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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Detektion der Lage einer Untersuchungsperson in einer Magnetresonanzanlage,
insbesondere zur Detektion der Position und/oder der Lagerung einer
Untersuchungsperson auf einem Liegetisch in einer Magnetresonanzanlage.
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Bei
einer bildgebenden Magnetresonanzmessung (MR-Messung) nimmt die
Güte der Bilder, die Dichte der Schichten, in denen bildgebende MR-Messungen
vorgenommen werden, als auch die Geschwindigkeit, mit der gemessen
werden kann, mit der eingestrahlten Hochfrequenz-Leistung (HF-Leistung)
zu. Aufgrund der Absorption der Hochfrequenz-Strahlung (HF-Strahlung)
im Körpergewebe kann nur eine bestimmte maximale HF-Leistung verwendet
werden. Die maximal zulässige Absorption ist gesetzlich
festgelegt mit Grenzwerten für die spezifische Absorptionsrate
(SAR), die sich nach verschiedenen Teilbereichen des menschlichen
Körpers unterscheiden.
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Während
einer MR-Messung wird die eingestrahlte HF-Leistung fortlaufend überwacht,
um die gesetzlich vorgeschriebenen SAR-Grenzwerte nicht zu überschreiten.
Die SAR-Überwachung ermittelt abhängig von den
in der Magnetresonanzanlage (MR-Anlage) exponierten Körperregionen
den Grenzwert für die erlaubte HF-Leistung und überwacht
fortlaufend dessen Einhaltung.
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Jedoch
ist während einer MR-Messung nur die Position des Liegetischs,
auf welchem eine Untersuchungsperson liegt, ableitbar. Für
die Bestimmung der exponierten Körperregionen werden daher
zusätzliche Informationen über die Position der
Untersuchungsperson auf dem Liegetisch (Anfangs- und Endpositionen
des Körpers) und über die Lagerung der Untersuchungsperson
(Kopf oder Füße voran) benötigt. Nur
mit diesen Daten ist es für die SAR-Überwachung
möglich, für eine geplante MR-Messung exakt zu
bestimmen, welche Körperregionen bei welcher Liegetischposition
innerhalb des Gerätes liegen werden.
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Bei
MR-Messungen, bei denen der Liegetisch während der MR-Messung
verfahren wird (so genannte move during scan Messungen, MDS-Messungen),
ist das Problem noch verstärkt. Während diesen
MR-Messungen müssen anhand der aktuellen Liegetischpositionen
die exponierten Körperregionen fortlaufend bestimmt werden,
um gegebenenfalls einen anderen Grenzwert für die HF-Leistung
zu ermitteln und zu überwachen.
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Es
besteht also das Problem, das für die Bestimmung der exponierten
Körperregionen und die Überwachung der SAR-Grenzwerte
Informationen über die Position und Lagerung der Untersuchungsperson
auf dem Liegetisch benötigt werden.
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Herkömmliche
MR-Anlagen sind derzeit nicht darauf ausgelegt, die Position und
Lagerung einer Untersuchungsperson automatisch festzustellen.
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Bei
MR-Anlagen nach dem Stand der Technik wird das vorliegende Problem
teilweise gelöst, indem der Anwender gezwungen wird, die
Lagerung einer Untersuchungsperson bei der Registrierung der Untersuchungsperson
manuell einzugeben. Die Körpergröße der
Person kann zwar ebenfalls eingegeben werden, dieses Feld ist jedoch
optional und wird erfahrungsgemäß selten ausgefüllt.
Jedoch ist auch bei Eingabe der Körpergröße
die exakte Position der Körperenden der Untersuchungsperson
auf dem Liegetisch nicht bekannt. Insbesondere ist die genaue Kenntnis
der Kopfposition des Patienten von Bedeutung, weil für
diese Körperregion der niedrigste SAR-Grenzwert besteht,
der die erlaubte HF-Leistung am stärksten begrenzt.
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Fehlende
Informationen werden bei diesen herkömmlichen MR-Untersuchungen
durch Plausibilitätsannahmen ermittelt. So wird beispielsweise
bei einer Lagerung mit dem Kopf voran angenommen, dass der Kopf
an der Position der Kopfspule liegt, wenn diese Spule angeschlossen
ist. Die wahrscheinliche Körpergröße
der Untersuchungsperson wird anhand ihres Alters, das ebenfalls
als Pflichtfeld bei der Registrierung auszufüllen ist,
aus statistischen Bevölkerungsdaten ermittelt. Auf Basis
der wahrscheinlichen Körpergröße werden
von der SAR-Überwachung Annahmen über die Positionen der
verschiedenen Körperregionen relativ zu der MR-Anlage gemacht.
Diese Annah men können sehr ungenau sein, da die tatsächliche
Größe der Untersuchungsperson stark vom statistischen
Mittel abweichen kann. Darüber hinaus sind bei einer Lagerung
mit den Füßen voran diese Annahmen nicht mehr
zuverlässig möglich. Es wird lediglich eine worst-case-Abschätzung
des SAR-Grenzwertes für den gesamten Körper durchgeführt.
Aufgrund der hierbei notwendigen Sicherheitstoleranzen führt
diese Abschätzung im Allgemeinen zu niedrigen zulässigen
HF-Leistungen, wodurch teilweise große Einschränkungen
in der Leistungsfähigkeit (Anzahl der Schichten, Flipwinkel)
der betroffenen MR-Messungen verursacht werden.
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Bei
anderen MR-Anlagen des Standes der Technik wird das Problem auch
umgangen, indem vereinfachte SAR-Modelle zur Bestimmung der maximal
zulässigen HF-Leistung verwendet werden. Diese Modelle
sind weitgehend unabhängig von der Position und Lagerung
einer Untersuchungsperson. Durch die fehlende Diskriminierung der
exponierten Körperregionen kann im Allgemeinen nur eine
geringere HF-Leistung verwendet werden, als nach den gesetzlichen
SAR-Grenzwerten für die jeweilige Körperregion
möglich wäre. Dadurch ist die Leistungsfähigkeit
der MR-Messungen bei diesen herkömmlichen MR-Anlagen gegenüber
MR-Messungen mit der maximalen gesetzlich erlaubten HF-Leistung
eingeschränkt.
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Darüber
hinaus offenbart die europäische Patentanmeldung
EP1382300A1 ein
Verfahren und eine Vorrichtung zur Positionierung eines Patienten in
einem medizinischen Diagnose- oder Therapiegerät. In dem
Verfahren wird die Untersuchungsperson mit einem Bildaufnahmegerät
aufgenommen und die Positionen verschiedener Körperregionen
mittels Bildverarbeitung automatisch bestimmt. Anschließend
wird ein Scan-Bereich für eine MR-Messung automatisch vorgeschlagen.
Das System ist sehr aufwendig und benötigt sowohl zusätzliche
Geräte, wie Bildaufnahmegeräte und Rechnereinheiten,
als auch Programme zur Bildverarbeitung mit automatischer Erkennung
von Körperregionen.
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Üblicherweise
wird die Lagerung der Untersuchungsperson manuell eingegeben und
die Position der Untersuchungsperson mit Hilfe von Annahmen abgeschätzt.
Das manuelle Eingeben der Lagerung kostet den Anwender Zeit und
unterbricht dessen Arbeitsablauf.
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Darüber
hinaus werden aufgrund der ungenauen Kenntnis der exponierten Körperregion
niedrigere SAR-Grenzwerte verwendet als die gesetzlich vorgeschriebenen
SAR-Grenzwerte. Die dadurch reduzierte HF-Leistung bringt wesentliche
Nachteile für eine bildgebende MR-Messung mit sich, wie
beispielsweise größere Messdauern, eine geringere
Anzahl von Schichten, die in einer bestimmten Zeit gemessen werden,
oder eine reduzierte Bildqualität.
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Daher
ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine
Vorrichtung bereitzustellen, um die Lage einer Untersuchungsperson
auf einem Liegetisch in einer Magnetresonanzanlage automatisch auf
einfache Weise und genau festzustellen. Dabei sollten das Verfahren
und die Vorrichtung ohne größeren Aufwand in herkömmliche
Magnetresonanzanlagen integrierbar sein.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren
gemäß Anspruch 1 und eine Magnetresonanzanlage
mit einer Vorrichtung zur Detektion der Lage einer Untersuchungsperson
gemäß Anspruch 20 gelöst. Die abhängigen
Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen
der Erfindung.
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Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Detektion
der Lage einer Untersuchungsperson auf einem Liegetisch in einer
Magnetresonanzanlage bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die folgenden
Schritte: Zunächst wird der Liegetisch, auf dem die Untersuchungsperson
angeordnet ist, relativ zu der Magnetresonanzanlage bewegt. Während
die Untersuchungsperson durch die Magnetresonanzanlage bewegt wird,
werden Hochfrequenz-Pulse (HF-Pulse) eingestrahlt. Die Magnetresonanzsignale,
die durch die HF-Pulse induziert werden, werden anschließend
aufgenommen. Danach wird die Lage der Un tersuchungsperson anhand
der aufgenommenen Magnetresonanzsignale bestimmt.
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Das
Verfahren bietet den Vorteil, dass die Lage der Untersuchungsperson
auf dem Liegetisch sofort aus dem Magnetresonanzsignal erkennbar
ist. Die Lage der Untersuchungsperson kann sowohl die Position der
Untersuchungsperson als auch die Lagerung der Untersuchungsperson
oder beides bezeichnen. Da das Magnetresonanzsignal als Funktion
der Liegetischposition gemessen wird, kann aus ihm die Position
der Untersuchungsperson auf dem Liegetisch, dass heißt
die Positionen der Körperenden, mit hoher Genauigkeit bestimmt
werden. Aus dem Magnetresonanzsignal kann auch die Lagerung der
Untersuchungsperson bestimmt werden. Somit hat das Verfahren den
Vorteil, dass Position und Lagerung der Untersuchungsperson auf
dem Liegetisch automatisch und genau bestimmt werden können. Ein
weiterer Vorteil des Verfahrens ist, dass die Bestimmung der Lage
der Untersuchungsperson ohne manuelle Eingabe des Anwenders stattfindet,
wodurch der Arbeitsfluss des Anwenders optimiert wird. Außerdem
ist das Verfahren ohne großen Aufwand in eine herkömmliche
Magnetresonanzanlage integrierbar.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden bei Bewegung
des Liegetisches durch die Magnetresonanzanlage mehrere HF-Pulse
eingestrahlt, wobei bei einer Liegetischposition eine geringe Anzahl
von HF-Pulsen eingestrahlt wird (z. B. zwischen 1–4 Pulsen),
und das von ein bis vier HF-Pulsen induzierte Magnetresonanzsignal
während eines Auslesegradienten ausgelesen wird. Das Einstrahlen
von nur wenigen HF-Pulsen und das Auslesen mit nur einem Auslesegradienten hat
den Vorteil, dass ein Magnetresonanzsignal in sehr kurzer Zeit erhalten
werden kann. Die Dauer für die Anregung mit einem HF-Puls
kann dabei nur 50 ms betragen, und die Dauer für das Auslesen
nur 150 ms. Die Bewegung des Liegetischs kann dabei schrittweise
oder kontinuierlich erfolgen. Wenn die Bewegung kontinuierlich erfolgt,
dann ist als Liegetischposition der Bereich definiert, über
den sich der Liegetisch während des Einstrahlens und des
Auslesens bewegt. Da sich der Liegetisch oft langsam bewegt, beispielsweise
mit einer Geschwin digkeit von ≤ 50 mm/s, ist dieser Bereich
im Allgemeinen sehr klein. Das bedeutet, dass ein Verschmieren des
Magnetresonanzsignals aufgrund der kontinuierlichen Liegetischbewegung
im Allgemeinen unerheblich ist. Aus diesem Grund kann auch bei kontinuierlicher Tischbewegung
von einer Liegetischposition bei Einstrahlen des HF-Pulses gesprochen
werden. Es ist nicht notwendig, bei einer Tischposition so viele
Magnetresonanzsignale aufzunehmen, dass ein Magnetresonanzbild erzeugt
werden kann. Eine geringe Anzahl von HF-Pulsen (beispielsweise weniger
als 5) für jede Tischposition reicht aus, um aus dem detektierten
Magnetresonanzsignal eine Aussage über die Lage der Untersuchungsperson
zu machen.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird der Liegetisch bei Einstrahlung
des HF-Pulses und Auslesen des Magnetresonanzsignals stationär
gehalten, und es wird eine stationäre MR-Messung an verschiedenen
Liegetischpositionen vorgenommen. Während des Einstrahlens
und des Auslesens ist der Liegetisch stationär, was den
Vorteil hat, dass im Allgemeinen keine Verschmierung des Magnetresonanzsignals
stattfindet. Allerdings kann die Notwendigkeit bestehen, an jeder
Position einen ganzen Schichtblock mit der gleichen Abdeckung zu
messen und auszuwerten. Ein Grund für eine solche Notwendigkeit
kann die Anzahl der benötigten Datenpunkte sein. Eine Abfolge
stationärer MR-Messungen wird an unterschiedlichen Positionen
des Liegetischs vorgenommen. Die Positionen können dabei
vorgegeben sein, oder einen vorbestimmten Abstand voneinander haben.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das
induzierte Magnetresonanzsignal so optimiert, dass das Magnetresonanzsignal,
das von einem vorbestimmten Körpergewebe der Untersuchungsperson
stammt, höher ist als das Magnetresonanzsignal, das von
dem restlichen Körper der Untersuchungsperson stammt. Es
wird eine dedizierte Magnetresonanzanregung verwendet, um ein vorbestimmtes
Körpergewebe von anderen Körpergeweben zu unterscheiden.
Eine erfindungsgemäße Ausführungsform
verwendet ein Magnetresonanzsignal, das so opti miert wird, das das
Magnetresonanzsignal, das von Hirngewebe der Untersuchungsperson stammt,
höher ist als das Magnetresonanzsignal, das von dem restlichen
Körper der Untersuchungsperson stammt. Damit soll das Hirngewebe
eindeutig von anderen Körpergeweben (insbesondere den Extremitäten)
diskriminiert werden. Ziel der dedizierten Anregung ist dabei nicht
die Aufnahme eines anatomischen 2D Bildes zur späteren
Mustererkennung, sondern die Erzeugung einer Anregung im Hirngewebe, die
beim Auslesen mit einem einzelnem Auslesegradienten ein Magnetresonanzsignal
erzeugt, das sich von den Magnetresonanzsignalen vom restlichen Körpergewebe
unterscheidet. Das Magnetresonanzsignal kann bei einer dedizierten
Anregung zur Bestimmung der Lagerung, also der Unterscheidung zwischen
Kopf- und Fußende, der Untersuchungsperson herangezogen
werden. Insbesondere wenn die Anregung für Hirngewebe optimiert
ist, kann aus dem Magnetresonanzsignal die Liegetischposition des
Hirngewebes bestimmt werden, woraus die Liegetischposition des Kopfes
der Untersuchungsperson folgt, und woraus die Lagerung der Untersuchungsperson
bestimmt werden kann. Zur Optimierung des Magnetresonanzsignals
können beispielsweise T1-gewichtete
oder T2-gewichtete Signale aufgenommen werden.
Bei einer T1-Wichtung kann eine Pulsfolge
von Inversionspuls und Detektionspuls verwendet werden, die so optimiert
ist, dass aufgrund unterschiedlicher T1-Relaxationszeiten
unterschiedliche Signale von dem vorbestimmten Körpergewebe und
dem restlichen Körpergewebe erhalten werden. Die Anregung
kann aber auch für eine T2-Wichtung optimiert
sein, wobei eine Unterscheidung der Körpergewebe aufgrund
unterschiedlicher T2-Relaxationszeiten ermöglicht
wird. Im Allgemeinen soll eine so optimierte Anregung verwendet
werden, dass ein für die Unterscheidung der Körpergewebe
optimiertes Magnetresonanzsignal erhalten wird.
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In
einer erfindungsgemäßen Ausführungsform
wird das Magnetresonanzsignal, wenn es über einem ersten
vorbestimmten Pegelwert liegt, dem Körper der Untersuchungsperson
zugeordnet. In einer weiteren Ausführungsform wird das
Magnetresonanzsignal, wenn es über einem ersten vorbestimmten
Pegelwert liegt und unter einem zweiten vorbestimmten Pegelwert
liegt, dem restlichen Körper der Untersuchungsperson zugeordnet.
Der erste Pegelwert liegt vorzugsweise oberhalb des Rauschpegels des
Magnetresonanzsignals, der gemessen wird, wenn sich kein Körpergewebe
in der Schicht befindet, die von den HF-Pulsen angeregt wird. Die
Anregung einer Schicht mit HF-Pulsen und das Aufnehmen eines Magnetresonanzsignals
finden im Allgemeinen im Messbereich der MR-Anlage statt. Vorzugsweise
liegt der erste Pegelwert unter dem Magnetresonanzsignal, das gemessen
wird, wenn sich Körpergewebe des restlichen Körpers
im Messbereich befindet. Vorzugsweise liegt der zweite Pegelwert
oberhalb des Magnetresonanzsignals, das gemessen wird, wenn sich
Körpergewebe des restlichen Körpers im Messbereich
befindet, aber unter dem Magnetresonanzsignal, das gemessen wird, wenn
sich das vorbestimmte Körpergewebe im Messbereich befindet.
Für die Liegetischpositionen, für die das Magnetresonanzsignal über
dem ersten Pegelwert liegt, kann somit im Allgemeinen davon ausgegangen
werden, dass sich Körpergewebe im Messbereich befindet.
Daher kann anhand des Magnetresonanzsignals die Position der Körperenden
der Untersuchungsperson auf dem Liegetisch bestimmt werden. Dabei
ist die Art der Anregung im Allgemeinen irrelevant, da es nur auf
eine Unterscheidung zwischen Rauschpegel und tatsächlichem
Magnetresonanzsignal mittels eines Schwellwertes (erster Pegelwert)
ankommt.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform liegt das Magnetresonanzsignal über
einem zweiten vorbestimmten Pegelwert, wenn es von dem vorbestimmten
Körpergewebe der Untersuchungsperson stammt. Vorzugsweise
liegt das Magnetresonanzsignal über dem zweiten Pegelwert,
wenn es von Hirngewebe der Untersuchungsperson stammt. Anhand des
zweiten Pegelwertes kann somit die Position des vorbestimmten Körpergewebes
festgestellt werden. Für Hirngewebe ergibt sich somit die
Kopfposition der Untersuchungsperson, was den Vorteil hat, dass
die Lagerung der Untersuchungsperson bestimmt werden kann.
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Vorzugsweise
wird bei der Bestimmung der Lage der Untersuchungsperson eine transversale Schicht
der Untersuchungsperson mit dem HF-Puls angeregt, und das Magnetresonanzsignal
aus dieser Schicht wird während eines Auslesegradienten
ausgelesen. Vor der Auswertung kann das Magnetresonanzsignal gefiltert
werden, zum Beispiel zur Eliminierung von Artefakten.
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Während
der Bestimmung der Lage der Untersuchungsperson kann der Liegetisch über
seinen maximalen Fahrweg bewegt werden. Er kann aber auch über
eine vorbestimmte Länge bewegt werden, die mindestens so
lang ist wie der Kopf der Untersuchungsperson. Das hat den Vorteil,
dass der Liegetisch nicht über den maximalen Fahrweg bewegt
werden muss, und dass trotzdem im Allgemeinen die Lagerung der Untersuchungsperson
festgestellt werden kann. Dass sich der Kopf der Untersuchungsperson in
Bewegungsrichtung vorne auf dem Liegetisch befindet, kann dadurch
festgestellt werden, dass das Magnetresonanzsignal, wenn der Liegetisch
in Vorwärtsrichtung über eine vorbestimmte Länge
bewegt wird, über diesen Bereich den zweiten Pegelwert übertrifft
und anschließend auf einen Wert zwischen dem ersten und
dem zweiten Pegelwert fällt und dort verbleibt. Wenn das
Magnetresonanzsignal über diesen Bewegungsbereich nur den
ersten Pegelwert übertrifft und unter dem zweiten Pegelwert
verbleibt, kann davon ausgegangen werden, dass die Untersuchungsperson
mit Füßen voran auf dem Liegetisch liegt.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird aus
der bestimmten Lage der Untersuchungsperson die Körperregion
ermittelt, der bei einer bestimmten Position des Liegetischs den HF-Pulsen
ausgesetzt ist. Die Leistung der HF-Pulse für eine bildgebende
MR-Messung kann nun derart festgelegt werden, dass vorbestimmte
Absorptionsraten für die Körperregion, der bei
einer bestimmten Position des Liegetischs mit HF-Pulsen bestrahlt wird,
nicht überschritten werden. Die vorbestimmten Absorptionsraten
können beispielsweise SAR-Grenzwerte für die jeweilige
Körperregion sein. Dieses Vorgehen hat den Vorteil, dass
aufgrund der Kenntnis der bestrahlten Körperregion die
für die jeweilige Körperregion maximal zulässige
HF-Leistung verwendet werden kann, was eine höhere Leistungsfähigkeit
der bildgebenden MR-Messung zur Folge hat. Die Kenntnis der bei
einer bestimmten Liegetischposition bestrahlten Körperregion
kann auch für die Überwachung der Einhaltung der
Grenzwerte für Strahlungsabsorption der jeweiligen Körperregion genutzt
werden. Diese so genannte SAR-Überwachung kann sowohl bei
einer kontinuierlichen Bewegung des Liegetischs während
der MR-Messung erfolgen (MDS-Messungen), als auch bei stationären MR-Messungen.
Darüber hinaus kann die Kenntnis der Lage der Untersuchungsperson
auf dem Liegetisch für eine Planung einer bildgebenden
Messung verwendet werden. Beispielsweise kann der Liegetischbereich
festgelegt werden, für den eine bildgebende Messung erfolgen
soll. Der Bereich kann den gesamten Körper der Untersuchungsperson
umfassen, d. h. von Kopfende bis Fußende, wodurch die Messung
beschleunigt wird, da keine Bereiche außerhalb des Körpers
der Untersuchungsperson gemessen werden. Der Bereich kann aber auch
nur eine vorbestimmte Körperregion der Untersuchungsperson
umfassen. Aufgrund der Kenntnis der Liegetischpositionen der Körperregionen
kann somit für eine vorbestimmte Körperregion
automatisch eine bildgebende Messung durchgeführt werden.
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Vorzugsweise
wird das Magnetresonanzsignal zur Detektion der Lage der Untersuchungsperson während
einer Justagemessung gemessen, bei der der Liegetisch kontinuierlich
oder schrittweise bewegt wird. Diese Ausführungsform hat
den Vorteil, dass keine zusätzliche MR-Messung zur Bestimmung
der Lage erforderlich ist, wodurch eine Zeit- und Kostenersparnis
erreicht wird. Derartige Justagemessungen werden üblicherweise
zu Beginn einer Untersuchung durchgeführt. Die Justagemessung dient
beispielsweise der Bestimmung der Resonanzfrequenz des Systems,
der Bestimmung der notwendigen Leistung für einen 180° Spinflip,
der Überprüfung der Hardware zur Überwachung
oder der Durchführung einer Helligkeitsnormalisierung,
oder Ähnlichem. Während dieser Justagemessungen
kann gleichzeitig auch das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt
werden, so dass auf eine manuelle Eingabe der Lage verzichtet werden
kann.
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Das
Magnetresonanzsignal kann aber auch während einer MR-Messung
bestimmt werden, die nur für den Zweck der Detektion der
Lage der Untersuchungsperson durchgeführt wird.
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Gemäß einem
weitern Aspekt der Erfindung wird eine Magnetresonanzanlage bereitgestellt,
die eine Vorrichtung zur Detektion der Lage einer Untersuchungsperson
auf einem Liegetisch der Magnetresonanzanlage, einen Liegetisch
mit Bewegungsvorrichtung, die so ausgestaltet ist, dass die auf
dem Liegetisch angeordnete Untersuchungsperson relativ zu der Magnetresonanzanlage
bewegt werden kann, einen HF-Pulsgenerator zum Erzeugen von HF-Pulsen,
eine Detektoreinheit zum Aufnehmen von durch die HF-Pulse induzierten
Magnetresonanzsignalen, eine Rechnereinheit, die anhand der aufgenommenen
Magnetresonanzsignale die Lage der Untersuchungsperson bestimmt,
aufweist. Die Magnetresonanzanlage ist derart ausgestaltet, dass
die Lage der Untersuchungsperson auf dem Liegetisch gemäß einem
erfindungsgemäßen Verfahren detektiert werden
kann. Die Magnetresonanzanlage kann eine Bewegungsvorrichtung aufweisen,
die den Liegetisch schrittweise oder kontinuierlich bewegt. Sie
kann auch eine kombinierte Steuer- und Rechnereinheit aufweisen,
die die HF-Pulse für eine dedizierte Anregung optimiert,
das heißt für eine Anregung, bei der ein vorbestimmtes
Körpergewebe so angeregt wird, dass das Magnetresonanzsignal
von dem vorbestimmten Körpergewebe höher ist als
das Magnetresonanzsignal vom restlichen Körper der Untersuchungsperson.
Dabei kann die Steuer- und Rechnereinheit auch die zeitliche Abfolge
des Einstrahlens der HF-Pulse und des Aufnehmens des Magnetresonanzsignals
optimieren. So können zum Beispiel auch zwei oder mehr
HF-Pulse vor dem Aufnehmen eines Magnetresonanzsignals eingestrahlt
werden. Darüber hinaus kann die Rechnereinheit Daten von allen
Komponenten der Magnetresonanzanlage erhalten und diese Weiterverarbeiten.
Sie kann so beispielsweise auch Daten über die Position
des Liegetisches von der Bewegungsvorrichtung erhalten, und diese zusammen
mit dem aufgenommenen Magnetresonanzsignal und statistischen Bevölkerungsdaten
auswerten, beispielsweise bezüglich der Lage der Untersuchungsperson
auf dem Liegetisch, oder bezüglich der Liegetischpositionen
von Körperregionen der Untersuchungsperson. Die Lage der
Untersuchungsperson auf dem Liegetisch kann dabei automatisch und
genau bestimmt werden.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsformen,
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, erläutert.
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1 ist
eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Magnetresonanzanlage mit der
die Lage einer Untersuchungsperson auf einem Liegetisch in der Magnetresonanzanlage
automatisch bestimmt werden kann.
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2 zeigt
ein Flussdiagramm mit Schritten zur Detektion einer Lage einer Untersuchungsperson auf
einem Liegetisch.
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3 ist
eine schematische Darstellung einer Untersuchungsperson auf einem
Liegetisch und eines Magnetresonanzsignals für unterschiedliche Liegetischpositionen.
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4 zeigt
ein Flussdiagramm, das mit mehr Detail darstellt, wie die Lage einer
Untersuchungsperson auf einem Liegetisch bestimmt wird, und wie diese
Information zur Optimierung der HF-Leistung verwendet wird.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung einer Magnetresonanzanlage 1 mit
Liegetisch 2. Auf dem Liegetisch 2 ist die Untersuchungsperson 3 angeordnet.
Eine Bewegungsvorrichtung 4 bewegt den Liegetisch 2 relativ
zu der Magnetresonanzanlage 1. Die Magnetresonanzanlage
weist eine Rechnereinheit 5 und eine Steuereinheit 6 auf,
die miteinander kommunizieren. Die Steuereinheit 6 kontrolliert
die Position des Liegetischs 3 und teilt die Liegetischposition
der Rechnereinheit 5 mit.
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Darüber
hinaus weist die Magnetresonanzanlage 1 einen HF-Puls-Generator 7,
einen Magnetresonanzsignal-Detektor 8, eine HF-Spule 9 und eine
Sende-Empfangs-Weiche 10 auf. Das Bezugszeichen 11 bezeichnet
den Teil der Magnetresonanzanlage, in dem die eigentliche Magnetresonanzmessung
stattfindet, und der hier als Magnet bezeichnet wird. Der Magnet 11 weist
neben der HF-Spule 9 die weiterhin für MR-Messungen
benötigten Komponenten wie Feldspule und Gradientenspulen
auf, die hier aber aus Gründen der Übersichtlichkeit
nicht dargestellt sind. Der Liegetisch 2 mit Untersuchungsperson 3 wird
mit Hilfe der Bewegungsvorrichtung 4 in den Magneten 11 eingeführt,
wobei sich abhängig von der Liegetischposition eine Körperregion
der Untersuchungsperson 3 innerhalb der HF-Spule 9 befinden kann.
Eine transversale Schicht der Untersuchungsperson 3 wird
durch einen von der HF-Spule 9 emittierten HF-Puls angeregt.
Die Erzeugung des HF-Pulses findet im HF-Puls-Generator 7 statt,
der mit der HF-Spule 9 über die Sende-Empfangs-Weiche 10 elektrisch
verbunden ist, und der von der Steuereinheit 6 angesteuert
wird. Die Anregung findet im Allgemeinen im Messbereich des Magneten 11 statt,
wo das Grundmagnetfeld die beste Homogenität aufweist.
Der Zerfall der Anregung bewirkt die Induktion eines Magnetresonanzsignals
in der HF-Spule 9, das mit dem Magnetresonanzsignaldetektor 8 aufgenommen
wird. Dabei sind die HF-Spule 9 und der Magnetresonanzsignaldetektor 8 über
die Sende-Empfangs-Weiche 10 elektrisch miteinander verbunden.
Das aufgenommene Magnetresonanzsignal wird an die Rechnereinheit 5 weitergeleitet.
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Während
der Liegetisch 2 mit der Untersuchungsperson 3 kontinuierlich
durch den Magneten 11 bewegt wird, wird wiederholt abwechselnd
eine transversale Schicht der Untersuchungsperson durch Einstrahlung
eines HF-Pulses angeregt und ein Magnetresonanzsignal aufgenommen.
Dieser Einstrahlen – Aufnehmen Zyklus kann 200 ms dauern,
und kann bei einer Liegetisch-Geschwindigkeit von 50 mm/s bei einer
Bewegung von einem Zentimeter einmal durchlaufen werden. Der Liegetisch 2 kann
aber auch schrittweise bewegt werden, wobei das Einstrahlen und
Aufnehmen an vorbestimmten Positionen des Liegetischs 2 stattfindet,
und der Liegetisch 2 dabei stationär gehalten
wird. Dabei kann es jedoch nötig sein, dass pro Position
ein ganzer Block mit mehreren Schichten mit der gleichen Abdeckung
gemessen und ausgewertet werden muss.
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Die
Anregung einer transversalen Schicht der Untersuchungsperson 3 kann
auf zweierlei Arten erfolgen.
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Zum
einen kann eine unspezifische Anregung vorgenommen werden. Wichtig
ist bei dieser Art der Anregung nur, dass ein Magnetresonanzsignal aus
der angeregten Schicht der Untersuchungsperson detektiert werden
kann, das größer ist als der Rauschpegel, der
gemessen wird, wenn sich kein Körpergewebe im Messbereich
befindet, in dem die Anregung stattfindet. Bei dieser Art der Anregung veranlasst
die Steuereinheit 6 den HF-Puls-Generator 7 einen
HF-Puls mit Standardparametern zu erzeugen, der von der HF-Spule 9 emittiert
wird. Das im Magnetresonanzsignaldetektor 8 aufgenommene Magnetresonanzsignal
wird an die Rechnereinheit 5 weitergeleitet. Dort wird
bestimmt, bei welchen Liegetischpositionen sich Körpergewebe
im Messbereich befunden hat, und somit die Position der Körperenden
der Untersuchungsperson auf dem Liegetisch.
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Zum
anderen kann eine dedizierte Anregung vorgenommen werden. Bei einer
solchen Art der Anregung ist ein HF-Puls so optimiert, dass ein
vorbestimmtes Körpergewebe bei Anregung durch den HF-Puls
ein höheres Magnetresonanzsignal verursacht als das restliche
Körpergewebe. Alternativ kann auch zusätzlich
die zeitliche Abfolge mehrerer nacheinander eingestrahlter HF-Pulse
optimiert werden, oder die zeitliche Abfolge der Einstrahlens eines oder
mehrerer HF-Pulse und des Aufnehmens eines Magnetresonanzsignals.
Die Steuereinheit 6 veranlasst den HF-Puls-Generator 7 zur
Erzeugung eines oder mehrerer HF-Pulse, die so optimiert sind, dass eine
dedizierte Anregung stattfindet. Das von der dedizierten Anregung
verursachte Magnetresonanzsignal wird im Magnetresonanzsignaldetektor 8 aufgenommen
und von der Rechnereinheit 5 ausgewertet. Wird die Anregung
beispielsweise für Hirngewebe optimiert, so kann die Rechnereinheit 5 die
Position des Kopfes der Untersuchungsperson auf dem Liegetisch feststellen.
Mit dieser Information kann die Rechnereinheit 6 die Lagerung
der Untersuchungsperson feststellen. Das restliche Körpergewebe
verur sacht darüber hinaus ein Magnetresonanzsignal, das über
dem Rauschpegel liegt. Somit kann die Rechnereinheit 5 wie
bei einer unspezifischen Anregung die Position der Untersuchungsperson
feststellen. Bei einer dedizierten Anregung können also gleichzeitig
die Lagerung und die Position der Untersuchungsperson 3 auf
der Patientenliege 2 festgestellt werden. Die dedizierte
Anregung kann auch auf andere Körpergewebe oder auf Vorgänge
im Körper abgestimmt sein, wie zum Beispiel auf ein schlagendes
Herz mit Blutfluss.
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Das
Magnetresonanzsignal, das vom Magnetresonanzsignaldetektor 8 nach
einer Anregung aufgenommen wird, kann sich aus einzelnen Messgrößen
oder aus einer Kombination mehrerer Messgrößen
oder aus einer Verknüpfung mehrerer Messgrößen
oder aus Messgrößen, auf die algebraische Operationen
angewandt wurden, zusammensetzten. Wichtig ist dabei, dass das Magnetresonanzsignal, wenn
es von Körpergewebe stammt, höher ist als der Rauschpegel,
und dass das Magnetresonanzsignal bei einer dedizierten Anregung,
wenn es von dem vorbestimmten Körpergewebe stammt, höher
ist als das Magnetresonanzsignal, das vom restlichen Körpergewebe
stammt. Das Magnetresonanzsignal kann beispielsweise aus einer Kombination
mehrerer Signalverläufe bestehen. Unterschiedliche Signalverläufe
können beispielsweise durch Optimierung der Anregung für
eine T1-Wichtung oder T2-Wichtung
erhalten werden. Je nach Körpergewebe kann vorzugsweise
eine T1-Wichtung oder eine T2-Wichtung oder
eine Kombination von T1- oder T2-gewichteten Signalverläufen
verwendet werden, um ein optimiertes Magnetresonanzsignal zu erhalten.
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Die
Magnetresonanzanlage weist weiterhin eine Benutzerkommunikationseinheit 12 auf,
die ein Eingabegerät 13 und ein Anzeigegerät 14 umfasst. Wird
beispielsweise eine unspezifische Anregung zur Detektion der Position
der Untersuchungsperson verwendet, kann die Lagerung der Untersuchungsperson über
das Eingabegerät 13 manuell eingegeben werden.
Das Anzeigegerät 14 kann benutzt werden, um Informationen über
die Lage der Untersuchungsperson auf der Patientenliege, aber auch
andere, für den Betrieb einer MR-Anlage notwendige, Informationen
anzuzeigen. So kann beispielsweise das Magnetresonanzsignal als
Funktion der Liegetischposition angezeigt werden.
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Die
Rechnereinheit 5 bestimmt bei einer dedizierten Anregung
die Lagerung und die Position der Untersuchungsperson 3 auf
dem Liegetisch 2. Bei einer unspezifischen Anregung bestimmt
die Rechnereinheit nur die Position der Untersuchungsperson und
verwendet eine manuelle Eingabe für die Lagerung. Aus der
Position der Untersuchungsperson kann die Größe
der Untersuchungsperson berechnet werden. Aus Position und Lagerung
der Untersuchungsperson berechnet die Rechnereinheit 5 die Positionen
der unterschiedlichen Körperregionen der Untersuchungsperson 3 auf
der Patientenliege 2. Die Berechnung kann dabei anhand
statistischer Daten über den Aufbau des Körpers
einer Untersuchungsperson der bestimmten Größe
erfolgen. Die Berechnung kann auch unter Berücksichtigung
der Daten erfolgen, die von einer MR-Messung mit dedizierter Anregung
erhalten wurden.
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Die
Rechnereinheit 5 berechnet anhand der Positionen der Körperregionen
auf dem Liegetisch 2 die HF-Leistung, die für
eine bestimmte Liegetischposition maximal möglich ist,
ohne gesetzlich festgelegten SAR-Grenzwerte für die an
der jeweiligen Liegetischposition befindlichen Körperregion
zu überschreiten. Die Information über die von
der Liegetischposition abhängige maximale HF-Leistung wird an
die Steuereinheit 6 weitergegeben. Bei einer nachfolgenden
bildgebenden MR-Messung kann die Steuereinheit 6 diese
Information verwenden, um HF-Pulse mit maximal möglicher
Leistung einzustrahlen, ohne dass dabei die SAR-Grenzwerte überschritten
werden. Dadurch wird eine höhere Leistungsfähigkeit
der bildgebenden MR-Messung erzielt.
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Darüber
hinaus kann die Kenntnis über die Positionen der Körperregionen
zusammen mit der Kenntnis der Liegetischposition bei einer bildgebenden
MR-Messung, bei der der Liegetisch kontinuierlich bewegt wird (move-during-scan
Messung), ver wendet werden, um zu bestimmen, welche Körperregion
zu einem bestimmten Zeitpunkt den HF-Pulsen ausgesetzt ist. Die
SAR-Grenzwerte für diese Körperregion können
mit der zu diesem Zeitpunkt eingestrahlten HF-Leistung in der Rechnereinheit 5 verglichen
werden. Dadurch wird eine SAR-Überwachung ermöglicht.
Diese Überwachung kann in Echtzeit stattfinden. Bei einer Überschreitung
der Grenzwerte kann die Rechnereinheit die Steuereinheit veranlassen,
die HF-Leistung so zu senken, dass die Grenzwerte nicht mehr überschritten
werden.
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Ein
Flussdiagramm, das den Prozessablauf eines Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt, ist in 2 dargestellt.
In einem ersten Schritt 21 wird der Liegetisch bewegt.
Der Liegetisch kann kontinuierlich oder schrittweise bewegt werden.
Eine Untersuchungsperson, die auf dem Liegetisch angeordnet ist,
wird dabei zusammen mit dem Liegetisch bewegt. Die Bewegung findet
relativ zu der MR-Anlage statt. Im Allgemeinen wird der Liegetisch
in den Magneten der MR-Anlage hinein bewegt, oder aus diesem heraus
bewegt. Die Bewegung des Liegetischs kann von einer Steuereinheit gesteuert
werden. Die Position des Liegetisches wird an eine Rechnereinheit
gemeldet.
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In
einem zweiten Schritt 22 werden HF-Pulse eingestrahlt.
Die HF-Pulse werden mittels der HF-Spule 9 eingestrahlt.
Dabei werden im Allgemeinen die Körperregionen den HF-Pulsen
ausgesetzt, die sich in der HF-Spule befinden. Die HF-Pulse werden
mit einer Leistung eingestrahlt, die von der Steuereinheit 6 reguliert
werden kann. Die HF-Pulse verursachen eine Anregung im Körpergewebe
der Untersuchungsperson auf dem Liegetisch, wobei mit Anregung im
Allgemeinen angeregte Kernzustände gemeint sind. Die Anregung
kann in einer transversalen Schicht von einigen Millimetern bis
Zentimetern Dicke im Zentrum des Gerätes stattfinden. Die
eingestrahlten HF-Pulse können so optimiert sein, dass eine
dedizierte Anregung stattfindet, das heißt eine Anregung,
die eine Unterscheidung verschiedener Körpergewebe ermöglicht.
Bei einer dedizierten Anregung werden die HF-Pulse für
ein vorbestimmtes Körpergewebe optimiert.
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In
einem folgenden dritten Schritt 23 werden die von den HF-Pulsen
induzierten Magnetresonanzsignale aufgenommen. Eine Möglichkeit
zum Aufnehmen eines Magnetresonanzsignals ist, eine oder mehrere
Messgrößen zu messen, sie anschließend zu
verarbeiten und das daraus resultierende Magnetresonanzsignal zu
speichern und an die Rechnereinheit 5 weiterzuleiten. Das
Magnetresonanzsignal kann aber auch nur einer Messgröße
entsprechen, oder einer Kombination von Messgrößen.
Im Allgemeinen werden die Messgrößen durch Messen
der in der HF-Spule 9 beim Zerfall der Anregung induzierten
Spannung erhalten. Es können aber auch Lokalspulen zum
Signalempfang eingesetzt werden, oder andere Methoden.
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Schritt 22 und
Schritt 23 erfolgen sequenziell, und diese Schrittfolge
kann beliebig oft wiederholt werden. Im Allgemeinen wird die Schrittfolge
während der Bewegung des Liegetischs wiederholt ausgeführt.
Sie kann aber auch an vorbestimmten Positionen des ruhenden Liegetischs
ausgeführt werden. Der Liegetisch wird dabei zwischen den
Liegetischpositionen schrittweise bewegt. Dabei können
an einer Liegetischposition mehrere Schrittfolgen ausgeführt
werden, wobei beispielsweise unterschiedliche Auslesegradienten
für jede Schrittfolge verwendet werden. Bei einer kontinuierlichen
Tischbewegung erfolgt die Aufnahme des Magnetresonanzsignals in der
Regel nur mit einem Aufnahmegradienten. Bei einer dedizierten Anregung
mit optimierten HF-Pulsen wird ein maximales Magnetresonanzsignal
im vorbestimmten Gewebe erzeugt. Ein maximales Magnetresonanzsignal
im vorbestimmten Gewebe kann aber auch durch die Optimierung der
Zeitdauer zwischen dem Einstrahlen von HF-Pulsen, also der Zeitdauer zwischen
der Wiederholung von Schritt 22, erreicht werden, oder
durch ein Einstrahlen von mehreren HF-Pulsen vor dem Aufnehmen des
Magnetresonanzsignals, also einem wiederholten Ausführen
von Schritt 22 vor dem Ausführen von Schritt 23.
Es können also sowohl die HF-Pulse als auch die Zeitdauern
optimiert werden, um ein maximales Magnetresonanzsignal von einer
vorbestimmten Körperregion zu erhalten.
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In
einem vierten Schritt 24 wird die Lage der Untersuchungsperson
bestimmt. Die Bestimmung geschieht anhand der aufgenommenen Magnetresonanzsignale.
Die Bestimmung der Lage umfasst die Bestimmung der Position der
Untersuchungsperson auf der Patientenliege und die Bestimmung der
Lagerung der Untersuchungsperson. Abhängig von der Anwendung
können also Position oder Lagerung der Untersuchungsperson
oder Beides bestimmt werden. Wie die Position und Lagerung der Untersuchungsperson
anhand des Magnetresonanzsignals bestimmt werden, wird nachfolgend
mit Hilfe von 3 genauer erklärt.
Mit einer unspezifischen Anregung ist die Bestimmung der Position
möglich, mit einer dedizierten Anregung kann sowohl die
Position als auch die Lagerung bestimmt werden. Aus der Position
der Untersuchungsperson kann auch die Größe der
Untersuchungsperson bestimmt werden. Für eine Untersuchungsperson
mit einer bestimmten Größe kann mit Hilfe von
statistischen Daten die Anordnung der Körperregionen relativ
zum Körper ermittelt werden. Somit können aus
der Position und der Lagerung der Untersuchungsperson die Regionenpositionen
der Körperregionen auf dem Liegetisch bestimmt werden.
Diese Kenntnis der Regionenpositionen kann nachfolgend verwendet
werden, um zu bestimmen, welche Körperregion bei welcher Liegetischposition
mit HF-Pulsen bestrahlt wird. Diese Information kann bei nachfolgenden
bildgebenden MR-Messungen verwendet werden, um die HF-Leistung für
die jeweilige Körperregion so zu optimieren, dass die SAR-Grenzwerte
nicht überschritten werden, und dass die maximal mögliche
HF-Leistung zur Verfügung steht. Außerdem kann
die Information von der SAR-Überwachung zur Bestimmung
der maximal zulässigen HF-Leistung bei einer nachfolgenden
bildgebenden MR-Messung verwendet werden. Im Allgemeinen ist die
Liegetischposition in Echtzeit abrufbar. Somit ist auch die bestrahlte
Körperregion in Echtzeit bekannt, was eine Vorraussetzung
für eine optimale Leistungsfähigkeit der SAR-Überwachung ist.
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Die
hier beschriebenen Verfahrensschritte 21–24 können
als eine eigenständige MR-Messung, als so genannter Prescan,
ausgeführt werden. Da bei einer Liegetischposition nur
das Einstrahlen eines oder einer geringen Anzahl von HF-Pulsen notwendig
ist, kann dieser Prescan in einer wesentlich kürzeren Zeit
als eine bildgebende MR-Messung durchgeführt werden. Die
Verfahrensschritte 21–24 können
aber auch in eine Justagemessung integriert werden, die routinemäßig
vor einer bildgebenden MR-Messung ausgeführt wird. Bei
einer solchen Justagemessung wird beispielsweise die Resonanzfrequenz
des Systems bestimmt, die notwendige Leistung für einen
180° Anregungswinkel bestimmt, die Hardware für
die Überwachung überprüft und eine Helligkeitsnormalisierung
durchgeführt. Die Integration der Verfahrensschritte in
eine solche Justagemessung hat den Vorteil, dass keine zusätzliche MR-Messung
zur Detektion der Lage der Untersuchungsperson notwendig ist. In
beiden Fällen kann die Detektion der Lage automatisch erfolgen,
ohne die Notwendigkeit einer Benutzereingabe. Alternativ kann aber
auch die Lagerung der Untersuchungsperson manuell eingegeben werden,
wobei nur die Position der Untersuchungsperson automatisch bestimmt wird.
In diesem Fall ist keine dedizierte Anregung notwendig.
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3 zeigt
eine schematische Darstellung einer Untersuchungsperson 3 auf
einem Liegetisch 2 und ein beispielhaftes Magnetresonanzsignal 35 für verschiedene
Liegetischpositionen. Der Kurvenverlauf des Magnetresonanzsignals
wird erhalten durch Aufnehmen eines Magnetresonanzsignals an verschiedenen
Liegetischpositionen. Dabei kann der Liegetisch kontinuierlich oder
schrittweise bewegt werden. Das Magnetresonanzsignal wird durch
eine Anregung einer Schicht im Körper der Untersuchungsperson
mit einem oder mehreren HF-Pulsen induziert. Der Kurvenverlauf in 3 zeigt
schematisch das Ergebnis einer beispielhaften MR-Messung, bei der
der Liegetisch kontinuierlich bewegt wurde und eine dedizierte Anregung
des Hirngewebes stattfand. Das Magnetresonanzsignal ist in Abhängigkeit
von der Liegetischposition gezeigt die sich zum Zeitpunkt der Aufnahme
des Magnetresonanzsignals im Mess bereich befand. Um zu verdeutlichen, welche
Körperregion sich zu diesem Zeitpunkt im Messbereich befand,
ist die Untersuchungsperson 3 auf dem Liegetisch 2 schematisch
dargestellt. Die Liegetischpositionen entlang des Liegetischs 2 entsprechen
den darüberliegenden Liegetischpositionen auf der horizontalen
Achse des Schaubildes.
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Die
Position 31 der Untertersuchungsperson auf dem Liegetisch
kann mit den Liegetischpositionen der Körperenden 34 und 34 der
Untersuchungsperson beschrieben werden. Die Lagerung der Untersuchungsperson
ergibt sich aus der Liegetischposition des Hirngewebes 32 im
Kopf 33 der Untersuchungsperson 3. Es wird davon
ausgegangen, dass die Untersuchungsperson auf dem Liegetisch mit dem
Kopf voran durch den Messbereich bewegt wird. Zunächst
befindet sich kein Körpergewebe im Messbereich, wodurch
nur ein dem Rauschpegel entsprechendes Magnetresonanzsignal aufgenommen
wird. Bei weiterem Bewegen des Liegetischs tritt zunächst die
Schädeldecke der Untersuchungsperson in den Messbereich
ein, wodurch das Magnetresonanzsignal ansteigt. Kurz darauf tritt
das Hirngewebe 32 in den Messbereich ein, wodurch ein maximales
Magnetresonanzsignal aufgenommen wird. Bei weiterem Bewegen des
Liegetischs fällt das Magnetresonanzsignal wieder, wenn
das Hirngewebe aus dem Messbereich austritt, und es wird ein mittleres
Magnetresonanzsignal vom restlichen Körper der Untersuchungsperson
aufgenommen. Nachdem das Fußende der Untersuchungsperson
den Messbereich verlassen hat, fällt das Magnetresonanzsignal
wieder auf den Rauschpegel ab.
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Die
Auswertung des Kurvenverlaufs des Magnetresonanzsignals kann automatisch
erfolgen. Zunächst wird ein erster Pegelwert 36 festgelegt,
der über dem Rauschpegel liegt, aber unter dem Magnetresonanzsignal
vom restlichen Körper der Untersuchungsperson. Der erste
Pegelwert 36 kann zum Beispiel aufgrund von Erfahrungswerten
festgelegt werden, er kann aber auch für jede MR-Messung
einzeln durch Auswertung des Rauschpegels oder durch ähnliche
Verfahren festgelegt werden. Aus den Schnittpunkten des Magnetresonanzsignals 35 mit dem
ersten Pegelwert 36 können die Liegetischpositionen
der Körperenden 34 und 34 bestimmt werden. Diese
Bestimmung ist sehr genau, da beim Ein- und Austreten des Körpers
der Untersuchungsperson 3 in bzw. aus dem Messbereich das
Magnetresonanzsignal steil ansteigt bzw. abfällt. Dadurch
sind die Schnittpunkte 38 und 39 klar definiert,
und somit auch die Liegetischpositionen der Körperenden 34 und 34.
Unter Umständen kann es vorkommen, das beispielsweise aufgrund
von Rauschen im Magnetresonanzsignal mehr als zwei Schnittpunkte 38 und 39 von
dem Magnetresonanzsignal 35 mit dem ersten Pegelwert 36 auftreten.
In diesem Fall kann das Magnetresonanzsignal gefiltert werden, zum
Beispiel durch Glätten des Kurvenverlaufs mit einem Tiefpass-Filter.
Im Allgemeinen ist der Abstand des Magnetresonanzsignals, das von
Körpergewebe stammt, zum Rauschpegel groß genug,
und der erste Pegelwert wird so gewählt, dass es nur zwei
Schnittpunkte 38 und 39 gibt.
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Bei
einer dedizierten Anregung des Hirngewebes wird ein zweiter Pegelwert 37,
der über dem ersten Pegelwert 36 liegt, so festgelegt,
dass das Magnetresonanzsignal, wenn es von dem Hirngewebe 32 stammt, über
dem zweiten Pegelwert 37 liegt, und dass das Magnetresonanzsignal,
wenn es von dem restlichen Körpergewebe stammt, unter dem
zweiten Pegelwert 37 liegt.
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Der
Pegelwert kann zum Beispiel aufgrund von Erfahrungswerten festgelegt
werden, er kann aber auch für jede MR-Messung einzeln durch
Auswertung des Magnetresonanzsignals oder durch ähnliche
Verfahren festgelegt werden. Dabei kann das Magnetresonanzsignal
beispielsweise dadurch ausgewertet werden, dass Magnetresonanzsignalwerte
um den Maximalwert des Magnetresonanzsignals gemittelt werden, und
dass Magnetresonanzsignalwerte vom mittleren Bereich des Liegetischs
gemittelt werden, und dass der zweite Pegelwert 37 zwischen
diesen Mittelwerten festgelegt wird. Vorzugsweise wird die dedizierte
Anregung so optimiert, dass sich das Magnetresonanzsignal, das von
Hirngewebe stammt, deutlich von dem Magnetresonanzsignal unterscheidet,
das von dem restlichen Körpergewebe stammt.
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Dann
ergeben sich zwei Schnittpunkte 40 und 41 zwischen
dem Magnetresonanzsignal 35 und dem zweiten Pegelwert 37,
aus denen die Liegetischposition des Hirngewebes ersichtlich ist.
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Aus
der Liegetischposition des Hirngewebes können die Kopfpo sition
der Untersuchungsperson 3 und damit deren Lagerung bestimmt
werden. Die Anregung kann dabei auch auf ein anderes vorbestimmtes
Körpergewebe oder auf Prozesse im Körper der Untersuchungsperson
optimiert sein, aus deren Liegetischposition auf die Lagerung der
Untersuchungsperson geschlossen wird. So könnte zu Beispiel
von dem starken Blutfluss im Herzen der Untersuchungsperson durch
Auswertung charakteristischer Zerfallszeiten einer dedizierten Anregung
ein Magnetresonanzsignal erhalten werden, das höher ist
als das Magnetresonanzsignal vom restlichen Körper der Untersuchungsperson.
Dabei muss sich das Magnetresonanzsignal aus der vorbestimmten Körperregion
nicht immer so deutlich von dem Magnetresonanzsignal vom restlichen
Körper unterscheiden, wie es in 3 dargestellt
ist. Dadurch kann es auch zu mehreren Überschneidungen
zwischen dem Kurvenverlauf des Magnetresonanzsignals 35 und
dem zweiten Pegelwert 37 kommen. Dies ist jedoch unkritisch,
da die Liegetischposition des eine dedizierte Anregung erfahrenden
Körpergewebes nicht mit hoher Genauigkeit bekannt sein
muss, um die Lagerung der Untersuchungsperson zu bestimmen. Darüber
hinaus kann das Magnetresonanzsignal gefiltert werden, beispielsweise
mit einem Tiefpass-Filter, um den Kurvenverlauf zu glätten
um nur zwei Schnittpunkte 40 und 41 zu erhalten.
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Eine
sinngemäße Auswertung zur Detektion der Lage einer
Untersuchungsperson ist auch mit Magnetresonanzsignalen möglich,
die bei einer schrittweisen Bewegung des Liegetischs aufgenommen
wurden. Findet keine dedizierte Anregung statt, so kann wie oben
ausgeführt die Position der Untersuchungsperson mit Hilfe
des ersten Pegelwertes und der Schnittpunkte 38 und 39 ausgewertet
werden. In jedem Fall kann mit Kenntnis der Liegetischpositionen
der Körperenden 34 die Größe
der Untersuchungsperson berechnet werden.
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Darüber
hinaus kann eine ähnliche Auswertung erfolgen, wenn nur
ein Teil des Liegetischs durch den Messbereich gefahren wird. Wenn
die MR-Messung über eine Länge, die mindestens
so lang ist wie der Kopf der Untersuchungsperson, vorgenommen wird,
dann kann bei einer dedizierten Anregung des Hirngewebes die Lagerung
der Untersuchungsperson festgestellt werden.
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Wird
die Untersuchungsperson mit dem Kopf voraus in den Messbereich eingefahren,
so wird mindestens an einer Liegetischposition ein Magnetresonanzsignal
gemessen, das über dem zweiten Pegelwert liegt, wohingegen
kein Magnetresonanzsignal über dem zweiten Pegelwert gemessen
wird, wenn die Untersuchungsperson mit den Füßen
voran durch den Messbereich bewegt wird. Somit lässt sich die
Lagerung der Untersuchungsperson feststellen. Für eine
Lagerung mit dem Kopf voraus ist weiterhin charakteristisch, dass
das Magnetresonanzsignal von einem Wert über dem zweiten
Pegelwert auf einen Wert zwischen dem ersten Pegelwert und dem zweiten
Pegelwert fällt, wenn die Untersuchungsperson auf dem Liegetisch über
den beschränkten Fahrweg durch den Messbereich bewegt wird.
Darüber hinaus lässt sich anhand eines Schnittpunktes
des ersten Pegelwertes 36 mit dem Magnetresonanzsignal 35 immer
die Liegetischposition von einem Körperende 34 bestimmen.
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4 zeigt
ein Flussdiagramm, das die Schritte gemäß einer
Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens darstellt. Im erst Schritt 51 werden die Startparameter
festgelegt.
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Startparameter
sind beispielsweise die Art des Körpergewebes, das eine
dedizierte Anregung erfährt, oder der Fahrweg des Liegetischs
oder ob eine Filterung des Magnetresonanzsignals erfolgen soll oder Ähnliches.
Im nächsten Schritt 52 wird die Untersuchungsperson
auf dem Liegetisch angeordnet. Im darauf folgenden Schritt 53 wird
der Liegetisch mit der Untersuchungsperson durch den Messbereich
der MR-Anlage 1 bewegt.
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Die
Bewegung erfolgt kontinuierlich, sie kann aber auch schrittweise
erfolgen. Im Schritt 54 wird ein HF-Puls eingestrahlt,
der eine transversale Scheibe im Messbereich der MR-Anlage 1 anregt.
Im Schritt 55 wird das induzierte Magnetresonanzsignal
aufgenommen. Danach wird im Schritt 56 überprüft,
beispielsweise von der Rechnereinheit 5, ob das Ende des
Fahrwegs des Liegetischs 2 erreicht ist. Wenn dies nicht
der Fall ist, werden Schritte 54 bis 56 wiederholt.
Es können auch mehrerer Schritte 54 hintereinander
zum Einstrahlen mehrerer HF-Pulse ausgeführt werden. Auch
kann die zeitliche Abfolge der Schritte 54 und 55 variiert
werden, um eine optima le dedizierte Anregung zu erreichen. Während
der Schritte 54 bis 56 bewegt sich der Liegetisch
kontinuierlich. Schritte 53 bis 56 stellen dabei
den Prescan dar, also die MR-Messung, die zur Detektion der Lage
der Untersuchungsperson notwendig ist. Diese Schritte können
auch wie bereits beschrieben in einen Justagescan integriert werden.
Im hier gezeigten Flussdiagramm ist kein Justagescan vorgesehen,
es könnte aber ein Justagescan beispielsweise zwischen
Schritt 52 und 53 eingefügt werden. Wenn
im Schritt 56 festgestellt wird, dass das Ende des Fahrbereiches
des Liegetischs erreicht ist, werden die Schritte 57 bis 60 ausgeführt,
die der Auswertung des Magnetresonanzsignals zur Lagebestimmung
der Untersuchungsperson dienen. Im Schritt 57 wird das Magnetresonanzsignal
gefiltert, beispielsweise zur Glättung oder zur Entfernung
von Artefakten. Im Schritt 58 wird mit Hilfe des ersten
Pegelwertes 36 die Position der Untersuchungsperson auf
dem Liegetisch ausgewertet. Im Schritt 59 wird die Lagerung der
Untersuchungsperson wie oben beschrieben mit Hilfe des zweiten Pegelwertes 37 ausgewertet.
Anschließend werden in Schritt 60 die Liegetischpositionen
der unterschiedlichen Körperregionen der Untersuchungsperson
berechnet. Dazu wird aus der Liegetischposition der Körperenden
die Größe der Untersuchungsperson bestimmt, und
anhand statistischer Daten wird die Verteilung der Körperregionen in
der jeweiligen Untersuchungsperson mit der bestimmten Größe
berechnet. Da die Position der Untersuchungsperson auf dem Liegetisch
bekannt ist, können nun die Liegetischpositionen der Körperregionen
berechnet werden. Die Berechnung wird vorzugsweise von der Rechnereinheit 5 durchgeführt. Mit
der Kenntnis der Liegetischpositionen der Körperregionen
kann in Schritt 61 die optimale HF-Leistung für
die jeweilige Liegetischposition errechnet werden. Optimal bedeutet
in diesem Zusammenhang, dass die HF-Leistung die durch die SAR-Grenzwerte
gesetzte maximal zulässige HF-Leistung nicht übersteigt,
aber auch nicht wesentlich geringer ist als die maximal zulässige
HF-Leistung. Anschließend erfolgt in Schritt 62 eine
bildgebende MR-Messung unter Verwendung der optimalen HF-Leistung.
Während der bildgebenden MR-Messung wird eine SAR-Überwachung
durch geführt, die Kenntnis der Körperregion, die
bei einer bestimmten Liegetischposition bestrahlt wird, dafür
verwendet, um zu Überprüfen, dass die für
die jeweilige Körperregion maximal zulässige HF-Leistung
nicht überschritten wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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