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 VerfahrensInfo
- 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
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
- G01R33/285—Invasive 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.
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.
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)
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)
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)
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 |
-
1997
- 1997-06-25 DE DE19727081A patent/DE19727081A1/de not_active Ceased
-
1998
- 1998-06-17 US US09/098,427 patent/US6023636A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
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 |