DE3140225A1

DE3140225A1 - Geraet zur erzeugung von bildern eines untersuchungsobjektes

Info

Publication number: DE3140225A1
Application number: DE19813140225
Authority: DE
Inventors: Alexander Dr.Rer.Nat. 8520 Erlangen Ganssen
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1981-10-09
Filing date: 1981-10-09
Publication date: 1983-04-28

Description

Gerät zur Erzeugung von Bildern eines Untersuchungs-
obåektes Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Erzeugung von Bildern eines Untersuchungsobjektes mittels der magnetischen Kernspinresonanz, mit Mitteln zur Positionierung sowie Mitteln zum Anlegen von Magnetfeldern an das Untersuchungsobjekt zur hochfrequenten Anregung der magnetischen Kernspinresonanz sowie zum ortsabhängigen Auslesen der magnetischen Kernspinresonanz des Untersuchungsobjektes zur Bestimmung der räumlichen Verteilung und zur bildlichen Darstellung derselben.
Bei diesem Gerät wird die Tatsache genutzt, daß die Atomkerne der meisten stabilen Isotope, z. B. auch des in lebender Materie besonders häufigen Wasserstoffes (1H), ein magnetisches Kernmoment besitzen, so daß sie in einem statischen Magnetfeld ausgerichtet und durch einen hochfrequenten magnetischen Anregungsimpuls aus ihrer Vorzugsrichtung auslenkbar sind. Sie kehren in diese Vorzugsrichtung nach Beendigung des Anregungsimpulses mit einer von der untersuchten Substanz und der Temperatur abhängigen Kernrelaxationszeit (T1) zurück. Da sie mit einem mechanischen Drehimpuls, den sog. Kernspins, behaftet sind, führen sie bei der Rückkehr zu ihrer Vorzugslage eine zusätzliche Kreiselbewegung um die statische Feldrichtung aus, welche Kernpräzession genannt wird. Die dadurch in einer Meßspule induzierte Wechselspannung besitzt eine Frequenz fo, die der magnetischen Flußdichte Bo proportional ist, entsprechend der Beziehung: wobei # das gyromagnetische Verhältnis der untersuchten Kernart darstellt. Wird dem homogenen Grundfeld Bo ein linearer Feldgradient in einer zur Hauptfeldrichtung senkrechten Richtung überlagert, dann ergibt sich in der Richtung des linearen Feldgradienten ein entsprechender linearer Anstieg der Kernresonanzfrequenz, welcher zur Erstellung eines mit räumlicher Information beaufschlagten Kernresonanzsignales, genauer von Projektionen in der jeweiligen Gradientenrichtung, benützt werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät der eingangs genanntes Art zu schaffen, das sich für Vorsorgeuntersuchungen der weiblichen Brust eignet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß für Mammauntersuchungen eine ein statisches Feld erzeugende Magnetanordnung, räumlich davon getrennt eine Spulenanordnung zum Erzeugen der dem statischen Feld überlagerten Feldgradienten und zum Anregen und Messen der magnetischen Kernspinresonanz vorgesehen sind, sowie eine Positionierungseinrichtung für die Patientin, etwa in Form eines Stuhles und eines Halterungsplattenpaares für die zu untersuchende Mamma, zwischen der Magnetanordnung und der Spulenanordnung vorhanden ist.
bei dem erfindungagemäßen Gerät wird also die Patientin zwischen einem ein statisches Feld erzeugenden Magneten und einer Spulenanordnung für die Erzeugung von Feldgradienten zur selektiven Anregung, sowie einer Hochfrequenz-Spulenanordnung zum Anregen und Messen der Kernspins positioniert. Das statische Feld kann dabei dadurch erzeugt werden, daß zwei Spulen mit gemeinsamer Längsachse vorhanden sind, zwischen denen ein flaches Feld radial zur Spulenachse austritt. In diesem Fall wird die Patientin in#Brusthöhe von diesem flachen Feld durchsetzt, dessen Stärke in radialer Richtung abnimmt.
Es ist zweckmäßig, die Spulenanordnung aus zwei im Abstand voneinander angeordneten Spulenteilen mit gemeinsamer Längsachse auszubilden, zwischen denen Mittel zur Halterung des Untersuchungsobjektes angeordnet sind. In diesem Fall ist es zur Erzielung verschiedener Untersuchungsprojektionen vorteilhaft, die Magnet- und die Spulenanordnung um eine gemeinsame Achse schwenkbar anzuordnen, die senkrecht zu ihren Längsachsen in der Mitte zwischen den jeweiligen Spulenpaaren liegt. Eine besonders einfache Verstellung ist möglich, wenn eine Kopplungsvorrichtung vorhanden ist, durch die die Bewegungen der Magnet- und der Gradienten- und Hochfrequenz-Spulenanordnungen miteinander gekoppelt sind, so daß sie immer aufeinander ausgerichtet bleiben.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
In der Zeichnung ist eine erste Spulenanordnung 1 dargestellt, die aus zwei schematisch dargestellten Spulen 2 und 3 besteht, die von einem Gleichstrom durchflossen werden und eine gemeinsame Längsachse besitzen.
Zwischen den Spulen 2 und 3 tritt in radialer Richtung ein flaches statisches Feld aus. Dieses statische Feld durchsetzt die Brust der Patientin, die auf einem Stuhl 4 sitzt. Zum Haltern der Brust sind zwei verstellbare Kompressionsplatten 5 vorgesehen, die zwischen zwei Spulenkästen 6 und 7 angeordnet sind. Die Spulenkästen 6 und 7 enthalten die Spulen zur Erzeugung der Feldgradienten sowie zum Anregen der Kern- -spinresonanz und zum Messen der im Untersuchungsobjekt durch magnetische Kernresonanz induzierten Wechselfelder.
Die Bildaufnahme erfolgt z. B. in der Weise, daß die Anregung von Kernspinresonanzen durch ein multifrequentes Hochfrequenzfeld erfolgt, in der Weise, daß ein konzentrisches Streifenmuster von Kreisbögen im statischen Feld angeregt wird. Nach Abschalten dieses multifrequenten Hochfrequenzfeldes werden die angeregten Kernspins bei ihrer Resonanzfrequenz gedämpft weiterpräzedieren. Wenn nach der Anregung ein zu den Kreisbögen rechtwinkeliger Feldgradient durch die Spulenanordnung 6, 7 eingeschaltet wird, können die einzelnen Kreisbogenstreifen der Länge nach ausgelesen werden, da für jeden Kreisbogenstreifen eine bestimmte Frequenz in dem gemessenen Signal charakterisiert ist.
Aus diesem ausgelesenen Signal kann in bekannter Weise ein Bild der untersuchten Schicht des Untersuchungsobjektes erzeugt werden.
Die zwischen den Kreisbogenstreifen gelegenen Bereiche können erfaßt werden, wenn das anregende Hochfrequenzsignal gerade so viel verändert-wird, daß auch die noch übriggebliebenen Lücken erfaßt werden. Auf diese Weise erhält man ein Bild des Untersuchungsobjektes, das eine Projektion auf die Ebene des statischen Feldes der Spulenanordnung 1 aus einer dazu senkrechten Richtung darstellt.
Zur zusätzlichen Suche und Lokalisation ist es möglich, einen weiteren Gradienten in der Projektionsrichtung vorzusehen, der eine zusätzliche räumliche Diskriminierung in der Dicke des dargestellten Bereiches des Untersuchungsobjektes ermöglicht.
Die Erzeugung des statischen Feldes in der Spulenanordnung 1 kann z. B. durch zwei gegenläufig angeregte supraleitende Ringspulen erfolgen, die in einem zylindrischen Kryostaten untergebracht sind. Es ist aber auch möglich, gegenläufig angeregte normalleitende Solenoidspulen mit oder ohne ferromagnetischem Kern oder dauermagnetische Ferritscheiben vorzusehen, die koaxial in geringem Abstand zueinander angeordnet sind, so daß das statische Feld zwischen ihnen austritt.
Um für Mammauntersuchungen auch Schrägaufnahmen zu ermöglichen, ist die Spulenanordnung 1 und die Spulenanordnung 6, 7 um eine gemeinsame Achse 8 schwenkbar, die senkrecht zu den Längsachsen der Spulenanordnungen 1 und 6, 7 in der Mitte zwischen den jeweiligen Spulenpaaren liegt. Zur Einstellung der Höhe des untersuchten Bereiches kann der Stuhl 4 höhenverstellbar sein.
Dabei kann eine Kopplungsvorrichtung vorgesehen sein, durch die die Bewegungen der beiden Spulenanordnungen 1 und 6, 7 miteinander gekoppelt sind.
Das Hochfrequenzfeld zur Anregung der magnetischen Kernspinresonanz wird durch ein zu den Kompressionsplatten 5 planparalleles Rechteckspulenpaar oder Ovalspulenpaar in der Spulenanordnung 6, 7 erzeugt. Mit diesem Rechteck- bzw. Ovalspulenpaar oder mit einem zusätzlichen Spulenpaar kann auch das Kernresonanz-Antwortsignal empfangen werden. Während die Kompressionsplatten 5 in ihrem Abstand verstellbar sind, bleibt der Abstand dieses Spulenpaares konstant. Fest mit diesem Spulenpaar können Gradientenspulen für die räumliche Auslesung und im Bedarfsfall für eine Schichtdickenunterteilung senkrecht zur radialen Feldebene verbunden sein. Die kombinierten Spulenträger für die Hochfrequenzspulen und Gradientenspulen sind zusammen mit den Kompressionsplatten 5 an einem gemeinsamen Träger 9 befestig, der bei Neigung der Spulenanordnung 1 eine entsprechende Neigung der Kompressionsplatten 5 und der Hochfrequenzspulen und Gradientenspulen, die in der Spulenanordnung 6, 7 vereinigt sind, gewährleistet.
1 Figur 6 Patentansprüche

Claims

Patentansprüche Gerät zur Erzeugung von Bildern eines Untersuchungsobjektes mittels der magnetischen Kernspinresonanz, mit Mitteln (4) zur Positionierung sowie Mitteln (1, 6, 7) zum Anlegen von Magnetfeldern an das Untersuchungsobjekt zur hochfrequenten Anregung der magnetischen Kernspinresonanz sowie zum ortsabhängigen Auslesen der magnetischen Kernspinresonanz des Untersuchungsobjektes zur Bestimmung der räumlichen Verteilung und zur bildlichen Darstellung derselben, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß für Mammauntersuchungen eine ein statisches Feld erzeugende Magnetanordnung (1), räumlich davon getrennt eine Spulenanordnung (6, 7) zum Erzeugen der dem statischen Feld überlagerten Feldgradienten und zum Anregen und Messen der magnetischen Kernspinresonanz vorgesehen sind, sowie ein Positionierungseinrichtung (4) für die Patientin zwischen der Magnetanordnung (1) und der Spulenanordnung (6, 7) vorhanden ist.
2. Gerät nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t , daß die Magnetanordnung (1) aus zwei gegensinnig angeregten Spulen (2, 3) mit gemeinsamer Längsachse besteht, zwischen denen ein flaches Feld radial zu dieser Längsachse austritt.
3. Gerät nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t , daß die Magnetanordnung (1) aus zwei mit einem ferromagnetischen Kern versehenen, gegensinnig angeregten Spulen (2, 3) besteht.
4. Gerät nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t , daß die Spulenanordnung aus zwei im Abstand voneinander angeordneten Spulenteilen (6, 7) mit gemeinsamer Längsachse besteht, zwischen denen Mittel (5) zur Halterung des Untersuchungsobjektes angeordnet sind.
5. Gerät nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Magnetanordnung (1) und die Spulenanordnung (6, 7) um eine effektive Achse (8) schwenkbar gelagert sind, die senkrecht zu ihren Längsachsen in der Mitte zwischen den Magneten bzw. den Spulenpaaren (2, 3; 6, 7) liegt.
6. Gerät n#ach Anspruch 5, da dur c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß eine Kopplungsvorrichtung vorhanden ist, durch die die Bewegungen der beiden Anordnungen (1, 6, 7) miteinander gekoppelt sind.