DE69316837T2 - Apparat mittels magnetischer Resonanz mit Lärmunterdrückung - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Kernspinresonanzgerät mit einem Magnetsystem zum Erzeugen eines statischen Magnetfelds in einem Meßraum, einem Gradientenspulensystem zum Erzeugen von Gradientenfeldern im Meßraum, einer Stromversorgungsquelle für die Gradientenspulen, die wenigstens einen Gradientensignalgenerator und eine Anzahl von Gradientenverstärkern enthält, die je zwischen einem Ausgang des Gradientensignalgenerators und wenigstens einer der Gradientenspulen angeschlossen ist, und ebenfalls mit einer Lärmunterdrückungseinrichtung zum Erzeugen eines akustischen Signals, das in wenigstens einem Bereich, der mit Stillezone bezeichnet wird, in Gegenphase mit einem von den Gradientenspulen in der Stillezone erzeugten akustischen Signal ist.
• Ein Gerät dieser Art ist beispielsweise aus der englischen Kurzfassung von JP-A-1-291 848 bekannt. Die im Magnetfeld des Magnetsystems befindlichen Gradientenspulen dienen als Lautsprecherspulen, wenn sie von Strom durchflossen werden, so daß im Meßraum ein Ton erzeugt wird, der für einen im Meßraum untersuchten Patienten besonders störend sein kann. Die Lärmunterdrückungseinrichtung dient zum Erzeugen eines akustischen Signals, das zum Ton derart in Gegenphase ist, daß die Tonstärke im Meßraum stark reduziert wird. Im bekannten Gerät wird der von den Gradientenspulen erzeugte Ton detektiert, wonach ein akustisches Signal in Gegenphase aus dem detektierten akustischen Signal abgeleitet und an einen Tongeber im Meßraum gelegt wird. Dieses Verfahren basiert auf der Annahme, daß der an einem vorgegebenen Zeitpunkt T gemessene Ton im wesendichen gleich dem auszugleichenden Ton zu einem späteren Zeitpunkt T+ΔT ist. Dies hat u.a. folgende Nachteile:
• 1. Es dauert eine Weile, bevor die Lärmunterdrückung ihren höchsten Wert erreicht hat;
• 2. Wenn die Gradientenspulen auf eine nichtperiodische Weise (beispielsweise bei sich schnell ändernden Vorbereitungsgradienten, bei einer nichtlinearen Profilsequenz, bei sich ändernden Scheibenorientierungen) angetrieben werden, kann die Lärmunterdrückungseinrichtung die in den Gradientenspulen erzeugten akustischen Signale nicht verfolgen, so daß die Urmunterdrückung unterbleibt oder besonders unvollständig ist;
• 3. Das Einschalt- und Abschaltverhalten der Gradientenspulen ist deutlich hörbar, insbesondere bei getriggerten Aufnahmen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kernspinresonanzgerät eingangs erwähnter Art zu schaffen, das die Möglichkeit gibt, diese Nachteile ganz oder wenigstens teilweise zu beseitigen. Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Gerät dadurch gekennzeichnet, daß die Lärmunterdrückungseinrichtung wenigstens folgende Elemente enthält:
• a) Eine erste Filteranordnung die eine Anzahl von Eingängen enthält, die der Anzahl von Gradientenverstärkern entspricht, wobei jeder Eingang mit einem Ausgang des Gradientensignalgenerators verbunden ist und ebenfalls eine entsprechende Anzahl von Ausgängen enthält, die erste Filteranordnung Übertragungsfunktionen hat, die alle wenigstens ungefähr der Übertragungsfunktion einer der Ketten entsprechen, die sich vom Gradientensignalgenerator nach der Stillezone über einen der Gradientenverstärker, über die mit dem betreffenden Gradientenversärker verbundene(n) Spule(n) und über Luft erstreckt;
• b) Wenigstens eine Addierschaltung, die mit Ausgängen der ersten Filteranordnung verbundene Eingänge und einen Ausgang enthält, der mit einem Eingang wenigstens einer Lärmunterdrückungseinrichtung verbunden ist, die wenigstens einen in oder in der Nähe der Stillezone angeordneten Lärmgeber enthält, und
• c) Signalverzögerungsmittel, die zum Induzieren eines vorgegebenen Zeitunterschieds zwischen der Signalübertragung vom Gradientensignalgenerator auf die Gradientenspulen einerseits und der Signalübertragung vom Gradientensignalgenerator auf die erste Filteranordnung andererseits im Betrieb sind.
• Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die an die Gradientenspulen gelegten Signale im voraus bekannt sind und daher zum Erzeugen des Ausgleichs-Tonsignals vor dem Erscheinen des störenden akustischen Signals verwendet werden kann. Auf diese Weise läßt sich gewährleisten, daß das Ausgleichs-Tonsignal genau gleichzeitig mit dem störenden Ton im ausgewählten Bereich erzeugt wird. Außerdem wird das Ausgleichs-Tonsignal vom Signal abgeleitet, das den störenden Ton etwas später auslöst, so daß der störende Ton und der Ausgleichston im wesentlichen gleich sein können (offensichtlich mit einem Phasenunterschied von 180º), ungeachtet der Art des an die Gradientenspulen gelegten Signals.
• Es sei bemerkt, daß eine Technik für die Unterdrückung akustischer Pegel mit Gegengeräusch in Kernspinresonanzabbildung in Radiology 173, Nr.2 (November 1989), ....... .550, beschrieben wird. Nach dieser Technik gibt ein Synchronisierimpuls aus dem Steuercomputer des Abbilders eine Steuerstufe der Lärmunterdrückungseinheit zum Einrasten auf die wiederholten Töne der Gradientenspulen frei.
• Die erste Filteranordnung dient als Modell der teilweise elektrischen und teilweise akustischen Verbindung zwischen dem Gradientensignalgenerator und der Stillezone. Ein wesentlicher Teil der Eigenschaften dieser Verbindung wird durch den Aufbau des Geräts bestimmt. Dieser Teil dieser Eigenschaften ist daher konstant und kann im voraus gemessen werden, so daß die erste Filteranordnung dauernd eingestellt sein kann. Die weiteren Eigenschaften der akustischen Verbindung (insbesondere des Teiles der Verbindung, der sich zwischen der Oberfläche der Gradientenspulen und der Stillewne erstreckt) sind u.a. von der Stelle und von den akustischen Eigenschaften der im Meßraum oder in der Nähe des Geräts vorhandenen Objekte abhängig, beispielsweise eines Patienten und der Bediener des Geräts. Daher ändern sich diese Eigenschaften jedesmal, wenn ein anderes Objekt in den Meßraum eingeführt wird, und auch wenn ein Patient im Meßraum sich bewegt oder wenn ein Bediener sich bewegt. Daher kann es wünschenswert sein, diese Änderung für die Bestimmung der Übertragungsfunktionen der ersten Filteranordnung zu berücksichtigen. Daher ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Geräts dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsfunktionen der ersten Filteranordnung mit Hilfe von Korrektursignalen geändert werden können, die an einen Korrektureingang der ersten Filteranordnung gelegt werden können, und daß in oder in der Nähe der Stillezone ein Mikrophon angebracht ist, das mit dem Korrektureingang der ersten Filteranordnung verbunden ist. Vor der aktuellen Messung können schwache Gradientensignale an die Gradientenspulen gelegt werden, die einen schwachen (nichtstörenden) Ton erzeugen, der im Mikrophon detektiert wird. Die detektierten Signale gelangen (nach geeigneter Bearbeitung) an den Korrektureingang der ersten Filteranordnung, so daß die Übertragungsfunktion der Filteranordnung an die betreffenden Umstände angepaßt wird. Bei der aktuellen Messung kann die Übertragungsfunktion noch ständig an sich ändernde Umstände angepaßt werden. Bessere Lärmunterdrückung kann auf diese Weise erhalten werden.
• Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemaßen Geräts ist dadurch gekennzeichnet, daß die Urmunterdrückungseinrichtung wenigstens eine zweite Filteranordnung enthält, die eine Anzahl von Eingängen entsprechend der Anzahl von Gradientenverstärkern enthält, wobei jeder Eingang mit einem Ausgang der ersten Filteranordnung verbunden ist, und ebenfalls eine entsprechende Anzahl von Ausgängen enthält, die je mit einem Eingang der Addierschaltung verbunden sind, wobei die zweite Filteranordnung Übertragungsfunktionen aufweist, die mittels Korrektursignale geändert werden können, die an einen Korrektureingang der zweiten Filteranordnung gelegt werden können, und daß in oder in der Nähe der Stillezone ein Mikrophon angeordnet wird, das mit dem Korrektureingang der zweiten Filteranordnung verbunden ist. Ein Vorteil dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, daß der Teil der Übertragungsfunktionen, der vom Aufbau des Geräts bestimmt wird, kann nach Bedarf in die erste Filteranordnung eingebaut werden. Dies ist nur einmal erforderlich, so daß diese Filteranordnung einstellbar ist, beispielsweise wenn das Gerät installiert wird. Der Teil der Übertragungsfunktionen, der von den Betriebsbedingungen abhängig ist, ist im allgemeinen einfacher als der vorherige Teil. Er kann in die zweite Filteranordnung eingebaut und abhängig von den Umständen abgewandelt werden. Diese Abwandlungen beschränken sich üblicherweise auf die Einführung frequenzabhängiger Änderungen in den Signalverzögerungszeiten. Beim Einstellen der ersten Filteranordnung kann die zweite Filteranordnung in einen "neutralen" Zustand gebracht werden, in dem die Signalverzögerungszeiten einen vorgegebenen Wert haben. Diese Verzögerungszeiten können dabei sowohl in positivem als auch in negativem Sinne im Betrieb der Anordnung geändert werden.
• Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Tonreproduktionseinrichtungen einen Tongeber in Form wenigstens eines Lautsprechers enthält. Unter Verwendung geeignet angeordneter Lautsprecher kann Larmunterdrückung in einem mehr oder weniger ausgedehnten Bereich erhalten werden. Die Lautsprecher können Platten aus einem piezoclektrischen Material enthalten, die an die Oberflächen der Gradientenspulen angebracht werden, die dem Meßraum zugewandt sind. Die Quellen der störenden und der ausgleichenden Töne liegen dabei dichter beieinander, was sich vorteilhaft auf die Wirkung der Larmunterdrückung auswirkt.
• In einem weiteren Ausführungsbeispiel werden die Gradientenspulen auf einem Rahmen über Montageträger befestigt, die aus einem piezoelektrischen Material bestehen und mit Elektroden versehen werden, die mit dem Ausgang der Addierschaltung verbunden sind. Folglich dienen die Gradientenspulen selbst als Lautsprechenmembranen, so daß der Ausgleichston an derselben Stelle wie der störende Ton erzeugt wird. Dies ergibt eine äußerst wirksame Larmunterdrückung.
• Ein anderes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Tonreproduktionseinrichtungen Tongeber in Form von zwei Hörkapseln enthält, die Teile eines Kopfgeschirrs darstellen. Die Lärmunterdrückung kann daher für eine Person mit diesem Kopfgeschirr optimiert werden. Zu diesem Zweck ist das Gerät vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, daß jede Tonreproduktionseinrichtung mit Tongebern in Form von Hörkapseln für jede Hörkapsel eine dritte Filteranordnung enthält, die einen mit dem Ausgang der zugeordneten Addierschaltung verbundenen Eingang und einen Ausgang enthält, der mit der betreffenden Hörkapsel verbunden ist, wobei die dritte Filteranordnung eine Übertragungsfunktion aufweist, die mit Hilfe eines Korrektursignals an einen Korrektureingang der dritten Filteranordnung änderbar ist, der mit einem Mikrophon verbunden ist, das dauerhaft mit der betreffenden Hörkapsel verbunden ist.
• Zum Ermöglichen einer sogar besseren Anpassung der Larmunterdrückung an die betreffende Person ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dadurch gekennzeichnet, daß ausschließlich Tonreproduktionseinrichtungen mit Tongebern in Form von Hörkapseln vorgesehen werden, wobei jede Tonreproduktionseinrichtung von ihrer eigenen zweiten Filteranordnung und ihrer eigenen Addierschaltung vorangegangen wird, und der Korrektureingang jeder zweiten Filteranordnung mit wenigstens einem der Mikrophone verbunden ist, die mit den betreffenden Hörkapseln verbunden sind.
• In den letzten Ausführungsbeispielen ist der Gradientensignalgenerator vorzugsweise ebenfalls nach Bedarf zum Erzeugen von Signalen mit Frequenzen angepaßt, die sich außerhalb des für menschliche Personen liegenden Hörbereichs liegen, und diese Signale dienen als Hilfe zum Einstellen der Übertragungsfunktion der dritten Filteranordnung. Durch ständige Belieferung der Gradientenspulen mit Ton außerhalb des hörbaren Frequenzbereichs kann der Tonausgleich noch zufriedenstellend an sich ändernde Umstände bei der Messung angepaßt werden, beispielsweise bei Änderungen in den Peripheriebedingungen im Meßraum oder an Änderungen in der Haltung der Person, die die Hörkapsel trägt.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
• Fig. 1 schematisch ein Beispiel eines Kernspinresonanzgeräts, in dem die Erfindung anwendbar ist,
• Fig. 2 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels eines Teils des erfindungsgemäßen Geräts, der für ein gutes Verständnis der Erfindung wichtig ist, und
• Fig. 3 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels.
• Ein Kernspinresonanzgerät nach Fig. 1 enthält ein Magnetsystem 1 zum Erzeugen eines statischen homogenen Magnetfelds, ein Gradientenspulensystem 3 zum Erzeugen von Magnetgradientenfeldern, und Stromversorgungsquellen 5 und 7 für das Magnetsystem 1 bzw. für das Gradientenspulensystem 3. Die Stromversorgungsquelle 7 für das Gradientenspulensystem 3 enthält einen Gradientensignalgenerator 9 und eine Anzahl von Gradientenverstarkern 11, d.h. im vorliegenden Beispiel drei. Eine Magnetspule 13 dient zum Erzeugen eines magnetischen Hf-Wechselfeldes und ist mit einer Hf-Quelle 15 verbunden. Zum Detektieren von Kernspinresonanzsignalen, die vom abgegebenen Hf-Feld in einem zu untersuchenden Objekt erzeugt werden, zeigt diese Figur eine Oberflächenspule 17. Zum Lesen ist die Spule 17 mit einem Signalverstärker 19 verbunden. Der Signalverstärker 19 ist mit einem phasenempfindlichen Gleichrichter 21 verbunden, der an eine zentrale Steueranordnung 23 angeschlossen ist. Die zentrale Steueranordnung 23 steuert ebenfalls einen Modulator 25 für die Hf-Quelle 15, den Gradientensignalgenerator 9 und einen Monitor 27 für die Anzeige. Ein Hf-Oszillator 29 steuert sowohl den Modulator 25 als auch den phasenempfindlichen Gleichrichter 21, der die Meßsignale bearbeitet. Zum möglichen Kühlen ist eine Kühlvorrichtung 31 mit Kühlkanälen 33 vorgesehen. Eine Kühlvorrichtung dieser Art kann als Wasserkühlsystem für Widerstandsspulen oder als Flüssighelium- oder Flüssigwasser stoffdewarsystem für gekühlte Supraleitspulen aufgebaut werden. Die Senderspule 13 in den Magnetsystemen 1 und 3 erzeugt ein Hf-Feld in einem Meßraum 35, der im Falle eines Geräts für medizinische diagnostische Messungen groß genug ist, um Patienten aufzunehmen. Ein statisches Magnetfeld, Gradientenfelder zur Positionswahl für abzubildende Scheiben und ein räumlich homogenes Hf-Wechselfeld können also im Meßraum 35 erzeugt werden.
• Das Gradientenspulensystem 3 ist üblicherweise symmetrisch in bezug auf eine radiale Symmetrieebene 37, die daher auch den Meßraum 35 symmetrisch in zwei teilt und durch den Punkt Z = 0 gerichtet ist, quer zur nichtdargestellten Z-Achse des statischen Magnetsystems 1. Das im statischen Magnetsystem 1 erzeugte statische Magnetfeld ist daher entlang der Z-Achse gerichtet. Ein Gradientenspulensystem 3 in einem Kernspinresonanzgerät enthält üblicherweise ein Spulensystem für jede der Koordinatenrichtungen X, Y und Z, wobei Aktivierung der Spulensysteme die Erzeugung von Gradientenfeldern in jeder der Richtungen ermöglicht, so daß ein bildelementartiges Bild des Objekts erzeugt werden kann. Die Spulensysteme für den X- Gradienten und den Y-Gradienten sind normalerweise im wesentlichen gleich, jedoch über 90º in bezug aufeinander von einem Azimuthblickpunkt aus gesehen gedreht. Jedes der drei Spulensysteme für die X-, Y- und Z-Gradienten ist über einen der drei Gradientenverstärker 11 mit einem getrennten Ausgang des Gradientensignalgenerators 9 verbunden, der zum Erzeugen eines geeigneten Signals für jedes der drei Spulensysteme betreibbar ist. Da die Gradientenspulen 3 sich in dem vom Magnetsystem 1 erzeugten Magnetfeld befindet, wenn diese Spulen von Strom durchflossen werden, werden Kräfte erzeugt, die die elektrischen Leiter, die diese Spulen bilden, und die Träger, auf denen sie befestigt sind, in Bewegung setzen können. Die Gradientenspulen dienen dabei als Lautsprecherspulen und erzeugen einen störenden Ton. Da die Ströme durch die Gradientenspule sehr groß sind und das statische Magnetfeld sehr kräftig ist, kann unter gegebenen Umständen der Tonpegel sehr hoch werden, beispielsweise über 100 DBA. Dieser Ton ist besonders störend sowohl für den mit dem Gerät zu untersuchenden Patienten als auch für den Bereitsschaftsarzt und andere Stabsarbeiter in der unmittelbaren Nähe des Geräts.
• In Fig. 2 ist ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels einer Lärmunterdrückungsanordnung dargestellt, die in einem Kernspinresonanzgerät zum Erzielen einer wesentlichen Reduktion des von den Gradientenspulen erzeugten Tonpegels wenigstens in einem vorgegebenen Bereich verwendbar ist. Die Anordnung nach Fig. 2 dient zum Reduzieren des Tonpegels im Meßraum 35 (in einem Teil des Meßraums), die die schematisch dargestellten Gradientenspulen 3 einschließen und in der unmittelbaren Nähe des Geräts. Zu diesem Zweck wird eine erste Filtereinrichtung 39 vorgesehen, die eine Anzahl von Eingängen enthält, die der Anzahl der Gradientenverstärker 11 entsprechen (drei in diesem Beispiel), wobei jeder Eingang mit einem Ausgang des Gradientensignalgenerators 9 verbunden wird. Jeder dieser Ausgänge des Gradientensignalgenerators 9 erzeugt ein Signal, das dem Signal aus einem der mit den Gradientenverstarkern 11 verbundenen Ausgänge gleich ist. Jedoch wurde ein vorgegebener Zeitunterschied zwischen der Signalübertragung vom Gradientensignalgenerator 9 auf die Gradientenspule 3 einerseits und die Signalübertragung vom Gradientensignalgenerator auf die erste Filtereinrichtung 39 andererseits eingeführt. Zu diesem Zweck werden Signalverzögerungsmittel vorgesehen, beispielsweise in Form einer Laufzeitleitung, die in der Verbindung zwischen jedem Gradientenverstärker 11 und dem zugeordneten Ausgang des Gradientensignalgenerators 9 (oder in den Verbindungen zwischen dem Gradientensignalgenerator und der ersten Filtereinrichtung 39) eingefügt, wobei die Verzögerung der Laufzeitleitung entweder dauernd eingestellt wird oder einstellbar ist, beispielsweise über die zentrale Steueranordnung 23. Die Verzögerungsmittel können auch einen Teil der zentralen Steueranordnung 23 sein, die dabei den Gradientensignalgenerator 9 derart steuert, daß er die Signale über die mit den Gradientenverstarkern 11 später (oder früher) als die entsprechenden Signale über die mit der ersten Filtereinrichtung 39 verbundenen Ausgänge ausgibt. Dieses Ausführungsbeispiel wird bevorzugt, da in diesem Fall keine Laufzeitleitungen erforderlich sind. Eie erste Filtereinrichtung 39 enthält eine Anzahl von Ausgängen, die der Anzahl von Eingängen entspricht und die Übertragungsfunktion zwischen jedem Eingang und dem zugeordneten Ausgang wird derart gewählt, daß sie wenigstens nahezu die Übertragungsfunktion der Kette entspricht, die dies vom betreffenden Ausgang des Gradientensignalgenerators 9 über einen der Gradientenverstärker 11, die Gradientenspule(n) 3 in Verbindung mit dem betreffenden Gradientenverstärker und Luft nach einem Gebiet erstreckt, der mit Stillezone bezeichnet wird und sich im Meßraum 35 (Beispielsweise eine erste Stillezone 40) oder außerhalb des Meßraums (beispielsweise eine zweite Stillezone 42) befindet. Offensichtlich wird im allgemeinen die Übertragungsfunktion nicht für die zwei Stillezonen gleich sein, so daß die betreffende Ubertragungsfunktion der ersten Filtereinrichtung 39 normalerweise nur eine Annäherungsfunktion sein kann. Die erste Filtereinrichtung 39 kann Filter enthalten beispielsweise vom Typ nach der Beschreibung in US-A-4 667 667.
• Eine zweite Filtereinrichtung 43 enthält eine Anzahl von Eingängen, die wiederum der Anzahl von Gradientenverstarkern 11 entspricht und ebenfalls eine entsprechende Anzahl von Ausgängen enthält. Jeder Eingang der zweiten Filtereinrichtung 43 ist mit einem der Ausgänge der ersten Filtereinrichtung 39 verbunden. Die zweite Filtereinrichtung 43 kann auch Filter vom Typ nach der Beschreibung in US-A-4 667 667 enthalten. Die Übertragungsfunktionen dieser Filter können mit Hilfe von Korrektursignalen geändert werden, die an die zweite Filtereinrichtung 43 über einen Korrektureingang 47 angelegt werden. Diese Korrektursignale können einem Mikrophon 49 entstammen, das in oder in der Nähe der ersten Stillezone 40 angeordnet und (nach Bedarf über nichtdargestellte Signalbearbeitungsmittel) mit dem Korrektureingang 47 verbunden ist. Mittels dieser Eigenschaft können die Übertragungsfunktionen der zweiten Filtereinrichtung 43 an Änderungen in den Übertragungsfunktionen der akustischen Verbindungen zwischen den Gradientenspulen 3 und der ersten Stillezone 40 angepaßt werden. Vorzugsweise erfolgt dies während einer Vorbereitungsphase vor der wirklichen Messung. In dieser Vorbereitungsphase wird über jeden der drei Gradientenverstarker 11 ein Signal niedrigen Pegels aufeinanderfolgend an die Gradientenspule(n) 3 in Verbindung damit angelegt, und die Übertragungsfunktion des betreffenden Teils der zweiten Filtereinrichtung 43 wird an die betreffenden Umstände mittels des Signals aus dem Mikrophon 49 angepaßt. Die Übertragungsfunktionen der zweiten Filtereinrichtung dienen also zum Korrigieren der Übertragungsfunktionen der ersten Filtereinrichtung 39. In der ersten Stillezone kann im wesentlichen optimaler Ausgleich für den Ton aus jeder der Gradientenspulen 3 erhalten werden. Auf andere Weise ist es möglich, die erste Filtereinrichtung 39 derart aufzubauen, daß ihre Übertragungsfunktionen geändert werden können, also eine erste Filtereinrichtung 50 bilden, die einen Korrektureingang 47 enthält und als eine Kombination der ersten Filtereinrichtung 39 und der zweiten Filtereinrichtung 43 betrachtet werden kann. Diese kombinierte erste Filtereinrichtung 50 wird mit einer gestrichelten Linie in Fig. 2 angegeben.
• Die Ausgänge der zweiten Filtereinrichtung 43 werden mit entsprechenden Eingängen einer Addierschaltung 51 verbunden, die zum Addieren der Ausgangssignale der zweiten Filtereinrichtung und zum Erzeugen eines Larmunterdrückungssignals aus dem Signal ausgelegt ist, das aus dieser Addierung entsteht, und dieses Lärmunterdrückungssignal kann über einen ersten Ausgang 53 der Addierschaltung an eine erste Tonreproduktionsanordnung gelegt werden, die beispielsweise einen Verstärker 55 und einen oder mehrere Lautsprecher 57 enthält. Dieses von der Addierschaltung 51 erzeugte Lärmunterdrückungssignal ist derart zusammengesetzt, daß der vom Lautsprecher (von den Lautsprechen) 57 erzeugte Ton aus Komponenten im wesentlichen derselben Frequenz und derselben Amplitude besteht wie die zusammenstellenden Komponenten des von den Gradientenspulen 3 in der ersten Stillezone 40 erzeugten Ton besteht, jedoch mit einem Phasenunterschied in Höhe von 180º. In der ersten Stillezone 40 heben die zwei Töne auf diese Weise einander im wesentlichen auf. Die Geometrie und die Abmessung dieser Zone kann unter Verwendung einer Anzahl von Lautsprechern in einer geeigneten Konfiguration beeinflußt werden. Ein sehr gutes Ergebnis kann durch die Anordnung von Blechen aus einem piezoelektrischen Material an den Oberflächen der Gradientenspulen 3 erhalten werden, und diese Bleche werden mit dem Verstärker 55 verbunden und dienen als Lautsprecher. Der Störton und der Ausgleichston entstammen dabei im wesentlichen derselben Quelle, so daß sehr guter Larmausgleich in der ersten Stillezone 40 erhalten wird. Die Bleche aus einem piezoelektrischen Material können sowohl auf den Oberflächen der Gradientenspulen 3, die dem Meßraum 35 zugewandt sind, als auch auf ihren Oberflächen befestigt werden, die im Abstand vom Meßraum liegen.
• Auf andere Weise ist es möglich, die Gradientenspulen derart zu befestigen, daß die Gradientenspulen selbst als Lautsprecher Membranen dienen. Zu diesem Zweck können die Gradientspulen 3 mittels Befestigungsträger 54 an einem Rahmen 52 befestigt werden, und diese Träger bestehen aus einem piezoelektrischen Material und sind mit Elektroden 56 versehen, die über Verbindungsleiter (gestrichelt dargestellt) mit dem Ausgang des Verstärkers 55 verbunden werden.
• In der beschriebenen ersten Tonreproduktionsanordnung werden ein oder mehrere Lautsprecher 57 als Tonlieferanten verwendet. Jedoch ist es auch möglich, andere Typen von Tonlieferanten zu verwenden, beispielsweise zwei Hörkapseln 59, die einen Teil eines Kopfgeschirrs 60 bilden, wie in einer zweiten Tonreproduktionsanordnung, die ebenfalls zwei Verstärker 61 enthält, die je mit einem zweiten Ausgang 63 der Addierschaltung 51 verbunden sind. Die Verwendung von Hörkapseln bietet den Vorteil, daß damit Larmunterdrückung mit individueller Anpassung an die die Hörkapseln tragende Person möglich wird. Zu diesem Zweck wird vorzugsweise eine dritte Filtereinrichtung 65 zwischen dem zweiten Ausgang 63 der Addierschaltung 51 und jedem der Verstärker 61 angeschlossen. Die dritte Filtereinrichtung 65 kann auch ein Filter vom Typ nach der Beschreibung in US-A4 667 667 enthalten, dessen Übertragungsfunktion mit Hilfe eines Korrektursignals an einen Korrektureingang 67 der dritten Filtereinrichtung geändert werden. Dieses Korrektursignal entstammt vorzugsweise einem Mikrophon 69, das mit dem Korrektureingang 67 verbunden ist (möglicherweise über nichtdargestellte Signalbearbeitungsmittel) und das auch dauernd mit der betreffenden Hörkapsel 59 verbunden ist, beispielsweise weil sie auch in das Kopfgeschirr 60 eingebaut ist. Die Übertragungsfunktion der dritten Filtereinrichtung 65 kann dabei individuell eingestellt werden, so daß der erzeugte Ton im Bereich der betreffenden Hörkapsel 59 von den Gradientenspulen 3 immer vom Ton aus der zweiten Topreproduktionsanordnung ausgeglichen wird, sogar wenn die Person sich verlagert, die das Kopfgeschirr 60 trägt. Zum Ermöglichen ganz automatischer Steuerung dieses Tonausgleichs wird der Gradientensignalgenerator 9 vorzugsweise angepaßt, so daß er nach Bedarf (beispielsweise unter der Steuerung der zentralen Steuereinrichtung 23) Signale mit Frequenzen außerhalb des für Menschen hörbaren Bereichs erzeugen kann. Die Gradientenspulen 3 setzen diese Signale in Ultraschall um, der vom Mikrophon 69 eingefangen wird, wodurch ein Korrektursignal entsteht, das an den Korrektureingang 67 der dritten Filtereinrichtung 65 zum Angleichen der Übertragungsfunktion an die betreffenden Umstände gelegt werden kann.
• Die Verbindungen von und nach den Tonlieferanten 57 und 59 und die Mikrophone 49 und 69 können beispielsweise aus elektrische Leiter, aus drahtlose Verbindungen oder durch optische Verbindungen über optische Leiter bestehen. Die Tonlieferanten und die Mikrophone können auch außerhalb des Meßraumes 35 sich befinden und akustisch mit den betreffenden Punkten im Meßraum über elektrisch isolierende Röhren verbunden sein.
• In Fig. 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Lärmunterdrückungsanordnung zur Verwendung in einem Kernspinresonanzgerät dargestellt. Entsprechende Teile in Fig. 3 werden mit denselben Bezugsziffern wie in Fig. 2 bezeichnet. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 werden ausschließlich Tonreproduktionsanordnungen mit Tonlieferanten in Form von Hörkapseln verwendet. Zwei dieser Tonreproduktionsanordnungen sind dargestellt, die zusammenstellenden Teile dieser Anordnungen werden mit denselben Bezugsziffern wie in Fig. 2 bezeichnet, wobei ein Buchstabe a einer Tonreproduktionsanordnung und ein Buchstabe b der anderen Tonreproduktionsanordnung zugefügt wird. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 wird jede Tonreproduktionsanordnung von ihrer eigenen zweiten Filtereinrichtung 43a, 43b und von ihrer eigenen Addierschaltung 51a bzw. 51b vorangegangen. Die betreffenden Kopfgeschirre 60a und 60b enthalten je zwei Kombinationen einer Hörmuschel 59a, 59b und eines Mikrophons 69a, 69b, die damit dauernd verbunden sind. Für jede dieser Kombinationen wird eine dritte Filtereinrichtung 65a, 65b vorgesehen, so daß jede Tonreproduktionsanordnung aus einem Kopfgeschirr mit zwei Hörmuschel/Mikrophon-Kombinationen und zwei dritten Filtereinrichtungen besteht.
• Jede dieser Tonreproduktionsanordnungen wird von ihrer eigenen zweiten Filtereinrichtung 43a, 43b und von ihrer eigenen Addierschaltung 51a bzw. 51b vorangegangen. Jeder der Korrektureingänge 47a, 47b der zweiten Filteranordnungen 43a, 43b ist mit einem der Mikrophone 69a, 69b verbunden, die in der Nähe der zugeordneten Hörmuschel 59a bzw. 59b angeordnet sindl Jedes dieser Mikrophone ist ebenfalls wie im ersten Ausführungsbeispiel mit dem Korrektureingang 57a, 57b der dritten Filtereinrichtung 65a, 65b verbunden, die mit der betreffenden Hörmuschel 59a, bzw. 59b verbunden ist. Hierdurch können die Übertragungsfunktionen der zweiten Filtereinrichtungen 43a und 43b auch individuell an die Umstände für jede Person angepaßt werden, die das betreffende Kopfgeschirr 60a, 60b trägt. In Fig. 3 sind zwei Tonreproduktionsanordnungen mit Hörmuscheln dargestellt, die beide sich außerhalb des Meßraums 35 befinden, und die daher insbesondere zum Ausgleichen auch des Störtones für Ärzte und weiteres Personal in direkter Nähe des Kernspinresonanzgeräts geeignet sind. Die zugeordneten Stillezonen, die sich zusammen mit den Personen mit den Kopfgeschirren 60a, 60b bewegen, werden mit den Bezugsziffern 42a und 42b bezeichnet. Offensichtlich können nach Bedarf mehrere derartiger Tonreproduktionsanordnungen verwendet werden, und nach Bedarf kann eine dieser Anordnungen im Meßraum 35 angeordnet werden, um die Lärmbelastung für einen Patienten zu reduzieren.

Claims (10)

1. Kernspinresonanzgerät mit einem Magnetsystem (1) zum Erzeugen eines statischen Magnetfelds in einem Meßraum (35), mit einem Gradientenspulensystem (3) zum Erzeugen von Gradientenfeldern im Meßraum, mit einer Stromversorgungsquelle (7) für die Gradientenspulen (3), die wenigstens einen Gradientensignalgenerator (9) und eine Anzahl von Gradientenverstärkern (11) enthält, die je zwischen einem Ausgang des Gradientensignalgenerators und wenigstens einer der Gradientenspulen verbunden sind, und ebenfalls mit einer Lärmunterdrückungsanordnung zum Erzeugen eines Tonsignals, das in wenigstens einem Gebiet, das mit Stillezone (40, 42) bezeichnet wird, in Gegenphase mit einem von den Gradientenspulen in der Stillewne erzeugten Tonsignals steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Lärmunterdrückungsanordnung wenigstens folgende Elemente enthält:

a) eine erste Filtereinrichtung (39), die eine Anzahl von Eingängen enthält, die der Anzahl von Gradientenverstärkern (11) entspricht, wobei jeder Eingang mit einem Ausgang des Gradientensignalgenerators (9) verbunden ist, und ebenfalls eine entsprechende Anzahl von Ausgängen enthält, wobei die erste Filtereinrichtung Übertragungsfunktionen besitzt, die alle wenigstens nahezu der Übertragungsfunktion einer der Ketten entspricht, die sich vom Gradientensignalgenerator (9) nach der Stillezone (40) über einen der Gradientenverstärker (11), über die Gradientenspule(n) (3) in Verbindung mit dem betreffenden Gradientenverstärker und über Luft sich 20 erstrecken,

b) wenigstens eine Addierschaltung (51), die Eingänge enthält, die mit Ausgängen der ersten Filtereinrichtung (39) und einen Ausgang (63) enthält, der mit einem Ausgang wenigstens einer Tonreproduktionsanordnung verbunden ist, die wenigstens einen in oder in der Nähe der Stillezone angeordneten Tonlieferanten (57) enthält, und

c) Signalverzögerungsmittel (41), die zum Induzieren eines vorgegebenen Zeitunterschieds zwischen der Signalübertragung vom Gradientensignalgenerator (9) auf die Gradientenspulen (3) einerseits und der Signalübertragung vom Gradientensignalgenerator auf die erste Filtereinrichtung (39) anderseits betreibbar sind.

2. Kernspinresonanzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsfunktionen der ersten Filtereinrichtung (50) mit Hilfe von Korrektursignalen geändert werden können, die an einen Korrektureingang (47) der ersten Filtereinrichtung gelegt werden können, und daß in oder in der Nähe der Stillezone ein Mikrophon (49) angeordnet ist, das mit dem Korrektureingang der ersten Filtereinrichtung verbunden ist.

3. Kernspinresonanzgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Larmunterdrückungsanordnung wenigstene eine zweite Filtereinrichtung (43) enthält, die eineanzhhl von Eingängen enthält, die der Anzahl der Gradientenverstärker (11) entspricht, wobei jeder Eingang mit einem Ausgang der ersten Filtereinrichtung (39) verbunden ist, und ebenfalls eine entsprechende Anzahl von Ausgängen enthält, die je mit einem Eingang der Addierschaltung (51) verbunden sind, die zweite Filtereinrichtung Übertragungsfunktionen besitzt, die mit Hilfe von Korrektursignalen geändert werden können, die an einen Korrektureingang (47) der zweiten Filtereinrichtung gelegt werden, und daß in oder in der Nähe der Stillezone ein Mikrophon (49) angeordnet ist, das mit dem Korrektureingang der zweiten Filtereinrichtung verbunden sind.

4. Kernspinresonanzgerät nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Tonreproduktionsanordnungen einen Tonlieferanten in Form wenigstens eines Lautsprechers (57) enthält.

5. Kemspinresonanzgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lautsprecher (57) Bleche aus einem piezoelektrischen Material enthält, die auf Oberflächen der Gradientenspule(n) (3) befestigt sind, die dem Meßraum (35) zugewandt sind.

6. Kernspinresonanzgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gradientenspulen (3) auf einem Rahmen (52) über Befestigungsträger (54) befestigt sind, die aus einem piezoelektrischen Material angefertigt und mit Elektroden (56) in Verbindung mit dem Ausgang der Addierschaltung (51) versehen sind.

7. Kernspinresonanzgerät nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Tonreproduktionsanordnungen Tonlieferanten in Form von zwei Hörkapseln (59) enthält, die einen Teil eines Kopfgeschirrs (60) bilden.

8. Kernspinresonanzgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede Tonreproduktionsanordnung mit Tonlieferanten in Form von Hörkapseln (59) für jede Hörkapsel eine dritte Filtereinrichtung (65) enthält, die einen Eingang enthält, der mit derm Ausgang (63) der zugeordneten Addierschaltung (51) verbunden ist, und einen Ausgang enthält, die mit der betreffenden Hörkapsel verbunden ist, wobei die dritte Filtereinrichtung eine Übertragungsfunktion hat, die mit Hilfe eines Korrektursignals an einen Korrektureingang (67) der dritten Filtereinrichtung geändert werden kann, wobei der Korrektureingang mit einem Mikrophon (69) mit ununterbrochener Verbindung mit der betreffenden Hörkapsel verbunden ist.

9. Kernspinresonanzgerät nach Anspruch 7 oder 8, sofern diese Ansprüche sich auf den Anspruch 3 beziehen, aber nicht auf einen der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ausschließlich Tonreproduktionsanordnungen mit Tonlieferanten in Form von Hörkapseln (59a, 59b) vorgesehen werden, wobei jede Tonreproduktionsanordnung von ihrer eigenen zweiten Filtereinrichtung (43a, 43b) und von ihrer eigenen Addierschaltung (51a, 51b) vorangegangen wird, der Korrektureingang (47a, 47b) jeder zweiten Filtereinrichtung mit wenigstens eines der Mikrophone (69a, 69b) verbunden ist, die mit den betreffenden Hörkapseln verbunden sind.

10. Kernspinresonanzgerät nach Anspruch 8 oder 9, sofern Anspruch 9 sich auf Anspruch 8 bezieht, dadurch gekennzeichnet, daß der Gradientensignalgenerator (9) nach Bedarf auch zum Erzeugen von Signalen mit Frequenzen ausgelegt ist, die sich außerhalb des für Menschen hörbaren Bereichs befinden, wobei diese Signale als Hilfsmittel zum Einstellen der Übertragungsfunktion der dritten Filtereinrichtung (65) dienen.