DE102008063457B3

DE102008063457B3 - Lokalspulenanordnung für Magnetresonanzanwendungen mit aktivierbarem Marker

Info

Publication number: DE102008063457B3
Application number: DE102008063457A
Authority: DE
Inventors: Stephan Dr. Biber; Peter Dr. Heubes; Wilfried Dr. Schnell
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2008-12-17
Filing date: 2008-12-17
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2028-12-18
Also published as: US20100156412A1; US8436614B2

Abstract

Eine Lokalspulenanordnung (1) für Magnetresonanzanwendungen weist einen Grundkörper (2) auf, in dem mindestens eine Lokalspule (3) angeordnet ist. Mittels der Lokalspule (3) ist ein Anregungssignal zum Anregen eines Untersuchungsobjekts (4) zum Aussenden eines Magnetresonanzsignals emittierbar und/oder ein von dem Untersuchungsobjekt (4) emittiertes Magnetresonanzsignal empfangbar. Im Grundkörper (2) ist mindestens ein Volumenbereich (5) vorhanden, in dem sich eine Menge einer Substanz (6) befindet, die mittels der Spule (3) oder einer anderen Spule zum Aussenden eines Magnetresonanzsignals anregbar ist. Im Grundkörper ist weiterhin eine Abschirmung (7) angeordnet. Die Abschirmung (7) ist derart steuerbar, dass sie je nach Steuerzustand den Volumenbereich (5) schirmt oder nicht schirmt, so dass der Volumenbereich (5) in Bezug auf die Magnetresonanzanwendungen verdeckt oder sichtbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lokalspulenanordnung für Magnetresonanzanwendungen,

– wobei die Lokalspulenanordnung einen Grundkörper aufweist,
– wobei im Grundkörper mindestens eine Lokalspule angeordnet ist,
– wobei mittels der Lokalspule zum Aussenden eines Magnetresonanzsignals ein Anregungssignal zum Anregen eines Untersuchungsobjekts emittierbar ist und/oder ein von dem Untersuchungsobjekt emittiertes Magnetresonanzsignal empfangbar ist,
– wobei im Grundkörper mindestens ein Volumenbereich vorhanden ist, in dem sich eine Menge einer Substanz befindet, die mittels der Lokalspule oder einer anderen Spule zum Aussenden eines Magnetresonanzsignals anregbar ist.

Eine derartige Lokalspulenanordnung ist beispielsweise aus der WO 2008/135873 A1 bekannt.
Bei Magnetresonanzuntersuchungen werden in der Regel Lokalspulenanordnungen verwendet, die auf der Oberseite des Patienten („anterior”, wenn der Patient sich in Rückenlage befindet) in bestimmten Grenzen frei positionierbar sind. Für die Magnetresonanzuntersuchungen hat es jedoch gewisse Vorteile, nicht nur die ungefähre, sondern die genaue Position der Lokalspulenanordnung zu kennen.
Im Stand der Technik wird vor der eigentlichen Messung ein Übersichts-Magnetresonanzbild angefertigt, aus dem automatisch mit gewissen Genauigkeitsgrenzen die Position der Lokalspulenanordnung berechnet werden kann, wenn beispielsweise die sogenannten „charakteristischen Antennenprofile” der Lokalspule bekannt sind. Doppeldeutigkeiten, die beispielsweise durch die Verwendung mehrerer Lokalspulenanordnungen oder die Verwendung einer Lokalspulenanordnung mit mehreren Lokalspulen verursacht werden können, bereiten jedoch Schwierigkeiten. Vorzuziehen wäre daher ein Verfahren, das nicht auf den charakteristischen Antennenprofilen basiert.
Zur Lösung dieses Problems ist bereits die Idee bekannt geworden, sogenannte „Marker” in den Grundkörper einzubetten. Bei dem „Marker” handelt es sich um eine Substanz, die in einem Magnetresonanzbild lokalisiert werden kann. Der „Marker” ist daher in einem Volumenbereich angeordnet. Er besteht aus einer Menge einer Substanz, die mittels der Lokalspule oder einer anderen Spule zum Aussenden eines Magnetresonanzsignals anregbar ist.
Wenn die Substanz dieselbe Substanz ist, die auch bei der eigentlichen Untersuchung detektiert wird (beispielsweise Wasserstoffkerne), kann bei der eigentlichen Patientenuntersuchung auch der Marker selbst zu sehen sein. Dies stört insbesondere als Einfaltungsartefakt in den Phasencodierrichtungen.
Alternativ ist es möglich, als Marker Kerne anderer Elemente zu verwenden, beispielsweise 31P oder 19F. In diesem Fall muss jedoch das gesamte Hochfrequenzsystem der Magnetresonanzanlage (Sendesystem, Empfangssystem und Antennensystem) in der Lage sein, auf der entsprechend anderen Frequenz zu senden und zu empfangen. Hierfür sind entsprechende Mehraufwendungen erforderlich, welche die Magnetresonanzanlage verteuern.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Lokalspulenanordnung zu schaffen, welche die oben genannten Probleme vermeidet.
Die Aufgabe wird durch eine Lokalspulenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lokalspulenanordnung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 8.
Erfindungsgemäß wird eine Lokalspulenanordnung der eingangs genannten Art dadurch weitergebildet, dass im Grundkörper eine Abschirmung angeordnet ist, die derart steuerbar ist, dass sie je nach Steuerzustand den Volumenbereich, in dem sich die Substanz befindet, schirmt oder nicht schirmt, so dass der Volumenbereich in Bezug auf die Magnetresonanzanwendungen verdeckt oder sichtbar ist.
Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, eine beliebige Substanz – auch die Substanz der eigentlichen Nutzmessung – als Markersubstanz zu verwenden. Dennoch wird die eigentliche Nutzbildgebung nicht gestört. Denn die Erkennbarkeit des Markers kann durch entsprechendes Ansteuern der Abschirmung geschaltet werden.
In einer ersten möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Abschirmung ein Abschirmelement und einen mechanischen Antrieb aufweist und das Abschirmelement zum Ändern des Steuerzustands der Abschirmung mittels des mechanischen Antriebs mechanisch bewegt wird.
Beispielsweise kann das Abschirmelement einen ersten und einen zweiten Abschirmungsteil aufweisen. In diesem Fall können zum Ändern des Steuerzustands der Abschirmung die Abschirmungsteile mittels des mechanischen Antriebs relativ zueinander bewegt werden.
Es ist möglich, dass beide Abschirmungsteile bewegt werden. Vorzugsweise jedoch ist der erste Abschirmungsteil relativ zum Volumenbereich ortsfest angeordnet. Zum Ändern des Steuerzustands der Abschirmung wird in diesem Fall mittels des mechanischen Antriebs nur der zweite Abschirmungsteil mechanisch bewegt.
Alternativ ist es möglich, dass zum Ändern des Steuerzustands der Abschirmung das Abschirmelement mittels des mechanischen Antriebs relativ zum Volumenbereich als Einheit mechanisch bewegt wird.
Es ist auch möglich, dass die Abschirmung relativ zum Volumenbereich ortsfest angeordnet ist. In diesem Fall weist die Abschirmung eine Schalteinrichtung mit mindestens einem Schaltelement auf. Ein Schaltzustand der Schalteinrichtung hängt vom Steuerzustand der Abschirmung ab.
Das mindestens eine Schaltelement kann prinzipiell beliebig ausgebildet sein. Bevorzugt ist derzeit eine Ausgestaltung als PIN-Diode oder MEMS-Schalter.
Das Steuersignal zum Einstellen des Steuerzustands der Abschirmung und gegebenenfalls auch die Energie für den mechanischen Antrieb können der Abschirmung prinzipiell auf beliebige Weise zugeführt werden, beispielsweise kabelgebunden, elektrisch oder optisch. Bevorzugt ist derzeit, dass das Steuersignal der Abschirmung leitungslos zugeführt wird.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen in Prinzipdarstellung:
1 eine Lokalspulenanordnung,
2 die Lokalspulenanordnung an einem Untersuchungsobjekt in einem Magnetfeld,
3 eine erste mögliche Ausgestaltung der Abschirmung,
4 einen Schnitt durch 3 längs einer Linie IV-IV,
5 eine zweite mögliche Ausgestaltung einer Abschirmung,
6 einen Schnitt längs einer Linie VI-VI in 5,
7 eine dritte mögliche Ausgestaltung einer Abschirmung,
8 einen Schnitt durch 7 längs einer Linie VIII-VIII in 7,
9 eine erste mögliche Ausgestaltung eines Schaltelements und
10 eine zweite mögliche Ausgestaltung eines Schaltelements.
Gemäß 1 weist eine Lokalspulenanordnung 1 für Magnetresonanzanwendungen einen Grundkörper 2 auf. Der Grundkörper 2 besteht aus Material, das für Magnetresonanzanwendungen neutral ist, beispielsweise aus einem geeigneten Kunststoff. Derartige Kunststoffe sind als solche bekannt.
Im Grundkörper 2 ist mindestens eine Lokalspule 3 angeordnet. Mittels der Lokalspule 3 ist in der Regel ein Magnetresonanzsignal empfangbar, das – siehe 2 – von einem Untersuchungsobjekt 4 emittiert wird. Alternativ ist es möglich, dass mittels der Lokalspule 3 ein Anregungssignal emittiert wird, mittels dessen das Untersuchungsobjekt 4 zum Aussenden des Magnetresonanzsignals angeregt wird. Auch ein Alternieren zwischen diesen beiden Betriebsweisen ist denkbar. Das Untersuchungsobjekt 4 befindet sich während des Emittierens des Magnetresonanzsignals und während des Anregens in einem starken Magnetfeld B. In der Regel werden die Magnetresonanzsignale der Atomkerne von Wasserstoff angeregt bzw. detektiert. Es ist jedoch alternativ die Anregung anderer Atomkerne denkbar, beispielsweise von Phosphor-31 oder Fluor-19.
Im Grundkörper 2 ist weiterhin ein Volumenbereich 5 vorhanden, in dem sich eine Menge einer Substanz 6 befindet, welche zum Aussenden eines Magnetresonanzsignals anregbar ist. Das Anregen der Substanz 6 kann hierbei in Ausnahmefällen mittels der Lokalspule 3 erfolgen, die im Grundkörper 2 angeordnet ist. In der Regel erfolgt das Anregen der Substanz 6 jedoch mittels einer anderen Spule, beispielsweise einer Ganzkörperspule einer Magnetresonanzanlage. Die Substanz 6 kann beliebig gewählt sein, sofern sie zum Aussenden eines Magnetresonanzsignals angeregt werden kann. Insbesondere kann es sich bei der Substanz 6 um Wasser handeln, so dass die Spins der Wasserstoff-Atomkerne, also Protonen, die in Bezug auf die Magnetresonanzanwendung aktive Substanz darstellen.
Gemäß 1 ist im Grundkörper 2 weiterhin eine Abschirmung 7 angeordnet. Die Abschirmung 7 ist mittels eines Steuersignals S steuerbar. Je nach Steuerzustand schirmt die Abschirmung 7 den Volumenbereich 5, in dem sich die Substanz 6 befindet, oder schirmt ihn nicht. Aus diesem Grund, nämlich weil beide Zustände möglich sind, ist die Abschirmung 7 in 1 nur gestrichelt eingezeichnet.
Die Abschirmung 7 ist in der Lage, hochfrequente elektromagnetische Felder zu schirmen, die zur Magnetresonanz-Bildgebung erforderlich sind. Wenn die Abschirmung 7 den Volumenbereich 5 schirmt, ist der Volumenbereich 5 daher in Bezug auf die Magnetresonanzanwendung verdeckt. Die Substanz 6 beeinflusst also nicht die Bildgebung und verursacht auch keine Signalstörungen, welche beispielsweise zu Artefakten führen können. Wenn die Abschirmung 7 den Volumenbereich 5 nicht schirmt, ist die Substanz 6 in einem Magnetresonanzbild sichtbar. Es ist daher insbesondere möglich, die Abschirmung 7 zunächst derart zu steuern, dass sie den Volumenbereich 5 nicht schirmt. In diesem Steuerzustand der Abschirmung 7 wird – beispielsweise mittels einer Ganzkörperspule einer Magnetresonanzanlage – ein Übersichtsbild erstellt. Anhand des Übersichtsbilds wird die Substanz 6 und damit implizit die Lokalspulenanordnung 1 lokalisiert. Sodann wird die Abschirmung 7 derart angesteuert, dass sie den Volumenbereich 5 schirmt. In diesem Steuerzustand der Abschirmung 7 erfolgt die eigentliche Messung am Untersuchungsobjekt 4.
Das Steuersignal S kann der Abschirmung 7 auf beliebige Weise zugeführt werden. Möglich ist ein Zuführen in Form eines leitungsgebundenen elektrischen Signals, in Form eines leitungsgebundenen optischen Signals oder leitungslos, beispielsweise, wie in 1 gezeigt, als Funksignal.
Das Umschalten der Abschirmung 7 kann auf verschiedene Art und Weise bewirkt werden. So ist gemäß den 3 bis 6 beispielsweise möglich, dass die Abschirmung 7 ein Abschirmelement 7' und einen mechanischen Antrieb 8 aufweist. In die sem Fall wird das Abschirmelement 7' zum Ändern des Steuerzustands der Abschirmung 7 mittels des mechanischen Antriebs 8 mechanisch bewegt.
Gemäß den 3 und 4 kann beispielsweise das Abschirmelement 7' als Einheit ausgebildet sein. In diesem Fall wird das Abschirmelement 7' mittels des mechanischen Antriebs 8 relativ zum Volumenbereich 5 als Einheit mechanisch bewegt. Hierbei können, bezogen auf den Grundkörper 2, das Abschirmelement 7' und/oder der Volumenbereich 5 beweglich sein.
Alternativ kann gemäß den 5 und 6 das Abschirmelement 7' einen ersten Abschirmungsteil 9 und einen zweiten Abschirmungsteil 10 aufweisen. In diesem Fall werden zum Ändern des Steuerzustands der Abschirmung 7 die Abschirmungsteile 9, 10 mittels des mechanischen Antriebs 8 relativ zueinander mechanisch bewegt.
Bei der Ausgestaltung der 5 und 6 ist es möglich, dass beide Abschirmungsteile 9, 10 relativ zum Volumenbereich 5 bewegt werden, insbesondere relativ zueinander gegenläufig bewegt werden. Bevorzugt ist jedoch, dass der erste Abschirmungsteil 9 relativ zum Volumenbereich 5 ortsfest angeordnet ist. In diesem Fall wird zum Ändern des Steuerzustands der Abschirmung 7 mittels des mechanischen Antriebs 8 nur der zweite Abschirmungsteil 10 mechanisch bewegt. Die Abschirmungsteile 9, 10 sind hierbei kapazitiv oder induktiv derart miteinander gekoppelt, dass sie eine hinreichende Schirmwirkung erzielen.
Alternativ zu den 3 bis 6 ist es weiterhin möglich, dass die Abschirmung 7 relativ zum Volumenbereich 5 ortsfest angeordnet ist. Diese Ausgestaltung wird nachstehend in Verbindung mit den 7 und 8 näher erläutert. In diesem Fall weist die Abschirmung 7 eine Schalteinrichtung 11 mit mindestens einem Schaltelement 12 auf. Ein Schaltzustand der Schalteinrichtung 11 hängt vom Steuerzustand der Abschirmung 7 ab (und umgekehrt).
Das mindestens eine Schaltelement 12 kann prinzipiell beliebig ausgebildet sein. Bevorzugt ist gemäß 9 eine Ausgestaltung des mindestens einen Schaltelements 12 als PIN-Diode. In diesem Fall ist ein Umschalten der Abschirmung 7 zwischen ihren verschiedenen Steuerzuständen möglich, insbesondere ohne Teile mechanisch bewegen zu müssen. Diese Ausgestaltung ist daher im Dauerbetrieb besonders zuverlässig.
Alternativ ist es gemäß 10 möglich, dass das mindestens eine Schaltelement 12 als mechanischer Schalter ausgebildet ist. Hier kommt entsprechend der Darstellung von 10 insbesondere eine Ausgestaltung als MEMS-Schalter in Frage.
Da reale Schalter bei der Betriebsfrequenz der Lokalspulenanordnung 1 immer auch parasitäre Elemente (Zuleitungsinduktivitäten, Kapazitäten, Bahnwiderstände, etc.) aufweisen, können gegebenenfalls zusätzliche Kompensationselemente (λ/4-Leitungen, Kompensationskapazitäten/-induktivitäten) eingesetzt werden, um die Gesamtanordnung bei der Betriebsfrequenz zu optimieren.
Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Insbesondere ist auf Grund der Steuerbarkeit der Abschirmung 7 ein Konflikt zwischen der Markerfunktionalität der Substanz 6 mit der Signalgewinnung bei der normalen Magnetresonanz-Datenerfassung beseitigt.
Die obige Beschreibung dient ausschließlich der Erläuterung der vorliegenden Erfindung. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung soll hingegen ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche bestimmt sein.

1: Lokalspulenanordnung
2: Grundkörper
3: Lokalspule
4: Untersuchungsobjekt
5: Volumenbereich
6: Substanz
7: Abschirmung
7': Abschirmelement
8: Antrieb
9, 10: Abschirmungsteile
11: Schalteinrichtung
12: Schaltelemente
B: Magnetfeld
S: Steuersignal

Claims

Lokalspulenanordnunng (1) für Magnetresonanzanwendungen, – wobei die Lokalspulenanordnung (1) einen Grundkörper (2) aufweist, – wobei im Grundkörper (2) mindestens eine Lokalspule (3) angeordnet ist, – wobei mittels der Lokalspule (3) zum Aussenden eines Magnetresonanzsignals ein Anregungssignal zum Anregen eines Untersuchungsobjekts (4) emittierbar ist und/oder ein von dem Untersuchungsobjekt (4) emittiertes Magnetresonanzsignal empfangbar ist, – wobei im Grundkörper (2) mindestens ein Volumenbereich (5) vorhanden ist, in dem sich eine Menge einer Substanz (6) befindet, die mittels der Lokalspule (3) oder einer anderen Spule zum Aussenden eines Magnetresonanzsignals anregbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Grundkörper (2) eine Abschirmung (7) angeordnet ist, die derart steuerbar ist, dass sie je nach Steuerzustand den Volumenbereich (5) schirmt oder nicht schirmt, so dass der Volumenbereich (5) in Bezug auf die Magnetresonanzanwendungen verdeckt oder sichtbar ist.
Lokalspulenanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung (7) ein Abschirmelement (7') und einen mechanischen Antrieb (8) aufweist, und dass das Abschirmelement (7') zum Ändern des Steuerzustands der Abschirmung (7) mittels des mechanischen Antriebs (8) mechanisch bewegt wird.
Lokalspulenanordnung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement (7') einen ersten und einen zweiten Abschirmungsteil (9, 10) aufweist, und dass zum Ändern des Steuerzustands der Abschirmung (7) die Abschirmungsteile (9, 10) mittels des mechanischen Antriebs (8) relativ zueinander mechanisch bewegt werden.
Lokalspulenanordnung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschirmungsteil (9) relativ zum Volumenbereich (5) ortsfest angeordnet ist, und dass zum Ändern des Steuerzustands der Abschirmung (7) mittels des mechanischen Antriebs (8) nur der zweite Abschirmungsteil (10) mechanisch bewegt wird.
Lokalspulenanordnung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ändern des Steuerzustands der Abschirmung (7) das Abschirmelement (7') mittels des mechanischen Antriebs (8) relativ zum Volumenbereich (5) als Einheit mechanisch bewegt wird.
Lokalspulenanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung (7) relativ zum Volumenbereich (5) ortsfest angeordnet ist, dass die Abschirmung (7) eine Schalteinrichtung (11) mit mindestens einem Schaltelement (12) aufweist, und dass ein Schaltzustand der Schalteinrichtung (11) vom Steuerzustand der Abschirmung (7) abhängt.
Lokalspulenanordnung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Schaltelement (12) als PIN-Diode oder als MEMS-Schalter ausgebildet ist.
Lokalspulenanordnung (1) nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuersignal (S) zum Einstellen des Steuerzustands der Abschirmung (7) leitungslos zugeführt wird.