DE102010023844A1

DE102010023844A1 - MR HF-Spulen mit modulierbarer Flexibilität

Info

Publication number: DE102010023844A1
Application number: DE102010023844A
Authority: DE
Inventors: Dr. Heid Oliver
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2010-06-15
Filing date: 2010-06-15
Publication date: 2011-12-15
Also published as: US20130162252A1; WO2011157545A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lokalspulenanordnung (6) für ein bildgebendes System (1), wobei die Lokalspulenanordnung (6) in einem ersten Zustand starr ist, wobei die Lokalspulenanordnung (6) in einem zweiten Zustand flexibel ist, wobei die Lokalspulenanordnung (6) eine Versteifungsanordnung (W; S) umfasst, durch die (W; S) sie (6) vom flexiblen Zustand in den starren Zustand bringbar ist, und durch die (W; S) sie (6) vom starren Zustand in den flexiblen Zustand bringbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lokalspulenanordnung.
Magnetresonanzgeräte zur Untersuchung von Objekten oder Patienten durch Magnetresonanztomographie sind beispielsweise aus der DE 10314215 B4 bekannt.
Moderne Magnetresonanzanlagen arbeiten mit Spulen zum Aussenden von Hochfrequenzpulsen zur Kernresonanzanregung und zum Empfang induzierter Magnetresonanzsignale. Üblicherweise besitzt eine Magnetresonanzanlage (MRT oder MR) eine größere, in der Regel fest im Gerät eingebaute sogenannte Ganzkörperspule (auch Bodycoil oder BC genannt), sowie eine Lokalspulenanordnung mit einer oder mehreren (kleineren) Lokalspulen (auch Oberflächenspulen oder LC genannt).
Bilder werden in der MR-Tomographie heute in der Regel mit Lokalspulenanordnungen aufgenommen. Dabei induzieren angeregte Kerne eines Untersuchungsobjektes in mindestens einer Lokalspule eine Spannung, die dann mit einem rauscharmen Vorverstärker verstärkt und kabelgebunden oder per Funk an eine Empfangselektronik eines MRT weitergeleitet wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lokalspulenanordnung für ein bildgebendes System (insbesondere für ein MRT) weiter zu optimieren.
Diese Aufgabe wird jeweils durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Weitere Merkmale und Vorteile von möglichen Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Dabei zeigt:
1 schematisch ein MRT-System.
2 schematisch einen Querschnitt durch ein Bein eines Patienten auf dem eine erfindungsgemäße Spulenanordnung liegt, deren relativ zueinander bewegliche Elemente gegeneinander mit einem Seilzug durch die Elemente relativ zueinander (starr) fixierbar sind,
3 schematisch einen flexiblen Sack S, der evakuierbar ist, um Spulenelemente einer erfindungsgemäßen Lokalspulenanordnung relativ zueinander zu fixieren.
1 zeigt ein bildgebendes Magnetresonanzgerät MRT 1 mit einer Ganzkörperspule 2 mit einem hier röhrenförmigen Raum 3 in welchen eine Patientenliege 4 mit einem Körper z. B. eines Patienten 5 (mit oder ohne Lokalspulenanordnung 6) in Richtung des Pfeils z gefahren werden kann, um Aufnahmen des Patienten 5 zu generieren. Auf dem Patienten ist hier eine Lokalspulenanordnung 6 aufgelegt, mit welcher in einem lokalen Bereich (auch field of view genannt) gute Aufnahmen ermöglicht werden. Signale der Lokalspulenanordnung 6 können von einer z. B. über Koaxialkabel oder per Funk an die Lokalspulenanordnung 6 anschließbaren Auswerteeinrichtung (67, 66, 15, 17 usw.) des MRT 1 ausgewertet (z. B. in Bilder umgesetzt und gespeichert oder angezeigt) werden.
Um mit einem Magnetresonanzgerät MRT 1 einen Körper 5 (ein Untersuchungsobjekt oder einen Patienten) mittels einer Magnet-Resonanz-Bildgebung zu untersuchen, werden verschiedene, in ihrer zeitlichen und räumlichen Charakteristik genauestens aufeinander abgestimmte Magnetfelder auf den Körper 5 eingestrahlt. Ein starker Magnet, oft ein Kryomagnet 7 in einer Messkabine mit einer hier tunnelförmigen Öffnung 3, erzeugt ein statisches starkes Hauptmagnetfeld B₀, das z. B. 0,2 Tesla bis 3 Tesla oder auch mehr beträgt. Ein zu untersuchender Körper 5 wird auf einer Patientenliege 4 gelagert in einen im Betrachtungsbereich FoV („field of view”) etwa homogenen Bereich des Hauptmagnetfeldes B0 gefahren. Eine Anregung der Kernspins von Atomkernen des Körpers 5 erfolgt über magnetische Hochfrequenz-Anregungspulse, die über eine hier als Körperspule 8 sehr vereinfacht dargestellte Hochfrequenzantenne (und/oder ggf. eine Lokalspulenanordnung) eingestrahlt werden. Hochfrequenz-Anregungspulse werden z. B. von einer Pulserzeugungseinheit 9 erzeugt, die von einer Pulssequenz-Steuerungseinheit 10 gesteuert wird. Nach einer Verstärkung durch einen Hochfrequenzverstärker 11 werden sie zur Hochfrequenzantenne 8 geleitet. Das hier gezeigte Hochfrequenzsystem ist lediglich schematisch angedeutet. Oft werden mehr als eine Pulserzeugungseinheit 9, mehr als ein Hochfrequenzverstärker 11 und mehrere Hochfrequenzantennen 8 in einem Magnet-Resonanz-Gerät 1 eingesetzt.
Weiterhin verfügt das Magnet-Resonanz-Gerät 1 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 9 mit der Pulssequenz-Steuerungseinheit 10 in Verbindung steht.
Die von den angeregten Kernspins ausgesendeten Signale werden von der Körperspule 8 und/oder mindestens einer Lokalspulenanordnung 6 empfangen, durch zugeordnete Hochfrequenzvorverstärker 16 verstärkt und von einer Empfangseinheit 17 weiterverarbeitet und digitalisiert. Die aufgezeichneten Messdaten werden digitalisiert und 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 rekonstruierbar. Bei einer Spule, die sowohl im Sende- als auch im Empfangsmodus betrieben werden kann, wie z. B. die Körperspule 8, 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 angebracht werden. Bei einer MR-Messung induzieren die angeregten Kerne in den einzelnen Antennen der Lokalspule 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 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.
Als Lokalspulenanordnung 6 wird hier allgemein ein Antennensystem bezeichnet, das z. B. aus einem oder als Array-Spule aus mehreren Antennenelementen 6a, 6b, 6c, 6d (insb. Spulenelementen) bestehen kann. Diese einzelnen Antennenelemente sind z. B. als Loopantennen (Loops), Butterfly oder Sattelspulen ausgeführt. Eine Lokalspulenanordnung umfasst z. B. Spulenelemente, einen Vorverstärker, weitere Elektronik (Mantelwellensperren etc), ein Gehäuse, Auflagen und meistens ein Kabel mit Stecker, durch den sie an die MRT-Anlage angeschlossen wird. Ein anlagenseitig angebrachte Empfänger 68 filtert und digitalisiert ein von einer Lokalspule 6 z. B. per Funk empfangenes Signal und übergibt die Daten einer digitalen Signalverarbeitung die aus den durch eine Messung gewonnenen Daten meist ein Bild oder ein Spektrum ableitet und dem Nutzer z. B. zur nachfolgenden Diagnose durch ihn oder Speicherung zur Verfügung stellt.
Die Erfindung betrifft insbesondere MR- HF-Spulen, die während der Positionierung eines Patienten flexibel sind und während der Messung starr.
Bisher sind solche Lokalspulenanordnungen nach internem Stand der Technik entweder starr oder flexibel. Starre Spulen sind relativ unbequem, da ein Patient eine erzwungene Körperhaltung einnehmen muss, bieten aber eine feste Messgeometrie und vermeiden so Bewegungsartefakte bei der Messung, Flexible Spulen erlauben eine Bewegung von Spule und/oder Patient und verursachen Bewegungsartefakte bei der Bildgebung, da der Patient keinen taktilen Feedback über seine Körperposition erhält.
Die Erfindung umfasst einen Spulenträger, der willkürlich in seiner Steifheit veränderlich ist, so dass der Patient eine bequeme Körperhaltung einnehmen kann und dennoch Bewegungsartefakte vermieden werden. Es wird eine zeitlich variable Steifheit der Spulenanordnung erreicht.
Beispielsweise kann der Spulenträger aus einer Anzahl von Spulenelementen z. B. in Netzform angeordnet bestehen, die aneinander reiben und/oder deren Oberflächen verzahnt sind und/oder deren Anpresskraft einstellbar ist.
In einem flexiblen Zustand einer Spulenanordnung 6, die in 2 auf einem Bein B eines Patienten aufliegt, können Elemente 6a–6d der Spulenanordnung 6 gegeneinander verlagert oder bewegt werden; in starrem oder verspanntem Zustand der Elemente 6a–6d der Spulenanordnung 6 wird die zuletzt relativ zueinander eingenommene räumliche Anordnung der Spulenelemente starr, sodass die Spulenelemente relativ zueinander unbeweglich oder weitgehend unbeweglich sind.
Eine Anpresskraft zur Erreichung eines starren Zustands der Lokalspulenanordnung 6 kann z. B. gemäß 2 durch Zug an einem Seil W (z. B. mittels eines schematisch angedeuteten Exzenterschlosses E) aufgebracht werden. Das Seil W verläuft z. B. durch die Kontaktflächen K (an denen Spulenelemente aneinander anliegen) der Spulenelemente 6a–6d. Eine Anordnung der Spulenelemente 6a–6d kann wie in 2 eindimensional mit (mindestens) einem Seil oder (z. B. mit einem oder mehreren Seilen) in zweidimensionaler Netzform vorliegen, so dass Spulenelemente zweidimensional gegeneinander in einem zueinander flexiblen (beweglichen) Zustand oder in einem starren Zustand fixiert sind.
Die z. B. durch Anziehen eines Seils W in einen starren Zustand gebrachte Spulenanordnung 6 kann durch Lockern des Seils W mit dem Exzenterschloß E wieder in einen flexiblen Zustand gebracht werden, in welchem die Elemente der Spulenanordnung 6 zueinander beweglich sind.
Spulenelemente (die je nach Zustand gegeneinander flexibel oder starr fixiert sind) können beliebige Elemente einer Spulenanordnung sein, z. B. Elemente die Spulen enthalten oder Halteelemente, Stützelemente, Polsterungen etc.
Alternativ kann sich z. B. die gesamte Spulenanordnung 6 oder Elemente 6a–6d der Spulenanordnung in einem in 3 angedeuteten flexiblen Sack S befinden, der wenn er Unterdruck gegenüber der Umgebung erhält (also z. B. ganz oder teilweise evakuiert wird) an den Spulenelementen der Spule anliegt und damit als Versteifungsanordnung diese relativ zueinander versteift. Wenn der Unterdruck im Sack S wieder durch Lufteinlass etc in ihn aufgehoben wird sind die Spulenelemente wieder in einem flexiblen Zustand relativ zueinander beweglich.
Eine Versteifungsanordnung (W; S) kann wie beschrieben als Seil W oder als evakuierbarer Sack S oder auch beliebig anders ausgestaltet sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10314215 B4 [0002]

Claims

Lokalspulenanordnung (6) für ein bildgebendes System (1), wobei die Lokalspulenanordnung (6) in einem ersten Zustand starr ist, wobei die Lokalspulenanordnung (6) in einem zweiten Zustand flexibel ist, wobei die Lokalspulenanordnung (6) eine Versteifungsanordnung (W; S) umfasst, durch die (W; S) sie (6) vom flexiblen Zustand in den starren Zustand bringbar ist, und durch die (W; S) sie (6) vom starren Zustand in den flexiblen Zustand bringbar ist.
Lokalspulenanordnung (6) nach Anspruch 1, mit relativ zueinander flexiblen Elementen (6a, 6b, 6c, 6d), wobei die relativ zueinander flexiblen Elemente relativ zueinander versteifbar sind.
Lokalspulenanordnung (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lokalspulenanordnung (6) mehrere Spulenelemente (6a, 6b, 6c, 6d) umfasst.
Lokalspulenanordnung (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lokalspulenanordnung (6) mehrere Spulenelemente (6a, 6b, 6c, 6d) umfasst, die in Netzform angeordnet sind.
Lokalspulenanordnung (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lokalspulenanordnung (6) mehrere Spulenelemente umfasst, die bei einer Bewegung relativ zueinander aneinander reiben.
Lokalspulenanordnung (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lokalspulenanordnung (6) mehrere Spulenelemente umfasst, deren Oberflächen verzahnt sind.
Lokalspulenanordnung (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lokalspulenanordnung (6) mehrere Spulenelemente umfasst, deren Anpresskraft einstellbar ist.
Lokalspulenanordnung (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Anpresskraft, die im starren Zustand Spulenelemente der Spule relativ zueinander fixiert, als Zug an einem Seil (W) anliegt, das Spulenelemente miteinander verbindet.
Lokalspulenanordnung (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Anpresskraft, die im starren Zustand Spulenelemente der Spule relativ zueinander fixiert mittels eines Exzenterschlosses (E) erzeugbar ist.
Lokalspulenanordnung (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lokalspulenanordnung (6) oder Teile der Lokalspulenanordnung (6) sich in einem flexiblen Sack (S) befinden, durch dessen Evakuierung die Lokalspulenanordnung (6) versteifbar ist und damit vom flexiblen Zustand in den starren Zustand bringbar ist.
Lokalspulenanordnung (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lokalspulenanordnung (6) eine Magnetresonanztomographie-Lokalspulenanordnung (6) ist.