DE102011080141A1

DE102011080141A1 - Verfahren zur adaptiven Energieübertragung zu einem Lokalspulensystem

Info

Publication number: DE102011080141A1
Application number: DE102011080141A
Authority: DE
Inventors: Andre Albsmeier; Jan Bollenbeck; Daniel Evers; Klaus Pistor; Stefan Schwarzer; Markus Vester
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2011-07-29
Publication date: 2013-01-31
Anticipated expiration: 2031-07-30
Also published as: US20130200894A1; US9395426B2; DE102011080141B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum drahtlosen Übertragen von Energie zu einem Lokalspulensystem (100, 100’) für ein Magnetresonanzsystem (1). Dabei wird ein Energiebedarfswert ermittelt, der eine Mindestenergie repräsentiert, die dem Lokalspulensystem (100, 100´) zuzuführen ist, so dass das Lokalspulensystem (100, 100´) über einen vorbestimmten Zeitraum eine vorbestimmte Funktion ausführen kann. Es wird dann adaptiv eine Energiemenge in Abhängigkeit von dem Energiebedarfswert zum Lokalspulensystem (100, 100´) übertragen. Weiterhin werden eine Lokalspulenenergieversorgungsanordnung, ein Lokalspulensystem (100, 100´) und ein Magnetresonanzsystem (1) beschrieben, welche eine Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erlauben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum drahtlosen Übertragen von Energie zu einem Lokalspulensystem für ein Magnetresonanzsystem sowie eine Lokalspulenenergieversorgungsanordnung, ein Lokalspulensystem und ein Magnetresonanzsystem, welche eine Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erlauben.
Eine Bildgebung mit einem Magnetresonanztomographiesystem läuft im Wesentlichen in drei Schritten ab: Zunächst wird in einem Untersuchungsbereich, beispielsweise einer Körperregion eines Patienten, ein starkes, stabiles, homogenes Magnetfeld und damit eine stabile Ausrichtung der Kernspins der Protonen in dem betreffenden Untersuchungsbereich erzeugt. Dann wird diese stabile Ausrichtung verändert, indem elektromagnetische Hochfrequenzenergie (Magnetresonanz-Anregungssignale bzw. MR-Anregungssignale) zugeführt wird. Dies erfolgt meist mit einer fest im Magnetresonanztomographen eingebauten Ganzkörperantenne, oft eine so genannte Birdcage-Antenne, welche den Untersuchungsraum umgibt, in dem sich der Patient während der Untersuchung befindet. Drittens wird diese energetische Stimulation wieder beendet und die im Untersuchungsbereich bei der Relaxation der Kernspins entstehenden Magnetresonanzsignale (Magnetresonanz-Empfangssignale bzw. MR-Empfangssignale) werden mit Hilfe geeigneter Empfangsantennen (Empfangsspulen) aufgefangen, um so Rückschlüsse auf das Material bzw. Gewebe in diesem Untersuchungsbereich zu ziehen. Bei der Anregung und/oder Akquisition der MR-Empfangssignale werden mit einem Gradientenspulensystem zur Ortskodierung schnell geschaltete Magnetfeldgradientenpulse ausgesendet. Ein Magnetresonanztomographiesystem umfasst daher eine Vielzahl zusammenwirkender Bestandteile, von denen ein jedes den Einsatz moderner und aufwändiger Technologien erfordert.
Bei einer Magnetresonanzuntersuchung werden zum Empfang der MR-Empfangssignale meist sogenannte Lokalspulen eingesetzt, um ein möglichst gutes Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR) zu erreichen. Bei diesen Lokalspulen handelt es sich um Empfangsantennen-Baugruppen, die zumindest eine, häufig aber gleich mehrere Empfangsantennenelemente, meist in Form von Leiterschleifen, aufweisen, die möglichst nahe auf, unter oder an dem Patienten angebracht werden. Die Lokalspulen sind dabei oft in einer sogenannten Lokalspulenmatte angeordnet, die über oder unter den Patientenkörper gelegt wird. Bei vielen Untersuchungen wird bereits eine Vielzahl solcher Lokalspulen am Patienten angeordnet, um ganze Bereiche des Körpers des Patienten abzudecken. Die empfangenen MR-Empfangssignale werden in der Regel noch in der Lokalspule vorverstärkt und aus dem zentralen Bereich der Magnetresonanzanlage über Kabel ausgeleitet und einem geschirmten Empfänger einer MR-Signalverarbeitungseinrichtung zugeführt. In dieser werden dann die empfangenen Daten weiterverarbeitet.
Der Aufbau und die Funktionsweise von Magnetresonanzsystemen ist dem Fachmann aber bekannt und beispielsweise in Imaging Systems for Medical Diagnostics, Arnulf Oppelt, Publicis Corporate Publishing, ISBN 3-89578-226-2 beschrieben, so dass sich eine weitere detaillierte Erörterung hier erübrigt.
Aufgrund der MR-Anregungssignale zur Stimulation der Kernspins, unterliegt der Patient während der Untersuchung in einem Magnetresonanzsystem einer physiologischen Hochfrequenzbelastung. Folglich muss während der Bildgebung sichergestellt werden, dass der Patient durch diese physiologische Hochfrequenzbelastung nicht geschädigt wird. Mit der Entwicklung und Etablierung von Magnetresonanztomographiesystemen sind daher zur Gewährleistung der Patientensicherheit Grenzwerte normiert worden, welche die maximale physiologische Hochfrequenz-Einstrahlung in einem menschlichen Körper bzw. die Hochfrequenzbelastung des menschlichen Körpers reglementieren. Ein typischer Grenzwert hierfür ist der maximal zulässige SAR-Wert (SAR = Specific Absorption Rate). Beispielsweise wird für die sogenannte Ganzkörper-SAR verlangt, dass die vom Patienten absorbierte Leistung in einem über 6 Minuten gemittelten Zeitfenster einen Wert von 4 W/kg bei physiologischer Überwachung nicht überschreiten darf. Dabei sind in den Magnetresonanzsystemen Messeinrichtungen vorgesehen, mit denen die Hochfrequenzleistung gemessen werden kann. Üblicherweise werden hierzu Richtkoppler in den Zuleitungen von einem Hochfrequenzverstärker zum Antennensystem zur Aussendung der MR-Anregungssignale verwendet.
Derzeit werden die Signale von den Lokalspulen mittels Kabel zu einer Auswerteeinrichtung des Magnetresonanzsystems geleitet. Diese Kabel sind jedoch unerwünscht, da sie nicht einfach vom Patiententisch zur Auswerteeinrichtung geführt werden können, da der Patiententisch mit dem Patienten und der Lokalspulenmatte bewegt wird und folglich die Kabel lose geführt werden müssen. Die Kabel werden daher oft als störend empfunden.
Damit an die Lokalspulenmatte keine Kabel angeschlossen werden müssen, müssten nicht nur die empfangenen MR-Empfangssignale an die MR-Signalverarbeitungseinrichtung übertragen werden sondern es müsste auch die Energieversorgung der Lokalspulen drahtlos erfolgen. Zum Übertragen von Energie zur Lokalspulenmatte können beispielsweise induktive Verfahren verwendet werden. Das induktive Übertragen der Energie zur Lokalspule verursacht eine zusätzliche physiologische Hochfrequenzbelastung des menschlichen Körpers. Folglich darf die eigentliche Bildgebung nur eine niedrigere physiologische Hochfrequenzbelastung verursachen, wenn auch Energie drahtlos zum Lokalspulensystem übertragen wird, damit die maximal zulässige physiologische Hochfrequenzbelastung des Patienten durch die Bildgebung und die drahtlose Energieversorgung nicht überschritten wird.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die physiologische Hochfrequenzbelastung auf Grund der drahtlosen Übertragung der Energie zu einem Lokalspulensystem zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum drahtlosen Übertragen von Energie zu einem Lokalspulensystem gemäß Anspruch 1, durch eine Lokalspulenenergieversorgungsanordnung nach Anspruch 9, durch ein Lokalspulensystem nach Anspruch 12 sowie durch ein Magnetresonanzsystem nach Anspruch 13 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum drahtlosen Übertragen von Energie zu einem Lokalspulensystem für ein Magnetresonanzsystem wird zunächst jeweils ein Energiebedarfswert ermittelt, der eine Mindestenergie repräsentiert, die dem Lokalspulensystem zuzuführen ist, so dass das Lokalspulensystem über einen vorbestimmten Zeitraum eine vorbestimmte Funktion ausführen kann. In Abhängigkeit von dem Energiebedarfswert wird dann adaptiv eine Energiemenge zum Lokalspulensystem übertragen.
Unter einem „adaptiven Übertragen einer Energiemenge“ wird dabei verstanden, dass wiederholt, beispielsweise zu regelmäßigen Zeitpunkten und/oder jeweils vor Übertragung von Energie an das Lokalspulensystem ein aktueller Energiebedarfswert ermittelt wird, so dass die zu übertragende Energiemenge an den tatsächlichen aktuellen bzw. für den vorbestimmten Zeitraum zu erwartenden Bedarf angepasst wird. Dadurch wird sichergestellt, dass dem Lokalspulensystem lediglich dann Energie drahtlos zugeführt wird, wenn das Lokalspulensystem eine Energiezufuhr benötigt. Dadurch kann die physiologische Hochfrequenzbelastung für einen Patienten auf das zur Energieversorgung notwendige Maß reduziert werden und es kann sichergestellt werden, dass ein möglichst großer Anteil der zulässigen physiologischen Hochfrequenzbelastung der eigentlichen Bildgebung zur Verfügung steht, was wiederum der Qualität der Aufnahmen zu Gute kommt.
Eine erfindungsgemäße Lokalspulenenergieversorgungsanordung für ein Lokalspulensystem weist hierzu entsprechend eine Energiebedarfsermittlungseinrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, einen Energiebedarfswert zu ermitteln, der eine Mindestenergie repräsentiert, die dem Lokalspulensystem zuzuführen ist, so dass das Lokalspulensystem über einen vorbestimmten Zeitraum eine vorbestimmte Funktion ausführen kann. Die Lokalspulenenergieversorgungsanordung weist ferner eine Energieversorgungs-Sendeeinrichtung zum drahtlosen Versorgen eines Lokalspulensystems mit Energie auf, wobei die von der Energieversorgungs-Sendeeinrichtung abgegebene Energie vom Energiebedarfswert abhängt, d.h. die Energieversorgungs-Sendeeinrichtung ist so ausgebildet, dass sie in Abhängigkeit von dem aktuellen Energiebedarfswert adaptiv die Energieübertragung steuert.
Wie später noch genauer erläutert wird, kann die Energiebedarfsermittlungseinrichtung in einem Lokalspulensystem oder in einer Steuerungseinrichtung angeordnet sein, die getrennt vom Lokalspulensystem, beispielsweise in einer zentralen Steuereinheit des Magnetresonanztomographen, ist, oder die Komponenten der Energiebedarfsermittlungseinrichtung können sich auf das Lokalspulensystem und weitere Steuerungseinrichtungen des Magnetresonanztomographen aufteilen.
Ein erfindungsgemäßes Lokalspulensystem weist neben einer Anzahl von Lokalspulen bzw. Antennenelementen, die dazu ausgebildet sind, Magnetresonanz-Empfangssignale zu empfangen, eine Lokalspulen-Sendeeinrichtung und eine Energieempfangseinrichtung auf. Diese Energieempfangseinrichtung ist dazu ausgebildet, drahtlos Energie zu empfangen, beispielsweise in Form von elektromagnetischen Wellen. Die Lokalspulen-Sendeeinrichtung ist dazu ausgebildet, Magnetresonanz-Übertragungssignale zu senden, die auf den Magnetresonanzempfangssignalen beruhen. D.h. diese Magnetresonanz-Übertragungssignale sind beispielsweise vorverstärkte und vorverarbeitete, insbesondere für eine Übertragung zu einem Empfänger des Magnetresonanzsystems aufbereitete, Magnetresonanzempfangssignale. Somit kann das Lokalspulensystem drahtlos mit Energie versorgt werden und die empfangenen Magnetresonanz-Empfangssignale werden als Magnetresonanz-Übertragungssignale drahtlos zu einer MR-Signalverarbeitungseinrichtung gesendet. Das erfindungsgemäße Lokalspulensystem umfasst ferner eine Energiebedarfsermittlungseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, zu übermitteln, ob das Lokalspulensystem eine Energiezufuhr benötigt, sowie eine Bedarfssendeeinrichtung, die dazu ausgebildet ist, ein Energiebedarfssignal zu senden, das anzeigt, dass das Lokalspulensystem eine Energiezufuhr benötigt.
Ein erfindungsgemäßes Magnetresonanzsystem muss eine zuvor beschriebene Lokalspulenenergieversorgungsanordung und/oder ein zuvor beschriebenes Lokalspulensystem aufweisen.
Die abhängigen Ansprüche sowie die nachfolgende Beschreibung enthalten besonders vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung, wobei insbesondere auch die Ansprüche einer Kategorie analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein können.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorzugsweise ein erster physiologischer Hochfrequenzbelastungswert ermittelt werden, dem ein Patient aufgrund der Energie ausgesetzt ist, die von einer Energiesendeeinrichtung zu einer Energieempfangseinrichtung des Lokalspulensystems gesendet wird. Weiterhin kann dann ein zweiter physiologischer Hochfrequenzbelastungswert ermittelt werden, der durch eine Bildgebung mit Magnetresonanz-Anregungssignalen maximal verursacht werden kann, damit die maximal zulässige physiologische Hochfrequenzbelastung aufgrund des ersten physiologischen Hochfrequenzbelastungswerts und des zweiten physiologischen Hochfrequenzbelastungswerts nicht überschritten wird. Hierzu können z.B. die Lokalspulenenergieversorgungsanordnung und/oder das Lokalspulensystem eine entsprechende Belastungsermittlungseinheit aufweisen, die dazu ausgebildet ist, den ersten physiologischen Hochfrequenzbelastungswert und/oder den zweiten physiologischen Hochfrequenzbelastungswert zu ermitteln. Der zweite physiologische Hochfrequenzbelastungswert kann z.B. auch einfach als Differenz zwischen einem zulässigen Grenzwert und dem ersten physiologischen Hochfrequenzbelastungswert ermittelt werden.
Wenn der erste und der zweite Hochfrequenzbelastungswert bekannt sind, kann vorzugsweise das Verhältnis zwischen dem ersten und dem zweiten physiologischen Hochfrequenzbelastungswert optimiert werden. Dabei kann die Optimierung so erfolgen, dass ein möglichst geringer Anteil der physiologischen Hochfrequenzbelastung auf die drahtlose Energieübertragung entfällt. Die Schritte des Ermittelns eines ersten physiologischen Hochfrequenzbelastungswertes, des Ermittelns eines zweiten physiologischen Hochfrequenzbelastungswertes und des Optimierens des Verhältnisses zwischen dem ersten und dem zweiten physiologischen Hochfrequenzbelastungswert können dabei wiederholt, z.B. in regelmäßigen Abständen und/oder vor einer Energieübertragung ausgeführt werden und das Verhältnis kann adaptiv verändert werden. Da die physiologische Hochfrequenzbelastung auch eine Zeitkomponente enthält, d.h. es auch auf eine Verteilung der Hochfrequenzenergie über einen bestimmten Zeitraum ankommt und zeitliche Spitzenwerte zu vermeiden sind, kann z.B. abgeschätzt werden, wie hoch die physiologische Hochfrequenzbelastung durch die Bildgebung selber in welchen Zeiträumen voraussichtlich ist und entsprechend kann eine optimale Planung für die Energieübertragung zum Lokalspulensystem auf Basis des Energiebedarfswerts erfolgen, so dass größere Energiemengen z.B. gerade dann übertragen und in einem lokalen Energiespeicher des Lokalspulensystems gespeichert werden, wenn keine physiologische Hochfrequenzbelastung durch die Bildgebung erfolgt, d.h. über einen bestimmten Zeitraum vorübergehend keine MR-Anregungssignale ausgesendet werden.
Bei den vorbestimmten Funktionen, für welche das Lokalspulensystem Energie benötigt, kann es sich um einen Empfang von MR-Empfangssignalen, um eine Vorverarbeitung der MR-Empfangssignale und/oder um ein Senden der auf den Magnetresonanz-Empfangssignalen beruhenden Magnetresonanz-Übertragungssignalen zu einer MR-Signalverarbeitungseinrichtung handeln.
Dementsprechend kann als Energiebedarfswert ein Übertragungsenergiebedarfswert ermittelt werden, der die vom Lokalspulensystem benötigte Energie anzeigt, um Magnetresonanz-Übertragungssignale mit der Lokalspulen-Sendeeinrichtung an die Auswerteeinrichtung zu senden. Alternativ hierzu oder zusätzlich kann ein Vorverarbeitungsenergiebedarfswert ermittelt werden, der die von dem Lokalspulensystem benötigte Energie zum Auswerten und/oder zum Aufbereiten der Magnetresonanzempfangssignale anzeigt. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass an das Lokalspulensystem lediglich so viel Energie übertragen wird, wie benötigt wird, um die aktuell erforderlichen Funktionen des Lokalspulensystems durchzuführen. Z.B. könnte das Lokalspulensystem derart arbeiten, dass zunächst nur Magnetresonanz-Empfangssignale empfangen, vorverarbeitet, ggf. lokal digitalisiert und in einem Speicher im Lokalspulensystem hinterlegt werden und diese digitalisierten Magnetresonanz-Empfangssignale als Magnetresonanz-Übertragungssignale später erst übertragen werden, wenn die erforderliche Energie wieder zur Verfügung steht. Dadurch kann die physiologische Hochfrequenzbelastung des Patienten durch die drahtlose Energieübertragung weitestgehend minimiert werden.
Bei der Ermittlung des Energiebedarfswerts können vorzugsweise Informationen über die auszusendenden Pulssequenzen, d.h. Magnetresonanz-Anregungssignale und/oder Gradientenpulse, berücksichtigt werden, die beispielsweise von der Magnetresonanz-Sequenzsteuerung übernommen werden können. Falls die Pulssequnezen, wie z.B. Art, Energie, Repetitionen der Magnetresonanz-Anregungssignale etc., bekannt sind, kann vorab die Empfangsaktivität gut geschätzt werden. So kann kalkuliert werden, zu welchem Zeitpunkt bzw. Zeitpunkten, welcher Betrag an Energie an das Lokalspulensystem gesendet werden muss, damit das Lokalspulensystem die Magnetresonanz-Empfangssignale empfangen, diese zu Magnetresonanz-Übertragungssignalen weiterverarbeiten und die Magnetresonanz-Übertragungssignale an einen Empfänger senden kann. Damit ist es möglich, vor der eigentlichen Bildgebung zu berechnen, zu welchen Zeitpunkten Energie an das Lokalspulensystem gesendet werden muss. Dies erleichtert es, bereits vor der Bildgebung automatisch eine Planung durchzuführen, mit der das Verhältnis zwischen dem ersten physiologischen Hochfrequenzbelastungswert und dem zweiten physiologischen Hochfrequenzbelastungswert wie oben beschrieben optimiert werden kann.
Weiterhin können zur Ermittlung des Energiebedarfswerts patientenspezifische Daten berücksichtigt werden. Insbesondere kann dabei die Masse des Patienten berücksichtigt werden, durch die die Antennen belastet werden.
Außerdem kann die Art der Untersuchung zur Ermittlung des Energiebedarfswerts berücksichtigt werden. Insbesondere kann berücksichtigt werden, welche Körperpartie der Bildgebung unterzogen wird. Weiterhin kann berücksichtigt werden, in welchem Raster und mit welcher Auflösung die Bildgebung durchgeführt werden soll. Ferner können Art und Anzahl der verwendeten Lokalspulen berücksichtigt werden.
Des weiteren können im Rahmen der Erfindung die aktuelle hin- und rücklaufende Leistung zu einer Antenne zur Aussendung von Magnetresonanz-Anregungssignalen und/oder die hin- und rücklaufende Leistung zu einer Energieversorgungsantenne gemessen und in der Ermittelung des Energiebedarfswerts berücksichtigt werden. Dadurch können sehr exakt die von den Antennen tatsächlich ausgesendeten Energien berechnet werden, und der Energiebedarfswert kann besser abgeschätzt werden.
Bei der Ermittlung des Energiebedarfswert kann vorzugsweise auch die in einem Energiespeicher des Lokalspulensystems gespeicherte Energie berücksichtig werden. Hierfür sollte das Lokalspulensystem einen entsprechenden Energiespeicher aufweisen, der vorzugsweise vor dem Einsatz des Lokalspulensystems aufgeladen werden kann, so dass während des Empfangs der Magnetresonanz-Empfangssignale und des Übertragens der Magnetresonanz-Übertragungssignale der Patient einer möglichst niedrigen physiologischen Hochfrequenzbelastung ausgesetzt ist.
Hierbei kann z.B. wenn der Energiespeicher noch so wenig Energie enthält, dass ein zuverlässiger Betrieb aktuell oder in einem vorbestimmten Zeitraum nicht mehr möglich ist, ein Signal abgegeben werden, das anzeigt, dass der Energiespeicher des Lokalspulensystems aufzuladen ist. Dadurch kann die physiologische Hochfrequenzbelastung des Patienten weiter reduziert werden.
Bevorzugt kann die Lokalspulenversorgungsanordnung hierzu eine Energiespeicherüberwachungseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, einen Energiespeicher zu überwachen und ein Energiebedarfssignal zu erzeugen, das den Energiezustand des Energiespeichers repräsentiert, sowie eine Bedarfssignal-Empfangseinrichtung aufweisen, die dazu ausgebildet ist, das Energiebedarfssignal zu empfangen. Die Energiespeicherüberwachungseinrichtung kann so auf einfache Weise die Lokalspulenversorgungsanordnung informieren, dass das Lokalspulensystem zusätzliche Energie benötigt. Im einfachsten Fall kann die Energiespeicherüberwachungseinrichtung vor Ort im Lokalspulensystem angeordnet sein und direkt den Energiespeicherzustand (Ladezustand) überwachen. Das Energiebedarfssignal kann jeweils den aktuellen Ladezustand quantitativ angeben, so dass dieser Wert in die Berechnung des aktuellen Energiebedarfswerts eingehen kann. Ebenso kann das Energiebedarfssignal aber auch nur anzeigen, dass aktuell ein Energiebedarf besteht, beispielsweise, wenn der Ladezustand einen vorgegebenen Grenzwert erreicht oder unterschreitet.
Eine derartige Energiespeicherüberwachungseinrichtung kann sowohl eingesetzt werden, wenn keine Einrichtung vorhanden ist, die vorausschauend abschätzt, beispielsweise auch schon vor der Bildgebung, welchen Energiebedarf das Lokalspulensystem über einen vorbestimmten Zeitraum haben wird, als auch ergänzend zu einer solchen Einrichtung. In letzterem Fall kann die Energiespeicherüberwachungseinrichtung eingesetzt werden, um eine zusätzliche Redundanz zu bieten, d.h. die Berechnungen zu verifizieren, und/oder um die Berechnungen des Energiebedarfswerts einfacher und sicherer zu aktualisieren und so besser gewährleisten zu können, dass der Energiespeicher des Lokalspulensystems stets eine ausreichende Ladung aufweist. Die Energiespeicherüberwachungseinrichtung kann entsprechend als Teil der Energiebedarfsermittlungseinrichtung ausgebildet sein, bzw. diese im einfachsten Fall bilden.
Vorzugsweise kann im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens während eines Zeitraumes, während dessen keine Magnetresonanz-Resonanzsignale zu empfangen sind, eine Energieversorgungs-Sendeeinrichtung ausgeschaltet werden. Somit wird während eines vorbestimmten Zeitraumes keine Energie zu zumindest einem Lokalspulensystem gesendet, das z.B. während des vorbestimmten Zeitraumes keine Magnetresonanz-Resonanzsignale empfangen und folglich auch nicht verarbeiten bzw. entsprechende Magnetresonanz-Übertragungssignale aussenden muss. Dadurch kann die physiologische Hochfrequenzbelastung eines Patienten weiter reduziert werden.
Der Ausdruck „Energieversorgungs-Sendeeinrichtung“ ist in diesem Sinne breit auszulegen, d.h. die Energieversorgungs-Sendeeinrichtung kann z.B. eine Antenne und/oder eine Sendeschaltung, beispielsweise ein Verstärker, sein.
Vorzugsweise kann auch zumindest temporär bewusst eine räumlich inhomogene Energieverteilung zur Energieversorgung eines Lokalspulensystems erzeugt werden. Hierzu kann z.B. eine erste Energieversorgungs-Sendeeinrichtung, welche Leistung in Richtung eines ersten örtlichen Bereichs des Patienten abgibt, ausgeschaltet oder reduziert betrieben werden und eine zweite Energieversorgungs-Sendeeinrichtung, die eine Leistung in Richtung eines zweiten örtlichen Bereichs des Patienten abgibt, kann eingeschaltet oder verstärkt betrieben werden. Beispielsweise kann eine erste Antenne von einem Verstärker abgekoppelt und stattdessen eine andere Antenne zur Übertragung der Energie angekoppelt werden. Diese räumlich inhomogene Energieverteilung zur Energieversorgung des Lokalspulensystems kann so gesteuert werden, dass die aktuelle räumliche Verteilung der schon aufgrund der Bildgebung vorliegenden physiologischen Hochfrequenzbelastung und/oder die räumliche Anordnung verschiedener Lokalspulensysteme am Patienten und deren aktuellen Aktivitäten und Energiebedarf berücksichtigt werden. Beispielsweise kann so vermieden werden, dass ein lokaler Bereich des Patienten mit Energie belastet wird, wenn die Lokalspulensysteme in diesem Bereich keine Magnetresonanz-Resonanzsignale empfangen müssen und keine Energie benötigen. Hierdurch kann die physiologische Hochfrequenzbelastung des Patienten weiter reduziert werden.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben, die nicht beschränkende Ausführungsformen der Erfindung zeigen. Es zeigen:
1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Magnetresonanzsystems, und
2 ein vereinfachtes Blockschaltbild zur Verdeutlichung der Energieübertragung und der Signalübertragung zwischen einem Lokalspulensystem und den weiteren Komponenten eines Magnetresonanzsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
1 zeigt ein einfaches Prinzipblockschaltbild eines Magnetresonanzsystems 1. Kernstück dieses Magnetresonanzsystems 1 ist ein handelsüblicher Tomograph 2, auch Scanner 2 genannt, in welchem ein Patient (nicht dargestellt) auf einer Liege 5 in einem zylindrischen Messraum 4 positioniert ist. Innerhalb des Tomographen 2 befindet sich eine Ganzkörper-Sendeantennenanordnung 3, beispielsweise eine Birdcage-Antenne, zur Aussendung von Magnetresonanz-Anregungssignalen.
In dem Ausführungsbeispielen gemäß 1 umfasst ein MR-Empfangssystem 20 zum Empfang der MR-Empfangssignale ein Lokalspulensystem bzw. eine Lokalspulenanordnung 30, hier beispielsweise in Form einer Lokalspulenmatte, mit einer Anzahl von Lokalspulen LC₁, ..., LC_n sowie eine Übertragungssignal-Empfangsbaugruppe 40. Die Lokalspulenanordnung 30 ist, wie dies in 1 dargestellt ist, im Messraum 4 des Tomographen 2 des Magnetresonanzsystems 1 angeordnet, wogegen die Übertragungssignal-Empfangsbaugruppe 40 als Teil einer Rohdatenakquisitions-Schnittstelle 9 in einer Betriebssteuereinrichtung 6 des Magnetresonanzsystems 1 realisiert ist. Die Lokalspulenanordnung 30 ist, wie später noch erläutert wird, über eine drahtlose Schnittstelle mit der Übertragungssignal-Empfangsbaugruppe 40 verbunden.
Teil dieser Betriebssteuereinrichtung 6 bzw. und Rohdatenakquisitions-Schnittstelle 9 ist hier auch eine MR-Signalverarbeitungseinrichtung 11. Es wird an dieser Stelle ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das System beliebig skalierbar ist, d. h. dass bei entsprechender Ausgestaltung des MR-Empfangssystems 20 eine beliebige Anzahl von physikalischen Eingängen der MR-Signalverarbeitungseinrichtung 11 bedient werden können.
Angesteuert wird der Tomograph 2 auch von der Betriebssteuereinrichtung 6. An die Betriebssteuereinrichtung 6 ist über eine Terminal-Schnittstelle 13 ein Terminal 15 (bzw. eine Bedienerkonsole) angeschlossen, über das ein Bediener die Betriebssteuereinrichtung 6 und damit den Tomographen 2 bedienen kann. Die Betriebssteuereinrichtung 6 ist wiederum über eine Tomographen-Steuerschnittstelle 8 mit dem Tomographen 2 verbunden. Über die Tomographen-Steuerschnittstelle 8 werden über eine Sequenzsteuereinheit 10 auf Basis von Scan-Protokollen geeignete Steuerbefehle an den Tomographen 2 ausgegeben, damit die gewünschten Pulssequenzen – d. h. die Hochfrequenzpulse und die Gradientenpulse für die (nicht dargestellten) Gradientenspulen zur Erzeugung der gewünschten Magnetfelder – ausgesendet werden.
Die Betriebssteuereinrichtung 6 weist außerdem einen Speicher 7 auf, in dem beispielsweise erzeugte Bilddaten hinterlegt werden können und Messprotokolle abgespeichert sein können.
Eine weitere Schnittstelle 14 dient zum Anschluss an ein Kommunikationsnetz 17, das beispielsweise mit einem Bildinformationssystem (PACS, Picture Archiving and Communication System) verbunden ist oder Anschlussmöglichkeiten für externe Datenspeicher bietet.
Über die Rohdatenakquisitions-Schnittstelle 9, welche hier wie gesagt u. a. die Übertragungssignal-Empfangsbaugruppe 40 aufweist, werden die Rohdaten akquiriert, d. h. die empfangenen MR-Empfangssignale ausgelesen. In der MR-Signalverarbeitungseinrichtung 11 werden die empfangenen Signale dann weiterverarbeitet und einer Bildrekonstruktionseinheit 12 zugeführt, die in üblicher Weise daraus die gewünschten Magnetresonanzbilddaten erzeugt. Diese können beispielsweise in dem Speicher 7 hinterlegt oder zumindest teilweise auf dem Terminal 15 ausgegeben werden oder über das Kommunikationsnetz 17 an andere Komponenten wie Befundungsstationen oder Massenspeicher übermittelt werden.
Sowohl die Betriebssteuereinrichtung 6 als auch das Terminal 15 können ebenso integraler Bestandteil des Tomographen 2 sein. Das gesamte Magnetresonanzsystem 1 weist darüber hinaus auch alle weiteren üblichen Komponenten bzw. Merkmale eines solchen Systems auf, die jedoch wegen der besseren Übersichtlichkeit in 1 nicht dargestellt sind.
Da die Lokalspulenanordnung 30 drahtlos mit der Betriebssteuereinrichtung 6 verbunden sein soll, ist an die Tomographen-Steuerschnittstelle 8 hier außerdem eine Anweisungs-Sendeeinrichtung 28 angeschlossen, die an die Lokalspulenanordnung 30 drahtlos Anweisungen bzw. Steuersignale überträgt.
Weiterhin ist an die Tomographensteuerschnittstelle 8 eine erste Energiesendeantenne 56 angeschlossen, die drahtlos Energie zu einer Energieempfangsantenne 50 der Lokalspulenanordnung 30 sendet, um diese mit Energie zu versorgen. Die empfangene Energie kann z.B. zur Lokalspulensteuerungseinrichtung 22 weiter geleitet werden.
Die Lokalspulenanordnung 30 mit den Lokalspulen LC₁, ..., LC_n umfasst zudem eine Anweisungs-Empfangseinrichtung 29, die die drahtlos gesendeten Anweisungen empfängt, wie später noch detaillierter erläutert wird. Die Anweisungen werden z. B. ebenfalls an eine Lokalspulensteuerungseinrichtung 22 weitergeleitet. Die Lokalspulensteuerungseinrichtung 22 versorgt die Lokalspulen LC₁, ..., LC_n mit Energie und steuert diese an. Von den Lokalspulen empfangene MR-Empfangssignale werden von der Lokalspulensteuerungseinrichtung 22 in aufbereiteter Form, z. B. in digitalisierter Form, als MR-Übertragungssignale an eine Lokalspulen-Sendeeinrichtung 24 übergeben, von der aus sie über eine Lokalspulensendeantennen 26 an eine Empfangsantenne 32 des Magnetresonanzsystems 1 gesendet werden. Die von der Empfangsantenne 32 empfangenen MR-Übertragungssignale werden durch einen Empfänger 33 ausgewertet und der Übertragungssignal-Empfangsbaugruppe 40 zugeführt.
2 zeigt eine schematische Darstellung des Signalflusses zwischen verschiedenen Teilen eines ersten Lokalspulensystems 100 und weiteren Komponenten des Magnetresonanzsystems, welche beispielsweise in einer Lokalspulenschnittstelle 58 der Betriebssteuereinrichtung 6 angeordnet sein können. Selbstverständlich müssen diese Komponenten nicht in einer gemeinsamen Lokalspulenschnittstelle 58 zusammengefasst sein sondern können auch auf verschiedene andere Systemteile des Magnetresonanzsystems verteilt werden.
Eine Mehrzahl von Lokalspulen LC₁, ..., LC_n empfangen MR-Empfangssignale, die von Atomkernen innerhalb eines Patienten 41 emittiert werden. Die Lokalspulen LC₁, ..., LC_n sind an eine Signalaufbereitungseinrichtung 42 und eine Lokalspulen-Sendeeinrichtung 47 angeschlossen, die die MR-Empfangssignale aufbereitet und entsprechende MR-Übertragungssignale über eine Antenne 46 an die Lokalspulenschnittstelle 58 des Magnetresonanzsystems abgibt. Die Signalaufbereitungseinrichtung 42 erhält über eine Antenne 48 Taktsignale und Steuerungsanweisungen. Über die Energieempfangsantenne 50 wird dem Lokalspulensystem 100 und insbesondere der Signalaufbereitungseinrichtung 42 Energie zugeführt, die in einer lokalspulensystemseitigen Energieversorgungseinrichtung 44 gleichgerichtet und gepuffert wird. Die Energieempfangsantenne 50 und die Energieversorgungseinrichtung 44 bilden zusammen eine lokalspulensystemseitig Energieempfangseinrichtung 44, 50.
Das Magnetresonanzsystem empfängt mittels einer Antenne 52 die MR-Übertragungssignale, die die MR-Empfangssignale repräsentieren. Die MR-Übertragungssignale werden in einer Auswerteeinrichtung 60 (welche hier schematisch eine MR-Signalverarbeitungseinrichtung und eine Bildrekonstruktionseinheit repräsentiert) verarbeitet und dann z. B. auf einem Bildschirm 66 dargestellt. Die Auswerteeinrichtung 60 ist mit einer Steuerungseinrichtung 62 gekoppelt. Die Steuerungseinrichtung 62 sendet über eine Antenne 54 Taktsignale und Anweisungen an das Lokalspulensystem 100. Die Steuerungseinrichtung 62 ist zudem mit einer ersten Energieversorgungs-Sendeeinrichtung 64 gekoppelt, die über eine erste Energiesendeantenne 56 Energie an das erste Lokalspulensystem 100 sendet. Die erste Energieversorgungssendeeinrichtung 64 und die erste Energiesendeantenne 56 bilden zusammen eine erste Energiesendeeinrichtung 56, 64. Die Lokalspulenschnittstelle 58 des Magnetresonanzsystems umfasst eine zweite Energieversorgungssendeeinrichtung 70, die mit einer zweiten Energiesendeantenne 57 verbunden ist. Die zweite Energiesendeantenne 57 sendet hier Energie in Richtung auf ein zweites Lokalspulensystem 100´, welches zum ersten Lokalspulensystem 100 räumlich beabstandet angeordnet ist. Die zweite Energieversorgungssendeeinrichtung 70 und die zweite Energiesendeantenne 57 bilden zusammen eine erste Energiesendeeinrichtung 57, 70. Das zweite Lokalspulensystem 100´ ist identisch wie das erste Lokalspulensystem 100 aufgebaut und umfasst die gleichen Komponenten. Die zum ersten Lokalspulensystem 100 identischen Komponenten des zweiten Lokalspulensystems 100´ sind mit einem Apostroph hinter dem Bezugszeichen gekennzeichnet und werden im Interesse der Knappheit der Beschreibung nicht nochmals beschrieben.
Die Energieversorgungseinrichtung 44 des ersten Lokalspulensystems 100 umfasst einen Energiespeicher 43. Der Energiespeicher 43 wird von einer Energiespeicherüberwachungseinrichtung 45 überwacht. Die Energiespeicherüberwachungseinrichtung 45 gibt ein Signal aus, das anzeigt, dass der Energiespeicher eine Ladungszufuhr benötigt, wenn die Ladung im Energiespeicher 43 unter einen ersten Schwellenwert sinkt. Das von der Energiespeicherüberwachungseinrichtung 45 erzeugte Signal wird von einer Bedarfssignal-Sendeeinrichtung 49 über die Antenne 46 zum Magnetresonanzsystem gesendet. Das Bedarfssignal kann, wie hier gezeigt, durch einen eigene Sendeeinheit 49 generiert werden. Es kann aber auch in Form von zusätzlichen Steuerworten in den digitalen Datenstrom der MR-Signale eingeflochten und von der Lokalspulensendeeinrichtung 47 übermittelt werden. Durch diese Vorgehensweise wird vermieden, dass die Ladung im Energiespeicher 43 unter den ersten Schwellenwert fällt und das stets genügend Ladung im Energiespeicher 43 vorhanden ist, um einen sicheren Betrieb des Lokalspulensystems 100 über einen vorbestimmten Zeitraum zu ermöglichen. Andererseits vermeidet diese adaptive Übersendung von Energie an die Lokalspulensysteme 100. 100’, dass ein Patient einer unnötigen physiologischen Hochfrequenzbelastung ausgesetzt wird.
Eine Bedarfssignal-Empfangseinrichtung 68 empfängt das von der Energiespeicherüberwachungseinrichtung 45 erzeugte Signal und leitet es an die Steuerungseinrichtung 62 weiter. Die Steuerungseinrichtung 62 umfasst eine Ausgabeeinrichtung 65, die an die erste Energieversorgungssendeeinrichtung 64 oder die zweite Energieversorgungssendeeinrichtung 70 ein Signal ausgibt, das anzeigt, dass das erste Lokalspulensystem 100 oder das zweite Lokalspulensystem 100´ eine Energiezufuhr benötigt. Folglich wird über die erste Energieversorgungssendeeinrichtung 64 und die erste Energiesendeantenne 56 Energie zum ersten Lokalspulensystem und/oder über die zweite Energieversorgungs-Sendeeinrichtung 70 und die zweite Energiesendeantenne 57 Energie zum zweiten Lokalspulensystem 100´ gesendet.
Das Magnetresonanzsystem umfasst hier außerdem eine Energiebedarfsermittlungseinrichtung 63. Die Energiebedarfsermittlung 63 kann, wie später noch genauer erläutert wird, ermitteln, ob und in welchem Umfang das erste Lokalspulensystem 100 und/oder das zweite Lokalspulensystem 100´ eine Energiezufuhr benötigen. Falls das erste Lokalspulensystem 100 eine Energiezufuhr benötigt, gibt die Ausgabeeinrichtung 65 ein Signal an die erste Energieversorgungssendeeinrichtung 64 aus, die über die erste Energiesendeantenne 56 Energie an die Energieempfangsantenne 50 des ersten Lokalspulensystems 100 sendet. Falls das zweite Lokalspulensystem 100´ eine Energiezufuhr benötigt, gibt die Ausgabeeinrichtung 65 ein Signal an die zweite Energieversorgungs-Sendeeinrichtung 70 aus, woraufhin die zweite Energieversorgungs-Sendeeinrichtung 70 Energie über die zweite Energiesendeantenne 57 zur Energieempfangsantenne 50´ drahtlos sendet.
Die Energiebedarfsermittlungseinrichtung 63 kann dabei bereits vor der eigentlichen Bildgebung und vor dem Empfang der Magnetresonanz-Resonanzsignale und/oder während der Bildgebung, die Energie ermitteln bzw. abschätzen, die von den Lokalspulensystemen 100 und 100´ benötigt werden, um über einen vorbestimmten Zeitraum eine vorbestimmte Funktion auszuführen. Verschiedene Vorgehensweisen und dabei ggf. zu berücksichtigende Eingangsparameter wurden bereits oben erläutert. Die Energiebedarfsermittlungseinrichtung 63 kann dabei z.B. einen Übertragungsenergiebedarfswert ermitteln, der die vom Lokalspulensystem 100, 100´ benötigte Energie anzeigt, um Magnetresonanz-Übertragungssignale, die auf den Magnetresonanzempfangssignalen beruhen, mit der Lokalspulen-Sendeeinrichtung 47 an das Magnetresonanzsystem zu senden.
Außerdem kann die Energiebedarfsermittlungseinrichtung 63 einen Vorverarbeitungsenergiebedarfswert ermitteln, der die vom Lokalspulensystem 100, 100´ benötigte Energie zum Auswerten und/oder zum Aufbereiten der MR-Empfangsignale ermittelt.
Der Energiebedarfswert kann also im einfachsten Fall ermittelt werden, indem die Energiespeicherüberwachungseinrichtung 45 feststellt, dass der Energiespeicher 43 des Lokalspulensystems 100 nicht genügend Ladung aufweist, um das Lokalspulensystem 100 über einen vorbestimmten Zeitraum mit Energie zu versorgen, so dass es eine vorbestimmte Funktion ausführen kann. Die Energiespeicherüberwachungseinrichtung 45 kann aber auch als eine Art Redundanz oder Kontrollinstanz genutzt werden, falls die Energiebedarfsermittlungseinrichtung 63 den Energiebedarf nicht korrekt ermittelt hat, bzw. der Energiebedarf sich aus nicht vorhersehbaren Gründen ändert. Somit kann leichter sichergestellt werden, dass der Energiespeicher 43 des Lokalspulensystems 100 stets ausreichend Ladung aufweist, um eine vorbestimmte Funktion über einen vorbestimmten Zeitraum durchzuführen. Die vorbestimmte Funktion umfasst dabei insbesondere das zuvor beschriebene Empfangen von Magnetresonanz-Empfangssignalen, das Vorverarbeiten der Magnetresonanz-Empfangssignale und/oder das Senden der Magnetresonanz-Übertragungssignale, die auf den Magnetresonanz-Empfangssignalen beruhen, zum Magnetresonanzsystem.
Die Lokalspulenschnittstelle 58 des Magnetresonanzsystems umfasst auch eine Belastungsermittlungseinrichtung 67, die mit der Bedarfssignal-Empfangseinrichtung 68 und der Energiebedarfsermittlungseinrichtung 63 gekoppelt ist. Diese Belastungsermittlungseinrichtung 67 kann die zu erwartende physiologische Hochfrequenzbelastung des Patienten vor der eigentlichen Bildgebung ermitteln, wie nachstehend detaillierter erläutert wird.
Die Belastungsermittlungseinrichtung 67 kann hierzu einen ersten physiologischen Hochfrequenzbelastungswert ermitteln, dem der Patient aufgrund der Energie ausgesetzt ist, die von der Energiesendeeinrichtung 56, 57, 64, 70 zur Energieempfangseinrichtung 44, 50, 44´, 50´ des Lokalspulensystems gesendet wird. Die Belastungsermittlungseinrichtung 67 kann zudem einen zweiten physiologischen Hochfrequenzbelastungswert ermitteln, der durch eine Bildgebung mit Magnetresonanz-Anregungssignalen maximal verursacht werden kann, damit die maximal zulässige physiologische Hochfrequenzbelastung aufgrund des ersten und des zweiten physiologischen Hochfrequenzbelastungswertes eines Patienten nicht überschritten wird. Dies kann durch Bildung der Differenz zwischen den zulässigen Grenzwerten und dem zweiten physiologischen Hochfrequenzbelastungswert erfolgen.
Der zulässige gleitende Mittelwert für eine Hochfrequenzdissipation im Gewebe über sechs Minuten beträgt beispielsweise 2 W/Kg bzw. 4 W/Kg bei physiologischer Überwachung. Im Kopf eines Patienten sind lediglich 3,2 W/Kg zulässig. Die Belastungsermittlungseinrichtung kann dann die noch im Rahmen der Bildgebung erlaubte physiologische Hochfrequenzbelastung eines Patienten (SAR) wie folgt berechnen. Beträgt die Einspeiseleistung der ersten oder zweiten Energieversorgungs-Sendeeinrichtung in einem exemplarischen Beispiel 300 W so werden hiervon schätzungsweise 10 W im Körper eines Patienten dissipiert. Daraus ergibt sich eine maximal noch zulässige physiologische Hochfrequenzbelastung (SAR) eines Patienten bei der Bildgebung von 320 W (80 Kg·4 W / Kg), falls eine physiologische Überwachung vorhanden ist. Der Anteil der drahtlosen Energieübertragung an der physiologischen Hochfrequenzbelastung beträgt dann folglich 3,1 % (10 W / 320 W).
Die Energiebedarfsermittlungseinrichtung 63 und/oder die Belastungsermittlungseinrichtung 67 können dann so ausgebildet sein, dass sie das Verhältnis zwischen dem ersten und dem zweiten physiologischen Hochfrequenzbelastungswert optimieren. Insbesondere kann das Verhältnis derart optimiert werden, dass ein möglichst hoher Anteil der erlaubten Hochfrequenzbelastung der Bildgebung zugeordnet werden kann und ein möglichst niedriger Anteil der physiologischen Hochfrequenzbelastung durch die drahtlose Energiezufuhr verursacht wird.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Steuerungseinrichtung 62 die erste Energieversorgungssendeeinrichtung 64 während eines vorbestimmten Zeitraumes, während dessen keine Magnetresonanz-Resonanzsignale vom ersten Lokalspulensystem 100 zu empfangen sind, anweisen, keine Energie drahtlos über die erste Energiesendeantenne 56 zu senden. Ebenso kann Steuerungseinrichtung 62 die zweite Energieversorgungs-Sendeeinrichtung 57, 70 anweisen, keine Energie drahtlos über die zweite Energiesendeantenne an das zweite Lokalspulensystem 100´ während eines Zeitraums zu senden, während dessen keine Magnetresonanz-Resonanzsignale durch das zweite Lokalspulensystem 100´ zu empfangen sind. Die Steuerungseinrichtung 62 kann hierzu eine der Energieversorgungssendeeinrichtung 64, 70 ausschalten, die eine Leistung in Richtung eines ersten örtlichen Bereichs des Patienten abgibt, während eine andere Energiesendeeinrichtung 56, 64, 57, 70 eingeschaltet ist, die eine Leistung in Richtung eines zweiten örtlichen Bereichs eines Patienten abgibt. Alternativ können auch die Energiesendeantennen 56, 57 in geeigneter Weise zugeschaltet oder abgekoppelt werden.
Folglich werden gemäß örtlichen und zeitlichen Kriterien nur diejenigen Lokalspulensysteme 100, 100´ drahtlos mit Energie versorgt, die tatsächlich Energie zur Bildgebung benötigen. D.h. es kann so, angepasst an den Energiebedarf der räumlich verteilten Lokalspulensysteme 100, 100´, ein entsprechend räumlich inhomogenes Energiefeld erzeugt werden, aus dem die Lokalspulensysteme 100, 100´ die benötigte Energie ziehen.
Erfindungsgemäß wird die zur Energieübertragung verwendete Sendeleistung adaptiv gerade so groß eingestellt, dass der Betrieb der Lokalspulen gerade sichergestellt ist. Dadurch wird der von der Energieübertragung verursachte Anteil an der physiologischen Hochfrequenzbelastung (SAR) minimiert und es bleibt ein möglichst hoher Anteil der zulässigen physiologischen Hochfrequenzbelastung für das der Bildgebung dienende Magnetresonanz-Anregungssignal bzw. Magnetresonanz-Sendesignal.
Zum Untersuchungsbeginn kann die minimal notwendige Sendeleistung bestimmt werden, bei der die Energieversorgung der Lokalspulensysteme sichergestellt ist. Hierzu kann unmittelbar die vom Lokalspulensystem empfangene Leistung berücksichtigt werden. Zusätzlich können a priori bekannte Untersuchungsdaten, beispielsweise die Masse des Patienten, die Art der Untersuchung, die verwendeten Lokalspulen etc., zur Optimierung der Sendeleistung berücksichtigt werden. Aus dem daraus ermittelten Mindestwert für die Sendeleistung der Energieversorgung ermittelt sich deren Anteil an der gesamten physiologischen Hochfrequenzbelastung. Daraus kann der maximal mögliche Anteil der physiologischen Hochfrequenzbelastung für die Bildgebung berechnet werden, die aufgrund des Magnetresonanz-Sendesignals verursacht wird.
Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den zuvor beschriebenen detaillierten Verfahren und Aufbauten um Ausführungsbeispiele handelt und dass das Grundprinzip auch in weiten Bereichen vom Fachmann variiert werden kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, soweit er durch die Ansprüche vorgegeben ist. Es wird der Vollständigkeit halber auch darauf hingewiesen, dass die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ nicht ausschließt, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließt der Begriffe „Einheit“ nicht aus, dass diese aus mehreren Komponenten besteht, die gegebenenfalls auch räumlich verteilt sein können.
Bezugszeichenliste

1: Magnetresonanzsystem
2: Tomograph
3: Ganzkörper-Sendeantennenanordnung
4: Messraum
5: Liege
6: Betriebssteuereinrichtung
7: Speicher
8: Tomographen-Steuerschnittstelle
9: Rohdatenakquisitions-Schnittstelle
10: Sequenzsteuereinheit
11: MR-Signalverarbeitungseinrichtung
12: Bildrekonstruktionseinheit
13: Terminal-Schnittstelle
14: Schnittstelle
15: Terminal
17: Kommunikationsnetz
20: MR-Empfangssystem
22: Lokalspulensteuerungseinrichtung
24: Lokalspulensendeinrichtung
26: Lokalspulensendeantenne
28: Anweisungs-Sendeeinrichtung
29: Anweisungs-Empfangseinrichtung
30: Lokalspulenanordnung
32: Empfangsantenne
33: Empfänger
40: Übertragungssignal-Empfangsbaugruppe
41: Patient
42, 42´: Signalaufbereitungseinrichtung
43, 43´: Energiespeicher
44, 44´: Energieversorgungseinrichtung
45, 45´: Energiespeicherüberwachungseinrichtung
46, 46´: Antenne
47, 47´: Lokalspulen-Sendeeinrichtung
48, 48´: Antenne
49, 49´: Bedarfssignal-Sendeeinrichtung
50, 50´: Energieempfangsantenne
52, 54: Antennen
56: erste Energiesendeantenne
57: zweite Energiesendeantenne
58: Lokalspulenschnittstelle
60: Auswerteeinrichtung
62: Steuerungseinrichtung
63: Energiebedarfsermittlungseinrichtung
64: erste Energieversorgungssendeeinrichtung
65: Ausgabeeinrichtung
66: Bildschirm
67: Belastungsermittlungseinrichtung
68: Bedarfssignal-Empfangseinrichtung
70: zweite Energieversorgungssendeeinrichtung
100, 100´: Lokalspulensystem
LC₁, ..., LC_n: Lokalspulen

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 Nicht-Patentliteratur

Imaging Systems for Medical Diagnostics, Arnulf Oppelt, Publicis Corporate Publishing, ISBN 3-89578-226-2 [0004]

Claims

Verfahren zum drahtlosen Übertragen von Energie zu einem Lokalspulensystem (100, 100’) für ein Magnetresonanzsystem (1), aufweisend die folgenden Schritte: – Ermitteln eines Energiebedarfswertes, der eine Mindestenergie repräsentiert, die dem Lokalspulensystem (100, 100´) zuzuführen ist, so dass das Lokalspulensystem (100, 100´) über einen vorbestimmten Zeitraum eine vorbestimmte Funktion ausführen kann, und – adaptives Übertragen einer Energiemenge in Abhängigkeit von dem Energiebedarfswert zum Lokalspulensystem (100, 100´).
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Ermitteln eines ersten physiologischen Hochfrequenzbelastungswertes, dem ein Patient aufgrund der Energie ausgesetzt ist, die von einer Energiesendeeinrichtung (56, 64, 57, 70) zu einer Energieempfangseinrichtung (44, 50, 44´, 50´) des Lokalspulensystems (100, 100’) gesendet wird; und – Ermitteln eines zweiten physiologische Hochfrequenzbelastungswertes, der durch eine Bildgebung mit Magnetresonanz-Anregungssignalen maximal verursacht werden kann, damit die maximal zulässige physiologische Hochfrequenzbelastung aufgrund des ersten und zweiten physiologischen Hochfrequenzbelastungswerts eines Patienten nicht überschritten wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen dem ersten und dem zweiten physiologischen Hochfrequenzbelastungswert optimiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausführen der vorbestimmten Funktion zumindest einen der folgenden Schritte umfasst: – Empfangen von Magnetresonanz-Empfangssignalen; – Vorverarbeiten der Magnetresonanz-Empfangssignale; und – Senden von Magnetresonanz-Übertragungssignalen, die auf den Magnetresonanz-Empfangssignalen beruhen, zu einer Auswerteeinrichtung (60).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Ermittelns des Energiebedarfswertes zumindest einen der folgenden Schritte aufweist: – Ermitteln eines Übertragungsenergiebedarfswertes, der die von dem Lokalspulensystem (100, 100´) benötigte Energie anzeigt, um Magnetresonanz-Übertragungssignale, die auf den Magnetresonanz-Empfangssignalen beruhen, mit einer Lokalspulen-Sendeeinrichtung (47, 47´) an die Auswerteeinrichtung (60) zu senden; und – Ermitteln eines Vorverarbeitungsenergiebedarfswertes, der die von dem Lokalspulensystem (100, 100´) benötigte Energie zum Auswerten und/oder zum Aufbereiten der Magnetresonanz-Empfangssignale anzeigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für die Ermittelung des Energiebedarfswertes zumindest Informationen über eines der folgenden Kriterien ermittelt und berücksichtigt werden: – eine in einem Energiespeicher (43, 43´) des Lokalspulensystems (100, 100’) gespeicherte Energie; – auszusendende Pulssequenzen; – patientenspezifische Daten; – Art der Untersuchung; – hin- und rücklaufende Leistung zu einer Antenne zur Aussendung von Magnetresonanz-Anregungssignalen; – hin- und rücklaufende Leistung zu einer Energieversorgungs Antenne.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Energiesendeeinrichtung (56, 64, 57, 70) während eines Zeitraumes ausgeschaltet wird, während dessen keine Magnetresonanz-Resonanzsignale zu empfangen sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest temporär bewusst eine räumlich inhomogene Energieverteilung zur Energieversorgung eines Lokalspulensystems (100, 100’) erzeugt wird.
Lokalspulenenergieversorgungsanordnung für ein Lokalspulensystem, mit – einer Energiebedarfsermittlungseinrichtung (45, 63), die dazu ausgebildet ist, einen aktuellen Energiebedarfswert zu ermitteln, der eine Mindestenergie repräsentiert, die dem Lokalspulensystem (100, 100´) zuzuführen ist, so dass das Lokalspulensystem (100, 100´) über einen vorbestimmten Zeitraum eine vorbestimmte Funktion ausführen kann, und – einer Energiesendeeinrichtung (56, 64, 57, 70) zum drahtlosen Versorgen eines Lokalspulensystems (100, 100’) mit Energie, wobei die von der Energiesendeeinrichtung (56, 64, 57, 70) abgegebene Energie in Abhängigkeit vom Energiebedarfswert adaptiv gesteuert wird.
Lokalspulenenergieversorgungsanordnung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Belastungsermittlungseinrichtung (67), die dazu ausgebildet ist, einen ersten physiologischen Hochfrequenzbelastungswert eines Patienten zu bestimmen, der durch das drahtlose Übertragen von Energie zu einem Lokalspulensystem (100, 100´) verursacht wird, und/oder einen zweiten physiologischen Hochfrequenzbelastungswert zu ermitteln, der durch die Bildgebung maximal verursacht werden darf, damit die maximal zulässige physiologische Hochfrequenzbelastung eines Patienten nicht überschritten wird.
Lokalspulenenergieversorgungsanordnung nach Anspruch 9 oder 10, ferner aufweisend – eine Energiespeicherüberwachungseinrichtung (45, 45´), die dazu ausgebildet ist, einen Energiespeicher (43, 43´) zu überwachen und ein Energiebedarfssignal zu erzeugen, das den Energiezustand des Energiespeichers repräsentiert, und – eine Bedarfssignal-Empfangseinrichtung (68), die dazu ausgebildet ist, das Energiebedarfssignal zu empfangen.
Lokalspulensystem (100, 100´), mit – einer Lokalspule (LC1, ..., LCn), die dazu ausgebildet ist, Magnetresonanz-Empfangssignale zu empfangen; – einer Lokalspulen-Sendeeinrichtung (47, 47´), die dazu ausgebildet ist, Magnetresonanz-Übertragungssignale drahtlos zu senden; – einer Energieempfangseinrichtung (44, 50, 44´, 50´), die dazu ausgebildet ist, Energie drahtlos zu empfangen; – einer Energiebedarfsermittlungseinrichtung (45, 45´), die dazu ausgebildet ist, zu ermitteln, ob das Lokalspulensystem (100, 100´) eine Energiezufuhr benötigt, und – einer Bedarfssignal-Sendeeinrichtung (49, 49´), die dazu ausgebildet ist, ein Energiebedarfssignal zu senden, das anzeigt, dass das Lokalspulensystem (100, 100´) eine Energiezufuhr benötigt.
Magnetresonanzsystem (1), mit – einer Lokalspulenenergieversorgungsanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 11; und/oder – einem Lokalspulensystem nach Anspruch 12.