DE102008063457B3 - Lokalspulenanordnung für Magnetresonanzanwendungen mit aktivierbarem Marker - Google Patents
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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 - 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 durch3 längs einer Linie IV-IV, -
5 eine zweite mögliche Ausgestaltung einer Abschirmung, -
6 einen Schnitt längs einer Linie VI-VI in5 , -
7 eine dritte mögliche Ausgestaltung einer Abschirmung, -
8 einen Schnitt durch7 längs einer Linie VIII-VIII in7 , -
9 eine erste mögliche Ausgestaltung eines Schaltelements und -
10 eine zweite mögliche Ausgestaltung eines Schaltelements. - Gemäß
1 weist eine Lokalspulenanordnung1 für Magnetresonanzanwendungen einen Grundkörper2 auf. Der Grundkörper2 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 Lokalspule3 angeordnet. Mittels der Lokalspule3 ist in der Regel ein Magnetresonanzsignal empfangbar, das – siehe2 – von einem Untersuchungsobjekt4 emittiert wird. Alternativ ist es möglich, dass mittels der Lokalspule3 ein Anregungssignal emittiert wird, mittels dessen das Untersuchungsobjekt4 zum Aussenden des Magnetresonanzsignals angeregt wird. Auch ein Alternieren zwischen diesen beiden Betriebsweisen ist denkbar. Das Untersuchungsobjekt4 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 Volumenbereich5 vorhanden, in dem sich eine Menge einer Substanz6 befindet, welche zum Aussenden eines Magnetresonanzsignals anregbar ist. Das Anregen der Substanz6 kann hierbei in Ausnahmefällen mittels der Lokalspule3 erfolgen, die im Grundkörper2 angeordnet ist. In der Regel erfolgt das Anregen der Substanz6 jedoch mittels einer anderen Spule, beispielsweise einer Ganzkörperspule einer Magnetresonanzanlage. Die Substanz6 kann beliebig gewählt sein, sofern sie zum Aussenden eines Magnetresonanzsignals angeregt werden kann. Insbesondere kann es sich bei der Substanz6 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 Grundkörper2 weiterhin eine Abschirmung7 angeordnet. Die Abschirmung7 ist mittels eines Steuersignals S steuerbar. Je nach Steuerzustand schirmt die Abschirmung7 den Volumenbereich5 , in dem sich die Substanz6 befindet, oder schirmt ihn nicht. Aus diesem Grund, nämlich weil beide Zustände möglich sind, ist die Abschirmung7 in1 nur gestrichelt eingezeichnet. - Die Abschirmung
7 ist in der Lage, hochfrequente elektromagnetische Felder zu schirmen, die zur Magnetresonanz-Bildgebung erforderlich sind. Wenn die Abschirmung7 den Volumenbereich5 schirmt, ist der Volumenbereich5 daher in Bezug auf die Magnetresonanzanwendung verdeckt. Die Substanz6 beeinflusst also nicht die Bildgebung und verursacht auch keine Signalstörungen, welche beispielsweise zu Artefakten führen können. Wenn die Abschirmung7 den Volumenbereich5 nicht schirmt, ist die Substanz6 in einem Magnetresonanzbild sichtbar. Es ist daher insbesondere möglich, die Abschirmung7 zunächst derart zu steuern, dass sie den Volumenbereich5 nicht schirmt. In diesem Steuerzustand der Abschirmung7 wird – beispielsweise mittels einer Ganzkörperspule einer Magnetresonanzanlage – ein Übersichtsbild erstellt. Anhand des Übersichtsbilds wird die Substanz6 und damit implizit die Lokalspulenanordnung1 lokalisiert. Sodann wird die Abschirmung7 derart angesteuert, dass sie den Volumenbereich5 schirmt. In diesem Steuerzustand der Abschirmung7 erfolgt die eigentliche Messung am Untersuchungsobjekt4 . - 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 in1 gezeigt, als Funksignal. - Das Umschalten der Abschirmung
7 kann auf verschiedene Art und Weise bewirkt werden. So ist gemäß den3 bis6 beispielsweise möglich, dass die Abschirmung7 ein Abschirmelement7' und einen mechanischen Antrieb8 aufweist. In die sem Fall wird das Abschirmelement7' zum Ändern des Steuerzustands der Abschirmung7 mittels des mechanischen Antriebs8 mechanisch bewegt. - Gemäß den
3 und4 kann beispielsweise das Abschirmelement7' als Einheit ausgebildet sein. In diesem Fall wird das Abschirmelement7' mittels des mechanischen Antriebs8 relativ zum Volumenbereich5 als Einheit mechanisch bewegt. Hierbei können, bezogen auf den Grundkörper2 , das Abschirmelement7' und/oder der Volumenbereich5 beweglich sein. - Alternativ kann gemäß den
5 und6 das Abschirmelement7' einen ersten Abschirmungsteil9 und einen zweiten Abschirmungsteil10 aufweisen. In diesem Fall werden zum Ändern des Steuerzustands der Abschirmung7 die Abschirmungsteile9 ,10 mittels des mechanischen Antriebs8 relativ zueinander mechanisch bewegt. - Bei der Ausgestaltung der
5 und6 ist es möglich, dass beide Abschirmungsteile9 ,10 relativ zum Volumenbereich5 bewegt werden, insbesondere relativ zueinander gegenläufig bewegt werden. Bevorzugt ist jedoch, dass der erste Abschirmungsteil9 relativ zum Volumenbereich5 ortsfest angeordnet ist. In diesem Fall wird zum Ändern des Steuerzustands der Abschirmung7 mittels des mechanischen Antriebs8 nur der zweite Abschirmungsteil10 mechanisch bewegt. Die Abschirmungsteile9 ,10 sind hierbei kapazitiv oder induktiv derart miteinander gekoppelt, dass sie eine hinreichende Schirmwirkung erzielen. - Alternativ zu den
3 bis6 ist es weiterhin möglich, dass die Abschirmung7 relativ zum Volumenbereich5 ortsfest angeordnet ist. Diese Ausgestaltung wird nachstehend in Verbindung mit den7 und8 näher erläutert. In diesem Fall weist die Abschirmung7 eine Schalteinrichtung11 mit mindestens einem Schaltelement12 auf. Ein Schaltzustand der Schalteinrichtung11 hängt vom Steuerzustand der Abschirmung7 ab (und umgekehrt). - Das mindestens eine Schaltelement
12 kann prinzipiell beliebig ausgebildet sein. Bevorzugt ist gemäß9 eine Ausgestaltung des mindestens einen Schaltelements12 als PIN-Diode. In diesem Fall ist ein Umschalten der Abschirmung7 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 Schaltelement12 als mechanischer Schalter ausgebildet ist. Hier kommt entsprechend der Darstellung von10 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 Substanz6 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 (8)
- 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.
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