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Die Erfindung betrifft ein Gerät zur zumindest teilweisen Einführung in einen Körper, wobei das Gerät mindestens eine in den Körper miteinführbare MR-Spule aufweist. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf medizinische Sonden wie Endorektalsonden, Vaginalsonden oder Schlucksonden, aber z. B. auch auf Implantate usw.
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Die Bildgebung in der Magnetresonanztomographie (auch als MRT oder MRI abgekürzt) beruht auf in einem B0-Grundfeld ausgerichteten Spins von Atomkernen. Für viele Anwendungen ist eine Homogenität des B0-Grundfelds (d. h., ein Vorliegen einer gleichen Feldstärke in einem großen dreidimensionalen Raum) von hoher Bedeutung für eine Bildqualität und auch für eine räumliche Registrierung der Bilder. Wichtig für viele Bildgebungstechniken ist dabei eine Verwendung von Fettsättigungstechniken. Bei einer Fettsättigungstechnik wird das Fettgewebe, das in vielen Kontrastarten ein starkes Signal gibt, ausgeblendet. Das Ausblenden ist häufig entscheidend für eine diagnostische Verwertbarkeit der MR-Bilder, da pathologisches Gewebe in vielen Sequenztypen ein ähnliches oder gleiches Kontrastverhalten zeigt wie Fett. Daher ist eine gut funktionierende Fettsättigung für viele Fragestellungen von großer Bedeutung.
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Es gibt heute verschiedene Verfahren zur Fettsättigung, wie z. B. das sog. Dixon-Verfahren oder die spektrale Fettsättigung. Bei der spektralen Fettsättigung und verwandten Techniken wird die Tatsache genutzt, dass Fett und Wasser leicht unterschiedliche Resonanzfrequenzen aufweisen (Abweichung von Fett zu Wasser von ca. 3,1 ppm). Ein starker Sendepuls auf der Fett-Frequenz kann das Signal des Fetts unterdrücken, ohne die Bildgebung der zu den Wassermolekülen gehörenden Protonen zu beeinflussen. Die Funktionsfähigkeit aller Techniken, die auf der spektralen Trennung von Fett und Wasser beruhen, hängt aber von der Homogenität des B0-Grundfeldes ab. Wenn das B0-Grundfeld in ähnlicher Größenordnung wie die spektrale Trennung von Fett und Wasser (ca. 3,1 ppm) variiert, können die Fett- und die Wasserresonanzen spektral nicht mehr getrennt werden.
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Heutige supraleitende Magnete erlauben Magnetfeld-Homogenitäten mit Abweichungen von weniger als 1 ppm über ein Volumen von ca. 30 × 40 × 50 cm. Probleme mit der Fettsättigung treten daher eher in weit außenliegenden Bereichen der Anatomie auf (z. B. im Bereich einer Schulter oder eines Halses), welche sich aufgrund des mangelnden Platzangebots im Kern eines MR-Magneten auch nicht mittig lagern lassen.
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Noch kritischer als die (bekannten und deterministischen) Inhomogenitäten des B0-Grundfeldes sind die vom Gewebe eines Patienten selbst eingebrachten Inhomogenitäten. Das menschliche Gewebe weist eine relative magnetische Permeabilität auf, die von 1,000000 verschieden ist. Dadurch führen insbesondere die Diskontinuitäten von Luft und Gewebe zu starken B0-Verzerrungen. Auch die inhomogene Verteilung von Wasser, Luft, Knochen, Fett usw. im menschlichen Körper führt zu einer für jeden Patienten anderen Verzerrung des B0-Grundfelds.
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Bei der Untersuchung von in einem Körper liegendem Gewebe werden für manche Anwendungen ”Sonden” verwendet, die MR-Empfangsspulen und/oder MR-Sendespulen aufweisen und die durch eine Körperöffnung in den Körper eingeführt werden. Beispiele hierfür stellen eine Endorektalsonde für eine Prostatauntersuchung, eine Vaginalsonde für eine Cervixuntersuchung oder eine „Schlucksonde” für Anwendungen im Mund, Speiseröhre, Magen/Darm oder eine Sonde zur Bildgebung in operativ geschaffenen Körperöffnungen dar.
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3 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Skizze eines MR-Aufbaus zur Prostatauntersuchung. Ein männlicher Körper K ist dabei in eine Untersuchungsröhre (o. Abb.) eingeführt worden. Die Untersuchungsröhre weist insbesondere eine in Bezug auf den Körper vordere PPA (”Pelvic Phased Array”)-MR-Spule 101 und eine hintere PPA-MR-Spule 102 auf. Zudem ist in dem Körper K eine Endorektalsonde 103 eingeführt worden, welche einen aufweitbaren Gerätekopf 104 (auch als ”Endospule” bezeichnet) aufweist. Der Gerätekopf 104 wird in die Nähe der Prostata P gebracht. Eine Längs- und Einführungsrichtung, des Gerätekopfs 104 entspricht hier der horizontalen z-Richtung. Das B0-Grundfeld ist idealerweise parallel zu der z-Richtung ausgerichtet.
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Die oben beschriebenen Sonden sind normalerweise schmal gestaltet, um sie leicht durch die Körperöffnung einführen zu können und werden dann aufgeweitet, um die darin enthaltenen (z. B. als Antennen wirkenden) MR-Spulen entsprechend aufzuspannen und an das zu untersuchende Gewebe anzupressen. Die Aufweitung erfolgt meist durch Aufpumpen mit Luft. Solche Sonden sind beispielsweise von der Firma Siemens unter dem Handelsnamen ”MEDRAD” erhältlich.
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Zur Verringerung von Suszeptibilitätsproblemen an der Luft/Gewebe-Grenze werden in Forschungsanwendungen auch Flüssigkeiten eingefüllt. Das Einfüllen von Flüssigkeiten in eine Sonde, die sich in einem Körperinneren befindet, ist jedoch sowohl unter Sicherheitsaspekten, unter Workflowgesichtspunkten (kompliziertes Handling) als auch technisch (aufgrund einer Wechselwirkung der Flüssigkeit mit einer Elektronik) als kritisch einzuordnen.
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4 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Skizze eines Gerätekopfs, hier beispielsweise in Form des Gerätekopfs 104, einer möglichen Sonde, insbesondere der Endorektalsonde 103. Der Gerätekopf 104 (oder ”Endospule”) weist einen Tragstab 105 auf, der in z-Richtung ausgerichtet ist, in der auch das B0-Grundfeld ausgerichtet ist. An dem Tragstab 105 sind zwei MR-Spulen 106 und 107 befestigt, die von einer mittels Luft L aufblasbaren Hülle 108 (z. B. aus flexiblem Kunststoff) umgeben sind. Im aufgeblasenen Zustand weist die Hülle 108 eine z. B. ellipsoide oder zylindrische Grundform auf. Im aufgeblasenen Zustand sind die MR-Spulen 106 und 107 mit aufgeweitet, während sie in einem zusammengefallenen Zustand der Hülle 108 einen kleineren Raum einnehmen. Dazu mögen die MR-Spulen 106 und 107 z. B. flexibel ausgebildet sein. Im aufgeblasenen Zustand stehen die MR-Spulen 106 und 107 senkrecht aufeinander. Sie mögen insbesondere als Empfangsspulen oder Empfangsantennen dienen und entsprechende Empfangssignale Rx1 und Rx2 für eine MR-Spektroskopieuntersuchung ausgeben. In die MR-Spulen 106 und 107 sind hier Kondensatoren C als Tiefpassfilter eingesetzt.
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Die Tatsache, dass ein in einem Körper K befindliches Objekt wie eine Sonde (z. B. 103) eine andere Suszeptibilität als der Körper K aufweist, erzeugt gerade im Bereich des abzubildenden Organs (z. B. einer Prostata P), das meist nahe an einer MR-Spule liegt, B0-Unterschiede, die zu Bildqualitätsproblemen führen können.
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Dabei kann eine kugelförmige (oder im weitesten Sinne zu einer Kugel ähnliche) Struktur, die einen Suszeptibilitätsunterschied zu dem umliegenden Gewebe aufweist, annähernd als ein magnetischer Dipol betrachtet werden. Falls die (zunächst als konstant angenommene) Suszeptibilität im Inneren der Kugel kleiner ist als die Suszeptibilität des angrenzenden Gewebes, ergibt sich eine Feldverringerung durch die verdrängende Wirkung des stärker diamagnetischen Materials der Kugel. Es wird auch gesagt, dass ”die Kugel das Feld verdrängt”. Ist hingegen die Suszeptibilität im Inneren der Kugel größer als die Suszeptibilität des angrenzenden Gewebes, wird eine Feldverringerung durch die verdrängende Wirkung des stärker diamagnetischen Gewebes bewirkt, so dass ”die Kugel das Feld anzieht”. Eine aufgeblasene Sonde mit in etwa kugelförmiger Grundform entspricht dem letzteren Fall. Das zu untersuchende Organ befindet sich häufig in einer Lage in Bezug auf die Sonde, in welcher ein relativ starker B0-Feldgradient vorliegt, der zu den oben genannten Problemen führt. Die zugehörige Feldstörung entspricht also einem sog. ”magnetischen Dipol”.
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DE 699 32 370 T2 offenbart eine lokalisierte Magnetfeld-Shimspule zur Korrektur lokalisierter Ungleichmäßigkeiten in einem lokalen Bereich eines Hauptmagnetfelds in einem Magnetresonanzbildgebungssystem, die Folgendes umfasst: eine Vielzahl von leitenden Elementen, die mit einer Stromquelle verbunden sind, wobei die Vielzahl von leitenden Elementen vorgesehen ist, um angrenzend an eine lokalisierte Region eines abzubildenden Objekts angeordnet zu werden, so dass durch die leitenden Elemente fließender Strom ein lokalisiertes Magnetfeld erzeugt; wobei das lokalisierte Magnetfeld im Wesentlichen gleich groß und entgegengesetzt zu lokalisierten Ungleichmäßigkeiten ist, die im Hauptmagnetfeld des Magnetresonanzbildgebungssystems aufgrund der geometrischen Form des Objekts und der magnetischen Suszeptibilität in der abzubildenden lokalisierten Region entstehen, wobei mit jedem leitenden Element ein in Reihe geschaltetes Paar aus Drosselspule und Widerstand bzw. ein in Reihe geschaltetes Paar aus Widerstand und Kondensator-Spulen-Schwingkreis verbunden ist, wobei die Drosselspulen bzw. Kondensator-Spulen-Schwingkreise so bemessen sind, dass sie Ströme mit Frequenzen, die im Wesentlichen einer Resonanzfrequenz des Magnetresonanzsystems entsprechen, unterdrücken, und wobei die Widerstände so bemessen sind, dass sie für die Symmetrie des durch jedes leitende Element fließenden Stroms sorgen.
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DE 694 09 833 T2 offenbart eine Kernspinresonanz-Bilderzeugungsvorrichtung zum Abbilden eines ausgewählten Körperteils eines Patienten, enthaltend: eine Hauptmagnetfeldeinrichtung und eine Gradientenmagnetfeld-Erzeugungseinrichtung, von denen die Hauptfeldmagneteinrichtung zum Erzeugen eines Hauptmagnetfelds dient, in welchem der Induktionsfluss des Hauptmagnetfelds ortsfest ist und sich in einer festen Richtung relativ zu den drei zu einander orthogonalen Achsen eines dreidimensionalen räumlichen Referenzsystems erstreckt, die Gradientenmagnetfeld-Erzeugungseinrichtung in dem Hauptmagnetfeld in der Nähe des abzubildenden Körperteils positionierbar ist, wobei das Kernspinresonanz-Bilderzeugungssystem gekennzeichnet ist durch eine Schienen-Spulenanordnung, welche aufweist: (a) ein formanpassbares Futter, welches eine Innenzone definiert, in der der abzubildende Körperteil für die magnetische Resonanzbilderzeugung einführbar ist, wobei das formanpassbare Futter in seiner Form derart anpassbar ist, dass die Schienen-Spulen-Anordnung gut an dem abzubildenden Körperteil sitzt; und (b) Gradientenmagnetspulen, die außerhalb von dem formanpassbaren Futter, dieses umgebend, angeordnet sind, um ein erstes, ein zweites und ein drittes magnetisches Gradientenfeld zu erzeugen, wobei die Gradientenmagnetspulen an dem formanpassbaren Futter derart befestigt sind, dass das erste, das zweite und das dritte magnetische Gradientenfeld zueinander senkrecht stehen und die Richtung des Induktionsflusses des ersten, des zweiten und des dritten magnetischen Gradientenfelds in Bezug auf die Schienen-Spulenanordnung stationär ist, um dadurch die relative Bewegung zwischen den von den Gradientenmagnetspulen erzeugten magnetischen Gradientenfeldern und dem abzubildenden Körperteil im Wesentlichen zu beseitigen, wenn das formanpassbare Futter die Schienen-Spulen-Anordnung gut sitzend an den Körperteil anlegt; wobei die Schienen-Spulenanordnung eine solche Größe und eine solche Gestaltung aufweist, dass die Schienen-Spulen-Anordnung in dem Hauptmagnetfeld platzierbar und unter jeder ausgewählten Orientierung in Bezug auf die drei zueinander orthogonalen Achsen des dreidimensionalen räumlichen Referenzsystems positionierbar ist.
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US 5 572 132 A offenbart eine Magnetresonanztomographie(MRI)-Sonde mit einem externen Hintergrundmagnetfeld B0. Die Sonde weist einen Primärmagneten mit einer Längsachse und einer Außenfläche, die sich in axialer Richtung erstreckt, und eine HF-Spule, welche die Außenfläche umgibt und proximal dazu angeordnet ist, auf. Der Magnet erzeugt ein B0-Feld mit einem äußeren Bereich, der im Wesentlichen homogen ist und proximal zur der Außenfläche liegt. Vorzugsweise wird das B0-Feld mittels zweier Magneten erzeugt, die zueinander axial beabstandet sind und axial ausgerichtet sind, wobei der homogene Bereich eine Ebene schneidet, die zwischen den Magneten und senkrecht der Längsachse angeordnet ist. Für eine MR-Bildgebung ist der Primärmagnet von r-, z- und φ-Gradientenspulen umgeben, um räumlich auflösende Felder bereitzustellen.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine besonders einfach und preiswert umsetzbare und zudem genaue Möglichkeit einer Magnetresonanzmessung an einem Körper bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Gerät zur zumindest teilweisen Einführung in einen Körper, wobei das Gerät mindestens eine in den Körper miteinführbare MR-Spule und mindestens eine in den Körper miteinführbare Shimspule aufweist.
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Die mindestens eine Shimspule dient dazu, die oben beschriebenen B0-Inhomogenitäten des Magnetfeldes aufgrund unterschiedlicher Suszeptibilitäten zwischen dem Gerät und dem Körper (z. B. Gewebe und/oder Körperflüssigkeit) zu verringern, indem durch die mindestens eine Shimspule elektrische Signale, insbesondere Stromsignale, geleitet werden, welche ein die Inhomogenitäten ausgleichendes Magnetfeld (”Korrekturfeld”) erzeugen (sog. ”aktives Shimmen”). Die mindestens eine Shimspule mag insbesondere mittels eines Gleichstroms betreibbar sein.
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Das Gerät weist ferner einen aufweitbaren Gerätekopf auf, in welchem die Spulen untergebracht sind. Der aufweitbare Gerätekopf mag insbesondere dazu dienen, den Gerätekopf an Gewebe an oder in der Nähe eines zu untersuchenden Bereichs des Körpers anzupressen.
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Unter einem ”Gerätekopf” mag insbesondere ein Bereich oder Abschnitt des Geräts verstanden werden, der zur vollständigen Einführung in den Körper vorgesehen ist. Der Gerätekopf kann ein vorderster Bereich des Geräts sein.
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Ferner ist zumindest eine Shimspule zusammen mit dem Gerätekopf aufweitbar und dazu flexibel und/oder faltbar. Dies ergibt den Vorteil, dass die Shimspule einen besonders kleinen Bauraum bei einer Einführung des Gerätekopfs einnimmt (und folglich besonders einfach einführbar ist) und zudem zuverlässig aufweitbar ist. Die zumindest eine Shimspule ist entsprechend zusammen mit dem Gerätekopf wieder zusammenfallbar.
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Die mindestens eine Shimspule mag insbesondere so ausgestaltet sein, dass ihr Korrekturfeld in dem Körper mit einfachen Kugelflächenfunktionen beschrieben werden kann, da Störfelder, deren Ursache räumlich entfernt von dem Körper liegen, in ihr – wie oben beschrieben – ebenfalls (zumindest näherungsweise) die Form solcher Kugelflächenfunktionen niedriger Ordnung aufweisen. Solche Shimspulen lassen sich einfach und preiswert umsetzen. Aufgrund ihrer im Gegensatz zu einer außerhalb des Körpers angeordneten Shimspule besonders engen Nähe zu einem zu untersuchenden Körperteil lässt sich zudem eine besonders effektive Homogenisierung des Magnetfelds erreichen.
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Die mindestens eine MR-Spule ist für eine Durchführung einer Magnetresonanztomographie vorgesehen. Sie mag dazu ein zur Magnetresonanzmessung vorgesehenes magnetisches Feld erzeugen oder abfühlen. Die mindestens eine MR-Spule mag als eine Sendespule (TX), als eine Empfängerspule (RX) oder eine Sendeempfängerspule (TX/RX) verwendet werden. Sie mag dann auch als eine MRT- oder MRI-Spule bezeichnet werden. Die Verwendung von MR-Spulen ist grundsätzlich bekannt und braucht hier nicht weiter erläutert zu werden.
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Das Gerät mag grundsätzlich jedes geeignete Gerät zur Einführung in einen Körper sein. Das Gerät mag ein medizinisches Gerät sein und damit insbesondere zur Einführung in einen menschlichen oder tierischen Körper ausgestaltet sein. Es mag aber auch ein Gerät zur Untersuchung nichtlebender Körper sein, z. B. zur Objektuntersuchung in der Archäologie oder beim Zoll.
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Das medizinische Gerät mag insbesondere eine Sonde aufweisen oder sein. Diese wird typischerweise nach einer Untersuchung wieder aus dem Körper entfernt. Die Sonde mag insbesondere eine Endoskopsonde sein, z. B. zur Prostata- oder Cervix-Untersuchung. Das Gerät mag beispielsweise eine Endorektalsonde, Vaginalsonden oder Schlucksonde aufweisen oder sein. Das Gerät mag dann ein Endoskop sein.
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Das medizinische Gerät mag aber auch ein Implantat o. ä. sein. Ein solches verbleibt typischerweise für längere Zeit in einem Körper.
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Dass der Gerätekopf aufweitbar ist, mag insbesondere umfassen, dass der Gerätekopf eine aufweitbare oder expandierbare Hülle aufweist. Insbesondere ist ein umhülltes Volumen der äußeren Hülle vergrößerbar. Die Hülle mag z. B. mechanisch, pneumatisch oder hydraulisch aufweitbar sein. Die Hülle mag eine aufblasbare Hülle sein. Sie mag insbesondere eine ballonartige Hülle sein. Im expandierten Zustand mag sie beispielsweise eine kugelartige, ellipsoide oder hohlzylindrische Grundform aufweisen. Sie mag sich an einer ihrer Spitzen (entlang einer Einführungsrichtung) verjüngen.
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In der Hülle sind insbesondere die Spulen (MR-Spule(n) und Shimspule(n)) untergebracht. Es können aber auch noch andere Komponenten des Geräts in der Hülle untergebracht sein, z. B. elektrische und/oder elektronische Bauelemente wie Kondensatoren, Widerstände, integrierte Schaltkreise usw. Beispielsweise mag die in der Hülle untergebrachte mindestens eine Spule zusammen mit mindestens einem Kondensator einen Schwingkreis bilden.
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Es ist noch eine Ausgestaltung, dass der Gerätekopf einen Tragstab aufweist, welcher durch die aufweitbare Hülle verläuft. Der Tragstab hält die aufweitbare Hülle und mag als Trägerelement für in der Hülle untergebrachte Komponenten des Geräts dienen.
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Es ist auch eine Ausgestaltung, dass mindestens eine Shimspule ortsfest an dem bzw. in Bezug auf den Tragstab angeordnet ist. So lässt sich eine besonders kompakte Shimspule bereitstellen, z. B. wenn mindestens eine Shimspule auf dem Tragstab befestigt ist. Die Ausgestaltung ist besonders einfach und kompakt umsetzbar, wenn mindestens eine Shimspule an dem Tragstab aufgewickelt ist. Der Tragstab mag dann auch als ein Spulenkern wirken.
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Mindestens eine Shimspule mag als ein Solenoid oder als eine solenoid-ähnliche Spule ausgebildet sein. Mindestens eine Shimspule mag als eine Helmholtz-Spule ausgebildet sein. Mindestens eine Shimspule mag als eine freie Verteilung von Leitern ausgebildet sein. Solche Spulenarten mögen alleine oder in Kombination verwendet werden.
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Allgemein lassen sich aufweitbare und nicht aufweitbare Shimspule bereitstellen, insbesondere auch kombinieren.
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Es ist eine Weiterbildung, dass zumindest eine Shimspule direkt oder indirekt über mindestens ein Verbindungselement mit der Hülle verbunden ist. Dies ergibt den Vorteil, dass die sich aufweitende oder zusammenfallende Hülle die Shimspule mit aufweitet (z. B. aufzieht) bzw. zusammenfallen lässt (z. B. zusammendrückt oder zusammenfaltet).
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Die zumindest eine MR-Spule mag ebenfalls zusammen mit dem Gerätekopf aufweitbar oder zusammenfallbar sein, insbesondere in analoger Weise zu einer Shimspule ausgestaltet sein.
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Es ist eine Weiterbildung, dass das Gerät dazu eingerichtet ist, über ein Grad einer Aufweitung des Gerätekopfs das durch die mindestens eine Shimspule erzeugte Korrekturfeld gezielt anzupassen. Dies wird dadurch erreicht, dass durch eine räumliche Gestaltung der Form des aufgeweiteten Gerätekopfs auch eine Form der Shimspulen angepasst werden kann, falls diese mit dem Gerätekopf bewegbar, insbesondere aufweitbar, sind. Beispielsweise mag bei einer aufblasbaren Hülle ein Druck in der Hülle gezielt variierbar sein, um das Korrekturfeld anzupassen. Die Festsetzung einer besonders geeigneten Aufweitung, z. B. repräsentiert durch einen Innendruck, mag beispielsweise durch eine Justagemessung bestimmt werden.
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Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass die mindestens eine Shimspule mehrere einzeln oder in Gruppen ansteuerbare, bestrombare, Shimspulen umfasst. Dadurch kann ein auch komplex gestaltetes Korrekturfeld auf eine vergleichsweise einfache Weise umgesetzt werden. Dieser Vorteil wird dadurch verstärkt, dass die Shimspulen (einzeln oder gruppenweise) adaptiv ansteuerbar sind, d. h., dass deren Bestromung entsprechend variierbar ist, um das Korrekturfeld anzupassen. Dies ist besonders vorteilhaft zur Kompensation einer Lageungenauigkeit des Geräts. Die Festsetzung einer geeigneten Ansteuerung der Shimspulen, z. B. einer durch die Shimspulen zu leitenden Stromstärke, mag beispielsweise durch eine Justagemessung bestimmt werden.
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Eine gruppenweise Ansteuerung von mehreren Shimspulen mag beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Shimspulen einer Gruppe elektrisch miteinander verschaltet sind, z. B. seriell und/oder parallel. Auch mögen alle Shimspulen elektrisch miteinander verschaltet sein und insbesondere in diesem Fall ein Spulensystem bilden.
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Eine Shimspule mag eine oder mehrere Windungen aufweisen. Für den Fall mehrerer Windungen mögen auch diese einzeln oder in Gruppen adaptiv ansteuerbar sein.
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Ein in die mindestens eine Shimspule einzuprägender elektrischer Strom kann fest eingeprägt werden oder aus einer Justagemessung bestimmt werden.
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Beispielsweise abhängig von einer Orientierung der Shimspule relativ zu dem B0-Grundfeld kann eine Stromrichtung durch die Shimspule(n) umgeschaltet werden, z. B. positiv oder negativ geschaltet werden.
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Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass mindestens eine Shimspule einen Abstand zwischen einem und zehn Millimetern zu einer nächsten äußeren Oberfläche des Geräts, insbesondere dessen Gerätekopfs, aufweist. So können lokale B0-Hotspots oder B0-Inhomogenitäten in der Umgebung des Geräts, insbesondere dessen Gerätekopfs, besonders effektiv verhindert werden.
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Es ist zudem eine Ausgestaltung, dass mindestens eine Shimspule mit mindestens einem Tiefpassfilter, insbesondere HF-Tiefpassfilter, verbunden ist. So kann sie gegen unerwünschte Signaleinkopplungen, insbesondere gegen HF-Einkopplungen, geschützt werden.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
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1 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht ein medizinisches Gerät zur zumindest teilweisen Einführung in einen Körper gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
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2 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht ein medizinisches Gerät zur zumindest teilweisen Einführung in einen Körper gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
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3 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Skizze eines MR-Aufbaus zur Prostatauntersuchung; und
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4 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Skizze eines herkömmlichen Gerätekopfs.
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1 zeigt ein medizinisches Gerät in Form einer Körpersonde 1 (z. B. eines Endoskops) mit einem Gerätekopf 2. Der Gerätekopf 2 weist ähnlich zu dem Gerätekopf 104 einen Tragstab 105 auf, der in z-Richtung ausgerichtet ist. Auch das B0-Grundfeld ist idealerweise in z-Richtung ausgerichtet. An dem Tragstab 105 sind auch hier zwei MR-Spulen 106 und 107 befestigt, die von einer aufweitbaren Hülle 108 umgeben sind. Die Hülle 108 mag insbesondere mittels Luft L aufblasbar sein, z. B. ballonartig. In ihrem gezeigten aufgeblasenen Zustand mag sie zumindest annähernd kugelförmig, ellipsoid oder zylindrisch geformt sein. Auch hier sind die MR-Spulen 106 und 107 im aufgeblasenen Zustand mit aufgeweitet, während sie in einem zusammengefallenen Zustand der Hülle 108 einen kleineren Raum einnehmen. Das Aufweiten der MR-Spulen 106 und 107 kann beispielsweise durch deren Anbindung an die Hülle 108 erfolgen. Dazu mögen die MR-Spulen 106 und 107 flexibel, insbesondere faltbar, ausgebildet sein. Im aufgeblasenen Zustand stehen die MR-Spulen 106 und 107 auch hier senkrecht aufeinander, insbesondere bei einer Betrachtung entlang der z-Richtung. In die MR-Spulen 106 und 107 sind auch hier Kondensatoren C als Tiefpassfilter eingesetzt.
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Zusätzlich sind nun mehrere Shimspulen S1, S2, S3 und S4 an dem Gerätekopf 2 innerhalb der Hülle 108 eingebracht. Die Shimspulen S1 bis S4 sind in Reihe entlang der z-Richtung herumgewunden angeordnet, und zwar hier speziell um den Tragstab 105 herumgewickelt. Die z-Achsen der in einer x-y-Ebene liegenden Shimspulen S1, S2, S3 und S4 liegen also parallel zu der z-Ausrichtung des Gerätekopfs 2. Dadurch sind die Shimspulen S1 bis S4 ortsfest an dem Tragstab 105 angeordnet.
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Die Durchmesser di (hier senkrecht zu der z-Richtung) zumindest zweier Shimspulen Si mögen allgemein gleich oder unterschiedlich sein, wobei hier alle Shimspulen S1, S2, S3 und S4 unterschiedliche Durchmesser d1 bis d4 aufweisen.
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Auch die Abstände bij zweier Shimspulen Si und Sj (hier entlang der z-Richtung) können gleich oder unterschiedlich sein.
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Die Shimspulen S1 bis S4 können individuell ein oder mehrere Windungen aufweisen.
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Die Shimspulen S1 bis S4 können fest und eng an dem Tragstab 105 angeordnet sein, z. B. um den Tragstab 105 herumgewickelt sein. Sie können aber auch mit dem Gerätekopf 2 bzw. dessen Hülle 108 aufweitbar sein. Dazu mögen die Shimspulen S1 bis S4 flexibel und/oder faltbar sein und mit der Hülle 108 direkt oder indirekt verbunden sein. In diesem Fall mag die sich aufweitende Hülle 108 die Shimspulen S1 bis S4 mit aufziehen, z. B. entfalten. Eine zusammenfallende Hülle 108 kann die Shimspulen S1 bis S4 analog wieder zusammenfallen lassen, z. B. zusammenfalten.
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Die Shimspulen S1 bis S4 sind einzeln und adaptiv ansteuerbar mit entsprechenden Strömen Ii beaufschlagbar. Dies mag den Fall einschließen, dass mindestens eine der Shimspulen S1 bis S4 nicht bestromt wird. Diese Ströme Ii können insbesondere Gleichströme sein. Die Shimspulen S1 bis S4 können grundsätzlich alle einzeln individuell bestrombar sein oder mögen beliebig miteinander elektrisch verschaltet sein, z. B. in Reihe.
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Die Shimspulen S1 bis S4 weisen zudem jeweils einen Abstand hi zwischen einem und zehn Millimetern zu dem nächsten Punkt an einer äußeren Oberfläche 109 der Hülle 108 auf.
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Durch eine Einstellung eines Innendrucks der Luft in der Hülle 108 und damit einer Lage der Shimspulen S1 bis S4 und/oder durch eine variable Bestromung der Shimspulen S1 bis S4 lässt sich das durch die Shimspulen S1 bis S4 erzeugte Korrekturfeld an eine konkrete Anwendungssituation anpassen, um eine besonders aussagekräftiges MR-Bild erzeugen zu können. Dies mag z. B. mittels einer Justagemessung umgesetzt werden.
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2 zeigt ein medizinisches Gerät in Form einer Körpersonde 11 (z. B. eines Endoskops) mit einem Gerätekopf 12. Die Körpersonde 11 ist ähnlich zu der Körpersonde 1 aufgebaut, wobei nun jedoch die Shimspulen S5 und S6 unterschiedlich ausgestaltet sind. Von der Körpersonde 11 sind hier nur die Hülle 108 und die beiden Shimspulen S5 und S6 dargestellt. Beide Shimspulen S5 und S6 weisen einen gleichen Aufbau mit gleichem Durchmesser und jeweils drei Windungen auf.
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Beide Shimspulen S5 und S6 sind nun zueinander und zu der z-Ausrichtung des Gerätekopfs 12 verkippt. Dies umfasst, dass die z-Achsen z5 und z6 der Shimspulen S5 bzw. S6 schräg zu der z-Ausrichtung des Gerätekopfs 12 liegen, und zwar hier in gleichem Maß. Diese Shimspulen S5 und S6 können insbesondere vorteilhaft zum Ausgleich einer Lagetoleranz verwendet werden, z. B. wenn der Gerätekopf 12 nicht genau parallel zu dem B0-Grundfled ausgerichtet ist. Dazu mögen die Shimspulen S5 und S6 insbesondere unterschiedlich bestromt werden. Dies mag den Fall einschließen, dass eine der beiden Shimspulen S5 und S6 nicht bestromt wird.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch die gezeigten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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So können in den Geräteköpfen auch mehr oder weniger als die gezeigten MR-Spulen und/oder mehr oder weniger als die gezeigten Shimspulen verwendet werden. Auch mögen z. B. die Shimspulen beider Ausführungsbeispiele beliebig zusammen angeordnet sein, also parallel zur z-Ausrichtung des Gerätekopfs und schräg dazu ausgerichtete Shimspulen gemeinsam verwendet werden.
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Allgemein kann unter ”ein”, ”eine” usw. eine Einzahl oder eine Mehrzahl verstanden werden, insbesondere im Sinne von ”mindestens ein” oder ”ein oder mehrere” usw., solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist, z. B. durch den Ausdruck ”genau ein” usw.
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Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Toleranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist.
