-
Die Erfindung betrifft eine MRT-Lokalspule für ein MRT-System.
-
Magnetresonanztomographiegeräte zur Untersuchung von Objekten oder Patienten durch Magnetresonanztomographie (MRT, MRI) sind beispielsweise beschrieben
in
DE 10314215 B4 und in folgenden Internetseiten:
[1]
http://www.invivocorp.com/coils/coilinfo.php?id=33 [2]
http://www.invivacorp.com/coils/coilinfo.php?id=112 [3]
http://www.invivocorp.com/coils/coilinfo.php?id=115 [4]
http://www.invivocorp.com/coils/coilinfo.php?id=1? -
In der MR-Tomographie werden Bilder mit hohem Signal/Rauschverhältnis (SNR) heute in der Regel mit sogenannten Lokalspulen (Coils, Local Coils) aufgenommen. Dies sind Antennensysteme, die in unmittelbarer Nähe auf (anterior) oder unter (posterior) dem Patienten angebracht werden.
-
Bei einer MR-Messung induzieren die angeregten Kerne in den einzelnen Antennen der Lokalspule eine Spannung, die dann mit einem rauscharmen Vorverstärker (LNA, Preamp) verstärkt und schließlich kabelgebunden an die Empfangselektronik weitergeleitet wird. Zur Verbesserung des Signal/Rauschverhältnisses auch bei hoch aufgelösten Bildern werden so genannte Hochfeldanlagen eingesetzt (1.5 T bis 12 T und mehr).
-
Von Bedeutung bei vielen klinischen MR Anwendung ist das SNR (Signal zu Rauschverhältnis) eines Bildes. Dies ist maßgeblich mit von der Lokalspule (mit Antenne, und meist mit aktiven Verstärkern), insbesondere von den Verlusten in den Antennenelementen selbst bestimmt. Sehr kleine Antennen ermöglichen nahe an der Antenne sehr hohes SNR. Deshalb und wegen der Möglichkeit zur beschleunigten Messung durch k-Raum-Unterabtastung (parallele Bildgebung, SENSE, GRAPPA, etc) besteht ein Interesse an hochkanaligen (= mit vielen Kanälen), sehr dichten Antennenarrays, deren Einzelelemente vollkommen unterschiedliche Ausrichtung relativ zum Sendefeld haben können. Neben dem SNR ist auch die einfache Anwendbarkeit der Lokalspule eine zu berücksichtigende Eigenschaft. Eine günstige Anordnung von Lokalspulenelementen zusammen mit einem Workflow-optimierten mechanischen Design sind wichtig zur gleichzeitigen Optimierung von SNR und Workflow.
-
Lokalspulen existieren in vielfacher Ausprägung, oftmals dediziert für bestimmte Körperregionen (Kopf, Herz, Prostata, Knie, Fußgelenk, Schultergelenk)
Lokalspulen zur Anwendung am Schultergelenk können folgende Probleme haben:
- – Ein Schultergelenk liegt tief im Körper und ist daher nicht allseitig zugänglich.
- – Die Variation der Patientenanatomie im Schulterbereich ist groß.
- – Die Lokalspule kann wegen der asymmetrischen Lage der Schuler am Köper das Gelenk nicht vollständig umschließen; dadurch wird der SNR und Helligkeitsverlauf in alle Raumrichtungen unsymmetrisch; außerdem ist das erreichbare SNR verglichen mit einem dicken Kniegelenk, das ähnlich tief im Körper liegt, geringer, weil die ROI (region of interest) nicht von allen Seiten mit Spulenelementen umfasst werden kann.
-
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lokalspule für eine Schulter (Schulterspule) für ein Magnetresonanztomographie-Gerät weiter zu optimieren. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Erfindung ermöglicht in einer zu bekannten Schulterspulen alternativen Weise eine Optimierung einer MRT-Schulterspule.
-
Weitere Merkmale und Vorteile von möglichen Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
-
1 schematisch und vereinfacht ein MRT-System,
-
2a in Draufsicht schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schulterspule in einer offenen Position der Schulterspulen-Oberteilelemente der Schulterspule,
-
2b in Draufsicht schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schulterspule in einer geschlossenen Position der Schulterspulen-Oberteilelemente der Schulterspule,
-
2c im Querschnitt schematisch und vergrößert einen Ausschnitt eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schulterspule.
-
3a in Draufsicht ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schulterspule, mit Oberteilelementen über einer rechten Schulter eines Patienten,
-
3b in Draufsicht ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schulterspule, mit Oberteilelementen über einer linken Schulter eines Patienten.
-
Hintergrund
-
1 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 (möglicherweise mit einem Gurt befestigten) Patienten ist hier eine (beispielsweise mit demselben oder einem weiteren Gurt befestigte) 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.
-
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.
-
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.
-
Für eine 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.
-
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.
-
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, Flexspulen 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.
-
Nachfolgend werden einige vorteilhafte Details von Ausführungsbeispielen erfindungsgemäßer MRT-Schulter-Lokalspulen 106 anhand 2a–2c, 3a–b näher beschrieben:
Ein Untersuchungsobjekt, beispielsweise ein Patient 105, soll auf einer Patientenliege 104 liegend in einem MRT 101 untersucht werden unter Verwendung einer Lokalspule 106 an (mindestens) einer seiner Schultern S.
-
In Ausführungsbeispielen erfindungsgemäßer MRT-Schulter-Lokalspulen 106 gemäß 2a–2c, 3a–b wird eine Kombination aus festem Schulterspulen-Unterteil U und flexibel anformbaren/anlegbaren Schulterspulen-Oberteilelementen K1, K2 (Elemente die in eine Position gemäß 3a–b in y-Richtung/vertikal oberhalb der Patienten-Schulter geklappt etc werden können) gezeigt, hier in Form von Klappelementen K1, K2 mit jeweils mindestens einer Spule (im folgenden auch Spulenelement oder Antenne genannt) A1, A2 darin (mit variabler Auswahl einiger Oberteil-Elemente K1, K2).
-
Z. B. wird eine Schulterspule 106 auf eine Patientenliege 104 an einer Position gelegt, an der eine Schulter S eines Patienten 105 etwa positioniert sein soll/kann, und zwar mit (von der Schulterposition und/oder vom auf der Patientenliege 104 aufliegenden Unterteil U der Schulterspule 106 weg) aufgeklappten flexiblen Klapp-Elementen (oder Oberteilelementen) K1, K2 gemäß 2b;
der Patient 105 legt sich so auf die Patientenliege 104, dass seine eine Schulter S auf dem Unterteil U der Schulterspule 106 liegt, und die flexiblen Klapp-Elemente/Oberteilelemente K1, K2 werden nach oben (y) in eine Position gemäß 2a, 2c, 3a oder 3b (ganz/teilweise) über einer Schulter S geklappt.
-
Die flexiblen Oberteilelemente K1, K2 (oder Klapp-Elemente K1, K2) ermöglichen eine Anpassung der Schulter-Lokalspule 106 an verschiedene Patientenanatomien, da sie flexibel über eine Schulter S eines Patienten 105 gemäß 2a, 2c, 3a/3b bewegbar/klappbar sind. Eine Möglichkeit variabler Elementauswahl ermöglicht eine lagerungsabhängige Optimierung der Antennengeometrie.
-
Durch eine symmetrische Ausführung (der Mechanik) des Unterteils kann die Lokalspule 106 in Null-Grad-Position für die rechte Schulter S (3a) und in 90 Grad Position für die linke Schulter S eingesetzt werden (3b).
-
Auch können dabei, abhängig von der jeweiligen Position (Schulter-Spule 106 an der linken oder rechten Schulter eines Patienten positioniert), bestimmte Elemente hinzugeschaltet oder weggeschaltet (nicht beschaltet/ausgelesen) werden können. Dies ist vorteilhaft, da diese bestimmten Elemente entweder den cranialen Teil oder den lateralen Teil der Schulter abdecken (z. B. durch mechanische Symmetrie der Lokalspule 106 für die Null-Grad-Position und die 90-Grad-Position). Die Oberteilelemente K1, K2 decken dabei hier z. B. genau/etwa den gleichen Bereich ab. Je nach Position der Schulterspule 106 werden dann die Loop- und/oder oder Butterfly-Elemente auf die Ausgangselektronik (67, 115, 117) der Schulter-Spule 106 und/oder des MRT geschaltet, was eine lagerungsabhängige Optimierung der Antennengeometrie ermöglicht.
-
In 2a, 2b, 2c, 3a, 3b sind zwei hier übereinander legbare, bewegliche Oberteilelemente (Klappelemente) K1, K2 in Form von Lappen an das feste Unterteil U relativ zu diesem beweglich (klappbar) in Richtung der Pfeile B1, B2 angebracht. Diese Oberteilelemente K1, K2 in Form von Lappen bilden ein flexibel an eine Schulter S anformbares Oberteil der Schulter-Spule 106. Durch Herausklappen der hier Lappenförmigen Oberteilelemente K1, K2 ist die Schulter-Lokalspule 106 aus y-Richtung (von oben) zugänglich, was einen einfachen Zugang für einen Patienten 105 ermöglicht.
-
Flexible Spulen-Antennen-Elemente A1, A2, usw. in einem oder beiden jeweiligen Lappen-förmigen Klappelementen K1, K2 sind hier so angeordnet, dass sich jeweils eine dreieckige Anordnung von zu einem Zeitpunkt ausgelesenen/geschalteten Spulen A1–A3 ergibt (2c).
-
In 2c ist beispielsweise ein Klappelement K1 einer Schulterspule mit Spulen (im Folgenden auch Spulenelemente oder Antennen genannt) A1, A2, A3, A4, A5, A6 dargestellt, wobei in der (in 2b, 2c) gezeigten Position der Schulterspule S an der linken Schulter S eines Patienten 105 die Spulen A1, A2, A3 auf die Ausgangselektronik (67, 115, 117) der Spule und/oder des MRT geschaltet sind und die Spulen A4, A5, A6 nicht auf die Ausgangselektronik (67, 115, 117) der Schulterspule 106 und/oder des MRT geschaltet sind, (während in einer nicht vergrößert gezeigten Position der Schulterspule S an der rechten Schulter S eines Patienten 105 die Spulen A4, A5, A6 auf die Ausgangselektronik (67, 115, 117) der Spule und/oder des MRT geschaltet sind, und die Spulen A1, A2, A3 nicht auf die Ausgangselektronik (67, 115, 117) der Schulterspule 106 und/oder des MRT geschaltet sind).
-
Dies ermöglicht auch eine große Variabilität des Überlappungsbereichs der Lappen-förmigen Oberteilelemente K1, K2 ohne durch Verkopplung einzelner Antennen-Elemente darin notwendigerweise miteinander unnötig SNR zu verlieren. Die mechanische Einfassung E (z. B. der äußere Rand der Lappen etc. aus z. B. Kunststoff in dem sich die Spulen A1 usw. eines Klappelements K1 befinden) der flexiblen Elemente kann dabei größer als die Antennen-Elemente A1–A6 selbst sein, um genug Raum für Befestigungsmöglichkeiten, wie z. B. Klettstreifen, zu lassen (2b). Z. B. kann ein Klettstreifen an einem Oberteilelement an einen Klettstreifen am weiteren Oberteilelement anklettbar sein, um die Oberteilelemente beide in einer Position (y) über der Schulter (2a) zu fixieren.
-
Gemäß 3a und 3b befindet sich ein Kabel-Auslass KA der Schulter-Lokalspule 106 (hier vorzugsweise in der Mitte und/oder Symmetrieachse SY der Schulter-Lokalspule 106, insbesondere von deren Unterteil U), damit eine Kabelführung (von Anschlusskabeln zum Anschluss der Schulterspule direkt oder über einen Verteiler an einer Patientenliege an eine MRT-Auswerteeinrichtung 168/117) vom Kabelauslass KA der Schulterspule 106 zu einem Steckerfeld etc eines MRT, sowohl in der 0 Grad Position (3a, Schulterspule auf rechter Schulter des Patienten) als auch in der 90 Grad Position (3b, Schulterspule auf linker Schulter des Patienten) der Schulter-Spule 106 gut möglich ist.
-
Ein dargestellter Drehpunkt D verdeutlicht, um welchen Punkt die Schulter-Spule 106 von der 0 Grad Position (3a, Schulterspule auf rechter Schulter des Patienten) in ihre 90 Grad Position (3b, Schulterspule auf linker Schulter des Patienten) gedreht werden kann (z. B. bevor sich ein Patient darauf legt; die Schulterspule wird zweckmäßig danach auf der Patientenliege von der Position der rechten Schulter zur Position der linken Schulter geschoben).
-
Ein möglicher Vorteil liegt in der Anpassbarkeit der Schulterspule durch die flexiblen Elemente im Oberteil bei symmetrischen mechanischem Design des Unterteils. Ein symmetrisches mechanische Design und eine lagerungsabhängige Elementauswahl erlauben hier gut den Einsatz der Lokalspule 106 an der linken und rechten Schulter. Bei dem Design kann sich der Patient von oben in die Schulterspule 106 legen, was aus Komfort- und Workflow- Gesichtspunkten von Vorteil ist. Die Ausführung erlaubt eine Schulterspule 106 mit teilweiser flexibler Anformung an den Patienten, Bedienung beider Schultern mit derselben Mechanik und lagerungsabhängiger Antennengeometrie und einen integrierten Workflow.
-
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
-
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- http://www.invivocorp.com/coils/coilinfo.php?id=33 [0002]
- http://www.invivacorp.com/coils/coilinfo.php?id=112 [0002]
- http://www.invivocorp.com/coils/coilinfo.php?id=115 [0002]
- http://www.invivocorp.com/coils/coilinfo.php?id=1? [0002]
