting in naburige kabels zoals 13, 14, en in tegengestelde richtingen in op afstand van elkaar gelegen kabels zoals 13 en 15.In the center of the same winding 7 or 8, the current flows in the same direction in the windings of the same group, and in a group such as 7a, in a direction opposite to that of group 7b. The current flows in the same direction in neighboring cables such as 13, 14, and in opposite directions in spaced cables such as 13 and 15.

Gaande van een wikkeling 7 naar de andere 8, vindt men dezelfde stroomrichting terug in de groepen windingen, bijvoorbeeld 7b en 8b, symmetrisch ten opzichte van xOz. De stroomrichtingen zijn tegengesteld in de kabels, zoals 15, 19 en 25,27, symmetrisch ten opzichte van dit vlak xOz.Going from one winding 7 to the other 8, the same flow direction is found in the groups of windings, for example 7b and 8b, symmetrical with respect to xOz. The current directions are opposite in the cables, such as 15, 19 and 25, 27, symmetrical with respect to this plane xOz.

De afstand tussen het middenvlak van de groep 7b (of 8b) en het punt 0 is aangegeven door zl, terwijl de afstand tussen de groep 7a (of 8a) en ditzelfde punt 0 aangegeven is met z2.The distance between the median plane of the group 7b (or 8b) and the point 0 is indicated by z1, while the distance between the group 7a (or 8a) and the same point 0 is indicated by z2.

Met g wordt het midden aangegeven van een winding, de winding 9 in het geval van fig. 1, en met Θ wordt de halve openingshoek van deze winding aangeduid. Deze halve hoek is dezelfde voor alle windingen van de twee wikkelingen 7 en 8.G indicates the center of a turn, turn 9 in the case of Fig. 1, and Θ indicates half the opening angle of this turn. This half angle is the same for all turns of the two windings 7 and 8.

De afstanden zl, z2 en de halve openingshoek zijn bepaald voor het verkrijgen van de maximale waarde van de term SBz/dx in de reeksontwikkeling van de intensiteit van het veld B opgewekt door de inrichting Dx.The distances z1, z2 and the half opening angle have been determined to obtain the maximum value of the term SBz / dx in the series development of the intensity of the field B generated by the device Dx.

In een uitvoeringsvoorbeeld was Θ gelijk aan π/2; dientengevolge lagen de middelpunten zoals g van de windingen in het vlak P. Als met r de straal van de winding wordt aangegeven, verkrijgt men een goed compromis tussen de eisen betreffende de intensiteit van de gradiënt en de lineariteit van zl = 0, 56r en z2 = l,5r.In an exemplary embodiment, Θ was equal to π / 2; consequently, the centers such as g of the turns are in the plane P. If r denotes the radius of the turn, a good compromise is obtained between the requirements regarding the intensity of the gradient and the linearity of zl = 0, 56r and z2 = 1.5r.

Bij deze oplossing bevinden de windingen zich op een halve cilinder.With this solution, the windings are located on a half cylinder.

Andere oplossingen zijn mogelijk met θ = π/2 voor verschillende waarden van zl en z2. Het is ook mogelijk dat Θ verschilt van π/2.Other solutions are possible with θ = π / 2 for different values of zl and z2. It is also possible that Θ differs from π / 2.

δδ

De detectiemiddelen R bevatten een platte ontvangstspoel 30, gecentreerd om het punt 0, waarvan het middenvlak evenwijdig loopt met het vlak P en zich in de buurt van dit vlak bevindt, en wel aan dezelfde kant als de spoel 6. De uiteinden van deze spoel 30 zijn door verbindingsgeleiders 31,32 voorzien van verbindingsorganen 33,34 zoals verbindingsklemmen, verbonden met middelen 35 die geëigend zijn voor het analyseren van de opgevangen signalen en voor het vormen van een beeld. Deze middelen 35 bevatten in het bijzonder een spectrometer.The detection means R comprise a flat receiving coil 30 centered about the point 0, the center plane of which is parallel to the plane P and is located near this plane, on the same side as the coil 6. The ends of this coil 30 are provided by connection conductors 31,32 with connection means 33,34 such as connection terminals, connected to means 35 which are suitable for analyzing the received signals and for forming an image. These means 35 in particular contain a spectrometer.

Het apparaat 1 bevat middelen 36 voor het teweegbrengen van een verschuiving van de frequentie van de spectroipeter van de analysemiddelen 35 gedurende de ontvangst van het MKR-signaal, teneinde een verandering te corrigeren van de frequentie tengevolge van het veld BO (zie fig. 1) opgewekt door de gradiëntspoel 6 in het middelpunt 0, dat wil zeggen op het niveau van de ontvangstspoel 30. Deze middelen 36 kunnen bestaan uit een aantal speciale instructies gestuurd naar de analysemiddelen 35 voor het uitvoeren van de gewenste verschuiving van de frequentie.The apparatus 1 includes means 36 for causing a frequency shift of the spectroipeter of the analyzing means 35 during the reception of the MKR signal, in order to correct a change of the frequency due to the field BO (see Fig. 1). generated by the gradient coil 6 at the center point 0, i.e. at the level of the receive coil 30. These means 36 may consist of a number of special instructions sent to the analysis means 35 to perform the desired frequency shift.

De inrichting Dx bevat een ondersteuningsplaat 37 met een langgerekte rechthoekige vorm en bestaande uit een stof die weinig of geen magnetische-kemresonantiesignalen afgeeft. Deze plaat 37 kan van plastisch materiaal zijn, meer in het bijzonder van doorzichtig plastisch materiaal.The device Dx includes a support plate 37 of an elongated rectangular shape and consisting of a substance that emits little or no magnetic core resonance signals. This plate 37 can be of plastic material, more particularly of transparent plastic material.

De grootste afmeting van de plaat 37 loopt evenwijdig aan de richting Oz van het statische veld HO.The largest dimension of the plate 37 is parallel to the direction Oz of the static field HO.

Zoals het best te zien is in fig. 2, zijn de wikkelingen 7 en 8 van de spoel 6 bevestigd onder de plaat 37 (volgens de weergave van deze figuur). De kabels zoals 13, 14, 15.. .kunnen onder de plaat 37 worden gelijmd of ingebed in de materie van deze plaat. De windingen 9, 10.. ..strekken zich uit loodrecht op het vlak van de plaat 37 en onder deze plaat.As best seen in Fig. 2, the windings 7 and 8 of the coil 6 are mounted under the plate 37 (as shown in this figure). The cables such as 13, 14, 15 ... can be glued or embedded under the plate 37 in the material of this plate. The windings 9, 10 .. .. extend perpendicular to the plane of the plate 37 and below this plate.

De bovenkant van de plaat 37 vormt het oppervlak P. Bij het in de tekeningen weergegeven voorbeeld is de plaat 37 vlak. Zoals hiervoor reeds is uiteengezet kan deze plaat een andere vorm hebben en meer in het bijzonder een hol bovenoppervlak bezitten.The top of the plate 37 forms the surface P. In the example shown in the drawings, the plate 37 is flat. As previously explained, this plate may have a different shape and more particularly have a hollow top surface.

De ontvangstspoel 30 bevindt zich onder het oppervlak P en wel aan dezelfde kant als de spoel 6 ten opzichte van P. Het biedt voordelen de spoel 30 te bevestigen onder de plaat 37, bijvoorbeeld in een cirkelvormige uitsparing aangebracht in de dikte van de plaat en uitsluiten open naar beneden. De inrichting Dx vormt op deze wijze een onafhankelijke sectie die gemakkelijk kan worden gekoppeld of ontkoppeld met behulp van verbindingsklemmen 18, 29 en 33, 34. Er zijn niet in de tekening weergegeven middelen aanwezig voor het op zijn plaats houden van de plaat 37 op een zodanige wijze dat het bovenoppervlak van de plaat ligt in een vlak dat gaat door de geometrische as van de spoelen 4 die het statische veld HO opwekken.The receiving coil 30 is located below the surface P on the same side as the coil 6 relative to P. It is advantageous to fix the coil 30 under the plate 37, for example in a circular recess made in the thickness of the plate and exclude open down. The device Dx thus forms an independent section which can be easily coupled or uncoupled using connecting terminals 18, 29 and 33, 34. Means, not shown in the drawing, are provided for holding the plate 37 in place on a such that the top surface of the plate lies in a plane passing through the geometric axis of the coils 4 generating the static field HO.

Het waamemingsvolume komt in hoofdzaak overeen met een denkbeeldige halve bol 38 (fig. 2) gecentreerd om het punt 0 en gelegen aan de zijde tegenover de spoel 6.The sensing volume substantially corresponds to an imaginary hemisphere 38 (Fig. 2) centered about the point 0 and located on the side opposite the coil 6.

Voor het waarnemen van het te bestuderen lichaam is het voldoende om, na de inrichting Dx op juiste wijze te hebben aangebracht in het samenstel van de spoelen 4, het te bestuderen deel van het lichaam 2 aan te brengen op de centrale zone van de plaat 37 waar zich de detectiespoel 30 bevindt. Het is duidelijk dat deze zone gemakkelijk toegankelijk is doordat de spoel 6 voor de veldgradiënt zich aan de tegenover liggende zijde van de plaat 37 bevindt en derhalve de toegang tot het bovenvlak van deze plaat 37 geheel vrij laat.For observing the body to be studied, it is sufficient, after having correctly arranged the device Dx in the assembly of the coils 4, to apply the part of the body 2 to be studied to the central zone of the plate 37 where the detection coil 30 is located. It is clear that this zone is easily accessible because the coil 6 for the field gradient is located on the opposite side of the plate 37 and therefore leaves the access to the top surface of this plate 37 completely free.

De betrekkelijk geringe afmetingen van de windingen van de spoel 6 maken het mogelijk de magnetische energie opgeslagen in de spoel 6 gering te houden en korte omschakeltijden (tijden voor het tot stand brengen van de magnetische-veldgradiënt) te verkrijgen die in het algemeen korter zijn dan of gelijk zijn aan 100 microseconden, hetgeen de bestudering mogelijk maakt van stoffen of weefsels waarvan de relaxatietijd T2 bij MKR enige milliseconden bedraagt.The relatively small dimensions of the turns of the coil 6 make it possible to keep the magnetic energy stored in the coil 6 low and to achieve short switching times (times for establishing the magnetic field gradient) which are generally shorter than or equal to 100 microseconds, allowing the study of substances or tissues whose relaxation time T2 in MKR is several milliseconds.

Men is verzekerd van een goede lineariteit van de gradiënt in het waamemingsvolume 38.Good linearity of the gradient in the sensing volume 38 is assured.

Hierna worden de karakteristieken gegeven van een uitvoeringsvoorbeeld:The characteristics of an exemplary embodiment are given below:

Intensiteit van de veldgradiënt als een functie van de stroomslerkte: 50 G/m (Gauss/meter) per ampère.Field gradient intensity as a function of current strength: 50 G / m (Gauss / meter) per ampere.

Veld BO opgewekt in het middelpunt 0 door de inrichting Dx: 0,3 G.Field BO generated in the center 0 by the device Dx: 0.3 G.

Diameter van de cirkel waar de windingen 9, 10 ... aan raken: 0,12 m.Diameter of the circle where the windings touch 9, 10 ...: 0.12 m.

Bij zulke karakteristieken komt het waamemingsvolume 38 overeen met dat van een halve bol waarvan de straal ongeveer 14 mm bedraagt. De lineariteit van de gradiënt is goed in de gehele bol en ligt in de grootte-orde van 3% (een volmaakte lineariteit komt overeen met 0%).At such characteristics, the detection volume 38 corresponds to that of a hemisphere, the radius of which is approximately 14 mm. The linearity of the gradient is good throughout the sphere and is of the order of 3% (perfect linearity equals 0%).

1U1U

Voor een gradiënt gelijk aan 220 G/m en een omschakeltijd van 70 microseconden, bedraagt het benodigde vermogen bij de omschakeling slechts 350 watt.For a gradient equal to 220 G / m and a switching time of 70 microseconds, the power required for the switching is only 350 watts.

De frequentieverschuiving Af van de spectrometer gestuurd door de middelen 36 tijdens de waarneming van het signaal, ligt in de grootte-orde van 230 Hz per Gauss/meter, voor het bewerkstelligen van de compensatie van het veld BO.The frequency shift Af of the spectrometer controlled by the means 36 during the observation of the signal is on the order of 230 Hz per Gauss / meter, to effect the compensation of the field BO.

De voordelen van de voorgestelde inrichting kunnen als volgt worden samengevat: het te onderzoeken lichaam of monster is gemakkelijk toegankelijk in de waamemingszone ten gevolge van de eenzijdige opstelling van de spoel 6 ten opzichte van het vlak P; de inrichting heeft bescheiden afmetingen en vormt een sectie bevattende de gradiëntspoel 6 en de ontvangstspoel 30; een goede lineariteit van de verandering van de intensiteit van het veld wordt verkregen in het waamemingsvolume waarvan de straal ongeveer 14 mm bedraagt; de omschakeltijd is kort hetgeen geschikt is voor een snelle beeldvorming; een gering voedingsvermogen voor het verkrijgen van een gradiënt met een grote intensiteit.The advantages of the proposed device can be summarized as follows: the body or sample to be examined is easily accessible in the detection zone due to the unilateral arrangement of the coil 6 with respect to the plane P; the device is of modest size and forms a section containing the gradient coil 6 and the receiving coil 30; good linearity of the change in the intensity of the field is obtained in the observation volume whose radius is about 14 mm; the switching time is short, which is suitable for fast imaging; low power for obtaining a gradient of high intensity.

Zulk een inrichting Dx is geschikt voor het vormen van een klein beeld van het oppervlak, meer in het bijzonder voor het in vivo vormen van een beeld van de huid van het menselijk lichaam. De verkorte tijd voor het omschakelen van de gradiënt maakt het mogelijk zeer korte reeksen toe te passen met een maximale intensiteit van de gradiënt. Het oplossend vermogen voor het onderzoeken van de menselijke huid heeft men kunnen verlagen tot 100 /um (micrometer) bij een uitvoeringsvoorbeeld volgens de uitvinding.Such a device Dx is suitable for forming a small image of the surface, more particularly for in vivo imaging of the skin of the human body. The shortened gradient switching time makes it possible to use very short series with a maximum gradient intensity. The resolving power for examining human skin has been lowered to 100 µm (micrometers) in an exemplary embodiment of the invention.

De toepassing van zulk een inrichting is eveneens van belang voor een snelle beeldvorming.The use of such a device is also important for rapid imaging.

Claims

Device for generating a magnetic field gradient in an apparatus for studying a body or an object by magnetic core resonance, characterized in that the device contains a plate (37) of a substance which has no or few magnetic core resonance signals more particularly a plastic material; wherein a gradient coil (6) is attached to one side of this plate (37) and the body (2) to be studied is to be placed against the plate (37) on the side opposite that where the gradient coil (6) is located.

Device according to claim 1, characterized in that it includes a receiving coil (30) mounted on the plate (37) on the same side as where the gradient coil (6) is located.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the gradient coil (6) has two windings (7, 8) symmetrical to a plane perpendicular to the plate (37) and to the largest dimension of the plate, which two windings (7, 8) can be connected in series or in parallel.

Device according to claim 3, characterized in that each winding (7, 8) contains at least two turns or groups of turns (9, 10; 11, 12; 20, 21; 22, 23) located in a plane perpendicular to the direction of the largest dimension of the plate and away from each other in this direction, which direction must be set parallel to the direction of a main static field, the windings being connected by cables (13, 14, 15; 24, 25, 26) parallel to the direction of the largest dimension of the plate.

Device according to claim 4, characterized in that each turn has a half opening angle (Θ) chosen such that the term dftzJdx in the series development of the field generated by this turn has a maximum value.