DE19727081A1 - Verfahren zur Ortsbestimmung eines positionierbaren Objekts in einem Untersuchungsobjekt mittels magnetischer Resonanz und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zur Ortsbestimmung eines positionierbaren Objekts in einem Untersuchungsobjekt mittels magnetischer Resonanz und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number
DE19727081A1
DE19727081A1 DE19727081A DE19727081A DE19727081A1 DE 19727081 A1 DE19727081 A1 DE 19727081A1 DE 19727081 A DE19727081 A DE 19727081A DE 19727081 A DE19727081 A DE 19727081A DE 19727081 A1 DE19727081 A1 DE 19727081A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
frequency
signals
raw data
coil
frequency receiving
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE19727081A
Other languages
English (en)
Inventor
Martin Dr Med Busch
Michael Dipl Ing Wendt
Axel Dipl Phys Bornstedt
Dietrich Prof Dr Groenemeyer
Rainer Dr Seibel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SIMAG GMBH SYSTEME UND INSTRUMENTE FUER DIE MAGNET
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE19727081A priority Critical patent/DE19727081A1/de
Priority to US09/098,427 priority patent/US6023636A/en
Publication of DE19727081A1 publication Critical patent/DE19727081A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/285Invasive instruments, e.g. catheters or biopsy needles, specially adapted for tracking, guiding or visualization by NMR

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Description

Verfahren zur Ortsbestimmung eines positionierbaren Objekts in einem Untersuchungsobjekt mittels magnetischer Resonanz und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Mit bestimmten Kernspintomographiegeräten, wie sie z. B. von der Firma Siemens unter der Bezeichnung "Magnetom Open®" vertrieben werden, ist eine verhaltnismäßig gute Zugänglich­ keit zum Patienten während der Untersuchung gegeben. Damit eröffnet sich die Möglichkeit, während der MR-Bildgebung am Patienten mit interventionellen Instrumenten zu arbeiten. Ty­ pische Anwendungen sind z. B. Chirurgie (insbesondere die so­ genannte minimal-invasive Chirurgie) und Biopsie, wobei die jeweilige Position des Instrumentes auf einem Bildschirm be­ obachtet werden kann. Hierzu sind natürlich zeitlich und ört­ lich exakte Informationen über die jeweilige Position des In­ strumentes im Körper erforderlich. Bei solchen Anwendungen ergeben sich im wesentlichen zwei Probleme:
Eine Echtzeitüberwachung der Instrumentenposition bei der er­ forderlichen räumlichen Auflösung und einem ausreichend gro­ ßen Signal-Rausch-Verhältnis stellt extreme Anforderungen an die Geschwindigkeit der Datenerfassung und -verarbeitung, wenn jeweils der gesamte Datensatz aktualisiert werden soll. Zur Lösung des Geschwindigkeitsproblems gibt es verschiedene Vorschläge. So wurde zum Beispiel in der DE 43 17 028 A1 ein Verfahren vorgestellt, bei dem nach der Aufnahme eines Ge­ samtdatensatzes jeweils nur ein Teilbereich des aus der vor­ angegangenen Messung hervorgegangenen Datensatzes durch Meß­ daten einer folgenden Messung aktualisiert wird. Dabei wird ein zentraler Bereich des k-Raums, der im wesentlichen den Bildeindruck bestimmt, ständig aktualisiert, zusätzlich wer­ den wechselnde Teilbereiche des Gesamtdatensatzes aktuali­ siert. Indem man nicht standig den gesamten Datensatz ermit­ telt, wird in erheblichem Maße Meßzeit eingespart, so daß die zeitliche Auflösung des Verfahrens hinsichtlich des bewegten Instruments entsprechend verbessert wird.
In der DE 195 28 436 A1 wurde vorgeschlagen, die Rohdatensät­ ze in Richtung der Bewegungsbahn eines interventionellen In­ struments in herkömmlicher Weise frequenzcodiert, senkrecht zur Bewegungsbahn jedoch wavelet-codiert auszuführen. Im Un­ terschied zur herkömmlichen Frequenzcodierung mit Fourier- Transformation sind wavelet-Funktionen räumlich lokalisiert, das heißt, es werden wavelet-Profile an unterschiedlichen Or­ ten über das Betrachtungsfenster generiert. Somit kann der Bereich der Bewegungsbahn gezielt abgebildet werden.
Ein weiteres Problem besteht darin, daß im MR-Bild in den zu untersuchenden Körper eingebrachte Instrumente, Sonden, Ka­ theder usw. nicht ohne weiteres sichtbar sind. Zur Bilderzeu­ gung werden überwiegend Protonen benutzt. Die bei interven­ tionellen Anwendungen eingesetzten Instrumente erhalten je­ doch üblicherweise keine für die Bildgebung ausreichende Kon­ zentration von Protonen, so daß eine direkte visuelle Kon­ trolle im MR-Bild kaum möglich ist. Die Ortsbestimmung er­ folgt daher bei bekannten Anordnungen mit Hilfe einer am in­ terventionellen Instrument angebrachten Hochfrequenzspule, die die kernmagnetische Anregung in ihrer unmittelbaren Umge­ bung mißt. Typischerweise wird dabei zunächst vom gesamten interessierenden Volumen des Untersuchungsobjekts ein Daten­ satz aufgenommen und daraus ein Referenzbild gewonnen. Dabei ist eine Antenne, die den gesamten Untersuchungsbereich er­ faßt, mit einer Hochfrequenz-Empfangseinheit verbunden. An­ schließend wird die Hochfrequenz-Empfangseinheit auf die am interventionellen Objekt angebrachte Hochfrequenz-Empfangs­ spule umgeschaltet. Die Position dieser Hochfrequenz-Emp­ fangsspule, und damit des interventionellen Instruments, wird dadurch ermittelt, daß man den gesamten Untersuchungsbereich anregt und anschließend in einer ersten Richtung einen Gra­ dienten schaltet, so daß das mit der Hochfrequenz-Empfangs­ spule gemessene Signal in dieser Orientierung eindeutig fre­ quenzcodiert ist. Nach einer Fourier-Transformation der auf­ genommenen Daten wird die Frequenz der maximalen Amplitude bestimmt. Aus dieser Frequenz läßt sich eindeutig die Positi­ on der Hochfrequenz-Empfangsspule in der Richtung des ersten Gradienten ableiten. Dieses Experiment wird nun mit Gradien­ ten in den beiden anderen Raumrichtungen wiederholt. Nach drei Experimenten läßt sich die Position der Empfangsspule im Untersuchungsbereich eindeutig bestimmen.
Die so gewonnene Position der Hochfrequenz-Empfangsspule kann nun in den zuvor gewonnenen Referenzbilddatensatz eingeblen­ det werden. Dazu wird die dieser Position entsprechende Schicht ausgewählt. Innerhalb dieser Schicht wird die korrek­ te Position bestimmt und markiert.
Aufgrund der bei den heute zur Verfügung stehenden schnellen Pulssequenzen beschränkten Aufnahmegeschwindigkeit des MR- Verfahrens ergibt sich dabei folgendes Problem: Über den Zeitraum eines interventionellen Eingriffes muß in der Regel damit gerechnet werden, daß sich die Position des Patienten ändert. Somit stimmt der einmal aufgenommene Referenzbild­ datensatz im Lauf einer Untersuchung nicht mehr mit den aktu­ ellen Gegebenheiten überein. Um zu vermeiden, daß die Positi­ on des interventionellen Instruments falsch in das Referenz­ bild eingeblendet wird, muß der Referenzdatensatz standig ak­ tualisiert werden. Bei herkömmlichen Anordnungen muß dieser Referenzdatensatz grundsätzlich das ganze Volumen, in dem sich das interventionelle Instrument theoretisch befinden kann, abdecken. Da der Referenzdatensatz damit sehr groß wird, ist dieser Vorgang sehr zeitaufwendig, so daß man bei der MR-Bildgebung hinsichtlich der benötigten zeitlichen Auf­ lösung in Verbindung mit einer exakten Ortsauflösung schnell an Grenzen gerät.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung so auszuführen, daß dieses Problem gelöst wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Ortsbestimmung ei­ nes positionierbaren Objekts in einem Untersuchungsobjekt mittels magnetischer Resonanz durch mehrfache Wiederholung folgender Schritte gelöst:
  • a) Aus mindestens einer Schicht des Untersuchungsobjekts wird ein Referenzbild gewonnen.
  • b) Mittels mindestens einer an dem Objekt angebrachten Hf- Empfangsspule mit einem kleinen Empfindlichkeitsbereich werden unter Einwirkung von Magnetfeldgradienten MR- Signale gewonnen, aus deren Frequenz/Phasenspektrum die aktuelle Position des Objekts bestimmt wird.
  • c) Aufgrund der aktuellen Position des Objekts wird eine Schichtposition festgelegt, in der das Referenzbild aktua­ lisiert wird.
Damit wird also zur Gewinnung eines Referenzbildes nicht mehr - wie beim Stand der Technik - der Datensatz für das gesamte Untersuchungsvolumen aktualisiert, sondern lediglich für eine Schicht, in der sich das Objekt aktuell befindet. Dies ist für die Positionsbestimmung völlig ausreichend und führt zu einer erheblichen Reduzierung der zu akquirierenden Datenmen­ ge, so daß dieses Verfahren wesentlich schneller abläuft.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird entsprechend durch eine Vorrichtung zur Ortsbestimmung eines positionier­ baren Objekts in einem Untersuchungsobjekt mit folgenden Merkmalen gelöst:
  • - mit einer Gradientenansteuereinrichtung,
  • - mit einer Empfangsantenne,
  • - mit mindestens einer am positionierbaren Objekt angeordne­ ten Hf-Empfangsspule,
  • - mit einer Hf-Empfangseinrichtung für MR-Signale,
  • - mit einer Positionserfassungseinrichtung, die aus den von der Hf-Empfangsspule empfangenen Signalen die Position des Objekts ermittelt,
  • - mit einer Signalverarbeitungseinrichtung, mit der aus den von der Hf-Empfangseinrichtung empfangenen Signalen ein Re­ ferenzbild mindestens einer Schicht des Untersuchungsob­ jekts erstellt wird,
  • - und mit einer Steuereinrichtung, die die Hf-Sendevorrich­ tung und die Gradienteneinsteuereinrichtung derart ansteu­ ert, daß aufgrund der Position des Objekts eine Schicht zur Aktualisierung eines Referenzbildes festgelegt wird.
Es gelten die im Zusammenhang mit dem Vorrichtungsanspruch genannten Vorteile.
Es ist zu betonen, daß sich die Erfindung nicht nur auf die eingangs erläuterten interventionellen Eingriffe anwenden läßt. Sie kann vielmehr für jede beliebige Ortsbestimmung in einem Kernspinexperiment eingesetzt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie­ len nach den Fig. 1 bis 13 näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 schematisch den Aufbau einer MR-Anlage, bei der die Erfindung realisiert ist,
Fig. 2 schematisch einen Signalverarbeitungskanal mit Positionserfassungseinrichtung und Mo­ dul zur Schichtbestimmung,
Fig. 3 schematisch ein Beispiel für einen Funkti­ onsablauf,
Fig. 4 einen Hochfrequenz-Empfangskanal mit Um­ schalter
Fig. 5 einen Empfangskanal mit einer Hochfrequenz- Empfangseinheit 10, die mit der Hochfre­ quenzantenne 4 und der Hochfrequenzemp­ fangsspule gleichzeitig verbunden ist,
Fig. 6 bis 10 ein Beispiel für eine Pulssequenz zur Durchführung der Erfindung,
Fig. 11 ein vorteilhaftes Akquisitionsschema mit wavelet-Codierung,
Fig. 12 ein weiteres vorteilhaftes Akquisitions­ schema und
Fig. 13 eine Abwandlung des Akquisitionsschema nach Fig. 12.
In Fig. 1 ist schematisch ein bekannter Polschuhmagnet eines Kernspintomographiegeräts mit einem C-förmigen Joch darge­ stellt, wie er z. B. in dem US-Patent 5,200,701 beschrieben ist. Der magnetische Antrieb erfolgt im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 durch normal leitende Magnetspulen 5. Im Bereich von Polschuhen 1, 2 sind jeweils Gradientenspulensätze 7 und Hochfrequenzantennen 4 angebracht. Die Hochfrequenzantennen 4 dienen im Ausführungsbeispiel zum Senden, also zum Anregen von Kernresonanzsignalen im Untersuchungsobjekt. Ferner wer­ den auch die Kernresonanzsignale zur Datengewinnung für die Referenzbilder gewonnen.
Die Magnetspulen 5 werden von einer Magnetstromversorgung 8 gespeist und die Gradientenspulensatze 7 von einer Gradien­ tenansteuereinrichtung 9.
Die nach einer Anregung entstehenden Kernresonanzsignale wer­ den nun auf zwei Arten empfangen: Zum einen über die Emp­ fangsantennen 4, wobei aus diesen Signalen ein Referenzbild gewonnen wird. Zum anderen werden Kernresonanzsignale mit ei­ ner Hochfrequenz-Empfangsspule 17 empfangen, die z. B. mit ei­ ner Sonde 16 in den Körper eines Patienten 6 eingeführt wird.
Sowohl die Hochfrequenzspule 17 als auch die Hochfrequenzan­ tennen 4 sind mit einer Hochfrequenz-Empfangseinheit 10 auf eine im folgenden noch näher zu erläuternde Art verbunden. Aus den mit der Hochfrequenzeinheit 10 gewonnenen Signalen wird mit einem Bildrechner sowohl ein Referenzbild des Unter­ suchungsbereichs als auch eine Markierung für die Position der Hochfrequenz-Empfangsspule 17 gewonnen, wobei beide In­ formationen überlagert auf einem Monitor abgebildet werden.
Neu ist nunmehr, daß aufgrund der ermittelten Position der Hochfrequenz-Empfangsspule die aktuelle Schichtposition be­ stimmt wird und daß der Steuerrechner 11 den gesamten Meßab­ lauf so steuert, daß nur noch für die aktuelle Schichtpositi­ on Daten gewonnen werden. Damit kann gegenüber der herkömmli­ chen Methode, vollstandige Datensatze aus dem gesamten Unter­ suchungsvolumen zu gewinnen, erheblich Meßzeit gespart wer­ den. Somit wird die zeitliche Auflösung des Verfahrens ent­ sprechend besser. Hierfür sind lediglich, wie in Fig. 2 schematisch dargestellt, eine Positionserfassungseinrichtung 21 für die Position der Hochfrequenzspule 17 und ein Modul 18 nötig, das aufgrund der mit der mit der Positionserfassungs­ einrichtung 21 berechneten Position der Hochfrequenz- Empfangsspule 17 eine Schicht zur Datenaktualisierung ermit­ telt und an den Steuerrechner 11 weitergibt. In der Praxis kann dieses Modul 18 rein softwaremäßig ausgeführt werden.
Der Funktionsablauf ist schematisch in Fig. 3 dargestellt. Zunächst wird ein kompletter Datensatz mit m Schichten mit jeweils ixj Pixeln erstellt und zur Gewinnung eines Referenz­ bildes herangezogen. Aufgrund einer Positionsbestimmung der Hochfrequenz-Empfangsspule 17 wird eine zur exakten Identifi­ kation der Position der Sonde 16 geeignete Schichtposition und Orientierung ermittelt und dann der Datensatz nur noch bezüglich dieser Schicht aktualisiert. Um zu vermeiden, daß die Sonde 16 aus dem abgebildeten Bereich verschwindet, muß lediglich folgende Beziehung eingehalten werden:
wobei Vi die Vorschubgeschwindigkeit der Hochfrequenz-Emp­ fangsspule senkrecht zur Spulenorientierung ist. Die maximale Vorschubgeschwindigkeit parallel zu den einzelnen Schichten ist gegenüber der Geschwindigkeit senkrecht dazu unkritisch. Die Schichtposition, für die der Datensatz zu aktualisieren ist, wird man stets so wählen, daß die Sondenspitze in der aktualisierten Schicht liegt. Bezüglich der Orientierung der aktualisierten Schicht gibt es jedoch verschiedene Möglich­ keiten. So kann z. B. durch den Anwender festgelegt sein, daß die Schichtorientierung automatisch in die Vorschubrichtung der Sonde 16 (Hochfrequenz-Empfangsspule 17) gedreht wird. Ein weiteres Beispiel wäre eine Orientierung parallel zum Be­ wegungsvektor und durch einen zuvor bestimmten Fixpunkt (z. B. den Zielpunkt für die Sonde 16).
Bei bekannten Anlagen wurde die Hochfrequenz-Empfangseinheit 10, wie in Fig. 4 dargestellt, über eine Umschalteinrichtung 19 wahlweise mit der Hochfrequenzantenne 4 oder mit der Hoch­ frequenz-Empfangsspule 17 verbunden. Damit läßt sich auch das obengenannte Verfahren realisieren, indem man zunächst die Hochfrequenz-Empfangseinheit 10 mit der Hochfrequenzantenne 4 verbindet und den Datensatz für ein Referenzbild gewinnt. An­ schließend wird die Hochfrequenz-Empfangseinheit 10 mit der Hochfrequenz-Empfangsspule 17 verbunden und in bekannter Wei­ se durch Aufschalten von Gradienten in drei unterschiedlichen Richtungen die Positionsdaten für die Hochfrequenz-Empfangs­ spule 17 gewonnen. Die Positionsbestimmung der Hochfrequenz- Empfangsspule 17 läuft zwar im Vergleich zur Ermittlung des Bilddatensatzes sehr schnell ab, da nur jeweils eine Messung für jede Raumrichtung erforderlich ist, dennoch bleibt ein gewisser zeitlicher Versatz zwischen der Erstellung des Refe­ renzbildes und der Positionsbestimmung, so daß aufgrund von Bewegungen des zu untersuchenden Objektes die Position der Hochfrequenz-Empfangsspule im Referenzbild möglicherweise falsch angezeigt wird.
Es ist jedoch auch möglich, die Datenakquisition für die Ge­ winnung eines Referenzbildes und die Positionsermittlung gleichzeitig auszuführen, indem man eine Hochfrequenz-Emp­ fangseinheit 10 zweikanalig ausführt, d. h., die Hochfrequenz­ antenne 4 und die Hochfrequenz-Empfangsspule 17 sind fest mit der Hochfrequenz-Empfangseinheit 10 verbunden, die beide Si­ gnale zeitgleich verarbeitet. Eine entsprechende Anordnung ist in Fig. 5 dargestellt. Die Antenne 4 für die Bildgebung empfangt in der Regel das Signal des gesamten Bildraumes. Die Empfangscharakteristik der Hochfrequenz-Empfangsspule 17 ist jedoch so ausgelegt, daß sie nur ein Signal aus ihrer unmit­ telbaren Umgebung empfangt. Man läßt nun eine übliche Bildge­ bungssequenz ablaufen, wie sie z. B. in Form einer Gradiente­ nechosequenz in den Fig. 6 bis 10 dargestellt ist. Dabei wird in einem ersten Intervall unter einem positiven Teilpuls GS⁺ eines Schichtselektionsgradienten ein Hochfrequenzpuls RF eingestrahlt. Es folgt ein negativer Teilpuls GS⁻ in Schicht­ selektionsrichtung, der die durch den positiven Teilpuls Gs⁺ verursachte Dephasierung rückgangig macht. Ferner wird ein Phasencodiergradient GP in Phasencodierrichtung sowie ein Vorphasierpuls GR⁻ in negativer Ausleserichtung eingeschal­ tet. In einem dritten Intervall wird unter einem positiven Auslesegradienten GR⁺ ein Kernresonanzsignal S gewonnen. Die­ se Messung wird n mal mit unterschiedlichen Werten des Pha­ sencodiergradienten GP wiederholt. Zur dreidimensionalen Lo­ kalisierung muß schließlich die gesamte Messung für M Schich­ ten durchgeführt werden. Dies kann entweder dadurch erfolgen, daß man bei der Anregung unterschiedliche Schichten anregt oder daß man auch in Schichtselektionsrichtung einen Phasen­ codiergradienten einschaltet.
Wie bereits oben erwähnt, wird nur einmal der komplette drei­ dimensionale Datensatz gewonnen, nachfolgend werden zur Ein­ sparung von Meßzeit und der damit gewonnenen Verbesserung der zeitlichen Auflösung nur noch diejenigen Schichten aktuali­ siert, die jeweils durch die Positionserfassung vorgegeben sind.
Wie bereits ausgeführt, werden während der Bildmessung gleichzeitig auch die Signale aus der Hochfrequenz-Empfangs­ spule 17 ausgewertet und ebenfalls nach ihren Phasenfaktoren geordnet in eine Rohdatenmatrix RD eingetragen. Die Position der Hochfrequenz-Empfangsspule 17 wird dann wie folgt ermit­ telt:
  • - Über jede Zeile der Rohdatenmatrix wird eine erste Fourier- Transformation durchgeführt.
  • - In jeder transformierten Zeile jeder Schicht wird ein Maxi­ malwert der Amplitude gesucht.
  • - Die Position des Maximalwerts der Amplitude entspricht der Position der Hochfrequenz-Empfangsspule 17 in einer ersten Richtung.
  • - Es wird eine erste Fourier-Transformation über jede Spalte des Rohdatensatzes durchgeführt (man beachte, daß hierbei im Unterschied zur zweidimensionalen Fourier-Transformation wiederum die Rohdaten verwendet werden).
  • - In jeder fouriertransformierten Spalte jeder Schicht wird ein Maximalwert gesucht.
  • - Die Position des Maximalwerts der Amplitude entspricht der Position der Hochfrequenz-Empfangsspule 17 in einer zwei­ ten, zur ersten senkrechten Richtung.
Die aktuelle Position innerhalb der Schichten kann schließ­ lich durch eine Interpolation der Positionen der unterschied­ lichen Schichten in Zeilen- und Spaltenrichtung bestimmt wer­ den.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist an der Sonde 16 noch eine weitere Hochfrequenz-Empfangsspule 17a angeordnet. Da­ mit erhält man aufgrund der unterschiedlichen Positionen die­ ser Hochfrequenz-Empfangsspulen 17, 17a im Gradientenfeld zwei Maxima im empfangenen Frequenzspektrum. Damit kann man mit dem oben angegebenen Verfahren die Positionen der Emp­ fangsspulen 17 und 17a und damit auch die Orientierung der Sonde 16 erfassen.
Die Bilddatenakquisition läßt sich durch verschiedene Maßnah­ men beschleunigen. So kann z. B. die Bilddatenakquisition nach dem in der deutschen Offenlegungsschrift 195 28 436 beschrie­ benen wavelet-Verfahren erfolgen. Wie dort näher erläutert, lassen sich bei der wavelet-Codierung im Unterschied zur her­ kömmlichen Frequenz- und Phasencodierung mit anschließender Fourier-Transformation gezielt Bereiche eines Untersuchungs­ objekts erfassen. So kann man - wie in Fig. 11 dargestellt - Messungen gezielt für den schraffierten Bereich 20 durchfüh­ ren, in dem die Bewegungsbahn der Sonde 16 sowie das Ziel 18 liegt. Eine weitere Möglichkeit zur Beschleunigung der Bild­ datenakquisition besteht darin, entsprechend Fig. 12 ledig­ lich zwei senkrecht aufeinanderstehende zentrale Bereiche A und B des k-Raums laufend zu aktualisieren. Diese Technik, die auch mit dem Akronym "PHREAK" bezeichnet wird, ist in der deutschen Offenlegungsschrift 43 17 028 im Detail beschrie­ ben.
Mit einer im folgenden erläuterten Abwandlung dieser "PHREAK"-Technik kann auch die Positionsbestimmung beschleu­ nigt werden. Dazu wird - wie in Fig. 13 durch die fortlau­ fenden Ziffern angedeutet - abwechselnd eine Zeile und eine Spalte einer Rohdatenmatrix gewonnen, d. h., die Phasencodier­ richtung und die Auslesecodierrichtung werden bei jeder auf­ einanderfolgenden Anregung vertauscht. Bereits nach Messung einer Zeile und einer Spalte kann jedoch eine Positionsbe­ stimmung der Hochfrequenz-Empfangsspule innerhalb der be­ trachteten Schicht durchgeführt werden. Die Gesamtzeit T für, die Positionsbestimmung betragt also
T = Schichtanzahl.2.TR
wobei TR die Repetitionszeit der Meßsequenz ist. Je nach An­ zahl der in einem Segment A bzw. B gemessenen Zeilen bzw. Spalten ergibt sich dadurch eine Beschleunigung der Positi­ onsbestimmung gegenüber der bekannten "PHREAK"-Technik um den Faktor 32 bis 64. Gegenüber den üblichen Bildgebungssequenzen ergibt sich sogar eine Beschleunigung um den Faktor 128. Mit den heute zur Verfügung stehenden MR-Anlagen lassen sich da­ mit mehr als zehn Positionsbestimmungen pro Sekunde errei­ chen. Bei der gleichzeitigen Bilddatenaufnahme werden Einzel­ bilder im Subsekundenbereich gewonnen.
Mit der beschriebenen Technik erhalt man daher für interven­ tionelle Anwendungen ausreichend hohe Bildwiederholraten und eine ausreichende zeitliche Auflösung der Positionsbestim­ mung. Ein wegen möglicher Fehlpositionierungen kritischer Offset zwischen Bilddaten und Positionsdaten wird in tole­ rierbaren Grenzen gehalten.

Claims (14)

1. Verfahren zur Ortsbestimmung eines positionierbaren Ob­ jektes (16) in einem Untersuchungsobjekt mittels magnetischer Resonanz mit mehrfacher Wiederholung folgender Schritte:
  • a) Aus mindestens einer Schicht des Untersuchungsobjekts (6) wird ein Referenzbild gewonnen.
  • b) Mittels mindestens einer an dem Objekt (16) angebrachten Hf-Empfangsspule (17) mit einem kleinen Empfindlichkeits­ bereich werden unter Einwirkung von Magnetfeldgradienten MR-Signale gewonnen, aus deren Frequenz/Phasenspektrum die aktuelle Position des Objekts (16) bestimmt wird.
  • c) Aufgrund der aktuellen Position des Objekts (16) wird eine Schichtposition festgelegt, in der das Referenzbild aktua­ lisiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei an dem Objekt (16) zwei Hochfrequenz-Empfangsspulen (17, 17a) angebracht sind, aus deren Frequenz/Phasen-Spektrum die aktuelle Position und Ori­ entierung des Objektes (16) bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Hochfre­ quenz-Empfangseinheit (10) für MR-Signale abwechselnd mit ei­ ner das Untersuchungsobjekt (6) erfassenden Empfangsantenne (4) und der mindestens einen Hochfrequenz-Empfangsspule (17) verbunden wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Hochfre­ quenz-Empfangseinheit (10) für MR-Signale sowohl mit einer das Untersuchungsobjekt (6) erfassenden Empfangsantenne (4) als auch mit der mindestens einen Hochfrequenz-Empfangsspule (17) verbunden ist und somit zeitgleich Signale sowohl aus der Empfangsantenne (4) als auch aus der Hochfrequenz- Empfangsspule (17) empfängt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei zur Ermittlung von Bilddaten und zur Ortsbestimmung des Objektes (16) innerhalb einer Schicht in einer ersten Richtung eine Frequenzcodierung des aus der Hochfrequenz-Empfangsspule emp­ fangenen MR-Signals und in einer zweiten Richtung eine wech­ selnde Phasencodierung erfolgt, wobei die gewonnenen Signale abgetastet, digitalisiert und entsprechend ihrer Frequenz- und Phasencodierung in eine Rohdatenmatrix im k-Raum zur Ortsbestimmung eingetragen, wobei in der Rohdatenmatrix in zwei Richtungen je eine Fourier-Transformation erfolgt und wobei die Position der Maximalwerte der fouriertransformier­ ten Signale als Position des Objektes (16) ausgewertet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei zur Gewinnung des Referenzbildes nach einer vollstandigen Aufnah­ me eines Rohdatensatzes im k-Raum mehrfach nur noch ein zen­ traler Bereich des k-Raums aktualisiert und in den vollstän­ digen Rohdatensatz eingefügt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei zusätzlich zum zentra­ len Bereich des k-Raums wechselnde Bereiche des k-Raums ak­ tualisiert werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß nach einer vollständigen Aufnahme ei­ nes Rohdatensatzes mehrfach nur noch zwei senkrecht aufeinan­ derstehende zentrale Bereiche des k-Raums aktualisiert und in den vollstandigen Rohdatensatz eingefügt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß MR-Signale mit einer Codierung für die beiden senkrecht aufeinanderstehenden Bereiche des Rohdaten­ satzes abwechselnd gewonnen werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei Rohda­ tensätze aus in Richtung einer Bewegungsbahn des Objekts (16) frequenzcodierten und in einer dazu senkrechten Richtung wa­ velet-codierten Kernresonanzsignalen gewonnen werden und wo­ bei die Rohdatensätze im wesentlichen nur für die wavelet- Codierungen, die dem Bereich der Bewegungsbahn des Objekts entsprechen, aktualisiert werden.
11. Vorrichtung zur Ortsbestimmung eines positionierbaren Objektes (16) in einem Untersuchungsobjekt (6)
  • - mit einer Gradientenansteuereinrichtung (9),
  • - mit einer Empfangsantenne (4)
  • - mit mindestens einer am positionierbaren Objekt (16) ange­ ordneten Hochfreguenz-Empfangsspule (17),
  • - mit einer Hochfrequenz-Empfangseinrichtung (10) für MR- Signale,
  • - mit einer Positionserfassungseinrichtung (21), die aus den von mindestens einer Hochfrequenz-Empfangsspule (17) emp­ fangenen Signalen die Position des Objektes (16) ermittelt,
  • - mit einer Signalverarbeitungseinrichtung (12), mit der aus den von der Hochfrequenz-Empfangseinrichtung (10) empfange­ nen Signalen ein Referenzbild mindestens einer Schicht des Untersuchungsobjekts (6) erstellt wird,
  • - und mit einer Steuereinrichtung (11), die Hochfrequenz- Sendevorrichtung und die Gradientenansteuereinrichtung der­ art ansteuert, daß aufgrund der Position des Objekts eine Schicht zur Aktualisierung eines Referenzbildes festgelegt wird.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei zwei an einem posi­ tionierbaren Objekt (16) angeordnete Hochfreguenz-Empfangs­ spulen (17, 17a) vorgesehen sind und die Positionserfas­ sungseinrichtung die Position beider Hochfrequenz-Empfangs­ spulen (17, 17a) ermittelt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Hochfrequenz- Empfangseinrichtung (10) über einen Umschalter (19) wahlweise mit der wenigstens einen Hochfrequenz-Empfangsspule (17) und mit einer Empfangsantenne (4) verbindbar ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Hochfrequenz- Empfangseinrichtung (10) jeweils einen Eingang für die Hoch­ freguenz-Empfangsspule(n) (17) und die Empfangsantenne (4) aufweist, so daß aus beiden gleichzeitig Hf-Signale zu emp­ fangen sind.
DE19727081A 1997-06-25 1997-06-25 Verfahren zur Ortsbestimmung eines positionierbaren Objekts in einem Untersuchungsobjekt mittels magnetischer Resonanz und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Ceased DE19727081A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19727081A DE19727081A1 (de) 1997-06-25 1997-06-25 Verfahren zur Ortsbestimmung eines positionierbaren Objekts in einem Untersuchungsobjekt mittels magnetischer Resonanz und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
US09/098,427 US6023636A (en) 1997-06-25 1998-06-17 Magnetic resonance apparatus and method for determining the location of a positionable object in a subject

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19727081A DE19727081A1 (de) 1997-06-25 1997-06-25 Verfahren zur Ortsbestimmung eines positionierbaren Objekts in einem Untersuchungsobjekt mittels magnetischer Resonanz und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE19727081A1 true DE19727081A1 (de) 1999-01-07

Family

ID=7833670

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19727081A Ceased DE19727081A1 (de) 1997-06-25 1997-06-25 Verfahren zur Ortsbestimmung eines positionierbaren Objekts in einem Untersuchungsobjekt mittels magnetischer Resonanz und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Country Status (2)

Country Link
US (1) US6023636A (de)
DE (1) DE19727081A1 (de)

Families Citing this family (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19800471A1 (de) * 1998-01-09 1999-07-15 Philips Patentverwaltung MR-Verfahren mit im Untersuchungsbereich befindlichen Mikrospulen
AU4737800A (en) 1999-05-19 2000-12-12 National Research Council Of Canada Optical motion detection for mri
US6275721B1 (en) * 1999-06-10 2001-08-14 General Electriccompany Interactive MRI scan control using an in-bore scan control device
WO2001076453A2 (en) * 2000-04-07 2001-10-18 Odin Medical Technologies Ltd. Mri positioning device
EP1311226A4 (de) * 2000-08-23 2008-12-17 Micronix Pty Ltd Katheterortungsvorrichtung und gebrauchsmethode
DE10051244A1 (de) * 2000-10-17 2002-05-16 Philips Corp Intellectual Pty Röntgenfreies intravaskuläres Lokalisierungs- und Bildgebungsverfahren
US6618620B1 (en) 2000-11-28 2003-09-09 Txsonics Ltd. Apparatus for controlling thermal dosing in an thermal treatment system
US20020103430A1 (en) * 2001-01-29 2002-08-01 Hastings Roger N. Catheter navigation within an MR imaging device
DE10203237B4 (de) * 2002-01-28 2006-08-17 Siemens Ag Verfahren zur Magnetresonanz-Bildgebung mit automatischer Anpassung des Messfeldes
US8088067B2 (en) * 2002-12-23 2012-01-03 Insightec Ltd. Tissue aberration corrections in ultrasound therapy
US7611462B2 (en) * 2003-05-22 2009-11-03 Insightec-Image Guided Treatment Ltd. Acoustic beam forming in phased arrays including large numbers of transducer elements
US7377900B2 (en) * 2003-06-02 2008-05-27 Insightec - Image Guided Treatment Ltd. Endo-cavity focused ultrasound transducer
DE102004036217B4 (de) * 2004-07-26 2009-08-06 Siemens Ag Interventionelles, biegbares medizinisches Gerät mit einer Empfangseinheit für ein Magnetresonanzsignal und einer Auswerteeinheit
DE102004038616A1 (de) * 2004-08-09 2006-03-02 Siemens Ag Verfahren zur Positionierung einer Schicht
US8409099B2 (en) 2004-08-26 2013-04-02 Insightec Ltd. Focused ultrasound system for surrounding a body tissue mass and treatment method
US7976518B2 (en) 2005-01-13 2011-07-12 Corpak Medsystems, Inc. Tubing assembly and signal generator placement control device and method for use with catheter guidance systems
US20070016039A1 (en) * 2005-06-21 2007-01-18 Insightec-Image Guided Treatment Ltd. Controlled, non-linear focused ultrasound treatment
US8608672B2 (en) * 2005-11-23 2013-12-17 Insightec Ltd. Hierarchical switching in ultra-high density ultrasound array
US8235901B2 (en) * 2006-04-26 2012-08-07 Insightec, Ltd. Focused ultrasound system with far field tail suppression
DE102006029122A1 (de) * 2006-06-22 2007-12-27 Amedo Gmbh System zur Bestimmung der Position eines medizinischen Instrumentes
US20100030076A1 (en) * 2006-08-01 2010-02-04 Kobi Vortman Systems and Methods for Simultaneously Treating Multiple Target Sites
US20080033278A1 (en) * 2006-08-01 2008-02-07 Insightec Ltd. System and method for tracking medical device using magnetic resonance detection
US8197494B2 (en) * 2006-09-08 2012-06-12 Corpak Medsystems, Inc. Medical device position guidance system with wireless connectivity between a noninvasive device and an invasive device
JP2009039519A (ja) * 2007-07-18 2009-02-26 Toshiba Corp 磁気共鳴イメージング装置、セッティング支援装置及びセッティング支援方法
US8251908B2 (en) * 2007-10-01 2012-08-28 Insightec Ltd. Motion compensated image-guided focused ultrasound therapy system
US8425424B2 (en) * 2008-11-19 2013-04-23 Inightee Ltd. Closed-loop clot lysis
US20100179425A1 (en) * 2009-01-13 2010-07-15 Eyal Zadicario Systems and methods for controlling ultrasound energy transmitted through non-uniform tissue and cooling of same
US8617073B2 (en) * 2009-04-17 2013-12-31 Insightec Ltd. Focusing ultrasound into the brain through the skull by utilizing both longitudinal and shear waves
WO2010144419A2 (en) 2009-06-08 2010-12-16 Surgivision, Inc. Mri-guided interventional systems that can track and generate dynamic visualizations of flexible intrabody devices in near real time
WO2010143072A1 (en) * 2009-06-10 2010-12-16 Insightec Ltd. Acoustic-feedback power control during focused ultrasound delivery
WO2010148088A2 (en) 2009-06-16 2010-12-23 Surgivision, Inc. Mri-guided devices and mri-guided interventional systems that can track and generate dynamic visualizations of the devices in near real time
US9623266B2 (en) * 2009-08-04 2017-04-18 Insightec Ltd. Estimation of alignment parameters in magnetic-resonance-guided ultrasound focusing
US9289154B2 (en) * 2009-08-19 2016-03-22 Insightec Ltd. Techniques for temperature measurement and corrections in long-term magnetic resonance thermometry
US20110046475A1 (en) * 2009-08-24 2011-02-24 Benny Assif Techniques for correcting temperature measurement in magnetic resonance thermometry
WO2011024074A2 (en) * 2009-08-26 2011-03-03 Insightec Ltd. Asymmetric phased-array ultrasound transducer
US8661873B2 (en) 2009-10-14 2014-03-04 Insightec Ltd. Mapping ultrasound transducers
US8368401B2 (en) 2009-11-10 2013-02-05 Insightec Ltd. Techniques for correcting measurement artifacts in magnetic resonance thermometry
US8932237B2 (en) 2010-04-28 2015-01-13 Insightec, Ltd. Efficient ultrasound focusing
US9852727B2 (en) 2010-04-28 2017-12-26 Insightec, Ltd. Multi-segment ultrasound transducers
US9981148B2 (en) 2010-10-22 2018-05-29 Insightec, Ltd. Adaptive active cooling during focused ultrasound treatment
US9028441B2 (en) 2011-09-08 2015-05-12 Corpak Medsystems, Inc. Apparatus and method used with guidance system for feeding and suctioning
CN112545485B (zh) * 2020-11-30 2023-08-15 上海联影医疗科技股份有限公司 一种磁共振扫描方法、装置、设备及存储介质

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4317028C2 (de) * 1993-05-21 1995-11-09 Martin Dr Busch Verfahren zur Akquisition und Auswertung von Daten in einem Kernspin-Tomographen
DE19507617A1 (de) * 1995-03-04 1996-09-05 Philips Patentverwaltung MR-Verfahren und MR-Gerät zur Durchführung des Verfahrens
DE19528436A1 (de) * 1995-08-02 1997-02-06 Siemens Ag Verfahren zur Bewegungsverfolgung interventioneller Instrumente mit MR-Bildgebung

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5318025A (en) * 1992-04-01 1994-06-07 General Electric Company Tracking system to monitor the position and orientation of a device using multiplexed magnetic resonance detection
US5353795A (en) * 1992-12-10 1994-10-11 General Electric Company Tracking system to monitor the position of a device using multiplexed magnetic resonance detection
DE4310993A1 (de) * 1993-04-03 1994-10-06 Philips Patentverwaltung MR-Abbildungsverfahren und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens
WO1997019362A1 (en) * 1995-11-24 1997-05-29 Philips Electronics N.V. Mri-system and catheter for interventional procedures

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4317028C2 (de) * 1993-05-21 1995-11-09 Martin Dr Busch Verfahren zur Akquisition und Auswertung von Daten in einem Kernspin-Tomographen
DE19507617A1 (de) * 1995-03-04 1996-09-05 Philips Patentverwaltung MR-Verfahren und MR-Gerät zur Durchführung des Verfahrens
DE19528436A1 (de) * 1995-08-02 1997-02-06 Siemens Ag Verfahren zur Bewegungsverfolgung interventioneller Instrumente mit MR-Bildgebung

Also Published As

Publication number Publication date
US6023636A (en) 2000-02-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19727081A1 (de) Verfahren zur Ortsbestimmung eines positionierbaren Objekts in einem Untersuchungsobjekt mittels magnetischer Resonanz und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE69732763T2 (de) Magnetisches resonanzsystem für interventionelle verfahren
EP0860706B1 (de) MR-Verfahren und MR-Anordnung zur Bestimmung der Position einer Mikrospule
EP0695947B1 (de) MR-Verfahren zur Bestimmung der Kernmagnetisierungsverteilung mit einer Oberflächenspulen-Anordnung
DE102005018939B4 (de) Verbesserte MRT-Bildgebung auf Basis konventioneller PPA-Rekonstruktionsverfahren
DE19528436C2 (de) Verfahren zur Bewegungsverfolgung interventioneller Instrumente in einem Objekt mit MR-Bildgebung
DE102008046267B4 (de) Bildverzeichnungskorrektur bei kontinuierlicher Tischbewegung
DE3642826A1 (de) Verfahren zum erzeugen eines nmr-bildes mit verbessertem signal-rausch-verhaeltnis
DE102015221888B4 (de) Gleichzeitige MRT-Mehrschichtmessung
EP0731362A1 (de) MR-Verfahren und MR-Gerät zur Durchführung des Verfahrens
DE10317629A1 (de) RF-Spule und Magnetresonanzabbildungsvorrichtung
DE102014203068B4 (de) Pseudo-zufällige Erfassung von MR-Daten eines zweidimensionalen Volumenabschnitts
DE4024161A1 (de) Pulssequenz zur schnellen ermittlung von bildern der fett- und wasserverteilung in einem untersuchungsobjekt mittels der kernmagnetischen resonanz
EP0789251A2 (de) MR-Verfahren zur Bestimmung der Magnetfeldinhomogenität im Untersuchungsbereich und MR-Gerät zur Durchführung des Verfahrens
EP0172345B1 (de) Gerät zur Erzeugung von Bildern eines Untersuchungsobjektes
DE102013204994B4 (de) Zeitaufgelöste Phasenkontrast-MR-Bildgebung mit Geschwindigkeitskodierung
EP1209481B1 (de) Phasenkorrekturverfahren für die MR-Echtzeitbildgebung
DE3731473C2 (de) Magnetresonanz-Abbildungsverfahren
DE19653212B4 (de) Verfahren zur Erhöhung der zeitlichen Auflösung bei Magnet-Resonanz-Durchleuchtungsverfahren
DE4432575A1 (de) Bildgebende Kernspinresonanz-Vorrichtung
DE10152734B4 (de) Gerät und Verfahren zur Magnet-Resonanz-Bildgebung bei gleichzeitiger Messung zweier benachbarter Schichten
EP0158965B1 (de) Verfahren zum Anregen einer Probe für die NMR-Tomographie
EP0412602A2 (de) Kernresonanz-Spektroskopieverfahren und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens
DE102010041659B4 (de) Erzeugung eines optimierten MR-Bildes eines Untersuchungsobjekts durch Einstrahlen einer mindestens zwei HF-Pulse umfassenden Pulsfolge
DE19824762A1 (de) Pulssequenz zur Gewinnung von Rohdaten und Kernspintomographiegerät

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: SIMAG GMBH SYSTEME UND INSTRUMENTE FUER DIE MAGNET

8131 Rejection