DE102007030972B3

DE102007030972B3 - MR-kompatibles Videosystem

Info

Publication number: DE102007030972B3
Application number: DE102007030972A
Authority: DE
Inventors: Wilfried Dr. Schnell; Stefan Dr. Thesen
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2007-07-04
Filing date: 2007-07-04
Publication date: 2009-01-29
Anticipated expiration: 2027-07-05
Also published as: US20090010510A1; US8103071B2

Abstract

Bei einem MR-kompatiblen Videosystem ist eine MR-kompatible Videobrille (2) mit einer Graphikeinheit (4) verbunden. Mit der Graphikeinheit (4) ist eine Positionssensoranordnung (8) zum Erfassen einer Position der MR-kompatiblen Videobrille (2) und/oder einer Pupillenstellung eines Nutzers verbunden. Die Graphikeinheit (4) umfasst Mittel zum Erzeugen von Bildsignalen für die MR-kompatible Videobrille (2) in Abhängigkeit der Position der MR-kompatiblen Videobrille (2) und/oder der Pupillenstellung des Nutzers.

Description

Die Erfindung betrifft ein MR-kompatibles Videosystem mit einer MR-kompatiblen Videobrille.
Die Magnetresonanzbildgebung (MR-Bildgebung) wird in der medizinischen Diagnostik benutzt, um Bilddaten einer Schicht oder eines Volumens aus dem Inneren des menschlichen oder tierischen Körpers zu erstellen. Bei der MR-Bildgebung wird ein starkes und homogenes statisches Magnetfeld in der Größenordnung von 0,2 Tesla bis zu 3 Tesla und mehr benötigt. Derartige Magnetfelder werden, insbesondere bei höheren Feldstärken ab 1 Tesla durch supraleitende Magnete erzeugt. Üblich ist eine hohlzylindrische Bauform des supraleitenden Magneten, wobei ein zylindrischer Patiententunnel im Inneren des Hohlzylinders ausgebildet ist. Im hohlzylindrischen Innenraum des supraleitenden Magneten sind des weiteren Gradientenspulen zur Ortskodierung der Magnetresonanzsignale sowie Hochfrequenzantennen zur Anregung und auch zum Empfang der Magnetresonanzsignale angeordnet. Die zur MR-Bildgebung erforderlichen Baugruppen engen den ohnehin nicht sehr großen Durchmesser des Patiententunnels weiter ein.
Die Bildaufnahme erfordert, dass ein Patient im Innern des tunnelförmigen Innenraums des Magneten im Idealfall bewegungslos verharrt. Bei der Magnetresonanzbildaufnahme wird eine hohe Kooperationsbereitschaft vom Patienten gefordert, wobei als erhebliche zusätzliche Belastung für den Patienten während der Bildaufnahme hohe Geräuschpegel von den geschalteten Gradientenfeldern in Wechselwirkung mit dem Grundmagnetfeld auftreten. Zudem besteht die Gefahr, dass der Patient aufgrund des engen Innenraums und durch eine im Allgemeinen geforderte Rückenlage im Magnetresonanzgerät Platzangst entwickelt. Verstärkt werden die unangenehmen Empfindungen bei dem Patienten noch zusätzlich, wenn für Kopfuntersuchungen eine spezielle Kopfantenne verwendet wird, die relativ dicht auch im Sichtbereich des Patienten den Kopf umschließt. Im schlimmsten Fall muss, insbesondere bei länger dauernden Untersuchungen von einer halben Stunde und mehr, die Untersuchung abgebrochen werden.
Verbessert wird die für den Patienten einengende Situation bei der Kopfantenne durch die Verwendung eines Doppelspiegels, der den Blick des Patienten in Richtung der Füße lenkt. Das vermittelt ein Gefühl der Offenheit. Der optische Trick ist allerdings etwas fremdartig, weil der Patient dann nach oben schaut und dabei seine Füße sieht.
Aus der US 5,412,419 ist ein Audio- und Videosystem bekannt, das in einem MR-Gerät ohne Störung eingesetzt werden kann. Mit diesem System ist es möglich, den Patienten während der Bildaufnahme mit einem Unterhaltungsprogramm abzulenken.
Von der Firma Resonance Technology Inc. in Northridge, USA, ist des Weiteren ein audio-visuelles Head-Set auf dem Markt, das einen MR-kompatiblen Kopfhörer und eine MR-kompatible Videobrille umfasst. Dabei ist die Gesamtanordnung von Kopfhörer und Videobrille so kompakt, dass sie auch innerhalb einer Kopfantenne eingesetzt werden kann. Allerdings besteht hier der Nachteil, dass der Patient durch die zur Anzeige gebrachten Videosequenzen unruhig wird. Zum anderen kann er zusätzlich verunsichert werden, da er optisch nichts mehr von seiner Außenwelt mitbekommt. Ein ähnliches audiovisuelles Ablenkungssystem mit einer Videobrille ist in der Offenlegungsschrift US 2005/0235422 A1 offenbart. Ein Sensor zur Bestimmung einer Richtung, in die ein Kopf mit tragbarem Display zeigt, ist in der EP 1541966 A1 beschrieben. Auch hier wird ein Nutzer jeweils von der realen Außenwelt optisch isoliert.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein MR-kompatibles Videosystem mit einer MR-kompatiblen Videobrille anzugeben, bei dem die Nachteile im Stand der Technik beseitigt sind.
Die vorstehende Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Demgemäß ist bei einem MR-kompatiblen Videosystem mit einer MR-kompatiblen Videobrille vorgesehen, dass die MR-kompatible Videobrille mit einer Graphikeinheit verbunden ist, dass mit der Graphikeinheit eine Positionssensoranordnung zum Erfassen einer Position der MR-kompatiblen Videobrille und/oder einer Pupillenstellung eines Nutzers verbunden ist und dass die Graphikeinheit Mittel zum Erzeugen von Bildsignalen für die MR-kompatible Videobrille in Abhängigkeit der Position der MR-kompatiblen Videobrille und/oder der Pupillenstellung des Nutzers umfasst. Der Patient ist damit während der Untersuchung nicht mehr vollständig von der Umwelt ausgeschlossen, sondern er kann aktiv die ihm dargebotenen Bilder beeinflussen. Der Patient bekommt so einen unbeengten Eindruck. Verfahren zur Bilderzeugung in Abhängigkeit. einer Position sind auf dem Gebiet der virtuellen Realität hinreichend bekannt.
Vorteilhaft erfasst die Positionssensoranordnung neben der Position auch eine Orientierung der MR-kompatiblen Videobrille.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung stellen die Bildsignale einen Untersuchungsraum dar, wobei ein in dem Untersuchungsraum platziertes Magnetresonanzgerät transparent dargestellt ist. Damit ist das Magnetresonanzgerät, in dem der Patient zur Untersuchung gelagert ist, virtuell nicht mehr vorhanden. Er bekommt einen uneingeschränkten Blick auf den Raum, in dem er sich befindet.
Etwas näher an der Realität ist eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung, bei der die Bildsignale einen Untersuchungsraum darstellen, wobei ein in dem Untersuchungsraum platziertes Magnetresonanzgerät halbtransparent dargestellt ist. Damit bekommt der Patient noch ein Gefühl von dem ihn umgebenden Magnetresonanzgerät, ohne die Sicht in den Untersuchungsraum wesentlich zu behindern.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Positionssensoranordnung mindestens einen Pupillensensor umfasst. Damit kann ohne Kopfbewegung dem Patienten entsprechend der Stellung der Pupillen ein virtuelles Bild des sich damit ergebenden Gesichtsfelds angeboten werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Positionssensoranordnung mindestens einen Kopfpositionssensor. Damit können auch Kopfbewegungen zur Steuerung der angebotenen Bilder verwendet werden.
Eine weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass der Kopfpositionssensor Magnetfeldsensoren umfasst. Damit kann auch eine Verkippung des Kopfes auf einfache Art erfasst werden. Das zur Positions- und Orientierungermittlung benötigte Magnetfeld wird durch eine gezielte oder sowieso notwendige Ansteuerung des Gradientensystems zur Erzeugung von magnetischen Gradientenfeldern erzeugt. Aus den Messsignalen wird dann die Position und die Orientierung der Videobrille entsprechend ermittelt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand von zwei Figuren erläutert. Es zeigen:
1 in einer schematische Darstellung ein MR-kompatibles Videosystem und
2 in einer schematischen Darstellung das MR-kompatible Videosystem bei der Anwendung in einem diagnostischen Magnetresonanzgerät.
Das in 1 schematisch dargestellte MR-kompatible Videosystem umfasst eine MR-kompatible Videobrille 2. Wie eingangs schon erwähnt wurde, ist eine derartige Vidiobrille 2 beispielsweise von der Firma Resonance Technology Inc. in Northridge, USA, auf dem Markt erhältlich. Die MR-kompatible Ausgestaltung der Videobrille 2 bedeutet, dass von der Video brille 2 keine Störungen der Magnetresonanzbildgebung ausgehen, und dass andererseits die im Magnetresonanzgerät verwen deten Magnetfelder- und Hochfrequenzfelder dem Betrieb der Videobrille 2 nicht stören. Die Verwendung von nichtmagnetischen Materialien und eine elektrische Abschirmung der elektrischen Komponenten stellen wesentliche Maßnahmen zur Sicherstellung der MR-Kompatibität dar.
Die MR-kompatible Videobrille 2 ist mit einer Graphikeinheit 4 verbunden. In der Grafikeinheit 4 werden die Bildsignale erzeugt, die dann mit Hilfe einer MR-kompatiblen Signalverbindung 6 der MR-kompatiblen Videobrille 2 zugeführt werden. Als MR-kompatible Signalverbindung 6 kommen sowohl elektrisch geschirmte wie auch optische Ausführungen in Betracht.
An der MR-kompatiblen Videobrille 2 ist eine Positionssensoranordnung 8 befestigt, mit der eine Position und/oder auch eine Orientierung der MR-kompatiblen Videobrille 2 erfasst wird. Die von der Positionssensoranordnung 8 aufgenommenen Positions- und/oder Orientierungssignale werden über eine Signalverbindung 10 einer zur Graphikeinheit 4 gehörenden Auswerteeinheit 12 zugeführt. Auch diese Signalverbindung 10 muss, da sie teilweise im und in der Nähe des Magnetresonanzgeräts geführt ist, MR-kompatibel ausgebildet sein.
Die Positionssensoranordnung 8 umfasst einen Pupillensensor 8A, mit dem die Stellung der Pupillen des Nutzers der Videobrille 2 oder des zu untersuchenden Patienten erfasst wird. Des Weiteren umfasst die Positionssensoranordnung 8 einen Kopfpositionssensor 8B, womit die Position und die Verkippung des Kopfes erfasst werden. Aus der Pupillenstellung und der Lage und Verkippung des Kopfes wird dann in der Auswerteeinheit 12 mit bekannten Verfahren aus dem Gebiet der virtuellen Realität das Gesichtsfeld des Nutzers berechnet und einem zur Graphikeinheit 4 gehörenden Bildrechner 14 zur Erzeugung von entsprechenden Bildansichten zugeführt.
Die Funktion des MR-kompatiblen Videosystems soll anhand von 2 erläutert werden. Im tunnelförmigen Innenraum oder Patiententunnel 20 eines diagnostischen Magnetresonanzgeräts oder MR-Geräts 22 ist auf einer Patientenliege 24 ein Patient 26 gelagert. Der Patient wird mit der Patientenliege 24 in die gewünschte Untersuchungsposition in MR-Gerät 22 verfahren, dies ist in 2 durch einen Doppelpfeil 25 veranschaulicht. Das MR-Gerät 22 besitzt ein im Wesentlichen kugelförmiges Abbildungsvolumen 28, worin das zur Untersuchung vorgesehene Gebiet des Patienten gelagert wird. Vorliegend ist der Patient 26 so gelagert, dass Bildsignale aus dem Bauchraum erstellt werden können. Damit sich der Patient 26 nicht durch die Enge des Tunnels 20 unangenehm beeinträchtigt fühlt, trägt er die MR-kompatible Videobrille 2, die mit der Positionssensoranordnung 8 ausgerüstet ist.
In 2 ist eine alternative oder auch zusätzlich verwendbare Ausführungsform einer Positionserfassung 8C der Videobrille 2 schematisch dargestellt. Dabei wird ausgenutzt, dass über die bekannte Position der Patientenliege 24 indirekt auch die wenigstens angenäherte Position der Videobrille 2 im Magnetresonanzgerät bekannt ist. Die Positionsinformation der Patientenliege 24 wird über eine weitere Signalleitung 10 der Auswerteeinheit 12 zugeführt um daraus dann im Bildrechner 14 die Bilddarstellung für die Videobrille 2 zu erzeugen. Das aus der Position der Videobrille 2 und/oder auch der Pupillenposition und/oder auch aus der Liegeposition sich ergebende Gesichtsfeld 30 ist in der Seitenansicht in 2 durch zwei strichpunktierte Linien angedeutet. Die Bilddarstellung für die Videobrille 2 erzeugt nun eine Ansicht des Untersuchungsraums 32, wie sie sich aus der Blickrichtung des Patienten 26 ergeben würde. Das Magnetresonanzgerät 22 ist im Sichtbereich 30 dann entweder voll transparent oder auch teiltransparent dargestellt, was durch die gestrichelte Darstellung des Magnetresonanzgeräts 22 im Sichtbereich 30 angedeutet ist.

Claims

Magnetresonanz(MR)-kompatibles Videosystem mit einer MR-kompatiblen Videobrille (2), dadurch gekennzeichnet, dass die MR-kompatible Videobrille (2) mit einer Graphikeinheit (4) verbunden ist, dass mit der Graphikeinheit (4) eine Positionssensoranordnung (8) zum Erfassen einer Position der MR-kompatiblen Videobrille (2) und/oder einer Pupillenstellung eines Nutzers verbunden ist und dass die Graphikeinheit (4) Mittel zum Erzeugen von Bildsignalen (14) für die MR-kompatible Videobrille (2) in Abhängigkeit der Position der MR-kompatiblen Videobrille (2) und/oder der Pupillenstellung des Nutzers umfasst.
MR-kompatibles Videosystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildsignale einen Untersuchungsraum. (32) darstellen, wobei ein in dem Untersuchungsraum platziertes Magnetresonanzgerät (22) transparent dargestellt ist.
MR-kompatibles Videosystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildsignale einen Untersuchungsraum (32) darstellen, wobei ein in dem Untersuchungsraum (32) platziertes Magnetresonanzgerät (22) teiltransparent dargestellt ist.
MR-kompatibles Videosystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionssensoranordnung (8) mindestens einen Pupillensensor (8A) umfasst.
MR-kompatibles Videosystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Pupillensensor an der MR-kompatiblen Videobrille (2) befestigt ist.
MR-kompatibles Videosystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionssensoranordnung (8) mindestens einen Kopfpositionssensor (8B) umfasst.
MR-kompatibles Videosystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopfpositionssensor (8B) an der MR-kompatiblen Videobrille (2) befestigt ist.
MR-kompatibles Videosystem einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionssensoranordnung (8) mit einer Patientenliegen-Positionerfassung (8C) verbunden ist.
MR-kompatibles Videosystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopfpositionssensor Magnetfeldsensoren umfasst.
MR-kompatibles Videosystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionssensoranordnung (8) zum Erfassen einer Orientierung der MR-kompatiblen Videobrille ausgebildet ist, und dass die Graphikeinheit (4) Mittel zum Erzeugen von Bildsignalen (14) für die MR-kompatible Videobrille (2) in Abhängigkeit der Orientierung der MR-kompatiblen Videobrille (2) umfasst.