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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine MRT-Lokalspule für ein MRT-System.
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Magnetresonanztomographiegeräte zur Untersuchung von Objekten oder Patienten durch Magnetresonanztomographie (MRT, MRI) sind beispielsweise aus
DE10314215B4 ,
DE102006027189A1 bekannt.
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Bei der MR- Bildgebung sind sogenannte Lokalspulen an die unterschiedlichsten Geometrien des menschlichen Körpers angepasst. Um eine möglichst breite Masse an Patienten abzudecken orientiert sich deren Größe an den maximalen Abmessungen der jeweiligen Körperpartie. Daraus resultiert die Entwicklungstendenz, Lokalspulen möglichst optimal hinsichtlich ihrer Geometrie anzupassen. Da sich aus elektrischen Aspekten eine Verstellung von Lokalspulen als schwierig erweist, sind diese in zumindest intern bekannten Anwendungen starr ausgeführt. Abhilfe leisten flexible Spulenelemente. Ebenso wären einzeln flexible Spulenelemente denkbar.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Magnetresonanztomographie- Lokalspule weiter zu optimieren. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Erfindung ermöglicht in einer zu flexiblen Spulen alternativen Weise ihren Einsatz an Patienten unterschiedlicher Körperform.
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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:
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1 einen Querschnitt durch ein Oberteil und ein Unterteil einer Lokalspule,
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2 einen Querschnitt durch ein Oberteil und ein Unterteil einer Lokalspule in drei verschiedenen Positionen des Oberteils relativ zum Unterteil,
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3 perspektivisch ein Oberteil und ein Unterteil einer Lokalspule,
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4 schematisch und vereinfacht ein MRT-System.
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Hintergrund
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4 zeigt ein (in einem geschirmten Raum oder Faraday-Käfig F befindliches) bildgebendes Magnetresonanzgerät MRT 101 mit einer Ganzkörperspule 102 mit einem hier röhrenförmigen Raum 103 in welchen eine Patientenliege 104 mit einem Körper z. B. eines Untersuchungsobjektes (z. B. eines Patienten) 105 (mit oder ohne Lokalspulenanordnung 106) in Richtung des Pfeils z gefahren werden kann, um durch ein bildgebendes Verfahren Aufnahmen des Patienten 105 zu generieren. Auf dem Patienten ist hier eine Lokalspulenanordnung 106 angeordnet, mit welcher in einem lokalen Bereich (auch field of view oder FOV genannt) des MRT Aufnahmen von einem Teilbereich des Körpers 105 im FOV generiert werden können. Signale der Lokalspulenanordnung 106 können von einer z. B. über Koaxialkabel oder per Funk (167) etc an die Lokalspulenanordnung 106 anschließbaren Auswerteeinrichtung (168, 115, 117, 119, 120, 121 usw.) des MRT 101 ausgewertet (z. B. in Bilder umgesetzt, gespeichert oder angezeigt) werden.
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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 genauestens 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 B1(x, y, z, t) die über eine hier als (z. B. mehrteilige = 108a, 108b, 108c) 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 108 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 112x, 112y, 112z, mit denen bei einer Messung magnetische Gradientenfelder zur selektiven Schichtanregung und zur Ortskodierung des Messsignals eingestrahlt werden. Die Gradientenspulen 112x, 112y, 112z werden von einer Gradientenspulen-Steuerungseinheit 114 gesteuert, die ebenso wie die Pulserzeugungseinheit 109 mit der Pulssequenz-Steuerungseinheit 110 in Verbindung steht.
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Von den angeregten Kernspins (der Atomkerne im Untersuchungsobjekt) ausgesendete Signale werden von der Körperspule 108 und/oder mindestens einer Lokalspulenanordnung 106 empfangen, durch zugeordnete Hochfrequenzvorverstärker 116 verstärkt und von einer Empfangseinheit 117 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 108 oder eine Lokalspule 106, wird die korrekte Signalweiterleitung durch eine vorgeschaltete Sende-Empfangs-Weiche 118 geregelt. Eine Bildverarbeitungseinheit 119 erzeugt aus den Messdaten ein Bild, das über eine Bedienkonsole 120 einem Anwender dargestellt und/oder in einer Speichereinheit 121 gespeichert wird. Eine zentrale Rechnereinheit 122 steuert die einzelnen Anlagekomponenten.
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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 an oder in dem Körper 105 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). Wenn an ein MR Empfangssystem mehr Einzelantennen angeschlossen werden können, als Empfänger vorhanden sind, wird zwischen Empfangsantennen und Empfänger z. B. 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.
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Als Lokalspulenanordnung 106 wird z. B. allgemein ein Antennensystem bezeichnet, das z. B. aus einem oder als Array-Spule aus mehreren Antennenelementen (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 168 filtert und digitalisiert ein von einer Lokalspule 106 z. B. per Funk etc empfangenes Signal und übergibt die Daten einer digitalen Signalverarbeitungseinrichtung 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 und/oder Speicherung zur Verfügung stellt.
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Nachfolgend werden einige vorteilhafte Details von Ausführungsbeispielen erfindungsgemäßer MRT-Lokalspulen anhand 1–3 näher beschrieben.
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1 zeigt schematisch einen Querschnitt durch ein Oberteil O und ein Unterteil U einer Lokalspule 106. Das Oberteil O ist hier in einer (an den Oberflächen SO seitens des Oberteils und SU des Unterteils) z. B. etwa U-förmigen oder V-förmigen etc. Schiene auf dem Unterteil U geführt und (bei auf dem Unterteil U positioniertem Oberteil O) gegenüber dem Unterteil U parallel zur Schiene in Richtungen v1, v3 parallel zur Schiene (SO, SU) verschiebbar.
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2 zeigt ebenfalls schematisch einen Querschnitt durch ein Oberteil O und ein Unterteil U einer Lokalspule 106. Spulenelemente oder (wie hier im Folgenden bezeichnet) Spulen- Ringe 1.o und 2.o und 3.o im Oberteil O überlappen sich hier (z. B. evtl. etwas räumlich in einer Richtung x zur Schräge versetzt) ganz oder teilweise jeweils mit einem der Spulen- Ringe 1.u, 2.u, 3.u, 4.u, 5.u im Unterteil U. Die Führungs-Schiene (und damit Verschieberichtungen v1, v2, v3) bildende Oberflächen SO, SU des Oberteils O und Unterteils U verlaufen hier beide in einer Schräge, also in einem Winkel w (hier größer null und kleiner neunzig Grad, insbesondere kleiner fünfundvierzig Grad, insbesondere größer 10 Grad) zur Unterseite Unt des Interteils U und/oder zur Auflagefläche (zur Auflage auf der Liege 104) des Unterteils U und/oder zur Innenseite IU des Unterteils U, und/oder zur Innenseite IO des Oberteils O (z. B. auch alle Alternativen gemeinsam).
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Wie 3 in drei Ansichten zeigt, verändert sich beim Verschieben v1, v2, v3 des Oberteils O relativ zum Unterteil U der Abstand D1, D2, D3 von der dem Unterteil U zugewandten (Innen-)Seite IO des Oberteils O zur dem Oberteil O zugewandten (Innen-) Seite IU des Unterteils U, also der lichte Innendurchmesser (D1, D2, D3) der Lokalspule 106. In der in 2 linken Position Pos. 1 ist der Abstand D1 am größten, in der in 2 mittleren Position Pos. 2 ist der Abstand D2 kleiner (als D1), in der in 2 rechten Position Pos. 3 ist der Abstand D3 noch kleiner (als D1 und D2). In der in 2 in der Mitte dargestellten Position Pos. 2 des Oberteils O über dem Unterteil U sind einige der Spulenelemente (= Ringe 1.o, 2.o, 3.o; 1.u, 2.u, 3.u, 4.u, 5.u) deaktiviert, und zwar hier indem einige Ringe (1.u, 5.u) des Unterteils U mit allen Ringen (1.o, 2.o, 3.o) des Oberteils O nicht durch räumlichen Überlapp etc gekoppelt sind (sie sind also von ihnen entkoppelt).
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Ein erfindungsgemäßes Verstellungskonzept erzielt eine Anpassung der Lokalspule 106 an die Geometrie der zu untersuchenden Körperregion B (z. B. ein Bein) eines Untersuchungsobjektes 105 über eine Schräge (hier die Führungs-Schiene bildenden Oberflächen SO, SU), auf der sich Oberteil O und Unterteil U zueinander verstellen lassen. Das Unterteil U ist dabei ortsfest (auf der Patientenliege 104 aufgelegt etc) und weist eine Schiene SU auf, in der das Oberteil O entlangläuft (in Richtungen v1, v2, v3). Die Schiene ist derart in einem Winkel w angestellt, dass sich, wenn das Oberteil O verschoben (v1, v2, v3) wird, der Innendurchmesser D1, D2, D3 der Lokalspule 106 merklich ändert (3). Vorgesehen sind hier mindestens drei Stellungen (Pos. 1, Pos. 2, Pos. 3) des Oberteils O gegenüber dem Unterteil U, wobei die Pos.1 mit dem größten Durchmesser D1 an den gängigen (also z. B. bei 95% oder 99% oder 99,9% etc der Patienten) Maximaldurchmesser für die betreffende Körperregion B (z. B. Bein B, Hals, Hand, Arm, Kopf, Bauch etc) angepasst sein kann. Mit Pos.2 und Pos.3 oder auch noch weiteren Positionen lassen sich kleinere Geometrien der Körperregion sehr gut umschließen. Wegen z. B. der Führung ist die Verstellung leicht mit einer Hand durchzuführen und damit eine leichte Handhabung für das medizinische Personal gewährleistet. Vorteilhaft für eine qualitativ hochwertige Lokalspule 106 ist überdies noch die Kopplung oder Entkopplung einiger der Spulenelemente (Loops) SPO des Oberteils O und der Spulenelemente (Loops) SPU des Unterteils U zueinander. Dies wird insbesondere mit gleichen Flächen im Überlapp der Loops bewerkstelligt. Ein Vorteil einer Ausgestaltung der Erfindung ist es daher, dass sich sogar bei einer Verstellung des Durchmessers D1/D2/D3 der Überlapp ÜB von Oberteil O zu Unterteil U nicht verändert. Hierzu ”wandert” das Oberteil O bei einer Verstellung jeweils um einen Spulenring (1.u, 2.u, 3.u) des Unterteils U weiter (in 3 von der linken Darstellung Pos. 1 über die mittlere Darstellung Pos. 2 zur Darstellung rechts Pos. 3). So deckt sich z. B. bei der größten Einstellung D1 in Pos.1 der Ring 1.0 des Oberteils (teilweise) mit dem Ring 1.u des Unterteils, sowie Ring 2.o mit Ring 2.u und Ring 3.o mit Ring 3.u. Bei Pos.2 und Pos.3 läuft das Oberteils O jeweils einen Ring weiter. Des Weiteren sind je nach Position des Oberteils O die (in der Darstellung zwei) nicht benötigten Ringe deaktiviert (nicht überlappt) und beeinflussen somit nicht die drei aktiven Spulenelemente. Die Anzahl der Verstellpositionen ist z. B. vom Verhältnis Ringanzahl Oberteil zu Unterteil abhängig. Die Loops sind genau im Abstand von einem Ring verstellbar (z. B. auch durch kleine Erhebungen/Vertiefungen/Verengungen/Anschläge in der Schiene SO, SU), eine stufenlose Verstellung ist hier nicht vorgesehen.
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Ein möglicher Vorteil der Erfindung liegt in der Möglichkeit, eine anpassbare Spule 106 zu realisieren, die trotzdem keine flexiblen Teile beinhaltet. Durch diese feste Verstellung der Spule kann die Reproduzierbarkeit der Messung gut sein. Ebenso ist eine optimale Anpassung an die zu untersuchende Körperregion B möglich. Ferner ergibt sich hier generell eine exakte Entkopplung der (gewünschten) Spulenelemente zueinander. Durch den Verschiebemechanismus ist eine leichte Bedienung und Anpassung an die jeweilige Körperpartie gewährleistet. Auch wird dadurch die Quetsch- und Einklemmgefahr vermindert. Ein guter und schneller Workflow ist möglich.
