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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Lokalspule für eine MRT-Messung (MRT: „Magnetresonanztomographie“) sowie eine solchermaßen hergestellte Lokalspule. Insbesondere betrifft die Erfindung ein monolithisches Herstellungsverfahren für MR-Lokalspulen mit Einfachnutzung (MR: „Magnetresonanz“).
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An heutigen MR-Systemen wird nur eingeschränkt Bildgebung von Zähnen und des menschlichen Kiefers gemacht. Dies liegt z.T. daran, dass in der Regel alternative Bildgebungstechniken eingesetzt werden (Röntgen) aber auch daran, dass MR in einem Dentalmedizinumfeld nicht leicht verfügbar ist und die Patienten in der Regel nicht an die Radiologie verwiesen werden.
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Jedoch bieten MR-Verfahren in der Dentaltechnik bedeutende Vorteile, die nicht nur in der dosisfreien Bildgebung liegen, sondern auch in der Möglichkeit, Zysten darzustellen oder eine Zersetzung von Dentin zu erkennen, bevor dies durch Röntgen erkennbar wird, z.B. durch Ultrashort-TE (oder Zero TE) Bildgebung.
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Eine optimale Bildqualität, insbesondere im Hinblick auf das Signal-Rausch-Verhältnis, erhält man bei Verwendung einer speziellen Spule für die Dentalbildgebung. Insbesondere im Bereich niedrigere Magnetfeldstärken (0.2 T - 0.7 T) sollten solche speziellen Spulen verwendet werden, da weniger Magnetisierung des Gewebes durch das Grundfeld vorliegt. Bei solchen Spulen muss jedoch die Hygiene streng beachtet werden, da sich diese bei einer Aufnahme ja in der Mundhöhle eines Patienten befinden und dort mit Keimen verunreinigt werden können oder diese weitergeben können. Dies stellt einen gravierenden Nachteil für wiederverwendbare Spulen dar.
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Eine ähnliche Problematik ergibt sich für Spulen zur MR-Untersuchung von anderen Körperöffnungen oder für Spulen, die in Blutgefäße eingeführt werden.
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Typischerweise bestehen Oralspulen aus einer Antenne, Elektronikbaugruppen (zur Verstimmung, und ggf. Vorverstärker), Anschlusselementen wie Kabel oder Stecker und einem Gehäuse. Diese vier Komponenten werden miteinander montiert, in dem die funktionalen Komponenten in das Gehäuse eingebaut und miteinander verbunden werden.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Lokalspule für eine MRT-Messung anzugeben, welches die Nachteile des Standes der Technik überwindet und die einfache und kostengünstige Herstellung einer Lokalspule erlaubt. Damit ist es möglich, Einwegspulen anzubieten, so dass höchste hygienische Standards eingehalten werden können.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 und eine Lokalspule gemäß Patentanspruch 11 gelöst.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Lokalspule für eine MRT-Messung umfasst die folgenden Schritte:
- - Formen einer Spulenstruktur aus einem langgezogenen Leiter,
- - Formung einer Antenne für die MRT-Messung aus der Spulenstruktur, z.B. durch Biegen der Spulenstruktur,
- - Einbringen der Antenne in eine Hohlraumform, die zur Aufnahme eines flüssigen Kunststoffmaterials ausgelegt ist, wobei die Antenne so in der Hohlraumform angeordnet wird, dass sie von flüssigem Kunststoffmaterial zumindest teilweise umgeben werden kann,
- - Formung einer Lokalspule durch Einfüllen eines flüssigen Kunststoffmaterials in die Hohlraumform und aushärten des Kunststoffmaterials.
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Das Formen der Spulenstruktur ist an sich im Stand der Technik bekannt. Ein Leiter aus einem (insbesondere hochleitfähigem) Metall wird dazu zu einer Spule gewickelt, die in der Regel mehrere Windungen hat. Die generelle Form und die Windungen einer geeigneten Spule können z.B. der Schrift
DE 10 2011 079 577 A1 entnommen werden.
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Die Spulenstruktur kann eine einzige Spule aufweisen oder auch mehrere Spulen. Beispielsweise kann die Spulenstruktur als 1,2- oder 4 Kanalspule ausgeführt sein, wobei eine Einkanalspule den gesamten Kiefer abdecken sollte (oben und unten), bei einer Zweikanalspule je ein Kanal einen Teil des Kiefers, z.B. oben/unten oder rechts/links abdecken sollte und bei einer 4-Kanalspule die Spulen je ein Viertel des Kiefers abdecken sollte z.B. oben-links, oben-rechts, untenlinks und unten-rechts. Bei Mehrkanalspulen ist die Nutzung von parallelen Bildgebungstechniken (SENSE, GRAPPA oder Derivate) möglich. Bei Mehrkanalspulen ist bevorzugt, dass eine Entkopplung induktiv durch Überlapp der Spulen erfolgt. Bei 2-Kanalspulen sollte der Überlapp im Bereich des Mundes liegen und bei 4-Kanalspulen im Bereich des Mundes und in der okklusalen Ebene.
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Bei einer Oralspule sollte die Spulenstruktur der Form des Kiefers folgen. Dazu wird die Spulenstruktur bis zu einer gewünschten Krümmung gebogen. Es können dabei durchaus unterschiedliche Spulenstrukturen unterschiedliche Krümmungsradien aufweisen, damit sie für unterschiedliche Kiefer geeignet sind. Schließlich sollten Patienten die Spulen bequem tragen können. Für Kinder kann zum Beispiel eine größere Krümmung (und ggf. kleinere Spulen) verwendet werden als für erwachsene Personen. Wenn die Spulenstruktur auf einer Ebene liegt, liegt der Krümmungsradius natürlich senkrecht oder zumindest schräg zu dieser Ebene.
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Die Antenne kann aber auch durch andere Bearbeitungen der Spulenstruktur geformt werden, z.B. durch Zusammendrücken in eine längliche Form, durch Beschichten oder durch Kontaktieren mit Anschlüssen. Theoretisch kann die Spulenstruktur bereits die Antenne darstellen, was jedoch in der Praxis sehr selten auftritt.
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Die nachbearbeitete, z.B. gebogene und/oder mit Anschlüssen versehene, Spulenstruktur wird nun als „Antenne“ bezeichnet und kann bereits theoretisch für eine MRT-Messung eingesetzt werden. Jedoch wird diese Antenne nun noch erfindungsgemäß mit einem Kunststoffmaterial umgeben, was dem Schutz der Antenne dient und ein bequemes Tragen der Lokalspule ermöglicht. Die dermaßen umhüllte Antenne wird dann als „Lokalspule“ bezeichnet.
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Zum Umhüllen wird die Antenne in eine Hohlraumform eingebracht, die zur Aufnahme eines flüssigen Kunststoffmaterials ausgelegt ist, also mit einem flüssigen Kunststoffmaterial gefüllt werden kann. Damit die Antenne später zumindest teilweise von dem Kunststoffmaterial umgeben ist, wird sie so in die Hohlraumform eingebracht, dass sie von flüssigem Kunststoffmaterial zumindest teilweise umgeben werden kann. Dies kann z.B. dadurch geschehen, dass die Antenne an zwei Punkten am Rand der Hohlraumform gehalten wird, nämlich an ihren beiden Anschlüssen, und sich ansonsten frei im Inneren der Hohlraumform befindet. Die Antenne kann in der Hohlraumform fixiert werden oder kann durch ihre eigene Form an einigen Punkten formschlüssig mit der Form verbunden sein.
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Die Lokalspule wird dann durch Einfüllen eines flüssigen Kunststoffmaterials in die Hohlraumform und Aushärten des Kunststoffmaterials geformt. Dieser Vorgang an sich ist z.B. aus dem Spritzguss bekannt. Das Kunststoffmaterial muss jedoch nicht zwingend heiß gemacht werden. Es wäre z.B. auch möglich, ein zweikomponentiges Harz zu verwenden, welches gemischt in die Hohlraumform gefüllt wird und dort aushärtet.
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Durch dieses Verfahren erhält man eine spezielle intraoral Zahn-Lokalspule, die auf einfache Art und Weise kostengünstig realisiert werden kann. Dadurch ist es zum Beispiel möglich, diese Lokalspulen als Wegwerf-Spulen herzustellen. Durch ihre Formung als Dentalspulen, insbesondere aufgrund der Krümmung, kann eine höhere Bildqualität als bei extraoralen Spulen erreicht werden. Es ist dabei bevorzugt, dass die Krümmung der Antenne so ist, dass Zähne und Kiefer abgedeckt sind. Zwar können auch Kiefergelenk oder andere Teile des Kopfes oder Schluckapparates durch die Antenne abgedeckt werden, bevorzugt ist jedoch die Abdeckung der Zähne.
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Eine erfindungsgemäße Lokalspule ist mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens geformt worden.
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Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, wobei die unabhängigen Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen und Ausführungsbeispielen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein können und insbesondere auch einzelne Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele bzw. Varianten zu neuen Ausführungsbeispielen bzw. Varianten kombiniert werden können.
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Gemäß einem bevorzugten Verfahren wird zur Formung der Antenne diese mit einer Bauform kombiniert. Diese Bauform kann eine harte oder elastische Wandung haben und durchaus die Hohlraumform sein oder beinhalten. Die besagte Kombination umfasst bevorzugt, dass die Antenne von der Bauform durch Pressen plastisch verformt wird, insbesondere unter Einwirkung von Hitze. Es ist dabei bevorzugt, dass die Bauform nach dieser Verformung der Antenne wieder entfernt wird, insbesondere in dem Fall, in dem die Spulenstruktur selbsttragend ist. Die Bauform dient also hier der Formung der Antenne nach Formung der Spulenstruktur. Die Bauform muss aber nicht zwingend nur für die Formung der Antenne verwendet werden. In dem Falle, dass sie eine Hohlraumform darstellt, kann sie durchaus die Antenne formen (z.B. durch Biegen der Spulenstruktur) und danach als (eine) Form für das Kunststoffmaterial verwendet werden.
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Die Kombination kann aber auch bevorzugt umfassen, dass die Antenne mit der Bauform dermaßen verbunden wird, bevorzugt durch Klemmen, Pressen oder Kleben, dass die Antenne durch die Bauform während dem Aushärten des Kunststoffmaterials in Form gehalten wird. Diese Alternative ist besonders von Vorteil, wenn die Antenne nicht selbsttragend ist. Die Bauform kann dann bevorzugt zusammen mit der Antenne in einer Hohlraumform mit Kunststoffmaterial umgeben werden.
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Gemäß einem bevorzugten Verfahren ist der Leiter ein Draht, eine Litze, eine Leiterbahn auf einem Trägermaterial. Alternativ wird die Spulenstruktur aus einem durchgehenden Leiter gebildet. Es ist dabei bevorzugt, dass die Spulenstruktur mehrere Leiter aufweist, die mehrere unabhängige und galvanisch getrennte Antennenelemente ausbilden.
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Gemäß einem bevorzugten Verfahren erfolgt die Formung der Lokalspule mittels eines Spritzgussverfahrens, Gussverfahrens, Schäumverfahrens oder Tauchverfahrens. Das ausgehärtete Kunststoffmaterial hat dabei bevorzugt ein Elastizitätsmodul kleiner als 3 GPa und/oder umfasst ein kompressibles Schaummaterial. Bevorzugt ist zumindest das Kunststoffmaterial, welches zur Formung der Außenseite der Lokalspule dient, biokompatibel (die Lokalspule soll ja für eine Messung in eine Körperöffnung eingebracht werden).
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Gemäß einem bevorzugten Verfahren ist die Antenne so geformt und wird dermaßen in die Hohlraumform eingebracht, dass Endstücke des Leiters aus der Hohlraumform herausragen und bei der Formung der Lokalspule nicht von Kunststoffmaterial umgeben werden. Dort kann die Lokalspule nun an eine Elektronikbaugruppe (ein sogenanntes „Interface“) angebunden werden, indem diese freien Metallflächen als Kontakte dienen.
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Gemäß einem bevorzugten Verfahren ist die Antenne so geformt und wird dermaßen in die Hohlraumform eingebracht, dass die Antenne eine Induktivität ausbildet, die induktiv an eine externe Induktivität angebunden werden kann.
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Gemäß einem bevorzugten Verfahren ist die Antenne so geformt und wird dermaßen in die Hohlraumform eingebracht, dass die Antenne eine Elektrode ausbildet, die bestimmungsgemäß zur kapazitiven Kopplung mit einer externen Elektrode verwendet werden kann. Es ist dabei bevorzugt, dass das Kunststoffmaterial oder ein Trägermaterial einer Leiterbahn des Leiters als Dielektrikum dient, bevorzugt wobei die Leiterbahn mit dem Trägermaterial aus dem Kunststoffgehäuse (also dem ausgehärteten Kunststoffmaterial) herausragt, so dass nach außen nur die dielektrische Fläche des Trägermaterials erscheint.
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Bevorzugte Kopplungsmöglichkeiten der Lokalspule an ein MR-System bzw. ein Interface sind eine galvanische Kopplung, eine induktive Kopplung und eine kapazitive Kopplung. Unabhängig von der Art der Kopplung ist es bevorzugt, dass die Lokalspule über einen Stecker im Mundbereich an die aktive Elektronik (extern) angeschlossen wird. Eine induktive oder kapazitive Kopplung, insbesondere über Elektroden oder externe Spulenelemente kann aus Hygienegründen und Workflow/Comfort Gründen von Vorteil sein.
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Gemäß einem bevorzugten Verfahren wird vor dem Einfüllen des Kunststoffmaterials zusätzlich ein Einlegeelement in die Hohlraumform eingebracht. Alternativ oder zusätzlich ist die Hohlraumform so ausgeformt, dass (nach dem Einfüllen des flüssigen Kunststoffmaterials) ein Hohlraum innerhalb der resultierenden Lokalspule entsteht. Dies ist vorteilhaft, um das Gewicht der Lokalspule zu reduzieren oder der Form eine höhere Elastizität zu verleihen. Diese hohle Lokalspule entsteht dabei im Grunde in einem Fertigungsschritt und weist keine Nahtstelle nach außen auf, was für die Hygiene von Vorteil ist. In einen solchen Hohlraum könnte auch ein aktiv wirkendes Element eingebracht werden, insbesondere eine Elektronik wie z.B. ein RFID-Chip.
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Gemäß einem bevorzugten Verfahren wird der Schritt des Einfüllens eines flüssigen Kunststoffmaterials mehrfach durchgeführt, so dass verschiedene Kunststoffschichten übereinander angeordnet werden. Dabei ist bevorzugt, dass zwischen zwei Einfüllschritten die Hohlraumform gewechselt wird. Es werden dabei bevorzugt mehrere unterschiedliche Kunststoffmaterialien mit unterschiedlichen elastischen Eigenschaften im ausgehärteten Zustand verwendet. Durch einen solchen mehrstufigen Herstellungsprozess und durch den Einsatz mehr und weniger elastischer Materialien können vorteilhafte mechanische Eigenschaften der resultierenden Lokalspule entstehen, z.B. eine Kompressibilität zur besseren Anformung. Auch können auf diese Weise Hohlräume geschaffen werden und zusätzliche Elemente, wie z.B. RFID-Transponder in die Lokalspule eingebettet werden. Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft für nicht-selbsttragende Spulen. Zuerst wird die Spule durch die Hohlform zur Antenne gebogen und in eine erste Matrix (als Bauform) aus einem ersten Kunststoffmaterial eingebettet. Eine zweite Matrix aus einem gleichen oder unterschiedlichen Kunststoffmaterial, die in einer zweiten Hohlraumform geformt wird, sorgt dann für eine gewünschte Oberfläche der Lokalspule. Es kann von Vorteil sein, wenn eine äußerste Ummantelung durch ein Kunststoffmaterial gebildet wird, das besondere Biokompatibilität aufweist.
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Gemäß einem bevorzugten Verfahren werden mehrere Lokalspulen des gleichen Typs mit verschiedener Größe gefertigt. Es ist dabei bevorzugt, dass die Lokalspulen so gefertigt werden, dass sie Anschlüsse an verschiedenen geometrischen Positionen aufweisen. Ein Interface (zum Haltern der Lokalspule) kann dann so ausgelegt werden, dass es mehrere mögliche Anschlüsse hat. Hier ist zu beachten, dass Spulen mit unterschiedlichen Größen auch oftmals unterschiedliche Impedanzen aufweisen. Wenn nun Spulen mit identischer Größe bzw. identischer Impedanz identische Anschlüsse aufweisen und Spulen mit unterschiedlichen Größen bzw. unterschiedlicher Impedanz unterschiedliche Anschlüsse aufweisen kann das Interface so gestaltet werden, dass es je nach verwendetem Anschluss eine geeignete Impedanztransformation durchführt, um der nachfolgenden Elektronik immer die gleiche Impedanz anzubieten, egal welche Größenvariante gerade angeschlossen ist. Diese Variante ist sehr einfach zu realisieren und bei der Anwendung zu Handhaben.
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Gemäß einem bevorzugten Verfahren wird die Antenne so gefertigt, dass sie eine Zusatzinduktivität ausbildet, insbesondere an einer Stelle, die wenig bildwirksam ist. eine solche wenig bildwirksame Stelle befindet sich insbesondere an einem Teil der Antenne, der nach Einführen in die Mundhöhle aus dem Mund herausragt. Die Zusatzinduktivität ist bevorzugt eine Spule, die ihre Flächennormale in z-Richtung hat, also entlang dem Krümmungsradius der Krümmung des Spulenkörpers zur Antenne.
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Die Normale auf der Spulenebene ist bevorzugt in x-Richtung (seitlich) oder in y-Richtung (im Bereich der Schneidezähne) ausgerichtet, womit die Spule mit ihrem Hauptfeld die in transversaler Richtung (x-y) orientierten HF-Felder der Spins aufnimmt und damit in diesem Bereich (wie gewünscht) sehr hohe Empfindlichkeit aufweist. Es ist auch bevorzugt, dass Antennen bzw. deren Elemente zur besseren Anformung (an dem Gaumen) leicht aus der x-z-Ebene heraus gekippt angeordnet werden. Damit könnte auch eine weitere Ausleuchtung in Richtung der Wurzeln erreicht werden. Das Koordinatensystem richtet sich nach den üblichen MRT-Koordinaten.
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Bei der Fertigung mehrerer Lokalspulen des gleichen Typs, deren Antennen jedoch unterschiedliche Größe haben, werden die Antennen dieser Lokalspulen bevorzugt mit unterschiedlichen Zusatzinduktivitäten gefertigt. Die Unterschiede der Zusatzinduktivitäten sind dabei dergestalt, dass die kleinste Antenne die größte Zusatzinduktivität erhält. Beispielsweise kann die Lokalspule in unterschiedlichen Größen für verschiedene Anatomien bereitgestellt werden (XL, L, M, S XS). Bevorzugt skalieren dabei alle äußeren Abmessungen, jedoch nicht alle mit dem gleichen Faktor.
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Gemäß einem bevorzugten Verfahren wird die Lokalspule so gefertigt, dass sie einen Verkürzungskondensator umfasst, der so gestaltet und mit der Antenne verschaltet ist, dass die Antenne eine vorherbestimmte Impedanz aufweist. Ein Verkürzungskondensator ist ein Kondensator, der zur elektrischen Verkürzung der Antenne dient. Er wird bevorzugt mit der Antenne in Reihe geschaltet. Es ist von Vorteil, wenn der Kondensator von möglichst hoher Güte ist. Zur Vermeidung elektrischer Aufladungen ist bevorzugt, parallel zu dem Verkürzungskondensator ein Überspannungsableiter zu schalten. Es ist besonders bevorzugt, dass der Verkürzungskondensator im Antennenleiter (also der Antenne, die aus dem Leiter gefertigt ist) integriert wird, insbesondere mittels einer zweiseitigen Metallisierung. Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt, dass der Verkürzungskondensator durch ein diskretes Element erzeugt wird.
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Eine bevorzugte Lokalspule umfasst Kontakte zur elektrischen Kontaktierung mit einem MRT-Interface und mechanische Haltestrukturen, die dazu ausgelegt sind, zusammen mit den Kontakten einen Stecker ausbilden, der zu einer mechanisch gefestigten Steckverbindung mit dem Interface dient. Stecker an Lokalspulen sind an sich im Stand der Technik bekannt. Die Hohlraumform ist hier jedoch bevorzugt so ausgeformt, dass bereits bei der Formung der Lokalspule durch Einfüllen eines flüssigen Kunststoffmaterials in die Hohlraumform ein Stecker entsteht.
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Eine bevorzugte Lokalspule ist im Hinblick auf ihre Antenne und die Form des umhüllenden Kunststoffmaterials für das Einführen in eine Körperöffnung ausgebildet, insbesondere für das Einführen in die Mundhöhle oder zur rektalen oder zur vaginalen Einführung oder für eine Einführung in ein Blutgefäß.
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Eine bevorzugte Lokalspule umfasst mechanische oder elektrische Strukturen an ihrer Oberfläche, welche so ausgeformt sind, dass sie als Auslöser für einen Schalter eines MRT-Interfaces oder als elektrische Signalkontakte dienen können. Dies hat z.B. den Vorteil dass einem Interface das erfolgreiche Stecken der Spule signalisiert werden kann, z.B. in Form eines voreilender Pin zum mechanischen oder elektrischen Auslösen eines Schaltvorgangs im Interface.
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Es ist bei einer Oralspule bevorzugt, dass die Antenne bzw. die Spulenelemente in den Backentaschen angeordnet sind, z.B. zwischen Zähnen/Kiefer und Backeninnenseite. Alternativ kann die Antenne auch so gestaltet sein, dass sie im Mund innen zwischen den Kieferbögen angeordnet ist, z.B. zwischen Zunge und Zähnen/Kiefer.
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Die Lokalspulen ist bevorzugt als RX oder als RX/TX Spule ausgeführt.
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Die Antenne ist bevorzugt so gestaltet, dass sie insbesondere zur Anwendung für Feldstärken im Bereich von 0.15-0.8T vorgesehen ist. Dort ist wegen des geringen Grund-SNRs die Nähe der Spule zur Region of Interest von besonderer Bedeutung.
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Bevorzugt beinhaltet die Lokalspule keine aktive Elektronik. Dies ermöglicht eine sehr kostengünstige Herstellung.
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Dabei sind in den verschiedenen Figuren gleiche Komponenten mit identischen Bezugsziffern versehen. Die Figuren sind in der Regel nicht maßstäblich. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Magnetresonanztomographiesystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 2 eine Lokalspule mit zwei Antennen und einer Beißschiene,
- 3 eine Anordnung der Lokalspule in einem Mundraum von oben,
- 4 eine bevorzugte Antennenform für eine Lokalspule zur Anwendung im Mundraum,
- 5 eine bevorzugte Doppel-Antennenform für eine Lokalspule zur Anwendung im Mundraum,
- 6 eine bevorzugte Vierfach-Antennenform für eine Lokalspule zur Anwendung im Mundraum,
- 7 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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In den folgenden Figuren sind nur für die Erfindung wesentliche oder zu ihrem Verständnis hilfreiche Elemente eingezeichnet.
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In 1 ist grob schematisch ein Magnetresonanztomographiesystem 1 (MRT-System) dargestellt. Es umfasst zum einen den eigentlichen Magnetresonanzscanner 2 mit einem Untersuchungsraum 3 bzw. Patiententunnel, in den auf einer Liege 8 ein Patient oder Proband positioniert ist, in dessen Körper sich das eigentliche Untersuchungsobjekt O befindet. Auch wenn in dem dargestellten Beispiel das Untersuchungsobjekt O im Torso abgebildet ist, wird die Diffusions-Tensor-Bildgebung auch oft für Aufnahmen des Gehirns verwendet, da sie besonders gut zur Abbildung neurologischer Strukturen geeignet ist.
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Der Magnetresonanzscanner 2 ist in üblicher Weise mit einem Grundfeldmagnetsystem 4, einem Gradientensystem 6 sowie einem HF-Sendeantennensystem 5 und einem HF-Empfangsantennensystem 7 ausgestattet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem HF-Sendeantennensystem 5 um eine im Magnetresonanzscanner 2 fest eingebaute Ganzkörperspule, wogegen das HF-Empfangsantennensystem 7 aus am Patienten bzw. Probanden anzuordnenden Lokalspulen 7 besteht (hier nur durch eine einzelne Lokalspule 7 am Körper symbolisiert). Das Grundfeldmagnetsystem 4 ist hier in üblicher Weise so ausgebildet, dass es ein Grundmagnetfeld in Längsrichtung des Patienten erzeugt, d. h. entlang der in z-Richtung verlaufenden Längsachse des Magnetresonanzscanners 2. Das Gradientensystem 6 umfasst in üblicher Weise einzeln ansteuerbare Gradientenspulen, um unabhängig voneinander Gradienten in x-, y- oder z-Richtung schalten zu können.
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Bei dem hier dargestellten MRT-System 1 handelt es sich um eine Ganzkörperanlage mit einem Patiententunnel, in den ein Patient komplett eingebracht werden kann. Grundsätzlich kann die Erfindung aber auch an anderen MRT-Systemen, z. B. mit seitlich offenem, C-förmigen Gehäuse, verwendet werden. Wesentlich ist nur, dass entsprechende Aufnahmen des Untersuchungsobjekts O angefertigt werden können.
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Das Magnetresonanztomographie-System 1 weist weiterhin eine zentrale Steuereinrichtung 13 auf, die zur Steuerung des MR-Systems 1 verwendet wird. Diese zentrale Steuereinrichtung 13 umfasst eine Sequenzsteuereinheit 14. Mit dieser wird die Abfolge von Hochfrequenz-Pulsen (HF-Pulsen) und von Gradientenpulsen in Abhängigkeit von einer gewählten Pulssequenz oder einer Abfolge von mehreren Pulssequenzen zur Aufnahme mehrerer Schichten in einem interessierenden Volumenbereich des Untersuchungsobjekts innerhalb einer Messsitzung gesteuert. Eine solche Pulssequenz kann beispielsweise innerhalb eines Mess- oder Steuerprotokolls vorgegeben und parametrisiert sein. Üblicherweise sind verschiedene Steuerprotokolle für unterschiedliche Messungen bzw. Messsitzungen in einem Speicher 19 hinterlegt und können von einem Bediener ausgewählt (und bei Bedarf gegebenenfalls geändert) und dann zur Durchführung der Messung genutzt werden. Im vorliegenden Fall enthält die Steuereinrichtung 13 Pulssequenzen zur Akquisition der Rohdaten.
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Zur Ausgabe der einzelnen HF-Pulse einer Pulssequenz weist die zentrale Steuereinrichtung 13 eine Hochfrequenzsendeeinrichtung 15 auf, die die HF-Pulse erzeugt, verstärkt und über eine geeignete Schnittstelle (nicht im Detail dargestellt) in das HF-Sendeantennensystem 5 einspeist. Zur Steuerung der Gradientenspulen des Gradientensystems 6, um entsprechend der vorgegebenen Pulssequenz die Gradientenpulse passend zu schalten, weist die Steuereinrichtung 13 eine Gradientensystemschnittstelle 16 auf. Die Sequenzsteuereinheit 14 kommuniziert in geeigneter Weise, z. B. durch Aussendung von Sequenzsteuerdaten SD, mit der Hochfrequenzsendeeinrichtung 15 und der Gradientensystemschnittstelle 16 zur Ausführung der Pulssequenz.
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Die Steuereinrichtung 13 weist außerdem eine (ebenfalls in geeigneter Weise mit der Sequenzsteuereinheit 14 kommunizierende) Hochfrequenzempfangseinrichtung 17 auf, um innerhalb der durch die Pulssequenz PS vorgegebenen Auslesefenster koordiniert mittels des HF-Empfangsantennensystems 7 Magnetresonanz-Signale zu empfangen und so die Rohdaten zu akquirieren.
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Eine Rekonstruktionseinheit 18 übernimmt hier die akquirierten Rohdaten und rekonstruiert daraus Magnetresonanz-Bilddaten. Auch diese Rekonstruktion erfolgt in der Regel auf Basis von Parametern, die in dem jeweiligen Mess- oder Steuerprotokoll vorgegeben sein können. Diese Bilddaten können dann beispielsweise in einem Speicher 19 hinterlegt werden.
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Wie im Detail durch ein Einstrahlen von HF-Pulsen und das Schalten von Gradientenpulsen geeignete Rohdaten akquiriert und daraus MR-Bilder oder Parameter-Karten rekonstruiert werden können, ist dem Fachmann grundsätzlich bekannt und wird daher hier nicht näher erläutert.
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Eine Bedienung der zentralen Steuereinrichtung 13 kann über ein Terminal 11 mit einer Eingabeeinheit 10 und einer Anzeigeeinheit 9 erfolgen, über das somit auch das gesamte Magnetresonanztomographie-System 1 durch eine Bedienperson bedient werden kann. Auf der Anzeigeeinheit 9 können auch Magnetresonanztomographie-Bilder angezeigt werden, und mittels der Eingabeeinheit 10, gegebenenfalls in Kombination mit der Anzeigeeinheit 9, können Messungen geplant und gestartet werden.
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Das erfindungsgemäße Magnetresonanztomographie-System 1 und insbesondere die Steuereinrichtung 13 können darüber hinaus noch eine Vielzahl von weiteren, hier nicht im Einzelnen dargestellten, aber üblicherweise an derartigen Anlagen vorhandenen Komponenten aufweisen, wie beispielsweise eine Netzwerkschnittstelle, um das gesamte System mit einem Netzwerk zu verbinden und Rohdaten und/oder Bilddaten bzw. Parameterkarten, aber auch weitere Daten, wie beispielsweise patientenrelevante Daten oder Steuerprotokolle, austauschen zu können.
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Wie durch ein Einstrahlen von HF-Pulsen und die Erzeugung von Gradientenfeldern geeignete Rohdaten akquiriert und daraus Magnetresonanztomographie-Bilder rekonstruiert werden können, ist dem Fachmann grundsätzlich bekannt und wird hier nicht näher erläutert. Ebenso sind verschiedenste Messsequenzen, wie z. B. EPI-Messsequenzen oder andere Messsequenzen zur Erzeugung von diffusionsgewichteten Bildern, dem Fachmann vom Grundsatz her bekannt.
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2 zeigt eine Lokalspule 7 mit zwei Antennen A und einer Beißschiene B, die zwischen den beiden Antennen A angedeutet ist. Als Untersuchungsobjekt O ist ein Unterkiefer angedeutet. Bei einer Untersuchung wird die Beißschiene in den Mund gelegt und mit den Zähnen gehalten. Dann wird der Patient in einen MRT-Scanner 2 gelegt, so dass sein Kopf im Magnetfeld liegt und vermessen werden kann.
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3 zeigt eine Anordnung der Lokalspule 7 in einem Mundraum von oben. Es könnte sich um eine Lokalspule 7 handeln, wie sie in 2 dargestellt ist. Die Beißschiene B ragt in den Bereich hinein, in dem sie von den Zähnen gehalten werden kann. Innen ist im Mundinnenraum gestrichelt eine alternative Lokalspule 7 angedeutet, die sich im Mundraum befinden würde. Außen ist die Mundraumumgebung M also z.B. die Lippen und Wangen angedeutet.
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4 zeigt eine bevorzugte Antennenform für eine Lokalspule 7 zur Anwendung im Mundraum. Hier deckt eine einzige (gebogene) Spule als Spulenstruktur S als Antenne A die Zähne ab.
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5 zeigt eine bevorzugte Doppel-Antennenform für eine Lokalspule 7 zur Anwendung im Mundraum. Hier deckt eine Spule der Spulenstruktur S der Antenne A den Oberkiefer und eine andere den Unterkiefer ab.
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6 zeigt eine bevorzugte Vierfach-Antennenform für eine Lokalspule 7 zur Anwendung im Mundraum. Hier decken zwei Spulen der Spulenstruktur S der Antenne A den Oberkiefer und zwei andere den Unterkiefer ab.
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7 zeigt ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Lokalspule 7 für eine MRT-Messung.
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In Schritt I wird eine Spulenstruktur S durch mehrfaches Wickeln eines langgezogenen Leiters L zu einer Spule geformt. Die resultierende Spulenstruktur S ist hier noch eben.
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In Schritt II wird die ebene Spulenstruktur S, hier durch Biegen, zu einer Antenne A für die MRT-Messung geformt. Die Antenne sieht nun so aus, wie z.B. in den 2 und 3 angedeutet.
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In Schritt III wird die gebogene Antenne A in eine Hohlraumform H eingebracht. Diese Hohlraumform H ist zur Aufnahme eines flüssigen Kunststoffmaterials K ausgelegt, z.B. für den Spritzguss. Die Antenne A wird dabei so in der Hohlraumform H angeordnet, dass sie von flüssigem Kunststoffmaterial K zumindest teilweise umgeben werden kann.
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In Schritt IV wird flüssiges Kunststoffmaterial K in die Hohlraumform H gefüllt und ausgehärtet, z.B. durch abkühlen des Kunststoffmaterials K. Die in das Kunststoffmaterial K eingegossene Antenne A ergibt dann die Lokalspule 7.
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Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorhergehend detailliert beschriebenen Verfahren sowie bei der dargestellten Lokalspule 7 lediglich um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließen die Begriffe „Einheit“ und „Modul“ nicht aus, dass die betreffenden Komponenten aus mehreren zusammenwirkenden Teil-Komponenten bestehen, die gegebenenfalls auch räumlich verteilt sein können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011079577 A1 [0010]
