DE19824203C2 - Kernspinresonanzgerät und Verfahren zum Betrieb eines Kernspinresonanzgeräts - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kernspinresonanzgerät, beinhaltend einen Magneten mit wenigstens einer Patientenöffnung, eine Lagerungsplatte, die bezüglich der Patientenaufnahme bewegbar gelagert ist, sowie eine vorgebbare Anzahl von Sende- und/oder Empfangsspulen.

Bei den bekannten Kernspinresonanzgeräten müssen für ver­ schiedene Aufnahmepositionen die zugehörigen Aufnahmeparame­ ter im allgemeinen zumindest teilweise verändert werden. Zu den Aufnahmeparametern, die möglicherweise verändert werden müssen, gehören z. B. die Position der Lagerungsplatte sowie die Zuschaltung oder Abschaltung von Sende- und/oder Emp­ fangsspulen. Eine Änderung der Aufnahmeparameter erfordert in der Regel eine neue Justage des Kernspinresonanzgerätes.

Die Justage dient im wesentlichen der Optimierung der HF- Kette (Sende- und Empfangsspulen sowie zugehörige Verstärker) und der Optimierung der Homogenität des vom Magneten erzeug­ ten (Haupt-)Magnetfeldes (auch als Grundmagnetfeld oder B₀- Feld bezeichnet) in einem innerhalb der Patientenaufnahme liegenden Untersuchungsvolumen (Abbildungsvolumen). Aufgrund der notwendigen Homogenität des Untersuchungsvolumens wird dieses auch als Homogenitätsvolumen bezeichnet.

Die Aufnahmeparameter sind auch patientenabhängig, da der Pa­ tient für die Sende- und/oder Empfangsspulen eine Dämpfung darstellt. Eine genaue Justage dient deshalb auch der Patien­ tensicherheit hinsichtlich der HF-Belastung.

Die bekannten Kernspinresonanzgeräte erkennen im allgemeinen automatisch, ob die zu bestimmten Aufnahmepositionen gehören­ den Aufnahmeparameter verändert werden müssen und nehmen ge­ gebenenfalls eine neue Justage vor.

Dazu ist aus der DE 40 35 994 A1 eine automati­ sche Anpassung für das Hochfrequenzsystem eines Magnetreso­ nanztomographiegeräts bekannt, welche die durch die Unter­ schiedlichkeit der zu untersuchenden Patienten bzw. der Un­ tersuchungsbereiche eines Patienten hervorgerufenen Fehlan­ passungen der Hochfrequenzsende- und -empfangsantenne an das übrige Hochfrequenzsystem vor den eigentlichen Magnetreso­ nanzbildaufnahmen automatisch behebt. Ähnliches wird in der EP 0 114 405 A2 beschrieben.

Aus der US 5 138 260 A ist ein Magnetresonanzto­ mographiegerät bekannt, das mehrere, räumlich unterschiedlich angeordnete lokale Hochfrequenzempfangsantennen beinhaltet. Dabei wird zur Erzielung hoher Magnetresonanzbildqualitäten in Abhängigkeit von den abzubildenden Bereichen eines Patien­ ten und den dazu eingesetzten Meßsequenzen die günstigste Empfangsantenne ausgewählt und eventuell durch eine Positi­ onsänderung der Patientenliege der abzubildende Bereich im Abbildungsvolumen der ausgewählten Empfangsantenne günstigst positioniert. Dabei werden die abzubildenden Bereiche eines Patienten beispielsweise an einer Übersichtsaufnahme ausge­ wählt, die zeitlich vorgelagert mit einer Ganzkörperantenne aufgenommen wird.

Aus der EP 0 654 675 A1 ist ferner ein Magnet­ resonanztomographiegerät bekannt, dessen ringförmiger Aufbau ein schmales, zylinderförmiges Abbildungsvolumen mit vorzugs­ weise 45 cm Durchmesser und 15 cm Länge bereitstellt, wobei zur Abbildung längerer (insbesondere länger als 15 cm) Berei­ che eines Patienten der Patient kontinuierlich auf einer Pa­ tiententransportvorrichtung liegend durch die Ringöffnung be­ wegt wird. Dabei sind die Steuerungsvorrichtungen der Gra­ dientenspulen sowie der Hochfrequenzsendespulen sowie die Auswertevorrichtung der Hochfrequenzempfangsspulen auf die kontinuierliche Patientenbewegung abgestimmt betreibbar.

Vorgenannte Justagen benötigen üblicherweise 10 bis 90 Sekun­ den pro Aufnahmeposition. Diese Zeit steht bei bestimmten Un­ tersuchungsmethoden nicht zur Verfügung. Hierzu zählt z. B. die Verfolgung von Kontrastmittelgaben über einen größeren Körperbereich, der das verfügbare Homogenitätsvolumen des Kernspinresonanzgerätes überschreitet. Der Patient muß in solchen Fällen durch Verschieben der Lagerungsplatte entspre­ chend dem Kontrastmittelfluß nachgeführt werden. Die damit pro bildgebende Messung (Aufnahme) erforderliche Re-Justage erfordert - wenn ein geringeres Sichtfeld nicht akzeptiert werden kann - eine mehrfache Kontrastmittelgabe, die eine un­ erwünschte Belastung für den Patienten darstellt.

Alternativ zu einem geringeren Sichtfeld oder zu mehrfachen Kontrastmittelinjektionen kann auch nach der ersten Justage auf die für kontrastreiche Aufnahmen an sich erforderlichen weiteren Justagen (Re-Justagen) verzichtet werden. Dies führt jedoch zu einer erheblichen Verschlechterung der Bildquali­ tät.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Kern­ spinresonanzgerät bzw. ein Verfahren zum Betrieb eines Kern­ spinresonanzgerätes der eingangs genannten Art zu schaffen, das auch bei einer Untersuchung von größeren Körperabschnit­ ten in kurzer Zeit kontrastreiche Aufnahmen liefert.

Die Aufgabe wird bei einem Kernspinresonanzgerät gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 durch die Merkmale im kennzeich­ nenden Teil dieses Anspruchs bzw. bei einem Verfahren zum Be­ trieb eines Kernspinresonanzgerätes durch die Merkmale des Anspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Kern­ spinresonanzgerätes nach Anspruch 1 sind jeweils Gegenstand von weiteren Ansprüchen.

Das Kernspinresonanzgerät nach Anspruch 1 umfaßt einen Magne­ ten mit wenigstens einer Patientenaufnahme und wenigstens ei­ ne Lagerungsplatte sowie eine vorgebbare Anzahl von Sende- und/oder Empfangsspulen. Zumindest in zwei vorgebbaren Auf­ nahmepositionen erfolgt jeweils eine Aufnahme unter Nutzung von vorher ermittelten Justageparametern. Bei dem Kernspinre­ sonanzgerät nach Anspruch 1 sind die benötigten Justagepara­ meter erfindungsgemäß in einem vorgelagerten Justagevorgang ermittelbar, wohingegen die Aufnahmen erfindungsgemäß in ei­ nem nachfolgenden Aufnahmevorgang durchführbar sind.

Eine Änderung der Justageparameter ergibt sich z. B. dadurch, daß die Aufnahmeparameter durch eine räumliche Positionsver­ änderung (Längsverschiebung, Querverschiebung, Drehung) der Lagerungsplatte innerhalb der Patientenaufnahme geändert wer­ den (Anspruch 2). Alternativ oder zusätzlich kann eine Ände­ rung der Justageparameter dadurch erfolgen, daß die Aufnahme­ parameter durch Zu- und/oder Abschalten von Sende- und/oder Empfangsspulen geändert werden (Anspruch 3).

Bei dem Kernspinresonanzgerät nach Anspruch 1 werden die be­ nötigten Justageparameter also nicht mehr unmittelbar vor je­ der einzelnen Aufnahme ermittelt. Vielmehr werden die benö­ tigten Justageparameter in einem Justagevorgang, der dem Auf­ nahmevorgang vorgeschaltet ist, ermittelt. Erst nach der Er­ mittlung der benötigten Justageparameter werden die Aufnahmen in einem separaten (bildgebenden) Aufnahmevorgang durchge­ führt.

Es versteht sich in diesem Zusammenhang von selbst, daß die Justageparameter zumindest bis zum Abschluß der Untersuchung gespeichert werden. Die Justageparameter können somit beim erneuten Erreichen gleicher oder geeigneter ähnlicher Aufnah­ meparameter (Position der Lagerungsplatte sowie Konfiguration der Sende- und/oder Empfangsspulen) im Rahmen derselben Unter­ suchung wieder verwendet werden.

Bei Untersuchungen mit dem erfindungsgemäßen Kernspinreso­ nanzgerät erhält man damit kontrastreiche Aufnahmen, da auf eine Justage nicht verzichtet werden muß. Aufgrund dessen, daß die Justage in einem eigenen Justagevorgang durchgeführt wird und die Justageparameter bis zum Abschluß der Untersu­ chung gespeichert werden, können die Sende- und Empfangsspu­ len bzw. ihre Spulenelemente während der Untersuchung schnell umgeschaltet werden, so daß sich darüber hinaus auch redu­ zierte Untersuchungszeiten ergeben.

Die erfindungsgemäße Lösung ist für eine Vielzahl von Kern­ spinresonanzgeräten geeignet. So kann z. B. der Magnet als zylindrischer Magnet (Solenoid) oder als Hufeisenmagnet (C- Bogen-Kernspinresonanzgerät) ausgebildet sein. Bei zylin­ drisch geformten Magneten ist die Patientenaufnahme als Pati­ entenröhre ausgeführt.

Die Erfindung wird durch ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel näher erläutert, in dem ein im Rahmen der Erfindung mögliches Kernspinresonanzgerät schematisch und auszugsweise dargestellt ist.

In der Zeichnung ist mit 1 eine Lagerungsplatte bezeichnet, die innerhalb einer Patientenröhre eines in der Zeichnung nicht dargestellten Magneten längsverschiebbar angeordnet ist.

Die Längsverschiebbarkeit der Lagerungsplatte 1 ist mit einem Doppelpfeil 2 gekennzeichnet. Aufgrund der Längsverschiebbar­ keit der Lagerungsplatte 1 können größere Körperabschnitte eines auf der Lagerungsplatte 1 liegenden Patienten 3 unter­ sucht werden.

Das in der Zeichnung dargestellte Kernspinresonanzgerät um­ faßt weiterhin eine vorgebbare Anzahl von Sendespulen 4 und eine vorgebbare Anzahl von Empfangsspulen 5.

Die Sendespulen 4 sind mittels eines Sendespulen-Umschalters 6 in einer gewünschten Konfiguration an einen Generator 7 schaltbar. Der Generator 7 versorgt über einen Sendeverstär­ ker 8 und über ein Anpassungsglied 9 die Sendespulen 4 mit Strom.

Die Empfangsspulen 5 sind mittels eines Empfangsspulen-Um­ schalters 10 in einer gewünschten Konfiguration an einen Emp­ fänger 11 schaltbar. Die Signale der zugeschalteten Emp­ fangsspulen 5 werden über ein Anpassungsglied 12 und über ei­ nen Empfangsverstärker 13 an den Empfänger 11 gegeben.

Die durch den Sendespulen-Umschalter 6 und durch den Emp­ fangsspulen-Umschalter 10 definierte Konfiguration bei den Sendespulen 4 und den Empfangsspulen 5, werden als Eingangs­ größen einer Justier-Einheit 14 zugeführt.

Als weitere Eingangsgröße wird der Justier-Einheit 14 die Po­ sition der Lagerungsplatte 1 zugeführt, die von einem Positi­ onsgeber 15 ermittelt wird.

Die Justier-Einheit 14 verarbeitet die Eingangsgrößen, die sie vom Sendespulen-Umschalter 6, vom Empfangsspulen-Umschal­ ter 10 und vom Positionsgeber 15 erhalten hat, und gibt über ihren Ausgang entsprechende Regelsignale an den Generator 7, an den Sendeverstärker 8, an die Anpassungsglieder 9 und 12 sowie an den Empfangsverstärker 13 und an den Empfänger 11.

Weiterhin wird von der Justier-Einheit 14 ein Regelsignal an ein Shimspulen-System 16 gegeben.

Die Eingangsgrößen sowie die Regelsignale (Ausgangsgrößen) werden bis zum Abschluß der Untersuchung in einem Speicher 17 als Justageparameter gespeichert.

Mit dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kernspinresonanzgerätes können größere Körperabschnitte des Patienten 3 untersucht werden. Solche Untersuchungen sind z. B. die Verfolgung von Kontrastmittel­ gaben über einen größeren Körperbereich, wie sie beispiels­ weise in der (Subtraktions-)Angiographie oder bei der physio­ logisch gesteuerten Bildgebung vorgenommen werden.

Im Rahmen der Meßvorbereitung, zu der bei einer peripheren Angiographie am Bein insbesondere die Schichtpositionierung entlang des Gefäßbaumes zählt, werden bereits mehrere Messun­ gen ohne Kontrastmittel vorgenommen. Bei diesen Messungen muß aufgrund des zu kleinen Homogenitätsvolumens des Magneten die Lagerungsplatte 1 verschoben und mithin neu justiert werden. Die für jede Position der Lagerungsplatte 1 gehörenden Justa­ geparameter werden im Speicher 17 abgespeichert. Als weitere Justageparameter werden die geschaltete Konfiguration der Sendespulen 4 sowie die geschaltete Konfiguration der Emp­ fangsspulen 5 im Speicher 17 niedergelegt. Zu den Justagepa­ rametern gehören weiterhin die entsprechenden Regelsignale für den Generator 7, für den Sendeverstärker 8, für die An­ passungsglieder 9 und 12 sowie für den Empfangsverstärker 13, für den Empfänger 11 und für das Shimspulen-System 16.

Nach Abschluß der Meßvorbereitung, die die Ermittlung der Ju­ stageparameter einschließt, wird die Lagerungsplatte 1 in die Ausgangsposition zurückgefahren und das Kontrastmittel verab­ reicht. In der nunmehr ablaufenden bildgebenden Messung wird nacheinander jede der bei der Meßvorbereitung verwendeten Po­ sitionen der Lagerungsplatte 1 erneut angefahren und die Sen­ despulen 4 und die Empfangsspulen 5 wie bei der Meßvorberei­ tung geschaltet. Anschließend wird dort unverzüglich mit den bekannten, im Speicher 17 niedergelegten Justageparametern, also ohne erneute Justage, eine bildgebende Messung (Auf­ nahme) vorgenommen.

Bei dem erfindungsgemäßen Kernspinresonanzgerät werden die benötigten Justageparameter also nicht mehr unmittelbar vor jeder einzelnen bildgebenden Messung ermittelt, sondern die benötigten Justageparameter werden in einem vorgelagerten Ju­ stagevorgang im Rahmen der Meßvorbereitung vollständig ermit­ telt. Der Justagevorgang ist also erfindungsgemäß dem Aufnah­ mevorgang vorgeschaltet. Erst nach Ermittlung der benötigten Justageparameter werden die Aufnahmen (bildgebende Messung) in einem separaten Aufnahmevorgang durchgeführt. Bei Untersu­ chungen mit dem erfindungsgemäßen Kernspinresonanzgerät er­ hält man damit kontrastreiche Aufnahmen, da auf eine Justage nicht verzichtet werden muß. Weiterhin ergeben sich dadurch, daß die Justageparameter bis zum Abschluß der Untersuchung in einem Speicher 17 gespeichert werden, auch reduzierte Unter­ suchungszeiten. Aufgrund der kurzen Untersuchungszeiten läßt sich bei einer (Subtraktions-)Angiographie der Kontrastmit­ telverlauf zeitlich lückenlos verfolgen.

Claims (6)

1. Kernspinresonanzgerät, beinhaltend einen Magneten mit we­ nigstens einer Patientenaufnahme, eine Lagerungsplatte (1), die bezüglich der Patientenaufnahme bewegbar gelagert ist, sowie eine vorgebbare Anzahl von Sende- und/oder Empfangsspu­ len (4, 5), dadurch gekennzeich­ net, daß eine Justier-Einheit (14) zur Ermittlung von Justageparametern während eines einem Aufnahmevorgang zeit­ lich vorgelagerten Justagevorgangs für wenigstens zwei unter­ schiedliche Justageparameter erfordernde Aufnahmepositionen ausgebildet ist und daß eine Speichervorrichtung (17) zum Speichern der ermittelten Justageparameter sowie zum Bereitstellen der gespeicherten Justageparameter während des Aufnahmevorgangs der wenigstens eine Aufnahme je Aufnahmeposition umfaßt, aus­ gebildet ist, so daß der Aufnahmevorgang unterbrechungsfrei ohne Ermittlung von Justageparametern abläuft.

2. Kernspinresonanzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Änderung der Aufnahmeparameter und damit der Justa­ geparameter durch eine räumliche Positionsveränderung der La­ gerungsplatte (1) innerhalb der Patientenaufnahme erzielbar ist.

3. Kernspinresonanzgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Änderung der Aufnahmeparameter und damit der Justa­ geparameter durch Zu- und/oder Abschalten von Sende- und/oder Empfangsspulen (4, 5) erzielbar ist.

4. Kernspinresonanzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet als zylindrischer Magnet und die Patientenauf­ nahme als Patientenröhre ausgebildet ist.

5. Kernspinresonanzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet als Hufeisenmagnet ausgebildet ist.

6. Verfahren zum Betrieb eines Kernspinresonanzgeräts, bein­ haltend einen Magneten mit wenigstens einer Patientenaufnahme sowie eine vorgebbare Anzahl von Sende- und/oder Empfangsspu­ len (4, 5), das folgende Schritte umfaßt:

• 1. Legen eines Patienten auf eine Lagerungsplatte (1), die bezüglich der Patientenöffnung bewegbar gelagert ist,
• 2. Durchführen eines Justagevorgangs, bei dem wenigstens zwei unterschiedliche Justageparameter erfordernde Aufnahmepo­ sitionen eingestellt werden und je Aufnahmeposition die jeweiligen Justageparameter ermittelt werden,
• 3. Speichern vorgenannter Justageparameter und
• 4. Durchführen eines unterbrechungsfreien Aufnahmevorgangs, dar wenigstens eine Aufnahme je Aufnahmeposition umfaßt, ohne Ermittlung von Justageparametern während des Aufnah­ mevorgangs durch Verwendung der gespeicherten Justagepara­ meter.