DE10221644A1

DE10221644A1 - Lokalspulenanordnung für eine Magnetresonanzanlage

Info

Publication number: DE10221644A1
Application number: DE10221644A
Authority: DE
Inventors: Karl Engelhard; Rainer Kuth; Arne Reykowski
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2002-05-15
Filing date: 2002-05-15
Publication date: 2003-12-11
Also published as: US20040002648A1; US7450984B2

Abstract

Eine Lokalspulenanordnung für eine Magnetresonanzanlage weist eine Antennenanordnung (2) auf, die in einer Haltestruktur (3) angeordnet ist. Die Haltestruktur (3) weist ein Bundelement (4) und ein Schrittelement (5) mit einer Schrittelementmitte auf. Dadurch ist die Lokalspulenanordnung von einer zu untersuchenden Person (1) wie eine Hose überziehbar.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lokalspulenanordnung für eine Magnetresonanzanlage, mit einer Antennenanordnung, die in einer Haltestruktur angeordnet ist.

Derartige Lokalspulenanordnungen sind allgemein bekannt. Beispielsweise gibt es Kopfspulen, Arrayspulen, Endorektal- und Endovaginalspulen.

Magnetresonanzuntersuchungen werden unter anderem auch für die Diagnose von Prostata- und Cervixkarzinomen eingesetzt. Im Stand der Technik erfolgen dabei sogenannte Screenings oder Erstuntersuchungen üblicherweise mit der Ganzkörperantenne der Magnetresonanzanlage. Diese Untersuchungen haben den Nachteil einer schlechten Bildqualität. Im Stand der Technik ist daher auch bekannt, zu genaueren Untersuchungen die oben stehend erwähnten Endorektal- und Endovaginalspulen einzusetzen. Das Einsetzen dieser Lokalspulen ist für den Patienten unkomfortabel. Darüber hinaus wird die Verwendung der genannten Lokalspulen oftmals auch deshalb als unangenehm empfunden, weil Gegenstände im Intimbereich in den Körper eingeführt werden müssen und auch ein Entkleiden des Intimbereichs erforderlich ist. Ferner müssen die genannten Lokalspulen nach dem Betrieb entweder entsorgt oder auf aufwändige Weise gereinigt werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Lokalspulenanordnung zu schaffen, mittels derer auf zuverlässige Weise qualitativ hochwertige Aufnahmen aus dem Beckenbereich, insbesondere dem Prostata- und Cervixbereich aufnehmbar sind, wobei gleichzeitig die Lokalspulenanordnung einfach handhabbar sein soll und die Lokalspulenanordnung oder Teile von ihr nicht in den Körper der zu untersuchenden Person eingeführt werden müssen.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Haltestruktur ein Bundelement und ein Schrittelement mit einer Schrittelementmitte aufweist, so dass die Haltestruktur von der zu untersuchenden Person wie eine Hose überziehbar ist.

Denn dadurch wird eine Lokalspulenanordnung geschaffen, die speziell für Untersuchungen im Beckenbereich ausgebildet ist, ein größeres Empfangsfeld als Endorektal- und Endovaginalspulen aufweist und deren Bildqualität erheblich besser als die mit der Ganzkörperspule erzielbare Bildqualität ist. Ferner kann die Lokalspulenanordnung von der zu untersuchenden Person selbst - sogar über die übrige Bekleidung - übergezogen werden.

Die zu untersuchende Person liegt in der Regel waagrecht mit dem Rücken auf einer Liege. Das Grundmagnetfeld der Magnetresonanzanlage erstreckt sich je nach Ausgestaltung der Magnetresonanzanlage in eine der drei Grundrichtungen, also entweder lotrecht im Raum oder vom Kopf zu den Füßen des Patienten (bzw. in entgegengesetzte Richtung) oder horizontal quer zum Patienten, also von links nach rechts. Dementsprechend ist die Antennenanordnung alternativ derart ausgebildet, dass von ihr ein im wesentlichen in einer parallel zum Bundelement verlaufenden Ebene verlaufendes Magnetresonanzsignal, ein im wesentlichen in einer parallel zum Schrittelement verlaufenden Ebene verlaufendes Magnetresonanzsignal oder ein im wesentlichen in einer senkrecht zum Bundelement und senkrecht zum Schrittelement verlaufenden Ebene verlaufendes Magnetresonanzsignal erfassbar ist.

Je nach zu erfassendem Magnetresonanzsignal weist die Antennenanordnung eines oder zwei der folgenden Antennenelemente auf:

- Eine das Schrittelement durchlaufende Halbschleife mit zwei Halbschleifenenden und einen im wesentlichen parallel zum Bundelement umlaufenden, die Halbschleifenenden verbindenden Verbindungsring,
- einen im wesentlichen parallel zum Bundelement umlaufenden Bundring und
- einen sich auf einer Seite des Schrittelements vom Bundelement auf die Schrittelementmitte zu erstreckenden Grundschrittring.

Gegebenenfalls kann die Lokalspulenanordnung auch alle drei oben genannten Antennenelemente aufweisen, wenn im Betrieb dynamisch bestimmbar ist, welche Empfangssignale ausgewertet werden.

Wenn die Antennenanordnung zusätzlich zum Grundschrittring auch einen sich auf der anderen Seite des Schrittelements vom Bundelement auf die Schrittelementmitte zu erstreckenden Zusatzschrittring aufweist, erhöht sich die Empfindlichkeit für das von den Schrittringen erfasste Magnetresonanzsignal.

Wenn die Schrittringe als gemeinsame, sich im Bereich der Schrittelementmitte überkreuzende Leiterschleife ausgebildet sind, sind die beiden Schrittringe auf besonders einfache Weise realisierbar.

Wenn das Bundelement einen variierbaren Umfang aufweist, ist die Lokalspulenanordnung besonders flexibel einsetzbar. Zur Realisierung des variierbaren Umfangs kann das Bundelement beispielsweise aus elastischem Material bestehen und/oder verstellbar ausgebildet sein und/oder mindestens eine Trennstelle aufweisen, an der es - vorzugsweise werkzeugfrei - auftrennbar ist, und die Trennstelle mittels eines Überbrückungselements überbrückbar sein.

Wenn die Antennenanordnung zumindest im Bereich des Schrittelements - vorzugsweise überall - flüssigkeitsdicht umschlossen ist, ist die Lokalspulenanordnung insbesondere auch für sogenannte interventionelle Untersuchungen geeignet.

Wenn die Antennenanordnung derart ausgebildet ist, dass von ihr ein in einer Drehrichtung zirkular polarisiertes Magnetresonanzsignal erfassbar ist und ein entgegen der Drehrichtung zirkular polarisiertes Magnetresonanzsignal nicht erfassbar ist, weist sie ein besonders gutes Signal-Rausch- Verhältnis auf. Zum Erfassen nur des in einer Drehrichtung zirkular polarisierten Magnetresonanzsignal muss die Antennenanordnung in bekannter Weise zwei der oben genannten Antennenelemente aufweisen, deren Signale in bekannter Weise um 90° phasenversetzt addiert werden.

Wenn die Antennenanordnung und die Haltestruktur aus sterilisierbarem Material bestehen, ist die Lokalspulenanordnung wiederverwendbar.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen. Dabei zeigen in Prinzipdarstellung

Fig. 1 eine zu untersuchende Person mit einer Lokalspulenanordnung,

Fig. 2 eine Antennenanordnung,

Fig. 3 ein Antennenelement,

Fig. 4 und 5 die zu untersuchende Person von Fig. 1 mit weiteren Lokalspulenanordnungen und

Fig. 6 ein Bundelement.

Gemäß Fig. 1 soll bei einer zu untersuchenden Person 1 eine Magnetresonanzuntersuchung des Beckenbereichs erfolgen. Hierzu wird die Person 1 in einen Untersuchungsraum einer nicht dargestellten Magnetresonanzanlage eingeführt.

Die Magnetresonanzanlage weist beispielsweise ein Grundmagnetfeld auf, das sich in einer Richtung z erstreckt. Die Richtung z erstreckt sich dabei gemäß Fig. 1 von den Füßen zum Kopf der Person 1.

Ein in der Person 1 angeregtes Magnetresonanzsignal wird - soweit es aus dem Beckenbereich der Person 1 stammt - mittels einer Lokalspulenanordnung L erfasst. Die Lokalspulenanordnung L weist hierzu eine Antennenanordnung 2 auf, die in einer Haltestruktur 3 angeordnet ist. Die Haltestruktur 3 weist gemäß Fig. 1 ein Bundelement 4 sowie ein Schrittelement 5 auf. Das Schrittelement 5 erstreckt sich im Schritt der Person 1 von vorne nach hinten und weist somit im Schritt selbst eine Schrittelementmitte auf. Die Lokalspulenanordnung L kann somit von der Person 1 wie eine Hose übergezogen werden.

Um die Anregung und die Erfassung des Magnetresonanzsignals nicht zu beeinflussen, besteht die Haltestruktur 3 aus elektrisch nicht leitendem, hochfrequenztransparentem, magnetisch transparentem und auch im übrigen magnetresonanzneutralem Material. Derartige Materialien sind allgemein bekannt und werden bereits heute bei den üblichen Lokalspulenanordnungen wie beispielsweise Kopfspulen, Endorektal- und Endovaginalspulen eingesetzt. Ein Beispiel eines derartigen, geeigneten Materials ist PE-Schaum bzw. PE-Folie.

Wie bereits erwähnt, ist das Grundmagnetfeld gemäß Fig. 1 parallel zur Richtung z orientiert. Das Magnetresonanzsignal ist daher ein Signal, das in einer Ebene zirkular polarisiert ist, wobei die Ebene sich in Richtungen x, y erstreckt. Die Antennenanordnung 2 von Fig. 1 ist daher derart ausgebildet, dass von ihr ein Magnetresonanzsignal erfassbar ist, das in dieser Ebene verläuft. Diese Ebene verläuft im wesentlichen parallel zum Bundelement 4.

Zum Erfassen der Komponente des Magnetresonanzsignals, die in der Richtung x verläuft, weist die Antennenanordnung 2 gemäß den Fig. 1 und 2 einen Grundschrittring 6 und - siehe Fig. 2 - einen Zusatzschrittring 7 auf. Beide Schrittringe 6, 7 erstrecken sich auf je einer Seite des Schrittelements 5 vom Bundelement 4 auf die Schrittelementmitte zu.

Zum Erfassen der Komponente des Magnetresonanzsignals in der Richtung y weist die Antennenanordnung 2 gemäß den Fig. 1 und 2 eine Halbschleife 8 mit zwei Halbschleifenenden auf. Die Halbschleifenenden sind über einen Verbindungsring 9, der im wesentlichen parallel zum Bundelement 4 umläuft, miteinander verbunden.

Prinzipiell können die von den Schrittringen 6, 7 und der Halbschleife 8 erfassten Magnetresonanzsignale in getrennten Empfangskanälen geführt und getrennt verarbeitet werden. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, werden die Signale der beiden Schrittringe 6, 7 aber einem Summationsglied 10 zugeführt. Das Ausgangssignal dieses Summationsgliedes 10 wird einem weiteren Summationsglied 11 zugeführt. Dem weiteren Summationsglied 11 wird ferner über einen 90°-Phasenschieber 12 das Signal der Halbschleife 8 zugeführt. Die Antennenanordnung 2 ist daher derart ausgebildet, dass sie nur ein Magnetresonanzsignal erfassen kann, das in einer Drehrichtung 13 zirkular polarisiert ist. Wenn das Magnetresonanzsignal hingegen entgegen der Drehrichtung 13 zirkular polarisiert ist, kann es mittels der Antennenanordnung 2 nicht erfasst werden.

Fig. 3 zeigt eine alternative Ausgestaltung der Schrittringe 6, 7. Gestrichelt ist dabei in Fig. 3 die Halbschleife 8 angedeutet. Gemäß Fig. 3 sind die Schrittringe 6, 7 als gemeinsame Leiterschleife 14 ausgebildet, die sich im Bereich der Schrittelementmitte überkreuzt. Dadurch steht beim Abgreifen sofort das Summensignal beider Schrittringe 6, 7 zur Verfügung, so dass das Summationsglied 10 (siehe Fig. 2) entfallen kann.

Die Darstellung gemäß Fig. 4 entspricht im wesentlichen der von Fig. 1. Im Unterschied zu Fig. 1 verläuft bei Fig. 4 aber das Grundmagnetfeld parallel zur Richtung x. Das Magnetresonanzsignal zirkuliert daher in einer Ebene, welche durch die Richtungen y, z bestimmt ist. Dementsprechend ist bei Fig. 4 die Antennenanordnung 2 derart ausgebildet, dass von ihr ein Magnetresonanzsignal erfassbar ist, das in einer senkrecht zum Bundelement 4 und senkrecht zum Schrittelement 5 verlaufenden Ebene verläuft.

Das Antennenelement 8, 9, mittels dessen die Komponente in der Richtung y detektiert wird, ist ebenso ausgebildet wie oben stehend in Verbindung mit den Fig. 1 bis 3 beschrieben. Auch die Erfassung erfolgt auf die gleiche Weise. Bezüglich der Komponente des Magnetresonanzsignals in der Richtung y wird daher auf die obigen Ausführungen in Verbindung mit den Fig. 1 bis 3 verwiesen.

Zum Erfassen der Komponente des Magnetresonanzsignals in der Richtung z hingegen weist die Antennenanordnung 2 einen Bundring 15 auf, der im wesentlichen parallel zum Bundelement 4 umläuft.

Auch bei der Anordnung gemäß Fig. 4 ist wieder möglich, durch um 90° phasenversetztes Addieren der von den Antennenelementen 8, 9, 15 erfassten Signale nur ein in einer Drehrichtung zirkular polarisiertes Magnetresonanzsignal zu erfassen und ein entgegen der Drehrichtung zirkular polarisiertes Magnetresonanzsignal nicht zu erfassen. Die Vorgehensweise ist prinzipiell die gleiche wie oben stehend in Verbindung mit den Fig. 1 bis 3 beschrieben. Auf diese Signalverarbeitung wird daher nachstehend nicht mehr detailliert eingegangen.

Auch die Darstellung gemäß Fig. 5 entspricht im wesentlichen der von Fig. 1. Bei Fig. 5 ist das Grundmagnetfeld aber in der Richtung y orientiert. Das Magnetresonanzsignal ist daher ein Signal, das in einer Ebene zirkuliert, das sich in den Richtungen x, z erstreckt. Dementsprechend ist die Antennenanordnung gemäß Fig. 5 derart ausgebildet, dass von ihr ein Magnetresonanzsignal erfassbar ist, das im wesentlichen in einer Ebene verläuft, die sich parallel zum Schrittelement 5 erstreckt.

Die Erfassung der Komponente des Magnetresonanzsignals in Richtung x erfolgt auf gleiche Weise wie oben stehend in Verbindung mit den Fig. 1 bis 3 beschrieben. Die Erfassung der Komponente des Magnetresonanzsignals in Richtung z erfolgt auf gleiche Weise wie oben stehend in Verbindung mit Fig. 4 beschrieben. Die phasenrichtige Addition, so dass nur ein in der Drehrichtung, nicht aber ein entgegen der Drehrichtung zirkulär polarisiertes Signal erfasst wird, erfolgt ebenfalls auf die gleiche Weise wie oben stehend insbesondere in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben. Weitergehende Detailangaben zur Wirkungsweise der Antennenanordnung 2 gemäß Fig. 5 sind daher nicht erforderlich.

Um einen guten Sitz der Haltestruktur 3 an der Person 1 zu gewährleisten, weist das Bundelement 4 einen variierbaren Umfang U auf. Die Variierbarkeit des Umfangs U kann dabei beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das Bundelement 4, wie in den Fig. 1, 4 und 5 durch eine Zick-Zack-Linie angedeutet ist, aus elastischem Material besteht. Alternativ oder zusätzlich kann das Bundelement 4 beispielsweise verstellbar ausgebildet sein. Dies wird nachstehend in Verbindung mit Fig. 6 näher erläutert.

Gemäß Fig. 6 weist das - in Fig. 6 isoliert dargestellte - Bundelement 4 ein Halteelement 16 und ein Gegenhalteelement 17 eines Klettverschlusses (hook and file oder Velcro tape) auf. Der Klettverschluss stellt somit eine Trennstelle dar, an der das Bundelement 4 werkzeugfrei auftrennbar ist.

Klettverschlüsse haben typischerweise die Eigenschaft, dass sie stufenlos verstellbar sind. Der Umfang U kann daher nach Bedarf angepasst werden. Alternativ zum Vorsehen des Klettverschlusses wäre es selbstverständlich aber beispielsweise auch möglich, das Bundelement 4 gürtelähnlich auszugestalten, also eine Schnalle und entsprechende Löcher vorzusehen, in die ein Schnallendorn eingreifen kann.

Aufgrund der Auftrennbarkeit des Bundelements 4 an der Trennstelle (Klettverschluss) ist es weiterhin auch möglich, ein Überbrückungselement 18 in das Bundelement 4 einzusetzen und so durch das Einsetzen des Überbrückungselements 18 den Umfang U des Bundelements 4 zu verlängern.

Die Antennenanordnung 2 ist vorzugsweise zumindest im Bereich des Schrittelements 5, vorzugsweise sogar überall, flüssigkeitsdicht umschlossen. In diesem Fall sind nämlich auch interventionelle Untersuchungen des Beckenbereichs möglich. Ferner bestehen die Antennenanordnung 2 und die Haltestruktur 3 vorzugsweise aus sterilisierbarem Material. Insbesondere kann die Haltestruktur 3 aus dem oben stehend erwähnten PE bestehen. Denn in diesem Fall ist die Lokalspulenanordnung L wiederverwendbar und auch autoklavierbar.

Mittels der erfindungsgemäßen Lokalspulenanordnung L sind somit auf erheblich einfachere und für die Person 1 angenehmere Weise genaue Untersuchungen des Beckenbereichs möglich. Die erfindungsgemäße Lokalspulenanordnung L kann dabei selbstverständlich parallel zu anderen Lokalspulenanordnungen betrieben werden, falls dies erforderlich ist.

Claims

1. Lokalspulenanordnung für eine Magnetresonanzanlage, mit einer Antennenanordnung (2), die in einer Haltestruktur (3) mit einem Bundelement (4) und einem Schrittelement (5) mit einer Schrittelementmitte angeordnet ist, so dass sie von einer zu untersuchenden Person (1) wie eine Hose überziehbar ist.

2. Lokalspulenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenanordnung (2) derart ausgebildet ist, dass von ihr ein im wesentlichen in einer parallel zum Bundelement (4) verlaufenden Ebene verlaufendes Magnetresonanzsignal erfassbar ist.

3. Lokalspulenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenanordnung (2) derart ausgebildet ist, dass von ihr ein im wesentlichen in einer parallel zum Schrittelement (5) verlaufenden Ebene verlaufendes Magnetresonanzsignal erfassbar ist.

4. Lokalspulenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenanordnung (2) derart ausgebildet ist, dass von ihr ein im wesentlichen in einer senkrecht zum Bundelement (4) und senkrecht zum Schrittelement (5) verlaufenden Ebene verlaufendes Magnetresonanzsignal erfassbar ist.

5. Lokalspulenanordnung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenanordnung (2) eine das Schrittelement (5) durchlaufende Halbschleife (8) mit zwei Halbschleifenenden und einen im wesentlichen parallel zum Bundelement (4) umlaufenden, die Halbschleifenenden verbindenden Verbindungsring (9) aufweist.

6. Lokalspulenanordnung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenanordnung (2) einen im wesentlichen parallel zum Bundelement (4) umlaufenden Bundring (15) aufweist.

7. Lokalspulenanordnung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenanordnung (2) einen sich auf einer Seite des Schrittelements (5) vom Bundelement (4) auf die Schrittelementmitte zu erstreckenden Grundschrittring (6) aufweist.

8. Lokalspulenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenanordnung (2) auch einen sich auf der anderen Seite des Schrittelements (5) vom Bundelement (4) auf die Schrittelementmitte zu erstreckenden Zusatzschrittring (7) aufweist.

9. Lokalspulenanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrittringe (6, 7) als gemeinsame, sich im Bereich der Schrittelementmitte überkreuzende Leiterschleife (14) ausgebildet sind.

10. Lokalspulenanordnung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bundelement (4) einen variierbaren Umfang (U) aufweist.

11. Lokalspulenanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Bundelement (4) aus elastischem Material besteht.

12. Lokalspulenanordnung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Bundelement (4) verstellbar ausgebildet ist.

13. Lokalspulenanordnung nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Bundelement (4) mindestens eine Trennstelle aufweist, an der es - vorzugsweise werkzeugfrei - auftrennbar ist, und die Trennstelle mittels eines Überbrückungselements (18) überbrückbar ist.

14. Lokalspulenanordnung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenanordnung (2) zumindest im Bereich des Schrittelements (5) - vorzugsweise überall - flüssigkeitsdicht umschlossen ist.

15. Lokalspulenanordnung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenanordnung (2) derart ausgebildet ist, dass von ihr ein in einer Drehrichtung (13) zirkular polarisiertes Magnetresonanzsignal erfassbar ist und ein entgegen der Drehrichtung (13) zirkular polarisiertes Magnetresonanzsignal nicht erfassbar ist.

16. Lokalspulenanordnung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenanordnung (2) und die Haltestruktur (3) aus sterilisierbarem Material bestehen.