DE102011006150A1

DE102011006150A1 - Magnetresonanzsystem und Verfahren zur Durchführung von Magnetresonanzmessungen in einem intra-oralen Bereich

Info

Publication number: DE102011006150A1
Application number: DE102011006150A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Schmidt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2011-03-25
Filing date: 2011-03-25
Publication date: 2012-09-27
Anticipated expiration: 2031-03-26
Also published as: US20130076354A1; DE102011006150B4; US9000767B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Magnetresonanzsystem (1) zur Durchführung von Magnetresonanzmessungen einem intra-oralen Bereich, das ein Magnetresonanzspulenelement (2, 10, 53) und eine intra-orale Messeinrichtung (20, 52) umfasst, welche die Position einer Anzahl von im intra-oralen Bereich liegenden Messpunkten vermisst. Außerdem wird ein Verfahren zur Durchführung von Magnetresonanzmessungen in einem intra-oralen Bereich mit einem Magnetresonanzsystem (1) beschrieben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Magnetresonanzsystem (MR-System) und ein Verfahren zur Durchführung von Magnetresonanzmessungen in einem intra-oralen Bereich, insbesondere zur Abbildung der Zähne und des Zahnhalteapparates.
In der heutigen Zeit werden Erkrankungen der Zähne und des Zahnhalteapparates, wie zum Beispiel Parodontose oder Karies, in der Regel mit röntgenbasierten bildgebenden Verfahren diagnostiziert. Hierfür eingesetzte Röntgentechnologien reichen von konventionellen Röntgenverfahren über digitale Röntgenverfahren im Projektionsmodus bis hin zu neuartigen 3D-Röntgenverfahren.
In der 3D-Röntgendiagnostik sind zum Beispiel DVT-Systeme (Digitale Volumendiagnostik) auf dem Markt, bei denen komplette Kieferbereiche aufgenommen oder zusätzlich hochauflösende 3D-Aufnahmen von Zahn- und Kieferbereichen angefertigt werden können. Die Strahlung der digitalen Systeme ist im Vergleich zu der konventionellen Diagnostik reduziert und ein Bild ist gleich verfügbar. Die DVT-Systeme erlauben eine Art Röntgen-Computertomographie der Zähne und des Gesichtsschädels bei einer hohen Auflösung und Ortstreue. Solche DVT-Diagnostiksysteme sind jedoch recht aufwändig und teuer, so dass die 3D-Röntgendiagnostik nur bei wenigen Indikationen angewendet wird. Deshalb gibt es Bedarf für neue bildgebende Systeme und Verfahren im Kieferbereich.
Für viele Erkrankungen der Zähne bzw. des Zahnhalteapparates wäre eine Magnetresonanztomographie-Untersuchung (MRT) eine gute Alternative zu den bisherigen Verfahren wie zum Beispiel der Röntgendiagnostik, da sie zum einen frei von ionisierender Strahlung ist und zum anderen auch eine bessere Darstellung von Weichteilkontrasten ermöglicht.
In einem Magnetresonanzgerät wird üblicherweise der zu untersuchende Körper mit Hilfe eines Grundmagnetfeldsystems einem relativ hohen Grundmagnetfeld, beispielsweise von 3 oder 7 Tesla, ausgesetzt. Zusätzlich wird mit Hilfe eines Gradientensystems ein Magnetfeldgradient angelegt. Über ein Hochfrequenz-Sendesystem werden dann mittels geeigneter Antennen hochfrequente Magnetresonanz-Anregungssignale (HF-Signale) ausgesendet, was dazu führen soll, dass die Kernspins bestimmter, durch dieses Hochfrequenzfeld resonant angeregter Atome um einen definierten Flipwinkel gegenüber den Magnetfeldlinien des Grundmagnetfelds verkippt werden. Bei der Relaxation der Kernspins werden wieder Hochfrequenzsignale, so genannte Magnetresonanzsignale, abgestrahlt, die mittels geeigneter Empfangsantennen empfangen und dann weiterverarbeitet werden. Aus den so akquirierten „Rohdaten” können schließlich die gewünschten Magnetresonanz-Bilddaten (MR-Bilddaten) rekonstruiert werden. Eine Ortskodierung erfolgt durch die Schaltung passender Magnetfeldgradienten in den verschiedenen Raumrichtungen zu genau festgelegten Zeiten, insbesondere während der Aussendung der HF-Signale und/oder beim Empfang der Magnetresonanzsignale. Die Aussendung der Hochfrequenzsignale zur Kernspin-Magnetisierung erfolgt meist mittels einer fest im Magnetresonanztomographen eingebauten so genannten „Ganzkörperspule” oder „Bodycoil”. Ein typischer Aufbau hierfür ist eine Käfigantenne (Birdcage-Antenne), welche aus mehreren Sendestäben besteht, die parallel zur Längsachse verlaufend um einen Patientenraum des Tomographen herum angeordnet sind, in dem sich ein Untersuchungsobjekt, z. B. ein Patient, bei der Untersuchung befindet. Stirnseitig sind die Antennenstäbe jeweils ringförmig miteinander verbunden. Zum Empfang der Magnetresonanzsignale werden häufig so genannte Lokalspulen eingesetzt, welche nahe am oder direkt an den Körper des Untersuchungsobjekts angelegt werden. Meist weisen solche Lokalspulen eine oder mehrere Leiterschleifen auf.
Insbesondere nicht knöcherne Gewebestrukturen können mittels MRT ortsbezogen und gewebespezifisch dargestellt werden. Bisherige Anwendungsbereiche der MRT im Kieferbereich liegen hauptsächlich bei der Untersuchung der Kiefergelenke bzw. des Mundbodens. So sind intra-orale Lokalspulen für eine Dental-MRT bekannt, mit Hilfe derer eine anatomische Darstellung des Kieferbereichs sowie die Darstellung zahnmedizinischer Erkrankungen möglich ist.
Die MRT-Diagnostik hat sich bisher aber noch nicht in der Zahnbildgebung bzw. Bildgebung im Kieferbereich durchgesetzt, da aus ökonomischen Gründen in diesem Bereich nur sehr preiswerte MR-Systeme geeignet sind. Diese können aber aufgrund der häufig auftretenden Inhomogenität des Grundmagnetfelds, Nicht-Linearitäten der Gradienten, Wirbelströmen und anderen störenden Einflüssen keine hinreichende Ortstreue liefern. Dies liegt an den so genannten Verzeichnungseffekten, die in der MRT-Diagnostik wohlbekannt sind. So sind zum Beispiel zahlreiche Verfahren der Verzeichniskorrektur bei der MRT bekannt, die darauf basieren, die Abweichungen des Systems vom Idealzustand zu berechnen und die Bilder entsprechend zu korrigieren. Beispielhaft für solche Verzeichniskorrekturverfahren können hier die Anmeldungen DE 10 337 241 A1 und DE 10 2006 033 248 A1 genannt werden.
Erschwerend kommt hinzu, dass das Untersuchungsobjekt, d. h. der Patient selbst, elektromagnetische Felder (also auch die HF-Signale) im System verändert und damit eine durch das Untersuchungsobjekt bzw. eine patientenbedingte Verzeichnung als Störfaktor zu der üblichen, z. B. auf einer Inhomogenität der Magnetfelder beruhenden, Verzeichnung hinzukommt.
Solche Verzeichnungen führen zu einer schlechten Ortstreue, die in der Zahnmedizin besonders störend ist, da die Bilder hier insbesondere zur Planung von Implantaten und Prothesen benutzt werden sollen. Dabei sind schon kleine Abweichungen sehr kritisch, da das Implantat oder die Prothese anschließend nicht passen.
Hohe Anforderung an die Grundfeldhomogenität und Gradientenlinearität sowie spezielle Maßnahmen zur Homogenisierung der Felder der HF-Signale machen MR-Systeme aber eher teuer und können durch das Untersuchungsobjekt bedingte bzw. patientenbedingte Verzeichnungseffekte kaum ausgleichen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Alternative zu den bisherigen MR-Systemen und Verfahren zur Durchführung von Magnetresonanzmessungen im Kieferbereich und insbesondere der Zahnbildgebung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird zum einen durch ein MR-System nach Anspruch 1 und zum anderen durch ein Verfahren zur Durchführung von Magnetresonanzmessungen nach Anspruch 9 gelöst.
Ein solches erfindungsgemäßes Magnetresonanzsystem für die Zahnbildgebung umfasst ein Magnetresonanzspulenelement und eine intra-orale Messeinrichtung, welche die Position einer Anzahl von im intra-oralen Bereichliegenden Messpunkten vermisst. Unter einem „intra-oralen Bereich” ist hierbei z. B. ein kompletter Kiefer mitsamt dem Gebiss oder ein beliebiger Teil davon, das heißt ggf. auch nur einzelne Zähne, sowie ggf. mit weiterem intra-oralen Gewebe, wie Zahnfleisch, zu verstehen. Das Magnetresonanzsystem weist grundsätzlich ein Magnetresonanzspulenelement (im Folgenden „MR-Spulenelement”) auf, das zur Aufnahme von Rohdaten für die Rekonstruktion von MR-Bilddaten des intra-oralen Bereichs dient. Dabei kann das MR-Spulenelement – wie später noch erläutert wird – außerhalb oder innerhalb der Mundhöhle (intra-oral) angeordnet sein.
Der Kern der Erfindung liegt insbesondere in der Verwendung einer Messeinrichtung, welche die Zähne oder spezielle Messpunkte im intra-oralen Bereich vermisst, um mit den erhaltenen Messdaten die MR-Bilddaten, d. h. die mit dem Magnetresonanzelement aufgenommenen Bilder, zu korrigieren. Messdaten sind dabei die von der Messeinrichtung aufgenommenen Daten. MR-Bilddaten sind die aus den von dem Magnetresonanzsystem mit dem Magnetresonanzspulenelement aufgenommenen Rohdaten rekonstruierten Bilddaten.
Wie einleitend erläutert, weisen die mit MR-Systemen für die Zahnbildgebung erfassten MR-Bilddaten relativ starke Verzeichnungen auf. Diese Verzeichnungen können jedoch erfindungsgemäß durch einen Abgleich der MR-Bilddaten mit den separat vermessenen Messdaten korrigiert werden, so dass das erfindungsgemäße MR-System insgesamt erheblich ortstreuere MR-Bilddaten liefert.
Demgemäß wird in einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bildgebung im intra-oralen Bereich bzw. zur Zahnbildgebung eine Magnetresonanzmessung mit einem Magnetresonanzsystem mit mindestens einem Magnetresonanzspulenelement und einer intra-oralen Messeinrichtung durchgeführt. Dabei werden mittels des Magnetresonanzspulenelements Rohdaten akquiriert und darauf basierend Magnetresonanz-Bilddaten rekonstruiert. Außerdem wird mittels der intra-oralen Messeinrichtung die Position einer Anzahl von im intra-oralen Bereich bzw. auf mindestens einem Zahn liegenden Messpunkten vermessen, und die Magnetresonanz-Bilddaten werden dann mit den erhaltenen Messdaten korrigiert. Dies kann in einer Korrektureinheit erfolgen, die Teil des Magnetresonanzsystems ist oder dem Magnetresonanzsystem nachgeschaltet ist.
Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Magnetresonanzsystems und Verfahrens ergeben sich auch aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung. Dabei können das erfindungsgemäße Magnetresonanzsystem und Verfahren auch entsprechend den abhängigen Ansprüchen der jeweils anderen Kategorie ausgebildet sein.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform des Magnetresonanzsystems und des Verfahrens wird die Verzeichnungskorrektur bevorzugt durchgeführt, indem die gemessenen Messdaten mit den korrespondierenden MR-Bilddaten in einer Korrektureinrichtung verglichen werden und aus diesem Vergleich eine allgemeine Transformationsvorschrift zur Korrektur des Magnetresonanzbildes aus den Messdaten bestimmt wird.
Das MR-Spulenelement zur Aufnahme von Rohdaten für die Rekonstruktion von MR-Bilddaten des intra-oralen Bereichs ist vorzugsweise als Lokalspule ausgebildet. Wie oben erwähnt, kann bei einer solchen Ausgestaltung als Lokalspule das MR-Spulenelement je nach Anwendungszweck und Kostenaufwand außerhalb der Mundhöhle, zum Beispiel in Form einer Kopfspule oder flexiblen Spule, oder innerhalb der Mundhöhle, z. B. als intra-orales Spulenelement, angeordnet sein. Der generelle Aufbau solcher Kopfspulen, flexibler Spulen und intra-oraler Spulen ist dem Fachmann bekannt.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetresonanzsystems können die Lokalspule und die intra-orale Messeinrichtung in einer Baueinheit integriert sein. Der Vorteil einer solchen integrierten Ausführung liegt zum einen in der einfachen Handhabung und zum anderen in der Möglichkeit, die Position der beiden Elemente zueinander zu fixieren. Gerade eine solche Fixierung würde eine Abgleichung der Messdaten mit den Bilddaten vereinfachen, da kein örtlicher Versatz der beiden Elemente gegeneinander über die Dauer der Messungen zusätzlich zu der Verzeichnungskorrektur ausgeglichen werden müsste. Eine vorteilhafte Ausführungsform der integrierten Ausführung ist zum Beispiel, dass die Messeinrichtung in ein intra-orales MR-Spulenelement integriert ist, so dass sowohl die Messeinrichtung als auch das MR-Spulen element während der Aufnahme der Rohdaten für die Rekonstruktion von MR-Bilddaten innerhalb der Mundhöhle angewandt sind.
Das Magnetresonanzsystem kann in einer weiteren Ausgestaltung ein Bissstück aufweisen, in das die Messeinrichtung integriert sein kann. Durch ein solches Bissstück kann das Untersuchungsobjekt, z. B. ein Patient, gezwungen werden, während der Messung die Zähne mit konstantem Druck zusammenzubeißen. Durch die Fixierung der Kiefer des Patienten gegenüber dem Magnetresonanzelement werden also insbesondere Bewegungsartfakte in den MR-Bilddaten verringert bzw. vermieden. Dies kann die Ortstreue weiter erhöhen.
Wie vorstehend schon angesprochen, kann es vorteilhaft sein, wenn die Messeinrichtung in dem erfindungsgemäßen Magnetresonanzsystem in einer definierten Position zum Magnetresonanzelement gelagert ist. „Definierte Position” heißt im Sinne der Erfindung, dass z. B. eine starre Verbindung der beiden Komponenten vorliegen kann. Bei einer derartigen definierten Positionierung der beiden Elemente zueinander können absolute Raumkoordinaten erfasst werden. „Absolute Raumkoordinaten” in diesem Sinne heißt, dass die Messdaten in Bezug auf einen Referenzpunkt des MR-Spulenelements bzw. MR-Systems (z. B. das Isozentrum des MRT) erfasst werden und zur Korrektur der MR-Bilddaten ein gemeinsames Koordinatensystem verwendet werden kann, das nunmehr unabhängig von der Messeinrichtung ist.
Alternativ kann dies dadurch gelöst werden, indem die Messeinrichtung über eine Positionserkennungsvorrichtung verfügt, welche die Position der Messeinrichtung relativ zum Magnetresonanzspulenelement bzw. Magnetresonanzsystem feststellt. Eine solche Positionserkennungseinrichtung kann zum Beispiel optische, mechanische (z. B. Winkelmesser) und/oder Magnetfeld-Sensoren (z. B. Hall-Sonden), mit deren Hilfe Messdaten zur Positionsbestimmung erfasst werden, und eine entsprechende Auswerteeinheit aufweisen. Solche Positionserkennungseinrichtungen können nicht nur verwendet werden, um innerhalb der Mundhöhle die Position der Messeinrichtung bezüglich des MR-Spulenelements zu erfassen, sondern können auch eine Beziehung zu Strukturen und Elementen außerhalb des Mundes oder außerhalb des zu untersuchenden Bereichs (FoV) herstellen. Ein Beispiel hierfür ist die gleichzeitige Positionserkennung der Messeinrichtung bezüglich des MR-Spulenelements und bezüglich der Kiefergelenke, um beispielsweise neben der Zahnstellung bzw. eines 3D-Profils eines Zahnbereichs auch noch die aktuellen Kieferstellungen mit erfassen zu können.
In dem erfindungsgemäßen Magnetresonanzsystem kann die Messeinrichtung eine optische bzw. mechanische Messeinheit umfassen. Eine optische Messeinheit kann zum Beispiel ein optischer Scanner sein, der eine Abtastung einzelner Bildpunkte oder eines ganzen 3D-Panoramas durchführt. Eine Alternative zu einem Scanner ist eine Kamera, die Bilder von einzelnen Messpunkten, wie z. B. Zähnen, oder auch 3D-Profile aufnimmt. Zum Beispiel können bestehende Implantate als Messpunkte verwendet werden. Dies geht zum Beispiel, wenn diese so ausgestaltet sind, dass sie sowohl in den MR-Bilddaten als auch mittels der Messeinrichtung erfassbar bzw. identifizierbar sind.
Werden optische Messeinheiten verwendet, können neben natürlichen Messpunkten im intra-oralen Bereich auch künstliche Markierungen, wie z. B. Streifen- oder Punktmuster, auf den Kiefer bzw. die Zähne mittels einer Markierungseinheit, wie z. B. mittels eines miniaturisierten Projektors, aufgebracht bzw. projiziert werden. Diese künstlichen Markierungen sind durch die Messeinrichtung, z. B. einer miniaturisierten Kamera oder einem Scanner, erfassbar. Projektor und Kamera sind dabei bevorzugt in unmittelbarer räumlicher Nähe angeordnet. Aus den aufgenommenen Messdaten, die hier auch als Bilddaten vorliegen können, lässt sich mittels einer Triangulation, eines Verfahrens zur optischen Abstandsmessung mit Hilfe der trigonometrischen Funktionen, relativ einfach die dreidimensionale Oberfläche rekonstruieren. Andere Systeme projizieren einzelne Punkte auf die Zähne, deren Position von einer Kamera oder einem Scanner erfasst werden. Diese werden dann für die Korrektur der MR-Bilddaten unter Nutzung eines Abgleichs der Positionen der mittels der Messeinrichtung vermessenen Landmarken mit korrespondierenden Landmarken in den erfassten MR-Bilddaten verwendet. Landmarken sind dabei charakteristische Punkte oder Bereiche im intra-oralen Bereich, die sowohl von der Messeinrichtung als auch von dem MR-Spulenelement erfasst werden und die für die Verzeichnungskorrektur ausgewählt oder bestimmt worden sind. Darunter fallen auch die künstlichen Markierungen, die in den intra-oralen Bereich aufgebracht oder projiziert werden.
Ein Vorteil dieser künstlichen Markierungen wie Farbstreifen oder -punkte ist, dass sie durch die Messeinrichtung unter anderem leichter erfassbar sind, als wenn nur bestimmte natürliche Landmarken der Zähne für die Korrektur verwendet werden. Dadurch erhöhen sich die Genauigkeit der Erfassung der einzelnen Messdaten und somit auch die erhaltene Ortstreue nach der Verzeichniskorrektur.
Außerdem können solche künstlichen Markierungen auch aus einem Material ausgebildet sein, welches sich relativ einfach in einem Magnetresonanzbild erfassen lässt. Dadurch kann die Korrektur besonders einfach durch einen Abgleich der mittels der Messeinrichtung erfassten Messdaten dieser Messpunkte einerseits und der mittels des MR-Spulenelements erfassten MR-Daten dieser Punkte andererseits durchgeführt werden. Dies ermöglicht eine verbesserte Verzeichniskorrektur der MR-Bilder ohne zusätzliche Workflow-Schritte. Ein Workflow-Schritt ist im Sinne der Erfindung ein zusätzlich durchzuführender Messschritt oder auch eine Änderung der Messkonfiguration oder der Lage des Untersuchungsobjekts. Insbesondere ist kein Herausnehmen und Einführen eines weiteren Elementes in die Mundhöhle notwendig, so dass es auch zu keinen erneuten Verzeichnungen durch die Bewegungen des Untersuchungsobjekts kommt.
Beispiele für mechanische Messeinrichtungen sind Drucksensoren, welche vorzugsweise als plattenförmige Elemente ausgebildet sind, die z. B. im Kaubereich der Zähne über eine Druckmessung die Oberflächenstruktur der Backenzähne erkennen und vermessen können. Diese erfassten Oberflächenstrukturen können wieder als anatomische Landmarken in der Verzeichniskorrektur der MR-Bilddaten verwendet werden Bei der in der MRT üblichen Anregung von Protonen werden Zähne und knöcherne Strukturen oft nicht optimal dargestellt, da diese Materialien nur einen geringen Anteil an Wasserprotonen enthalten. Daher werden zur MR-Bildgebung im intra-oralen Bereich und insbesondere für die Zahnbildgebung bevorzugt Sequenzen mit ultra-kurzen Echozeiten verwendet. Unter ultra-kurzen Echozeiten werden Echozeiten unter 200 μs verstanden. Bevorzugt werden Sequenzen mit Echozeiten zwischen 70 und 140 μs eingesetzt, da in diesem Bereich bereits eine gute Sichtbarkeit von Zähnen und Knochen erreicht wird, aber die Anforderungen an das Magnetresonanzsystem, beispielsweise bezüglich der Schaltzeiten zwischen Senden und Empfangen, noch nicht übermäßig hoch sind und daher mit üblichen MRT-Elektronikkomponenten erfüllt werden können.
Bei einer zur reinen Protonenbildgebung alternativen Variante wird mit einer Fluor- oder Phosphorbildgebung gearbeitet. Hierbei werden andere Kerne als Protonen angeregt, zum Beispiel ¹⁹F (Fluor) oder ³¹P (Phosphor), die in Zähnen und Knochen in verhältnismäßig hohen Konzentrationen vorkommen. Hierzu ist das verwendete Magnetresonanzsystem, insbesondere auch das Magnetresonanzspulenelement, vorzugsweise so ausgebildet, dass es auf den entsprechenden Lamor-Frequenzen senden beziehungsweise empfangen kann, also bei einem 1,5 Tesla-Magnetresonanzsystem bei ca. 60,1 MHz für ¹⁹F oder ca. 25,9 MHz für ³¹P. Auch hier können bevorzugt ultra-kurzen Echozeiten eingesetzt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens können in einem ersten Schritt als anatomische Landmarken Positionen von Zähnen oder Zahnbereichen, insbesondere deren Spitzen, mittels der Messeinrichtung vermessen werden. In dem Korrekturschritt können diese Messpunkte dann für die Verzeichnungskorrektur der Magnetresonanz-Bilddaten unter Nutzung eines Abgleichs der Position der mittels der Messeinrichtung vermessenen anatomischen Landmarken mit korrespondierenden Landmarken in den MR-Bilddaten verwendet werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens können bei der Verzeichnungskorrektur wie bereits erwähnt Oberflächenstrukturen zumindest eines Zahns vermessen werden und die Korrektur der Magnetresonanz-Bilddaten unter Nutzung eines Abgleichs der Positionen der mittels der Messeinrichtung vermessenen Oberflächenstrukturen mit korrespondierenden 3D-Profilen in den MR-Bilddaten erfolgen.
Eine Vermessung einer höheren Anzahl von Messpunkten oder die bereits erwähnte Vermessung von dreidimensionalen Strukturen wie Zahnoberflächen oder 3D-Profilen von Zahnreihen erlaubt eine weitere Verbesserung der Ortstreue im Korrekturschritt.
Neben der Anzahl der Messpunkte ist aber auch die Position und die Qualität der Messpunkte ein entscheidendes Kriterium, und somit ist eine sorgfältige Auswahl dieser zweckmäßig. In einer einfachen Ausführungsform können nur wenige Messpunkte zur Vermessung verwendet werden. Zum Beispiel können die Lage der hinteren Backenzähne oder die Lage der Eckzähne, insbesondere der Spitzen der Eckzähne, als entsprechende Messpunkte festgelegt werden. Diese sind geeignete Landmarken, die in den MR-Bildern relativ gut wiedererkannt werden können und eine Korrektur durch entsprechenden Abgleich erlauben.
In einer aufwändigeren Ausführungsform kann ein weitgehend komplettes 3D-Profil gemessen werden, welches z. B. die gesamte Innenseite der Zähne eines oder beider Kiefer umfasst. Der Abgleich mit dem entsprechenden MR-Datensatz kann dann über eine nicht-rigide Registrierung erfolgen.
Auch durch eine mehrfache Vermessung einzelner Messpunkte, wie z. B. einzelner Zähne oder Punkte im Kiefer, oder mehrfache Vermessung dreidimensionaler Strukturen kann eine höhere Korrekturgenauigkeit und somit eine verbesserte Ortstreue erreicht werden.
Die Aufnahme der Messdaten, d. h. die Vermessung der Zähne bzw. des Kiefers durch die Messeinrichtung, kann vor, während oder nach der MR-Messung erfolgen. Alternativ kann auch eine Vermessung zu mehreren Zeiten vor und/oder während und/oder nach der MR-Messung erfolgen. Ebenso ist es möglich, dass die Messung in unterschiedlichen Bewegungszuständen der Kiefer durchgeführt wird. Zum Beispiel kann einmal bei offenem Mund und des andere Mal bei geschlossenem Mund gemessen werden. Bevorzugt werden die Messdaten wie erwähnt in Form von absoluten Raumkoordinaten in Bezug auf einen Referenzpunkt, wie z. B das Isozentrum des MRT, des MR-Spulenelements bzw. des MR-Systems erfasst.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Dabei sind in den verschiedenen Figuren gleiche Komponenten mit identischen Bezugsziffern versehen. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Magnetresonanzsystems,
2 eine schematische Darstellung einer Kopfspule mit integrierter Messeinrichtung eines erfindungsgemäßen Magnetresonanzsystems,
3 eine schematische Darstellung einer Messeinrichtung mit einer integrierten intra-oralen Lokalspule eines erfindungsgemäßen Magnetresonanzsystems.
In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Magnetresonanzsystems 1 mit mindestens einem Magnetresonanzspulenelement 2 (hier nur durch die Bodycoil repräsentiert), und einer intra-oralen Messeinrichtung (nicht in der Figur dargestellt) für die Vermessung der intra-oralen Bereiche des Untersuchungsobjekts 3 gezeigt. Das Magnetresonanzsystem 1 umfasst ferner eine Magnetresonanz-Steuerungs- und -Messeinheit 4, die die MR-Komponenten, insbesondere das Grundmagnetfeldsystem, das Gradientensystem und die Magnetresonanzspulenelement 2, ansteuert und in der üblichen Weise MR-Rohdaten akquiriert und daraus Bilder rekonstruiert. Diese Magnetresonanz-Steuerungs- und -Messeinheit 4 besteht aus einer Vielzahl von Funktionseinheiten, deren Aufbau und Arbeitsweise dem Fachmann bekannt sind und daher hier nicht näher erläutert werden. Das Magnetresonanzsystem 1 umfasst außerdem eine Messeinrichtung-Steuerungseinheit 5 zur Ansteuerung der intra-oralen Messeinrichtung. Die Magnetresonanz-Steuerungs- und -Messeinheit 4 und die Messeinrichtung-Steuerungseinheit 5 sind einer Korrektureinrichtung 6 vorgeschaltet. Außerdem ist eine Bilddatenausgabevorrichtung an das Verarbeitungssystem mit den Einrichtungen 4, 5, 6 angeschlossen.
Die intra-orale Messeinrichtung ist dabei in der Mundhöhle des Untersuchungsobjekts 3 eingeführt, was hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist. Die mit dem Magnetresonanzspulenelement 2 gemessenen Rohdaten werden an die MR-Spulenelement-Steuerungseinheit 4 übermittelt, die daraus die Magnetresonanz-Bilddaten rekonstruiert. Gleichzeitig oder zeitlich versetzt werden mittels der intra-oralen Messeinrichtung die Position einer Anzahl von im Kiefer, insbesondere auf mindestens einem Zahn, liegenden Messpunkten vermessen und an die Messeinrichtung-Steuerungseinheit 5 übermittelt. Die beiden Steuerungseinheiten 4, 5 übermitteln die MR-Bilddaten und die Messdaten an eine Korrektureinrichtung 6, welche die erhaltenen Messdaten mit den MR-Bilddaten vergleicht und die MR-Bilddaten dann mit einer aus dem Vergleich ermittelten Transformationsvorschrift korrigiert. Die korrigierten MR-Bilddaten können dann z. B. an einer geeigneten Bilddatenausgabevorrichtung 7, z. B. einem Monitor, ausgegeben, in einem Speicher (nicht dargestellt) hinterlegt oder über ein Netzwerk (nicht dargestellt) versandt werden. Der Betrachter dieser so korrigierten MR-Bilder erhält verzeichnungsfreie MR-Bilder.
In 2 ist eine schematische Darstellung eines MR-Spulenelements 10 in Form einer Kopfspule 10 (hier einer Bird-Cage-Spule) mit mehreren parallel laufenden Antennenstäben 15 und mit einer integrierten Messeinrichtung 20 eines erfindungsgemäßen Magnetresonanzsystems gezeigt. In der Kopfspule 10 kann der Kopf eines Patienten 100 bzw. Probanden positioniert werden. Mit der Kopfspule 10 werden die Rohdaten für die MR-Bilddaten von außerhalb der Mundhöhle des Untersuchungsobjekts 100 erfasst. Integriert in der Kopfspule 10 befindet sich die intra-orale Messeinrichtung 20, die von vorne in die Mundöffnung des Patienten 100 eingeführt werden kann. Die intra-orale Messeinrichtung 20 ist hier mit einem Bissstück versehen, auf das der Patient 100 während der Untersuchung beißen soll.
In alternativen Ausführungsformen können in dieser intra-oralen Messeinrichtung 20 zusätzliche intra-orale MR-Spulenelemente angeordnet sein.
3 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines kombinierten Messdaten- und -MR-Daten-Erfassungsgeräts 50 in Form eines intra-oralen Handscanners 51, der eine intra-orale Messeinrichtung 52 und ein intra-orales MR-Spulenelement 53 in integrierter Bauweise umfasst. In dem Handscanner 51 sind auch eine MR-Spulenelement-Steuerungseinheit 54 und eine Messeinrichtung-Steuerungseinheit 55 vorgesehen, die über eine Kabelverbindung 60 über eine Kontrolleinheit 56 (welche hier eine Bilddaten-Rekonstruktionseinheit und eine nachgeschaltete Korrektureinheit umfasst) mit einer Bilddatenausgabevorrichtung 57 verbunden sind. Die MR-Spulenelement-Steuerungseinheit 54 und die Messeinrichtung-Steuerungseinheit 55 dienen hier auch zur Vorverarbeitung der gemessenen Daten.
Durch die integrierte Bauweise des Handscanners 51 können die Messeinrichtung 52 und das MR-Spulenelement 53 in einer zueinander fixierten Ausrichtung in die Mundhöhle eingeführt werden, um über die Messeinrichtung 51 den intra-oralen Bereich zu vermessen und gleichzeitig über das MR-Spulenelement die MR-Bilddaten zu erfassen. Damit kann durch ein recht kostengünstiges System eine hohe Ortsgenauigkeit der korrigierten MR-Bilddaten erzielt werden.
Zusätzlich zu der Messeinrichtung 52 und dem MR-Spulenelement 53 kann in dem Handscanner 51 eine Markierungseinheit vorgesehen sein, mit der künstliche Markierungen im intra-oralen Bereich, insbesondere auf die Zähne, projiziert werden können. Alternativ kann die Messeinrichtung 52 sowohl als Markierungseinheit als auch als Messeinrichtung ausgestaltet sein, wenn zum Beispiel ein Miniscanner verwendet wird, der mit beiden Funktionalitäten, d. h. Projektionsfähigkeit und Abtastfähigkeit, ausgestattet ist.
Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei dem vorhergehend dargestellten Magnetresonanzsystem sowie bei dem detailliert beschriebenen Verfahren lediglich um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein” bzw. „eine” nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Außerdem können „Einheiten” aus einer oder mehreren, auch räumlich verteilt angeordneten Komponenten bestehen.
Bezugszeichenliste

1: Magnetresonanzsystem
2: Magnetresonanzspulenelement
3: Untersuchungsobjekt
4: Magnetresonanz-Steuerungs- und -Messeinheit
5: Messeinrichtung-Steuerungseinheit
6: Korrektureinrichtung
7: Bilddatenausgabevorrichtung
10: MR-Spulenelement/Kopfspule
15: Antennenstäbe
20: Messeinrichtung
50: Messdaten- und -MR-Daten-Erfassungsgeräts
51: Handscanner
52: Messeinrichtung
53: MR-Spulenelement
54: Magnetresonanzspulen-Steuerungseinheit
55: Messeinrichtung-Steuerungseinheit
56: Kontrolleinheit
57: Bilddatenausgabevorrichtung
60: Verbindungskabel
100: Patient/Proband

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10337241 A1 [0007]
DE 102006033248 A1 [0007]

Claims

Magnetresonanzsystem (1) zur Durchführung von Magnetresonanzmessungen in einem intra-oralen Bereich, das ein Magnetresonanzspulenelement (2, 10, 53) und eine intra-orale Messeinrichtung (20, 52) umfasst, welche die Position einer Anzahl von im intra-oralen Bereich liegenden Messpunkten vermisst.
Magnetresonanzsystem nach Anspruch 1, wobei das Magnetresonanzspulenelement (2, 10, 53) eine Lokalspule, insbesondere eine Kopfspule (10) oder ein intra-orales Spulenelement (53), umfasst.
Magnetresonanzsystem nach Anspruch 2, wobei die Lokalspule (53) und die intra-orale Messeinrichtung (52) in einer Baueinheit integriert sind.
Magnetresonanzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Magnetresonanzsystem ein Bissstück mit einer integrierten Messeinrichtung (20) umfasst.
Magnetresonanzsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Messeinrichtung (20, 52) in einer definierten Position zum Magnetresonanzspulenelement (15, 53) gelagert ist.
Magnetresonanzsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Messeinrichtung (20) über eine Positionserkennungsvorrichtung verfügt, welche die Position relativ zu einem Referenzpunkt des Magnetresonanzspulenelements (15) und/oder Magnetresonanzsystems feststellt.
Magnetresonanzsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Messeinrichtung (20, 52) eine optische und/oder mechanische Messeinheit umfasst.
Magnetresonanzsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einer Markierungseinheit, um künstliche Markierungen an den Zähnen und/oder an dem Kiefer aufzubringen und/oder zu projizieren, die durch die Messeinrichtung (20, 52) und optional in Magnetresonanz-Bilddaten erfassbar sind.
Verfahren zur Durchführung von Magnetresonanzmessungen in einem intra-oralen Bereich mit einem Magnetresonanzsystem (1) mit mindestens einem Magnetresonanzspulenelement (2, 10, 53) und einer intra-oralen Messeinrichtung (20, 52), wobei mittels des Magnetresonanzspulenelements (2, 10, 53) Rohdaten akquiriert werden und darauf basierend Magnetresonanz-Bilddaten rekonstruiert werden und wobei mittels der intra-oralen Messeinrichtung (20, 52) die Positionen einer Anzahl von in einem intra-oralen Bereich liegenden Messpunkten vermessen wird und die Magnetresonanz-Bilddaten mit den erhaltenen Messdaten korrigiert werden.
Magnetresonanzsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zur Akquisition der Rohdaten Hochfrequenz-Sendesequenzen mit ultra-kurzen Echozeiten genutzt werden.
Verfahren zur Durchführung von Magnetresonanzmessungen nach Anspruch 10, wobei das Verfahren einen Schritt der Bestimmung einer Transformationsvorschrift zur Korrektur der Magnetresonanzbilddaten aus den Messdaten umfasst.
Verfahren zur Durchführung von Magnetresonanzmessungen nach Anspruch 10 oder 11, wobei zur Vermessung der Positionen der Messpunkte Messdaten mittels optischer und/oder mechanischer Messeinheiten (20, 52) aufgenommen werden.
Verfahren zur Durchführung von Magnetresonanzmessungen nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei als anatomische Landmarken Positionen von Zähnen oder Zahnbereichen, insbesondere deren Spitzen, mittels der Messeinrichtung (20, 52) vermessen werden und die Korrektur der Magnetresonanz-Bilddaten unter Nutzung eines Abgleichs der Positionen der mittels der Messeinrichtung vermessenen anatomischen Landmarken mit korrespondierenden Landmarken in den Magnetresonanz-Bilddaten erfolgt.
Verfahren zur Durchführung von Magnetresonanzmessungen nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei mittels der Messeinrichtung (20, 52) Oberflächenstrukturen zumindest eines Zahns vermessen werden und die Korrektur der Magnetresonanz-Bilddaten unter Nutzung eines Abgleichs der Positionen der mittels der Messeinrichtung vermessenen Oberflächenstrukturen mit korrespondierenden 3D-Profilen in den Magnetresonanz-Bilddaten erfolgt.
Verfahren zur Durchführung von Magnetresonanzmessungen nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei absolute Raumkoordinaten in Bezug auf einen Referenzpunkt des Magnetresonanzspulenelements (2, 10, 53) und/oder Magnetresonanzsystems (1) erfasst werden.