DE102010020152B4 - Vorrichtung mit Lokalspulenanordnung und implantierbarem Gerät - Google Patents

Vorrichtung mit Lokalspulenanordnung und implantierbarem Gerät Download PDF

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Abstract

Vorrichtung (106, HS) die folgendes umfasst: – eine Lokalspule (106) für ein Magnetresonanztomographiesystem (101) und – ein implantierbares Gerät (HS), wobei das implantierbare Gerät (HS) ein Herzschrittmacher (HS) ist, und wobei die Lokalspule (106) im implantierbaren Gerät (HS) eingebaut ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Lokalspulenanordnung für ein Magnetresonanztomographie-System.
  • Magnetresonanztomographiegeräte zur Untersuchung von z. B. Patienten durch Magnetresonanztomographie sind beispielsweise aus DE 103 14 215 B4 bekannt.
  • DE 600 17 074 T2 beschreibt die Positionierung eines Gehirn-DBS bei chronischen Schmerzen. US 7 417 433 B2 beschreibt ein Kernresonanz-Spektrometer für die Messung von Strömungen und Zusammensetzungen wie Glukose, Metaboliten.
  • In der MR-Tomographie werden Signale mit sogenannten Lokalspulen (Loops, local coils) aufgenommen. Dabei induzieren angeregte Kerne eines Untersuchungsobjektes (z. B. eines Patienten) über von ihnen ausgesandte Strahlung in einer die Strahlung empfangenden Antenne einer Lokalspule als Signal eine Spannung, die dann mit einem rauscharmen Vorverstärker (LNA) verstärkt und an eine Empfangselektronik eines MRT weitergeleitet wird.
  • Zur Untersuchung von Patienten mit Herzschrittmachern, die teilweise Krankheiten wie z. B. Herzrhythmusstörungen, Herzinsuffizienz oder Koronarerkrankungen haben, werden z. B. bildgebende Verfahren mit ionisierenden Strahlen wie SPECT, Röntgendurchleuchtung oder CT verwendet.
  • Die Kernspintomographie (MRT) kann ggf. ebenfalls für die Beurteilung der Herzleistung und Herzdurchblutung verwendet werden, ist allerdings bei der Geschwindigkeit der Bildgebung eingeschränkt, was speziell beim Herz, das sich durch Herzschlag und Atmung bewegt, ein Problem darstellt.
  • US 2009/0 149 933 A1 , US 2008/0 262 584 A1 und US 2007/0 238 975 A1 beschreiben MR-kompatible Herzschrittmacher, die im Magnetfeld eines MRT funktionieren, und die so gestaltet sind, dass Risiken insbesondere durch die Erwärmung von Schrittmachern oder Elektroden ausgeschlossen sind. Zur Bildgebung werden dabei Empfangsspulen (z. B. Arrays) benutzt, die auf den Brustkorb des Patienten aufgelegt werden oder unter dem Patienten positioniert sind. Zusätzlich beeinträchtigen Herzschrittmacher die Bildqualität, da sie Artefakte erzeugen. Ferner sind Katheter der Firma Topspin Medical gemäß US 6 600 319 B2 oder von Surgi-Vision gemäß US 2002/0 045 816 A1 für Katheder-Untersuchungen bekannt. DE 600 17 074 T2 beschreibt eine DBS-Positionierung. US 7 417 433 B2 beschreibt ein Kernresonanz-Spektrometer.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine MRT-Lokalspule zu optimieren. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs gelöst.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Die Erfindung umfasst eine Lokalspule mit einem Herzschrittmacher.
  • Ein Vorteil kann in z. B. einfachen Follow-Up Untersuchungen mit hoher Bildqualität liegen.
  • Weitere Merkmale und Vorteile von möglichen Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Dabei zeigt: 1 schematisch ein MRT-System und eine erfindungsgemäße Lokalspule.
  • 1 zeigt (in einem mit einem Faraday-Käfig F isolierten Raum) ein bildgebendes Magnetresonanzgerät MRT 101 mit einer Ganzkörperspule 102 mit einer röhrenförmigen oder seitlich offenen (einen Untersuchungsbereich FoV des MRT 101 z. B. oben und unten mit einer Gehäuse-Wand umgebenden) Untersuchungsobjektaufnahmeöffnung 103, in welche (103) eine Patientenliege 104 mit einem Untersuchungsobjekt wie z. B. einem Patienten 105 (z. B. mit einer Lokalspulenanordnung 106) in Richtung des Pfeils z gefahren werden kann, um Aufnahmen des Patienten 105 zu generieren. Auf dem Patienten 105 kann eine Lokalspulenanordnung 106 z. B. aufgelegt sein, mit welcher wenn der Patient 105 in Richtung z bis in das FoV (field of view) geschoben wird, von einem lokalen Bereich (z. B. des Kopfes K) Aufnahmen erfolgen können. Empfangene Signale können von der Lokalspulenanordnung 106 generell z. B. über Koaxialkabel oder per Funk (über Antennen A, 67) etc. an eine Komponente 67, 15, 17 des MRT 101 (wie z. B. einer Auswerteeinrichtung etc) übermittelt und von dieser ausgewertet (z. B. in Bilder umgesetzt und gespeichert oder angezeigt) werden.
  • Um mit einem Magnetresonanzgerät MRT 101 einen Körper 105 (ein Untersuchungsobjekt oder einen Patienten) mittels einer Magnet-Resonanz-Bildgebung zu untersuchen, werden verschiedene, in ihrer zeitlichen und räumlichen Charakteristik aufeinander abgestimmte Magnetfelder auf den Körper 105 eingestrahlt. Ein starker Magnet, oft ein Kryomagnet 107 in einer Messkabine mit einer hier tunnelförmigen Öffnung 103, erzeugt ein statisches starkes Hauptmagnetfeld B0, das z. B. 0,2 Tesla bis 3 Tesla oder auch mehr beträgt. Ein zu untersuchender Körper 105 wird auf einer Patientenliege 104 gelagert in einen im Betrachtungsbereich FoV („field of view”) etwa homogenen Bereich des Hauptmagnetfeldes B0 gefahren. Eine Anregung der Kernspins von Atomkernen des Körpers 105 erfolgt über magnetische Hochfrequenz-Anregungspulse, die über eine hier als Körperspule 108 sehr vereinfacht dargestellte Hochfrequenzantenne (und/oder ggf. eine Lokalspulenanordnung) eingestrahlt werden. Hochfrequenz-Anregungspulse werden z. B. von einer Pulserzeugungseinheit 109 erzeugt, die von einer Pulssequenz-Steuerungseinheit 110 gesteuert wird. Nach einer Verstärkung durch einen Hochfrequenzverstärker 111 werden sie zur Hochfrequenzantenne 108a, b, c geleitet. Das hier gezeigte Hochfrequenzsystem ist lediglich schematisch angedeutet. Oft werden mehr als eine Pulserzeugungseinheit 109, mehr als ein Hochfrequenzverstärker 111 und mehrere Hochfrequenzantennen 108a, b, c in einem Magnet-Resonanz-Gerät 101 eingesetzt.
  • Weiterhin verfügt das Magnet-Resonanz-Gerät 101 über Gradientenspulen 12x, 12y, 12z, mit denen bei einer Messung magnetische Gradientenfelder zur selektiven Schichtanregung und zur Ortskodierung des Messsignals eingestrahlt werden. Die Gradientenspulen 12x, 12y, 12z werden von einer Gradientenspulen-Steuerungseinheit 14 gesteuert, die ebenso wie die Pulserzeugungseinheit 109 mit der Pulssequenz-Steuerungseinheit 110 in Verbindung steht.
  • Die von den angeregten Kernspins ausgesendeten Signale werden von einer einteiligen oder wie in der Darstellung mehrteiligen Körperspule 108a, 108b, 108c und/oder mindestens einer Lokalspulenanordnung 106 empfangen, durch zugeordnete Hochfrequenzvorverstärker 16 verstärkt, analog oder digitalisiert gesendet und von einer Empfangseinheit 17 weiterverarbeitet und digitalisiert. Die aufgezeichneten Messdaten werden digitalisiert als komplexe Zahlenwerte in einer k-Raum-Matrix abgelegt. Aus der mit Werten belegten k-Raum-Matrix ist mittels einer mehrdimensionalen Fourier-Transformation ein zugehöriges MR-Bild des Untersuchungsobjekts rekonstruierbar.
  • Für eine Spule, die sowohl im Sende- als auch im Empfangsmodus betrieben werden kann, wie z. B. die Körperspule 108a, b, c, und/oder eine Lokalspule 106 wird die korrekte Signalweiterleitung durch eine vorgeschaltete Sende-Empfangs-Weiche 18 geregelt.
  • Eine Bildverarbeitungseinheit 19 erzeugt aus den Messdaten ein Bild, das über eine Bedienkonsole 20 einem Anwender dargestellt und/oder in einer Speichereinheit 21 gespeichert wird. Eine zentrale Rechnereinheit 22 steuert die einzelnen Anlagekomponenten.
  • In der MR-Tomographie werden Bilder mit hohem Signal/Rauschverhältnis (SNR) heute in der Regel mit so genannten Lokalspulenanordnungen (Coils, Local Coils) aufgenommen. Dies sind Antennensysteme, die in unmittelbarer Nähe auf (anterior) oder unter (posterior) oder in dem Körper 105 angebracht werden. Bei einer MR-Messung induzieren die angeregten Kerne in den einzelnen Antennen der Lokalspule 106 eine Spannung, die dann mit einem rauscharmen Vorverstärker (z. B. LNA, Preamp) verstärkt und schließlich an die Empfangselektronik weitergeleitet wird. Zur Verbesserung des Signal-/Rauschverhältnisses auch bei hochaufgelösten Bildern werden so genannte Hochfeldanlagen eingesetzt (1.5 T oder 3 T und mehr). Da an ein MR Empfangssystem mehr Einzelantennen angeschlossen werden können, als Empfänger vorhanden sind, wird zwischen Empfangsantennen und Empfänger eine Schaltmatrix (hier RCCS genannt) eingebaut. Diese routet die momentan aktiven Empfangskanäle (meist die, die gerade im Field of View des Magneten liegen) auf die vorhandenen Empfänger. Dadurch ist es möglich, mehr Spulenelemente anzuschließen, als Empfänger vorhanden sind, da bei einer Ganzkörperabdeckung nur die Spulen ausgelesen werden müssen, die sich im FoV (Field of View) bzw. im Homogenitätsvolumen des Magneten befinden.
  • Ein Lokalspulensystem 106 kann z. B. ein oder (als Array-Spule) mehrere Antennenelemente (insb. Spulenelemente) umfassen. Ein Lokalspulensystem 106 kann z. B. Spulenelemente, einen Vorverstärker, weitere Elektronik, ein Gehäuse, Auflagen und eine Funkverbindung oder ein Kabel mit Stecker, durch den sie an die MRT-Anlage angeschlossen wird, umfassen. Ein anlagenseitig angebrachte Empfänger 68 filtert und (bei analoger Übertragung) digitalisiert von einer Lokalspule 106 z. B. per Funk oder Kabel empfangene Signale und übergibt die Daten einer digitalen Signalverarbeitung die aus den durch eine Messung gewonnenen Daten meist ein Bild oder ein Spektrum ableitet und einem Nutzer z. B. zur nachfolgenden Diagnose durch ihn oder zur Speicherung zur Verfügung stellt.
  • Im Folgenden werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben.
  • Eine Magnetresonanztomographie-Lokalspule 106 eines Magnetresonanztomographiesystems 101 ist per Funk an eine Auswerteeinrichtung (67, 15, 17 usw.) eines Magnetresonanztomographiesystems 101 angeschlossen.
  • Von einer oder mehreren Antennen EL, A der Lokalspule 106 werden von Kernen eines Untersuchungsobjektes (z. B. Patienten) 105 als hochfrequente Strahlung ausgesendete (MRT-)Signale E empfangen, gespeichert und/oder mit mindestens einem Vorverstärker in oder an der Lokalspule 106 verstärkt und analog oder digitalisiert mit einer Antenne A; EL an eine Auswerteeinrichtung (67, 15, 17 usw.) eines Magnetresonanztomographiesystems 101 übertragen.
  • Eine Lokalspule 106 ist erfindungsgemäß z. B. an oder in einem implantierbaren Gerät – hier einem Herzschrittmacher HS im Herzen H des Patienten – angeordnet oder enthält diesen (HS) ganz oder teilweise. Die Lokalspule 106, insbesondere eine Steuerung ST der Lokalspule, kann z. B. mit einer seiner (HS) in 1 schematisch angedeuteten Elektroden ES über eine Leitung verbunden sein.
  • Vorgeschlagen wird hier also z. B. ein kombiniertes Herzschrittmacher- und MR Empfangssystem. Dies ermöglicht den Empfang von MR-Signalen direkt aus der unmittelbaren Nähe des Herzens mit einem möglicherweise hohen Signal- zu Rauschabstand.
  • Die Lokalspule 106 (auch als Lokalspulensystem oder Lokalspulen-Herzschrittmacher-System bezeichenbar) überträgt MRT-Signale z. B. drahtlos (z. B. per Funk oder mit Mikrowellen) über eine symbolisch angedeutete Antenne A (wobei als Antenne A auch das Gehäuse oder die Elektroden des Herzschrittmachers möglich sind) des Herzschrittmachers HS an eine Antenne 67 einer Empfangseinrichtung des MRT 101 und/oder speichert MRT-Signale digitalisiert (so dass sie irgendwann mit einem Triggersignal drahtgebunden etc ausgelesen werden können) in einem Speicher SP im Herzschrittmacher-Lokalspule-System.
  • Herzschrittmacher, Herzschrittmacher-Elektroden und Herzschrittmacher-Sendeantennen sind dem Fachmann an sich bekannt und z. B. im Internet recherchierbar, und werden hier nicht im Detail dargestellt.
  • Mögliche Ausführungsformen der Erfindung sind insbesondere folgende:
    • – Der Herzschrittmacher enthält (mindestens) eine Empfangsspule und eine Verarbeitungs- und Digitalisierungselektronik ST. Die Übertragung der Daten E erfolgt digital, entweder in Echtzeit über eine Funkstrecke oder die Daten werden lokal im System gespeichert und verzögert (eventuell außerhalb des MRT) übertragen.
    • – Die Spule kann induktiv gekoppelt sein.
    • – Das System (aus Herzschrittmacher und MRT-Lokalspule) benutzt z. B. ein Mikrowellen-System, wie in US 7 417 433 B2 beschrieben, zur Übertragung der Messdaten von der Lokalspule 106 zum MRT-System 101.
    • – Das System kann über eine separate Sendeantenne AH für von der Lokalspule zum MRT-System 101 zu übertragende Daten E verfügen, die z. B. direkt unter der Haut implantiert wird.
    • – Das System kann zusätzlich zu den empfangenen MR-Daten physiologische Informationen an das MRT-System übertragen, vor allem ein EKG-Signal, das zum Triggern verwendet werden kann.
    • – Das System kann Informationen übertragen, die zum restrospektiven Verwerfen von MR-Messdaten verwendet werden, die während atypischer physiologischer Zustände gemessen wurden, z. B. während einer Defibrillation durch einen Implantierbaren Cardioverter/Defibrillator.
    • – Das System kann Daten an das MR-System übertragen, die zur Vermeidung von Wechselwirkungen verwendet werden, z. B. die Temperatur von Teilen des Schrittmachers. Das MR-System kann abhängig davon die Parameter der Bildgebung (z. B. HF-Leistung) automatisch anpassen.
    • – Das MR-System kann Daten an den Schrittmacher übertragen und dessen Programm verändern, z. B. um zeitweilig eine niedrigere Herzfrequenz anzusteuern oder Herzaktivität mit der verwendeten Pulssequenz zu koordinieren.
    • – Die Schrittmacherelektroden EL können zum Empfang des MR-Signals E genutzt werden. Dabei kann auch z. B. aus der durch die Herz- und Atembewegung stattfindenden Verstimmung der Spule EL eine Bewegungskorrektur abgeleitet werden.
    • – Der Schrittmacher HS kann z. B. ein ICD (Implantierbarer Cardioverter/Defibrillator), ein CRT oder ein CRT-D sein.
  • Im dargestellten Beispiel ist das in einen Menschen als Implantat implantierbare Gerät ein Herzschrittmacher HS, alternativ kann es ein beliebiges anderes (in einen Menschen als Implantat) implantierbares Gerät sein, wie z. B. insbesondere eine Insulinpumpe oder ein künstliches Gelenk oder ein gastrologisches Ersatzteil oder ein Gefäß-Implantat etc.

Claims (26)

  1. Vorrichtung (106, HS) die folgendes umfasst: – eine Lokalspule (106) für ein Magnetresonanztomographiesystem (101) und – ein implantierbares Gerät (HS), wobei das implantierbare Gerät (HS) ein Herzschrittmacher (HS) ist, und wobei die Lokalspule (106) im implantierbaren Gerät (HS) eingebaut ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Lokalspule (106) mit dem implantierbaren Gerät (HS) mechanisch verbunden ist.
  3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lokalspule (106) mit dem implantierbaren Gerät (HS) elektrisch verbunden ist, insbesondere mit dessen Steuerung (ST).
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lokalspule (106) und das implantierbare Gerät (HS) eine beide steuernde Steuerung (ST) aufweisen, die mit der Lokalspule (106) und dem implantierbaren Gerät (HS) zu deren Ansteuerung verbunden ist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lokalspule (106), insbesondere deren Steuerung (ST), mit einer Elektrode (ES) eines Herzschrittmachers (HS) mechanisch verbunden ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lokalspule (106), insbesondere deren Steuerung (ST), mit einer Elektrode (ES) eines Herzschrittmachers (HS) elektrisch durch eine Leitung verbunden ist.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lokalspule (106) eine Antenne (A) zur kabellosen Übertragung von Signalen an ein MRT (101) zur dortigen Auswertung (17) aufweist.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lokalspule (106) eine MRT-Empfangsspule für von Atomkernen eines in einem MRT (101) befindlichen Untersuchungsobjekts (105) ausgestrahlte Signale (E) aufweist.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lokalspule (106) eine Steuereinrichtung (ST) mit einer Verarbeitungs- und/oder Digitalisierungselektronik für von einem Untersuchungsobjekt (105) in einem MRT (101) empfangene MRT-Signale (E) aufweist.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lokalspule (106) eine Einrichtung (A) zur digitalen Übertragung digitalisierter Signale aufweist.
  11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lokalspule (106) einen Speicher (SP) zum Speichern empfangener digitalisierter MRT-Signale aufweist.
  12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lokalspule (106) eine Steuereinrichtung (ST) zum zeitversetzten Senden von in einen Speicher (SP) gespeicherten, empfangenen, digitalisierten MRT-Signalen aufweist.
  13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lokalspule eine Induktions-Sendeeinrichtung zum Senden von Daten an eine Empfangseinrichtung (67) in oder außerhalb eines MRT (101) aufweist.
  14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lokalspule eine Mikrowellen-Sendeeinrichtung zum Senden von Daten an eine Empfangseinrichtung (67) eines MRT (101) aufweist.
  15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lokalspule eine unter der Haut eines Patienten implantierbare Sendeeinrichtung oder Anntenne (AH) zum Senden von Daten an eine Empfangseinrichtung (67) eines MRT (101) aufweist.
  16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lokalspule eine Einrichtung (AH, A) zum Senden von physiologischen Informationen an eine Empfangseinrichtung (67) eines MRT (101) aufweist.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Lokalspule zum Senden eines EKG-Signals ausgebildet ist.
  18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lokalspule durch ein über eine Empfangseinrichtung empfangbares Trigger-Signal zum Senden von Daten veranlassbar ist.
  19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lokalspule durch ein über eine Empfangseinrichtung empfangbares Lösch-Signal zum Löschen von gespeicherten Daten veranlassbar ist, insbesondere zum Löschen von Daten, die während einer Defibrillation durch einen implantierbaren Cardioverter/Defibrillator oder anderer atypischer physiologischer Zustände gemessen wurden.
  20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lokalspule (106) durch ein über eine Empfangseinrichtung empfangbares Herzschrittmacher-Steuer-Signal zum Ansteuern des mit der Lokalspule verbundenen Herzschrittmachers (HS) ansteuerbar ist, insbesondere um zeitweilig den Herzschrittmacher zu einer niedrigeren einem Herzen (H) vorgebbaren Herzfrequenz anzusteuern und/oder um durch den Herzschrittmacher eine Herzaktivität mit einer von einem MRT verwendeten Pulssequenz zu koordinieren.
  21. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sie mit Herzschrittmacher-Elektroden (EL) eines Herzschrittmachers (HS) verbunden ist, insbesondere zum Empfang eines von einem Untersuchungsobjekt (105) ausgesandten hochfrequenten MR-Signals (E) über Herzschrittmacher-Elektroden (EL).
  22. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mit ihr verbundene Herzschrittmacher (HS) ein implantierbarer Cardioverter und/oder ein Defibrillator oder ein CRT oder ein CRT-D ist.
  23. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die (106) für analoge MRT-Signale (E) nur eine Empfangsspule ist.
  24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–22, die (106) für analoge MRT-Signale (E) eine Empfangsspule und Sendespule ist.
  25. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die (106) nur eine Antenne (A) für MRT-Signale (E) aufweist.
  26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–24, die (106) mehr als eine Antenne (A) für MRT-Signale (E) aufweist.
DE102010020152A 2010-05-11 2010-05-11 Vorrichtung mit Lokalspulenanordnung und implantierbarem Gerät Active DE102010020152B4 (de)

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