DE10156770A1

DE10156770A1 - Magnetic resonance imaging device has a gradient coil system and an extra electrically conducting structure to minimize the effects of the magnetic field outside the imaging area

Info

Publication number: DE10156770A1
Application number: DE10156770A
Authority: DE
Inventors: Oliver Heid; Markus Vester
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2000-12-21
Filing date: 2001-11-19
Publication date: 2002-07-04

Abstract

Magnetic resonance device has a gradient coil system (32) with one or more gradient coils for generating a gradient magnetic field and an electrically conducting structure (52) that acts to damp the magnetic field outside the imaging volume (12) and that within the imaging volume has an inductive effect that is similar to that of the gradient magnetic field.

Description

Die Erfindung betrifft ein Magnetresonanzgerät.The invention relates to a magnetic resonance device.

Die Magnetresonanztechnik ist eine bekannte Technik zum Ge winnen von Bildern eines Körperinneren eines Untersuchungsob jektes. Dabei werden in einem Magnetresonanzgerät einem sta tischen Grundmagnetfeld, das von einem Grundfeldmagnetsystem erzeugt wird, schnell geschaltete Gradientenfelder überla gert, die von einem Gradientenspulensystem erzeugt werden. Ferner umfasst das Magnetresonanzgerät ein Hochfrequenzsys tem, das zum Auslösen von Magnetresonanzsignalen Hochfre quenzsignale in das Untersuchungsobjekt einstrahlt und die erzeugten Magnetresonanzsignale aufnimmt, auf deren Basis Magnetresonanzbilder erstellt werden.Magnetic resonance technology is a known technique for ge obtaining images of the inside of an examination object jektes. In this case, a sta basic magnetic field generated by a basic magnetic field system is generated, quickly switched gradient fields devices that are generated by a gradient coil system. Furthermore, the magnetic resonance device comprises a radio frequency system tem, which for triggering magnetic resonance signals Hochfre radiates frequency signals into the object under examination and the generates generated magnetic resonance signals on the basis thereof Magnetic resonance images are created.

Das Gradientenspulensystem umfasst in der Regel drei Gradien tenspulen. Eine der Gradientenspulen erzeugt dabei für eine bestimmte Raumrichtung ein Gradientenfeld, das im wünschens werten Idealfall wenigstens innerhalb eines Abbildungsvolu mens ausschließlich eine Hauptfeldkomponente, die kollinear zum Grundmagnetfeld ist, aufweist. Die Hauptfeldkomponente weist dabei einen vorgebbaren Hauptgradienten auf, der zu jedem beliebigen Zeitpunkt zumindest innerhalb des Abbil dungsvolumens im wünschenswerten Idealfall ortsunabhängig gleich groß ist. Da es sich bei dem Gradientenfeld um ein zeitlich variables Magnetfeld handelt, gilt Vorgenanntes zwar für jeden Zeitpunkt, aber von einem Zeitpunkt zu einem ande ren Zeitpunkt ist eine Stärke des Hauptgradienten variabel. Die Richtung des Hauptgradienten ist in der Regel durch das Design der Gradientenspule fest vorgegeben.The gradient coil system usually comprises three gradients tenspulen. One of the gradient coils generates for one certain spatial direction a gradient field, which in the desired ideally evaluate at least within a group of figures mens only one main field component, the collinear to the basic magnetic field. The main field component has a predeterminable main gradient, the any time at least within the picture ideally regardless of location is the same size. Since the gradient field is a the above-mentioned applies for any point in time, but from one point in time to another Its time is a variable of the main gradient variable. The direction of the main gradient is usually through that Design of the gradient coil fixed.

Aufgrund der Maxwellschen Grundgleichungen sind aber entgegen dem wünschenswerten Idealfall keine Gradientenspulen ausbild bar, die über das Abbildungsvolumen ausschließlich vorgenann te Hauptfeldkomponente aufweisen. Dabei geht mit der Haupt feldkomponente unter anderem wenigstens eine Begleitfeldkom ponente einher, die senkrecht zur Hauptfeldkomponente gerich tet ist.Due to Maxwell's basic equations, however, are contrary do not form gradient coils in the ideal case bar, which is only mentioned in the figure volume te main field component. It goes with the main field component including at least one accompanying field comm component that is perpendicular to the main field component is.

Zum Erzeugen des Gradientenfeldes sind in der Gradientenspule entsprechende Ströme einzustellen. Dabei betragen die Ampli tuden der erforderlichen Ströme bis zu mehreren 100 A. Die Stromanstiegs- und -abfallraten (Slewrate) betragen bis zu mehreren 100 kA/s. Zur Stromversorgung sind die Gradienten spulen an einen gesteuerten Gradientenverstärker angeschlos sen.To generate the gradient field are in the gradient coil set appropriate currents. The ampli are the required currents up to several 100 A. Current rise and fall rates (slew rate) are up to several 100 kA / s. The gradients are for power supply coils connected to a controlled gradient amplifier sen.

Das Gradientenspulensystem ist in der Regel von leitfähigen Strukturen umgeben, in denen durch die geschalteten Gradien tenfelder Wirbelströme induziert werden. Beispiele für derar tige leitfähige Strukturen sind ein Vakuumbehälter und/oder ein Kälteschild eines supraleitenden Grundfeldmagnetsystems. Die von den Wirbelströmen erzeugten Felder sind unerwünscht, weil sie das Gradientenfeld ohne gegensteuernde Maßnahmen schwächen und in seinem zeitlichen Verlauf verzerren. Dies führt zu Beeinträchtigungen der Qualität von Magnetresonanz bildern. Ferner bewirken die in Komponenten eines supralei tenden Grundfeldmagnetsystems induzierten Wirbelströme eine Erwärmung dieser Komponenten, so dass zum Aufrechterhalten der Supraleitung eine deutlich erhöhte Kühlleistung aufzu bringen ist. Bei einem Grundfeldmagnetsystem mit einem Perma nentmagneten führt die Erwärmung infolge der Wirbelströme zu einer unerwünschten Veränderung von Eigenschaften des Grund magnetfeldes und weiterhin können die Wirbelströme sogar eine Ummagnetisierung des Permanentmagneten hervorrufen.The gradient coil system is usually conductive Structures surrounded by the switched gradients eddy currents are induced. Examples of derar The conductive structures are a vacuum container and / or a cold shield of a superconducting basic field magnet system. The fields generated by the eddy currents are undesirable, because they use the gradient field without countermeasures weaken and distort over time. This leads to impairment of the quality of magnetic resonance images. Furthermore, in components of a supralei tendency magnetic field system induced eddy currents Heating these components so that to maintain the superconductivity a significantly increased cooling capacity bring is. With a basic field magnet system with a Perma Magnets cause heating due to eddy currents an undesirable change in properties of the reason magnetic field and furthermore the eddy currents can even be a Reverse magnetization of the permanent magnet.

Vorgenannte Wirbelstromfelder können bis zu einem gewissen Grad durch eine entsprechende Vorverzerrung einer Stromsoll größe der Gradientenspule kompensiert werden. Durch die Vor verzerrung können jedoch nur Wirbelstromfelder kompensiert werden, die das Gradientenfeld im mathematischen Sinne ähn lich abbilden, also in ihrem Verlauf dem Gradientenfeld glei chen. Die prinzipielle Wirkungsweise der an sich bekannten Vorverzerrung ist beispielsweise in der US 4,585,995 und der US 4,703,275 beschrieben. Dabei basiert die Berechnung der Vorverzerrung im wesentlichen auf der Erkenntnis, dass ange regte und abklingende Wirbelströme durch eine bestimmte An zahl von e-Funktionen unterschiedlicher Zeitkonstanten be schreibbar sind.The aforementioned eddy current fields can be up to a certain Degrees by corresponding predistortion of a current target size of the gradient coil can be compensated. By the front However, only eddy current fields can compensate for distortion that are similar to the gradient field in the mathematical sense map, so the course of the gradient field chen. The principle of operation of the known Predistortion is for example in US 4,585,995 and US 4,703,275. The calculation of the Predistortion essentially based on the realization that what is said stimulated and decaying eddy currents through a certain stimulus number of e-functions with different time constants are writable.

Weil aber die Wirbelströme das Gradientenfeld auch nicht ähn lich abbilden, entstehen zusätzliche räumliche Feldverzerrun gen höherer Ordnung. Um diese Feldverzerrungen weitgehend zu kompensieren, setzt man unter anderem aktiv geschirmte Gra dientenspulen ein. Dabei weist eine zu einer Gradientenspule zugehörige Abschirmspule i-i der Regel eine geringere Win dungsanzahl auf und ist mit der Gradientenspule derart ver schaltet, dass die Abschirmspule vom gleichen Strom wie die Gradientenspule allerdings in entgegengesetzter Richtung durchflossen wird. Der Kompensationswirkung der Abschirmspule sind dabei Grenzen gesetzt, weil aufgrund einer Leiteranord nung der Abschirmspule ein Stromfluss lediglich in den fest vorgegebenen Bahnen entsprechend der Leiteranordnung steuer bar ist. Des weiteren entfaltet die Abschirmspule ihre Kom pensationswirkung und damit einhergehend eine Abschwächung des Gradientenfeldes im Abbildungsvolumen des Magnetresonanz geräts, unabhängig davon, ob das Gradientenfeld schnell oder langsam geschalten wird. Dabei ist insbesondere bei sehr niedrigen Frequenzen des Gradientenfeldes die Kompensations wirkung der Abschirmspule nicht erforderlich, da ein geschal tetes Gradientenfeld mit sehr kleinen Frequenzen kaum Wirbel ströme verursacht.Because the eddy currents do not resemble the gradient field either additional spatial field distortion higher order. To largely avoid this field distortion compensate, you set actively shielded gra serve coils. One points to a gradient coil associated shielding coil i-i usually a lower win number and is so ver with the gradient coil switches that the shield coil of the same current as that Gradient coil, however, in the opposite direction is flowed through. The compensation effect of the shielding coil there are limits because of a ladder arrangement the shielding coil, a current flow only in the fixed control predetermined paths according to the conductor arrangement is cash. The shielding coil also unfolds its com effect of the pension and, as a result, a weakening the gradient field in the imaging volume of the magnetic resonance device, regardless of whether the gradient field is fast or is switched slowly. This is particularly true for low frequencies of the gradient field the compensation the shielding coil does not need to be used as a formwork gradient field with very low frequencies hardly any eddies currents caused.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Magnetre sonanzgerät zu schaffen, bei dem unter anderem in kostengüns tiger Weise an sich unerwünschte Folgen eines geschalteten Gradientenfeldes beherrschbar sind. An object of the invention is to provide an improved magnet to create sonanzgerät, in which among other things in cost tiger itself undesirable consequences of a switched Gradient field are controllable.

Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen be schrieben.The object is solved by the subject matter of claim 1. Advantageous embodiments are in the dependent claims wrote.

Ein Magnetresonanzgerät gemäß Anspruch 1 beinhaltet folgende Merkmale:
A magnetic resonance device according to claim 1 includes the following features:

- A gradient coil system with at least one gradient coil for generating a magnetic gradient field and
an electrically conductive structure which is arranged and designed in this way,

- That the gradient field is damped in an area outside an imaging volume of the magnetic resonance device and

- That at least within the imaging volume, a magnetic field of the structure caused by the gradient field via induction effects is similar to the gradient field.

Dadurch ist für ein Magnetresonanzgerät ein Gradientenspulen system ausbildbar, bei dem Abschirmspulen vollständig ver zichtbar sind. Gegenüber einem Gradientenspulensystem mit Abschirmspulen bedeutet dies hinsichtlich Volumen, Masse und Kosten ein erhebliches Einsparpotential. Dabei werden die an sich unerwünschten Folgen des geschalteten Gradientenfeldes durch Vorhandensein der Struktur in Verbindung mit der ein gangs beschriebenen Vorverzerrung vollständig beherrscht. Gegenüber der Abschirmspuienlösung besteht ein weiterer Vor teil des Magnetresonanzgeräts mit der elektrisch leitfähigen Struktur darin, dass sich die Wirkung der Struktur lediglich auf sich zeitlich ändernde Gradientenfelder beschränkt, eine maximal erreichbare Gradientenstärke für einen längeren Zeit abschnitt mit einem sich zeitlich nicht verändernden Gradien tenfeld wird nicht reduziert.As a result, a gradient coil is used for a magnetic resonance device system can be trained, in which shielding coils completely ver are mandatory. Compared to a gradient coil system with Shielding coils this means in terms of volume, mass and Costs a considerable saving potential. The are undesirable consequences of the switched gradient field by the presence of the structure in conjunction with the one predistortion completely described above. There is another pre-screening solution part of the magnetic resonance device with the electrically conductive Structure in that the effect of the structure only limited to gradient fields changing over time, one maximum achievable gradient strength for a longer time Section with a gradient that does not change over time tenfeld is not reduced.

Bei einem in etwa hohlzylinderförmig ausgebildeten Gradien tenspulensystem ist die Struktur in einer vorteilhaften Aus gestaltung in etwa fassmantelförmig ausgebildet und bei spielsweise zwischen dem Gradientenspulensystem und einem Grundfeldmagnetsystem des Magnetresonanzgeräts angeordnet. Dabei ist eine genaue Ausbildung der Struktur von einer Lei teranordnung der Gradientenspulen abhängig und über ein nume risches Optimierungsverfahren exakt bestimmbar.In the case of an approximately hollow cylindrical shape tens coil system is the structure in an advantageous Aus design approximately barrel-shaped and at for example between the gradient coil system and one Basic field magnet system of the magnetic resonance device arranged. Here is an exact formation of the structure of a lei The arrangement of the gradient coils depends on and via a number optimization process can be precisely determined.

Die genaue Ausbildung der Struktur ist beispielsweise mit einer Vorgehensweise ermittelbar, bei der Leiteranordnungen von Gradientenspulen als unverrückbar vorgegeben sind und ausgehend von einem Startwert der Struktur, beispielsweise von einer Ausbildung als idealer Fassmantel, die optimale Ausbildung der Struktur gesucht wird. Dazu wird eine durch einen Stromfluss in einer der Gradientenspulen verursachte Wirbelstromverteilung auf der Struktur, beispielsweise unter Zuhilfenahme einer Finite-Elemente-Methode über die quasista tischen Maxwell-Gleichungen berechnet. Vorgenannte Wirbel stromverteilung verursacht dabei ein Magnetresonanzaufnahmen störendes magnetisches Wirbelstromfeld. Ferner wird ein Be wertungskriterium festgelegt, beispielsweise eine mittlere quadratische Abweichung einer in Grundmagnetfeldrichtung wei senden Komponente des Wirbelstromfelds von einer entsprechend gerichteten Komponente und mit einem Skalierfaktor versehene Komponente eines von der stromdurchflossenen Gradientenspule hervorgerufenen Gradientenfeldes auf einem Rand eines beab sichtigten Abbildungsvolumens des Magnetresonanzgeräts. Der Skalierfaktor beschreibt dabei, um welchen Faktor eine Stärke des Gradientenfeldes durch die Anwesenheit der Struktur und des damit einhergehenden Wirbelstromfeldes reduziert wird. Der Skalierfaktor kann dabei beispielsweise als eine Konstan te festgelegt werden.The exact formation of the structure is, for example, with a procedure can be determined in the conductor arrangements are specified as immovable by gradient coils and starting from a starting value of the structure, for example from training as an ideal barrel jacket, the optimal one Training the structure is sought. This is done by caused a current to flow in one of the gradient coils Eddy current distribution on the structure, for example under Using a finite element method using the quasista table Maxwell equations calculated. Aforementioned vortex current distribution causes magnetic resonance images disturbing magnetic eddy current field. Furthermore, a Be evaluation criterion, for example a medium one quadratic deviation of a white in the basic magnetic field direction send component of the eddy current field from one accordingly directed component and provided with a scaling factor Component of a gradient coil through which current flows caused gradient field on an edge of a dist visualized image volume of the magnetic resonance device. The Scaling factor describes the factor by which a strength of the gradient field by the presence of the structure and the associated eddy current field is reduced. The scaling factor can, for example, be a constant te be determined.

Zum Auffinden der optimalen Ausbildung der Struktur werden sodann geometrische Parameter der Struktur in vorgebbaren Grenzen, die beispielsweise durch ein Grundfeldmagnetsystem und/oder einen Untersuchungsobjektaufnahmeraum des Magnetre sonanzgeräts und/oder eine geometrische Realisierbarkeit der Struktur bestimmt sind, so verändert, dass das Bewertungskri terium minimal bzw. kleiner einer vorgebbaren Schwelle wird. Dazu eigen sich bekannte Verfahren zur numerischen Optimie rung wie das Gauß-Newton-Verfahren und weitere Verfahren wie sie beispielsweise im Buch von W.H. Press et al. "Numerical Recipes in C. The art of scientific computing", Cambridge Univ. Pr., 1992, Seiten 408 bis 430, beschrieben sind. Eine sinnvolle Schwelle für das Bewertungskriterium sind dabei beispielsweise 3 ppm bezogen auf eine Grundmagnetfeldamplitu de des Magnetresonanzgerät, da diese Schwelle eine noch un terscheidbare relative Frequenzdifferenz zwischen den im menschlichen und tierischen Körper dominanten Fett- und Was ser-Protonen darstellt.To find the optimal formation of the structure then geometric parameters of the structure in predefinable Limits, for example, by a basic field magnet system and / or an object receiving space of the magnetre sonanzgeräte and / or a geometric feasibility of Structure are determined so changed that the evaluation criteria terium becomes minimal or less than a predefinable threshold. Known methods for numerical optimization are suitable for this tion such as the Gauss-Newton method and other methods such as for example in the book by W.H. Press et al. "Numerical Recipes in C. The art of scientific computing ", Cambridge Univ. Pr., 1992, pages 408 to 430. A there are reasonable thresholds for the evaluation criterion for example 3 ppm based on a basic magnetic field amplitude de of the magnetic resonance device, since this threshold is still un separable relative frequency difference between the im human and animal body dominant fat and what represents protons.

Bei einer anderen Vorgehensweise wird eine Geometrie der Struktur, beispielsweise in der Ausbildung als idealer Fass mantel, festgelegt und davon ausgehend werden Leiteranordnun gen der Gradientenspulen gesucht. Dazu wird obengenanntes Bewertungskriterium bei einem Designverfahren für die Lei teranordnungen mit berücksichtigt. Aus der DE 197 26 332 A1 ist beispielsweise ein Designverfahren für eine Leiteranord nung einer Gradientenspule bekannt, bei dem eine Stromvertei lung auf einer Oberfläche der Gradientenspule mittels einer zu minimierenden Zielfunktion, die Randbedingungen zulässt, so berechnet wird, dass an vorgegebenen Punkten ein mit der Gradientenspule erzeugbares Gradientenfeld vorgebbare Werte genau oder bestmöglich erreicht. Bei diesem Designverfahren wird obengenanntes Bewertungskriterium derart mit berücksich tigt, dass der Zielfunktion neben sich beispielsweise auf eine Induktivität und eine Verlustleistung der Gradientenspu le beziehenden Kriterien das obengenannte Bewertungskriterium additiv hinzugefügt wird. Dabei kann durch eine Wichtung des Bewertungskriterium mit einem Wichtungsfaktor eine verblei bende Reststörung durch das Wirbelstromfeld gesteuert werden. Ferner kann bei einem variabel gehaltenen Skalierfaktor die ser dabei mitberechnet werden. Another approach uses a geometry of Structure, for example in training as an ideal barrel sheath, fixed and starting from this, conductor arrangements are searched for the gradient coils. This is what is mentioned above Evaluation criterion for a design process for the lei arrangements taken into account. From DE 197 26 332 A1 is, for example, a design process for a conductor arrangement voltage known a gradient coil, in which a Stromtetei on a surface of the gradient coil by means of a objective function to be minimized that allows boundary conditions, is calculated in such a way that at specified points one with the Gradient coil, gradient field that can be generated and predefined values achieved exactly or as best as possible. With this design process the above-mentioned evaluation criterion is also taken into account that the objective function next to itself, for example an inductance and a power loss of the gradient spectrum le related criteria the above-mentioned evaluation criterion is added additively. By weighting the An evaluation criterion with a weighting factor is a lead residual disturbance can be controlled by the eddy current field. Furthermore, if the scaling factor is kept variable, the be included in the calculation.

Bei einer weiteren Vorgehensweise werden die beiden vorausge hend beschriebenen Vorgehensweisen kombiniert. Dazu erfolgt beispielsweise abwechselnd ein Anpassen einer Geometrie der Struktur an Leiteranordnungen von Gradientenspulen und nach folgend ein Anpassen der Leiteranordnungen an die vorausge hend gefundene Geometrie der Struktur. Dabei ist das dem An passen der Geometrie nachfolgende Anpassen der Leiteranord nungen von Vorteil, weil das Anpassen der Geometrie der Struktur erfahrungsgemäß weniger Spielraum für Optimierung lässt als das Anpassen der Leiteranordnungen, und weil die Struktur für alle, üblicherweise drei voneinander verschiede nen Gradientenspulen hinreichend kleine Reststörungen erbrin gen muss. In einer anderen Ausführung wird bei der kombinier ten Vorgehensweise eine entsprechend kombinierte, nichtlinea re Optimierungsaufgabe für die Struktur zusammen mit den Gra dientenspulen direkt gelöst.In a further procedure, the two are preceded combined procedures described. This is done for example, alternately adapting a geometry of the Structure on conductor arrangements of gradient coils and after following an adjustment of the conductor arrangements to the pre The geometry of the structure found. This is the An adjust the geometry subsequent adjustment of the conductor arrangement benefits because adapting the geometry of the Experience has shown that structure gives less scope for optimization leaves as adapting the conductor arrangements and because that Structure for all, usually three different from each other result in sufficiently small residual disturbances must. In another version, the combined an appropriately combined, non-linear approach re optimization task for the structure together with the gra serving coils solved directly.

Die zweidimensional gekrümmte Geometrie der vorgenannten fassmantelförmigen Struktur ist dabei als ein steifes beul freies Bauteil in einer vorteilhaften Ausgestaltung in eine Gerätekomponente des Magnetresonanzgeräts, beispielsweise einen Vakuumbehälter eines supraleitenden Grundfeldmagnetsys tems, integrierbar.The two-dimensionally curved geometry of the aforementioned barrel-shaped structure is a stiff bulge free component in an advantageous embodiment in a Device component of the magnetic resonance device, for example a vacuum container of a superconducting basic field magnet system tems, integrable.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Struktur eine Kühleinrichtung zum Kühlen der Struktur zugeordnet. Dadurch ist die aufgrund der Induktionseffekte entstehende Wärme ins besondere bei einer Ausbildung der Struktur als eine im We sentlichen separate Gerätekomponente des Magnetresonanzgeräts einfach abführbar. Beispielsweise eine sensible Temperatur gestaltung und Temperaturhaltung eines Grundfeldmagnetsystems braucht dabei nicht verändert zu werden.In an advantageous embodiment, the structure is a Cooling device assigned to cool the structure. Thereby is the heat generated due to the induction effects especially when training the structure as one in the world considerable separate device component of the magnetic resonance device easy to remove. For example, a sensitive temperature design and temperature maintenance of a basic field magnet system does not need to be changed.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungs beispielen anhand der Zeichnung. Dabei zeigen: Further advantages, features and details of the invention result from the execution described below examples based on the drawing. Show:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Magnetresonanzgeräts mit einer fassmantelförmigen, elektrisch leitfähigen Struktur und Fig. 1 shows a longitudinal section of a magnetic resonance device with a barrel-shaped, electrically conductive structure and

Fig. 2 einen Längsschnitt eines Magnetresonanzgeräts mit einem supraleitenden Grundfeldmagnetsystem, in das eine fass mantelförmige, elektrisch leitfähige Struktur integriert ist. Fig. 2 is a longitudinal section of a magnetic resonance device with a superconducting basic field magnet system, in which a barrel-shaped, electrically conductive structure is integrated.

Die Fig. 1 zeigt als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Längsschnitt durch ein Magnetresonanzgerät mit einer fassmantelförmigen, elektrisch leitfähigen Struktur 52. Zum Erzeugen eines wenigstens innerhalb eines Abbildungsvolumens 12 des Geräts homogenen Grundmagnetfeldes umfasst das Gerät ein supraleitendes Grundfeldmagnetsystem 20. Dieses beinhal tet einen hohlzylinderförmigen Heliumbehälter 24, in dem sup raleitende Spulen 22 angeordnet sind, die von dem sie umge benden flüssigen Helium entsprechend gekühlt werden. Der He liumbehälter 24 ist dabei wenigstens von einem Kälteschild 26 umschlossen, das bewirkt, dass möglichst wenig Wärmestrahlung bis zum Heliumbehälter 24 vordringt. Das Kälteschild 26 ist dabei von einem hohlzylinderförmigen Vakuumbehälter 28 um schlossen. Fig. 1 shows as an embodiment of the invention, a longitudinal section through a magnetic resonance apparatus with a barrel jacket-shaped, electrically conductive structure 52. In order to generate a basic magnetic field which is homogeneous at least within an imaging volume 12 of the device, the device comprises a superconducting basic field magnet system 20 . This includes a hollow cylindrical helium container 24 , in which sup raleitischen coils 22 are arranged, which are cooled accordingly by the surrounding liquid helium. The He lium container 24 is at least surrounded by a cold shield 26 , which ensures that as little heat radiation penetrates to the helium container 24 . The cold shield 26 is closed by a hollow cylindrical vacuum container 28 to.

In einer zylinderförmigen Öffnung des Vakuumbehälters 28 sind die fassmantelförmige, elektrisch leitfähige Struktur 52, ein Gradientenspulensystem 32 sowie ein Antennensystem 34 ange ordnet. Dabei ist das Gradientenspulensystem 32 zum Erzeugen von sich zeitlich verändernden Gradientenfeldern wenigstens innerhalb des Abbildungsvolumens 12 ausgebildet. Mit dem An tennensystem 34 können in einen abzubildenden Bereich eines Untersuchungsobjekts, der im Abbildungsvolumen 12 gelagert ist, zum Auslösen von Magnetresonanzsignalen Hochfrequenzsig nale eingestrahlt werden und die erzeugten Magnetresonanzsig nale aufgenommen werden, auf deren Basis Magnetresonanzbilder erstellt werden.In a cylindrical opening of the vacuum container 28 , the barrel-shaped, electrically conductive structure 52 , a gradient coil system 32 and an antenna system 34 are arranged. Here, the gradient coil system 32 is designed to generate time-varying gradient fields at least within the imaging volume 12 . With the antenna system 34 , high-frequency signals can be radiated into a region of an examination object to be imaged, which is stored in the imaging volume 12 , for triggering magnetic resonance signals, and the generated magnetic resonance signals can be recorded, on the basis of which magnetic resonance images are created.

Zum Erzeugen der Gradientenfelder sind in den Gradientenspu len des Gradientenspulensystems 32 entsprechende elektrische Ströme einzustellen. Diese Ströme weisen die eingangs be schriebene Vorverzerrung auf. Dabei wird die Vorverzerrung derart gesteuert, dass ein vom Stromfluss in einer der Gra dientenspulen in der Struktur 52 induziertes Magnetfeld zu sammen mit dem von der Gradientenspule erzeugten Feld wenigs tens im Abbildungsvolumen 12 ein magnetisches Gradientenfeld erzeugt, das einen gewünschten zeitlichen Verlauf einer Gra dientenstärke aufweist. Da die Struktur 52 derart gestaltet ist, dass das Magnetfeld dem von der Gradientenspule erzeug ten Feld ähnlich, insbesondere direkt proportional ist, ist das magnetische Gradientenfeld wenigstens im Abbildungsvolu men 12, insbesondere in Richtung des Grundmagnetfeldes unver zerrt. Diese ist wichtig für unverzerrte Magnetresonanzbilder hoher Qualität.Corresponding electrical currents must be set in the gradient coils of the gradient coil system 32 to generate the gradient fields. These currents have the predistortion described at the outset. The predistortion is controlled in such a way that a magnetic field induced by the current flow in one of the gradient coils in the structure 52 , together with the field generated by the gradient coil, generates at least in the imaging volume 12 a magnetic gradient field which has a desired temporal profile of a gradient strength , Since the structure 52 is designed such that the magnetic field is similar, in particular directly proportional, to the field generated by the gradient coil, the magnetic gradient field is undistorted at least in the imaging volume 12 , in particular in the direction of the basic magnetic field. This is important for high quality undistorted magnetic resonance images.

Nach außen, in Richtung des Grundfeldmagnetsystems 20 entfal tet die Struktur 52 bezüglich den von den Gradientenspulen erzeugten Feldern ihre abschirmende Wirkung, so dass im Grundfeldmagnetsystem 20 keine Wirbelströme entstehen und hierüber unter anderem keine unerwünschte Erwärmung des Grundfeldmagnetsystems 20 stattfinden kann.To the outside, in the direction of the basic field magnet system 20, the structure 52 unfolds its shielding effect with respect to the fields generated by the gradient coils, so that no eddy currents arise in the basic field magnet system 20 and, among other things, there can be no undesired heating of the basic field magnet system 20 .

Da aufgrund vorgenannter Induktionseffekte bei Betrieb des Magnetresonanzgeräts eine Erwärmung der Struktur 52 stattfin det, ist der Struktur 52 eine Kühleinrichtung 40 zum Kühlen der Struktur 52 zugeordnet. Dabei umfasst die Kühleinrichtung 40 an die Struktur 52 angefügte Kühlleitungen 42 zum Durch leiten eines Kühlmediums, beispielsweise Kühlwasser. Zum Um wälzen des Kühlmediums sowie zum Abgeben der vom Kühlmedium an der Struktur 52 aufgenommenen Wärme an die Umgebung sind die Kühlleitungen 42 mit einer dies leistenden Umwälz- und Wärmetauscheinheit 44 verbunden.Since due to the aforementioned effects induction heating of the structure 52 det stattfin during operation of the magnetic resonance apparatus, the structure 52 is associated with a cooling device 40 for cooling the structure of the 52nd The cooling device 40 comprises cooling lines 42 attached to the structure 52 for passing a cooling medium, for example cooling water. In order to circulate the cooling medium and to give off the heat absorbed by the cooling medium to the structure 52 to the surroundings, the cooling lines 42 are connected to a circulation and heat exchange unit 44 which does this.

Die Fig. 2 zeigt als ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Längsschnitt eines Magnetresonanzgeräts mit einem supraleitenden Grundfeldmagnetsystem 20a, dessen Vaku umbehälter 28a in einem Bereich als eine fassmantelförmige, elektrisch leitfähige Struktur 52a ausgebildet ist. Gegenüber der Fig. 1 ist die fassmantelförmige, elektrisch leitfähige Struktur 52a ohne die Kühleinrichtung 40 der Fig. 1 als Be standteil des supraleitenden Grundfeldmagnetsystems 20a in den Vakuumbehälter 28a integriert. Dementsprechend wird ein Kühlen der Struktur 52a vom Grundfeldmagnetsystem 20a mit übernommen, was dahingehend entsprechend auszulegen und zu betreiben ist. Darüberhinaus gilt das bei der Fig. 1 Be schriebene entsprechend. Fig. 2 shows, as a further embodiment of the invention, a longitudinal section of a magnetic resonance apparatus with a superconducting base field magnet system 20 a, the vacuum circuit 28 a is formed surrounding container in an area as a barrel-envelope-shaped, electrically conductive structure 52 a. Compared to the Fig. 1, the barrel jacket-shaped, electrically conductive structure is integrated 52 a without the cooling device 40 of FIG. 1 as constituent of the superconductive fundamental field magnet system 20 a into the vacuum container 28 a. Accordingly, cooling of the structure 52 a is also taken over by the basic field magnet system 20 a, which must be designed and operated accordingly. In addition, the Be described in Fig. 1 applies accordingly.

Claims

1. Magnetic resonance device, comprising the following features:

- A gradient coil system ( 32 ) with at least one gradient coil for generating a magnetic gradient field and
- An electrically conductive structure ( 52 , 52 a) which is arranged and designed in this way,
- - That in a region outside an imaging volume ( 12 ) of the magnetic resonance device, the gradient field is damped and
- - That, at least within the imaging volume ( 12 ), a magnetic field of the structure ( 52 , 52 a) caused by the gradient field via induction effects is similar to the gradient field.

2. Magnetic resonance apparatus according to claim 1, wherein the structure ( 52 , 52 a) is arranged and designed such that the magnetic field is directly proportional to the gradient field.

3. Magnetic resonance device according to one of claims 1 or 2, wherein the structure ( 52 ) is assigned a cooling device ( 40 ) for cooling the structure ( 52 ).

4. A magnetic resonance device according to claim 3, wherein the Kühlein device ( 40 ) for cooling by means of a cooling liquid is formed.

5. Magnetic resonance device according to one of claims 1 to 4, wherein the gradient coil system ( 32 ) is formed approximately in the shape of a hollow cylinder.

6. Magnetic resonance apparatus according to claim 5, wherein the structure ( 52 , 52 a) is approximately barrel-shaped.

7. Magnetic resonance device according to one of claims 1 to 6, wherein the magnetic resonance device comprises a basic field magnet system ( 20 , 20 a).

8. A magnetic resonance apparatus according to claim 7, wherein the basic field magnet system ( 20 , 20 a) is designed as a superconducting basic field magnet system ( 20 , 20 a).

9. Magnetic resonance apparatus according to one of claims 7 or 8, wherein the area outside the imaging volume ( 12 ) comprises at least part of the basic field magnet system ( 20 , 20 a).

10. Magnetic resonance apparatus according to one of claims 7 to 9, wherein the structure ( 52 ) is at least partially arranged between the gradient coil system ( 32 ) and the basic field magnet system ( 20 ).

11. A magnetic resonance device according to one of claims 7 to 10, wherein at least part of the structure ( 52 a) is assigned to the gradient coil system ( 32 ) or to the basic field magnet system ( 20 a).

12. Magnetic resonance apparatus according to one of claims 7 to 11, wherein at least part of the basic field magnet system ( 20 a) is designed as at least part of the structure ( 52 a).

13. Magnetic resonance device according to one of claims 1 to 12, wherein the gradient coil system around a conductor arrangement summarizes the training adapted to the training of the structure det.