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Die Bilddaten verschiedener bekannter medizinischer Untersuchungseinrichtungen erlauben unterschiedliche Rückschlüsse. Während röntgenbasierte Bilddaten Aussagen über den Abschwächungskoeffizienten des abgebildeten Untersuchungsobjekts erlauben, können mittels Magnetresonanztomographie Erkenntnisse über die Protonendichte bzw. die Dichte der jeweils angeregten Kerne, Relaxationsparameter und andere Größen gewonnen werden. Positronen-Emissions-Tomographie (PET) ermöglicht dagegen eine funktionelle Bildgebung, ohne die Ortsauflösung beispielsweise der Magnetresonanztomographie zu erreichen. Es besteht daher ein Bedarf an kombinierten medizinischen Untersuchungseinrichtungen, die die Aufnahme von Bilddaten mehrerer Untersuchungseinrichtungen erlauben, um letzten Endes fusionierte Bilddaten zu erlangen. Aus diesen fusionierten Bilddaten lassen sich dann insbesondere zur Diagnose bessere Informationen ableiten als bei Betrachtung lediglich singulärer Bilddaten, also Bilddaten einer einzigen Untersuchungseinrichtung.
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Dabei ist es wünschenswert, die Untersuchungseinrichtungen jeweils räumlich einheitlich auszubilden. Dann können nämlich verschiedene Untersuchungen, beispielsweise Magnetresonanzuntersuchungen und PET-Untersuchungen, gleichzeitig und somit unter Zeitgewinn am Patienten vorgenommen werden. Andererseits ist bei dieser Ausgestaltung von kombinierten medizinischen Untersuchungseinrichtungen die Registrierung der Bilddaten äußerst einfach, da durch die Gleichzeitigkeit der Aufnahmen keine Bewegungen des Patienten zu korrigieren sind und somit eine einmalige Kalibrierung der Untersuchungseinrichtungen zueinander vor Beginn der Inbetriebnahme eine spätere Fusion der Bilddaten problemlos möglich ist.
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Ein Problem derartiger kombinierter Einrichtungen besteht in der Ausgestaltung der Einzelelemente. Insbesondere Vorrichtungen innerhalb der Detektionseinrichtungen müssen für die jeweiligen Untersuchungseinrichtungen unterschiedliche und teilweise gegensätzliche Anforderungen erfüllen. Patientenliegen beispielsweise dürfen, um für Magnetresonanzeinrichtungen geeignet zu sein, keinerlei ferromagnetische Elemente enthalten. Eine derartige Anforderung besteht für Positronen-Emissions-Tomographie-Einrichtungen nicht, allerdings darf hier das Material nur in geringem Maße strahlungsdämpfend sein.
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Es ist daher bekannt, Patientenliegen für kombinierte medizinische Untersuchungseinrichtungen in der Weise zu konstruieren, dass im Rahmen der Materialforschung ein Material ausgewählt wird, das den Voraussetzungen der jeweiligen medizinischen Untersuchungseinrichtungen am besten entspricht.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Anmeldung eine Patientenliege anzugeben, die bei größerer Freiheit in der Materialwahl den Einsatz in beliebigen kombinierten medizinischen Untersuchungseinrichtungen erlaubt.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Patientenliege erfindungsgemäß vorgesehen, dass in der Liegenplatte der Patientenliege wenigstens eine Öffnung vorgesehen ist und die Patientenliege wenigstens ein Förderband aufweist, um einen Patienten auf der Liegenplatte in Längsrichtung zu verschieben.
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Diese Öffnung ist selbstverständlich im Bereich der Detektoranordnung einer der mehreren medizinischen Untersuchungseinrichtungen angeordnet bzw. anzuordnen, so dass für diese Detektoranordnung letzten Endes die Patientenliege unsichtbar ist. Im Falle einer Kombination einer Magnetresonanzeinrichtung mit einer Positronen-Emissions-Tomographie-Einrichtung wird die hinreichend groß ausgelegte Öffnung so positioniert, dass sie während der Datenaufnahme der PET-Detektoranordnung, normalerweise ein PET-Detektorring, innerhalb der PET-Detektoranordnung angeordnet ist. In diesem Fall kann das Material der Patientenliege unabhängig vom Vorhandensein der Positronen-Emissions-Tomographie-Einrichtung gewählt werden. Der erfindungsgemäße Aufbau erlaubt somit eine Kostenreduzierung in der Materialforschung, da das zu wählende Material nur noch für eine Untersuchungseinrichtung optimiert sein muss. Somit kann auf bereits bekannte Materialien, die lediglich für kombinierte Untersuchungseinrichtungen nicht geeignet waren, wieder zurückgegriffen werden.
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Das Förderband erlaubt es dabei, den Patienten auch innerhalb der kombinierten medizinischen Untersuchungseinrichtung bezüglich der Öffnung zu verschieben. Bei einer Vielzahl von Untersuchungen ist es nämlich nötig, größere Bereiche des Patienten oder im Extremfall sogar den ganzen Körper zu untersuchen. Hierfür wurde der Patient bisher auf der Patientenliege liegend durch die PET-Detektoranordnung verfahren. Ähnliches gilt für Magnetresonanzeinrichtungen, wobei hier allerdings die Detektoranordnungen in Form von Spulen vor der Messung am Patienten angebracht und mitsamt dem Patienten durch die Magnetresonanzeinrichtung bewegt werden. Zur Kostenreduzierung weisen moderne Magnetresonanzeinrichtungen allerdings nur noch schmale Bereiche von ca. 30 cm auf, in denen das Hauptmagnetfeld homogen ist. Diese Ausdehnung bezieht sich auf die Längsrichtung der Magnetresonanzeinrichtung, dort befindet sich in der Mitte also ein homogener Zylinder. Da eine sinnvolle Bildgebung auch lediglich in diesem Bereich möglich ist, wird dementsprechend auch bei Magnetresonanzaufnahmen der Patient zur Aufnahme von Übersichtsbildern durch den homogenen Bereich der Magnetresonanzeinrichtung verfahren. Da in der erfindungsgemäßen Anordnung die tragenden Elemente der Patientenliege während der Datenaufnahme ortsfest sind, ist dementsprechend das Förderband notwendig, um die Patientenbewegung zu ermöglichen.
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Die Öffnung ist dabei eine Materialaussparung oder Durchbrechung in der Patientenliege, es ist sozusagen ein Loch in der Patientenliege. Dies ist für alle strahlenbasierten Untersuchungseinrichtungen vorteilhaft, da die zu detektierende Strahlung somit nicht durch die Patientenliege selbst gedämpft wird.
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Vorzugsweise kann die Öffnung die Patientenliege in einem Teilbereich des Querschnitts in zwei großflächige Plattenabschnitte trennen. In diesem Fall sind die Plattenabschnitte noch durch vorzugsweise seitliche schmale Querverstrebungen verbunden. Zwar wird in diesem Bereich der Patientenliege dementsprechend Strahlung auf dem Weg zur Detektorfläche gedämpft, andererseits können Patientenliegen beispielsweise für Magnetresonanzeinrichtungen wie gewohnt hergestellt und eingebaut werden. Eine Anpassung an eine zusätzliche strahlungsbasierte Detektionseinrichtung erfolgt lediglich durch Vorsehen einer Öffnung in der Patientenliege sowie durch Anbringung eines Förderbands.
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Alternativ kann die Öffnung die Patientenliege über den gesamten Querschnitt in zwei separate großflächige Plattenabschnitte trennen. In diesem Fall kann mit besonderem Vorteil wenigstens ein Plattenabschnitt absenkbar und/oder in Längsrichtung der Patientenliege verschiebbar sein und/oder teilweise schräg zu Horizontalen ausgeformt sein. Durch die vollständige Trennung der Patientenliege in zwei großflächige Plattenabschnitte entstehen mehr Freiheiten zur Verwendung der Patientenliege. In diesem Fall kann ein Teil der Patientenliege wie gewohnt aus der kombinierten medizinischen Untersuchungseinrichtung herausgefahren werden, um den Patienten darauf anzuordnen. Dieser Plattenabschnitt kann in horizontaler Richtung länger ausgebildet sein als der zweite oder weitere vorhandene Plattenabschnitte. Nach Aufnahme des Patienten wird der Plattenabschnitt dann angehoben und in die kombinierte medizinische Untersuchungseinrichtung verfahren, bis die Endposition erreicht ist. In der Endposition liegt zwischen diesem, den Patienten tragenden Plattenabschnitt und dem mindestens einen weiteren Plattenabschnitt die Öffnung, die erfindungsgemäß vorzusehen ist. Wenigstens am Plattenabschnitt, der den Patienten trägt, ist ein Förderband vorzusehen, um den Patienten über die Öffnung bewegen zu können.
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Die Öffnung muss nicht besonders breit sein, ein Freiraum von 20 cm ist völlig ausreichend, um eine Bilddatenaufnahme mit strahlungsbasierten Detektionseinrichtungen vornehmen zu können. Trotzdem kann beispielsweise der Kopf in die Öffnung leicht einsinken, wodurch bei weiterer Fortbewegung der Kopf gegen den folgenden Plattenabschnitt gestoßen werden kann. Um dies zu vermeiden kann zur wenigstens teilweisen Abdeckung der Öffnung ein Zwischenelement an der Oberseite der Patientenliege vorgesehen sein. Die Ausgestaltung des Zwischenelements richtet sich dabei nach der Ausgestaltung der Öffnung. Wenn die Öffnung lediglich einen Teilbereich des Querschnitts der Patientenliege umfasst, also Querverstrebungen vorhanden sind, kann das Zwischenelement beispielsweise an diesen Querverstrebungen aufliegen. Ein Abstützen des Zwischenelements ist zusätzlich höchstens an einem Plattenabschnitt möglich, sofern dieser kein Förderband aufweist.
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Um derartige Befestigungsprobleme zu vermeiden kann ein Tragelement zur Aufnahme eines Patienten vorgesehen sein, das an dem wenigstens einen Förderband angeordnet ist. Das Tragelement kann im einfachsten Fall als eine Art Platte ausgebildet sein, auf der der Patient gelagert wird. Als Material kommt beispielsweise ein schaumstoffartiges oder poröses Gewebe in Frage. Grundsätzlich muss das Material eine derartige Eigenfestigkeit aufweisen, dass ein Einsinken jeglicher Körperteile des Patienten in die Öffnung verhindert wird, wobei zusätzlich die Strahlungsdämpfung so niedrig wie möglich sein soll.
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Um mögliche Reibungswiderstände so gering wie möglich zu halten, kann vorgesehen sein, dass alle Plattenabschnitte ein eigenes Förderband aufweisen. Bei dieser Ausgestaltung kann Reibung lediglich im Bereich der Öffnung auftreten, wenn dort ein Zwischenelement angeordnet ist. Ansonsten werden die Förderbänder der Plattenabschnitte so angesteuert, dass sie ein gleichförmiges Fortbewegen des Patienten ermöglichen.
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Alternativ können alle Plattenabschnitte ein gemeinsames Förderband aufweisen. Mit besonderem Vorteil kann der Teil des Förderbandes, der unter der Liegenplatte verläuft, so von der Liegenplatte beabstandet sein, dass zwischen der Liegenplatte und dem Förderband ein Freiraum zur Aufnahme von Gegenständen, insbesondere Detektoreinrichtungen, entsteht. Bei dieser Ausgestaltung kann der Patient über die Plattenabschnitte transportiert werden, wobei das Förderband selbst die Öffnung oder die Öffnungen bedeckt. Bei genügender Festigkeit des Förderbandes im Bereich der Öffnungen kann sogar auf die Verwendung eines Zwischenelements oder eines Tragelements verzichtet werden. Um das Förderband gleichförmig ausgestalten zu können ist allerdings weiterhin die Verwendung eines Zwischenelements oder eines Tragelements möglich, um ein Absinken des Patienten in die Öffnung zu verhindern.
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Mit besonderem Vorteil kann das Förderband zwei Bandabschnitte aufweisen, wobei der erste Abschnitt, der zum Aufnehmen des Patienten dient, eine ebene Unterseite hat und der zweite Bereich auf der Unterseite strukturiert ist. Im Bereich der Öffnung soll, wie bereits beschrieben, das vorhandene Material möglichst wenig strahlungsdämpfend sein. Andererseits muss das Förderband zumindest stellenweise auf der Unterseite eine gewisse Struktur aufweisen, um eine Kopplung des Förderbandes mit Antriebsvorrichtungen zu ermöglichen. Damit diese Strukturen die Bildaufnahme nicht negativ beeinflussen, ist daher eine Unterteilung des Förderbands in wenigstens zwei Abschnitte erforderlich. Im ersten Abschnitt, der innerhalb möglicher Detektionseinrichtungen liegt und auf dem der Patient zum Liegen kommt, ist eine glatte Unterfläche vorzusehen, um Fehlmessungen mit der Untersuchungseinrichtung zu vermeiden. Durch die Beabstandung des Förderbands von der Liegenplatte kann ein zweiter Bereich geschaffen werden, der komplett außerhalb möglicher Detektoranordnungen liegt und der eine beliebige Strukturierung der Unterseite erlaubt. Durch diese Strukturierung kann dann das Förderband an entsprechende Rollen gekoppelt werden, die den Betrieb des Förderbands ermöglichen.
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Vorteilhafterweise kann das Förderband aus Aramidfasergewebe bestehen. Aramidfasergewebe ist bekanntermaßen gleichzeitig für die Verwendung in Magnetresonanzeinrichtungen wie auch in strahlungsbasierten Einrichtungen optimiert und daher geeignet, in allen möglichen kombinierten medizinischen Untersuchungseinrichtungen eingesetzt zu werden.
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Daneben betrifft die Erfindung auch eine kombinierte medizinische Untersuchungseinrichtung mit wenigstens zwei Bildgebungsmodalitäten und eine Patientenliege, wobei die Patientenliegen wenigstens eine Öffnung in der Liegenfläche aufweist.
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In der einfachsten Ausgestaltung weist die Patientenliege der kombinierten medizinischen Untersuchungseinrichtung nicht einmal ein Förderband auf. Mit dieser Patientenliege sind allerdings nur noch Untersuchungen in speziellen Bereichen, beispielsweise Herzuntersuchungen, möglich. Für eine Anpassung an Rückenuntersuchungen kann vorgesehen sein, dass die Patientenliege eine Öffnung aufweist, die in Längsrichtung der Patientenliege liegt.
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In einer Weiterbildung weist die kombinierte medizinische Untersuchungseinrichtung eine Patientenliege der zuvor beschriebenen Art mit Öffnung und Förderband auf.
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Kombinierte medizinische Untersuchungseinrichtungen bestehen im Fall der Kombination mehrerer Bildgebungsmodalitäten üblicherweise aus zwei Bildgebungsmodalitäten, wobei die erste Untersuchungseinrichtung eine Röntgeneinrichtung oder eine Computertomographieeinrichtung oder eine Magnetresonanzeinrichtung sein kann. Die zweite Untersuchungseinrichtung kann eine Positronen-Emissions-Tomographie-Einrichtung oder eine Szintigraphieeinrichtung, insbesondere eine Einzelphotonen-Emissions-Tomographie-Einrichtung, sein. Einzelphotonen-Emissions-Tomographie-Einrichtungen werden ausgehend von der englischen Benennung auch SPECT abgekürzt. Grundsätzlich ist hierbei die Kombination aller ersten Untersuchungseinrichtungen mit allen zweiten Untersuchungseinrichtungen möglich. Eine Bevorzugung der Kombination aus Magnetresonanzeinrichtung und Positronen-Emissions-Tomographie-Einrichtung ergibt sich lediglich daraus, dass mittels Magnetresonanztomographie die Strahlungsbelastung des Patienten nicht vergrößert wird, die durch Positronen-Emissions-Tomographie von Haus aus gegeben ist. Auch kann durch diese Kombination die hohe Auflösung der mittels Magnetresonanztomographie aufgenommenen Bilder mit den funktionellen Informationen aus den Positions-Emissions-Tomographie-Bildern verknüpft werden. Diese Vorteile stehen einer Kombination beispielsweise einer Computertomographieeinrichtung mit einer Positions-Emissions-Tomographie-Einrichtung nicht entgegen, es handelt sich lediglich um eine mögliche Variante.
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Bei Verwendung einer Magnetresonanzeinrichtung als erste Untersuchungseinrichtung ergibt sich das zusätzliche Problem, dass üblicherweise die Spulen zur Datenaufnahme, also die Lokalspulen, am Patienten vor der Datenaufnahme befestigt werden und mit dem Patienten durch die Magnetresonanzeinrichtung verfahren werden. Die Lokalspulen sind dabei in einem Spulenarray angeordnet. Dabei kommen unterschiedliche Bauteile der Lokalspulen an unterschiedlichen Orten in das Detektionsfeld der zweiten Untersuchungseinrichtung, insbesondere einer Positions-Emissions-Tomographie-Einrichtung. Die Lokalspulen haben dabei strahlungsdämpfende Bauteile, die die Bildaufnahme der strahlungsbasierten Detektionseinrichtungen stören. Vorzugsweise kann daher vorgesehen sein, dass die kombinierte medizinische Untersuchungseinrichtung ein in Längsrichtung der Magnetresonanzeinrichtung ortsfestes Spulenarray aufweist. Dadurch ist das Spulenarray bezüglich der Detektoreinrichtung der zweiten Untersuchungseinrichtung ebenfalls ortsfest, weshalb es bezüglich dieser Detektoreinrichtungen optimiert ausgestaltet werden kann.
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Trotzdem soll das Spulenarray eine Anpassung an das Untersuchungsobjekt, insbesondere an Patienten mit unterschiedlichen Größen und Durchmessern, erlauben. Vorzugsweise kann daher die Geometrie des Spulenarrays, insbesondere der Durchmesser, veränderbar und/oder das Spulenarray schwenkbar sein. Da das Spulenarray ortsfest ist, wird es unabhängig von der konkreten Ausgestaltung in der Längenausdehnung begrenzt, da der homogene Bereich des Grundmagnetfelds der Magnetresonanzeinrichtung ebenfalls auf den zentralen Bereich beschränkt ist. Selbstverständlich wird das Spulenarray in dem homogenen Bereich positioniert. Somit ist eine Anpassung an verschiedene Patienten lediglich hinsichtlich des Durchmessers erforderlich, wobei die Anpassung durch eine Variabilität des Durchmessers oder einer Verschwenkbarkeit des Spulenarrays gewährleistet werden.
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Mit besonderem Vorteil kann zum Anordnen des Spulenarrays am Patienten wenigstens ein Teil der Spulen des Spulenarrays auf einer in ihrem Volumen hydraulisch oder pneumatisch veränderbaren Vorrichtungen befestigt sein. Diese Vorrichtung wird also durch Zufuhr oder Wegnahme von Luft bzw. eines beliebigen Gases oder von Flüssigkeit umfangsverändert. Die Vorrichtung kann dabei in Kammern unterteilt sein, um die Volumenveränderung möglichst punktgenau einstellen zu können. Das Material der Vorrichtung darf nur bis zu einem vorgegebenen Volumen erweiterbar sein, bis die Vorrichtung eine vordefinierte Form angenommen hat.
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Alternativ kann zum Anordnen des Spulenarrays am Patienten vorgesehen sein, wenigstens einen Teil der Spulen der Spulenarrays gegeneinander verschiebbar auf einer Lamellenstruktur anzuordnen. Dabei werden eine oder mehrere Spulen auf einer einzelnen Lamelle befestigt. Durch die Verschiebung der Lamellen werden dann die Spulen an den gewünschten Ort bewegt. Die Verschiebbarkeit der Lamellen kann durch Halterungen am Rand der Lamellen realisiert werden.
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In beiden Fällen, sowohl bei Verwendung einer im Volumen veränderbaren Vorrichtung wie auch bei Verwendung einer Lamellenstruktur, sind lediglich die Spulen oberhalb und seitlich des Patienten veränderlich anzuordnen. Die Spulen unterhalb des Patienten können, beispielsweise bei Anordnung in einem die Öffnung bedeckenden Zwischenelement, feststehend angebracht werden.
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Mit besonderem Vorteil kann das Spulenarray in einem zentralen Bereich bezüglich der Längsachse weniger strahlungsdämpfend ausgebildet sein als in den Randbereichen. Wie bereits beschrieben ist eine Strahlungsdämpfung nur im Bereich möglicher Detektoreinrichtungen relevant. Sinnvollerweise überschneiden sich der Detektionsbereich der Magnetresonanzeinrichtung und der Detektionseinrichtung der Positions-Emissions-Tomographie-Einrichtung, um die gleichzeitige Aufnahme eines identischen Volumens des Untersuchungsobjekts zu erlauben. Um eine Störung der PET-Detektoranordnung zu vermeiden ist es daher möglich, die strahlungsdämpfenden Teile des Spulenarrays aus dem Detektionsbereich strahlungsbasierte Detektionseinrichtungen beispielsweise einer Positions-Emissions-Tomographie-Einrichtung herauszuhalten.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen kombinierten medizinischen Untersuchungseinrichtung,
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2 einen Querschnitt durch eine kombinierte medizinische Untersuchungseinrichtung mit einer Patientenliege in einer ersten Ausführungsform,
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3 eine Patientenliege in einer ersten Ausführungsform,
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4 eine Patientenliege in einer zweiten Ausführungsform,
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5 eine Patientenliege in einer dritten Ausführungsform,
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6 eine Patientenliege in einer vierten Ausführungsform,
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7 eine Patientenliege in einer fünften Ausführungsform,
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8 eine Patientenliege in einer sechsten Ausführungsform,
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9 eine Patientenliege in einer siebten Ausführungsform,
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10 eine Patientenliege in einer achten Ausführungsform,
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11 einen Plattenabschnitt in einer ersten Ausführungsform,
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12 einen Plattenabschnitt in einer zweiten Ausführungsform,
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13 eine medizinische Untersuchungseinrichtung mit einer Patientenliege in einer neunten Ausführungsform,
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14 die Prinzipskizze eines Lokalspulenarrays,
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15 eine kombinierte medizinische Untersuchungseinrichtung mit einem Lokalspulenarray in einer ersten Ausführungsform,
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16 eine Lamelle eines Lokalenspulenarrays in der Draufsicht,
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17 eine Prinzipskizze einer Lamelle eines Lokalspulenarrays in der Querschnittsansicht,
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18 eine Lamelle eines Lokalspulenarrays in einer zweiten Ausführungsform,
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19 eine kombinierte medizinische Untersuchungseinrichtung mit einem Lokalspulenarray in einer zweiten Ausgestaltung,
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20 die Prinzipskizze einer im Volumen veränderbaren Vorrichtung mit Spulen,
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21 die Prinzipskizze einer im Volumen veränderbaren Vorrichtung mit Spulen in einer zweiten Ausführungsform.
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1 zeigt als reine Prinzipdarstellung eine kombinierte medizinische Untersuchungseinrichtung 1, bestehend aus einer Magnetresonanzeinrichtung 2 und einer Positronen-Emissions-Tomographie-Einrichtung 3. Die Magnetresonanzeinrichtung 2 ist mit einer zylindrischen Bohrung 16 versehen, in die der Patient auf der Patientenliege 4 zur Durchführung von Messungen und Untersuchungen eingebracht wird. Es ist dabei bekannt, platzsparende Aufbauten derart zu realisieren, dass die Bodycoil der Magnetresonanzeinrichtung 2 und die Detektoreinrichtung der Positronen-Emissions-Tomographie-Einrichtung 3 als eine einzige Vorrichtung hergestellt und verbaut werden. Hierzu werden die Detektorelemente der Positronen-Emissions-Tomographie-Einrichtung 3 entweder in die Leiterbahnen der Bodycoil der Magnetresonanzeinrichtung 2 eingebaut oder die Leiterbahnen der Bodycoil werden zwischen den Detektorelemente der Positronen-Emissions-Tomographie-Einrichtung 3 hindurchgeführt. Der Übersichtlichkeit halber wurden weitere bekannte Bauelemente der kombinierten medizinischen Untersuchungseinrichtung 1 in 1 nicht dargestellt. Beispielsweise ist es selbstverständlich, dass die Magnetresonanzeinrichtung 2 und die Positronen-Emissions-Tomographie-Einrichtung 3 mit einer Steuerungseinrichtung angesteuert werden. Die Steuerungseinrichtung kann dabei vorteilhafterweise sowohl die Magnetresonanzeinrichtung 2 wie auch die Positronen-Emissions-Tomographie-Einrichtung 3 oder die Patientenliege 4 ansteuern. Selbstverständlich weist die Magnetresonanzeinrichtung 2 zur Bildaufnahme Gradientenspulen auf.
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2 zeigt einen Querschnitt durch die kombinierte medizinische Untersuchungseinrichtung 1. Die PET-Detektoranordnung 12 der Positronen-Emissions-Tomographie-Einrichtung 3 ist grundsätzlich ringförmig ausgebildet und im Querschnitt somit oberhalb und unterhalb der Patientenliege 4 angeordnet. Zur Verdeutlichung des grundsätzlichen Aufbaus der Patientenliege 4 ist diese ebenfalls im Querschnitt dargestellt. Sie besteht aus den Plattenabschnitten 5 und 6, den Plattenabschnitten 5 und 6 jeweils zugeordneten Förderbändern 7 und 8 sowie dem Zwischenelement 9. Der Plattenabschnitt 6 kann länger als der Plattenabschnitt 5 sein und kann zur Aufnahme des Patienten aus der kombinierten medizinischen Untersuchungseinrichtung 1 herausgefahren werden. Außerhalb der Untersuchungseinrichtung 1 ist der Plattenabschnitt 6 absenkbar, wodurch die Patientenaufnahme erleichtert wird. Dabei ist der Plattenabschnitt 6 mindestens zwei Meter lang, um Patienten beliebiger Größe aufnehmen zu können. Für spezielle Anwendungen, beispielsweise spezielle Geräte zum Einsatz in Kinderkliniken ist es selbstverständlich auch möglich, dass der Plattenabschnitt 6 kürzer ausfällt. Bei einer Länge von mindestens zwei Metern ist die kombinierte medizinische Untersuchungseinrichtung 1 allerdings zur Aufnahme fast aller Patienten geeignet, wobei die Länge des Plattenabschnitts letzten Endes nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten festgelegt wird.
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Die Herausfahrbarkeit und Absenkbarkeit des Plattenabschnitts 6 ist selbstverständlich für alle Ausführungsbeispiele gegeben, in denen die Öffnung 26 den gesamten Querschnitt der Patientenliege in zwei großflächige Plattenabschnitte trennt. Sie ist dementsprechend nicht vom Vorhandensein des Zwischenelements 9 oder des Förderbands 7 am Plattenabschnitt 5 abhängig.
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Die 3–10 zeigen unterschiedliche Ausgestaltungen der Patientenliege 4. 3 stellt eine einfache Ausführungsform dar, bei der sich die Öffnung 26 lediglich teilweise über den Querschnitt der Patientenliege 4 erstreckt und somit die Patientenliege in die zwei großflächigen Plattenabschnitte 5 und 6 unterteilt. An der Seite der Öffnung 26 befinden sich Querverstrebungen, die die Plattenabschnitte 5 und 6 fest miteinander verbinden. Die Ausdehnung der Öffnung in Längsrichtung der Patientenliege 4 beträgt z. B. ca. 20 cm, um eine mögliche Strahlungsdämpfung zu minimieren. Dementsprechend ist die Breite der Öffnung 26 so breit wie möglich zu wählen, um mögliche Verluste der Annihilationsstrahlung zur PET-Detektoranordnung hin durch die Querverstrebungen zu vermeiden. Die Öffnung 26 kann durch ein Zwischenelement 9 abgedeckt werden, um das Einsinken beispielsweise des Kopfes eines Patienten in die Öffnung 26 zu vermeiden.
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Die Öffnung 26 erstreckt sich selbstverständlich auf der gesamte Höhe der Patientenliege 4, es handelt sich also nicht lediglich um eine Aussparung, sondern sozusagen um ein Loch. Dadurch befindet sich zwischen dem zu untersuchenden Bereich des Patienten und den Detektorelementen der PET-Detektoranordnung 12 abgesehen vom möglicherweise vorhandenen Zwischenelement 9 lediglich Luft, die bekanntermaßen einen äußerst geringen Strahlungsdämpfungskoeffizienten aufweist.
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4 zeigt eine mögliche Anpassung der Patientenliege 4 an Untersuchungen der Wirbelsäule. Hierzu erstreckt sich die Öffnung 26 in Längsrichtung der Patientenliege 4, wodurch ein größerer Bereich des Rückens für Untersuchungen mittels der Positronen-Emissions-Tomographie-Einrichtung 3 zugänglich wird, der ohne störendes, strahlungsdämpfendes Material aufgenommen werden kann.
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5 zeigt eine erste Ausgestaltung der Patientenliege, die ein Förderband 8 am Plattenabschnitt 6 aufweist. Ansonsten ist diese Ausführungsform zu der Ausgestaltung gemäß 3 identisch. Mittels des Förderbandes 8 kann der Patient über die Öffnung 26 bewegt werden, weshalb diese auch für Rückenuntersuchungen nicht mehr in Längsrichtung der Patientenliege 4 ausgedehnt sein muss. Vielmehr reicht die minimale Ausdehnung um vollständige Patientenuntersuchungen in Längsrichtung durchführen zu können. Diese Länge beträgt wie bereits beschrieben 20 cm. Über den Plattenabschnitt 5 wird der Patient geschoben, dieser weist gegebenenfalls einen Gleitbelag auf.
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Das Förderband 8 ist dabei vorteilhafterweise in der Breite so ausgelegt, dass es in die Öffnung 26 passt. Das Zwischenelement 9 ist dementsprechend vom Plattenabschnitt 6 soweit beabstandet, dass zwischen dem Zwischenelement 9 und dem Plattenabschnitt 6 das Förderband 8 bewegt werden kann.
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Das Zwischenelement 9 kann in dieser Ausgestaltung als einfache, flache Platte ausgestaltet sein, die an den Querverstrebungen und am Plattenabschnitt 5 gelagert wird. Das Material sollte schaumartig oder porös sein, wobei die Eigenfestigkeit ein Einsinken von Körperteilen verhindern können muss. Durch den porösen Aufbau kann eine minimale Strahlungsdämpfung realisiert werden.
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Alternativ zu einer Befestigung des Zwischenelements 9 an den Querverstrebungen ist es auch möglich, das Zwischenelement 9 auf der Unterseite mit Beinen wie bei einem Stuhl zu versehen, die beispielsweise neben der PET-Detektoranordnung 12 aufliegen. Da die Öffnung 26 bei Verwendung eines Förderbandes ortsfest ist, ist auch jedwede andere Befestigung an der kombinierten medizinischen Untersuchungseinrichtung 1 möglich, die eine Bewegung des Patienten längs der Patientenliege 4 zulässt.
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In der Ausgestaltung gemäß 6 trennt die Öffnung 26 die Patientenliege 4 über den gesamten Querschnitt. Die Öffnung 26 wird mittels des Zwischenelements 9 bedeckt, um ein Einsinken von Körperteilen in die Öffnung 26 zu vermeiden. Mit dieser Anordnung sind abgesehen vom Zwischenelement 9 keinerlei Bauteile zwischen dem Patienten und der PET-Detektoranordnung 12 angeordnet, was fehlerfreie PET-Messungen ermöglicht. Da das Zwischenelement 9 den Patienten lediglich über eine kurze Distanz von 20 cm abstützen muss, kann es problemlos aus einem PET-verträglichen Material wie beispielsweise Aramidfasergewebe oder schaumstoffartigen Geweben hergestellt werden. Dementsprechend ist das Zwischenelement 9 für die Positronen-Emissions-Tomographie-Einrichtung 3 sozusagen unsichtbar.
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Im Gegensatz zum Zwischenelement 9 können die Plattenabschnitte 5 und 6 ein Material aufweisen, das nicht PET-kompatibel sein muss. Dadurch wird es möglich, das für Magnetresonanzeinrichtungen verwendete Material weiter zu verwenden, ohne den Betrieb zusätzlicher Untersuchungseinrichtungen wie der Positronen-Emissions-Tomographie-Einrichtung 3 zu stören. Dementsprechend lassen sich Forschungskosten für Materialien, die sowohl Magnetresonanz- wie auch PET-kompatibel sind, vermeiden oder zumindest minimieren. Auch hier ist, wie bei der Ausführung nach 5, nur ein Plattenabschnitt 6 im Förderband 8 vorgesehen.
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7 zeigt eine Patientenliege 4 mit zwei Förderbändern 7 und 8. Die Verwendung mehrerer Förderbänder bzw. eines Förderbands an jedem Plattenabschnitt 5, 6 erlaubt sowohl die Minimierung der Schwächung der PET-Strahlung als auch der Reibungskräfte. Denn beim Schieben des Patienten über die Patientenliege 4 existiert selbstverständlich Reibung zwischen dem Patienten und der Patientenliege 4. Bei Vorhandensein lediglich eines Förderbandes wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen teilweise dargestellt, kann trotz Verwendung reibungsminimierender Materialien an der Oberfläche der Patientenliege das Problem auftreten, dass die Bewegung des Patienten aufgrund von Reibungseffekten unmöglich wird. Durch das Vorsehen eines Förderbandes an jedem Plattenabschnitt kann die Reibung minimiert werden. Dies gilt auch für das Ausführungsbeispiel gemäß 8, bei dem im Unterschied zur 7 die Öffnung 26 die Patientenliege 4 über den gesamten Querschnitt trennt. Zur weiteren Minimierung der Reibung kann das Zwischenelement 9 als eine Rolle ausgebildet sein. In diesem Fall erleichtert das Zwischenelement 9 die Bewegung des Patienten in Längsrichtung der Patientenliege 4 noch.
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Wie bereits beschrieben stellt das mögliche Einsinken von Körperteilen des Patienten in die Öffnung 26 ein gewisses Problem dar. Eine alternative Ausgestaltung zur Vermeidung dieses Problems besteht in der Verwendung eines Tragelements 10. Das Tragelement 10 kann bei allen Ausgestaltungen der Patientenliege 4 verwendet werden, die wenigstens ein Förderband aufweisen. Der Patient wird dabei vollständig auf dem Tragelement 10 gelagert, das dementsprechend zur Aufnahme erwachsener Personen ca. 2 m lang sein sollte. Der Patient wird dann auf dem Tragelement 10 über die Öffnung 26 verfahren, siehe 10. Da sich der Schwerpunkt des Patienten im Bereich der Hüfte befindet ist auch nicht zu befürchten, dass das Tragelement 10 in die Öffnung 26 einsinkt und die Fortbewegung blockiert. Vielmehr wird der Patient stabil über der Öffnung 26 gelagert.
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An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass der Plattenabschnitt 5 selbstverständlich eben solang wie der Plattenabschnitt 6 sein kann, um vollständige Ganzkörperuntersuchungen zu ermöglichen. Denn bei einer Durchleuchtung des Patienten von Kopf bis Fuß muss der Patient, egal ob er sich auf dem Tragelement 10 befindet oder lediglich mittels Förderbändern 7 und 8 fortbewegt wird, vollständig durch den Plattenabschnitt 5 aufnehmbar sein.
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11 zeigt exemplarisch eine mögliche Förderbandanordnung, die bei allen Plattenabschnitten einsetzbar ist. Am Anfang und am Ende des Plattenabschnitts 5 befinden sich Förderrollen 11, durch die das Förderband 7 bewegt wird, wobei lediglich eine Förderrolle 11 anzutreiben ist. Hierzu befinden sich auf der Unterseite des Förderbands 7 Strukturen, die mit Strukturen der Förderrollen 11 korrelieren.
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In einer weiteren Ausgestaltung befindet sich eine Vielzahl an Förderrollen 11 an der Patientenliege 4, die dadurch einen Plattenabschnitt formen. Bei dieser Ausgestaltung ist die Verwendung eines Trageelements 10 vorteilhaft, um mögliche Druckstellen am Patienten während der Messung zu vermeiden. Selbstverständlich sind auch weitere Ausgestaltungen zur Formung der Plattenabschnitte 5 und 6 denkbar.
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Obwohl in den Ausgestaltungen der Patientenliege 4 lediglich eine Öffnung 26 dargestellt ist, ist es selbstverständlich möglich, mehrere Öffnungen 26 an einer Patientenliege 4 vorzusehen und dementsprechend auch mehr als zwei Plattenabschnitte. Bei Vorsehung mehr als einer Öffnung 26 können dementsprechend auch mehrere PET-Detektoranordnungen 12 zum Einsatz kommen, wodurch sich die Messzeit der Positronen-Emissions-Tomographie-Einrichtung 3 verringern lässt.
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13 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Patientenliege 4, bei der für alle Plattenabschnitte 5 und 6 ein einziges Förderband 7 verwendet wird. Bei dieser Anordnung kann das Förderband 7 von der Unterseite der Liegenplatte beabstandet werden, so dass sich zwischen der PET-Detektoranordnung 12 und dem Patienten nach unten hin lediglich ein Abschnitt des Förderbands 7 befindet. Auch bei dieser Ausgestaltung kann ein Zwischenelement 9 und/oder ein Tragelement 10 vorgesehen sein, um ein Einsinken des Patienten in die Öffnung 26 zu vermeiden. Die Öffnung 26 kann sich lediglich über einen Teilbereich oder auch über den gesamten Querschnitt der Patientenliege 4 erstrecken. Zur Vermeidung unerwünschter Strahlungsdämpfung ist das Förderband 7 in zwei Teilbereiche aufgeteilt. Der Teilbereich innerhalb der PET-Detektoranordnung 12 zur Aufnahme des Patienten hat eine ebene Unterseite wie auch eine ebene Oberseite. Lediglich im Bereich der Förderrollen 11 ist die Unterseite des Förderbands 7 strukturiert, um einen Antrieb des Förderbands mittels der Förderrollen 11 zu ermöglichen. Im Liegenbereich ist das Förderband über Umlenkrollen 11a geführt.
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Abgesehen von der Patientenliege 4 gibt es speziell bei Magnetresonanzeinrichtungen 2 weitere strahlungsdämpfende Vorrichtungen, insbesondere in Form des zur Datenaufnahme normalerweise vorgesehenen Spulenarrays 13. Das Spulenarray wird üblicherweise vor Beginn der Messungen am Patienten angebracht. Dabei können mehrere Teilarrays vorgesehen sein, beispielsweise eine Kopfspule, und mehrere Spulenarrays am Körper. Diese Teilarrays werden dann durch den homogenen Bereich der Magnetresonanzeinrichtung 2 verfahren, um abschnittsweise Bilddaten des Körpers des Patienten zu gewinnen. Die Spulen 20 dieses Spulenarrays 13 umfassen typischerweise Kondensatoren, Vorverstärker und andere strahlungsdämpfende Vorrichtungen, die den Betrieb von Positronen-Emissions-Tomographie-Einrichtungen stören. Dementsprechend zeigt 14 eine kombinierte medizinische Untersuchungseinrichtung 1, die ein ortsfestes Spulenarray 13 aufweist. Dadurch wird es möglich, das Spulenarray für den gemeinsamen Einsatz mit der PET-Detektoranordnung 12 zu optimieren. Hierfür weist das Spulenarray einen zentralen Bereich 14 und Randbereiche 15 auf, wobei in den Randbereichen 15 die strahlungsdämpfenden Vorrichtungsteile der Spulen 20 angeordnet werden. Dementsprechend befinden sich im zentralen Bereich 14 die Elemente der Spulen, die keine oder nur eine geringe strahlungsdämpfende Wirkung aufweisen. Bei einem derartigen Aufbau ist es allerdings nötig, das Spulenarray 13 dynamisch an das Untersuchungsobjekt und somit an unterschiedliche Körperbereiche eines Patienten anpassen zu können. Insbesondere sollen mit dem Spulenarray 13 selbstverständlich Ganzkörperuntersuchungen möglich sein.
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15 zeigt eine dementsprechende Anordnung, wobei die Blickrichtung in die Bohrung 16 der Magnetresonanzeinrichtung 2 hineinerfolgt. Die Spulen des Spulenarrays werden auf Lamellen 19 einer Lamellenstruktur angeordnet, wobei die Lamellen 19 gegeneinander verschiebbar sind. Dadurch kann der Körper des Patienten, dargestellt im Querschnitt mittels der Arme 17 und des Körpers 18, bedeckt werden. Ein Verschwenken der Lamellenstruktur innerhalb der zylindrischen Bohrung 16 ist dabei problemlos möglich.
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16 zeigt eine einzelne Lamelle in der Draufsicht. In der Mitte der Lamelle befinden sich lediglich die Spulen 20, die typischerweise aus einer dünnen Kupferschicht bestehen. Dünn bedeutet in diesem Fall eine Dicke von ca. 20 μm. Die strahlungsdämpfenden Bauteile wie Kondensatoren 21 oder die Elektronik 22 befindet sich dagegen am Randbereich der Lamellen 19, weshalb die Strahlungsdämpfung im zentralen Bereich der Lamelle 19 minimiert wurde. Beim Einbau wird die Lamelle 19 so angeordnet, dass ihre Längsrichtung mit der Längsrichtung der Magnetresonanzeinrichtung 2 übereinstimmt.
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17 zeigt die Lamelle 19 in einer Querschnittsansicht. Neben der Elektronik 22 finden sich auch die Halterungen 23 im Randbereich der Lamelle 19. Mit den Halterungen 23 werden die Lamellen 19 um den Patienten herumgeführt.
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Um die Strahlungsdurchlässigkeit der Lamellen 19 soweit wie möglich zu erhöhen ist der Träger der Lamelle 19, der die Spulen 20 beherbergt, aus einem schaumartigen Material geformt.
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Die Anzahl der Spulen 20, die auf einer Lamelle 19 angeordnet werden können, ist dabei grundsätzlich beliebig. Allerdings benötigt jede Spule 20 eigene Leitungen, weshalb für einen praktikablen Einsatz eine Anzahl von maximal vier Spulen 20 verwendbar ist, wie 18 zeigt. Selbst bei vier Spulen 20 müssen dabei schon Leitungen in einem relativ zentralen Bereich der Lamelle 19 geführt werden, durch die Strahlung gedämpft wird.
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19 zeigt eine weitere Möglichkeit, ein Spulenarray variabel an einen Patienten anzupassen. Hierzu werden die Spulen 20 an einer verformbaren Vorrichtung 24 befestigt. Zur Befüllung der Vorrichtung 24 ist die Pumpe 27 vorgesehen. Um ein definiertes Verformen der Vorrichtung 24 zu gewährleisten wird diese in Kammern 25 unterteilt, wie 20 im Querschnitt zeigt. Die Spulen 20 können einer einzelnen Kammer zugeordnet sein. Alternativ können die Spulen sich gegenseitig auch überlappen und/oder mehrere Kammern 25 bedecken. Eine entsprechende Draufsicht zeigt 21. Dabei sind die Spulen 20 zur besseren Übersicht oval und die Kammern 25 rechteckig dargestellt. Die Anordnung der Spulen 20 ist sowohl auf der patientennahen wie auch auf der patientenabgewandten Seite der verformbaren Vorrichtung 24 möglich, wobei entweder die eine oder die andere Seite ausgewählt wird. Ein gleichzeitiges beidseitiges Anbringen der Spulen 20 ist nicht vorgesehen.
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Bei der Vorrichtung 24 handelt es sich um einen schlauchförmigen Hohlkörper, der hydraulisch oder pneumatisch mit einem flüssigen oder gasförmigen Füllmedium befüllt werden kann. Im ungefüllten Zustand ist die Vorrichtung 24 flexibel, im befüllten und unter Druck stehenden Zustand nimmt die Vorrichtung 24 eine vorbestimmte, relativ steife Form ein. Dafür besteht die Vorrichtung 24 aus einem unelastischem Kunststoffmaterial, z. B. PUR oder PTFE oder einem anderen beliebigen Kunststoff. Die Vorrichtung 24 bzw. jeder ihrer Kammern weist an der patientennahen Seite einen kürzeren Wandabschnitt auf als an der patientenabgewandten Seite, weshalb die Wandung unsymmetrisch ist. Bei der Beaufschlagung der Vorrichtung 24 können die einzelnen Kammern 25 selektiv befüllt werden, weshalb eine gezielte Verformung der Vorrichtung 24 möglich ist. Beim Befüllen streben die Kammern 25 ein möglichst kleines Volumen bei kleinster Oberfläche an, und da die Wandung unelastisch ist wird bei Befüllung der Kammern eine vorgegebene Form eingenommen.
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Sowohl die Ausgestaltung des Spulenarrays 19 mit Lamellen wie auch mit der verformbaren Vorrichtung 24 kann über Sensoren gesteuert werden, die die Abmessungen des Patienten erfassen. Das Spulenarray 13 wird dann an die Form des Patienten angepasst, ähnlich wie beispielsweise die Waschvorrichtungen einer Waschanlage anhand der Außenkontur eines Kraftfahrzeugs geführt werden.
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Die Verwendung eines ortsfesten Spulenarrays erlaubt es insbesondere, die Empfangselektronik und die Auswertelektronik, die dem Spulenarray zugeordnet ist, kostengünstig und einfach herzustellen. Denn bei Verwendung eines ortsfesten Spulenarrays kann die Anzahl der Vorrichtungen in der Empfängerkette auf einfache Art und Weise minimal gehalten werden. Bei herkömmlichen Spulenarrays, die mit dem Patienten verfahren werden, wird eine Auswahlelektronik zur Ansteuerung der Spulen benötigt, die mit einem ortsfesten Spulenarray entfallen kann. Dadurch wird der Aufbau einerseits in Bezug auf die Verwendung weiterer bildgebender Untersuchungseinrichtungen verbessert, andererseits ist er auch kostengünstig zu realisieren.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kombinierte medizinische Untersuchungseinrichtung
- 2
- Magnetresonanzeinrichtung
- 3
- Positronen-Emissions-Tomographie-Einrichtung
- 4
- Patientenliege
- 5
- Plattenabschnitt
- 6
- Plattenabschnitt
- 7
- Förderband
- 8
- Förderband
- 9
- Zwischenelement
- 10
- Tragelement
- 11
- Förderrolle
- 11a
- Umlenkrolle
- 12
- PET-Detektoranordnung
- 13
- Spulenarray
- 14
- zentraler Bereich
- 15
- Randbereich
- 16
- Bodycoil
- 17
- Arm
- 18
- Körper
- 19
- Lamelle
- 20
- Spule
- 21
- Kondensator
- 22
- Elektronik
- 23
- Halterung
- 24
- verformbare Vorrichtung
- 25
- Kammer
- 26
- Öffnung
- 27
- Pumpe