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Die
Erfindung betrifft eine Magnetresonanz-Anlage.
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Die
Magnetresonanztomographie ist eine bewährte Diagnosemethode
bei medizinischen Untersuchungen, welche Schnittbilder und 3D-Rekonstruktionen
ermöglicht. Magnetresonanz-Anlagen erlauben bei vielen
Erkrankungen eine gute anatomische und funktionelle Bildgebung,
insbesondere von Weichgewebe, z. B. bei Untersuchungen von Herz und
Leber. Die Magnetresonanztomographie findet heutzutage Anwendung
auch bei der interventionellen Radiologie, bei der Bewegungen von
Organen und/oder chirurgischen Instrumenten in Echtzeit dargestellt
werden. So können z. B. mit Hilfe von Magnetresonanz-3D-Aufnahmen
ein Katheter oder ein Instrument zu einem Tumor geführt
werden, um mit Hochfrequenzstrom den Tumor zu veröden.
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Für
gewöhnlich umfasst eine Magnetresonanz-Anlage eine ringförmige
Magneteinheit, die fest am Boden montiert ist. In die Magneteinheit
wird eine Patientenliege, auf der ein Patient mobilisiert ist, zur Untersuchung
des Patienten hingefahren. Der Nachteil dieser Anordnung ist, dass
der Zugang zum Patienten während einer Intervention erschwert
ist.
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Aus
der
WO 2007/147233
A1 ist eine Lösung bekannt, bei der eine ringförmige
Magnetresonanz-Vorrichtung über ein Deckenschienensystem zu
dem Patienten gefahren wird, wobei jedoch ihre Bewegungsbahn aufgrund
der Schienen eingeschränkt ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hohe Flexibilität
bei der Ausrichtung der Komponenten einer Magnetresonanz-Anlage
zueinander zu ermöglichen.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
eine Magnetresonanz-Anlage umfassend eine Magneteinheit und eine
Patien tenliege, wobei die Magneteinheit über einen mehrachsigen,
insbesondere mindestens vierachsigen Roboter lagerbar ist.
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Die
Erfindung basiert auf der Überlegung, dass eine hohe Flexibilität
und Mobilität der Magnetresonanz-Anlage gegeben ist, wenn
die Magneteinheit mit Hilfe eines Roboters in mehreren, insbesondere
in allen Raumrichtungen verstellbar ist. Der Einsatz derartiger
Roboter hat sich in der Industrie seit langem bewährt.
Der Roboter ist hierbei nach Art eines mehrgelenkigen, industriellen
Roboters ausgebildet, der dafür ausgelegt ist, das Gewicht
der Magneteinheit tragen zu können und ihr eine insbesondere
uneingeschränkte Bewegungsfreiheit innerhalb eines Behandlungsraums
zu gewährleisten. Unter einem vierachsigen Roboter wird
hierbei ein Roboter verstanden, der durch vier Freiheitsgrade gekennzeichnet
ist. Jede Achse ist hierbei insbesondere eine Drehachse, die durch
ein Drehgelenk gebildet ist. Eine oder mehrere Achsen können
jedoch für lineare Verstellung vorgesehen sein. Beispielsweise kann
die Magneteinheit um drei Drehachsen rotierbar und entlang einer
Verstellachse verstellbar ist. Die Magneteinheit kann hierbei eine
geschlossene, ringförmige Geometrie aufweisen oder sie
kann eine offene C-förmige oder U-förmige Magneteinheit
sein.
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Der
mehrachsige Roboter muss derart ausgebildet sein, dass er eine translatorische
Bewegung der Magneteinheit in jeder Raumrichtung ermöglichen
kann. Hierfür sind z. B. drei Rotations- und eine Verstellachse
oder alternativ vier Rotationsachsen erforderlich, wobei durch beide
Kombinationen ein vierachsiger Roboter mit vier Freiheitsgraden
erreicht ist. Geeignet für den Einsatz als Träger
der Magneteinheit sind außerdem Roboter mit fünf
oder sechs Freiheitsgraden bzw. Drehgelenken.
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Der
Roboter kann hierbei am Boden, an einer Wand oder an der Decke des
Behandlungsraums befestigt sein. In einem automatisierten Betrieb
des Roboters werden seine Bewegungen von einer Steuereinheit angesteuert,
die insbesondere über Daten über die Positionen
weiterer Objekte im Behandlungsraum verfügt, wie z. B. über
die Position der Patientenliege. Die Steuereinheit berechnet somit
eine Bewegungsbahn, bei der keine Kollisionen drohen. Ein derartiger
Roboter weist eine hohe Positioniergenauigkeit sowie bei einem erneutem
Verfahren in dieselbe Stellung eine hohe Wiederholgenauigkeit auf.
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Dank
der zahlreichen Möglichkeiten zum Verfahren und Verstellen
des Magnetresonanzgeräts über den Roboter kann
z. B. eine Bildaufnahme des Patienten erfolgen, ohne dass die Patientenliege
bewegt wird. Für eine bessere Zugänglichkeit zum
Patienten z. B. während einer interventionellen Behandlung
ist es außerdem möglich, anstatt die Patientenliege
aus der Magneteinheit teilweise hinauszufahren, lediglich die Magneteinheit
in eine geneigte Stellung zu bringen, wobei der Bewegungsaufwand
deutlich kleiner ist. Darüber hinaus zeichnet sich die
Magnetresonanz-Anlage dadurch aus, dass Aufnahmen des horizontal
liegenden Patienten von einer gegenüber der Patientenliege
geneigten Stellung des Magnetresonanzgeräts möglich
sind.
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Um
die Bewegungsfreiheit des Roboters zu erhöhen, ist er vorteilhafterweise
zusätzlich für eine Translationsbewegung ausgebildet.
Ein geradliniges Verfahren der Magneteinheit aufgrund einer Translationsbewegung
des Roboters lässt sich besonders leicht ausführen
und von der Steuereinheit einfach ansteuern. Dies kann auf zwei
Weisen erfolgen: zum Einen kann mindestens ein Roboterabschnitt,
der sich zwischen zwei Drehgelenken des Roboters erstreckt, eine
Verstelleinheit für eine lineare Verstellung seiner Länge
umfassen und zum Anderen kann der gesamte Roboter eine Translationsbewegung ausführen.
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Um
eine einfache, geradlinige Verstellung der Magneteinheit in Richtung
auf die Patientenliege oder weg von dieser zu ermöglichen,
ist nach einer bevorzugten Variante eine erste Schiene für
den Roboter vorgesehen. Die Magneteinheit ist somit über den
Roboter z. B. an der Decke des Behandlungsraums aufgehängt
oder am Boden oder an einer Wand befestigt. Für eine einfache
Bewegung der Magneteinheit in Richtung der Patientenliege wird der gesamte
Roboter entlang der Scheine verfahren. In unmittelbarer Nähe
der Patientenliege kann über den Roboter eine Einstellung
einer gewünschten Position und Orientierung der Magneteinheit
zur Patientenliege erfolgen.
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Nach
einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Patientenliege verstellbar
gelagert. Dies bedeutet, dass die Patientenliege nicht ortsfest
montiert ist, sondern für mindestens eine Translations-
oder Rotationsbewegung ausgebildet ist. Dadurch wird zusätzliche
Bewegungsfreiheit bei der Positionierung der Magneteinheit und der
Patientenliege zueinander gewonnen.
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Vorteilhafterweise
ist die Patientenliege für eine Translationsbewegung in
drei Raumrichtungen ausgebildet. Unter Patientenliege ist hierbei
sowohl ein Tisch zur Patientenlagerung als auch eine Ablage zur
Lagerung eines Körperteils (Hand, Arm, Bein) des Patienten
zu verstehen. Beispielsweise kann mittels einer Hubeinheit die Höhe
der Patientenliege eingestellt werden. Mittels zwei weiteren Verstelleinheiten
zur horizontalen Verstellung, die z. B. nach Art linearen Führungen
ausgestaltet sind, kann die Patientenliege gleichzeitig in eine
Längs- und eine Querrichtung bewegt werden.
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Vorzugsweise
ist eine zweite Schiene, insbesondere für eine Bodenmontage,
für eine Translationsbewegung der Patientenliege vorgesehen.
Dies stellt eine konstruktiv besonders einfache und effiziente Ausgestaltung
einer Verstelleinheit für eine horizontale Bewegung der
Patientenliege dar.
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Die
Freiheitsgrade bei der Bewegung der Patientenliege werden zusätzlich
erhöht, indem bevorzugt die Patientenliege für
eine Rotationsbewegung ausgebildet ist. Die Patientenliege kann
z. B. um einen Mittelpunkt in ihrer horizontalen Lage rotiert werden.
Zusätzlich oder alternativ kann sie um eine Achse geneigt
werden. Der Rotationspunkt kann außerdem so gewählt
werden, dass die Patientenliege kreis- oder ellipsenförmige
Rotationsbewegung um einen gewählten Punkt im Behandlungsraum ausführt.
Im Allgemeinen kann hierbei ein zweiter Roboter für die
Verstellung der Patientenliege vorgesehen sein, dessen Bewegungen
insbesondere von der Steuereinheit angesteuert sind und mit den
Bewegungen des die erste Magneteinheit tragenden Roboters korreliert
sind.
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung
näher erläutert. Hierin zeigt die einzige Figur
schematisch eine Magnetresonanz-Anlage 2 zur medizinischen
Untersuchung eines Patienten 4. Die Magnetresonanz-Anlage 2 umfasst
im Wesentlichen eine Magneteinheit 6 zur Durchführung
der Untersuchung und eine Patientenliege 8, auf der der
Patient 4 positioniert ist.
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Die
Magneteinheit 6 ist in diesem Ausführungsbeispiel
ringförmig ausgebildet und umfasst in einem Vakuumbehälter 10 angeordnete
supraleitende Schirmspulen 12 und supraleitende Feldspulen 14.
Mit Hilfe der Magneteinheit 6 wird ein zeitkonstantes Magnetfeld
zur Polarisierung der Atomkerne im zu untersuchenden Patienten 4 erzeugt.
Die nötige räumliche Homogenität wird
durch die in der Öffnung der Magneteinheit 6 befindlichen
Eisenshims 16 hergestellt. Konzentrisch in der Öffnung
ist eine Gradientenspule 18 eingesetzt. Sie besitzt drei
Teilwicklungen, die ein dem jeweils eingeprägten Strom
proportionales, räumlich jeweils zueinander senkrechtes Gradientenfeld
erzeugen. Innerhalb der Gradientenspule 18 befindet sich
eine Hochfrequenz(HF)-Spule 20. Sie hat die Aufgabe, die
von einem Leistungssender angegebenen HF-Impulse in ein magnetisches Wechselfeld
zur Anregung der Atomkerne umzusetzen und anschließend
das von dem präzedierenden Kernmoment ausgehende Wechselfeld
in eine Spannung zu wandeln.
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Die
Magneteinheit 6 wird von einem mehrachsigen Roboter 22 getragen
und kann mit Hilfe des Roboters 22 in alle Richtungen verstellt
werden. Der Roboter 22 weist in diesem Ausführungsbeispiel mehrere
Drehgelenke 24 auf, welche um sechs Drehachsen D1-6 rotieren können, so dass sich
der Roboter 22 durch sechs Freiheitsgrade auszeichnet.
Alternativ könnte auch ein vierachsiger Roboter eingesetzt
werden.
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Im
Ausführungsbeispiel gemäß der Figur ist der
Roboter 22 fest am Boden eines Untersuchungsraums montiert
und lediglich für Drehbewegungen ausgelegt. Es können
jedoch auch Ausgestaltungen vorgesehen sein, bei denen der Roboter 22 z.
B. entlang einer Schiene eine Translationsbewegung in Richtung auf
die Patientenliege 8 und zurück ausführen
kann. Die Schiene kann dabei am Boden, an der Decke oder sogar an
einer Wand des Behandlungsraums befestigt sein.
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Die
Patientenliege 8 ist zur Positionierung über eine
Bodenschiene 26 in einer Längsrichtung L verfahrbar.
Darüber hinaus ist im gezeigten Ausführungsbeispiel
ein Sockel 28 der Patientenliege 8 in seiner Höhe
verstellbar, was durch den Pfeil H angedeutet ist, und um eine Achse
A drehbar. Mit Hilfe einer in der Patientenliege 8 eingebauten,
hier nicht näher gezeigten Mechanik kann eine Liegefläche 8a der Patientenliege 8 quer
zur Längsrichtung L, in einer Querrichtung Q verstellt
werden.
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Zum
Ansteuern der Bewegungen des Roboters 22 ist eine Steuereinheit
vorgesehen, welche symbolisch dargestellt ist und das Bezugszeichen 30 trägt.
Wie aus der Figur ersichtlich, ist die Patientenliege 8 ebenfalls
an die Steuereinheit 30 angekoppelt und von dieser angesteuert.
Jedoch besteht auch die Möglichkeit für eine manuelle
Verstellung der Patientenliege 8, wobei in jedem Moment
ihre Position von nicht angezeigten Sensoren erfasst wird und an
die Steuereinheit 30 übermittelt wird, um eine
Kollision mit der Magneteinheit 6 zu vermeiden.
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Bei
der beschriebenen Magnetresonanz-Anlage 2 zeichnet sich
die Magneteinheit 6 durch eine besonders große
Bewegungsfreiheit aus, da sie über den Roboter 22 in
alle Raumrichtungen verstellt werden kann. Die Flexibilität
der Magnetresonanz-Anlage 2 ist zusätzliche durch
die Verstellbarkeit der Patientenliege 8 erhöht.
Somit lassen sich die Magneteinheit 6 und die Patientenliege 8 in
eine optimale Position für die Untersuchung des Patienten 4 bringen.
Dies ist insbesondere bei dem Einsatz der Magnetresonanz-Anlage 2 für
eine interventionelle Behandlung von großem Vorteil, da
die Magneteinheit 6 weggefahren werden kann, um eine bessere
Zugänglichkeit zum Patienten 4 zu gewähren,
ohne dass dabei die Patientenliege 8 mit dem darauf gelagerten
Patienten 4 bewegt werden muss.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2007/147233
A1 [0004]