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Die Erfindung betrifft eine Lokalspule für perkutane MRT-gestützte minimal-invasive Intervention. Die Lokalspule weist eine zentrale Antennenspule mit einer Öffnung zum Durchführen eines Instruments auf und eine Mehrzahl an peripheren Antennenspulen, die die zentrale Antennenspule außenumfänglich umgeben.
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Magnetresonanztomographen sind bildgebende Vorrichtungen, die zur Abbildung eines Untersuchungsobjektes Kernspins des Untersuchungsobjektes mit einem starken äußeren Magnetfeld ausrichten und durch ein magnetisches Wechselfeld zur Präzession um diese Ausrichtung anregen. Die Präzession bzw. Rückkehr der Spins aus diesem angeregten in einen Zustand mit geringerer Energie wiederum erzeugt als Antwort ein magnetisches Wechselfeld, das über Antennen empfangen wird.
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Mit Hilfe von magnetischen Gradientenfeldern wird den Signalen eine Ortskodierung aufgeprägt, die nachfolgend eine Zuordnung von dem empfangenen Signal zu einem Volumenelement ermöglicht. Das empfangene Signal wird dann ausgewertet und eine dreidimensionale bildgebende Darstellung des Untersuchungsobjektes bereitgestellt. Zum Empfang des Signals werden vorzugsweise lokale Empfangsantennen, sogenannte Lokalspulen verwendet, die zur Erzielung eines besseren Signal-Rauschabstandes unmittelbar am Untersuchungsobjekt angeordnet werden.
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Auf vorteilhafte Weise erlaubt ein Magnetresonanztomograph eine Visualisierung des Körperinneren über längere Zeit, ohne den Patienten oder Operateur einer erhöhten Dosis ionisierender Strahlung auszusetzen. Die Magnetresonanztomographie ist wegen der geringen Signalstärken und damit erforderlichen langen Integrationszeiten nur schwierig zur Echtzeitüberwachung einzusetzen. Herkömmliche Lokalspulen, die die Signalerfassung verbessern, sind wegen der erforderlichen Nähe zum abzubildenden Bereich bei der Intervention hinderlich.
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Aus der Druckschrift
US 2019/0154774 A1 sind Verfahren und Systeme für kostengünstige, flexible und leichte Lokalspulen-Matrizes für Magnetresonanztomographen bekannt. In einer beispielhaften Ausführungsform weist die Lokalspulenvorrichtung eine Leiterschleifenanordnung mit verteilten Leitungskapazitäten und einem Elektronikmodul mit Vorverstärker auf. Ein verschiebbares Kopplungselement verbindet zwei benachbarte Leiterschleifen miteinander. Eine offen zugängliche Fläche wird innerhalb der Leiterschleifen ausgebildet, die eine Manipulation von Gewebe oder eine Biopsie im Rahmen einer Intervention oder eines chirurgischen Eingriffs ermöglicht. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lokalspule bereitzustellen, die die Überwachung einer Intervention erleichtert.
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Diese Aufgabe wird von einer Lokalspule nach Anspruch 1 und Anspruch 2 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Lokalspule weist eine zentrale Antennenspule auf. Als Antennenspule wird dabei eine Antenne angesehen, die ausgelegt ist, Signale präzedierender Kernspins in einem statischen Magnetfeld B0 des Feldmagneten zu erfassen. Vorzugsweise handelt es sich bei der Antennenspule um eine Induktionsschleife mit einer oder mehreren Windungen, die eine magnetische Komponente des Magnetresonanzsignals aufnimmt.
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Die zentrale Antennenspule weist eine Öffnung zum Durchführen eines Instruments auf, durch die ein chirurgisches Instrument, insbesondere eine Nadel, beispielsweise für eine Biopsie, geführt werden kann. Die Öffnung ist dabei so angeordnet, dass bei einer Anordnung auf dem Patienten über einem zu untersuchenden bzw. behandelnden Bereich durch diese Öffnung ein Instrument durch die Haut des Patienten in den zu untersuchenden Bereich eingeführt werden kann. Vorzugsweise ist die Öffnung außenumfänglich von der zentralen Antennenspule umgeben. Beispielsweise kann die Induktionsschleife eine Fläche umschließen, in der die Öffnung angeordnet ist. Denkbar ist beispielsweise ein ringförmiges oder polygonales Gehäuse mit einer kreisförmigen oder polygonalen zentralen Öffnung, Die Induktionsschleife ist vorzugsweise in dem Gehäuse angeordnet, sodass sie geschützt ist. Das Gehäuse kann auch aus einem flexiblen Material bestehen und die Induktionsschleife auf einem Flexboard aufgebracht sein oder ein flexibles Kabel aufweisen, sodass die zentrale Antennenspule insgesamt flexibel ist, um sich der Oberfläche des Patienten anzupassen.
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Die erfindungsgemäße Lokalspule weist eine erste Mehrzahl an ersten peripheren Antennenspulen auf. Dabei handelt es sich um mindestens zwei, vorzugsweise aber um drei oder mehr periphere Antennenspulen.
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Die ersten peripheren Antennenspulen umgeben die zentrale Antennenspule außenumfänglich. Mit anderen Worten, die peripheren Antennenspulen sind angrenzend derart zu der zentralen Antennenspule angeordnet, dass zumindest zwei der peripheren Antennenspulen nicht auf einer Geraden mit der zentralen Antennenspule liegen, sondern Vektoren von einem Mittelpunkt oder Schwerpunkt der zentralen Antennenspule zu den Mittelpunkten bzw. Schwerpunkten der peripheren Antennenspulen ein zweidimensionales Koordinatensystem aufspannen. Bei drei peripheren Antennenspulen ist beispielsweise ein gleichseitiges Dreieck aus peripheren Antennenspulen denkbar, das die zentrale Antennenspule umschließt, bei vier ein Quadrat, bei mehr ersten peripheren Antennenspulen ein entsprechendes Polygon.
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Als angrenzend im Sinne der Erfindung ist zu verstehen, dass sich die zentrale Antennenspule und die ersten peripheren Antennenspulen berühren und/oder vorzugsweise teilweise überlappen, jedoch nicht vollständig überdecken. Es ist auch denkbar, dass die peripheren Antennenspulen in einem geringen Abstand zu der zentralen Antennenspule angeordnet sind. Als gering ist dabei ein Abstand anzusehen, der kleiner als 20%, 10% oder 5% der größten Abmessung der zentralen Antennenspule ist.
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Die erfindungsgemäße Lokalspule ist ausgelegt, flächig an einer Körperoberfläche eines Patienten angeordnet zu werden. Beispielsweise kann die Lokalspule als im Wesentlichen zweidimensionale Fläche der Oberfläche des Körpers nachgeformt sein. Denkbar ist es aber auch, dass die erfindungsgemäße Lokalspule flexibel und einer Oberfläche des Körpers anformbar ist. Als im Wesentlichen zweidimensional wird eine erfindungsgemäße Lokalspule angesehen, deren Abmessungen entlang einer Flächennormale kleiner als 20%, 10% oder 5% als die Abmessungen entlang der Oberfläche sind.
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Auf vorteilhafte Weise ermöglicht die erfindungsgemäße Lokalspule mit Hilfe der zentralen Antennenspulen und der peripheren Antennenspulen eine schnelle und genaue Verfolgung des Instruments in einem erweiterten Sichtbereich und gleichzeitig durch die Öffnung einen guten Zugang zu dem zu untersuchenden Bereich.
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In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lokalspule weist die zentrale Antennenspule zur induktiven Entkopplung von der ersten Mehrzahl der peripheren Spulen eine nicht-leere Schnittmenge einer Projektion jeder Antennenspule der ersten Mehrzahl der peripheren Antennenspulen auf die zentrale Antennenspule entlang einer Flächennormale der zentralen Antennenspule auf. Als Projektion der Antennenspule wird hierbei insbesondere eine Projektion einer von einer Induktionsschleife der Antennenspule umschlossenen Fläche angesehen. Mit anderen Worten, weist jede der Antennenspulen der ersten Mehrzahl an peripheren Antennenspulen einen Überlapp mit der zentralen Antennenspule auf. Der Überlapp ist dabei so ausgelegt, dass ein von der zentralen Antennenspule durch deren Magnetfeld in der peripheren Antennenspule induzierter Strom gerade durch den von dem Überlapp induzierten Strom in der peripheren Antennenspule durch das umgekehrte Vorzeichen kompensiert wird. Dies gilt umgekehrt auch für das von der peripheren Antennenspule in die zentrale Antennenspule induzierte Feld.
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Die zentrale Antennenspule weist dabei außenumfänglich entlang der Peripherie abwechselnd erste Abschnitte auf, die jeweils mit einer Antennenspule der ersten Mehrzahl der peripheren Antennenspulen überlappen und zweite Abschnitte, die nicht mit einer Antennenspule der ersten Mehrzahl der peripheren Antennenspulen überlappen. Mit anderen Worten, die zentrale Antennenspule weist entlang des Umfangs Bereiche auf, die keinen Überlapp zu einer benachbarten peripheren Antennenspule aufweisen. Zum Begriff des Überlapp wird dabei auf die bisher gemachten Ausführungen verwiesen.
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Vorzugsweise sind die überlappenden Bereiche so angeordnet, dass sie mit nur jeweils einer benachbarten Antennenspule überlappen, also nicht gleichzeitig mit zwei der ersten Mehrzahl der peripheren Antennenspulen. Dies gilt insbesondere, wenn die peripheren Antennenspulen untereinander wie nachfolgend ausgeführt durch gemeinsame Leiterelemente entkoppelt sind.
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Auf vorteilhafte Weise kann durch die abwechselnden Bereiche die Entkopplung der zentralen Antennenspule mit peripheren Antennenspulen von der Entkopplung benachbarter peripherer Antennenspulen untereinander weitgehend unabhängig eingestellt werden.
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Der erste Abschnitt ist dabei derart elektrisch mit der zentralen Antennenspule verbunden, dass bei einem Stromfluss durch die zentrale Antennenspule ein von dem ersten Abschnitt erzeugtes Magnetfeld eine entgegengesetzte Polarität zu einem von einem Innenraum der zentralen Antennenspule erzeugten Magnetfeld aufweist. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Leiter der Induktionsschleife beim Übergang zu dem ersten Abschnitt überkreuzt werden, sodass vergleichbar einer Ziffer Acht die zentrale Antennenspule in zwei Bereiche mit entgegengesetzter Stromumlaufrichtung teilt. Der erste Abschnitt weist dabei einen Überlapp bzw. eine Schnittmenge mit zwei benachbarten Antennenspulen der ersten Mehrzahl an peripheren Antennenspulen auf.
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Auf vorteilhafte Weise können durch die entgegengesetzten Polaritäten auch Sensitivitätsverteilungen vergleichbar einer Butterfly-Spule mit anderer räumlicher Charakteristik und Polarität erzielt werden.
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In einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lokalspule weist die zentrale Antennenspule ein erstes gemeinsames Leitersegment mit einer Antennenspule der ersten Mehrzahl der peripheren Antennenspulen auf. Es ist auch denkbar, dass die zentrale Antennenspule Leitersegmente mit mehreren oder allen an sie angrenzenden peripheren Antennenspulen teilt. Es ist sogar möglich, dass die ganze Leiterschleife der zentralen Antennenspule durch Leitersegmente der angrenzenden peripheren Antennenspulen gebildet wird.
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Auf vorteilhafte Weise kann eine Entkopplung von zentraler Antennenspule und benachbarten peripheren Antennenspulen auch durch gemeinsame Leiterelemente erzielt werden.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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In einer denkbaren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lokalspule weist die Lokalspule eine zweite Mehrzahl an peripheren Antennenspulen auf. Diese sind im Wesentlich vergleichbar zu der ersten Mehrzahl an peripheren Antennenspulen, unterscheiden sich jedoch durch die Anordnung. Für die übrigen Merkmale gilt das gleiche wie das bereits zu der ersten Mehrzahl an peripheren Spulen ausgeführte. Die zweiten peripheren Antennenspulen umgeben die ersten peripheren Antennenspulen und die zentrale Antennenspule außenumfänglich. Mit anderen Worten, die zweiten peripheren Antennenspulen sind angrenzend derart an einer von der zentralen Antennenspule abgewandten Seite der ersten Mehrzahl an Antennenspulen angeordnet, dass sie einen größeren Abstand zu der zentralen Antennenspule aufweisen als die erste Mehrzahl an Antennenspulen. Auch hier gilt vorzugsweise, dass zumindest zwei der zweiten Mehrzahl der peripheren Antennenspulen nicht auf einer Geraden mit der zentralen Antennenspule liegen, sondern Vektoren von einem Mittelpunkt oder Schwerpunkt der zentralen Antennenspule zu den Mittelpunkten bzw. Schwerpunkten der peripheren Antennenspulen ein zweidimensionales Koordinatensystem aufspannen.
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Die zweite Mehrzahl an peripheren Antennenspulen kann beispielsweise ein Polygon oder einen Ring bilden, der die zentrale Antennenspule und die erste Mehrzahl an peripheren Antennenspulen einschließt bzw. umgibt.
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Auf vorteilhafte Weise ermöglicht es die zweite Mehrzahl an peripheren Antennenspulen, ein Instrument während einer Intervention in einem größeren Volumen zu verfolgen.
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In einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist eine oder mehrere der peripheren Antennenspulen eine Öffnung zum Durchführen eines Instruments auf. Es kann sich dabei sowohl um eine Antennenspule der ersten Mehrzahl an peripheren Antennenspulen als auch um eine Antennenspule der zweiten Mehrzahl an peripheren Antennenspulen handeln. Für die Öffnung gilt das bereits zur Öffnung der zentralen Antennenspule ausgeführte.
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Auf vorteilhafte Weise ermöglicht eine Öffnung in einer peripheren Antennenspule, gleichzeitig ein zweites Instrument bei einer Intervention zu Nutzen und dabei gegenseitige Behinderung bei der Führung zu minimieren.
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In einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lokalspule weisen zwei benachbarte Antennenspulen der ersten Mehrzahl der peripheren Antennenspulen ein zweites gemeinsames Leitersegment zur Entkopplung auf. Es gelten hier die zu dem ersten Leitersegment gemachten Ausführungen.
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Auf vorteilhafte Weise kann auch die Entkopplung benachbarter peripherer Antennenspulen durch Leitersegmente realisiert werden.
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In einer denkbaren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lokalspule weist das erste gemeinsame Leitersegment und/oder das zweite gemeinsame Leitersegment ein Entkopplungselement auf. Mit anderen Worten, das erste und/oder zweite Leitersegment weisen eine Unterbrechung auf, das von einem Entkopplungselement überbrückt wird. Das Entkopplungselement ist vorzugsweise ein Kondensator mit fester oder veränderlicher Kapazität. Denkbar ist aber auch eine Induktivität oder eine Kombination mit einem komplexen Widerstand.
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Auf vorteilhafte Weise ermöglicht die Kapazität, die Entkopplungswirkung des gemeinsamen Leitersegments bei vorgegebener Geometrie zu verändern.
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Grundsätzlich sind dabei die beschriebenen Entkopplungsvarianten in unterschiedlichen Varianten kombinierbar. Beispielsweise kann eine Entkopplung der peripheren Antennenspulen untereinander durch gemeinsame Leiterabschnitte erfolgen und die Entkopplung von der zentralen Antennenspule durch Überlapp oder umgekehrt.
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In einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lokalspule weist die Lokalspule eine Mehrzahl an Elektronikeinheiten auf. Als Elektronikeinheiten werden unter anderem Vorverstärker, auch als LNA (low noise amplifier), Anpassungsnetzwerk und Abstimm- bzw. Verstimmschaltungen bezeichnet, sowie Kombinationen daraus bezeichnet. Die Elektronikeinheit kann beispielsweise auf einem gedruckten Schaltkreis auf einem Substrat oder einem Flexboard realisiert sein. Denkbar ist es auch, dass das Flexboard die Signalverbindung oder auch die Antennenspule selbst bereitstellt. Die Elektroni-Reinheiten stehen mit der zentralen Antennenspule und der ersten Mehrzahl an peripheren Antennenspulen in Signalverbindung. Dabei ist es denkbar, dass jede Antennenspule jeweils eine separate Elektronikeinheit zugeordnet ist. Denkbar ist es aber auch, dass sich jeweils zwei oder drei Antennenspulen eine gemeinsame Elektronikeinheit teilen und mit dieser verbunden sind. Eine Elektronikeinheit, die mit einer peripheren Antennenspule in Signalverbindung steht, ist dabei unmittelbar außen an einer von der zentralen Antennenspule abgewandten Seite der jeweiligen peripheren Antennenspule angeordnet. Als unmittelbar wird dabei ein Abstand angesehen, der die Länge der Signalverbindung bzw. Kabel zwischen Antennenspule und Elektronikeinheit möglichst kurzhält, beispielsweise kleiner als ein Durchmesser der Antennenspule, als das Zweifache des Durchmessers der Antennenspule oder 50% des Durchmessers.
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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 Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Magnetresonanztomographen mit einer erfindungsgemäßen Lokalspule;
- 2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lokalspule;
- 3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lokalspule;
- 4 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lokalspule;
- 5 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lokalspule;
- 6 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lokalspule;
- 7 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lokalspule.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Magnetresonanztomographen 1 zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Die Magneteinheit 10 weist einen Feldmagneten 11 auf, der ein statisches Magnetfeld B0 zur Ausrichtung von Kernspins von Proben bzw. des Patienten 100 in einem Aufnahmebereich erzeugt. Der Aufnahmebereich zeichnet sich durch ein äußerst homogenes statisches Magnetfeld B0 aus, wobei die Homogenität insbesondere die Magnetfeldstärke bzw. den Betrag betrifft. Der Aufnahmebereich ist nahezu kugelförmig und in einem Patiententunnel 16 angeordnet, der sich in einer Längsrichtung 2 durch die Magneteinheit 10 erstreckt. Eine Patientenliege 30 ist in dem Patiententunnel 16 von der Verfahreinheit 36 bewegbar. Üblicherweise handelt es sich bei dem Feldmagneten 11 um einen supraleitenden Magneten, der magnetische Felder mit einer magnetischen Flussdichte von bis zu 3T, bei neuesten Geräten sogar darüber, bereitstellen kann. Für geringere Magnetfeldstärken können jedoch auch Permanentmagnete oder Elektromagnete mit normalleitenden Spulen Verwendung finden.
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Weiterhin weist die Magneteinheit 10 Gradientenspulen 12 auf, die dazu ausgelegt sind, zur räumlichen Differenzierung der erfassten Abbildungsbereiche in dem Untersuchungsvolumen dem Magnetfeld B0 zeitlich und räumlich variable Magnetfelder in drei Raumrichtungen zu überlagern. Die Gradientenspulen 12 sind üblicherweise Spulen aus normalleitenden Drähten, die zueinander orthogonale Felder in dem Untersuchungsvolumen erzeugen können.
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Die Magneteinheit 10 weist ebenfalls eine Körperspule 14 auf, die dazu ausgelegt ist, ein über eine Signalleitung zugeführtes Hochfrequenzsignal in das Untersuchungsvolumen abzustrahlen und von dem Patient 100 emittierte Resonanzsignale zu empfangen und über eine Signalleitung abzugeben.
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Eine Steuereinheit 20 versorgt die Magneteinheit 10 mit den verschiedenen Signalen für die Gradientenspulen 12 und die Körperspule 14 und wertet die empfangenen Signale aus.
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So weist die Steuereinheit 20 eine Gradientenansteuerung 21 auf, die dazu ausgelegt ist, die Gradientenspulen 12 über Zuleitungen mit variablen Strömen zu versorgen, welche zeitlich koordiniert die erwünschten Gradientenfelder in dem Untersuchungsvolumen bereitstellen.
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Weiterhin weist die Steuereinheit 20 eine Hochfrequenzeinheit 22 auf, die ausgelegt ist, einen Hochfrequenz-Puls mit einem vorgegebenen zeitlichen Verlauf, Amplitude und spektraler Leistungsverteilung zur Anregung einer Magnetresonanz der Kernspins in dem Patienten 100 zu erzeugen. Dabei können Pulsleistungen im Bereich von Kilowatt erreicht werden. Die Anregungssignale können über die Körperspule 14 oder auch über eine lokale Sendeantenne in den Patienten 100 abgestrahlt werden.
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Eine Steuerung 23 kommuniziert über einen Signalbus 25 mit der Gradientensteuerung 21 und der Hochfrequenzeinheit 22.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lokalspule 50. Der Übersichtlichkeit halber sind in der 2 die elektrischen Signalverbindungen der Lokalspule 50 nicht dargestellt.
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Die in 2 dargestellte Lokalspule 50 weist eine zentrale Antennenspule 51 auf. Die zentrale Antennenspule 51 umgibt eine zentrale Öffnung 52, durch die ein Instrument für eine Untersuchung oder einen Eingriff geführt werden kann. Die zentrale Antennenspule 51 kann dabei eine oder mehrere Windungen bzw. Schleifen eines elektrischen Leiters aufweisen. Der Leiter kann beispielsweise als Draht oder Koaxialleitung ausgeführt sein. Denkbar ist auch ein flexibles Trägermaterial, auf dem eine Leiterbahn aufgebracht ist.
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Die zentrale Antennenspule 51 ist von mehreren peripheren Antennenspulen 53 ringförmig bzw. in Form eins Oktogons umgeben. Für die peripheren Antennenspulen 53 gilt in Bezug auf die Ausführung der Leiterschleife das zur zentralen Antennenspule 51 gesagte. Es ist denkbar, dass die zentrale Antennenspule 51 und die peripheren Antennenspulen 53 gleichartig ausgeführt sind, sie können sich aber auch in Material, Abmessungen, elektrischen Eigenschaften und/oder Form unterscheiden. Beispiele dafür sind zu den nachfolgenden Figuren ausgeführt.
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Die zentrale Antennenspule 51 und die periphere Antennenspule 53 sowie die peripheren Antennenspulen 53 untereinander weisen Bereiche auf, an denen die von den jeweiligen Antennenspulen 51, 53 umschlossenen Flächen überlappen. Eine Antennenspule 51, 53 erzeugt innerhalb des überlappenden Bereichs ein Magnetfeld, dass ein zu dem Magnetfeld im Bereich außerhalb der Antennenspule 51, 53 umgekehrte Polarität aufweist und sich so bei geeigneter Wahl der Fläche des überlappenden Bereichs die wechselseitig induzierten Ströme aufheben, was zu einer Entkopplung der Antennenspulen 51, 53 führt.
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Die peripheren Antennenspulen 53 weisen vorzugsweise ebenfalls Öffnungen auf, durch die ein zweites Instrument geführt werden kann.
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Vorzugsweise sind die zentrale Antennenspule 51 und die peripheren Antennenspulen 53 von einem Gehäuse 60 der Lokalspule 50 umgeben, um die Antennenspulen 51, 53 vor Verschmutzung zu schützen und gleichzeitig sicherzustellen, dass der Patient 100 nicht durch eine Berührung mit einem Leiter der Antennenspulen 51, 53 gefährdet wird. Das Gehäuse 60 weist dabei zu den Öffnungen 52 der zentralen Antennenspule 51 und der peripheren Antennenspulen 53 korrespondierende Öffnungen auf, sodass ein Instrument durch die zentrale Antennenspule 51 und/oder periphere Antennenspule 53 in bzw. an den Patienten 100 geführt werden kann.
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Die Lokalspule 50 ist ausgelegt, flächig an einer Körperoberfläche eines Patienten angeordnet zu werden. Beispielsweise kann die Lokalspule 50 plan ausgeführt sein. Vorzugsweise ist die Lokalspule 50 und deren Gehäuse 60 flexibel ausgeführt, sodass es der Körperform angepasst werden kann. Es ist aber auch denkbar, dass die Lokalspule 50 einem Körperteil nachgeformt ist.
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In 3 ist eine weiter Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lokalspule 50 dargestellt. Gleiche Elemente sind mit gleichen Referenzzeichen bezeichnet. In 3 ist das Gehäuse 60 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Es gilt das zu 2 zu dem Gehäuse 60 ausgeführte sinngemäß.
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In 3 sind die peripheren Antennenspulen 53 nicht als kreisförmige Antennenspulen, sondern als Segmente eines Rings um die zentrale Antennenspule 51. Dabei sind benachbarte periphere Antennenspulen 53 nicht ohmsch voneinander isoliert, sondern weisen zweite gemeinsame Leiterelemente 55 auf. Die zweiten gemeinsamen Leiterelemente 55 stellen die Entkopplung der benachbarten peripheren Antennenspulen 53 bereit und ersetzen den Überlapp der benachbarten peripheren Antennenspulen 53 aus 2. Dabei kann das zweite gemeinsame Leiterelement 55 eine Unterbrechung aufweisen, die durch eine komplexe Impedanz überbrückt wird. Die komplexe Impedanz ermöglicht eine Anpassung bzw. Optimierung der Entkopplung.
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Die Entkopplung zwischen zentraler Antennenspule 51 und peripheren Antennenspulen 53 erfolgt in 3 durch einen Überlapp der zentralen Antennenspule 51 mit den jeweiligen peripheren Antennenspulen 53. Dabei sind jedoch entlang des Umfangs der zentralen Antennenspule 51 erste Abschnitte 57, in denen ein Überlapp mit einer benachbarten peripheren Antennenspule 53 vorliegt, abwechselnd mit zweiten Abschnitten 58 angeordnet, an denen kein Überlapp vorliegt. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die ersten Abschnitte 57 so angeordnet, dass kein Überlapp mit einem zweiten gemeinsamen Leiterelement vorliegt. Auf vorteilhafte Weise ist durch die Dimensionierung der ersten Abschnitte 57 eine optimale Entkopplung der zentralen Antennenspule 51 von den peripheren Antennenspulen 53 möglich, die nur eine geringe Wechselwirkung mit der gegenseitigen Entkopplung der peripheren Antennenspulen 53 untereinander aufweist.
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Zwar ist das Gehäuse 60 nicht dargestellt, jedoch weisen sowohl die zentrale Antennenspule 51 und die peripheren Antennenspulen 53 jeweils eine Öffnung 52 auf, die ebenfalls im Gehäuse 60 ausgebildet sind und so den Zugang eines Instruments durch die zentrale Antennenspule 51 und die peripheren Antennenspulen 53 ermöglicht.
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In 4 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lokalspule 50 dargestellt. In der Ausführungsform der 4 erfolgt die Entkopplung zwischen zentraler Antennenspule 51 und peripherer Antennenspule 53 im Gegensatz zu 3 durch einen durchgängigen Überlapp entlang des Umfangs der peripheren Antennenspule 53. An den zweiten gemeinsamen Leiterelementen 55 können wie in 3 Entkopplungselemente vorgesehen sein.
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Die 5 stellt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lokalspule schematisch dar. In der 5 erfolgt die Entkopplung nur noch durch gemeinsame Leiterelemente 54, 55. Dies kann sogar dazu führen, dass wie in 5 die zentrale Antennenspule 51 nur noch aus ersten gemeinsamen Leitersegmenten 54 gebildet wird. Es ist aber auch denkbar, dass entlang des Umfangs der zentralen Antennenspule sich erste gemeinsame Leitersegmente mit den peripheren Antennenspulen 53 mit nur zur zentralen Antennenspule 51 gehörigen Leitersegmenten abwechseln.
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6 stellt schließlich eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lokalspule schematisch dar. Hier sind ähnlich wie in 3 die peripheren Antennenspulen 53 von der zentralen Antennenspule 51 durch abwechselnd überlappende und nicht überlappende Abschnitte entlang des Umfangs der zentralen Antennenspule 51 entkoppelt. Im Gegensatz zur Ausführungsform der 3 ist der überlappende erste Abschnitt 57 gerade so angeordnet, dass er mit zwei aneinander angrenzende peripheren Antennenspulen 53 gleichzeitig überlappt. Um hier die Wechselwirkung der drei Antennenspulen zu minimieren, ist im Gegensatz zu dem ersten Abschnitt in 3 der Überlapp mit überkreuzenden Verbindungsleitungen mit der zentralen Antennenschleife verbunden, sodass dieser einen entgegengesetzten Umlaufsinn des Stroms aufweist, wodurch der überlappende erste Abschnitt ein Magnetfeld erzeugt, das gleiches Vorzeichen wie im Inneren der zentralen Antennenspule aufweist.
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In 7 ist eine Ausführungsform für die Weiterleitung der von den Antennenspulen 51, 53 aufgenommenen Magnetresonanzsignale zu dem Magnetresonanztomographen am Beispiel der Lokalspule 50 aus 2 dargestellt. Diese kann auch so oder in Variationen Anwendung auf die Ausführungsformen der 3 bis 6 finden.
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Die Lokalspule 50 weist eine Mehrzahl an Elektronikeinheiten 59 auf. Die Elektronikeinheit kann eine oder mehrere der folgenden Funktionseinheiten aufweisen: rauscharmer Vorverstärker (low noise amplifier, LNA), Anpassungsschaltkreis zur Anpassung von Spulen an Kabel- oder Verstärkerimpedanz, aktive und/oder passive Verstimmschaltkreise zum Verstimmen der Antennenspule während des Sendens des Anregungspulses, Sicherungen im Falle des Versagens der Verstimmkreise.
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Die Elektronikeinheiten 59 stehen jeweils mit der zentralen Antennenspule 51 und der ersten Mehrzahl an peripheren Antennenspulen 53 in Signalverbindung. Vorzugsweise handelt es sich dabei um eine elektrische Verbindung. Die Signalverbindung 61 leitet das empfangenen Magnetresonanzsignal von der Antennenspule 51, 53 zu der Elektronikeinheit 59.
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In einer Ausführungsform ist die Anordnung der Elektronikeinheiten 59 relativ zu den peripheren Antennenspulen 53 so gewählt, dass die Signalverbindung 61 zwischen den Antennenspulen 51, 53 und der Elektronikeinheit 59 möglichst kurz ist, dabei aber nicht den Zugang durch die Öffnungen 62 zum Patienten 100 behindert und/oder die Bildqualität reduziert. Vorzugsweise ist eine Elektronikeinheit 59, die mit einer peripheren Antennenspule 53 in Signalverbindung steht, unmittelbar außen an einer von der zentralen Antennenspule 51 abgewandten Seite der jeweiligen peripheren Antennenspule 53 angeordnet. Denkbar ist es dabei auch, dass eine Elektronikeinheit 59 zwei benachbarte periphere Antennenspulen 53 versorgt und an der abgewandten Seite der beiden peripheren Antennenspulen 53 mittig zwischen den beiden peripheren Antennenspulen 53 so angeordnet ist, sodass die Signalverbindung zu beiden peripheren Antennenspulen 53 möglichst kurz ist.
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Es ist aber auch denkbar, dass in einer anderen Ausführungsform die Signalverbindungen 61 länger ausgeführt sind, beispielsweise wenn die Funktion der Elektronikeinheit 59 für mehrere oder alle Antennenspulen 51, 53 in einer Baugruppe zentralisiert sind.
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Ausgangssignale der Elektronikeinheiten 59 werden in einer Anschlussleitung 33 gebündelt und zu dem Magnetresonanztomographen 1 weitergeleitet. In umgekehrter Richtung erhalten die Elektronikeinheiten 59 von dem Magnetresonanztomographen 1 die Energie und die Steuersignale, z.B. für die Verstimmschaltkreise.
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Denkbar ist aber auch eine erfindungsgemäße drahtlose Lokalspule 50, die ohne Anschlussleitung 33 auskommt. In diesem Fall weist die Lokalspule weiterhin eine eigene Energieversorgung auf, beispielsweise in Form einer aufladbaren Batterie auf, sowie eine drahtlose Übertragungseinrichtung, beispielsweise über eine WLAN-Technologie oder optisch.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
