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Die Erfindung betrifft einen Magnetresonanztomographen mit einer Anzahl von Empfangsspulen sowie die Empfangsspulen selbst.
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Bei einem Magnetresonanztomographen kommen zur Aufzeichnung elektromagnetischer Signale häufig sogenannte Oberflächenspulen als Empfangsspulen zum Einsatz, die in unmittelbarer Nähe zu dem zu untersuchenden Körperabschnitt eines Patienten positioniert werden. Dabei sind für verschiedene Untersuchungen und für verschiedene zu untersuchende Körperregionen unterschiedliche Oberflächenspulen vorgesehen, welche konstruktiv an den jeweiligen Verwendungszweck angepasst sind. Allerdings sind die Oberflächenspulen weniger Teil des Magnetresonanztomographen, sondern vielmehr Zubehör für den Magnetresonanztomographen, wobei eine entsprechende Oberflächenspule für den Gebrauch relativ zum zu untersuchenden Patienten positioniert und zudem mit dem Magnetresonanztomographen signaltechnisch und/oder versorgungstechnisch verbunden werden muss. Ist eine entsprechende Oberflächenspule hingegen gerade nicht im Gebrauch, so ist diese mit dem Magnetresonanztomographen nicht verbunden und wird an einer Lagerstelle aufbewahrt.
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Dies hat zur Folge, dass ein Bediener des Magnetresonanztomographen für jede Untersuchung eine geeignete Empfangsspule auswählen, positionieren und mit dem Magnetresonanztomographen verbinden muss, was mitunter mit einem relativ hohen Zeit- und Arbeitsaufwand verbunden ist. Zudem steht für einen Magnetresonanztomographen, zum Beispiel aus Kostengründen, häufig nur eine relativ kleine Auswahl an Empfangsspulen zur Verfügung, so dass für einige Patienten und/oder einige Untersuchungen nur bedingt angepasste Empfangsspulen eingesetzt werden müssen. Infolge dessen ist dann beispielsweise die Qualität der Bildaufnahmen beeinträchtigt, die Untersuchungsdauer erhöht und/oder der Patient reagiert auf die verwendete Empfangsspule mit klaustrophobischen Angstattacken.
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Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Magnetresonanztomographen und verbesserte Empfangsspulen anzugeben.
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Die Aufgabe bezüglich der Empfangsspulen wird erfindungsgemäß durch ein Empfangsspulensystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die rückbezogenen Ansprüche beinhalten teilweise vorteilhafte und teilweise für sich selbst erfinderische Weiterbildungen dieser Erfindung.
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Das Empfangsspulensystem ist für einen Magnetresonanztomographen vorgesehen und umfasst eine Anzahl von Empfangsspulen sowie eine Haltevorrichtung zur Positionierung der Empfangsspulen, wobei die Haltevorrichtung an einem Patiententisch positioniert ist und wobei die Empfangsspulen schwenkbar am Patiententisch befestigt sind. Anstatt also einzelne Empfangsspulen als Zubehör für einen Magnetresonanztomographen vorzusehen, wird stattdessen ein auf den Magnetresonanztomographen abgestimmtes Empfangsspulensystem genutzt, welches zumindest mit Hilfe der Haltevorrichtung an den jeweiligen Patienten, also die Ausdehnung des Körpers des Patienten, und die jeweilige Untersuchung, insbesondere die zu untersuchende Körperregion, angepasst werden kann.
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Die Anpassung erfolgt dabei nicht nur zugunsten einer möglichst kurzen Untersuchungsdauer und/oder einer möglichst hohen Qualität der erzeugten Bilddaten, sondern der Bediener des Magnetresonanztomographen ist auch in der Lage, durch eine Anpassung der Positionierung der für die Untersuchung verwendeten Empfangsspulen die Untersuchung für den Patienten angenehmer und komfortabler zu gestalten. Wenn beispielsweise ein Patient zu Klaustrophobie neigt, so erlaubt das Empfangsspulensystem dem Bediener, die verwendeten Empfangsspulen derart zu positionieren, dass sich der Patient weniger eingeengt fühlt, was zwar typischerweise zu Einbußen bei der Qualität der erzeugten Bilddaten und/oder zu einer Verlängerung der Untersuchungsdauer führt, wodurch sich aber Angstattacken beim Patienten vermeiden lassen, welche in der Regel einen Abbruch der Untersuchung notwendig machen oder aber dazu führen, dass die generierten Bilddaten aufgrund der körperlichen Reaktion des Patienten unbrauchbar sind.
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Da die Empfangsspulen am Patiententisch befestigt sind, ist darüber hinaus das Risiko für eine Beschädigung der Empfangsspulen während der Positionierung reduziert, da diese beispielsweise dem Bediener nicht aus der Hand gleiten und zu Boden fallen können. Auch eine Beschädigung durch unsachgemäße Lagerung oder durch Stöße ist bei einem solchen Empfangsspulensystem deutlich unwahrscheinlicher.
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Zweckmäßig ist dabei eine Variante des Empfangsspulensystems, bei der der Patiententisch ein Liegebrett umfasst, auf dem der Patient für die Untersuchung positioniert wird, und bei der das Liegebrett mitsamt der Haltevorrichtung verfahrbar ist. Magnetresonanztomographen mit einem Patiententisch, bei dem der Patiententisch, oder zumindest ein Teil des Tisches, auf dem der Patient positioniert wird, verfahrbar ist, sind dem Fachmann prinzipiell bekannt und werden derzeit auch eingesetzt. Hierdurch soll die Positionierung des Patienten auf dem Patiententisch erleichtert werden, weswegen der Patiententisch vor der Untersuchung möglichst gut zugänglich ist. Für die Untersuchung wird der Patiententisch, oder zumindest der verfahrbare Teil des Patiententisches, dann mitsamt dem Patienten hin zu der Baugruppe des Magnetresonanztomographen verfahren, mit deren Hilfe das elektromagnetische Feld für die Untersuchung generiert wird. In der Position, in der die Untersuchung dann stattfindet, sind der Patiententisch und der Patient dann typischerweise von der entsprechenden Baugruppe zumindest teilweise umgeben, so dass in dieser Situation keine gute Zugänglichkeit zum Patienten und zum Patiententisch gegeben ist. Im Falle des hier vorgestellten Empfangsspulensystems wird mit dem verfahrbaren Teil des Patiententisches, hier dem Liegebrett, zudem die Haltevorrichtung mit dem Liegebrett und dem Patienten verfahren, wodurch sich die für die Untersuchung vorgesehenen Empfangsspulen für die Untersuchung in einer gut zugänglichen Position des Liegebrettes relativ zum Patienten positionieren lassen und nachfolgend mit dem Liegebrett verfahren lassen, ohne dass sich dabei deren Position relativ zum Patienten ändert.
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Bevorzugt wird zudem eine Variante des Empfangsspulensystems, bei der die Empfangsspulen um eine erste Schwenkachse schwenkbar sind, die in einem Randbereich des Liegebretts und parallel zu einer Längsrichtung angeordnet ist, und bei der das Liegebrett in Längsrichtung verfahrbar ist. Diese Ausführung hat sich als besonders zweckmäßig herausgestellt, insbesondere da sie technisch einfach umzusetzen ist, für den Bediener eine gute Zugänglichkeit gegeben ist und die Handhabung leicht verständlich ist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Variante des Emfangsspulensystems, weist die Haltevorrichtung zur Positionierung der Empfangsspulen einen mehrstufigen Verstellmechanismus derart auf, dass die Empfangsspulen zur Positionierung durch eine lineare Bewegung aus einer Parkposition in eine Schwenkposition verschoben werden, nachfolgend durch eine Schwenkbewegung um eine erste Schwenkachse gedreht werden und an einem auf dem Patiententisch positionierten Patienten ausgerichtet werden. Dabei ist die Schwenkbewegung bevorzugt in der Parkposition und/oder die lineare Bewegung nach Verschwenkung aus der Schwenkposition heraus gesperrt. Ziel ist es dabei insbesondere, eine einfache Bedienung sicherzustellen, was beispielsweise durch einen durch Sperrmechanismen vorgegebenen Ablauf bei der Positionierung der Empfangsspulen erreicht wird. Zudem werden die Empfangsspulen mit Hilfe des Verstellmechanismus bei Nichtgebrauch in die Parkposition verbracht, so dass diese dann raumsparend und sicher untergebracht sind. Gleichzeitig erlaubt der mehrstufige Verstellmechanismus eine relativ präzise und auf den jeweiligen Patienten sowie die jeweilige Untersuchung abgestimmte Positionierung der Empfangsspulen relativ zum Körper des Patienten.
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In vorteilhafter Weiterbildung ist zur Positionierung der Empfangsspulen für den Verstellmechanismus eine zweite Schwenkachse vorgesehen, die parallel zur ersten Schwenkachse ausgerichtet ist, wobei zumindest eine Empfangsspule um die zweite Schwenkachse verschwenkbar und entlang dieser verschiebbar ist. Dabei gilt es stets einen möglichst einfachen Verstellmechanismus zu realisieren, bei dem die Ausrichtung der Empfangsspulen bevorzugt mittels einfacher Drehbewegungen jeweils um eine Drehachse und einfache Linearbewegungen entlang jeweils einer Verschiebeachse bewerkstelligt werden. Hierdurch lässt sich der Verstellmechanismus beispielsweise durch einfache Drehgelenke und einfache Schubgelenke realisieren.
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Bevorzugt wird außerdem eine Ausgestaltung des Empfangsspulensystems, bei der die Haltevorrichtung zur Weiterleitung von elektromagnetischen Signalen eingerichtet ist. Hierdurch ist es möglich, die Empfangsspulen bei Bedarf mit elektrischer Energie zu versorgen und/oder in die Empfangsspulen eingekoppelte elektromagnetische Signale als Messsignale über die Haltevorrichtung weiterzuleiten und schließlich dem Magnetresonanztomographen, genauer einer dafür vorgesehenen Steuerungs- und Signalverarbeitungseinheit, zuzuführen. Auf diese Weise lassen sich Kabelverbindungen, wie sie bei Empfangsspulen und insbesondere bei Oberflächenspulen nach dem Stand der Technik üblich sind, in dem Bereich vermeiden, in dem möglichst viel Freiraum zur Positionierung des Patienten und zur Positionierung der Empfangsspulen benötigt wird.
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Darüber hinaus ist eine Variante des Empfangsspulensystems zweckmäßig, bei der unterschiedliche Empfangsspulen vorgesehen sind. Zumindest eine Empfangsspule ist dabei bevorzugt derart gestaltet, dass diese im Falle der Nutzung einen Bereich abdeckt, der sich zumindest weitgehend über die gesamte Breite des Liegebretts erstreckt. Alle am Liegebrett befestigten Spulen sind vorzugsweise lediglich an einer Längsseite des Liegebretts angeordnet.
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Bevorzugt wird weiter eine Variante des Empfangsspulensystems, bei der zumindest eine Empfangsspule des Empfangsspulensystems anpassbar ist. Jene Anpassbarkeit dieser Empfangsspule beschränkt sich dabei jedoch nicht auf eine einfache Möglichkeit zur Umpositionierung der Empfangsspule, sondern die Empfangsspule soll bevorzugt zudem an die Oberflächenform der Körperregion des Patienten anpassbar sein, die mit Hilfe der entsprechenden Empfangsspule untersucht werden soll.
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Von Vorteil ist zudem eine Variante des Empfangsspulensystems, bei der zumindest eine Empfangsspule für eine automatisierte Anpassung eingerichtet ist. Diese Spule richtet sich dann automatisch und bevorzugt vollautomatisch auf der Basis vorgegebener Abstandsparameter relativ zum Körper des Patienten aus. Hierdurch lässt sich der Bedienkomfort für den Bediener steigern und die Wahrscheinlichkeit für Bedienfehler reduzieren.
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Vorteilhaft ist des Weiteren eine Empfangsspulenvariante, bei der zumindest eine Empfangsspule Abstandssensoren aufweist, mit deren Hilfe sich der Abstand zwischen der Empfangsspule und dem Patienten messtechnisch erfassen lassen. Diese dienen dann zur Unterstützung des Bedieners bei der Positionierung der Empfangsspule relativ zum Körper des Patienten.
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Die gestellte Aufgabe, einen verbesserten Magnetresonanztomographen anzugeben, wird erfindungsgemäß durch einen Magnetresonanztomographen mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst.
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Der Magnetresonanztomograph ist mit einem Empfangsspulensystem nach einer der zuvor beschriebenen Varianten ausgestattet und bevorzugt derart eingerichtet, dass eine automatisierte Anpassung des Empfangsspulensystems an den jeweiligen Patienten und die jeweilige Untersuchung vorgenommen werden kann. Für eine entsprechende automatisierte Anpassung sind beispielsweise Abstandssensoren sowie eine Steuerungs- und Auswerteeinheit vorgesehen, so dass die entsprechenden Empfangsspulen auf der Basis der Sensordaten und vorgegebener Abstandsparameter relativ zum Körper des Patienten ausgerichtet werden. Alternativ ist es vorgesehen als Sollwert für eine automatisierte Anpassung einen Wert oder Wertebereich für das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR: signal to noise ratio) der mittels der Empfangsspulen detektierten Messsignale vorzugeben. Dabei hat sich ein Wert zwischen 20 und 30 als günstig erwiesen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung eines Magnetresonanztomographen,
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2 eine vergrößerte Darstellung des Magnetresonanztomographen mit Empfangsspulen in einer Parkstellung,
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3 die vergrößerte Darstellung des Magnetresonanztomographen mit den Empfangsspulen in einer Schwenkposition,
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4 die vergrößerte Darstellung des Magnetresonanztomographen mit den Empfangsspulen in einer ausgerichteten Stellung,
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5–6 je in einer perspektivischen Darstellung eine alternative Variante des Magnetresonanztomographen mit mehreren Empfangsspulen einmal in Parkstellung und einmal mit ausgewählten Empfangsspulen in Einsatzstellung,
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7–12 in verschiedenen Schnittdarstellungen verschiedene Körperregionen eines Patienten und daran angepasste Empfangsspulen,
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13 eine Schnittdarstellung mit gegebenem Abstand zwischen einer Körperoberfläche und einer Empfangsspule und
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14 eine Empfangsspule mit Abstandssensoren.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ein hier vorgestelltes Empfangsspulensystem 2 ist für einen Magnetresonanztomographen 4 vorgesehen und umfasst mehrere Empfangsspulen 6, mit deren Hilfe sich elektromagnetische Signale messtechnisch erfassen lassen, wobei die so erfassten Signale zur Generierung von Bilddaten nach an sich bekanntem Prinzip herangezogen werden.
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Eine Baugruppe des Magnetresonanztomographen 4 ist eine hohlzylinderförmige Basiseinheit 10, in deren Inneren, auch Tunnel 12 genannt, elektromagnetische Felder für eine Untersuchung des Patienten 8 generiert werden. Zudem ist ein Patiententisch 14 mit einem Liegebrett 16 vorgesehen, welcher, wie in 1 gezeigt, außerhalb der Basiseinheit 10 positioniert ist.
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Seitlich am Liegebrett 16 ist eine verstellbare Halterung 18 positioniert, mit deren Hilfe die Empfangsspulen 6 am Liegebrett 16 befestigt sind und mit deren Hilfe die Empfangsspulen 6 relativ zum Patienten 8 ausgerichtet werden können. Die Halterung 18 ist dabei derart gestaltet, dass das Liegebrett 16 mitsamt der Halterung 18 und den für die vorgesehene Untersuchung ausgerichteten und positionierten Empfangsspulen 6 in den Tunnel 12 verfahrbar sind, ohne dass sich dadurch die relative Position der Empfangsspulen 6 zum Patienten 8 verändert.
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Darüber hinaus ist die Halterung 18 derart gestaltet, dass die Empfangsspulen 6 unabhängig voneinander einsetzbar und relativ zum Patienten 8 ausrichtbar sind, so dass in Abhängigkeit der jeweiligen vorgesehenen Untersuchung nur bestimmte Empfangsspulen 6 zum Einsatz kommen. Hierzu umfasst das Empfangsspulensystem 2 unterschiedlich gestaltete Empfangsspulen 6, also zum Beispiel eine Empfangsspule 6 für Untersuchungen im Kopfbereich, eine Empfangsspule 6 für Untersuchungen im Rumpfbereich, Empfangsspulen 6 zur Untersuchung eines Armes usw. Aufgebaut ist eine jede Empfangsspule 6 hierbei aus mehreren gewebeartige Spulen umfasst, die in ein aus Fasern aufgebautes Material eingebunden sind und einander teilweise überlappen, um so ein gutes Signal-Rausch-Verhältnis zu begünstigen.
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Für die sich in Form und Größe unterscheidenden Empfangsspulen 6 ist jeweils ein prinzipiell gleichartig aufgebauter Verstellmechanismus vorgesehen, so dass die Halterung 18 aus mehreren gleichartigen Modulen aufgebaut ist. Jener Verstellmechanismus umfasst ein Gleitlager 20, mit dessen Hilfe die entsprechende Empfangsspule 6 aus einer Parkstellung, wie sie in 2 dargestellt ist, durch eine lineare Verschiebung angehoben wird. Im Zuge dieser Verschiebung in Hubrichtung 22 rastet ein zylinderförmiger Bolzen 24 in einer Aufnahme 26 ein, wodurch der Bolzen 24 und die Aufnahme 26 in der Folge als Scharniergelenk wirken und wodurch eine zuvor gesperrte Schwenkbewegung freigegeben wird. Daraufhin lässt die Empfangsspule 6 um das entsprechende Scharniergelenk verschwenken und somit aus einer in 3 dargestellten Schwenkposition in eine in 4 dargestellte Lage in Schwenkrichtung 38 drehen. Mit Hilfe eines Drehschubgelenks 30 lässt sich die Empfangsspule 6 schließlich in eine Stellrichtung 32 längs des Patienten 8 verschieben und zudem um eine zweite Schwenkachse parallel zur Schwenkachse des Scharniergelenks aus Bolzen 24 und Aufnahme 26 verschwenken. Auf diese Weise ist es möglich, jede Empfangsspule 6 relativ zum Patienten 8 auszurichten und somit günstig für die vorgesehene Untersuchung zu positionieren.
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Welche der zur Verfügung stehenden Empfangsspulen 6 zum Einsatz kommen und nach diesem Prinzip ausgerichtet werden, hängt von der vorgesehenen Untersuchung ab. Der Bediener wählt, wie in 5 und 6 angedeutet, je nach „region of interest“ 38 (kurz: ROI), also je nach ausgewählter Untersuchungsregion, die geeignete Anzahl und/oder die geeignet geformten Empfangsspulen 6 aus und positioniert diese dann mittels der Halterung 18 günstig relativ zum Patienten 8.
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Um die Flexibilität des Empfangsspulensystems 2 weiter zu steigern, sind die Empfangsspulen 6 darüber hinaus gemäß einer Ausgestaltungsvariante anpassbar und insbesondere quasi plastisch jedoch reversibel verformbar, so dass diese wie in 7 bis 12 abgebildet, an die Form der zu untersuchenden Körperregion, also zum Beispiel an die Form eines Beines oder die Form des Brustkorbes, des Patienten 8 angepasst werden können. Die Anpassung erfolgt dabei derart, dass ein vorgegebener Sollwert für den Abstand d zwischen der Empfangsspule 6 und der Oberfläche des Körpers des Patienten 8 erreicht wird. Dazu sind, wie in 14 gezeigt, an den Empfangsspulen 6 Abstandssensoren 34 angebracht, mit deren Hilfe der aktuell gegebene Abstand d zwischen der jeweiligen Empfangsspule 6 und der Oberfläche des Körpers des Patienten 8 messtechnisch erfasst wird, so dass ein Vergleich mit dem vorgegebenen Sollwert möglich ist. Durch Variation des aktuell gegebenen Abstandes d lässt sich dann der vorgegebene Sollwert erreichen, wobei die Variation entweder durch einen Bediener vorgenommen wird oder aber durch eine automatisierte Verstellung mittels einer Steuerungs- und Auswerteeinheit.
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Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Empfangsspulensystem
- 4
- Magnetresonanztomograph
- 6
- Empfangsspule
- 8
- Patient
- 10
- Basiseinheit
- 12
- Tunnel
- 14
- Patiententisch
- 16
- Liegebrett
- 18
- Halterung
- 20
- Gleitlager
- 22
- Hubrichtung
- 24
- Bolzen
- 26
- Aufnahme
- 28
- Schwenkrichtung
- 30
- Drehschubgelenk
- 32
- Stellrichtung
- 34
- Abstandssensor
- d
- Abstand
