DE19629890A1 - Sowohl zur Nachführung als auch zur Abbildung geeignete Magnetresonanzeinrichtungen - Google Patents
Sowohl zur Nachführung als auch zur Abbildung geeignete MagnetresonanzeinrichtungenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf medizinische Ver
fahren, bei denen eine Einrichtung, wie beispielsweise ein Ka
theter oder eine Biopsie-Nadel in einen Körper eingeführt wer
den und betrifft insbesondere die Nachführung einer derartigen
Einrichtung mit Magnetresonanz (MR) und die Erfassung von ra
diographischen bzw. röntgenographischen Bildern des die Ein
richtung umgebenden Gewebes mit hoher Auflösung.
Das Verfolgen einer innerhalb des Körpers angeordneten Einrich
tung ist für viele diagnostische und therapeutische Anwendungen
ein wichtiger Gesichtspunkt. Oft ist es wünschenswert, eine
Einrichtung auszuwählen, die zur Erzeugung von Bildern von der
der Einrichtung nächsten Umgebung verwendet werden kann. Diese
Bilder können unter Verwendung von sichtbarem Licht, von Ultra
schall oder Magnetresonanz erfaßt werden. Eine medizinische
Anwendung von derartige Abbildungseinrichtungen besteht in der
Erfassung von Magnetresonanz-Bildern von Aderwänden mit hoher
Auflösung für die Darstellung und Unterscheidung zahlreicher
Arten von Gewebe und Belägen. Für diese Anwendung wird die Ab
bildungseinrichtung in einen Katheter aufgenommen, der inner
halb einer ausgewählten Ader plaziert wird. Magnetresonanz-
Abbildung ist für Gewebeunterscheidung gut geeignet, jedoch ist
es, wenn kleine Empfangsspulen zum Erhalten von Bildern über
kleine Ansichtsbereiche verwendet werden, erforderlich, den Ort
der Empfangsspulen genau zu wissen, um sicherzustellen, daß der
gewünschte Bereich der Anatomie innerhalb des Ansichtsbereichs
ist.
Gegenwärtig besteht eine Notwendigkeit für ein einfaches Ver
fahren zur Nachführung einer Magnetresonanz-Abbildungsein
richtung in einem Magnetresonanz-Abbildungssystem, die nur
eine geringe Modifizierung des existierenden Systems erfordert.
Magnetresonanz-Nachführverfahren, die eine minimale Modifizie
rung eines Abbildungssystems erfordern, wurden zuvor im US-
Patent 5 307 808, Dumoulin et al., "Tracking System And Pulse
Sequences To Monitor The Position Of A Device Using Magnetic
Resonance", erteilt am 3. Mai 1994, und im US-Patent 5 318 025,
Dumoulin et al., "Tracking System To Monitor The Position And
Orientation Of A Device Using Multiplexed Magnetic Resonance
Detection", erteilt am 7. Juni 1994, offenbart. Diese Verfahren
verwenden ein erfaßtes Magnetresonanz-Antwortsignal zur Bestim
mung des Orts einer Einrichtung im Körper. Positionsinformatio
nen werden in drei orthogonalen Richtungen mittels einer auf
einanderfolgenden Messung von Daten für jede orthogonale Rich
tung erhalten.
Eine Beschränkung des in den vorstehend erwähnten Patenten of
fenbarten Magnetresonanz-Nachführsystems besteht darin, daß die
zur Bestimmung einer Position verwendete Empfangsspule einen
beschränkten Empfindlichkeitsbereich besitzt, um Positionsfeh
ler zu minimieren. Demzufolge besitzen Magnetresonanz-Bilder
von die Nachführspule umgebendem Gewebe einen beschränkten An
sichtsbereich, wenn die Bilder mit der Nachführspule erzeugt
werden. Gegenwärtig besteht ein Bedarf für eine eindringende
bzw. invasive Einrichtung, die mit Magnetresonanz nachgeführt
werden und zur Erzeugung von Magnetresonanzbildern ihrer Umge
bung mit hoher Auflösung verwendet werden kann.
Eine eindringende Einrichtung, wie beispielsweise ein Katheter
wird innerhalb eines Objekts positioniert und in Echtzeit mit
einem Magnetresonanz-Abildungssystem mit einem Magneten, einem
gepulsten Magnetfeld-Gradientensystem, einer Hochfrequenz-
Sendeeinrichtung, einer Hochfrequenz-Empfangseinrichtung und
einer Steuereinrichtung nachverfolgt. Die nachzuführende Ein
richtung enthält nahe an ihrem Ende eine kleine Hochfrequenz-
Spule (RF-Spule) mit einem neuen Entwurf, die sowohl zur Nach
führung als auch zur Abbildung verwendet werden kann. Das
Magnetresonanz-System erzeugt eine Reihe von Hochfrequenz- und
Magnetfeld-Gradientenimpulsen, die ein resonantes Magnetreso
nanz-Antwortsignal von ausgewählten Kernspins innerhalb des
Objekts hervorrufen. Dieses Antwortsignal induziert einen Strom
in der an der Einrichtung angebrachten Hochfrequenz-Spule.
Während der Einrichtungsnachführung ist die räumliche Empfind
lichkeit der Hochfrequenz-Spule niedrig und nur Kernspins in
der nächsten Umgebung der Hochfrequenz-Spule werden von der
Hochfrequenz-Spule erfaßt. Während der Abbildung jedoch wird
die räumliche Empfindlichkeit der Hochfrequenz-Spule größer
gemacht, um den Ansichtsbereich des Bilds anzupassen. Das
Schalten des Empfindlichkeitsvolumens der Spule wird anspre
chend auf Signale von der Steuereinrichtung durchgeführt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System zur
Nachführung einer Magnetresonanz-Abbildungsspule innerhalb ei
nes Körpers unter Verwendung von Magnetresonanz zu schaffen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
Verfahren zur Nachführung einer Einrichtung in einem lebenden
Körper während einer Magnetresonanz-Untersuchung zu schaffen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
Magnetresonanz-Bild von Gewebe mit hoher Auflösung zu bilden,
wobei das Gewebe einen Katheter umgibt, der unter Magnetreso
nanzführung plaziert wurde.
Die als neu angesehenen Merkmale der Erfindung werden in Ein
zelheiten in den Ansprüchen dargelegt. Die Erfindung selbst
jedoch, sowohl ihr Aufbau als auch ihre Funktionsweise, zusam
men mit weiteren Aufgaben und Vorteilen kann am besten unter
Bezugnahme auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit der
Zeichnung verstanden werden.
Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung beim Betrieb beim Nachführen des
Orts einer Einrichtung in einem Objekt,
Fig. 2a eine schematische Darstellung einer sowohl für die
Nachführung als auch die Abbildung geeigneten
Hochfrequenz-Spule,
Fig. 2b eine perspektivische Darstellung der Aufnahme der Kom
bination Nachführ- und Abbildungsspule in einen Katheter,
Fig. 3a einen Graphen, bei dem die Magnetresonanz-Frequenz ge
gen die Position entlang einer einzelnen Achse in der Gegenwart
eines angelegten Magnetfeld-Gradienten aufgetragen ist,
Fig. 3b einen Graphen, bei dem die Spulenempfindlichkeit gegen
die Position für die kombinierte Nachführ- und Abbildungsspule,
wenn die kombinierte Spule zur Nachführung des Katheters ver
wendet wird, aufgetragen ist,
Fig. 3c einen Graphen, bei dem die Spulenempfindlichkeit gegen
die Position für die kombinierte Nachführ- und Abbildungs-
Hochfrequenz-Spule, wenn die kombinierte Spule zum Erhalten von
Magnetresonanz-Bildern von den Katheter umgebendem Gewebe ver
wendet wird, aufgetragen ist, und
Fig. 4 ein Blockschaltbild eines für eine die vorliegenden Er
findung verwendende Einrichtungsnachführung geeigneten
Magnetresonanz-Abbildungssystems.
Gemäß Fig. 1 ist ein Objekt 100 auf einem Trägertisch 110 in
einem von einem Magnet 125 in einem Magnetgehäuse 120 erzeugten
homogenen Magnetfeld plaziert. Der Magnet 125 und das Magnetge
häuse 120 besitzen Zylindersymmetrie und sind im Aufschnitt
gezeigt, um die Position des Objekts 100 erkennen zu lassen.
Ein Bereich des Objekts 100, in den eine Einrichtung 150, ge
zeigt als ein Katheter, eingeführt ist, liegt im ungefähren
Mittelpunkt des Kerns des Magneten 125. Das Objekt 100 ist von
einem Satz von zylindrischen Magnetfeld-Gradientenspulen 130
umgeben, die zu vorbestimmten Zeitpunkten Magnetfeld-Gradienten
vorbestimmter Stärke erzeugen. Die Gradientenspulen 130
erzeugen Magnetfeld-Gradienten in drei gegenseitig aufeinander
senkrechten Richtungen.
Eine externe Spule 140 umgibt auch den interessierenden Bereich
des Objekts 100. Die Spule 140 ist als eine zylindrische exter
ne Spule gezeigt, die einen ausreichenden Durchmesser besitzt,
um das gesamte Objekt zu umgeben. Andere Geometrien, wie bei
spielsweise kleinere, speziell zur Abbildung des Kopfes oder
einer Extremität entworfene Zylinder, können anstelle davon
verwendet werden. Alternativ können nicht-zylindrische externe
Spulen, wie beispielsweise Oberflächenspulen, verwendet werden.
Die externe Spule 140 strahlt zu vorbestimmten Zeitpunkten und
mit genügend Leistung bei der vorbestimmten Frequenz Hochfre
quenzenergie in das Objekt 100 ab, die kernmagnetische Spins
des Objekts 100 auf für den Fachmann wohlbekannte Weise nu
tiert. Die Nutation der Spins verursacht, daß sie bei der
Larmor-Frequenz resonant sind. Die Larmor-Frequenz für jeden
Spin ist direkt proportional zur Stärke des von dem Spin erfah
renen Magnetfelds. Diese Feldstärke ist die Summe des durch den
Magnet 125 erzeugten statischen Magnetfelds und des durch die
Magnetfeld-Gradientenspule 130 erzeugten lokalen Felds.
Die Einrichtung 150 wird von einem Bediener 160 in das Objekt
100 eingeführt und kann ein Führungsdraht, ein Katheter, ein
Endoskop, ein Laparoskop, eine Biopsie-Nadel, chirurgisches
Werkzeug, Therapie-Zuführungs-Werkzeug oder eine ähnliche Ein
richtung sein. Die Einrichtung 150 kann entsprechend dem in dem
vorstehend angeführten US-Patent 5 307 808, Dumoulin et al.,
nachgeführt werden. Diese Einrichtung enthält eine Hochfre
quenz-Spule, die im Objekt ansprechend auf das von der externen
Spule 140 erzeugte Hochfrequenz-Feld erzeugte Magnetresonanz-
Signale erfaßt. Da die Hochfrequenz-Spule klein ist, ist der
Bereich der Empfindlichkeit ebenfalls klein. Demzufolge besit
zen die erfaßten Signale Larmor-Frequenzen, die nur von der
Stärke des Magnetfelds in der unmittelbaren Nachbarschaft der
Spule resultieren. Diese erfaßten Signale werden zu einer
Abbildungs- und Nachführ-Einrichtung 170 gesendet, wo sie
analysiert werden. Die Position der Einrichtung 150 wird in der
Abbildungs- und Nachführ-Einrichtung 170 bestimmt und auf einer
Anzeigeeinrichtung 180 angezeigt. Bei dem bevorzugten Ausfüh
rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die Position der
Einrichtung 150 mittels Überlagerung eines graphischen Symbols
über ein herkömmliches Magnetresonanz-Bild, gesteuert durch
eine Überlagerungseinrichtung (nicht gezeigt), angezeigt. Bei
alternativen Ausführungsbeispielen der Erfindung wird das die
Einrichtung 150 darstellende graphische Symbol diagnostischen
Bildern überlagert, die mit anderen Abbildungssystemen, wie
beispielsweise einer Computer-Tomographie-Abtasteinrichtung
(CT-Abtasteinrichtung), einem Positronen-Emissions-Tomogra
phie-System oder einer Ultraschall-Abtasteinrichtung erhalten
wurden. Andere Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen die
Position der Einrichtung numerisch oder als ein graphisches
Symbol ohne Bezug auf ein diagnostisches Bild an.
Ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung 150 ist in den Fig.
2a und 2b genauer gezeigt. Eine kleine Hochfrequenz-Spule 200
ist über einen ersten Leiter 210, einen zweiten Leiter 215 und
einen dritten Leiter 220 elektrisch mit dem Magnetresonanz-
System verbunden, so daß ein erster Wicklungsabschnitt 201 di
rekt an den Leitern 215 und 220 und ein zweiter Wicklungsab
schnitt 202 direkt an den Leitern 220 und 210 befestigt ist.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung wer
den die Leiter 210 und 215 von dem Leiter 220 umgeben und ge
trennt, um ein Paar von Koaxialkabeln mit einem geteilten äuße
ren Schild zu bilden. Andere Ausführungsbeispiele, bei denen
die Leiter 210 und 215 umgeben werden, aber nicht vom dritten
Leiter 220 getrennt werden, sind auch möglich. Die Leiter 210,
215, 220 und die Hochfrequenz-Spule 200 sind in einer äußeren
Schale 230 der Einrichtung 150 eingeschlossen, wie in Fig. 2b
gezeigt.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden
Magnetresonanz-Antwortsignale von dem ersten Leiter 210, dem
zweiten Leiter 215 und dem dritten Leiter 220 entweder für
Nachführ- oder für Abbildungszwecke verwendet. Wenn eine Erfas
sung von Nachführsignalen gewünscht ist, dann werden Signale
vom ersten Leiter 210 unter Verwendung des dritten Leiters 220
als Stromrückkehrpfad verwendet. Das erfaßte Magnetresonanz-
Antwortsignal wird zur Berechnung einer ersten Nachführposition
verwendet. Die Magnetresonanz-Antwortsignale vom zweiten Leiter
215 unter Verwendung des dritten Leiters 220 als Stromrückkehr
pfad werden bei der Berechnung einer zweiten Nachführposition
verwendet. Die ersten und zweiten Nachführpositionen entspre
chen zwei verschiedenen Orten auf der Einrichtung 150 und kön
nen zur Bestimmung der Richtung der Einrichtung 150 verwendet
werden, wenn es gewünscht ist.
Wenn jedoch die Erfassung von Abbildungssignalen gewünscht ist,
dann werden Signale vom ersten Leiter 210 unter Verwendung des
zweiten Leiters 215 als Stromrückkehrpfad erfaßt. Auf diese
Weise erfaßte Magnetresonanz-Antwortsignale werden von einem
größeren Bereich rund um die Einrichtung 150 erfaßt als die
während der Magnetresonanz-Nachführung erfaßten. In einem Aus
führungsbeispiel der gegenwärtigen Erfindung wird die Wick
lungsrichtung des Teils der Spule 200 zwischen dem ersten Lei
ter 210 und dem dritten Leiter 220 entgegengesetzt zu der Wick
lungsrichtung des Teils der Spule 200 zwischen dem dritten Lei
ter 220 und dem zweiten Leiter 215 gewählt. Dies vergrößert den
Empfindlichkeitsabstand von der Einrichtung 150.
Gemäß Fig. 3a ist die Larmorfrequenz eines Spins als im wesent
lichen proportional zu seiner Position gezeigt, wenn ein
Magnetfeld-Gradient angelegt wird. Ein an einem Mittelpunkt 300
der Gradientenspule 130 (Fig. 1) angeordneter Spin präzediert
bei einer Larmor-Frequenz f₀. Die Larmor-Frequenz f₀ am Punkt
300 ist allein durch das vom Magneten 125 (Fig. 1) erzeugte
statische Magnetfeld bestimmt. Ein Spin an einem Ort 310 be
sitzt eine durch die Summe des statischen Magnetfelds und des
zusätzlichen an diesem Ort von der Magnetfeld-Gradientenspule
130 (Fig. 1) erzeugten Magnetfelds bestimmte Larmor-Frequenz
f₁. Da die Gradientenspulenantwort 320 im wesentlichen linear
ist, ist die Larmor-Frequenz des Spins im wesentlichen propor
tional zur Position.
Die Magnetresonanz-Signalantwort von einem Magnetresonanz
aktiven, dem in Fig. 3a gezeigten, Magnetfeld-Gradienten unter
worfenen Objekt ist eine Funktion sowohl des Magnetfeld-Gra
dienten als auch der räumlichen Empfindlichkeit der zur Erfas
sung der Magnetresonanz-Signale verwendeten Hochfrequenz-Spule.
Fig. 3b veranschaulicht ein typisches räumliches Empfindlich
keitsprofil für die Spule 200, wenn Magnetresonanz-Signale vom
ersten Leiter 210 unter Verwendung des dritten Leiters 220 als
Stromrückkehrpfad erfaßt werden.
Fig. 3c veranschaulicht ein typisches räumliches Empfindlich
keitsprofil für die Spule 200, wenn Magnetresonanz-Signale vom
ersten Leiter 210 unter Verwendung des zweiten Leiters 215 als
Stromrückkehrpfad erfaßt werden. Es ist festzustellen, daß das
räumliche Antwortprofil in Fig. 3c größer als das in Fig. 3b
ist. Das größere Profil aus Fig. 3c ist für die Verwendung zur
Abbildung vorteilhaft, während das kleinere Profil aus Fig. 3b
für die Verwendung zur Nachführung vorteilhaft ist.
Die Hochfrequenz-Spule aus Fig. 2a zeigt zwei verbundene Wick
lungsabschnitte 201, 202. Der erste Leiter 210 ist mit einem
Ende des Wicklungsabschnitts 202 verbunden. Der zweite Leiter
215 ist mit dem entgegengesetzten Ende des Wicklungsabschnitts
201 verbunden. Zumindest ein Leiter 220 ist zwischen den Wick
lungsbereichen mit der Hochfrequenz-Spule verbunden. In dem
hier offenbarten Ausführungsbeispiel besitzt die Hochfrequenz-
Spule 200 zwei Wicklungsabschnitte. Andere Ausführungsbeispie
le, bei denen die Spule 200 eine größere Anzahl von Wicklungs
abschnitten aufweist, sind ebenfalls möglich und könnten zur
Bildung zusätzlicher Nachführinformationen und größerer Emp
findlichkeitsvolumen für die Abbildung verwendet werden.
Gemäß Fig. 4 arbeitet eine Leiterauswahleinrichtung 250 in ei
ner von zwei Betriebsarten, einer Abbildungsbetriebsart oder
einer Nachführbetriebsart. Beim Betrieb in der Abbildungsbe
triebsart wählt die Leiterauswahleinrichtung 250 ein Paar von
Leitern auf der Grundlage eines gewünschten Ansichtsbereich
aus, wobei ein größerer Ansichtsbereich durch Auswahl der an
den Spulenwicklungen befestigten Leiter erhalten wird, die ei
nen größeren physikalischen Abstand besitzen. Magnetresonanz-
Antwortsignale vom Objekt 100 werden durch die Wicklungsab
schnitte zwischen dem ausgewählten Paar von Leitern erfaßt.
Die Leiterauswahleinrichtung 250 arbeitet auch in einer Nach
führbetriebsart, wobei Signale von zumindest einem Paar von
Leitern ausgewählt und ein Magnetresonanz-Antwortsignal von
Wicklungsabschnitten zwischen den ausgewählten Leitern empfan
gen werden. Typischerweise wird es gewünscht, einen einzelnen
Punkt örtlich festzulegen, und daher ist es vorteilhaft,
Magnetresonanz-Antwortsignale von einer kleinen Anzahl von
Wicklungsabschnitten zu empfangen, möglicherweise nur einem
Abschnitt, um einen Ort zu bestimmen. Auch können zahlreiche
Orte nachgeführt werden, um die Orte von zahlreichen Wicklungs
abschnitten zu bestimmen, um die Richtung der Einrichtung 150
zu bestimmen, wie im vorstehend erwähnten US-Patent 5 318 025,
Dumoulin et al, erteilt am 7. Juni 1994, offenbart.
Aufgrund der Reziprozität können die Sende- und Empfangsfunk
tionen des Hochfrequenzspulen vertauscht werden, wenn es ge
wünscht wird. Es ist auch möglich, jedes Magnetresonanz-
Antwortsignal zeitgemultiplexed für sowohl Sende- als auch Emp
fangsfunktionen zu verwenden.
Fig. 4 ist ein Blockschaltbild eines für die Abbildung und Ein
richtungsnachführung geeigneten Magnetresonanz-Systems. Das
System umfaßt eine Steuereinrichtung 900, die Steuersignale zu
einem Satz von Magnetfeld-Gradientenverstärkereinrichtungen 910
zuführt. Diese Verstärkereinrichtungen 910 steuern Magnetfeld-
Gradientenspulen 130, die innerhalb der Magnetumhüllung 120
(Fig. 1) liegen. Die Gradientenspulen 130 können Magnetfeld-
Gradienten in drei gegenseitig aufeinander senkrechten Richtun
gen erzeugen. Die Steuereinrichtung 900 erzeugt auch Signale,
die zu einer Sendeeinrichtung 930 geschickt werden. Diese Sig
nale von der Steuereinrichtung 900 veranlassen die Sendeein
richtung 930 zur Erzeugung von Hochfrequenz-Impulsen (RF-
Impulsen) mit einer ausgewählten Frequenz und einer geeigneten
Leistung zum Nutieren ausgewählter Spins in dem innerhalb der
externen Spule 140 liegenden Bereich des Objekts, die zugleich
innerhalb des Kerns des Magneten 125 liegt. Ein Magnetresonanz-
Antwortsignal wird in der Hochfrequenz-Spule 200 (Fig. 2) indu
ziert, die mit einer Empfangseinrichtung 940 verbunden ist. Die
Empfangseinrichtung 940 kann Magnetresonanz-Signale von dem
ersten Leiter 210 mit dem dritten Leiter 220 als Stromrückkehr
pfad zur Verwendung für die Nachführung empfangen. Alternativ
kann die Empfangseinrichtung 940 Magnetresonanz-Signale von dem
ersten Leiter 210 mit dem zweiten Leiter 215 als Stromrückkehr
pfad zur Verwendung für die Abbildung empfangen. Die Auswahl
der jeweils durch die Empfangseinrichtung 940 verwendeten Lei
ter wird von der Steuereinrichtung 900 bestimmt.
Die Empfangseinrichtung 940 verarbeitet das Magnetresonanz-
Signal durch Verstärkung, Demodulierung, Filterung und Digita
lisierung. Die Steuereinrichtung 900 sammelt auch Signale von
der Empfangseinrichtung 940 und leitet sie zu einer Berech
nungseinrichtung 950, wo sie verarbeitet werden. Bei Verwendung
zur Nachführung wendet die Berechnungseinrichtung 950 eine Fou
riertransformation auf das von der Steuereinrichtung 900 emp
fangene Signal an, um auf eine Position der Spule 200 zu kom
men. Bei Verwendung zur Abbildung wendet die Berechnungsein
richtung 950 eine Fouriertransformation auf das von der Steue
reinrichtung empfangene Signal an, um ein Bild des die Spule
200 umgebenden Gewebes zu erhalten. Die von der Berechnungsein
richtung 950 berechneten Ergebnisse werden auf einer Bildanzeig
einrichtung 180 angezeigt.
Magnetresonanz-Abbildung und Einrichtungsnachführung können mit
viel von demselben Hardware-System durchgeführt werden, wenn es
gewünscht wird. Es ist auch möglich, die Bilderfassung mit der
Nachführung abzuwechseln bzw. zu durchsetzen, so daß beide un
gefähr zur selben Zeit durchgeführt werden. Alternativ kann
eine gleichzeitige Nachführung und Abbildung ohne Abwechslung
bzw. Durchsetzen erfolgen, indem die Gradientensignalformen
eines Abbildungsvorgangs und das von der Hochfrequenz-Spule 200
innerhalb der Einrichtung 150 erfaßte Magnetresonanz-Signal
analysiert werden, um den Ort der Einrichtung 150 zu bestimmen.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung führt
die innerhalb der Einrichtung 150 lokalisierte Hochfrequenz-
Spule 200 eine Empfangsfunktion durch. Es existiert jedoch Re
ziprozität zwischen den Sende- und Empfangsspulen und Nachführ
systeme, in denen die Hochfrequenz-Spule 200 in der Einrichtung
150 zum Senden von Hochfrequenz-Energie verwendet wird und die
externe Spule 140 zum Empfang des Magnetresonanz-Antwortsignals
verwendet wird, sind möglich.
Während zahlreiche gegenwärtig bevorzugte Ausführungsbeispiele
des neuen Magnetresonanz-Nachführsystems genau beschrieben wur
den, werden für den Fachmann viele Modifizierungen und Verände
rungen offensichtlich. Daher ist es verständlich, daß die Er
findung nur durch den Schutzbereich der Ansprüche beschränkt
sein soll.
Eine neue an einer eindringenden Einrichtung, wie beispielswei
se einem Katheter, befestigte Hochfrequenz-Spule wird zur Er
fassung von Magnetresonanz-Signalen zur Beobachtung der Posi
tion der Einrichtung innerhalb eines Objekts und zur Erfassung
von Magnetresonanz-Bildern des die Einrichtung umgebenden Gewe
bes mit hoher Auflösung verwendet. Die neue Spule ist während
der Nachführvorgänge für ein kleines Volumen des Magnetreso
nanz-aktiven Gewebes, aber während Abbildungsvorgängen für ein
größeres Volumen empfindlich. Während der Nachführung werden
die Magnetresonanz-Signale in der Anwesenheit von Magnetfeld-
Gradienten erfaßt und besitzen somit Frequenzen, die im wesent
lichen proportional zum Ort der Spule entlang der Richtung des
angelegten Gradienten ist. Signale werden ansprechend auf ange
legte magnetische Gradienten erfaßt, um die Position der Spule
in zahlreichen Dimensionen zu bestimmen. Die Position der neuen
Spule und damit der Einrichtung, so wie sie von dem Nachführsys
tem bestimmt ist, wird unabhängig davon erfaßten medizinischen
diagnostischen Bildern überlagert. Magnetresonanz-Bilder des
die neue Spule umgebenden Gewebes können mittels Erfassung der
Magnetresonanz-Antwortsignale von der neuen Spule unter Verwen
dung von Gradienten-abgerufenen, Spin-Echo- oder anderen
Magnetresonanz-Abbildungsfolgen erhalten werden.
Claims (8)
1. Magnetresonanz-System zur Beobachtung des Orts einer Ein
richtung (150) innerhalb eines Objekts (100) und zum Erhalten
von Bildern von der Einrichtung (150), mit:
- a) einer Einrichtung (125) zum Anlegen eines homogenen stati schen Magentfelds mit im wesentlichen einheitlicher Amplitude über das Objekt (100),
- b) einer Hochfrequenz-Sendeeinrichtung (930) zum Senden von Hochfrequenz-Energie einer ausgewählten Dauer, Amplitude und Frequenz in das Objekt (100), um eine Nutation einer ausge wählten Gesamtheit von Spins in dem Objekt (100) zu verur sachen,
- c) einer Einrichtung (910) zur Veränderung der Amplitude des Magnetfelds in einer ausgewählten Anzahl von räumlichen Dimen sionen, um einen Magnetfeld-Gradienten in einer ausgewählten Richtung zu bilden,
- d) einer in der Einrichtung (150) enthaltenen Hochfrequenz- Spuleneinrichtung (200), die ein Magnetresonanz-Antwortsignal von einem ausgewählten von ersten oder zweiten verschieden gro ßen Volumen empfangen kann,
- e) einer an der Hochfrequenz-Spuleneinrichtung (200) befestig ten Erfassungseinrichtung (940) zur Erfassung einer ersten Mag netresonanz-Antwortsignals von dem ersten Volumen und eines zweiten Magnetresonanz-Antwortsignals von dem zweiten Volumen,
- f) einer auf die Erfassungseinrichtung (940) ansprechenden Be rechnungseinrichtung (950) zur Berechnung eines Orts der Ein richtung (150) aus dem ersten erfaßten Magnetresonanz-Antwort signal und zur Berechnung eines Magnetresonanz-Bilds aus einer Vielzahl von zweiten Magnetresonanz-Antwortsignalen,
- g) einer mit der Sendeeinrichtung (930), der Erfassungseinrich tung (940), der Berechnungseinrichtung (950) und der Einrich tung (910) zur Veränderung des Magnetfelds verbundenen Steuer einrichtung (900) zur Aktivierung der Sendeeinrichtung (930), der Erfassungseinrichtung (940), der Berechnungseinrichtung (950) und der Einrichtung (910) zur Veränderung des Magnetfelds entsprechend einer gewünschten Magnetresonanz-Folge, und
- h) einer auf die Berechnungseinrichtung (950) ansprechenden Anzeigeeinrichtung (180) zur Anzeige des Orts der Einrichtung (150) und des Magnetresonanz-Bilds von dem zweiten Volumen des Objekts für einen Bediener (160).
2. System nach Anspruch 1, weiterhin mit:
- a) einer Einrichtung (170) zur Erfassung eines medizinisch diag nostischen Bilds des Objekts (100), und
- b) einer Überlagerungseinrichtung zur Überlagerung eines Sym bols über das medizinisch diagnostische Bild an einer den be rechneten Ort der Einrichtung (150) darstellenden Position.
3. System nach Anspruch 1, wobei
die Einrichtung (150) eines aus der Gruppe Eindrahtwellenlei
ter, Katheter, Endoskop, Laparoskop und Biopsie-Nadel umfaßt.
4. System nach Anspruch 1, wobei
die Einrichtung (150) ein chirurgisches Werkzeug aufweist.
5. System nach Spruch 1, wobei
die Einrichtung (150) eine therapeutische Einrichtung aufweist.
6. System nach Anspruch 2, wobei
die Einrichtung (170) zur Erfassung eines medizinischen diagno
stischen Bilds ein Magnetresonanz-Abbildungssystem aufweist.
7. Magnetresonanz-Abbildungs- und Nachführsystem zur Nachfüh
rung einer Hochfrequenzspule (200) und zum Erhalten von Magnet
resonanz-Bildern eines ausgewählten Ansichtsbereichs nahe der
Hochfrequenzspule (200), wobei die Hochfrequenzspule (200) fol
gendes umfaßt:
- a) eine Vielzahl von verbundenen Wicklungsabschnitten (201, 202),
- b) einen ersten mit einem ersten Ende der verbundenen Wick lungsabschnitte (201, 202) verbundenen Leiter (210),
- c) einen zweiten mit einem zweiten Ende der verbundenen Wick lungsabschnitte (201, 202) verbundenen Leiter (215),
- d) zumindest einen Leiter (220) zwischen den Wicklungsabschnit ten (201, 202),
- e) eine Leiterauswahleinrichtung (250), die in einer Abbil dungsbetriebsart zur Auswahl eines Paars von Leitern auf der Grundlage eines gewünschten Ansichtsbereichs eines Bilds und zum Empfang eines von den Wicklungsabschnitten zwischen dem ausgewählten Paar von Leitern erfaßten Magnetresonanz-Antwort signal, wobei die Leiterauswahleinrichtung (250) auch in einer Nachführbetriebsart arbeitet, zur Auswahl zumindest eines Paars von Leitern und zum Empfang eines Magnetresonanz-Antwortsignals von den Wicklungsbereichen zwischen den ausgewählten Leitern.
8. Magnetresonanz-Abbildungs- und Nachführsystem zur Nachfüh
rung einer Hochfrequenz-Spule (200) und zum Erhalten von Ma
gnetresonanz-Bildern von einem ausgewählten Ansichtsbereich
nahe der Hochfrequenzspule (200), wobei die Hochfrequenz-Spule
(200) folgendes umfaßt:
- a) eine Vielzahl von verbundenen Wicklungsabschnitten (201, 202),
- b) einen ersten mit einem ersten Ende der verbundenen Wick lungsabschnitte (201, 202) verbundenen Leiter (210),
- c) einem zweiten mit einem zweiten Ende der verbundenen Wick lungsabschnitte (201, 202) verbundenen Leiter (215),
- d) zumindest einem Leiter (220) zwischen den Wicklungsabschnit ten (201, 202), und
- e) einer in einer Abbildungsbetriebsart arbeitenden Leiteraus wahleinrichtung (250) zur Auswahl eines Paars von Leitern auf der Grundlage eines gewünschten Erregungsvolumens, und zum Sen den von Hochfrequenz-Energie durch die Wicklungsabschnitte zwi schen dem ausgewählten Paar von Leitern, wobei die Leiteraus wahleinrichtung (250) auch in einer Nachführbetriebsart arbei tet, zur Auswahl zumindest eines Paars von Leitern und zum Sen den von Hochfrequenz-Energie durch Wicklungsabschnitte zwischen den ausgewählten Leitern.
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