DE19844767A1 - Betriebsverfahren für ein Kernspintomographiegerät und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Betriebsverfahren für ein Kernspintomographiegerät und Vorrichtung zur Durchführung des VerfahrensInfo
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Abstract
Zur Ermittlung der Position eines Instruments (3) wird an einer definierten Position mindestens ein mit dem Kernspintomographiegerät (1) detektierbarer Marker (4-6) angebracht. Aus einer mit dem Kernspintomographiegerät (1) ermittelten aktuellen Position des mindestens einen Markers (4-6) und der bekannten Geometrie des Instruments (3) wird die aktuelle Position mindestens eines Punktes (7) des Instruments (2) berechnet.
Description
Interventionelle Techniken, wie Punktion, Katheterisierung
und operative Verfahren, wie z. B. endoskopische Chirurgie,
werden heute häufig unter Beobachtung mit Röntgen-Aufnahmen
durchgeführt. Hierbei besteht allerdings das Problem, daß der
Patient und der Arzt über einen längeren Zeitraum ionisieren
der Strahlung ausgesetzt sind. Mit der MR (Magnetresonanz)-
Tomographie bzw. der Kernspintomographie steht ein bildgeben
des Untersuchungsverfahren zur Verfügung, das lediglich mit
magnetischen Feldern und Hochfrequenzfeldern arbeitet, jedoch
ohne ionisierende Strahlung. Weitere Vorteile der Kernspinto
mographie gegenüber Röntgen bestehen darin, daß Schnittbilder
in beliebiger Orientierung gewonnen werden. Durch einen ex
zellenten Weichgewebekontrast, eine hohe Flußsensitivität,
die Darstellung ruhender Flüssigkeiten sowie die Visualisie
rung pathologischer Gewebeveränderungen lassen sich viele
diagnostische Eragestellungen besser beantworten als mit
Röntgengeräten. Speziell Kernspintomographiegeräte mit offe
nen Magneten (z. B. mit sogenannten C-Bogen-Magneten) lassen
ferner einen relativ ungehinderten Zugang zum Patienten zu.
Ein Problem ist allerdings die Sichtbarkeit der verwendeten
Instrumente im MR-Bild. Die üblichen Materalien der für in
terventionelle Techniken eingesetzten Instrumente sind Metall
und Kunststoff. Da die MR-Bildgebung bekanntlich auf der
kernmagnetischen Resonanz der im Wasser oder im nett enthal
tenen Atomkerne des Wasserstoffs beruht, sind diese Materali
en nicht unmittelbar sichtbar. Ferromagnetische oder parama
gnetische Stoffe verursachen bereits als Verunreinigungen im
Submillimeterbereich starke Artefakte im dargestellten Bild,
da sie durch Beeinflussung des Magnetfeldes die Bildgeometrie
verzerren oder durch Dephasierungseffekte das MR-Signal in
der Umgebung auslöschen. Ausgedehnte elektrisch leitende Ma
teralien sind bei Anwendung in Kernspintomographiegeräten ge
nerell kritisch, da sie für die eingestrahlte Hochfrequenz
leistung als Antennen wirken, die das Hochfrequenzfeld kon
zentrieren. Im ungünstigsten Fall können dabei lokale Feld
überhöhungen mit dem Risiko einer Überhitzung des benachbar
ten Gewebes auftreten. Ferner können leitende Objekte zu ei
ner Abschattung der Hochfrequenzsignale und damit zu Bildbe
einträchtigungen führen. Diamagnetische Materalien ohne Pro
tonen oder mit in der Kernspintomographie nicht sichtbaren
Protonen (z. B. Kunststoffe oder Keramiken) verursachen zwar
keine Artefakte, sie sind aber allenfalls durch das Fehlen
jeglichen Signals in den entsprechenden Regionen des Bildes
zu erkennen. Gerade in signalschwachen Regionen des Bildes
reicht aber diese Identifizierbarkeit nicht aus, so daß eine
zuverlässige Lokalisierung derartiger Instrumente im MR-Bild
nicht möglich ist.
Neben den oben erörterten Verfahren zur passiven Positionsbe
stimmung des Instruments sind zwei Methoden für die aktive
Positionsbestimmung bekannt. Bei einem in der Internationalen
Anmeldung WO 98/20358 beschriebenen Verfahren werden an dem
Instrument kleine Spulen angebracht, die von außen mit einem
Stromfluß beschaltet werden können. Die stromdurchflossene
Spule erzeugt eine Veränderung des Magnetfeldes in ihrer di
rekten Umgebung, die im Bild als lokalisierbarer Artefakt
sichtbar ist. Der Vorteil dieser aktiven Methode gegenüber
der passiven Methode mit magnetischen Materalien liegt in der
Möglichkeit, diese Artefakte schalten zu können. Damit können
wechselweise Aufnahmen mit Artefakten zur Positionsbestimmung
und ohne Artefakte für eine ungestörte anatomische Informati
on akquiriert werden.
Bei einem weiteren aktiven Verfahren, wie es in der deutschen
Patentschrift 34 29 386 beschrieben ist, wird an der interes
sierenden Stelle des Instrumentes eine kleine Empfangsspule
angebracht. Mit dieser Empfangsspule werden Signale aus einem
kleinen Bereich ihrer unmittelbarer Umgebung empfangen. Bei
eingeschalteten Gradienten hängt die Frequenz dieser Signale
in reproduzierbarer Weise vom Ort der Empfangsspule ab, so
daß man aus der gemessenen Frequenz bei aufeinanderfolgender
Anwendung dreier aufeinander senkrecht stehender Gradienten
den Ort der Empfangsspule bestimmen kann. Die für die Bildge
bung ausgewerteten Signale werden wie üblich durch eine Ganz
körperantenne bzw. Lokalspulen gewonnen.
Aus der deutschen Patentschrift 35 00 456 ist es bekannt, daß
der Signalpegel von emittierten MR-Signalen aus einem Teilvo
lumen des Untersuchungsvolumens dadurch verstärkt werden
kann, daß man dieses Teilvolumen mit einer Spule eines auf
die Kernresonanzfrequenz abgestimmten Resonanzkreises umgibt.
Die obengenannten aktiven Verfahren zur Positionsbestimmung
von Instrumenten mittels des Magnetresonanzeffekts haben den
Nachteil, daß elektrische Leitungen von dem interessierenden
Teil des Instruments, der bei Benutzung im Körperinneren
liegt, nach außen geführt werden müssen. Wie bereits erwähnt,
sind solche Leitungen jedoch wegen ihrer Antennenwirkung und
möglicher Hochfrequenzüberhöhungen kritisch.
Für die Positionsbestimmung sind ferner optische Verfahren
bekannt. Dabei wird z. B. ein Nadeleinstichpunkt mit einem
Positionslaser auf die Haut des Patienten projiziert. Externe
Lasersysteme sind aber in Handhabung und Sicherheit der An
wendung nicht optimal. Der Operateur oder der Patient befin
den sich häufig im Lichtstrahl, so daß die Positionserfassung
ausfällt. Eine automatische Korrelation ist nicht möglich.
Bei einer weiteren heute eingesetzten optischen Methode wer
den am extrakorporalen Teil des Instruments an definierten
Punkten zwei Spiegel eingesetzt. Drei lichtemittierende Ele
mente und lichtdetektierende Sensoren werden oberhalb des Un
tersuchungs-/Operationsgebietes angebracht. Mit Hilfe einer
Winkelbestimmung zu beiden Spiegeln von allen drei Sensoren
ist eine korrekte Positionsbestimmung der beiden Spiegel in
einem durch die drei Sensoren definierten Koordinatensystem
möglich. Die genaue Kenntnis der Geometrie des verwendeten
Instruments erlaubt dann eine Darstellung und achsengerechte
Korrelation im MR-Bild.
Optoelektronische Navigationssysteme, wie sie z. B. von den
Firmen Pixis oder Aesculap angeboten werden, erfassen die Po
sition von lichtemittierenden Leuchtdioden am Handgriff des
Instruments. Durch Bearbeitung dieser Daten mit einer Work
station, die mit dem Rechner des Kernspintomographiegerätes
kommuniziert, kann das jeweilige Schnittbild entweder in der
Achse des Instruments oder senkrecht zu dessen Achse akqui
riert werden. Bei diesem Navigationsverfahren können nur ex
trakorporale Anteile des Instruments erfaßt werden, die nur
dann korrekt in Positionsinformationen für intrakorporale An
teile des Instruments umgesetzt werden können, wenn dieses
starr ist. Verformungen des Instruments führen jedoch zu
Fehlinformationen bezüglich der Lokalisierung der meist be
sonders interessierenden Spitze des Instruments. Damit ist
die Sicherheit und Durchführbarkeit des Verfahrens bei ver
formbaren Instrumenten, z. B. Katheter, nicht gewährleistet.
Ferner ist es für die Anwendung störend, daß der Strahlengang
zwischen den lichtemittierenden Leuchtdioden und den Licht
empfängern freigehalten werden muß.
Bei allen obengenannten optischen Verfahren muß eine relativ
aufwendige Schnittstelle zwischen dem MR-System und dem opti
schen System geschaffen werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Betriebsverfahren für
Kernspintomographiegeräte sowie eine Anordnung zur Durchfüh
rung des Verfahrens anzugeben, das eine einfach zu handhaben
de und sichere Positionsermittlung eines Instrumentes in ei
nem Kernspintomographiegerät ermöglicht.
Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens durch die Merkma
le des Anspruchs 1, bezüglich der Vorrichtung durch die Merk
male des Anspruchs 11 gelöst. Durch die Positionsermittlung
aufgrund von Markern, die mit dem Kernspintomographiegerät
detektierbar sind, kann man auf zusätzliche, beispielsweise
optische Geräte verzichten und muß lediglich die Software des
Kernspintomographiegerätes um entsprechende Module zur Posi
tionsermittlung erweitern. Die Zugänglichkeit zum Patienten
ist in keiner Weise beeinträchtigt, da man im Gegensatz zu
optischen Systemen nicht auf die Unterbrechung irgendwelcher
Strahlengänge achten muß. Da die Position des interessieren
den Teils des Instruments, typischerweise also der Spitze,
nicht direkt aus MR-Signalen erfaßt werden muß, sondern auf
grund von weiter entfernten Markern bestimmt werden kann,
wird das Problem der Volumina der durch MR-Signale detektier
baren Marker entschärft.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un
teransprüchen angegeben.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand
der Fig. 1 bis 12 dargestellt. Dabei zeigen:
Fig. 1 schematisch den Einsatz eines Instruments für in
terventionelle Anwendungen an einem Patienten,
Fig. 2 schematisch ein Instrument für interventionelle
Anwendungen,
Fig. 3 ein Beispiel für eine Pulssequenz zur Positionser
mittlung,
Fig. 4 abweichende Betrachtungsfenster für die MR-
Messungen bezüglich der Positionsinformation und
der Bildinformation,
Fig. 5 die in einem MR-Bild eingeblendete Position der
Instrumentenspitze,
Fig. 6 die Ausrichtung einer gemessenen Schicht parallel
zur Instrumentenachse,
Fig. 7 die Winkelbestimmung einer gemessenen Schicht
durch einen Handgriff des Instruments,
Fig. 8 die Ausrichtung einer gemessenen Schicht senkrecht
zur Instrumentenachse,
Fig. 9 ein Ausführungsbeispiel für den Handgriff des In
struments,
Fig. 10 ein Beispiel für einen Marker mit Signalerhöhung
durch einen Resonanzkreis,
Fig. 11 einen entsprechenden Resonanzkreis mit Schalter,
Fig. 12 eine Ausführung des Instruments mit schaltbaren
Markern.
In Fig. 1 ist schematisch der Einsatz eines Instruments 3
zur Untersuchung bzw. Behandlung eines Patienten 2 in einem
Kernspintomographiegerät 1 dargestellt. Das Instrument 3, das
z. B. ein Gerät für die endoskopische Chirurgie oder für die
Biopsie sein kann, weist einen Griff 3a und ein in den Pati
enten 2 einführbares (intrakorporales) Teil 3b auf. Im Aus
führungsbeispiel sind an dem Instrument 3 drei Marker 4 bis 6
angeordnet, und zwar zwei Marker 4, 5 am Handgriff 3a und ein
Marker 6 am einführbaren Teil 3b des Instruments 3. Die Mar
ker 4 bis 6 sind mit dem Kernspintomographiegerät detektier
bar. Bei bekannter Geometrie des Instruments 3 ist durch die
mit dem Kernspintomographiegerät ermittelte Position der drei
Marker 4 bis 6 die Lage des gesamten Instruments definiert.
Damit kann die Lage jedes Punkts des Instruments 3, z. B. ty
pischerweise die besonders interessierende Position der Spit
ze 7 des Instruments berechnet werden. Damit muß an der Spit
ze 7 kein Marker angebracht werden. Das gilt allerdings nur,
wenn das Instrument 3 insgesamt relativ starr ist. Falls der
in den Körper eingeführte Teil 3b des Instruments 3 flexibel
ist, muß zur exakten Positionserfassung der Spitze 7 ein Mar
ker in der Nähe dieser Spitze vorgesehen werden. Abgesehen
von extrem elastischen Instrumenten dürften jedoch auch Mar
ker in einigem Abstand zur Instrumentenspitze ausreichen, die
Position der Instrumentenspitze hinreichend genau zu bestim
men. Das Instrument 3 mit dem Handgriff 3a, dem einführbaren
Teil 3b und den Markern 4 bis 6 ist in Fig. 2 nochmals de
taillierter dargestellt.
In Fig. 3 ist eine Pulssequenz dargestellt, mit der die Po
sition der Marker 4 bis 6 ermittelt wird, falls es sich dabei
um signalintensive Kompartments handelt. Dabei werden die
Kernspins zunächst mit einem ersten Hochfrequenzpuls RF1 an
geregt und anschließend ein erstes Kernresonanzsignal S1 un
ter einem Gradienten Gz in z-Richtung eines kartesischen Ko
ordinatensystems ausgelesen. Sofern die Marker die höchste
Signalintensität im Bild aufweisen, können deren Koordinaten
in z-Richtung durch einfache Fourier-Transformation und Maxi
malwertermittlung bestimmt werden. Die y- und x-Positionen
der Marker 4 bis 6 werden in entsprechender Weise durch Anre
gung und nachfolgendes Auslesen der Kernspins unter Gradien
ten Gy bzw. Gx in x- bzw. y-Richtung bestimmt. Man erhält so
mit drei Sätze von jeweils drei Koordinaten x1, x2, x3;
y1, y2, y3; z1, z2, z3 für die drei Marker 4 bis 6. Es ist aller
dings zunächst nicht bekannt, wie die Koordinaten x, y und z
zueinander zuzuordnen sind bzw. welche dieser Koordinaten zu
welchem Marker gehören. Die Zuordnung der einzelnen Koordina
ten x, y, z zueinander kann z. B. dadurch ermittelt werden,
daß man nach Messung der drei x-Koordinaten eine x-Koordinate
herausgreift und an dieser x-Position für die Messung der y-
und z-Koordinaten eine schichtselektive Anregung durchführt.
Die so erhaltenen y- und z-Koordinaten sind dann demselben
Marker zuzuordnen, unter der Voraussetzung, daß in der ge
wählten Schicht keine weiteren Marker liegen. Ebenso wird mit
den beiden weiteren x-Koordinaten verfahren.
Damit erhält man drei jeweils eindeutig zueinander zugeordne
te Koordinatensätze x, y, z, d. h. drei definierte Markerposi
tionen.
Es ist aber damit noch keine Zuordnung der drei gemessenen
Markerpositionen zu den einzelnen Markern des Instruments ge
geben. Diese kann jedoch aus a priori-Wissen abgeleitet wer
den. Zum Beispiel sind bei der Untersuchung nur bestimmte
Orientierungen des Instruments sinnvoll, aus denen wiederum
eine Zuordnung jeder gemessenen Markerposition zu einem be
stimmten Marker abgeleitet werden kann. Die Marker können
aber auch so ausgeführt werden, daß ihr Signal, z. B. durch
die jeweilige Signalintensität, unterscheidbar ist. Dies kann
beispielsweise dadurch erreicht werden, daß die signalgeben
den Proben der Marker unterschiedlich groß, in unterschiedli
cher Anzahl oder räumlicher Orientierung kombiniert oder mit
unterschiedlichen Relaxationszeiten ausgeführt werden.
Schließlich kann man die beiden oben dargestellten Probleme
(Zuordnung der einzelnen Koordinatenwerte zueinander und zu
einem bestimmten Marker) auch dadurch lösen, daß man die
Marker "schaltbar" macht. Auf derartige Ausführungsformen
wird später noch näher eingegangen.
Nach der Ortsbestimmung der Marker erfolgt eine Messung der
Bilddaten mit einer üblichen Pulssequenz. Da die Position des
Instruments regelmäßig aktualisiert werden muß, wird die oben
dargestellte Pulssequenz zur Ermittlung der Markerpositionen
abwechselnd mit der Pulssequenz zur Bilddatengewinnung durch
geführt. Für die Positionsermittlung müssen im Gegensatz zur
Bilddatengewinnung keine Phasencodierschritte durchgeführt
werden, sondern lediglich wenige (mindestens drei) aufeinan
derfolgende Projektionen mit Anregung und darauffolgenden
Ausleseintervall. Damit ist für die Ermittlung der Markerpo
sitionen im Vergleich zur Bilddatenmessung nur eine ver
schwindend geringe Zeitspanne erforderlich, so daß die Bild
datengewinnung kaum verlangsamt wird.
Die Erfassung der Marker-Positionen muß typischerweise nicht
im gesamten Objektvolumen erfolgen, sondern lediglich inner
halb einer vorbekannten Scheibe. Daher wird für die Bestim
mung der Markerpositionen im Regelfall nur eine Scheibe des
gesamten Objektvolumens angeregt. Dies erreicht man dadurch,
daß man die Hochfrequenzpulse RF durch Zuschalten eines
Schichtselektionsgradienten Gzs ortsselektiv macht. Eine z. B.
dabei angeregte Scheibe ist in Fig. 4 mit FOVM (für: Field
of View der Messung) bezeichnet. Auch die Bilddatenmessung
erfolgt typischerweise nur in einer Schicht des Objekts, die
in Fig. 4 mit FOVB (für: Field of View der Bilddatengewin
nung) bezeichnet ist. Diese Schicht FOVB liegt typischerweise
innerhalb der für die Positionserfassung vorgegebenen Scheibe
FOVB und ist deutlich kleiner als diese.
Aus diesen Messungen erhält man zunächst die Position der
drei Marker 4 bis 6. Aus der bekannten Geometrie des Instru
ments 3 kann nun jeder Punkt des Instruments berechnet wer
den. Normalerweise wird z. B. die Position der Spitze 7 beson
ders interessieren. Diese kann im MR-Bild durch ein graphi
sches Element, z. B. wie in Fig. 5 dargestellt durch ein
Kreuz, eingeblendet werden.
In vielen Fällen wird es zweckmäßig sein, eine Verbindung
zwischen der Ausrichtung des Instruments 3 und der für die
Bildgebung gewählten Schicht 9 herzustellen. Z.B. kann gemäß
Fig. 6 die Steuerung für das Kernspintomographiegerät so
ausgestaltet sein, daß die für die Bildgebung selektierte
Schicht 9 in Richtung der Längsachse des Instruments 3 liegt.
Durch die Längsachse des Instruments 3 ist nur eine Orientie
rung der Schicht 9 vorgegeben. Durch die drei Marker am In
strument wird jedoch eine Ebene aufgespannt, mit der man die
Schichtorientierung der Schicht 9 vollständig bestimmen kann.
In diesem Fall kann man durch Drehen des Handgriffs 3a des
Instruments den Kippwinkel der Schicht 9 definieren, d. h.,
die gewählte Schicht 9 liegt parallel zum Handgriff 3a. Die
ser Fall ist in Fig. 7 dargestellt.
In anderen Fällen wird es zweckmäßig sein, wenn die gewählte
Schicht 9 senkrecht auf der Längsachse des Instruments 3
steht. In diesem Fall ist die Schichtorientierung vollständig
durch die Längsachse des Instruments 3 definiert. Die
Schichtposition wandert mit der Spitze 7 des Instruments mit.
Dieser Fall ist in Fig. 8 dargestellt.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel für ein Instrument
nach Fig. 9 muß zur Definition des Schichtwinkels nicht das
gesamte Instrument 3 gedreht werden, sondern lediglich ein
Marker 4, der am Instrument 3 gegen eine Instrumentenachse 12
verdrehbar angeordnet ist. In diesem Fall kann der Marker 4
z. B. auf einem Ring 7 angeordnet sein, der in einem Handgriff
3a drehbar gelagert ist. Durch Verdrehen des Markers 4 wird
auch die durch die Marker 4 bis 6 aufgespannte Ebene gedreht,
wobei die Schichtorientierung dieser Drehung folgt.
Es wurde bereits ausgeführt, daß die wesentliche Eigenschaft
des Markers darin besteht, daß seine Position mit dem Kern
spintomographiegerät detektierbar ist. Vorteilhafterweise
verwendet man Kompartments, die eine besonders hohe Signalin
tensität liefern. Die Signalintensität und damit die Erkenn
barkeit des Markers wird noch weiter gesteigert, wenn man das
betreffende Kompartment mit einem auf die Resonanzfrequenz
der betrachteten Kernspins abgestimmten Schwingkreis umgibt.
Dieser Schwingkreis erhöht im Resonanzfall das aus dem Kom
partment abgegebene Signal um ein Vielfaches, so daß dieses
alle für die Bildgebung relevanten Signale überragt und
leicht identifizierbar ist. Wegen des Reziprozitätsgesetzes
werden durch den Schwingkreis die Feldlinien, die durch die
präzedierenden Spins innerhalb der Spule verursacht worden,
gebündelt, so daß das Signal aus dem Kompartment verstärkt
wird. Ferner konzentriert der Schwingkreis des Hochfrequenz
feld bei einer hochfrequenten Anregung auf diesen Bereich.
Damit werden Protonen im Inneren des Schwingkreises stärker
angeregt als außerhalb des Schwingkreises. Bei entsprechender
Wahl der Hochfrequenzenergie erfahren signalgebende Protonen
außerhalb des Schwingkreises eine Kleinwinkelanregung, Proto
nen im Inneren des Schwingkreises dagegen eine Auslenkung um
90°, so daß letztere mit maximaler Signalintensität antwor
ten. Durch geeignete Wahl der Relaxationszeiten der in einem
solchen Marker eingesetzten Substanz kann ein gegenüber nor
malem Gewebe äußerst intensives Signal erzeugt werden, ohne
die Magnetisierung der Spins außerhalb des Markers wesentlich
zu stören.
In Fig. 10 ist schematisch der Aufbau eines solchen Markers
mit einem MR-Signal-intensiven Kompartment 13, einer dieses
umgebenden Spule 10a und einem Kondensator 10b dargestellt,
wobei die Spule 10a und der Kondensator 10b parallel geschal
tet sind und einen Resonanzkreis bilden, der auf die Reso
nanzfrequenz der betrachteten Kernspins abgestimmt ist. Sol
che Marker mit der signalgebenden Substanz und dem diese um
gebenden Schwingkreis können in einem Volumen von einigen Ku
bikmillimetern untergebracht werden.
Entsprechend einem Ausführungsbeispiel nach Fig. 11 kann der
Resonanzkreis auch schaltbar sein. Er wird über einen Schal
ter 10c geschlossen, der entweder dicht am Schwingkreis 10
oder am distalen Ende des Instruments 3, z. B. in dessen Hand
griff 3a, eingebaut ist. Der Schalter 10c kann elektronisch
oder mechanisch sein. Die Schaltbarkeit des Serienresonanz
kreises hat den Vorteil, daß die Signalüberhöhung während der
Positionserfassung aktiviert werden kann und während der
Bildmessung inaktiv bleibt. Damit werden störende Marker-
Signale während der Bildgebung vermieden. Ferner wird die Er
wärmung des den Marker umgebenden Gewebes durch Konzentration
der Hochfrequenzleistung verringert.
Fig. 12 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Instrument 3,
mit dem drei verschiedene Marker selektiv aktiviert werden
können. Das Instrument 3 weist eine verschiebbare Hülse 3c
mit drei in Längsrichtung versetzten gegenüberliegenden Kon
taktpaaren 3d, 3e und 3f auf. Zwischen diesen Kontaktpaaren
ist ein Zylinder 3g angeordnet, der drei Gruppen von jeweils
drei leitenden Ringen 3h aufweist. Diese Ringe 3h sind in
Richtung der Instrumentenachse so positioniert, daß je nach
Stellung der Hülse 3c eines oder mehrere der Kontaktpaare 3d
bis 3f überbrückt sind. Jedem dieser Kontaktpaare 3d bis 3f
ist ein Resonanzkreis für einen Marker zugeordnet, so daß
diese Resonanzkreise selektiv aktiviert werden können. Damit
kann das oben erläuterte Problem der Zuordnung der einzelnen
Signale gelöst werden.
Die Marker selbst können am Instrument 3 lösbar angebracht
sein, so daß das Instrument 3 auch ohne Marker einsetzbar
ist. Es ist aber auch möglich, die Marker in das Instrument
zu integrieren, z. B. indem man Kammern des Instruments mit
einer Substanz hoher Signalintensität füllt.
Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw.
des erfindungsgemäßen Instruments besteht darin, daß z. B. im
Gegensatz zur optischen Positionsbestimmung keine zusätzli
chen Geräte erforderlich sind. Damit entfällt auch eine auf
wendige Schnittstelle zwischen einem Gerät zur Positionsbe
stimmung und dem Kernspintomographiegerät, die z. B. zur Ein
blendung der Position in ein MR-Bild oder zur Definition der
Schichtposition und Schichtorientierung über die Instrumen
tenposition notwendig wäre.
Die gemessene Position der Marker könnte durch Inhomogenitä
ten des Grundfeldes und/oder Nichtlinearitäten des Gradien
tenfeldes verfälscht werden. Diese Fehler lassen sich jedoch
durch entsprechende Korrekturprogramme, die von einem bekann
ten Verlauf des Grund- bzw. Gradientenfeldes ausgehen, besei
tigen. Dies kann insbesondere dann zweckmäßig sein, wenn die
Marker den Rand des Homogenitäts- bzw. Linearitätsbereiches
erreichen.
Es kann ferner zweckmäßig sein, wenn das MR-System die Posi
tionsbestimmung beendet und eine Fehlermeldung ausgibt, so
bald mindestens ein Marker das Homogenitäts- bzw. Lineari
tätsvolumen verläßt.
Claims (23)
1. Betriebsverfahren für ein Kernspintomographiegerät zur
Ermittlung der Position eines Instruments (3) in dem Kern
spintomographiegerät (1), wobei an einer definierten Position
des Instruments (3) mindestens ein mit dem Kernspintomogra
phiegerät (1) detektierbarer Marker (4-6) angebracht ist und
wobei aus einer mit dem Kernspintomographiegerät (1) ermit
telten aktuellen Position des mindestens einen Markers (4-6)
und der bekannten Geometrie des Instruments (3) die aktuelle
Position mindestens eines Punktes (7) des Instruments (2) be
rechnet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Punkt (7) am proxi
malen Ende des Instruments (3) liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Position der Marker
(4-6) aufgrund von deren Signalintensität aus einem normalen
MR-Bild, dessen Betrachtungsfeld (FOVM) den mindestens einen
Marker (4-6) umfaßt, durch Bildverarbeitung bestimmt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine
Pulssequenz zur Ermittlung der Marker-Position abwechselnd
mit einer Pulssequenz zur Bilddatengewinnung durchgeführt
wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Betrachtungsfeld
(FOVM) zur Ermittlung der Markerposition vom Betrachtungsfeld
(FOVB) zur Bilddatengewinnung abweicht.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei auf
grund der ermittelten Positionsdaten des Instruments (3) gra
fische Elemente (8) als Simulationsbild des Instruments (3)
in ein MR-Bild eingeblendet werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die
Bilddatengewinnung in einer Scheibe eines Objekts erfolgt und
wobei die Position dieser Scheibe durch die gemessene Positi
on des mindestens einen Markers (4-6) bestimmt ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die
Bilddatengewinnung in einer Scheibe (9) eines Objekts (2) er
folgt und wobei die Orientierung dieser Scheibe (9) durch die
gemessene Position der Marker (4-6) bestimmt ist.
9. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Position der Schei
be (9) einem Vorschub des Instruments (3) folgt und die Ori
entierung der Scheibe (9) einstellbar ist.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei das Instrument
(3) mindestens zwei relativ zu einer Drehachse des Instru
ments (2) versetzte Marker (4-6) aufweist und wobei eine Ori
entierung einer Scheibe (9) des Objekts (2), aus der Bildda
ten gewonnen werden, durch Rotation des Instruments (3) be
einflußbar ist.
11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem
der Ansprüche 1 bis 10, wobei ein Instrument (3) zur Durch
führung von Untersuchungen und/oder Behandlungen in einem
Kernspintomographiegerät mindestens einen mit dem Kernspinto
mographiegerät detektierbaren Marker (4-6) aufweist.
12. Instrument (3) nach Anspruch 11, wobei jeder Marker (4-6)
durch ein MR-signalintensives Kompartment gebildet ist.
13. Instrument (3) nach Anspruch 12, wobei das signalinten
sive Kompartment (4-6) von einem auf die Resonanzfrequenz der
betrachteten Kernspins abgestimmten Schwingkreis (10) umgeben
ist.
14. Instrument (3) nach Anspruch 13, wobei der Schwingkreis
(10) schaltbar ist.
15. Instrument (3) nach Anspruch 14, wobei das Schalten über
nach außen geführte Steuerleitungen (11) erfolgt.
16. Instrument (3) nach Anspruch 15, wobei das Schalten
durch mechanisches Bewegen der Marker erfolgt.
17. Instrument (3) nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei
an diesem Instrument (3) mindestens ein in einem Kernspinto
mographiegerät detektierbarer Marker an einem separaten Bau
teil angebracht ist, das mit dem Instrument verbindbar ist.
18. Instrument (3) nach einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei
mindestens ein Teil des Instruments (3) von einem MR-Signal
intensiven Kompartment umgeben ist.
19. Instrument (3) nach einem der Ansprüche 11 bis 18, wobei
mindestens ein zusätzlicher Marker (6) an einem proximalen
Ende des Instruments (2) eingebaut ist.
20. Instrument (3) nach einem der Ansprüche 11 bis 19, wobei
mindestens ein Marker (4) am Instrument (3) verschiebbar an
geordnet ist.
21. Instrument (3) zur Durchführung eines Verfahrens nach
einem der Ansprüche 11 bis 20, wobei mindestens ein Marker
(4) am Instrument (3) gegen eine Instrumentenachse (12) ver
drehbar angeordnet ist.
22. Instrument (3) nach einem der Ansprüche 11 bis 21, wobei
mindestens zwei Marker (4-6) eine unterschiedliche Relaxati
onszeit aufweisen.
23. Instrument (3) nach einem der Ansprüche 11 bis 22, wobei
mindestens zwei Marker (4-6) eine unterschiedliche, im MR-
Bild unterscheidbare Geometrie aufweisen.
Priority Applications (1)
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