DE19749903A1 - Aktives elektrisches Gerät mit einer elektrischen Zuleitung zum Betrieb im Untersuchungsvolumen eines Kernspintomographiegerätes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Gerät mit einer elek­ trischen Zuleitung zum Betrieb im Untersuchungsvolumen eines Kernspintamographiegeräts Bei Kernspintomographiegeräten er­ gibt sich gelegentlich die Notwendigkeit, Zuleitungen zu Ge­ räten zu führen, die innerhalb des Untersuchungsvolumens des Kernspintomographiegeräts liegen. Probleme treten dabei ins­ besondere dann auf, wenn Zuleitungen in den Bereich von Sen­ deantennen kommen. Während der Sendephase sind im Untersu­ chungsvolumen hohe elektromagnetische Felder vorhanden. Es kommt zu Koppelerscheinungen zwischen den typischerweise ge­ schirmten Zuleitungen und der Sendeantenne des Kernspintomo­ graphiegeräts über die Kabelabschirmung durch sogenannte Man­ telwellen. Die Ankopplung des Antennenfeldes erfolgt magne­ tisch (induktiv) und elektrisch (kapazitiv). Diese Ankopplung kann zu erheblichen Störungen sowohl der Bildqualität als auch elektronischer Komponenten führen. Noch gravierender ist das Problem, daß durch solche Kopplungen lokale Feldüberhö­ hungen des Hochfrequenzfeldes entstehen können. Wenn elektri­ sche Zuleitungen dicht an einem Patienten liegen, führen sol­ che Feldüberhöhungen auch zu einer starken Erhöhung der Hoch­ frequenzleistung im benachbarten Gewebe.

Bislang wurde das Problem elektrischer Zuleitungen im Sende­ feld eines Kernspintomographen lediglich für passive Bauele­ mente gelöst. Hierunter werden im vorliegenden Fall vor allem Lokalspulen und Sensoren, wie z. B. für EKG, EEG oder Atemsi­ gnal, verstanden. In der US-Patentschrift 5,065,760 wurden zur Vermeidung des Koppelproblems vor allem zwei Maßnahmen vorgeschlagen:

• - Führung eines Kabels in einem geschirmten Kabelkanal, der in einer Zone geringer Hochfrequenzfeldstärke angeordnet ist und möglichst kurze "freie" Kabelführung über eine Steckverbindung an einer Patientenliege zu einer am Patien­ ten angeordneten Vorrichtung.
• - Einbau eines Mantelwellenfilters in die Steckverbindung.

Bei EKG- und EEG-Sensoren wurde das Problem ferner dadurch gelöst, daß Zuleitungen mit relativ hohem elektrischem Wider­ stand eingesetzt werden, die eine Hochfrequenzkopplung stark dämpfen. Für aktive elektrische Geräte, worunter hier vor al­ lem Videodisplays, Schallwandler, manuell bedienbare Steuer­ geräte und dergleichen verstanden werden, gibt es bisher kei­ ne befriedigende Lösung. Solche Geräte wurden daher meist nicht im Sendefeld des Kernspintomographiegeräts eingesetzt. Dies läßt sich z. B. dadurch erreichen, daß nicht mit einer Ganzkörperantenne, sondern mit einer Lokalspule gesendet wird. Eine derartige Einschränkung ist jedoch unbefriedigend, da beim Senden mit einer Ganzkörperantenne eine homogenere Einstrahlung des Hochfrequenzfeldes erreicht wird als mit ei­ ner Lokalspule. Die für Lokalspulen bekannte Lösung mit einer Mantelwellensperre in der Steckverbindung ist für den Einsatz der obengenannten aktiven elektrischen Geräte nicht ohne wei­ teres ausreichend, da hierbei typischerweise größere Lei­ tungslängen erforderlich sind und die Gefahr größer ist, daß ein Kabel direkt auf dem Patienten aufliegt. Bei Lokalspulen ist dagegen typischerweise ein seitlicher Anschluß vorgese­ hen, über den eine Zuleitung mit der Steckverbindung verbun­ den werden kann, ohne daß die Gefahr besteht, daß die Zulei­ tung direkt am Patienten anliegt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein aktives elektrisches Gerät der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß Hoch­ frequenzeinkopplungen weitgehend vermieden werden, wenn die Zuleitung im Sendebereich eines Kernspintomographiegeräts liegt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in die Zuleitung mindestens eine Mantelwellensperre eingebaut ist, die auf die Betriebsfrequenz des Kernspintomographiegeräts abgestimmt ist. Damit werden Hochfrequenzeinkopplungen zwi­ schen der Sendeantenne und der Zuleitung weitgehend vermie­ den. Damit lassen sich aktive elektrische Geräte auch im Sen­ debereich eines Kernspintomographiegeräts betreiben, ohne daß im Bereich der Zuleitungen extreme Feldüberhöhungen mit der Folge erhöhter Hochfrequenzbelastung und Bildartefakten auf­ treten.

In einer alternativen Lösung der Aufgabe ist die Zuleitung von einer mindestens 5 mm dicken elektrischen äußeren Isolie­ rung umgeben, die einen entsprechenden Abstand zwischen Auf­ lageflächen der Zuleitung und elektrischen Leitern der Zulei­ tung sicherstellt. Die dicke Isolierung wirkt als eine Art Abstandshalter, der sicherstellt, daß lokale Feldüberhöhungen im Bereich der Leiter nicht zu einer unzulässigen lokalen Hochfrequenzbelastung des Patienten führen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen angegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 5 näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 die Führung einer Zuleitung in einem Kernspintomogra­ phen,

Fig. 2 die Anordnung einer Steckverbindung in einer Liege,

Fig. 3 in einer ausschnittsweisen Vergrößerung der Fig. 1 die Anordnung einer Mantelwellensperre in der Zulei­ tung,

Fig. 4 die Schaltung einer Mantelwellensperre und

Fig. 5 den Aufbau einer Zuleitung mit einer dicken Isolie­ rung.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Kernspintomographiegerät mit einer Ganzkörperantenne, wobei der Übersichtlichkeit wegen nur die für die Erläuterung der Erfindung notwendigen Kompo­ nenten dargestellt sind. Das Kernspintomographiegerät besteht aus einem in Fig. 1 nur schematisch angedeuteten supralei­ tenden Magneten 1 mit einer zylinderförmigen Öffnung 2. An den Wänden dieser Öffnung 2 ist eine aus zwei Teilantennen 3a und 3b bestehenden Ganzkörperantenne 3 angebracht, mit der Hochfrequenzimpulse gesendet und unter Umständen - wenn hier­ für keine Lokalspule eingesetzt wird - auch empfangen werden. Das Hochfrequenzfeld der Ganzkörperantenne 3 soll über den Untersuchungsbereich möglichst homogen sein. Der Patient wird in die Öffnung 2 des Magneten 1 auf einer Patientenliege 4 eingefahren. Im Untersuchungsraum ist im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ein Monitor 8 angeordnet, der über eine Zulei­ tung 6 mit einer Steckverbindung 9 verbunden ist. Über die Zuleitung 6 werden z. B. Videosignale, Audiosignale, Steuersi­ gnale und die Stromversorgung geführt. Über die Steckverbin­ dung 9 ist die Zuleitung 6 mit einer weiteren Zuleitung 6a verbunden, die aus dem Untersuchungsraum 2 des Kernspintomo­ graphen herausführt Diese Zuleitung 6a liegt unterhalb der Patientenliege 4 in einem Kabelkanal 5, wobei im Ausführungs­ beispiel auf beiden Seiten der Patientenliege 4 Kabelkanäle 5 angeordnet sind. Die Kabelkanäle 5 sind unmittelbar an der Außenwand der Öffnung 2 oberhalb der Teilantenne 3b ange­ bracht. Die Kabelkanäle 5 sind elektrisch leitend und geer­ det, so daß auf den Zuleitungsteil 6a kaum Hochfrequenz ein­ gekoppelt wird. Die an der Patientenliege 4 angebrachte Steckverbindung ist in Fig. 2 näher dargestellt. Sie kann z. B. in eine Anschlußeinheit 10 eingebaut sein, wobei die vom Steckerunterteil 9a kommenden Leitungen über eine Mantelwel­ lensperre 11 und erforderlichenfalls über einen Vorverstärker 13 zur Zuleitung 6a geführt werden, die dann über den Ka­ belkanal 5 aus dem Magneten herausführt.

Wie in Fig. 1 sichtbar, ist in die Zuleitung 6 eine Mantel­ wellensperre 14 eingebaut, die eine Hochfrequenzeinkopplung weitgehend dämpft. Damit besteht auch dann keine Gefahr einer unzulässig hohen Hochfrequenzeinkopplung auf den Patienten, wenn die Zuleitung 6 direkt auf dem Patienten aufliegt. Bei längeren Zuleitungen 6 können unter Umständen mehrere solcher Mantelwellensperren 14 im Abstand von ca. 30 cm eingebaut werden.

Das elektronische Gerät 8 mit Zuleitung 6 ist vergrößert in Fig. 3 dargestellt. Das Gerät selbst kann z. B. ein Videodis­ play 8a, einen Lautsprecher 8b und Bedienungselemente 8c um­ fassen. Es sei aber betont, daß das Gerät 8 in dieser Form hier nur als Anwendungsbeispiel dargestellt ist und daß sich das hier beanspruchte Prinzip auf alle elektrischen Geräte übertragen läßt, die im Sendefeld eines Kernspintomographen betrieben werden sollen und eine elektrische Zuleitung auf­ weisen.

Das Gerät 8 kann, wie in Fig. 3 gestrichelt dargestellt, selbst ebenfalls eine Mantelwellensperre 15 enthalten. Eine mögliche Ausführung für eine Mantelwellensperre ist in Fig. 4 dargestellt. Die Mantelwellensperre ist als Parallel­ schwingkreis ausgeführt, bestehend aus eine aus der Zuleitung 6 gewickelten Spule 15 und einem diese Spule überbrückenden, mit dem Mantelleiter der geschirmten Zuleitung 6 verbundenen Kondensator 14. Damit entsteht ein Resonanzkreis, der so di­ mensioniert ist, daß er auf die Betriebsfrequenz des Kern­ spintomographiegeräts abgestimmt ist. Die Mantelwellensperre verhindert die Weiterleitung der Hochfrequenzleistung auf den Schirmleiter der Zuleitung 6, die durch die Sendeantenne ein­ gekoppelt wird.

Eine zusätzliche oder auch alternative Maßnahme zur Vermei­ dung unzulässiger Hochfrequenzleistungen im Patienten bei An­ liegen der Zuleitung 6 ist in Fig. 5 dargestellt. Die Zulei­ tung 6 mit dem Innenleiter 6a, der inneren Isolierung 6b und dem koaxialen Mantelleiter 6c ist von einer dicken Isolierung 6d umgeben, die als eine Art Abstandshalter zum Patienten wirkt. Diese Maßnahme alleine kann schon ausreichend sein, eine unzulässige Hochfrequenzbelastung des Patienten bei an­ liegender Zuleitung 6 zu vermeiden. Die dicke Isolierung kann aber auch als Zusatzmaßnahme zum Einbau von Mantelwellensper­ ren in die Zuleitung vorgesehen werden.

Mit den dargestellten Maßnahmen ist es möglich, ein elektri­ sches Gerät, z. B. einen Monitor, im Sendefeld eines Kernspin­ tomographen zu betreiben, ohne daß der untersuchte Patient durch übermäßige Hochfrequenzbelastung gefährdet wird, wobei auch die Datenübertragung über die Zuleitung nicht beein­ trächtigt wird.

Claims (8)

1. Aktives elektrisches Gerät mit einer elektrischen Zulei­ tung zum Betrieb im Untersuchungsvolumen eines Kernspintomo­ graphiegeräts, dadurch gekennzeich­ net, daß in die Zuleitung (6) eine Mantelwellensperre (14) eingebaut ist, die auf die Betriebsfrequenz des Kern­ spintomographiegeräts abgestimmt ist.

2. Aktives elektrisches Gerät nach Anspruch 1, wobei die Zuleitung (6) von einer mindestens 5 mm dicken äußeren elek­ trischen Isolierung (6d) umgeben ist, die einen entsprechen­ den Abstand zwischen Auflageflächen der Zuleitung (6) und elektrischen Leitern (6c) der Zuleitung (6) sicherstellt.

3. Aktives elektrisches Gerät mit einer elektrischen Zulei­ tung (6) zum Betrieb im Untersuchungsvolumen eines Kernspin­ tomographiegeräts, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zuleitung (6) von einer minde­ stens 5 mm dicken elektrischen äußeren Isolierung (6d) umge­ ben ist, die einen entsprechenden Abstand zwischen Auflage­ flächen der Zuleitung (6) und elektrischen Leitern (6c) der Zuleitung sicherstellt.

4. Aktives elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Zuleitung (6) mit einem Steckverbinder (9b) versehen ist und die Länge der Zuleitung (6) so dimensioniert ist, daß sie vom vorgesehenen Einsatzort des Geräts (8) bis zu einem im Bereich einer Patientenliege (4) angeordneten Steckergegenstück (9a) reicht.

5. Aktives elektrisches Gerät nach Anspruch 4, wobei im Steckverbinder (9) ebenfalls eine Mantelwellensperre (11) eingebaut ist.

6. Aktives elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei im elektrischen Gerät selbst ebenfalls eine Man­ telwellensperre (15) eingebaut ist.

7. Aktives elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Video-Display beinhaltet.

8. Aktives elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Schallerzeuger beinhaltet.