DE102006053613A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Synchronisieren einer Magnetresonanzanlage mit dem Herzrhytmus eines Patienten - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Synchronisieren einer Magnetresonanzanlage mit dem Herzrhytmus eines Patienten Download PDF

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Synchronisieren einer Magnetresonanzanlage (2) mit dem Herzrhythmus eines Patienten (4), umfassend mehrere Elektroden (6, 8, 10) zum Ableiten von Elektrokardiogramm-Signalen (12) vom Körper des Patienten (4) sowie eine Auswerteeinheit (14) zum Bestimmen eines charakteristischen Triggerzeitpunkts (22) innerhalb einer Herzrhythmusperiode des Patienten (4) aus den Elektrokardiogramm-Signalen (12). Um eine Vorrichtung bereitzustellen, die auch bei hohen magnetischen Feldstärken eine zuverlässige Bestimmung charakteristischer Triggerzeitpunkte (22) innerhalb der Herzrhythmusperiode des Patienten (4) ermöglicht und die zumindest weitgehend unabhängig von äußeren Magnetfeldern wirkt, wird vorgeschlagen, dass die Auswerteeinheit (14) dazu ausgelegt ist, vor und nach dem Einbringen des Patienten (4) in die Magnetresonanzanlage (2) gewonnene Elektrokardiogramm-Signale (12) zu vergleichen, um eine magnetfeldbedingte Überhöhung wenigstens eines Charakteristikums dere Elektrokardiogramm-Signale (12) zu bestimmen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Synchronisieren einer Magnetresonanzanlage mit dem Herzrhythmus eines Patienten, umfassend mehrere Elektroden zum Ableiten von Elektrokardiogramm-Signalen vom Körper des Patienten sowie eine Auswerteinheit zum Bestimmen eines charakteristischen Triggerzeitpunkts innerhalb einer Herzrhythmusperiode des Patienten aus den Elektrokardiogramm-Signalen. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Synchronisieren einer Magnetresonanzanlage mit dem Herzrhythmus eines Patienten durch das Bestimmen eines charakteristischen Triggerzeitpunkts innerhalb einer Herzrhythmusperiode des Patienten aus den Elektrokardiogramm-Signalen von Elektroden.
  • Aus der Praxis sind Vorrichtungen bekannt, die zum Synchronisieren einer Magnetresonanzanlage mit dem Herzrhythmus eines Patienten dienen. Diese umfassen neben den Elektroden eines Elektrokardiogramm-Geräts eine Auswerteinheit zum Bestimmen eines charakteristischen Triggerzeitpunkts innerhalb einer Herzrhythmusperiode des Patienten aus den Elektrokardiogramm-Signalen der Elektroden. Der charakteristische Triggerzeitpunkt wird durch eine einfache Triggerschwelle innerhalb der aufsteigenden oder absteigenden Flanke der R-Zacke des Elektrokardiogramm-Signals bestimmt. Die Synchronisation dient der Vermeidung von Bewegungsartefakten, die dadurch erzeugt werden können, dass die Magnetresonanz-Aufnahme in unterschiedlichen Phasen innerhalb der periodischen Bewegung des Herzschlags erfolgt.
  • Während die bekannten Verfahren und Vorrichtungen im magnetfeldfreien Raum hinreichend zuverlässig arbeiten, kann es im Magnetresonanz-Hochfeld aufgrund des magnetohydrodynamischen Effekts, der auf die Turbulenzen in der Herzkammer wirkt, zu einer im Vergleich zum feldfreien Elektrokardiogramm stark überhöhten T-Welle im Kammerteil des Elektrokardiogramm-Signals kommen, so dass die Amplitude der T-Welle die Triggerschwelle erreichen kann. Die automatische Erkennung der R-Zacke ist dadurch stark erschwert.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, die bzw. das auch bei hohen magnetischen Feldstärken eine zuverlässige Bestimmung charakteristischer Triggerzeitpunkte innerhalb der Herzrhythmusperiode des Patienten ermöglicht.
  • Die auf die Vorrichtung gerichtete Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Synchronisieren einer Magnetresonanzanlage der eingangs genannten Art gelöst, bei der die Auswerteinheit erfindungsgemäß dazu ausgelegt ist, vor und nach dem Einbringen des Patienten in die Magnetresonanzanlage gewonnene Elektrokardiogramm-Signale zu vergleichen, um eine magnetfeldbedingte Überhöhung wenigstens eines Charakteristikums der Elektrokardiogramm-Signale zu bestimmen. Dadurch kann der Einfluss des Magnetfelds der Magnetresonanzanlage auf die Charakteristika der Elektrokardiogramm-Signale bestimmt werden und bei der Synchronisation der Magnetresonanzanlage mit dem Herzrhythmus eines Patienten berücksichtigt werden.
  • Die Überhöhung kann zudem als zusätzliches Kriterium zur Unterscheidung verschiedener Charakteristika des Elektrokardiogramms (EKG) genutzt werden, so dass Diagnosefehler vermieden werden können. Der Einfluss des Magnetfelds kann weitgehend eliminiert werden, wodurch eine Unabhängigkeit der Vorrichtung von den äußeren Magnetfeldern erreicht werden kann. Dadurch kann schließlich auch bei hohen magnetischen Feldstärken eine zuverlässige Bestimmung charakteristischer Triggerzeitpunkte innerhalb der Herzrhythmusperiode des Patienten gewährleistet werden und einer Verwechslung der Charakteristika kann vorgebeugt werden.
  • Als Charakteristika der Elektrokardiogramm-Signale werden in diesem Zusammenhang alle dem Fachmann geläufigen und mittels einer elektronischen Datenverarbeitung sicher detektierbaren Charakteristika des zeitlichen Verlaufs der Elektrokardiogramm-Signale bezeichnet, insbesondere Maxima, Minima, Steigungen, Wellen oder Zacken. Namentlich kommen als Charakteristika die P-Welle im Vorhofteil sowie die R-Zacke und die T-Welle im Kammerteil des Elektrokardiogramm-Signals in Betracht. Die Ableitungen durch die Elektroden können bipolare oder unipolare Ableitungen sein. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann im Zusammenhang mit Magnetresonanz- und/oder Kernspintomographen eingesetzt werden. Die Auswerteinheit kann ein Auswert- und Triggereinheit sein, die zusätzlich zu einer Auswertung eines Triggerzeitpunkts eine Triggerung durchführt.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Vorrichtung zumindest drei Elektroden zum Ableiten von Elektrokardiogramm-Signalen vom Körper des Patienten. Es können detaillierte Informationen über die Herztätigkeit gewonnen werden und es kann insbesondere aus den Signalen ein dreidimensionales Vektorkardiogramm erzeugt werden. Die Richtung, in welcher das äußere Magnetfeld das dreidimensionale Vektorkardiogramm vorwiegend verzerrt, kann durch eine einfache Projektionsoperation zumindest weitgehend eliminiert werden. Die verschiedenen möglichen Ansichten bzw. Projektionen eines dreidimensionalen Vektorkardiogramms können Informationen liefern, die ein klares Unterscheiden der verschiedenen Charakteristika ermöglichen. Eine Auswahl einer Ansicht bzw. Projektion, in welcher magnetohydrodynamische Effekte nur einen geringen Einfluss haben, kann einfach ermöglicht werden.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Auswerteinheit dazu ausgelegt ist, zum Bestimmen des charakteristischen Triggerzeitpunkts abhängig von dem Ergebnis des Vergleichs der Elektrokardiogramm-Signale vor und nach dem Einbringen des Patienten in die Magnetresonanzanlage ein Charakteristikum des Elektrokardiogramm-Signals aus mehreren Charakteristika des Elektrokardiogramm Signals auszuwählen. Aus den Veränderungen der magnet feldabhängigen Charakteristika kann auf deren Typ geschlossen werden. Insbesondere kann die T-Welle, deren Amplitude sich aufgrund magnetohydrodynamischer Effekte beim Anlegen eines starken Magnetfelds stark vergrößert, von der R-Zacke unterscheiden werden, die weitgehend unabhängig vom Magnetfeld ist.
  • Wenn die Auswerteinheit dazu ausgelegt ist, durch Projektionsoperationen aus einem höherdimensionalen Vektorkardiogramm eine Mehrzahl von Vektorkardiogrammen mit einer geringeren Dimension zu erzeugen, kann in einer besonders einfachen Weise der Einfluss des Magnetfelds verringert werden, indem die Projektionsrichtung möglichst parallel zu der Richtung gewählt wird, in welcher das Magnetfeld vorwiegend auf das dreidimensionale Vektorkardiogramm wirkt.
  • Dabei kann der Einfluss des Magnetfelds klein gehalten werden, wenn die Auswerteinheit dazu vorgesehen ist, aus der Mehrzahl von Vektorkardiogrammen mit einer geringeren Dimension zum Synchronisieren der Magnetresonanzanlage mit dem Herzrhythmus des Patienten dasjenige Vektorkardiogramm auszuwählen, das beim Vergleich der Elektrokardiogramm-Signale vor und nach dem Einbringen des Patienten in die Magnetresonanzanlage die geringsten Veränderungen zeigt.
  • Vorteilhafterweise ist die Auswerteinheit dazu ausgelegt, abhängig von dem Ergebnis des Vergleichs der Elektrokardiogramm-Signale vor und nach dem Einbringen des Patienten in die Magnetresonanzanlage einen Kanal oder eine Gruppe von Kanälen der Elektrokardiogramm-Signale zum Bestimmen des charakteristischen Triggerzeitpunkts auszuwählen. Es kann eine Reduktion des Einflusses des Magnetfelds in einer besonders einfachen Weise erfolgen. Beispielsweise kann nur derjenige Kanal oder können nur diejenigen Kanäle ausgewählt werden, die beim Vergleich der Elektrokardiogramm-Signale vor und nach dem Einbringen des Patienten in die Magnetresonanzanlage die geringsten Veränderungen zeigen.
  • In dem Spezialfall, dass der Einfluss der Mangetresonanzanlage auf alle Kanäle der Elektrokardiogramm-Signale in etwa gleich groß ist, können jedoch alle Kanäle zum Bestimmen des charakteristischen Triggerzeitpunkts ausgewählt werden.
  • Als Kenngröße für die magnetfeldabhängigen Veränderungen können die Amplitude, das Quadrat der Differenz der Amplitudenverläufe vor und nach dem Einbringen des Patienten oder eine andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Kenngröße genutzt werden.
  • Dabei ist die Auswerteinheit besonders vorteilhaft derart ausgelegt, dass sie denjenigen Kanal oder diejenige Gruppe von Kanälen zum Bestimmen des Charakteristikums der Elektrokardiogramm-Signale auswählt, deren magnetfeldbedingte Überhöhung, insbesondere bezogen auf die T-Welle, am geringsten ausfällt.
  • Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Auswerteinheit dazu ausgelegt ist, zum Bestimmen einer Überhöhung des als T-Welle ausgebildeten Charakteristikums der Elektrokardiogramm-Signale eine Höhe der T-Welle der Elektrokardiogramm-Signale vor und nach dem Einbringen des Patienten in die Magnetresonanzanlage zu vergleichen. Die Höhe des Maximums der T-Welle ist eine einfach zu erfassende Kenngröße, die aufgrund der magnetohydrodynamischen Effekte stark magnetfeldabhängig ist und sich daher als Kenngröße zum Erkennen der T-Welle besonders eignet.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Auswerteinheit zum Bestimmen einer Überhöhung des als T-Welle ausgebildeten Charakteristikums der Elektrokardiogramm-Signale eine Steigung der T-Welle der Elektrokardiogramm-Signale vor und nach dem Einbringen des Patienten in die Magnetresonanzanlage vergleichen. Die Steigung ist ebenfalls magnetfeldabhängig und leicht zu ermitteln und kann in der aufsteigenden Flanke oder in der absteigenden Flanke bestimmt werden. Um einen zuverlässigen und reproduzierbaren Wert zu erhalten wird die Stei gung besonders vorteilhaft im Wendepunkt der jeweiligen Flanke bestimmt.
  • Obwohl prinzipiell die Auswahl des Charakteristikums bzw. das Auffinden der R-Zacke auch anhand der zeitlichen Verläufe der Signale der Elektroden erfolgen kann, kann dieser Vorgang deutlich vereinfacht werden, wenn die Auswerteinheit dazu ausgelegt ist, aus den Elektrokardiogramm-Signalen wenigstens ein zwei- oder mehrdimensionales Vektorkardiogramm zu erzeugen. Das zwei- oder mehrdimensionale Vektorkardiogramm hat den Vorteil der Übersichtlichkeit.
  • Wenn die Auswerteinheit dazu ausgelegt ist, zum Bestimmen des charakteristischen Triggerzeitpunkts innerhalb einer Herzrhythmusperiode des Patienten abhängig von dem Vergleich der EKG-Signale ein Charakteristikum der Elektrokardiogramm-Signale auszuwählen, das eine geringere magnetfeldbedingte Überhöhung zeigt als wenigstens ein anderes Charakteristikum, kann eine weitgehend vom äußeren Magnetfeld der Magnetresonanzanlage unabhängige Vorrichtung erreicht werden.
  • Die auf das Verfahren gerichtete Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren der Eingangs genannten Art, bei dem erfindungsgemäß zum Bestimmen einer magnetfeldbedingten Überhöhung wenigstens eines Charakteristikums der Elektrokardiogramm-Signale vor und nach dem Einbringen des Patienten in die Magnetresonanzanlage gewonnene Elektrokardiogramm-Signale verglichen werden. Es kann der Einfluss des Magnetfelds der Magnetresonanzanlage auf die Charakteristika der Elektrokardiogramm-Signale bestimmt und bei der Synchronisation der Magnetresonanzanlage mit dem Herzrhythmus eines Patienten berücksichtigt werden.
  • Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den Zeichnungen dargestellt sind.
  • Es zeigen:
  • 1 eine Magnetresonanzanlage mit einer Vorrichtung zum Synchronisieren der Magnetresonanzanlage mit dem Herzrhythmus eines Patienten in einer schematischen Darstellung,
  • 2 ein Elektrokardiogramm-Signal mit verschiedenen Charakteristika,
  • 3 ein zweidimensionales Vektorkardiogramm mit einer T-Welle und einer R-Zacke,
  • 4a eine erste zweidimensionale Projektion eines dreidimensionalen Vektorkardiogramms und
  • 4b eine zweite zweidimensionale Projektion eines dreidimensionalen Vektorkardiogramms.
  • 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Synchronisieren einer Magnetresonanzanlage 2 mit dem Herzrhythmus eines Patienten 4. Die Vorrichtung umfasst mehrere Elektroden 6, 8, 10 zum Ableiten von Elektrokardiogramm-Signalen 12 (2) vom Körper des Patienten 4 sowie eine Auswerteinheit 14 zum Bestimmen eines charakteristischen Triggerzeitpunkts 22 (2) innerhalb einer Herzrhythmusperiode des Patienten 4 aus den Elektrokardiogramm-Signalen 12 der Elektroden 6, 8, 10. Die Auswerteinheit 14 ist einstückig mit einer Steuerungsanlage der Magnetresonanzanlage 2 ausgebildet.
  • Die Steuerungsanlage nutzt die Triggersignale, um die Aufnahme von Magnetresonanzbildern durch die Magnetresonanzanlage 2 mit dem Herzrhythmus des Patienten 4 zu synchronisieren und um so Bewegungsartefakte zu vermeiden, indem verschiedene Aufnahmen jeweils in der gleichen Phase der Herzrhythmusperiode aufgenommen werden.
  • Die Auswerteinheit 14 ist durch ein geeignetes Programm, dessen Funktion im Folgenden näher erläutert wird, dazu ausgelegt, zum Bestimmen einer magnetfeldbedingten Überhöhung wenigstens eines Charakteristikums der Elektrokardiogramm-Signale 12 die Elektrokardiogramm-Signale vor und nach dem Einbringen des Patienten 4 in die Magnetresonanzanlage 2 zu vergleichen.
  • In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung drei Elektroden 6, 8, 10 zum Ableiten von Elektrokardiogramm-Signalen 12 vom Körper des Patienten 4. Die drei Elektroden 6, 8, 10 sind so angebracht, dass die Ableitungen jeweils möglichst senkrecht zueinander stehen. Über die drei Elektroden 6, 8, 10 werden Spannungen abgegriffen, die jeweils einem Kanal zugeordnet sind. Die Auswerteinheit 14 greift die an de Elektroden 6, 8, 10 anliegenden Spannungen jeweils unmittelbar über Kabel 16, 18, 20 ab.
  • Zum Bestimmen des charakteristischen Triggerzeitpunkts 22 (2) wählt die Auswerteinheit 14 abhängig von dem Ergebnis des Vergleichs der Elektrokardiogramm-Signale vor und nach dem Einbringen des Patienten 4 in die Magnetresonanzanlage 2 ein Charakteristikum des Elektrokardiogramm-Signals 12 aus mehreren Charakteristika des Elektrokardiogramm-Signals 12 aus.
  • 2 zeigt ein typisches Elektrokardiogramm-Signal 12 eines Patienten 4 im magnetfeldfreien Raum. Das Elektrokardiogramm setzt sich aus einem Vorhofteil 24 und einem Kammerteil 26 zusammen. Der Vorhofteil 24 ist der Kontraktion des Vorhofs zugeordnet und umfasst als Charakteristikum eine P-Welle 44. Der Kammerteil 26 beginnt mit einer so genannten QRS-Phase 28, deren vorrangiges Charakteristikum die zentrale R-Zacke 30 ist, die von einer vorgelagerten, umgekehrt polarisierten Q-Zacke 32 und von einer nachgelagerten, umgekehrt polarisierten S-Zacke 34 eingerahmt ist. Ferner umfasst der Kammerteil 26 eine T-Phase 36 mit einer T-Welle 38 und einer U-Phase 40 mit einer U-Welle 42. Ohne Magnetfeld beträgt die Amplitude der T-Welle 38 etwa 1/6 bis 2/3 der Amplitude der R-Zacke 30 und die Amplitude der Q-Zacke 32 beträgt weniger als 1/4 der Amplitude der R-Zacke 30. Die Größenordnung der Amplitude der R-Zacke 30 beträgt etwa 1 mV. Im Vergleich dazu beträgt liegt die Amplitude der P-Welle 44 unter 0,25 mV.
  • In 2 ist gestrichelt eine überhöhte T-Welle 38' eingezeichnet, wie sie sich nach dem Einbringen der Patienten in die Magnetresonanzanlage 2 darstellt. Rechts neben dem eigentlichen Elektrokardiogramm-Signal 12 ist eine Eichzacke mit einer Höhe von 1 mV dargestellt.
  • Die Auswerteinheit 14 berechnet aus den erfassten Elektrokardiogramm-Signalen 12 ein dreidimensionales Vektorkardiogramm, wobei das Signal jedes Kanals bzw. jeder der drei Elektroden 6, 8, 10 eine Komponente eines dreidimensionalen Vektors bildet. Im dreidimensionalen Vektorkardiogramm findet jedes Charakteristikum des Elektrokardiogramm-Signals 12 eine Entsprechung in einer Schleife in der entstehenden Kurve, die der durch den dreidimensionalen Vektor definierte Punkt im Herzrhythmus des Patienten 4 periodisch durchläuft.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erzeugt die Auswerteinheit 14 durch Projektionsoperationen aus einem höherdimensionalen Vektorkardiogramm eine Mehrzahl von Vektorkardiogrammen mit einer geringeren Dimension. 3 zeigt als Beispiel ein zweidimensionales Vektorkardiogramm, das mittels einer Projektionsoperation auf die X-Y-Ebene aus dem dreidimensionalen Vektorkardiogramm erzeugt wurde. In 3 stellt die größere, wegen der hohen Bewegungsgeschwindigkeit des Punkts gepunktet erscheinende Schleife die R-Zacke 30 dar, während die kleinere, schmale Schleife die T-Welle 38 darstellt.
  • Im dreidimensionalen Vektorkardiogramm sind die Unterschiede zwischen der R-Zacke 30 und der T-Welle 38 klar erkennbar, und zwar auch deshalb, weil die T-Welle 38 beim Anlegen des Hochfelds der Magnetresonanzanlage 2 stark anwächst.
  • Die Auswerteinheit 14 wählt zum Bestimmen des charakteristischen Triggerzeitpunkts 22 innerhalb einer Herzrhythmusperiode des Patienten 4 ein Charakteristikum der Elektrokardiogramm-Signale 12 aus, und zwar die R-Zacke 30, das eine geringere magnetfeldbedingte Überhöhung zeigt als die T-Welle 38. Diese Auswahl erfolgt durch die Auswahl einer bestimmten Schleife im dreidimensionalen Vektorkardiogramm. Da die T-Schleife empfindlicher auf das Magnetfeld reagiert als die R-Zacke 30, entspricht das derart ausgewählte Charakteristikum mit Sicherheit der R-Zacke 30.
  • Zum Bestimmen des charakteristischen Triggerzeitpunkts 22 legt die Auswerteinheit 14 einen durch Winkel und Entfernung zum Ursprung oder durch drei Koordinatenwerte definierten Punkt bzw. Bereich 44 auf der der R-Zacke 30 entsprechenden Schleife fest. Erreicht der sich auf der Schleife bewegende Vektor diesen Bereich 44, wird der Trigger ausgelöst. Das Auslösen des Triggers bestimmt den charakteristischen Triggerzeitpunkt 22.
  • Die Auswerteinheit 14 wählt aus den drei durch die Projektionen auf die Koordinatenebenen gewonnenen, zweidimensionalen Vektorkardiogrammen (3, 4a, 4b) zum Synchronisieren der Magnetresonanzanlage 2 mit dem Herzrhythmus des Patienten 4 dasjenige Vektorkardiogramm aus, das beim Vergleich der Elektrokardiogramm-Signale 12 vor und nach dem Einbringen des Patienten 4 in die Magnetresonanzanlage 2 die geringsten Veränderungen zeigt. Das ausgewählte zweidimensionale Vektorkardiogramm (3) ist derjenigen Projektionsebene zugeordnet, die den größten Winkel zur Längsachse der Schlaufe des dreidimensionalen Vektorkardiogramms hat, welche die T-Welle 38 abbildet.
  • Die 4a und 4b zeigen die beiden weiteren zweidimensionalen Vektorkardiogramme, die neben dem in 3 dargestellten, ausgewählten Vektorkardiogramm durch die Projektion auf die Koordinatenebenen aus dem dreidimensionalen Vektorkardiogramm gewonnen wurden. Dabei zeigt 4a die Projektion auf die sagitale Ebene bzw. auf die X-Z Ebene und 4a zeigt die Projektion auf die craniale Ebene bzw. auf die Y-Z-Ebene. Nach der Auswahl der geeigneten Projektion erfolgt der eigentliche Triggervorgang durch die Auswertung der Bewegung des von den Elektrodensignalen bestimmten Vektors im zweidi mensionalen Diagramm. Der die Triggerschwelle definierende Bereich 44 bzw. Punkt wird mit der Bahnkurve auf die zweidimensionale Ebene projiziert.
  • In alternativen Ausgestaltungen der Erfindung können zweidimensionale Vektorkardiogramme durch Projektionen auf weitere, von den Koordinatenebenen verschiedene Projektionsebenen gewonnen werden. Die Auswahl der Projektionsebene kann durch das Bilden des Minimums der geeignet gewählten Kenngröße für die Veränderungen der Elektrokardiogramm-Signale 12 erfolgen.
  • In einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist die Auswerteinheit 14 dazu ausgelegt, abhängig von dem Ergebnis des Vergleichs der Elektrokardiogramm-Signale 12 vor und nach dem Einbringen des Patienten 4 in die Magnetresonanzanlage 2 einen Kanal oder eine Gruppe von Kanälen der Elektrokardiogramm-Signale 12 zum Bestimmen charakteristischen Triggerzeitpunkts 22 auszuwählen. Die Auswahl des Kanals tritt an die Stelle der Auswahl der Projektionsebene, wobei die Auswahl einer Projektionsebene aus den drei Koordinatenebenen selbstverständlich einer Auswahl eines Paars von Kanälen entspricht.
  • Umfasst die Vorrichtung mehr als 3 Elektroden 6, 8, 10 so dass ein höherdimensionales Vektorkardiogramm in einem höherdimensionalen Vektorraum erzeugt wird, kann durch eine Auswahl von Kanälen die Projektion auf eine entsprechende Hyperebene oder einen Unterraum erfolgen. Beispielsweise können durch Projektionen aus einem vierdimensionalen Vektorkardiogramm vier dreidimensionale Vektorkardiogramme und/oder sechs zweidimensionale Vektorkardiogramme gewonnen werden etc.
  • Dabei ist die Auswerteinheit 14 derart programmiert, dass die denjenigen Kanal oder diejenige Gruppe von Kanälen zum Bestimmen des Charakteristikums der Elektrokardiogramm-Signale 12 auswählt, deren magnetfeldbedingte Überhöhung am geringsten ausfällt. Als Kenngröße für die magnetfeldbedingte Überhöhung kann beispielsweise die maximale Differenz zwi schen oder die mittlere, ggf. quadrierte Differenz zwischen den Signalen vor und nach dem Einbringen des Patienten 4 in die Magnetresonanzanlage 2 gewählt werden.
  • Da die T-Welle 38 besonders empfindlich auf das äußere Magnetfeld reagiert, konzentriert sich der Datenverarbeitungsalgorithmus der Auswerteinheit 14 bei der Auswahl des Kanals bzw. der Gruppe von Kanälen besonders auf das Verhalten der T-Welle 38. Dies erfolgt dadurch, dass die Auswerteinheit 14 zum Bestimmen einer Überhöhung der T-Welle 38 die Höhe 46 derselben in den der Elektrokardiogramm-Signalen 12 vor dem Einbringen des Patienten 4 und die Höhe 46' nach dem Einbringen des Patienten 4 in die Magnetresonanzanlage 2 zu vergleichen bzw. die Differenz der beiden ermittelten Höhen 46, 46' zu bilden.
  • Alternativ oder ergänzend dazu wird in einer Weiterbildung der Erfindung zum Bestimmen einer Überhöhung der T-Welle 38 eine Steigung der T-Welle 38 der Elektrokardiogramm-Signale 12 vor und nach dem Einbringen des Patienten 4 in die Magnetresonanzanlage 2 verglichen bzw. die Differenz zwischen den beiden ermittelten Steigungen gebildet. Dazu bestimmt die Auswerteinheit 14 zunächst den Wendepunkt 50 der aufsteigenden Flanke 48 der T-Welle 38 und ermittelt dann die Steigung im Wendepunkt 50.
  • Nach alledem implementiert die oben beschriebene Vorrichtung ein Verfahren zum Synchronisieren einer Magnetresonanzanlage 2 mit dem Herzrhythmus eines Patienten 4 durch das Bestimmen eines charakteristischen Triggerzeitpunkts 22 innerhalb einer Herzrhythmusperiode des Patienten 4 aus den Elektrokardiogramm-Signalen 12 von Elektroden 6, 8, 10.
  • In dem erfindungsgemäßen Verfahren werden zum Bestimmen einer Überhöhung wenigstens eines Charakteristikums der Elektrokardiogramm-Signale 12 die Elektrokardiogramm-Signale 12 vor und nach dem Einbringen des Patienten 4 in die Magnetresonanzanlage 2 verglichen.

Claims (12)

  1. Vorrichtung zum Synchronisieren einer Magnetresonanzanlage (2) mit dem Herzrhythmus eines Patienten (4), umfassend mehrere Elektroden (6, 8, 10) zum Ableiten von Elektrokardiogramm-Signalen (12) vom Körper des Patienten (4) sowie eine Auswerteinheit (14) zum Bestimmen eines charakteristischen Triggerzeitpunkts (22) innerhalb einer Herzrhythmusperiode des Patienten (4) aus den Elektrokardiogramm-Signalen (12), dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteinheit (14) dazu ausgelegt ist, vor und nach dem Einbringen des Patienten (4) in die Magnetresonanzanlage (2) gewonnene Elektrokardiogramm-Signale (12) zu vergleichen, um eine magnetfeldbedingte Überhöhung wenigstens eines Charakteristikums der Elektrokardiogramm-Signale (12) zu bestimmen.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zumindest drei Elektroden (6, 8, 10) zum Ableiten von Elektrokardiogramm-Signalen (12) vom Körper des Patienten (4).
  3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteinheit (14) dazu ausgelegt ist, zum Bestimmen des charakteristischen Triggerzeitpunkts (22) abhängig von dem Ergebnis des Vergleichs der Elektrokardiogramm-Signale (12) vor und nach dem Einbringen des Patienten (4) in die Magnetresonanzanlage (2) ein Charakteristikum der Elektrokardiogramm-Signale (12) aus mehreren Charakteristika der Elektrokardiogramm-Signale (12) auszuwählen.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteinheit (14) dazu ausgelegt ist, durch Projektionsoperationen aus einem höherdimensionalen Vektorkardiogramm eine Mehrzahl von Vektorkardiogrammen mit einer geringeren Dimension zu erzeu gen.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteinheit (14) dazu vorgesehen ist, aus der Mehrzahl von Vektorkardiogrammen mit einer geringeren Dimension zum Synchronisieren der Magnetresonanzanlage (2) mit dem Herzrhythmus des Patienten (4) dasjenige Vektorkardiogramm auszuwählen, das beim Vergleich der Elektrokardiogramm-Signale (12) die Elektrokardiogramm-Signale (12) vor und nach dem Einbringen des Patienten (4) in die Magnetresonanzanlage (2) die geringsten Veränderungen zeigt.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteinheit (14) dazu ausgelegt ist, abhängig von dem Ergebnis des Vergleichs der Elektrokardiogramm-Signale (12) vor und nach dem Einbringen des Patienten (4) in die Magnetresonanzanlage (2) einen Kanal oder eine Gruppe von Kanälen der Elektrokardiogramm-Signale (12) zum Bestimmen des charakteristischen Triggerzeitpunkts (22) auszuwählen.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteinheit denjenigen Kanal oder diejenige Gruppe von Kanälen zum Bestimmen des Charakteristikums der Elektrokardiogramm-Signale (12) auswählt, dessen bzw. deren magnetfeldbedingte Überhöhung am geringsten ausfällt.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteinheit (14) dazu ausgelegt ist, zum Bestimmen einer Überhöhung des als T-Welle (38) ausgebildeten Charakteristikums der Elektrokardiogramm-Signale (12) eine Höhe (46) der T-Welle (38) der Elektrokardiogramm-Signale (12) vor und nach dem Einbringen des Patienten (4) in die Magnetresonanzanlage (2) zu vergleichen.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteinheit (14) dazu ausgelegt ist, zum Bestimmen einer Überhöhung des als T-Welle (38) ausgebildeten Charakteristikums der Elektrokardiogramm-Signale (12) eine Steigung der T-Welle (38) der Elektrokardiogramm-Signale (12) vor und nach dem Einbringen des Patienten (4) in die Magnetresonanzanlage (2) zu vergleichen
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteinheit (14) dazu ausgelegt ist, aus den Elektrokardiogramm-Signalen (12) wenigstens ein zweidimensionales Vektorkardiogramm zu erzeugen.
  11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteinheit (14) dazu ausgelegt ist, zum Bestimmen des charakteristischen Triggerzeitpunkts (22) innerhalb einer Herzrhythmusperiode des Patienten (4) ein Charakteristikum der Elektrokardiogramm-Signale (12) auszuwählen und auszuwerten, das eine geringere magnetfeldbedingte Überhöhung zeigt als wenigstens ein anderes Charakteristikum.
  12. Verfahren zum Synchronisieren einer Magnetresonanzanlage (2) mit dem Herzrhythmus eines Patienten (4) durch das Bestimmen eines charakteristischen Triggerzeitpunkts (22) innerhalb einer Herzrhythmusperiode des Patienten (4) aus den Elektrokardiogramm-Signalen (12) von Elektroden (6, 8, 10), dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestimmen einer magnetfeldbedingten Überhöhung wenigstens eines Charakteristikums der Elektrokardiogramm-Signale (12) vor und nach dem Einbringen des Patienten (4) in die Magnetresonanzanlage (2) gewonnene Elektrokardiogramm-Signale (12) verglichen werden.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016220473A1 (de) * 2016-10-19 2018-04-19 Siemens Healthcare Gmbh Detektieren und Unterdrücken von Störsignalen eines differenziellen Spannungsmesssystems

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8467882B2 (en) 2011-03-29 2013-06-18 Medtronic, Inc. Magnetic field detection using magnetohydrodynamic effect
US8437862B2 (en) 2011-03-29 2013-05-07 Medtronic, Inc. Magnetic field detection using magnetohydrodynamic effect
WO2023046819A1 (en) * 2021-09-23 2023-03-30 Koninklijke Philips N.V. Systems and methods for correcting an ecg signal in an mri environment

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999004688A1 (en) * 1997-07-23 1999-02-04 Koninklijke Philips Electronics N.V. Ecg triggered mr imaging method and apparatus

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4991587A (en) * 1985-08-09 1991-02-12 Picker International, Inc. Adaptive filtering of physiological signals in physiologically gated magnetic resonance imaging
US4887609A (en) * 1987-05-13 1989-12-19 The Methodist Hospital System Apparatus and method for filtering electrocardiograph signals
US6073039A (en) * 1997-11-07 2000-06-06 The United States Of America As Represented By The Department Of Health And Human Services Device and method for real-time monitoring of an electrocardiogram during magnetic resonance imaging
US7738943B2 (en) * 2004-11-19 2010-06-15 General Electric Company System and method for identifying periodic motion complexes for MR imaging triggering
DE102005049862A1 (de) * 2005-10-18 2007-04-26 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Bewegungskorrektur bei der Bildgebung des Herzens

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999004688A1 (en) * 1997-07-23 1999-02-04 Koninklijke Philips Electronics N.V. Ecg triggered mr imaging method and apparatus

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Deklerck R., Schelkens P., Taeymans Y., Lafruit G., Cornelis J.: "An ECG trigger module for the acquisition of cardiac MR images", IN: Computers in Cardiology 1994 Bethesda, MD, USA 25-28 Sept. 1994, Los Alamitos, CA, USA, IEEE Comput. Soc, US, S. 533-536 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016220473A1 (de) * 2016-10-19 2018-04-19 Siemens Healthcare Gmbh Detektieren und Unterdrücken von Störsignalen eines differenziellen Spannungsmesssystems
US10426406B2 (en) 2016-10-19 2019-10-01 Siemens Healthcare Gmbh Detecting and suppressing noise signals of a differential voltage measuring system

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