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Die Erfindung betrifft eine Magnetresonanzeinrichtung zur Verwendung bei einer magnetresonanzgeführten Ultraschall-Behandlung, umfassend ein eine Patientenaufnahme definierendes und einen Hauptmagneten umfassendes Magnetgehäuse und eine Ultraschallvorrichtung, insbesondere eine HIFU-Vorrichtung, mit einer Transducereinheit.
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Durch Magnetresonanzverfahren geführte Ultraschallbehandlungen werden insbesondere zur nicht invasiven Behandlung verschiedener Krankheiten, beispielsweise von Tumoren, eingesetzt. Insbesondere ist hierbei der magnetresonanzgeführte fokussierte Ultraschall (MR guided High Intensity Focused Ultrasound – HIFU) zu nennen. Dieses Verfahren wird beispielsweise zur Behandlung von Myomen des Uterus eingesetzt. Dabei wird beispielsweise ein HIFU-Transducer innerhalb des Magnetresonanzsystems eingesetzt, um Uterusmyome zu behandeln.
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Dieser Transducer kann fokussiert werden, um bestimmte Eindringtiefen zu erreichen, und er kann bewegt werden, insbesondere durch Translation und/oder Kippung, um verschiedene Stellen im Körper zu erreichen. Bei diesem Behandlungsverfahren ist einer der Nachteile, dass die Patientin bäuchlings auf dem Transducer beziehungsweise der Transducereinheit liegen muss. Der Transducer beansprucht eine gewisse Bauhöhe und befindet sich zur besseren Kühlung und Ankopplung in einem Wasser- oder Ölbecken. Daher wird der für die Patientin zur Verfügung stehende Raum in einem zylindrischen Magnetresonanzsystem (Solenoid-System) sehr stark eingeschränkt. Schwerwiegender ist diese Problematik bei den sogenannten offenen Magnetresonanzeinrichtungen, bei denen ein vertikales Magnetfeld zwischen zwei Polplatten erzeugt wird, wodurch die Patientenaufnahme nach drei Seiten hin offen ist. In solchen Magnetresonanzeinrichtungen beträgt der Abstand zwischen den Polplatten üblicherweise nur etwa 40 cm, so dass keine Ultraschall-Behandlung möglich ist, da nicht der Transducer und der Patient beziehungsweise die Patientin gleichzeitig in der Patientenaufnahme angeordnet werden können.
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Eine Magnetresonanzeinrichtung, in der eine Ultraschall-Behandlung vorgenommen werden kann, ist beispielsweise aus der
US 6 582 381 bekannt. Dort wird vorgeschlagen, eine Transducer-Einheit, umfassend eine Positioniereinrichtung und den in einem Wasserbad positionierten Transducer, in einem Patiententisch zu verbauen. Es sind auch weitere Einrichtungen bekannt, bei denen der normale Patiententisch durch einen anderen Tisch ersetzt oder um eine Tischauflage ergänzt wird. Allerdings liegt auch bei derartigen Lösungen die zu behandelnde Person etwas höher als die Tischebene in einem üblichen Magnetresonanzsystem.
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Für offene Magnetresonanzeinrichtungen mit einem vertikalen Magnetfeld, bei denen das Magnetgehäuse häufig eine C-artige Form hat, existiert noch keine Lösung, da der Polplattenabstand bei den heute verfügbaren Systemen zu gering ist, um zusätzlich zur zu behandelnden Person auch eine Transducereinheit unterzubringen. Ein größerer Polplattenabstand wäre zwar im Prinzip machbar, würde aber die Kosten der Magnetresonanzeinrichtung extrem stark steigen lassen oder deutliche Kompromisse in der Bildgebung erforderlich machen (schlechtere Bildqualität durch niedrigere Feldstärke oder geringere Homogenität).
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US 2010/0 056 914 A1 betrifft eine Ultraschallvorrichtung, ein therapeutisches System und ein Verfahren zur Erhöhung eines Workflows. Dabei soll die Qualität der Behandlung mit Ultraschallwellen verbessert werden. Entsprechend wird vorgeschlagen, dass ein Patiententragemittel eine im Wesentlichen transparente Öffnung aufweist, durch die ein erstes Reservoir begutachtet werden kann. So können beispielsweise Lufteinschlüsse gesehen werden. Offenbart wird ferner ein therapeutisches System, welches eine Ultraschallvorrichtung und eine Magnetresonanz-Bildgebungsvorrichtung aufweist. Mit der Magnetresonanz-Bildgebungsvorrichtung können Echtzeit-Temperaturmessungen durchgeführt werden, um die Behandlung mit der Ultraschallquelle zu steuern.
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US 7 449 889 B1 betrifft ein System und ein Verfahren zur Magnetresonanz-Bildgebung. Darin sollen Feldeffektverluste von Wirbelströmen verringert werden, weshalb eine Spulenform verwendet wird, die aus einem thermisch leitfähigen Material, in dem Wirbelströme reduziert werden, besteht.
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WO 2008/122 899 A1 betrifft eine geteilte Gradientenspule und ein PET-MRI-Hybridsystem, das eine solche geteilte Gradientenspule verwendet
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Magnetresonanzeinrichtung anzugeben, bei der ohne oder bei nur sehr geringem Platzverlust der Patientenaufnahme eine Ultraschallbehandlung möglich ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Magnetresonanzeinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Magnetgehäuse, insbesondere im Bereich des Homogenitätsvolumens, eine Aufnahme für die Transducereinheit der Ultraschallvorrichtung umfasst.
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Erfindungsgemäß wird also vorgeschlagen, die Transducereinheit, welche neben dem in einem Wasserbecken und/oder Ölbecken angeordneten Transducer eine Positioniereinrichtung für den Transducer umfassen kann, in die Magnetresonanzeinrichtung unterhalb eines Patiententisches und zwischen den Spulen des Magneten zu integrieren. Das bedeutet, die in die Aufnahme in der Patientenaufnahme eingesetzte Transducereinheit schließt letztlich im Wesentlichen bündig mit der sonstigen Oberfläche der Patientenaufnahme ab, so dass der gesamte Freiraum in der Patientenaufnahme auch während einer magnetresonanzgeführten Ultraschall-Behandlung bestehen bleibt. So bleibt beispielsweise bei der Behandlung von Uterusmyomen mittels HIFU weit mehr Raum für die Patientin. Insbesondere ermöglicht eine solche Integration durch das Vorsehen einer Aufnahme im Magnetgehäuse, welches durch seine Oberfläche die Patientenaufnahme definiert, erstmalig auch eine Realisierung von Ultraschall-Behandlungen in offenen Magnetresonanzeinrichtungen, da dann der gesamte Zwischenraum zwischen den Polplatten weiterhin für die zu behandelnde Person zur Verfügung steht.
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Dabei kann die Aufnahme, insbesondere, um einen möglichst bündigen Abschluss mit der übrigen Oberfläche des Magnetgehäuses zu erreichen, als eine Vertiefung in dem Magnetgehäuse ausgebildet sein. Die Transducereinheit ist dann also letztlich tatsächlich in einer Aussparung im Magnetgehäuse versenkt, so dass sie keinen Platz in der Patientenaufnahme wegnimmt.
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Zweckmäßigerweise kann vorgesehen sein, dass die Transducereinheit aus der Aufnahme entnehmbar ist. Wird die Transducereinheit nicht benötigt oder soll sie gewartet werden, kann sie folglich problemlos nach oben in die Patientenaufnahme, also die Bohrung oder den Polplattenzwischenraum, hinausgezogen werden und nach außerhalb des Magnetgehäuses verbracht werden.
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Allgemein gesagt kann eine solche Aufnahme, insbesondere Vertiefung, im Magnetgehäuse als ein Designkriterium beim Entwurf der Magnetresonanzeinrichtung berücksichtigt werden. Das bedeutet, das Layout der verschiedenen Spulen, insbesondere also des Hauptmagneten, der Gradientenspulen, der Körperspule und dergleichen wird bereits beim Entwurf der Magnetresonanzeinrichtung so gewählt, dass die Aufnahme frei bleiben kann. Dies ermöglicht dann auch eine gegebenenfalls notwendige Anpassung eines Kühlgefäßes einer Kühleinrichtung, welche insbesondere zum Kühlen des Hauptmagneten vorgesehen ist.
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So kann konkret vorgesehen sein, dass ein um den Hauptmagneten angeordnetes Kühlgefäß an der Stelle der Aufnahme eine Vertiefung aufweist. Mit besonderem Vorteil kann dabei vorgesehen sein, dass eine das Kühlgefäß umfassende Kühleinrichtung als eine die Spulenleiter des Hauptmagneten lokal über Kühlmittelleitungen und/oder Wärmerohre (Heatpipes), die in dem Vakuum-Kühlgefäß angeordnet sind, kühlende Kühleinrichtung ausgebildet ist. Das bedeutet, der supraleitende Hauptmagnet ist nicht in einem komplett gefüllten Heliumbad vorgesehen, sondern die Leiter werden durch den Spulenleitern zugeordnete, lokal vorgesehene Kühlleitungen oder Heatpipes lokal gekühlt, wobei sich die Kühlleitungen oder Heatpipes wiederum in dem evakuierten Vakuum-Kühlgefäß befinden. Eine derartige Ausgestaltung einer Kühleinrichtung für eine Magnetresonanzeinrichtung ist beispielsweise aus der
US 7 449 889 B1 bekannt. Sie bietet im Rahmen der vorliegenden Erfindung den Vorteil, dass, nachdem das Kühlgefäß ohnehin ein Vakuum-Kühlgefäß ist und somit Vakuum-Freiräume bestehen, das Design einer solchen Kühleinrichtung einfacher angepasst werden kann, um die Aufnahme für die Transducereinheit zu ermöglichen. Besonders zweckmäßig in einer derartigen Ausgestaltung der Kühleinrichtung ist es auch, wenn wenigstens eine Steuerungs- und/oder wenigstens eine Versorgungsleitung für die Transducereinheit durch das Kühlgefäß geführt ist. Da das Kühlgefäß letztlich evakuiert ist und kein Heliumbad durchquert werden muss, ist eine solche Ausgestaltung hier besonders einfach möglich. Selbstverständlich wäre es grundsätzlich auch denkbar, Steuerungs- und/oder Versorgungsleitungen durch ein Heliumbad oder dergleichen zu führen.
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Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass wenigstens eine Steuerungs- und/oder wenigstens eine Versorgungsleitung für die Transducereinheit durch die Patientenaufnahme, insbesondere unterhalb eines Patiententisches, entlang geführt ist. Hierdurch sind die Leitungen leichter zugänglich und somit auch einfacher wartbar.
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Wie bereits erwähnt, werden die verschiedenen Spulensysteme der Magnetresonanzeinrichtung bereits beim Design so ausgelegt, dass sie das Vorsehen der insbesondere als Vertiefung ausgebildeten Aufnahme für die Transducereinheit erlauben. So kann konkret vorgesehen sein, dass ein Gradientenspulensystem an der Stelle der Aufnahme eine Aussparung aufweist, wobei insbesondere im Falle einer Solenoid-Magnetresonanzeinrichtung eine gespaltene Gradientenspule vorgesehen ist. Derartige „nicht-durchgehende” Gradientenspulen sind grundsätzlich bereits bekannt, wie beispielsweise durch die
WO 2008/122899 A1 beschrieben wird (Split Gradient Coil). Beispielsweise eine solche, letztlich in zwei Hälften aufzuspaltende Gradientenspule kann nun vorteilhaft auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgedankens kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein Teil einer Lokalspule in die Transducereinheit integriert ist, insbesondere wenigstens eine Leiterschleife einer Lokalspule. Dann ist es nicht mehr nötig, unterhalb der Patienten eine zusätzliche Lokalspule beziehungsweise Leiterschleife vorzusehen, da diese ebenso bereits in der Transducereinheit integriert ist. Es liegt dann ein Lokalspulenanteil beziehungsweise eine Leiterschleife vor, die sich nahe am Behandlungsgebiet befindet und somit Bilddaten höherer Qualität, insbesondere mit einem hohen SNR, ermöglicht. Beispielsweise kann eine solche Leiterschleife um den Einstellbereich des Transducers herum durch das Wasser- beziehungsweise Ölbecken geführt werden.
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Wie bereits erwähnt, sollte zum Erreichen der bestmöglichen Qualität der Behandlung vorgesehen sein, dass der Transducer möglichst gut an die Oberfläche der letztlich zu behandelnden Person angekoppelt wird. Dazu kann vorgesehen sein, wenn die Magnetresonanzeinrichtung einen in die Patientenaufnahme einbringbaren Patiententisch umfasst, dass der Patiententisch in einem im in die Patientenaufnahme eingefahrenen Zustand der Transducereinheit benachbarten Bereich eine Ankopplungsvorrichtung zur Ankopplung der Transducereinheit an eine Patientenoberfläche aufweist. Die letztlich unterhalb des Patiententischs angeordnete Transducereinheit wird also über die Ankopplungsvorrichtung derart an die Patientenoberfläche angekoppelt, dass in den schallbezogenen Materialeigenschaften keine oder nur geringe Sprünge auftreten. Konkret kann beispielsweise vorgesehen sein, dass ein in eine Aussparung des Patiententisches einsetzbarer oder eingesetzter Ankopplungskörper vorgesehen ist, insbesondere ein Gelkissen und/oder eine Mylar-Platte. Die Ankopplungsvorrichtung umfasst also dabei den Ankopplungskörper, der entsprechend im Patiententisch eingesetzt ist, so dass in eingebrachtem, insbesondere eingefahrenem Zustand des Patiententisches eine Ankopplung ermöglicht wird. Hierbei kann zweckmäßigerweise vorgesehen sein, dass der Patiententisch zur Herstellung eines Kontakts zwischen der Ankopplungsvorrichtung und der Transducereinheit absenkbar ist. Das heißt, der Patiententisch wird etwas höher in die Patientenaufnahme eingefahren, damit es nicht zu Reibungseffekten oder sonstigen Berührungseffekten kommen kann, wird dann aber um eine kleine Strecke abgesenkt, um den möglichst guten akustischen Kontakt herzustellen.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
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1 eine prinzipielle Ansicht relevanter Komponenten einer erfindungsgemäßen Magnetresonanzeinrichtung in einer ersten Ausführungsform, und
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2 eine prinzipielle Ansicht relevanter Komponenten einer erfindungsgemäßen Magnetresonanzeinrichtung in einer zweiten Ausführungsform.
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1 zeigt eine Schnittansicht relevanter Komponenten einer erfindungsgemäßen Magnetresonanzeinrichtung 1 einer ersten Ausführungsform. Hierbei handelt es sich um eine Solenoid-Magnetresonanzeinrichtung 1, in der ein Magnetfeld in einer Longitudinalrichtung der Patientenaufnahme 2, die durch das Magnetgehäuse 3 definiert wird, erzeugt wird, vgl. Pfeile 4. Die grundsätzlichen Funktionsweisen und Komponenten von Magnetresonanzeinrichtungen sind allgemein bekannt, so dass hier nur auf die für die vorliegende Erfindung relevanten Komponenten näher eingegangen sei. Das Magnetgehäuse 3 weist in einem unteren Bereich, der bei einem eingefahrenen Patiententisch 5 unterhalb des Patiententisches zu liegen kommt, eine Aufnahme 6 auf, die hier als Vertiefung 7 ausgebildet ist. In die Aufnahme 6 ist eine Transducereinheit 8 eingesetzt, die Teil einer HIFU-Vorrichtung ist. Die Transducereinheit 8, die im Übrigen entnehmbar in der Vertiefung 7 versenkt ist, umfasst dabei ein Gehäuse, das ein Wasserbecken 9 definiert. In dem Wasserbecken 9 ist ein Transducer 10 angeordnet, der über eine Positioniereinrichtung 11 verschieden ausgerichtet und positioniert werden kann.
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Steuer- und Versorgungsleitungen 12 werden im hier dargestellten Ausführungsbeispiel durch die Patientenaufnahme 2 unterhalb des Patiententisches 5 nach außen geführt, beispielsweise zu einer Steuereinheit 13 der HIFU-Vorrichtung.
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Der in die Patientenaufnahme 2 einfahrbare Patiententisch 5 weist, um eine Ankopplung der Transducereinheit 8 an eine Patientenoberfläche zu ermöglichen, in dem Bereich, der in eingefahrenem Zustand über der Transducereinheit 8 zu liegen kommt, eine Ankopplungsvorrichtung 14 auf, die vorliegend einen in eine Aussparung 15 des Patiententisches eingesetzten Ankopplungskörper 16 aufweist, hier ein Gelkissen. Damit dieses nicht an der Oberfläche des Magnetgehäuses 3 beim Einfahren schleift, wird der Patiententisch 5 leicht erhöht eingefahren und ist dann absenkbar, so dass es zu einem Kontakt zwischen dem Ankopplungskörper 16 und der Oberfläche der Transducereinheit 8 kommt.
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Die Vertiefung 7 im Magnetgehäuse 3 wird durch ein spezielles Layout der Magnetresonanzeinrichtung 1 erreicht. Zunächst ist hier wenigstens eine Gradientenspule als eine gespaltene Gradientenspule (split gradient coil), angedeutet bei 17, realisiert. Das bedeutet, die Gradientenspule 17 weist mittig eine Aussparung auf, die zur Realisierung der Vertiefung 7 genutzt wird.
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Der eigentliche Hauptmagnet, hier angedeutet durch einige beispielhaft bezeichnete Spulenleiter 18, befindet sich innerhalb eines Kühlgefäßes 19, das Teil einer Kühleinrichtung ist. Die Kühleinrichtung ist dabei vorliegend so realisiert, dass den Spulenleitern 18 Kühlmittelleitungen 20 zugeordnet sind, welche gemeinsam mit den Spulenleitern 18 durch ein Vakuum geführt sind, das bedeutet, das Kühlgefäß 19 ist ein Vakuumkühlgefäß. Dies ermöglicht es einfacher, die Vertiefung 7 vorzusehen. Schließlich ist der Hauptmagnet selber bereits so ausgelegt worden, dass an der Stelle der Vertiefung 7 keinerlei Spulenleiter 18 vorliegen. Mithin ist es möglich, die gesamte Magnetresonanzeinrichtung 1 dahingehend auszulegen, eine Integration der Transducereinheit 8 mittels der Aufnahme 6 in dem Magnetgehäuse 3 zu ermöglichen.
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Eine ähnliche Realisierung ist auch bei einer offenen Magnetresonanzeinrichtung 1' möglich, wie durch das Ausführungsbeispiel in 2 näher erläutert wird, in welchem der Einfachheit halber entsprechende Komponenten mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Dort ist nur die untere der beiden Hohlplatten 21 aufgeschnitten gezeichnet. Obwohl in 2 kein Patiententisch 5 gezeichnet ist, kann dort ein wie im Ausführungsbeispiel nach 1 ausgestalteter Patiententisch 5 verwendet werden.
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Ersichtlich ist wiederum im Magnetgehäuse 3 eine Vertiefung 7 als Aufnahme 6 für eine Transducereinheit 8 vorgesehen. Das Gradientenspulensystem 17 weist erneut eine Aussparung auf. Gerade im Fall einer solchen offenen Magnetresonanzeinrichtung 1' ist dabei vorteilhaft eine HIFU-Behandlung möglich, da die Patientenaufnahme 2 in ihrer Größe nicht oder nur wenig eingeschränkt wird.
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Es sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass die Steuer- und Versorgungsleitungen 12 nicht unbedingt durch die Patientenaufnahme 2 unterhalb des Patiententisches geführt werden müssen, es ist, insbesondere bei den gezeigten Ausgestaltungen der jeweiligen Kühleinrichtungen auch möglich, die Steuer- und Versorgungsleitungen 12 durch das Kühlgefäß 19, also letztlich durch den Hauptmagneten selbst, nach außen zu führen.
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Schließlich sei noch daraufhin gewiesen, dass es zweckmäßig sein kann, in die Transducereinheit 8 auch wenigstens einen Teil einer Lokalspule, insbesondere eine Leiterschleife 22 (gestrichelt angedeutet in 1) zu integrieren, da so eine nah am Patienten und am Untersuchungsbereich gelegene Leiterschleife zur Verfügung gestellt wird, ohne dass eine weitere Vorrichtung erforderlich ist.
