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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung der Positionierung eines Untersuchungsobjekts in einer Magnetresonanzanlage und eine Magnetresonanzanlage hierfür. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur Überprüfung der Positionierung und eine Magnetresonanzanlage für eine erhöhte Patientensicherheit, wobei eine mögliche Schädigung des Patienten durch die Bildung von geschlossenen Stromschleifen durch die Schaltung von Magnetfeldgradienten verhindert wird.
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Untersuchungen mithilfe eines Magnetresonanztomographen werden bei verschiedenen medizinischen Fragestellungen angewandt. Hierbei sind immer kürzere Untersuchungszeiten erwünscht, einerseits aus Kostengründen, andererseits, um Bilder von sich bewegenden Organen machen zu können. Zur Aufnahme von MR-Bildern werden Hochfrequenzpulse in Verbindung mit magnetischen Gradientenfeldern verwendet, die in möglichst kurzen Schaltzeiten an- und abgeschaltet werden, um die Aufnahmezeit eines MR-Bildes zu verkürzen, aber auch zur Kontrastoptimierung.
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Gleichzeitig muss jedoch die Patientensicherheit gewährleistet werden. Bei Hochfrequenzpulsen, die in kurzen Zeiten ein- und abgeschaltet werden, kann sich das Problem ergeben, dass bei ungünstiger Positionierung des Aufnahmeobjekts, das heißt des Patienten, sich geschlossene Stromschleifen ergeben, die durch zeitlich verändernde Magnetfelder im Körper des Untersuchungsobjekts induziert werden. Hierbei steigt die induzierte Spannung und damit der in den Körper induzierte Strom in dem Maße an, wie die zeitliche Änderung des Magnetfeldes ansteigt. Sie ist ferner abhängig von Form, Lage und Größe möglicher Stromschleifen. Folglich sollte bei der Positionierung eines Patienten vor der MR-Untersuchung darauf geachtet werden, dass sich durch die Lagerung des Patienten keine geometrischen Figuren ergeben, die zu geschlossenen Stromkreisen führen könnten. Diese können sich unter anderem dann ergeben, wenn sich die Extremitäten gegenseitig berühren, oder wenn eine Körperextremität einen anderen Bereich des Körpers berührt. Aufgabe des Bedienpersonals von Magnetresonanzanlagen ist es folglich die Lagerung von Patienten zu überwachen und hierbei sicherzustellen, dass derartige geschlossene Stromschleifen verhindert werden.
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Diese geschlossenen Stromschleifen, die zu Verbrennungen am untersuchten Patienten führen können, treten nicht zwingend auf, wenn sich durch die Positionierung des Patienten eine Stromschleife bilden kann. Nichtsdestoweniger muss für die Patientensicherheit sichergestellt werden, dass die Stromschleifen während der MR-Untersuchung nicht auftreten können. Weiterhin wurde es in letzter Zeit durch neue Techniken möglich Ganzkörperaufnahmen mithilfe magnetischer Kernresonanz zu erhalten. Dies wird unter anderem dadurch erreicht, dass die Patientenliege mit dem darauf befindlichen Patienten entweder kontinuierlich oder schrittweise durch die Magnetresonanzanlage geschoben wird, wobei jeweils von dem im Magneten befindlichen Körperteil MR-Bilder aufgenommen werden und diese anschließend zusammengesetzt werden.
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Die
DE 101 60 075 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betrieb eines Diagnosegeräts, bei dem mit Hilfe von Bilddaten zwischen zwei verschiedenen Aufnahmen die Lageveränderung eines Untersuchungsobjekts festgestellt wird.
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Aus der
US 2002/0042566 A1 ist eine MR-Anlage und ein Verfahren zur Überwachung der Positionierung eines Patienten mit Hilfe von Positionssensoren und Kameras bekannt.
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Aus „Sicherheitsaspekte zur Vermeidung strominduzierter Hautverbrennungen in der MRT” in Der Radiologe, Sept. 1998, Vol. 38, Nr. 9, Seiten 759–763 ist bekannt, dass bei Einstrahlung von Hochfrequenzpulsen strominduzierte Hautverbrennungen auftreten können.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Patientensicherheit zu erhöhen, und auf einfache Weise die Bildung geschlossener Stromschleifen bei der Lagerung der Patienten zu erkennen und zu verhindern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind jeweils bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Magnetresonanzanlage bereitgestellt, die eine Bildaufnahmeeinheit aufweist, die mittels magnetischer Kernresonanz Bilder eines Untersuchungsobjekts aufnimmt. Weiterhin ist eine Bildverarbeitungseinheit vorgesehen, die die aufgenommenen Bilder des Untersuchungsobjekts nach geometrischen Figuren in dem Untersuchungsobjekt absucht, die geschlossene Stromschleifen im Untersuchungsobjekt ergeben könnten. Weiterhin ist eine Informationseinheit vorgesehen, die eine Bedienperson der Magnetresonanzanlage darüber informiert, wenn die Bildverarbeitungseinheit in den aufgenommenen Bildern eine geometrische Figur entdeckt hat, die zu geschlossenen Stromschleifen führen könnte. Durch die neuen Aufnahmetechniken ist es möglich geworden Übersichtsaufnahmen zu erhalten, die einen größeren Teil des Untersuchungsobjekts abdecken, was mit herkömmlichen MR-Techniken nicht möglich war, da der Bildaufnahmebereich (field of view) bisher auf einen Teilbereich beschränkt war. Hierdurch konnten die aufgenommenen MR-Bilder nur bedingt dazu verwendet werden, Stromschleifen zu detektieren. Erfindungsgemäß ist es nun möglich, die MR-Bilder, die einen großen Bereich des Körpers des Untersuchungsobjekts abdecken können, zu verwenden und auf geometrische Formen hin zu untersuchen, die geschlossene Stromschleifen ergeben könnten. Insbesondere wenn der Patient mit Tüchern oder mit Empfangsspulen bedeckt ist, ist es für die Bedienperson der Magnetresonanzanlage nicht einfach, die Positionierung des Patienten daraufhin zu überwachen, dass derartige Stromschleifen verhindert werden. Erfindungsgemäß kann nun das aufgenommene MR-Bild dazu verwendet werden, derartige Stromschleifen zu erkennen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die MR-Anlage eine Datenbank mit Referenzbildern von Untersuchungsobjekten auf, wobei die Referenzbilder verschiedene Positionierungen der Untersuchungsobjekte aufweisen, die geschlossene Stromkreise in den Untersuchungsobjekten ergeben könnten, wobei die Bildverarbeitungseinheit die aufgenommenen Bilder mit den Referenzbildern vergleicht. Einfache Formen von geschlossenen Stromkreisen, wie beispielsweise durch die Berührung der beiden Unterschenkel, sowie das Kontaktieren des Körpers durch die Arme können auf Referenzbildern abgebildet werden, sodass durch Vergleich der aufgenommenen MR-Bilder mit den Referenzbildern derartige Positionierungen sicher erkannt werden können.
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In einer bevorzugten Ausführungsform nimmt die Bildaufnahmeeinheit Übersichtsbilder des Körpers des Untersuchungsobjekts (des Patienten) inklusive der Extremitäten auf, wobei das Untersuchungsobjekt entweder schrittweise oder kontinuierlich durch die Magnetresonanzanlage gefahren wird, wenn das Untersuchungsobjekt nicht vollständig durch eine Aufnahme eines MR-Bildes abgebildet werden kann. Bevorzugt werden die Extremitäten wie Arme und Beine vollständig aufgenommen, da sich durch verschiedene Arm- oder Beinpositionierungen am wahrscheinlichsten geschlossene Stromschleifen ergeben können.
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Auch bei den Übersichtsaufnahmen werden zur Ortskodierung magnetische Gradientenfelder in Verbindung mit HF-Pulsen verwendet. Bevorzugt wird bei den Bildgebungssequenzen zur Erzeugung von Übersichtsbildern jedoch HF verwendet, die nicht in sehr kurzen Zeiten an- oder abgeschaltet werden. Eine Gefahr für die Patientensicherheit kann sich theoretisch immer dann ergeben, wenn HF-Pulse in sehr kurzen Zeiten an- und abgeschaltet werden, und wenn gleichzeitig der Patient derart gelagert ist, dass die Stromschleife eine große Fläche umgibt. Bevor bei der Patientenuntersuchung derartig Bildgebungssequenzen verwendet werden, kann durch Aufnehmen von Übersichtsbildern sichergestellt werden, dass keine Geometrien vorliegen, die zu geschlossenen Stromkreisen führen könnten.
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Weiterhin kann die Magnetresonanzanlage eine Laserzeigervorrichtung oder andere Lichtzeiger aufweisen, die die Stelle am Untersuchungsobjekt markiert, bei der sich durch Berühren von zwei verschiedenen Körperteilen des Untersuchungsobjekts ein geschlossener Stromkreis ergeben könnte. Hierdurch kann die Bedienperson der Magnetresonanzanlage sofort auf die kritische Stelle aufmerksam gemacht werden und auf eine Umlagerung des Untersuchungsobjekts hinwirken.
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Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch ein Verfahren zur Überprüfung der Positionierung eines Untersuchungsobjekts in einer Magnetresonanzanlage gelöst, mit den folgenden Schritten: Zuerst wird zumindest ein Bild des Untersuchungsobjekts mittels magnetischer Kernresonanz aufgenommen. Anschließend wird das erzeugte Magnetresonanzbild durch eine Bildverarbeitungseinheit nach geometrischen Figuren im Untersuchungsobjekt abgesucht, die geschlossene Stromschleifen im Untersuchungsobjekt ergeben könnten. Wenn in den aufgenommenen Magnetresonanzbildern eine geometrische Figur entdeckt wurde, die zu geschlossenen Stromkreisen führen könnte, wird die Bedienperson der Magnetresonanzanlage informiert. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass auf dem Bildschirm der Bedienperson eine Meldung angezeigt wird, dass die jetzige Positionierung zu Stromschleifen führen könnte.
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Weiterhin können bei der Suche nach geometrischen Figuren die aufgenommenen Bilder mit Referenzbildern einer Datenbank verglichen werden, wobei die Referenzbilder verschiedene Positionierungen des Untersuchungsobjekts aufweisen, die geschlossene Stromkreise in dem Untersuchungsobjekt ergeben könnten.
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Ebenso ist es möglich in den aufgenommenen MR-Bildern nach freien Flächen zu suchen, die von dem Körper des Untersuchungsobjekts, bzw. den verschiedenen Körperteilen des Untersuchungsobjekts, insbesondere den Extremitäten, eingeschlossen werden.
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Um die bestmögliche Vorhersage treffen zu können, ob sich Stromschleifen im Körper des Untersuchungsobjekts ergeben könnten, werden bevorzugt Übersichtsbilder des Körpers inklusive aller Extremitäten aufgenommen, wobei wie vorher erwähnt das Untersuchungsobjekt entweder schrittweise oder kontinuierlich durch die Magnetresonanzanlage geschoben wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird auf eine geschlossene Stromschleife im Untersuchungsobjekt geschlossen, wenn sich die Extremitäten des Körpers gegenseitig berühren (beispielsweise der eine Fuß berührt den anderen, der eine Arm berührt den anderen Arm, ein Arm berührt ein Bein oder einen anderen Bereich des Körpers). Weiterhin kann auch eine geschlossene Stromschleife erkannt werden, wenn die Extremitäten des Körpers einen anderen Bereich des Körpers berühren, beispielsweise wenn der Arm den Kopf oder den Oberkörper berührt.
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Um die Patientensicherheit weiter zu erhöhen, kann eine geschlossene Stromschleife nicht nur in dem Fall identifiziert werden, in dem eine Berührung der verschiedenen Körperteile vorliegt, es kann auch eine Warnung an die Bedienperson herausgegeben werden, wenn sich die verschiedenen Bereiche des Körpers bis auf einen vorbestimmten Abstand, z. B. um mehr als 1 cm einander annähern. Selbstverständlich kann auch ein anderer Mindestabstand gewählt werden.
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Zur Überprüfung der MR-Bilder auf geschlossene Stromkreise können Bilder mit transversaler, koronarer oder sagittaler Schnittebene gebildet werden. Diese Bilder können anschließend auf die geometrischen Figuren untersucht werden, die geschlossene Stromschleifen im Untersuchungsobjekt ergeben könnten. Weiterhin ist es möglich aus den aufgenommenen Bilddaten Volumendatensätze des Körpers zu bilden, sodass auch schräge Schnittebenen auf Bildung von Stromschleifen untersucht werden können.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist es möglich die während der eigentlichen MR-Untersuchung aufgenommenen Bilder nach geometrischen Figuren hin abzusuchen, die geschlossene Stromschleifen im Untersuchungsobjekt ergeben könnten. Hierdurch kann die Bewegung des Untersuchungsobjekts im Laufe der Untersuchung überwacht werden. MR-Untersuchungen können sich über mehrere Minuten bis zu einer viertel oder halben Stunde oder auch länger hinziehen, sodass eine Bewegung des Körpers nicht ausgeschlossen werden kann. Sollte sich die untersuchte Person in ihrer Positionierung derart verändern, dass während der eigentlichen MR-Untersuchungen Stromschleifen auftreten könnten, kann auch in diesem Fall die Bedienperson darüber informiert werden, wenn eine derartige Stromschleife in den Bildern entdeckt wird.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen MR-Anlage,
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2 Beispiele geometrischer Figuren, die zu geschlossenen Stromschleifen im Untersuchungsobjekt führen könnten; und
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3 ein Flussdiagramm zum Betreiben einer MR-Anlage gemäß der vorliegenden Erfindung.
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In 1 ist eine Magnetresonanzanlage schematisch dargestellt, mit der mögliche Stromschleifen bei der Patientenpositionierung sicher erkannt werden können. Die in 1 gezeigte Magnetresonanzanlage 10 weist einen Magneten 11 zur Erzeugung des Grundmagnetfelds auf, in die auf einer Patientenliege 12 ein Untersuchungsobjekt, hier ein Patient 13 eingeführt werden kann. Die Patientenliege 12 ist in Z-Richtung verschiebbar. Der Magnet 11 mit der Patientenliege 12 und dem Patienten 13 sind üblicherweise in einer abgeschirmten Kabine 14 angeordnet. Zur Steuerung der Magnetresonanzanlage ist eine Steuereinheit 15 vorgesehen, die mit der MR-Anlage in der Kabine 14 verbunden ist. Die Steuereinheit 15 weist eine Bildaufnahmeeinheit 16 auf, mit der gesteuert wird, auf welche Weise MR-Bilder des Patienten 13 aufgenommen werden, d. h. wie die Gradienten und die HF-Pulse zur Anregung der Spins geschaltet werden. Weiterhin ist eine Bildverarbeitungseinheit 17 vorgesehen, die die von der Bildaufnahmeeinheit 16 aufgenommenen MR-Bilder erzeugt bzw. rekonstruiert und dann nach geometrischen Figuren untersucht, die geschlossene Stromschleifen im Körper des Patienten 13 ergeben könnten. Bei der Suche nach geschlossenen Stromschleifen kann beispielsweise auf eine Datenbank 18 zugegriffen werden, die Referenzbilder enthält, die verschiedene Positionierungen von Patienten enthält, die zu geschlossenen Stromkreisen führen könnten. Selbstverständlich kann die Bildverarbeitungseinheit auch andere Bildverarbeitungsmethoden verwenden, um geschlossene Stromschleifen in den Bildern zu erkennen. Beispielsweise kann die Bildverarbeitungseinheit nach freien Flächen suchen, die vollständig von einem Bereich des Körpers des Patienten umgeben sind. Weiterhin kann der Kontur des Körpers gefolgt werden und untersucht werden, ob sie einen anderen Teil des Körpers berührt. Bildverarbeitungsverfahren dieser Art sind an sich dem Fachmann bekannt und werden folglich nicht im Detail erläutert.
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Für eine sichere Erkennung von Stromschleifen ist es notwendig, dass der Körper vollständig mit allen Extremitäten aufgenommen wird. Hierfür kann die Patientenliege 12 entweder kontinuierlich oder schrittweise durch den Magneten 11 in Z-Richtung verschoben werden. Die sich ergebenden MR-Bilder werden anschließend zu einem vollständigen Abbild des Patienten zusammengefügt und können dann auf eventuelle Stromschleifen untersucht werden. Wird eine geschlossene Stromschleife durch die Bildverarbeitungseinheit 17 erkannt, kann eine Lasersteuerung 19 einen nicht gezeigten Laser ansteuern, so dass die Stelle am Körper des Patienten markiert wird, an der sich durch Berühren verschiedener Körperteile der Stromkreis schließen würde. Eine Informationseinheit 20, beispielsweise eine Anzeigeeinheit informiert die Bedienperson über die gefundene eventuelle Stromschleife.
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In 2 sind beispielhafte Lagerungen abgebildet, die zu Stromschleifen führen könnten. Die in 2 dargestellten Abbildungen könnten beispielsweise als Referenzbilder dienen, die in der Datenbank 18 enthalten sind. Diese Referenzbilder können dann mit den aufgenommenen MR-Bildern verglichen werden, um mögliche Stromschleifen zu entdecken. In den dargestellten eingekreisten Bereichen berühren sich verschiedene Körperteile des Patienten, wodurch sich die in 2 dargestellten Stromschleifen ergeben könnten. In der ganz links dargestellten Position berühren sich die Beine an ihrem unteren Ende, sodass sich eine Stromschleife gebildet durch die Beine, den Berührungspunkt und den Rumpf ergeben könnte. Bei der linken der mittleren Figuren kann sich eine Stromschleife durch die Tatsache ergeben, dass die Arme bzw. die Hände den Körper berühren. Bei der rechten der mittleren Figur ergibt sich eine Stromschleife durch Kontaktieren der Arme, und bei der rechten dargestellten Figur kann sich eine Stromschleife durch die Tatsache ergeben, dass sich die Beine an den Knien innen berühren. Diese und andere mögliche Positionierungen können als Referenzbilder in der Datenbank 18 gespeichert sein und beim Auffinden von geschlossenen Stromschleifen helfen, indem die aufgenommenen Bilder mit den gezeigten Positionen verglichen werden. Wird eine mögliche Stromschleife detektiert, kann mit einer an der MR-Anlage vorhandenen Lasereinheit (nicht gezeigt) der Kontaktierungspunkt markiert werden, wobei die Lasersteuerung 19 beispielsweise die Berührungspunkte der verschiedenen Körperteile markiert. Weiterhin kann die Bedienperson über die Informationseinheit 20 informiert werden, dass eine mögliche Stromschleife detektiert wurde.
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In 3 sind die Schritte dargestellt, mit denen geschlossene Stromschleifen detektiert werden können. In einem ersten Schritt 31 werden Übersichts-MR-Bilder des Patienten aufgenommen, wobei vorzugsweise der gesamte Körper des Patienten 13 inklusive seiner Extremitäten aufgenommen wird, da wie in 2 zu erkennen ist, die Stromschleifen zumeist durch die Anordnungen der Extremitäten induziert werden.
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Anschließend werden die im Schritt 31 aufgenommenen Übersichtsbilder im Schritt 32 weiterverarbeitet und nach geometrischen Figuren abgesucht, die geschlossene Stromschleifen im Untersuchungsobjekt ergeben könnten. Hierbei kann wie vorher erwähnt ein Vergleich zwischen dem aufgenommenen MR-Bild und den Referenzbildern durchgeführt werden. Ebenso können andere Bildverarbeitungsmethoden verwendet werden, beispielsweise kann nach den freien Flächen gesucht werden, die vollständig von zumindest einem Körperteil umgeben sind. Ebenso kann bei den Konturen des Patienten im MR-Bild untersucht werden, ob diese den restlichen Körper berühren. Es kann auch jedes andere Bildverarbeitungsverfahren verwendet werden, mit dem Stromschleifen erkannt werden können.
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In Schritt 33 wird anschließend untersucht, ob die Positionierung des Patienten derart erfolgt ist, dass sich eine Stromschleife ergeben würde. Wird dies im Schritt 33 verneint, kann die Patientenuntersuchung wie gewünscht fortgeführt werden, und es können die MR-Bilder mit den Bildsequenzen verwendet werden, die für die Beantwortung der klinischen Fragestellung notwendig sind (Schritt 34).
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Wird in den aufgenommenen MR-Übersichtsbildern bei der Positionierung des Patienten eine Stromschleife erkannt, wird in einem Schritt 35 die Bedienperson informiert, dass eventuell Stromschleifen auftreten könnten. Die Bedienperson kann dann reagieren und den Patienten neu positionieren. Optional kann in einem Schritt 36 mit einem Laser die Stelle markiert werden, bei der sich durch Berühren von verschiedenen Körperteilen der Stromkreis schließen könnte. Wurde der Patient neu positioniert, kann wieder im Schritt 31 mit einer Übersichtsaufnahme begonnen werden.
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In einem weiteren Schritt kann optional die Lagerung des Patienten während der Patientenuntersuchungpositionierung weiter überwacht werden, indem die während der übrigen Untersuchung aufgenommenen MR-Bilder ebenso auf Stromschleifen hin abgesucht werden (Schritt 37). Die Bildung von Stromschleifen ist möglich, da der Patient sich während der Untersuchung bewegt haben kann. Ist dies der Fall, kann wie im Schritt 35 die Bedienperson informiert werden. Werden keine möglichen neuen Stromschleifen detektiert, kann die Untersuchung zu Ende geführt werden (Schritt 38).
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Zusammenfassend steigert die vorliegende Erfindung die Patientensicherheit, da auf zuverlässige Weise das Entstehen von Stromschleifen detektiert und damit verhindert werden kann. Der Arbeitsablauf kann automatisiert werden, sodass die Bedienperson nicht mehr visuell den Patienten überwachen muss, sofern dies überhaupt möglich ist.
