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Die
Erfindung betrifft ein Oberkörper-Magnetresonanzgerät
zur Untersuchung des Oberkörpers eines stehenden Patienten.
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Steuerverfahren für
ein derartiges Oberkörper-Magnetresonanzgerät.
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Die
Abklärung von Erkrankungen des cardio-pulmonalen Systems
ist eine der häufigsten Fragestellungen in der Medizin.
So werden vor einer Operation unter Narkose Untersuchungen durchgeführt,
um den cardio-pulmonalen Status des Patienten festzustellen. Das
erfolgt in den meisten Fällen auf der Basis von Röntgenbildern.
Als Folge ist das Röntgen des Brustkorbs (Röntgen-Thorax)
die häufigste radiologische Untersuchung überhaupt.
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Mit
der Röntgen-Thorax-Untersuchung kann eine Vielzahl von
medizinischen Fragestellungen mehr oder weniger gut beantwortet
werden. Man erwartet aus dieser Untersuchung Erkenntnisse zur Herzfunktion
des Patienten, beispielsweise ob Stauungszeichen der Lungengefäße
sichtbar sind. Man erwartet auch Hinweise auf maligne Erkrankungen, beispielsweise
so genannte Rundherde. Mittels der Röntgen-Thorax-Untersuchung
können auch infektiöse Lungenerkrankungen, beispielsweise
Pneumonie, erkannt werden. Auch sind Erkenntnisse hinsichtlich von
obstruktiven und restriktiven Lungenerkrankungen sowie Hinweise
auf Ergüsse möglich. Besonders vorteilhaft ist
die Röntgen-Thorax-Untersuchung im Hinblick auf die geringen
Kosten.
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Leider
weist das Röntgen-Thorax-Verfahren auch einige Nachteile
auf. An erster Stelle ist die Strahlenbelastung des Patienten zu
nennen. Auch ist die diagnostische Aussagekraft bei einigen Fragestellungen
nur mangelhaft. Z. B. sind Stauungszeichen ein sehr indirekter und
nur subjektiv beurteilbarer Parameter in der Röntgenaufnahme.
Auch obstruktive und restriktive Erkrankungen werden nur indirekt
und subjektiv durch eine Verminderung oder Vermehrung der Lungenzeichnung
erfasst. Zudem erlaubt die Röntgen-Thorax-Untersuchung
keine Quantifizierbarkeit der Ergebnisse. Schließlich sind Röntgen-Thorax-Aufnahmen
nur sehr beschränkt vergleichbar, da der Bildeindruck,
z. B. von der Belichtung und auch von der Inspirationstiefe abhängt. Aufgrund
des großen Streuungsbereichs der zu beurteilenden Merkmale
ist eine große Erfahrung des Untersuchers mit derartigen
Aufnahmen erforderlich, um einigermaßen sichere Aussagen
treffen zu können. Auf der anderen Seite muss der Radiologe
eine große Zahl von Aufnahmen pro Tag befunden, wobei die
Gefahr besteht, dass bei der einen oder anderen Aufnahme Hinweise
auf Erkrankungen übersehen werden.
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Es
sind nun eine Reihe von Verfahren bekannt, um die vorgenannten Erkrankungen
besser und genauer erfassen zu können als mit Röntgen-Thorax.
Herzerkrankungen lassen sich beispielsweise mit der Echo-Kardiographie,
also einer Ultraschalluntersuchung des Herzens, besser und genauer
feststellen. Mit Hilfe der Röntgen-Computertomographie
lässt sich der Zustand von Lunge und Herz ebenfalls mit
hoher Genauigkeit abbilden und auch diagnostizieren. Schließlich
erlaubt die Kernsein-Resonanztomographie eine hervorragende Gefäßanalyse
und Weichteildifferenzierung.
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Alle
diese Verfahren konnten jedoch das Röntgen des Thorax nicht
ersetzen. Der wesentliche Grund dafür sind die vergleichweise
hohen Kosten dieser alternativen Verfahren, die einer routinemäßigen
und damit auch häufigen Anwendung entgegenstehen. Ein wesentlicher
Teil der Untersuchungskosten entsteht bei der Erstellung der Aufnahmen.
So ist für die Kernsein-Resonanz- oder Magnetresonsnanztomographie
besonders qualifiziertes Personal erforderlich, um die Untersuchung
so durchzuführen, dass eine hohe diagnostische Qualität
sicher gestellt ist. Wünschenswert ist daher, Oberkörper-Untersuchungen
mit Kernspinresonanztomographie als im Vergleich zur Röntgen-Thorax-Untersuchung
aussagekräftigere Un tersuchungsmethode auch für
routinemäßige Anwendung attraktiv anzubieten.
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Aus
der
US 6,411,088 (korrespondierend
zu
DE 100 07 598 A1 )
ist ein Magnetresonanzgerät zur Aufnahme eines Durchleuchtungsbildes
beschrieben. Das Magnetresonanz-Durchleuchtungsgerät beinhaltet
ein C-förmig ausgebildetes Grundfeld-Magnetsystem, das
an einer Wand eines Raumes befestigt ist. Ein zu untersuchender
Patient tritt zur Aufnahme eines Durchleuchtungsbildes in die seitliche Öffnung
des C-Profils ein. Am Durchleuchtungsgerät sind Haltegriffe
vorhanden, so dass der Patient während einer Aufnahme des
Durchleuchtungsbildes durch Heranziehen oder Drücken gegen
eine dazu bestimmte Fläche möglichst ruhig stehen
kann und damit Bewegungsartefakte im Durchleuchtungsbild vermeidet.
Das Magnetresonanz-Durchleuchtungsgerät umfasst weiterhin
ein Gradienten-Spulensystem, eine Hochfrequenz-Sende- und -empfangsvorrichtung,
eine Anzeige- und Bedienvorrichtung sowie ein zentrales Steuersystem,
das mit den Gradienten-Spulensystem, der Hochfrequenz-Sende- und -empfangsvorrichtung
und der Anzeige- und Bedienvorrichtung entsprechend verbunden ist.
Insbesondere können mit dem dort beschriebenen Magnetresonanz-Durchleuchtungsgerät
refokussierte Gradienten-Echosequenzen, beispielsweise in einer
Ausgestaltung als True-FISP-Sequenz, zur Untersuchung durchgeführt
werden.
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In
der US-Patentanmeldungsveröffentlichung US 2003/0095696
A1 sind ein Gerät und ein Verfahren zur computer-unterstützten
Diagnose von kleinen pulmonalen Knoten beschrieben. Zwei Hauptschritte
werden zur Bewertung von pulmonalen Knoten durchgeführt.
Zunächst müssen die Orte von möglichen
Knoten identifiziert werden, im darauf folgenden Schritt erfolgt
eine Charakterisierung, bei dem eine Bewertung der Wahrscheinlichkeit
erfolgt, dass ein detektierter Knoten Krebsgewebe enthält. Die
Charakterisierung erfolgt aufgrund der Wachstumsrate des Knotens,
die einen Vergleich der Größen von zwei aufeinander
folgenden Aufnahmen erfordert. Dort ist auch ein Verfahren zur Detektion
und zur Merkmalsextraktion für die Größencharakterisierung
beschrieben.
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Die
US-Patentanmeldungsveröffentlichung US 2003/0068074 A1
beschreibt ein Computersystem und ein Verfahren zur Segmentierung
zum Zweck der bildlichen Darstellung und zur Quantifizierung des
Volumens des segmentierten Bereichs in Digitalbildern. Dabei wird
eine Wasserschwellentransformation des digitalen Bildes durchgeführt.
In einer Nachverarbeitung werden die Bildelemente, die zumindest
einem Wasserbecken zuzuordnen sind, mit Hilfe einer grauwertebasierten
Segmentierung, einer Visualisierung mittels einer Transferfunktion oder
einer Volumenbestimmung mit Hilfe einer Histogrammanalyse durchgeführt.
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Ein
Verfahren zur computergestützten Detektion von Lungenknoten
einschließlich solcher, die von Gefäßen
versorgt werden, ist aus der
US 7,020,316 B2 bekannt. Dabei wird automatisch
aus mehreren Bildern ein Saatpunkt (seed point) detektiert. Der
Saatpunkt definiert ein interessierendes Volumen, auch volume of
interest (VOI) genannt. Schließlich wird die Gestalt oder
der Umriss von Projektionen des interessierenden Volumens analysiert um
Knoten zu detektieren.
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Der
Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, ein Oberkörper-Magnetresonanzgerät
anzugeben, mit dem kostengünstig Oberkörperaufnahmen eines
Patienten erzeugt werden können, so dass auch Routineuntersuchungen
mit hoher diagnostischer Qualität kostengünstig
durchgeführt werden können. Des Weiteren soll
ein Steuerverfahren für ein derartiges Oberkörper-Magnetresonanzgerät
angegeben werden.
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Die
erstgenannte Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
Demgemäß umfasst das Oberkörper-Magnetresonanzgerät
eine Magnetanordnung zum Erzeugen eines horizontal ausgerichteten
homogenen Grundmagnetfelds, wobei die Magnetanordnung ausgebildet
ist zur Untersuchung des Oberkörpers eines stehenden Patienten,
eine Bildakquisitions einheit zum fortlaufenden Erstellen von Oberkörperbildern
des stehenden Patienten, eine Qualitätsprüfungseinheit
zum automatischen Bestimmen eines für die Qualität
der Oberkörperbilder charakteristischen Qualitätsmaßes,
einer mit der Bildakquisitionseinheit und der Qualitätsprüfungseinheit
verbundenen Bildaufnahmesteuerung zum Aktivieren der Bildakquisitionseinheit
und zum Ausgeben von Signalen zur Positions- und/oder Verhaltensbeeinflussung
des Patienten in Abhängigkeit des charakteristischen Qualitätsmaßes
und einer mit der Bildakquisitionseinheit verbundenen Ausgabeeinheit
zum Darstellen und/oder Speichern zumindest eines Teils der Oberkörperbilder.
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Die
zweitgenannte Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 7
gelöst. Danach umfasst das Steuerverfahren für
das erfindungsgemäße Oberkörper-Magnetresonanzgerät
die folgenden Steuerschritte: Die Bildaufnahmesteuerung gibt ein Aufforderungssignal
an den Patienten aus zum eigenständigen Positionieren in
dem Oberkörper-Magnetresonanzgerät, die Bildaufnahmesteuerung
startet eine Serie von Übersichts-Bildaufnahmen sobald sich
der Patient im homogenen Magnetfeld der Magnetanordnung befindet,
die Qualitätsprüfungseinheit prüft die
Position des Patienten in der Magnetanordnung anhand der Übersichts-Bildaufnahmen,
die Bildaufnahmesteuerung gibt ein Positionskorrektursignal aus,
falls die Position des Patienten nicht einer Referenzposition entspricht,
die Bildaufnahmesteuerung gibt ein Signal zum Erstellen einer Serie
von Oberkörperbildern des Patienten und ein Aufforderungssignal
an den Patienten zum Atmen aus, falls die Position des Patienten
der Referenzposition entspricht, die Bildaufnahmesteuerung wählt
aus der Serie ein erstes Bild aus, das den Zustand maximaler Inspiration
darstellt, und wählt aus der Serie ein zweites Bild aus,
das den Zustand maximaler Exspiration darstellt, und die Ausgabeeinheit
zeigt das erste und zweite Bild an und/oder speichert diese.
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Der
Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, die Magnetresonanztomographie-Aufnahme
der Lunge vollständig zu automati sieren, um die hauptsächlich
bei der Bildaufnahme entstehenden Kosten zu reduzieren. Der Ansatz
zur Automatisierung ist darin zu sehen, dass der Patient selbstständig
seine Untersuchungsposition im Magnetresonanztomographiegerät
auf einfache Art und Weise einnehmen kann. Dazu ist vorgeschlagen,
dass der Patient stehend im Magnetresonanztomographiegerät
untersucht wird. Das Magnetresonanztomographiegerät ist
weiterhin für eine fortlaufende Bildakquisition und eine
automatische Beurteilung der Bildqualität ausgebildet.
Unterstützt wird eine erfolgreiche Untersuchung durch eine
automatische Positions- bzw. Verhaltensbeeinflussung des Patienten.
Die Signale zur Positions- bzw. Verhaltensbeeinflussung wirken auf eine
bewegliche Patientenplattform bzw. auf eine Informationseinheit
für den Patienten. Mittels der Informationseinheit werden
entsprechende Verhaltensanweisungen für den Patienten erkennbar
ausgegeben, beispielsweise über Sprachkommandos. Die automatische
Positions- bzw. Verhaltensbeeinflussung des Patienten bei gleichzeitig
fortlaufender Bildakquisition mit der automatischen Beurteilung
der Bildqualität werden so lange durchgeführt,
bis eine hinreichende Bildqualität erreicht ist. Damit
ist eine besonders kostengünstige Durchführung
einer Magnetresonanztomographie-Aufnahme der Lunge möglich, weil
auf qualifiziertes Personal ebenso verzichtet werden kann wie auf
eine aufwändige Steuerungskonsole für das Gerät.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen sehen vor, dass der Patient über eine computergenerierte
Stimme aufgefordert wird, die Magnetanordnung zu betreten, sich
an zwei Haltegriffe fest zu halten und die Brust an eine dafür
bestimmte Fläche anzulegen. Der Patient steht dabei auf
einer vertikal beweglichen Plattform. Haltegriffe sind mit der Plattform
verbunden und bewegen sich mit dieser gemeinsam.
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Das
Steuerverfahren sieht sodann in einer vorteilhaften Ausgestaltung
vor, automatisch Aufnahmen des Patienten in Echtzeit zu erzeugen.
Entsprechende Magnetresonanzsequenzen sind bekannt. Für
derartige Bildaufnahmen sind bei Grundmagnetfeldstärken
bis 1 Tesla die unter dem Namen Real-Time-True- FISP bekannte Sequenz
und darüber die unter dem Namen HASTE bekannte Sequenz
und Abkömmlinge von den beiden Sequenztypen besonders geeignet.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird anhand der erstellten
Aufnahmen in Echtzeit beurteilt, ob die Position des Patienten stimmt,
also einer Referenzposition entspricht. Dazu werden einfach zu identifizierende
und charakteristische Merkmale im Bilddatensatz identifiziert und
ausgewertet.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform wird abgefragt, ob
die gut sichtbare und mit entsprechenden Mustererkennungsverfahren
zuverlässig zu detektierende Wirbelsäule mittig
im Bilddatensatz zu finden ist. Dies gilt ebenfalls für
die gut sichtbare und detektierbare Lunge, die auf ihre vollständige
Abbildung hin untersucht wird. Entsprechende Verfahren zur automatischen
Identifizierung der Lunge oder von Knochen im Bild sind bekannt,
z. B. aus den eingangs schon zitierten Veröffentlichungen
US 2003/095696 A1 oder
US 2003/068074 A1 .
Falls die Prüfung ergibt, dass die Position des Patienten
nicht der Referenzposition entspricht, wird entweder die Patientenplattform
vertikal verschoben, oder der Patient wird durch Sprachkommandos
aufgefordert, seine Position zu ändern, bis der Patient
an der richtigen Position steht.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass
nach der Aufforderung an den Patienten zum Ein- und Ausatmen fortlaufend
die Dichte der Lunge gemessen oder die Lunge segmentiert und deren
Volumen bestimmt. Entsprechende Verfahren sind aus der ebenfalls schon
eingangs schon zitierten
US 2003/095696 A1 bekannt.
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Von
den akquirierten Datensätzen werden diejenigen ausgewählt,
die den Zustand maximaler Inspiration bzw. maximaler Exspiration
darstellen. Anatomisch entspricht der Zustand maximaler Inspiration
minimaler Dichte des Lungengewebes bzw. maximalem Volumen der Lunge.
Der Zustand maximaler Exspiration ist über das Kriterium
maximaler Dichte des Lungengewebes oder minimalem Volumen automatisch
zu detektieren. Beide Kriterien sind in den erstellten Magnetresonanzbildern
erkennbar.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Qualität
der Atmung überprüft wird. Falls der Unterschied
zwischen maximaler Inspiration und maximaler Exspiration einen Grenzwert
unterschreitet, wird davon ausgegangen, dass der Patient nicht tief
genug geatmet hat. Es erfolgt nach entsprechenden Hinweisen an den
Patienten eine Wiederholung der Bilderstellung.
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Ähnlich
wird gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung
die Bilderstellung wiederholt, wenn die Bilder Zeichen von Verwacklungen
zeigen. Diese Auswertung wird ebenfalls automatisiert durchgeführt.
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Schließlich
wird dem Patienten noch mitgeteilt, dass die Untersuchung beendet
ist und er das Gerät selbstständig verlassen kann.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der Patient aufgefordert,
so schnell wie möglich ein- und auszuatmen. Dabei wird
die Zeit zwischen maximaler Inspiration und maximaler Exspiration
gemessen. Aus dieser Untersuchung kann die Änderung des
Lungenvolumens über der Zeit bzw. der Atemluftstrom bestimmt
werden, um obstruktive Lungenerkrankungen zu diagnostizieren.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden Methoden der computerunterstützten
Detektion (computer aided detection) direkt während der Akquisition
auf die Datensätze angewendet. Derartige Verfahren sind
aus der
US 7,020,316
B bekannt. Falls dabei ein verdächtiges Areal
identifiziert wird, werden sofort weitere Aufnahmen dieses Areals
angefertigt. Dabei können die Schichtdicke und andere Parameter
der Aufnahme verändert werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der Patient durch
ein aufblasbares Kissen oder durch einen oder mehrere verschiebbare
Stempel stehend zwischen in dem Oberkörper-Magnetresonanzgerät
fixiert. Vorteilhaft kann er den Anpressdruck selber beeinflussen
durch Betätigung eines Eingabegeräts.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird dem Patienten auf
einer Anzeige dargestellt, ob er sich mittig aufgestellt hat und
welche Atemkommandos in Kürze erfolgen. Vorteilhaft werden
seine Atembewegungen aus dem Magnetresonanzsignal extrahiert und
in Echtzeit als Feedback ebenfalls auf der Anzeige dargestellt.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der aus dem Magnetresonanz-Bilddatensatz segmentierte
Umriss des Patientenbrustkorbs zusammen mit einem Umriss des homogenen
Bereichs des Magnetresonanzgeräts dargestellt.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die aktuelle Atemphase
des Patienten in Relation zu einer Referenz dargestellt. Die Referenz kann
aus dem bisherigen Atemverlauf ermittelt werden oder einen Durchschnittsverlauf
aufgrund der Größe, des Geschlechts etc. des Patienten
darstellen.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird eine automatische
Positionsänderung der Patientenplattform visuell auf der
Patientenanzeige oder auch per Sprachausgabe oder Warnsignal angekündigt.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass
in den Magnetresonanzbilddaten nach typischen Artefakten gesucht wird.
Beispiele derartiger Artefakte sind Gürtelschnallen und
BH-Drähte. Im Allgemeinen wird bei der Detektion derartiger
typischer Artefakte die Bildaufnahme gestoppt und der Patient aufgefordert,
die störenden Kleidungsstücke zu entfernen.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
definiert und ergeben sich aus den Figuren sowie der dazugehörigen
Figurenbeschreibung.
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand
drei Figuren erläutert. Es zeigen:
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1 in
einer schematischen Darstellung die Hauptfunktionseinheiten eines
Oberkörper-Magnetresonanzgeräts,
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2 in
einem Ablaufdiagramm Hauptverfahrensschritte eines Steuerverfahrens
für das Oberkörper-Magnetresonanzgerät
nach 1 und
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3 in
einem Ablaufdiagramm weitere Verfahrensschritte zur Qualitätskontrolle
der mit dem Oberkörper-Magnetresonanzgerät erstellten
Magnetresonanzbilder.
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Das
in 1 mit seinen Hauptfunktionseinheiten dargestellte
Oberkörper-Magnetresonanzgerät umfasst eine offene
Magnetanordnung 2 mit zwei gegenüber liegend angeordneten
Magnetpolen 4, zwischen denen in einem Abbildungsvolumen 6 ein homogenes
Magnetfeld erzeugt wird. Die Magnetpole 4 sind über
eine magnetische Flussrückführung miteinander
verbunden, so dass sich insgesamt eine C-förmige Magnetanordnung 2 ergibt.
Als Magnetfelderzeuger kommen vorzugsweise Permanentmagnetanordnungen
oder auch elektrisch normalleitende Magnetspulen in Betracht. Die
Magnetfeldstärke im Abbildungsvolumen liegt in der Größenordnung
von 0,35 Tesla. Die Magnetanordnung 2 ist seitlich offen, so
dass ein zu untersuchender Patient 8 eine unterhalb des
Abbildungsvolumens 6 auf dem Boden abgestützte
Patientenplattform 10 betreten kann, um eine stehende Untersuchungsposition
in der Magnetanordnung 2 einzunehmen. Die Patientenplattform umfasst
eine Hubeinheit zum Positionieren des Patienten 8 in vertikaler
Richtung. Die Hubeinheit ist durch den Doppelpfeil 11 symbolisiert.
Des Weiteren umfasst das Oberkörper-Magnetresonanzgerät
eine Griffstange 12, an der sich der Patient 8 während
der Bildaufnahme mit den Händen festhalten kann. Während
der Bildaufnahme legt der Patient 8 die Brust an den linken
Magnetpol 4 und greift mit seinen Händen an die
seitlich angeordneten Griffstangen 12. Zusätzlich
ist ein aufblasbares Kissen 14 vorgesehen, dass den Patienten 8 weiter
zwischen in der Magnetanordnung 2 zwischen den Magnetpolen 4 fixiert.
Den Anpressdruck des aufblasbaren Kissens 14 kann der Patient 8 selbst über
an der Griffstange 12 angeordnete Bedienelemente 16 einstellen.
In Blickrichtung des Patienten 8 ist oberhalb der Magnetanordnung 2 eine
Informationseinheit 18 für optische und akustische
Mitteilungen und Verhaltensanweisungen an den Patienten angeordnet.
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Neben
den bei diagnostischen Magnetresonanzgeräten allgemein
notwendigen Funktionseinheiten, wie Hochfrequenz- und Gradientensystem sowie
Steuerung für die Sequenzerzeugung, umfasst das Oberkörper-Magnetresonanzgerät
eine spezielle Bildaufnahmesteuerung 20. Die Bildaufnahmesteuerung 20 ist
mit der Patientenplattform 10 über eine bidirektionale
Signalleitung 22 verbunden. Die Bildaufnahmesteuerung 20 gibt
an die Informationseinheit 18 Informationen und Anweisungen
an den zu untersuchenden Patienten 8 über den
Beginn, den Ablauf und das Ende der Bildaufnahme. Eine Bildakquisitionseinheit 24 erzeugt
nun entsprechend den von der Bildaufnahmesteuerung 20 vorgegebenen
Steuersignalen fortlaufend Magnetresonanzbilder des Oberkörpers
des Patienten 8.
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Die
von der Bildakquisitionseinheit 24 erzeugten Magnetresonanzbilder
werden in einer Qualitätsprüfeinheit 26 nach
mehreren verschiedenen Merkmalen hin analysiert. Die Merkmale werden
mit Referenzen verglichen, um ein Qualitätsmaß zu
bilden. Abhängig von den Qualitätsmaß erzeugt
die Bildaufnahmesteuerung 20 wiederum entsprechende Signale
zum Untersuchungsablauf.
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Ferner
ist eine Ausgabeeinheit 28 mit der Bildakquisitionseinheit 24 verbunden.
Die Ausgabeeinheit 28 umfasst eine Bilddarstellungseinheit
sowie Speicher, um die erzeugten Magnetresonanzbilder abzuspeichern.
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Eine
Medikamentengabevorrichtung 30 ist ebenfalls mit der Bildaufnahmesteuerung 20 verbunden,
um die Erstellung von Oberkörperbildern in Abhängigkeit
einer Medikamentengabe zu steuern. Gleichzeitig erfolgt eine Markierung
der während der Medikamentengabe erstellten Oberkörperbilder
mit einem Vermerk „nach Therapeutikumgabe". Der Patient
kann die Medikamentengabe selber starten und stoppen. Dazu umfasst
die Medikamentengabevorrichtung 30 entsprechende Bedienelemente,
die in 1 symbolisch durch eine Wirkverbindung 32 dargestellt
ist. Mit Beginn der Medikamentengabe erfolgt die Erstellung der
Oberkörperbilder mit besonderen Parametern, z. B. hohe
Bildwiederholrate, um eine zeit- und ortsaufgelöste Abbildung
der Wirkungen des Therapeutikums zu erreichen.
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Des
Weiteren ist noch eine EKG-Erfassungs- und Triggervorrichtung 34 mit
der Bildaufnahmesteuerung 20 verbunden. Damit wird die
Erstellung der Oberkörperbilder durch die Herzphase gesteuert.
Zur Aufnahme der Oberkörperbilder können Standard-Verfahren
verwendet werden, wie sie auch bei Herzaufnahmen zum Einsatz kommen.
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Schließlich
ist die Bildaufnahmesteuerung 20 noch z. B. mit einer Vorrichtung
zur Abgabe von bildwirksamen Gasen 36, z. B. von hyperpolarisierten Gasen,
verbunden. Hyperpolarisierte Gase werden der Luft zum Atmen zugesetzt
und können die Oberkörperbilder im Lungenbereich
wesentlich verbessern. Da hyperpolarisierte Gase im Allgemeinen
eine andere Resonanzfrequenz besitzen als Protonen, ist das Magnetresonanzgerät
entsprechend zur Bildgebung mit mehreren Arbeitsfrequenzen ausgebildet, die
umschaltbar sind.
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In 2 ist
in Form eines Blockschaltbildes ein Steuerverfahren für
das Oberkörper-Magnetresonanzgerät nach 1 dargestellt.
Die Untersuchung beginnt mit einem Aufforderungssignal 100 an
den Patienten 8, zwischen die Magnetpole 4 zu
treten, sich an den zwei Haltegriffen 12 festzuhalten und
die Brust an einen der Magnetpole 4 anzulegen. Das Aufforderungssignal 100 wird
durch eine computergenerierte Stimme akustisch an den Patienten 8 gegeben.
Sobald sich der Patient 8 im homogenen Magnetfeld oder
im Abbildungsvolumen 6 befindet, was beispielsweise durch
einen auf der Patientenplattform 10 angeordneten Drucksensor
festgestellt wird, wird über die bidirektionale Leitung 22 im
Steuerschritt 102 ein Startsignal an die Bildaufnahmesteuerung 20 gegeben.
Daraufhin werden von der Bildakquisitionseinheit 24 in
Echtzeit Magnetresonanzaufnahmen des Oberkörpers erstellt,
z. B. mit einer Real-Time-True-FISP-Sequenz. Derartige Sequenzen sind
bekannt und an anderer Stelle vielfältig beschrieben. Die
Magnetresonanzaufnahmen werden in einer Serie als Übersichtsbildaufnahmen
mit einer aus Zeitgründen reduzierten Bildauflösung
erstellt, der entsprechende Verfahrensschritt ist mit dem Bezugszeichen 104 gekennzeichnet.
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Die
Qualitätsprüfeinheit
26 prüft
in den einzelnen Übersichtsbildaufnahmen dann fortlaufend die
Position des Patienten
8 in der Magnetanordnung
2 im
Steuerverfahrensschritt
106. Dies erfolgt ebenfalls in
Echtzeit. Dabei werden einfach zu identifizierende charakteristische
Merkmale im Bilddatensatz identifiziert, auf ihre Lage hin untersucht
und dann im Verfahrensschritt
108 mit einer Referenzlage
verglichen. Bei der Positionsprüfung
106 und dem
Vergleich
108 wird beispielsweise geprüft, ob
die Wirbelsäule des Patienten
8 mittig im Bilddatensatz
verläuft oder ob die Lungen komplett abgebildet sind. Entsprechende
Verfahren zur automatischen Identifizierung der Lunge oder von Knochen
im Bild sind dem Fachmann bekannt und z. B. in der schon eingangs zitierten
US 2003/095696 A oder
der
US 2003/068074
A beschrieben.
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Wenn
die Position des Patienten 8 noch nicht der Referenzposition
entspricht, z. B. wenn die Wirbelsäule außermittig
oder Lungen nur teilweise abgebildet sind, gibt die Qualitätsprüfeinheit 26 ein
entsprechendes Signal an die Bildaufnahmesteuerung 20 ab.
Daraufhin wird in der Bildaufnahmesteuerung 20 ein Positionskorrektursignal 110 erzeugt.
Abhängig von der festgestellten Fehlpositionierung des
Patienten wird entweder an die Verstelleinrichtung der Patientenplattform 10 ein
entsprechendes Hub- oder Absenksignal abgegeben oder der Patient
wird über die Informationseinheit 18 aufgefordert,
seine Position zu ändern, z. B. mit der akustischen Aufforderung „Bitte
etwas nach links bewegen". Parallel dazu werden weiterhin im Verfahrensschritt 104 laufend Übersichtsbilder
erstellt und in den Verfahrensschritten 106 und 108 die
aktuelle Position festgestellt und mit der Referenzposition verglichen.
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Falls
die Position des Patienten 8 von der Qualitätsprüfeinheit 26 als übereinstimmend
mit der Referenzposition erkannt wird, wird ein entsprechendes Signal
an die Bildaufnahmesteuerung 20 abgegeben. Damit beginnt
die eigentliche Untersuchung. Die Bildaufnahmesteuerung 20 gibt
zunächst ein Aufforderungssignal an den Patienten ab, mit
einem bewussten tiefen Ein- und Ausatmen zu beginnen, Verfahrensschritt 112.
Während des Ein- und Ausatmens des Patienten 8 wird
eine Serie von Oberkörperbildern erstellt, was im Verfahrensschritt 114 erfolgt.
Die Auflösung und die Qualität der Oberkörperbilder
sind im Allgemeinen höher als bei den Übersichtsbildaufnahmen,
jedenfalls hinreichend hoch genug um die für die Diagnose
notwendigen Merkmale in den Oberkörperbildern erkennen
zu können. Von den nun erstellten Oberkörperbildern
werden in der Qualitätsprüfeinheit 26 im
Verfahrensschritt 116 Oberköperbilder mit maximaler
Inspiration und Exspiration des Patienten 8 ausgewählt.
Der Zustand maximaler Inspiration kann beispielsweise aus den Oberkörperbildern
durch eine Auswertung der minimalen Dichte und/oder des maximalen
Volumens der Lunge festgestellt werden. Der Zustand maximaler Exspiration
wird beispielsweise aus den Oberkörperbildern über
die maximale Dichte bzw. das minimale Volumen der Lunge festgestellt.
Es erfolgt im Verfahrensschritt 118 eine Überprüfung
dieser ausgewählten Oberkörperbilder mit maximaler
Inspiration und maximaler Exspiration, indem ein Unterschied zwischen
den beiden Oberkörperbildern ermittelt wird. Der Unterschied
wird in Verfahrensschritt 120 bewertet. Unterschreitet
der Unter schied einen Grenzwert, wird davon ausgegangen, dass der
Patient 8 nicht tief genug geatmet hat, der Messvorgang
wird wiederholt. Ebenso wird der Messvorgang wiederholt, falls die
Oberkörperbilder Zeichen von Verwacklungen zeigen. Ist
der Unterschied zwischen maximaler Inspiration und maximaler Exspiration
durch die Qualitätsprüfeinheit 26 als
ausreichend festgestellt worden, wird die Untersuchung beendet,
die ausgewählten Oberkörperbilder werden in der
Ausgabeeinheit 28 angezeigt und/oder gespeichert, dies
soll durch den Verfahrensschritt 122 symbolisiert werden.
Dem Patienten 8 wird im Verfahrensschritt 124 über
die Informationseinheit 18 noch mitgeteilt, dass die Untersuchung
beendet ist und er das Oberkörper-Magnetresonanzgerät
verlassen kann.
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Die
Qualitätsprüfeinheit 26 wertet die Oberkörperbilder
auch zur Steuerung einer Medikamentengabe aus. Erkennt die Qualitätsprüfeinheit
anhand abnehmender Protonendichte in aufeinander folgenden Oberkörperbildern
einen beginnenden Einatmungszyklus, wird über die Bildaufnahmesteuerung 20 ein
entsprechendes Signal an die Medikamentengabevorrichtung 30 gegeben,
um die Medikamentengabe zu starten. Ein pneumatisch oder hydraulisch
betätigbares Ventil in der Medikamentengabevorrichtung öffnet
daraufhin eine Leitung von einem Medikamentenvorratsbehälter
zum Patienten.
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Eine
weitere Qualitätsprüfung ist ebenfalls noch in 2 dargestellt.
Dabei wird von der Qualitätsprüfungseinheit 26 laufend überprüft,
ob in den Übersichtsbildaufnahmen typische Artefakte enthalten
sind. Derartige typische Artefakte werden von Metallteilen in der
Bekleidung des Patienten erzeugt, wie beispielsweise von BH-Bügeln
oder Gürtelschnallen. Im Verfahrensschritt 160 werden
derartige typische Artefakte identifiziert. Sie erzeugen starke und
charakteristische Bildelemente, so dass sie gut mit Verfahren der
Mustererkennung zu identifizieren sind. Wird ein Artefakt in den
Oberkörperbildern erkannt (Verfahrensschritt 162),
wird die Untersuchung abgebrochen und über die Informationseinheit 18 ein entsprechender
Hinweis an den Patienten 8 ausgegeben.
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3 zeigt
als Blockschaltbild eine Übersicht über weitere
Prüfungen, die in der Qualitätsprüfeinheit 26 durchgeführt
werden. Das Qualitätsprüfergebnis wird der Bildaufnahmesteuerung 20 zugeführt,
die daraufhin entsprechende Steuersignale für das Oberkörper-Magnetresonanzgerät
erzeugt.
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Eine
weitere Prüfung erfolgt derart, dass im Verfahrensschritt 130 aus
der Serie von Oberkörperbildern 114 mit Hilfe
der Methoden der computerunterstützten Detektion direkt
während der Akquisition verdächtige Areale identifiziert
werden. Von den identifizierten Arealen werden dann im Verfahrensschritt 132 nach
einem entsprechenden Signal der Bildaufnahmesteuerung 20 von
der Bildakquisitionseinheit 24 weitere Bildaufnahmen angefertigt.
Die Parameter für die Bildaufnahmen sind dabei so eingestellt,
dass sich optimale und diagnostisch aussagekräftige Bilder
ergeben, z. B. wird bei der Aufnahme eine geringere Schichtdicke
und damit eine bessere Auflösung in Schichtrichtung eingestellt
als bei den Oberkörperbildern. Die Bildaufnahmen der verdächtigen
Areale werden dann im Verfahrensschritt 134 in der Ausgabeeinheit 28 angezeigt
und/oder gespeichert.
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Eine
weitere von der Qualitätsprüfeinheit 26 durchgeführte
Analyse ermittelt im Verfahrensschritt 140 die Atembewegung
in der Serie von Oberkörperbildern 114. Die Atembewegung
wird im Verfahrensschritt 142 angezeigt und/oder gespeichert.
Die Anzeige kann auch zusammen mit einer Referenzatembewegung erfolgen,
die beispielsweise in Relation zu den bisherigen Atembewegungen
erstellt wird oder auch aufgrund der Größe, des
Geschlechts und so weiter des Patienten 8, als erwartete
Atembewegung des Patienten dargestellt wird.
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Eine
weitere Auswertung, die in der Qualitätsprüfeinheit 26 durchgeführt
wird, besteht in einer Segmentierung des Umrisses des Oberkörpers
im Verfahrensschritt 150. Im Verfahrensschritt 152 wird der
Umriss des Oberkörpers zusammen mit dem Umriss des homogenen
Bereichs im diagnostischen Magnetreso nanzgerät oder des
Abbildungsvolumens 6 dem Patienten 8 mittels der
Informationseinheit 18 angezeigt. Gleichzeitig kann mittels
der Ausgabeeinheit 28 eine Speicherung zusammen mit den
in dieser Position des Patienten erzeugten Bildern erfolgen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 6411088 [0007]
- - DE 10007598 A1 [0007]
- - US 7020316 B2 [0010]
- - US 2003/095696 A1 [0018, 0019]
- - US 2003/068074 A1 [0018]
- - US 7020316 B [0025]
- - US 2003/095696 A [0045]
- - US 2003/068074 A [0045]