DE10229490B3 - Magnetresonanzgerät mit einer verfahrbaren Gradientenspuleneinheit - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Magnetresonanzgerät (3) für Untersuchungen mit einer lokalen Gradientenspuleneinheit (1) (Insert-Gradientenspulen) sowie eine für das Magnetresonanzgerät (3) geeignete Gradientenspuleneinheit (1). Gemäß der Erfindung weist die angetriebene Lagerungsvorrichtung (Patientenliege) (5) eines Magnetresonanzgerätes (3), mit der das zu untersuchende Objekt in den Untersuchungsraum (2) des Magnetresonanzgerät (3) einführbar ist, eine Koppeleinrichtung (6) auf, mit der eine Gradientenspuleneinheit (1) an die Lagerungsvorrichtung (5) ankoppelbar und mittels der angetriebenen Lagerungsvorrichtung (5) in den Untersuchungsraum (2) bewegbar ist, auf. Die Gradientenspuleneinheit (1) wird im Untersuchungsraum (2) von der Patientenliege (5) positioniert und benötigt keinen eigenen Antrieb.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Magnetresonanzgerät für Untersuchungen mit einer lokalen Gradientenspuleneinheit (Insert-Gradientenspulen), sowie eine für das Magnetresonanzgerät geeignete Gradientenspuleneinheit.
- Magnetresonanzgeräte werden seit langer Zeit in der Medizin und in der Biophysik zum Gewinnen von Bildern aus dem Körperinneren eines Untersuchungsobjektes verwendet. Die Magnetresonanztomographie basiert auf dem physikalischen Phänomen der Kernspinresonanz. Bei dieser Untersuchungsmethode wird das Untersuchungsobjekt einem starken, konstanten Magnetfeld ausgesetzt, worauf sich in dem Untersuchungsobjekt die vorher regellos orientierten Kernspins der Atome ausrichten. Mittels Hochfrequenzwellen werden diese ungeordneten Kernspins zu einer bestimmten Schwingung (Resonanzfrequenz) angeregt. Diese Schwingung erzeugt in der Resonanztomographie das eigentliche Messsignal (HF-Antwortsignal) für die Bildung, welches mit- tels geeigneter Empfangsspulen aufgenommen wird.
- Voraussetzung für die Bildgewinnung ist eine genaue Information über den jeweiligen Entstehungsort des HF-Antwortsignals in dem Untersuchungsobjekt (Ortsinformation bzw. Ortskodierung). Dieser Ortsinformation wird mittels magnetischer Zusatzfelder (magnetischer Gradientenfelder), die entlang der drei Raumrichtungen von Gradientenspulen erzeugt werden, gewonnen. Das dem Grundfeld überlagerte Gradientenfeld ist so gestaltet, daß in jedem Volumenelement die Feldstärke und somit auch die Resonanzfrequenz anders ist. Wird nun eine definierte Resonanzfrequenz eingestrahlt, können nur die Atome angeregt werden, die sich an einem Ort befinden, an dem das Magnetfeld die entsprechende Resonanzbedingung erfüllt. Geeignete Änderungen der Gradientenfelder ermöglichen es, den Ort eines solchen Volumenelements, bei dem die Resonanzbedingung erfüllt ist, definiert zu verschieben und so den gewünschten Bereich abzutasten.
- Zur Untersuchung wird das Objekt in den Untersuchungsraum des Magnetresonanzgerätes eingebracht und positioniert. Um Untersuchungsobjekte von unterschiedlicher Größe aufnehmen zu können, muß der Untersuchungsraum eine Mindestgröße aufweisen. Bei medizinischen Anwendungen wird die Größe so gewählt, daß ein Patient teilweise bis vollständig in den Untersuchungsraum eingefahren werden kann.
- Für die Untersuchung von speziellen Bereichen eines Untersuchungsobjektes, beispielsweise im Kopf eines Patienten, kann eine lokale Gradientenspuleneinheit (Insert-Gradientenspule) verwendet werden. Aus der
US 5,185,576 A ist eine solche lokale Gradientenspuleneinheit bekannt, die in den Untersuchungsraum des Magnetresonanzgerätes eingebracht wird. - Lokale Gradientenspulen haben mit ihren kleineren Abmessungen hinsichtlich der erzielbaren Gradientenstärke und der Leistungsanforderungen an einen die Gradientenspuleneinheit speisenden Gradientenverstärker Vorteile gegenüber den Ganzkörpergradientenspulen eines Magnetresonanzgerätes. Für den Betrieb muß die lokale Gradientenspuleneinheit mit der integrierten lokalen Hochfrequenzantenne fest im Untersuchungsraum des Magnetresonanzgerätes verankert werden, um den auf sie wirkenden Kräften Stand zu halten.
- Bei einigen Ausführungsformen von lokalen Gradientenspuleneinheiten dauert das Befestigen der lokalen Gradientenspuleneinheit im Magnetresonanzgerät und auch das Herauslösen jeweils bis zu Stunden, wobei in einigen Fällen die Ganzkörperantenne des Magnetresonanzgerätes aus- und wieder eingebaut werden muß.
- Aus der
US 5,311,134 A ist ein Magnetresonanzgerät bekannt, das eine schienenartige Führungsvorrichtung, auf der eine verfahrbare Gradientenspuleneinheit bewegbar ist; aufweist. Des Weiteren umfasst das Magnetresonanzgerät eine Patientenliege, mit der ein daraufliegender Patient sowohl in der Höhlung des Untersuchungsraums als auch in der Höhlung der lokalen Gradientenspuleneinheit positionierbar ist. - Das Einbringen und Montieren der bis zu 250 kg schweren lokalen Gradientenspulen von Hand erfordert einen hohen Zeit- und Kraftaufwand des Bedienpersonals.
- Die
US 5,783,943 A offenbart eine Vorrichtung zur Einbringung und Positionierung einer lokalen Gradientenspuleneinheit über die Patientenliege eines Magnetresonanzgerätes gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. - Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Magnetresonanzgerät und eine Gradientenspuleneinheit zum Einbringen in das Magnetresonanzgerät anzugeben, die eine einfache und leichte Positionierung der Gradientenspuleneinheit im Untersuchungsraum des Magnetresonanzgerätes ermöglichen.
- Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Somit weist die angetriebenen Lagerungsvorrichtung eines Magnetresonanzgerätes, mit der das zu untersuchende Objekt in den Untersuchungsraum des Magnetresonanzgerät einführbar ist, eine Koppeleinrichtung auf, mit der eine Gradientenspuleneinheit an die Lagerungsvorrichtung ankoppelbar und mittels der angetriebenen Lagerungsvorrichtung (Patientenliege) in dem Untersuchungsraum bewegbar ist, wobei die Koppeleinrichtung selbsttätig die Gradientenspuleneinheit mit der Lagerungsvorrichtung fest verbindet, wenn die Lagerungsvorrichtung von der einen Richtung gegen die lokale Gradientenspuleinheit fährt, und löst sobald die Lagervorrichtung erneut in die eine Richtung fährt. Die Gradientenspuleneinheit wird im Untersuchungsraum von der Patientenliege positioniert und benötigt keinen eigenen Antrieb. Eine Arretierung der Gradientenspuleneinheit während des Betriebs kann ebenfalls durch die Patientenliege erfolgen und/oder durch eine in dem Untersuchungsraum angebrachte Arretierung, welche die Gradientenspuleneinheit fixieren, sobald diese von der Patientenliege in eine bestimmte Position gefahren wurde. Hierfür sind die Patientenliege und ihr Antrieb entsprechend ausgelegt.
- Für ein leichtes Aus- und Einbringen der Gradientenspuleneinheit und die Montage der notwendigen Anschlüsse ist an einer der Öffnungen des Untersuchungsraums eine Abstelleinrichtung für die Gradientenspuleneinheit angebracht. Die Gradientenspuleneinheit kann durch die Patientenliege aus dem Untersuchungsraum auf die Abstelleinrichtung gefahren und dort gut zugänglich demontiert werden. Dies ermöglicht einen schnellen Wechsel zwischen verschiedenen Untersuchungsmodi und verkürzt die Umrüstzeiten.
- Wird die Abstelleinrichtung an dem Magnetresonanzgerät schwenkbar angebracht, so kann die Patientenliege an der von der Öffnung des Untersuchungsraums weggeschwenkten Gradientenspuleneinheit vorbei aus dem Untersuchungsraum gefahren werden. Für ein erneutes Einbringen der auf der Abstelleinrichtung gelagerten Gradientenspuleneinheit wird die Abstelleinrichtung wieder an die Öffnung des Untersuchungsraums herangeschwenkt.
- In einer Vorteilhaften Ausgestaltung sind die für die Gradientenspuleneinheit notwendige Anschlüsse in der Patientenliege integriert. Dies erhöht die Sicherheit und verringert die für die Montage der Gradientenspuleneinheit benötigte Zeit.
- Eine Gleit- und Führungseinrichtung an der Abstelleinrichtung und im Untersuchungsraum für die Gradientenspuleneinheit erlaubt eine weniger stabile Ausführung der Patientenliege und ihres Antriebes.
- Die Gradientenspuleneinheit ist mit der Patientenliege fest, jedoch lösbar, durch die Koppeleinrichtung verbunden. Ein selbsttätige oder fernbetätigbare Koppeleinrichtung ermöglicht genaues Positionieren mittels der Steuerung des Magnet resonanzgerätes und ein leichtes Ein- und Ausbringen der Gradientenspuleneinheit in bzw. aus dem Untersuchungsraum.
- Bestehende Systeme sind leicht durch entsprechende Modifikationen an der Patientenliege und/oder der Gradientenspuleneinheit gemäß der vorliegenden Erfindung umrüstbar.
- Die Erfindung wird durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche weitergebildet.
- Die vorliegende Erfindung wird unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
-
1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Magnetresonanzgerätes mit eingefahrener Gradientenspuleneinheit in einem senkrechten Längs- und Querschnitt, -
2 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Magnetresonanzgerätes mit herausgefahrener Gradientenspuleneinheit in einem senkrechten Längsschnitt, -
3 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Magnetresonanzgerätes mit herausgefahrener, weggeschwenkter Gradientenspuleneinheit in einem waagerechten Querschnitt, und -
4 ein Beispiel für eine Arretiereinrichtung zum Arretieren der Gradientenspuleneinheit in einer bestimmten Position im Untersuchungsraum des erfindungsgemäßen Magnetresonanzgerätes. -
1 zeigt in einem senkrechten Längs- und Querschnitt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Magnetresonanzgerätes3 . Der statische Grundfeldmagnet3b und das Gradientenspulensystem3a sind wesentliche Bestandteile des Magnetreso nanzgerätes3 , in deren Höhlung der Untersuchungsraum2 angeordnet ist. - In dem Untersuchungsraum
2 des in1 dargestellten Magnetresonanzgeräts3 ist die Gradientenspuleneinheit1 bereits eingebracht und über eine Koppeleinrichtung6 mit der Patientenliege5 verbunden. Die Kopfstütze5a der Patientenliege5 reicht in die Höhlung der Gradientenspuleneinheit1 hinein. - Zur Führung der Gradientenspuleneinheit
1 und der Patientenliege5 ist im unteren Teil des Untersuchungsraumes2 eine Schiene7a angebracht. Die Zentrierung der Gradientenspuleneinheit1 innerhalb des hohlzylinderförmigen Untersuchungsraumes2 erfolgt mittels der am oberen Teil der Gradientenspuleneinheit1 paarweise angebrachten Rollen7b . - Führung und Fixierung der Gradientenspuleneinheit
1 im Untersuchungsraum2 können auch anders, z.B. entsprechend der Form und des Materials des Untersuchungsraumes2 , gestaltet werden. In der in1 gezeigten Anordnung wird die Führungseinrichtung7a der Patientenliege5 auch zur Führung der Gradientenspuleneinheit1 genutzt. - Eine an der linken Seite des Untersuchungsraumes
2 angebrachte fahrbahre Abstelleinrichtung4 dient zur Aufnahme und Lagerung der Gradientenspuleneinheit1 . Die Andockeinrichtung 8 positioniert die auf der Abstelleinrichtung4 angebrachte Schiene7c zu der Schiene7a des Untersuchungsraums2 , damit die Gradientenspuleneinheit1 auf den Schienen7c ,7a gleitend in den Untersuchungsraums2 ein- bzw. aus diesem heraus gebracht werden kann. -
2 zeigt die Anordnung von1 , wobei die Gradientenspuleneinheit1 auf die Abstelleinrichtung4 gefahren wurde. Zum Parken bzw. Lagern der Gradientenspuleneinheit1 wird die Gradientenspuleneinheit1 von der Patientenliege abgekoppelt, die Patientenliege5 in den Untersuchungsraum2 eingefahren, die Abstelleinrichtung4 von dem Magnetresonanzgerät3 abgedockt und samt darauf abgestellter Gradientenspuleneinheit1 zu ihrem Lagerort gefahren. - Zum Einbringen der Gradientenspuleneinheit
1 in den Untersuchungsraum2 wird die Gradientenspuleneinheit1 von ihrem Lagerort mit der Abstelleinrichtung4 geholt und die Abstelleinrichtung4 an die Öffnung des Untersuchungsraum2 angedockt. Die Abstelleinrichtung4 in der in2 gezeigten Anordnung ist in der Höhe verstellbar und somit besonders anpassungsfähig an verschiedene Formen von Magnetresonanzgeräten3 . - Das Positionieren der Schienen
7c (1 ) und7a zueinander und der Ankoppelvorgang können nach dem erfolgreichen Andocken automatisch ausgelöst werden. Sind die Schienen7c und7a zueinander positioniert, kann die Patientenliege5 nach links ausgefahren und die Gradientenspuleneinheit1 an die Patientenliege5 angekoppelt werden. Sodann bewegt die Patientenliege5 die Gradientenspuleneinheit1 in den Untersuchungsraum2 zu einer vorbestimmten Position. - Das An- und Abkoppeln der Gradientenspuleneinheit
1 erfolgt mittels einer selbsttätigen Koppeleinrichtung6 , die, wenn die Patientenliege5 von links gegen die Gradientenspuleneinheit1 fährt, die Gradientenspuleneinheit1 und die Patientenliege5 fest miteinander verbindet und die Verbindung löst, wenn die Patientenliege5 erneut (zumindest kurzzeitig) nach links bewegt wird (bipolarer Koppelzustand, verändert durch ein Zusammendrücken der Koppeleinrichtung6 ). Die Koppeleinrichtung6 kann zusätzlich fernbetätigbar sein. - Nach dem Abkoppeln der. Gradientenspuleneinheit
1 an einer vorbestimmten Position fährt die Patientenliege5 nach rechts aus dem Untersuchungsraum2 heraus, um den Patienten aufzunehmen. Der Patient wird z.B. mit seinem auf der Kopfstütze5a gelagerten Kopf voran auf der Patientenliege5 in den Untersuchungsraum2 eingefahren, wobei die Kopfstütze5a in die Gradientenspuleneinheit1 einfährt und in ihr positioniert wird. - Abwandlungen der beschrieben Abläufe können nötig sein, wenn z.B. die zum Betrieb der Gradientenspuleneinheit
1 notwendige Anschlüsse in der Patientenliege integriert sind und einige dieser Anschlüsse nicht automatisch beim Ankoppeln hergestellt werden können. Hierbei ist es vorteilhaft die notwendigen Anschlüsse durch das Bedienpersonal im ausgefahrenen Zustand herzustellen. - Eine Ankoppelung der Gradientenspuleneinheit
1 an die Patientenliege5 während des Betriebes kann ebenfalls notwendig sein, wenn nicht ausreichend Fixierungsmittel zum Halten der Gradientenspuleneinheit1 im Untersuchungsraum2 vorhanden sind und die Gradientenspuleneinheit1 über die Patientenliege5 fixiert werden muß. -
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung,. bei welchem die Abstelleinrichtung4 an der Öffnung des Untersuchungsraum2 schwenkbar ist. Die Abstelleinrichtung4 mit der Gradientenspuleneinheit3 wird in diesem Ausführungsbeispiel seitlich an das Magnetresonanzgerät3 per Hand oder mittels elektrischem Antrieb herangefahren und mit der Andockvorrichtung8 an das Magnetresonanzgerät3 angedockt. Durch die Andockvorrichtung8 ist die Einbringvorrichtung4 derart schwenkbar, daß die Schienen7a und7c im eingeschwenktem Zustand exakt zueinander positioniert sind. - Die schwenkbar ausgestaltete Andockvorrichtung
8 ist besonders vorteilhaft bei einem wechselndem Betrieb/Einsatz von lokaler Gradientenspule und fest eingebauter Ganzkörpergradientenspule, bei dem die Patientenliege5 zum Teil aus der Öffnung des Untersuchungsraumes2 des Magnetresonanzgerätes3 herausgefahren werden muß. In diesem Fall wird die Gradientenspuleneinheit2 aus. dem Untersuchungsraum2 heraus auf die Abstelleinrichtung4 gefahren und zur Seite geschwenkt. Die Liege kann nun an der Gradientenspuleneinheit2 vorbeigefahren werden. Ein erneutes Einbringen der Gradientenspuleneinheit1 ist ohne wiederholte Montage der notwendigen Anschlüsse der Gradientenspuleneinheit1 möglich. - Das Positionieren der Gradientenspuleneinheit
1 im Untersuchungsraum2 erfolgt mittels Software in Interaktion mit dem Magnetresonanzgerät3 oder über mechanisch einstellbare Anschläge. -
4 zeigt in einem Ausschnitt ein solches Beispiel für die Arretierung der Gradientenspuleneinheit1 im Untersuchungsraum2 in einer bestimmten eingefahrenen Position. - Die Arretiereinrichtung
3c des Magnetresonanzgerätes3 weist zwei Nocken auf, wobei der erste Nocken, beispielsweise durch Ausbildung aus einem Material hoher Dichte, ein größeres Gewicht als der zweite Nocken aufweist, so daß sich automatisch bei nicht oder nicht vollständig eingefahrener Gradientenspuleneinheit1 die mit durchgezogenen Linien dargestellte Lage der Arretiereinrichtung3c einstellt. Bei einem Einfahren der Gradientenspuleneinheit1 von links in den Untersuchungsraum2 nimmt die Arretiereinrichtung1a der Gradientenspuleneinheit1 den zweiten Nocken mit und versetzt die Arretiereinrichtung3c um deren Drehachse in eine Drehbewegung bis der erste Nocken die mit gestrichelter Linie angedeutete Stellung erreicht. Sodann ist die eingefahrene Gradientenspuleneinheit1 arretiert.
Claims (9)
- Magnetresonanzgerät mit einer angetriebenen Lagerungsvorrichtung (
5 ), mit der das zu untersuchende Objekt in den Untersuchungsraum (2 ) des Magnetresonanzgerätes (3 ) einführbar ist, wobei die Lagerungsvorrichtung (5 ) eine Koppeleinrichtung (6) aufweist, mit der eine Gradientenspuleneinheit (1 ) an die Lagerungsvorrichtung (5 ) ankoppelbar und mittels der angetriebenen Lagerungsvorrichtung (5 ) in den Untersuchungsraum (2 ) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppeleinrichtung (6 ) selbsttätig die Gradientenspuleneinheit (1 ) mit der Lagerungsvorrichtung (5 ) fest verbindet, wenn die Lagerungsvorrichtung (5 ) von der einen Richtung gegen die lokale Gradientenspuleneinheit (1 ) fährt, und löst, sobald die Lagerungsvorrichtung (5 ) erneut in die eine Richtung fährt. - Magnetresonanzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest an einer der Öffnungen des Untersuchungsraums (
2 ) eine Abstelleinrichtung (4 ) für die Gradientenspuleneinheit (1 ) angebracht ist und die Lagerungsvorrichtung (5 ) derart verfahrbar ist, dass eine auf der Abstelleinrichtung (4 ) gelagerte lokale Gradientenspuleneinheit (1 ) mittels der Koppeleinrichtung (6 ) in den Untersuchungsraum (2 ) des Magnetresonanzgerätes (3 ) einbringbar ist. - Magnetresonanzgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstelleinrichtung (
4 ) an dem Magnetresonanzgerät (3 ) schwenkbar angebracht ist. - Magnetresonanzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Gradientenspuleneinheit (
1 ) notwendige Anschlüsse in der Lagerungsvorrichtung (5 ) integriert sind. - Magnetresonanzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Untersuchungsraum (
2 ) eine Führungseinrichtung (7a ,7b ) aufweist, die in Verbindung mit einer entsprechenden Ausbildung an der Gradientenspuleneinheit (1 ) die Gradientenspuleneinheit (1 ) im Untersuchungsraum (2 ) führt. - Magnetresonanzgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Führungseinrichtung (
7a ) die Lagerungsvorrichtung (5 ) führt. - Magnetresonanzgerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich zumindest ein Teil der Führungseinrichtung (
7c ) auf die Lagerungsvorrichtung (5 ) erstreckt. - Magnetresonanzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppeleinrichtung (
6 ) fernbetätigbar ist. - Gradientenspuleneinheit (
1 ) mit einer Koppeleinrichtung zum Ankoppeln an eine Lagerungsvorrichtung (5 ) eines Magnetresonanzgerätes nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
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