DE102012216007A1

DE102012216007A1 - MR Patiententisch mit integrierten RF Einrichtungen (RF PA)

Info

Publication number: DE102012216007A1
Application number: DE102012216007.8A
Authority: DE
Inventors: Patrick Gross
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2012-09-10
Filing date: 2012-09-10
Publication date: 2014-03-13
Also published as: CN103654782A; KR20140034090A; JP2014050715A; US20140073909A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein MRT und eine Patientenliege (104) für ein Magnetresonanztomographie-System (101), dadurch gekennzeichnet, dass in der Patientenliege (104) mindestens ein optionales (SWI1) RF-Sendesystem (RFPA1, RFPA2, MIX, V-S-S) und/oder mindestens ein optionales (SWI1) RF-Empfangssystem (RFPA1, RFPA2, MIX, V-S-E) für mindestens eine Lokalspule (106) vorgesehen ist, an welches RF-Sendesystem (RFPA1, RFPA2, MIX, V-S-S) und/oder RF-Empfangssystem (RFPA1, RFPA2, MIX, V-S-E) der Patientenliege (104) mindestens eine Lokalspule (106) anschließbar (I1, I2, SL) ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Patientenliege und ein MRT.
Magnetresonanzgeräte (MRTs) zur Untersuchung von Objekten oder Patienten durch Magnetresonanztomographie sind beispielsweise aus DE 10314215 B4 bekannt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine MRT-Patientenliege zu optimieren. Diese Aufgabe wird jeweils durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen und der Beschreibung angegeben.
Weitere Merkmale und Vorteile von möglichen Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Dabei zeigt:
1 schematisch ein MRT-System mit einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung einer Patientenliege.
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 (oft auch als Patiententisch bezeichnete) Patientenliege 104 (mit hier gestrichelt angedeuteten Stützen B und Rollen R) mit einem Untersuchungsobjekt (z.B. Körper z.B. eines Patienten) 105 (mit einer oder mehreren Lokalspulenanordnung(en) 106) in Richtung des Pfeils z gefahren werden kann, um durch ein bildgebendes Verfahren Aufnahmen des Patienten 105 zu generieren. Auf dem Patienten sind hier ein oder mehrere Lokalspulenanordnungen 106 angeordnet, mit welchen 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 (z.B. ein supraleitender 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. 1 ist nicht maßstabsgetreu (der supraleitende Magnet kann z.B. dicker sein). 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 Lokalspule und/oder über eine (z.B. mehrteilige = 108a, 108b, 108c) Körperspule 108 als 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 mit einem oder mehreren Hochfrequenzverstärker 111 (oder anders benannt RF-Verstärker(n) oder HF-Verstärker(n)) einem 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 B_G(x, y, z, t) zur selektiven Schichtanregung und zur Ortskodierung des Messsignals eingestrahlt werden. Die Gradientenspulen 112x, 112y, 112z werden von einer Gradientenspulen-Steuerungseinheit 114 (und ggf. über Verstärker Vx, Vy, Vz) 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 (1.5T–12T oder mehr). Wenn an ein MR Empfangssystem mehr Einzelantennen angeschlossen werden können, als Empfänger vorhanden sind, wird zwischen Empfangsantennen und Empfänger z.B. eine Schaltmatrix (auch 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.
1 zeigt insbesondere auch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgestalteten Patientenliege 104 für ein Magnetresonanztomographie-System 101, welche (MRT-)Patientenliege 104 hier mindestens ein RF-Sendesystem (RFPA1, RFPA2, MIX, V-S-S) und/oder mindestens ein RF-Empfangssystem (RFPA1, RFPA2, MIX, V-S-E) für mindestens eine Lokalspule aufweist, an welches RF-Sendesystem und/oder RF-Empfangssystem der Patientenliege 104 mindestens eine Lokalspule 106 (mit z.B. einer Buchse oder einem Stecker St) über eines von hier mehreren Interfaces I1, I2 (mit z.B. einem Stecker oder einer Buchse) anschließbar ist.
Bei der Entwicklung eines MRT-Systems sollen für zu einem Untersuchungsobjekt 105 zu sendende HF-Signale (S-S) und/oder von einem Untersuchungsobjekt zu empfangende (S-E) HF-Signale (nachfolgend auch als RF-Signale bezeichnet) Übertragungswege (radio−frequency paths) vorgesehen sein, die flexibel sind.
Nach einer zumindest intern bekannten Ausgestaltung erfordert für sogenannte ”multi−nuclear-spectroscopy” (z.B. Mehr-Kern-Spektroskopie) ein MR System dafür vorgesehenen Raum für Upgrades (Weiterentwicklungen) am Scanner und Verbindungen für das Transmit-System (Sendesystem) zum MR-Tisch. Vorstellbare künftige Optionen und Kapazitäten sind in aktuellen Plattformen in multi−nuclear-MRI Sendepfaden (transmit paths) zumindest intern angedacht.
Hier ist ein mögliches MRT-System mit ggf. mehreren unabhängigen lokalen Sendespulen A1–A4 einer oder mehrerer Lokalspulen vorgesehen, das in der Infrastruktur entsprechend flexibel gestaltet ist.
Eine Anregung der Kernspins von Atomkernen des Körpers 105 erfolgt über magnetische (RF-/HF-)Hochfrequenz-Anregungspulse B1 (x, y, z, t) die z.B. auch über mindestens eine Hochfrequenzantenne A1–A4 einer vereinfacht dargestellten Lokalspulenanordnung 106 (z.B. Lokalspule mit einem HF-Antennenarray, Kopfspule, Schulterspule, Fußspule etc.) eingestrahlt werden.
Hochfrequenz-Anregungspulse B1 (x, y, z, t) werden z.B. von einer Pulserzeugungseinheit 109 erzeugt, die von einer Pulssequenz-Steuerungseinheit 110 gesteuert wird, und zu sendende (HF-Anregungs-)Signale S-S erzeugt. Nach einer Verstärkung der zu sendenden (HF-Anregungs-)Signale S-S mit RF-Verstärkern 116, RFPA1, RFPA2, V-S-S (von denen z.B. alle oder einige in der Patientenliege 104 eingebaut sein können) werden sie zu einer oder mehreren (z.B. zwei, oder mehr als zwei oder mehr als acht oder mehr als sechzehn oder mehr als zweiunddreißig oder mehr als vierundsechzig oder mehr als sechsundneunzig etc) Hochfrequenzantennen A1, A2, A3, A4 in einer Lokalspule 106 oder in mehreren Lokalspulen geleitet und als Hochfrequenz-Anregungspulse B1 (x, y, z, t) gesendet.
Von der Lokalspule 106 können außerdem (nur oder insbesondere zusätzlich zum Senden) aus dem Untersuchungsobjekt 105 ausgestrahlte Signale S-E empfangen werden und/oder ggf. verstärkt (RF-PA1, RF-PA2) werden und/oder gemischt werden mit einem Mixer (MIX).
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind RF Sendesysteme (transmit systems) für eine oder mehrere Lokalspulen 106 in einer an einem MRT verwendbaren (z.B. anschließbaren und/oder mechanisch andockbaren) Patientenliege 104 vorgesehen, deren Signalleitungen SL (hier abschnittsweise) auch in der Patientenliege 104 verlaufen können, wobei die RF Sendesysteme und/oder RF Empfangssysteme auch zumindest teilweise (also z.B. ihre RF-PA1, RFPA2, Mischer, Schalteinrichtungen SW1, SW2 etc) in einer Patientenliege 104 angeordnet sein können.
Empfangssysteme (receive systems) für aus einem Untersuchungsobjekt 105 empfangene (HF-)Signale können ganz oder teilweise im Patiententisch vorgesehen sein, z.B. ein oder mehrere HF-Verstärker eines Empfangssystems, Mischer eines Empfangssystems etc.
Ein in der Patientenliege 104 angeordnetes optionales (z.B. optional schaltbares) RF-Sendesystem (RFPA1, RFPA2, MIX, V-S-S) und/oder RF-Empfangssystem (RFPA1, RFPA2, MIX, V-S-E) kann jeweils z.B. insofern optional implementiert sein, dass eine Schalteinrichtung (SWI1) wie z.B. ein (lokal betätigbarer oder vom MRT fernsteuerbarer) Umschalter SWI1 vorgesehen sein kann, je nach dessen Schalterstellung ein Signal zu (S-S) und/oder von (S-R) der Lokalspule 106 direkt (also nicht über die Verstärkungseinrichtung) oder über eine Verstärkungseinrichtung RFPA1 (mit ggf. Verstärkern V-S-S für zu sendende Signale S-S und/oder mit ggf. Verstärkern V-S-E für empfangene Signale S-E) geleitet wird.
Z.B. auch ein in der Patientenliege 104 angeordneter optionaler (z.B. optional schaltbarer) Mixer MIX eines RF-Sendesystems (RFPA1, RFPA2, MIX, V-S-S) und/oder RF-Empfangssystems (RFPA1, RFPA2, MIX, V-S-E) kann jeweils z.B. insofern optional implementiert sein als eine Schalteinrichtung (SWI2) wie z.B. ein (lokal betätigbarer oder vom MRT fernsteuerbarer) Umschalter SWI2 vorgesehen sein kann, je nach dessen Schalterstellung Signale zu (S-S) oder von (S-R) der Lokalspule 106 direkt (also nicht über den Mixer) oder über den Mixer MIX geleitet werden.
Derart muss nur eine relative generische Infrastruktur bereitgestellt werden für den Patiententisch, z.B. dessen Spannungsversorgung, Steuerungssignale (control signals), Bus-Signale, Taktsignale (clocks) und potentiell verschiedene Vorspannungen. Auch Voraussetzungen für MKO können in der Patientenliege implementiert sein.
Vorteile derartiger Ausgestaltungen können z.B. sein:

– Weniger Infrastrukturanforderungen an Standardsysteme, bessere Design-Kosten-Verhältnisse, und mehr unterschiedliche Anwendungsmöglichkeiten in der Zukunft,
– modulare Upgrade-(Weiterentwicklungs-)Möglichkeiten im Feld bzw. vor Ort am aufgebauten MRT, und Service durch (entsprechend Anforderungen durch Lokalspulen) umschaltbare Tische,
– die Möglichkeit einer umfassenden und/oder dedizierten Lösung, auch durch Integration spezieller Spulen in der Patientenliege.

Generell kann für ein lokales Senden (oder ”local transmit” oder Senden von z.B. HF-Signalen über mindestens eine Lokalspule) und insbesondere für vergleichsweise niederfrequente Atomkerne (lower frequency nuclei) die Leistung relativ niedrig sein. Ferner erlauben aktuelle RF-Leistungsverstärker, MRT-Systeme auch mit RF Amplifiern am Bore 103 eines MRT auszustatten. Diese erlauben eine Integration innerhalb eines Patiententischs, die spezielle Anpassungen in modularer Weise unterstützen kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10314215 B4 [0002]

Claims

Patientenliege (104) für ein Magnetresonanztomographie-System (101), dadurch gekennzeichnet, dass in der Patientenliege (104) mindestens ein optionales (SWI1) RF-Sendesystem (RFPA1, RFPA2, MIX, V-S-S) und/oder mindestens ein optionales (SWI1) RF-Empfangssystem (RFPA1, RFPA2, MIX, V-S-E) für mindestens eine Lokalspule (106) vorgesehen ist, an welches RF-Sendesystem (RFPA1, RFPA2, MIX, V-S-S) und/oder RF-Empfangssystem (RFPA1, RFPA2, MIX, V-S-E) der Patientenliege (104) mindestens eine Lokalspule (106) anschließbar (I1, I2, SL) ist.
Patientenliege nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens ein RF-Sendesystem (RFPA1, RFPA2, MIX, V-S-S) für mehrere Lokalspulen (106) aufweist, an das (RFPA1, RFPA2, MIX, V-S-S) die Lokalspulen (106) anschließbar (I1, I2, SL) sind.
Patientenliege nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie dazu ausgebildet ist, von einer Pulserzeugungseinheit (109) erzeugte Signale (S-S) durch einen oder mehrere RF-Verstärker (RFPA1, RFPA2, V-S-S) in der Patientenliege (104) zu einer oder mehreren Hochfrequenzantenne (A1, A2, A3, A4) in einer Lokalspule (106) oder mehreren Lokalspulen (106) zu übertragen, die zum Senden von Hochfrequenz-Anregungspulsen (S-S) ausgebildet sind.
Patientenliege nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie dazu ausgebildet ist, von einer Pulserzeugungseinheit (109) erzeugte Hochfrequenz-Anregungspulse (S-S) über einen oder mehrere RF-Verstärker (V-S-S) in der Patientenliege (104) zu einer oder mehreren Hochfrequenzantennen (A1–A4) in einer Lokalspule (106) oder mehreren Lokalspulen (106) zu übertragen, insbesondere auch über ein Interface (I1, I2) an der Patientenliege (104) für mindestens einen Anschlussstecker (St) oder eine Anschlussbuchse einer Verbindung (K) zu mindestens einer Lokalspule (106).
Patientenliege nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Patientenliege (104) mindestens ein RF-Empfangssystem (RFPA1, RFPA2, MIX, V-S-E) für mindestens eine Lokalspule (106) aufweist, welches RF-Empfangssystem (RFPA1, RFPA2, MIX, V-S-E) einen Mischer (MIX) zum Mischen aus dem untersuchten Objekt (105) empfangener Signale (S-E) aufweist, insbesondere zum Mischen aus dem untersuchten Objekt (105) über mehrere Hochfrequenzantennen (A1, A2, A3, A4) empfangener Signale (S-E).
Patientenliege nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Patientenliege (104) mindestens ein RF-Empfangssystem (RFPA1, RFPA2, MIX, V-S-E) für mindestens eine Lokalspule (106) aufweist, welches RF-Empfangssystem einen oder mehrere Verstärker (RFPA1, RFPA2, V-S-E) zum Verstärken aus dem untersuchten Objekt (105) empfangener Signale (S-E) aufweist, insbesondere einen oder mehrere RF-Verstärker (V-S-E).
Patientenliege nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein an der Patientenliege (104) angeordnetes optionales RF-Sendesystem (RFPA1, RFPA2, MIX, V-S-S) und/oder RF-Empfangssystem (RFPA1, RFPA2, MIX, V-S-E) jeweils über eine Schalteinrichtung (SWI1) in Abhängigkeit von deren (SWI1) Schaltzustand entweder schaltbar oder umgehbar ist.
Patientenliege nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein in der Patientenliege (104) angeordneter, optionaler Mixer (MIX) eines RF-Sendesystems (RFPA1, RFPA2, MIX, V-S-S) und/oder RF-Empfangssystems (RFPA1, RFPA2, MIX, V-S-E) jeweils über eine Schalteinrichtung (SWI2) in Abhängigkeit von deren (SWI2) Schaltzustand entweder schaltbar oder umgehbar ist.
Patientenliege nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Sende-Empfangs-Weiche (118) in der Patientenliege (104) angeordnet ist.
Patientenliege nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine optionale Sende-Empfangs-Weiche (MIX; 118) in der Patientenliege (104) angeordnet ist, die insofern optional ist, als sie jeweils über eine Schalteinrichtung in Abhängigkeit von deren Schaltzustand in den Signalpfad (SL) für Empfangssignale (S-E) und/oder für Sendesignale (S-S) schaltbar ist.
Magnetresonanztomographie-System (101) mit einer Patientenliege (104) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche.