DE3819541A1

DE3819541A1 - Magnetresonanzbildgeraet

Info

Publication number: DE3819541A1
Application number: DE3819541A
Authority: DE
Inventors: Michio Mitomi
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-06-11
Filing date: 1988-06-08
Publication date: 1988-12-22
Also published as: US4891596A; DE3819541C2; JPS63309248A

Description

Die Erfindung betrifft ein Magnetresonanzbildgerät zur Er zeugung von Information, etwa eines Computertomographiebil des nach Maßgabe eines Tomographieverfahrens, aus der Dich teverteilung von Atomkernspins in einem spezifischen Teil eines untersuchten Objekts unter Verwendung der Magnetreso nanzerscheinung.

Ein Magnetresonanzbildgerät für medizinische Diagnostik weist beispielsweise ein Bett auf, auf das der zu untersu chende Patient gelegt wird, einen Magnetfeldgenerator zum Erzeugen eines statischen Magnetfeldes, Magnetfelderzeu gerspulen zum Erzeugen magnetischer Gradientenfelder in Richtung der x-, y- und z-Achsen, eine Sende-Empfangsspule zum Senden/Empfangen eines Signals zum Erzeugen eines Rota tionsmagnetfeldes und zum Erfassen eines induzierten Mag netresonanzsignals, eine Stromquelle für eine Magnetfel derzeugerspule zum Erzeugen eines statischen Magnetfeldes, eine Stromquelle für die x-Achsen-Gradientenmagnetfelder zeugerspule, eine Stromquelle für die y-Achsen-Gradienten magnetfelderzeugerspule, eine Stromquelle für die z-Achsen- Gradientenmagnetfelderzeugerspule, eine Sende/Empfangsein heit zum Senden/Empfangen eines Sende/Empfangssignals zu der bzw. von der Sende/Empfangsspule, eine Folgesteuerein richtung zur Ansteuerung der Stromquellen für die x-, y- bzw. z-Achsen-Gradientenmagnetfelderzeugerspulen und die Sende/Empfangseinheit mit gewünschten Impulsfolgen, und ein Computersystem zur Steuerung der obigen Einheiten sowie zur Verarbeitung und Anzeige eines Detektorsignals.

Der Patient wird auf das Bett gelegt und innerhalb eines gleichförmigen statischen Magnetfeldes angeordnet, das von dem Magnetfeldgenerator erzeugt wird. In diesem Zustand wird die Sende/Empfangseinheit von einer Impulsfolge ange steuert, die von der Folgesteuereinrichtung erhalten wird derart, daß die Sende/Empfangsspule zum Beispiel 90°- und 180°-Impulse als das Rotationsmagnetfeld anlegt. Zur glei chen Zeit werden die Stromquellen für die x-, y- und z-Ach sen-Gradientenmagnetfelder unabhängig so angesteuert, daß die x-, y- und z-Achsen-Gradientenmagnetfelderzeugerspulen x-, y- und z-Achsen-Gradientenmagnetfelder anlegen. Als Folge davon tritt in dem Patienten eine Magnetresonanz auf. Ein in dem Patienten induziertes Magnetresonanzsignal wird von der Sende/Empfangsspule aufgefangen. Dieses Detektor signal wird an das Computersystem geliefert, das das Signal beispielsweise zur Wiedergabe eines Bildes verarbeitet. Auf diese Weise wird eine Projektionsinformation einer vorbe stimmten Scheibe (Schnittebene) des Patienten erhalten. Wenn die Information zur Wiedergabe des Bildes verarbeitet wird, erhält man eine Bildinformation, die wenigstens eines von beiden, die Spindichte oder die Relaxionszeitkonstante eines speziellen Atomkerns des Patienten wiederspiegelt.

Einige solcher Magnetresonanzbildgeräte verwenden eine Oberflächenspule als die Sende/Empfangsspule zum Sen den/Empfangen des Magnetresonanzsignals. Die Oberflächen spule ist auf der Rückseite des Patienten angeordnet. Bei dieser Anordnung kann man ein Magnetresonanzsignal von dem Gewebe des Patienten nahe der Oberflächenspule mit hoher Empfindlichkeit empfangen. Diese Oberflächenspule ist des halb dann wirkungsvoll, wenn ein Magnetresonanzbild bei spielsweise vom Rückenmark des Patienten erhalten werden soll.

Wegen des Magnetresonanzsignals vom Patienten fließt jedoch in der Oberflächenspule ein Induktionsstrom und erzeugt ein Magnetfeld. Dieses Magnetfeld ändert sich nach Maßgabe des Magnetresonanzsignals. Im Körper des Patienten fließt ein Wirbelstrom, der mit den Änderungen des Magnetfeldes inter feriert. Wenn der Wirbelstrom im Körper des Patienten fließt, tritt eine magnetische Reaktion auf, die mit der Än derung des magnetischen Flusses interferiert, was zu einer schlechteren Empfindlichkeitsverteilung führt als erwartet. Die Empfindlichkeit nimmt mit dem Abstand zwischen dem Zielabschnitt im Körper des Patienten und der Oberflächen spule rapide ab. Wenn der zu untersuchende Abschnitt tief innerhalb des Körpers des Patienten liegt, ist deshalb die Empfindlichkeit unzureichend.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Magnetresonanzbildgerät zu schaffen, bei dem die Empfindlichkeit eines Magnetreso nanzsignals vergrößert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Magnetreso nanzbildgerät gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un teransprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht eines Magnetresonanzbild gerätes gemäß der Erfindung,

Fig. 2 die Anordnung des bei der Vorrichtung von Fig. 1 verwendeten Bildaufnahmesystems,

Fig. 3 eine erste Oberflächenspule, wie in Fig. 4 gezeigt,

Fig. 4 die erste und die zweite Oberflächenspule der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung in Be nutzungszustand,

Fig. 5 eine Draufsicht auf die zweite Oberflächen spule von Fig. 4,

Fig. 6 eine Seitenansicht, die eine Modifikation der ersten und der zweiten Oberflächenspule zeigt,

Fig. 7 eine Vorderansicht der ersten Oberflächen spule von Fig. 6,

Fig. 8 eine Vorderansicht der zweiten Oberflächen spule von Fig. 6,

Fig. 9 eine Schnittansicht der Kopfstütze,

Fig. 10 eine Schnittansicht eines flexiblen Teils zum Tragen der ersten und der zweiten Ober flächenspule, die in Fig. 6 gezeigt sind,

Fig. 11 eine Seitenansicht einer weiteren Modifika tion der ersten und der zweiten Oberflächen spule, und

Fig. 12 den Zustand, wie die erste und die zweite Oberflächenspule von Fig. 6 verwendet werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung soll nachfol gend unter Bezug auf die Fig. 1 bis 5 beschrieben werden.

Gemäß Fig. 1 enthält ein Rahmen 2 ein Bildaufnahmesystem. Im mittleren Teil des Rahmens 2 befindet sich ein Hohlraum 4, in dem eine Bildaufnahmezone ausgebildet ist.

Neben dem Rahmen 2 ist ein Bett 6 angeordnet, das eine ver tikal bewegliche Hubplatte 8 aufweist. Auf der Hubplatte 8 ist ein Tisch 12 angeordnet, auf den der Patient 10 gelegt wird. Der Tisch 12 ist auf der Hubplatte S horizontal zwi schen dem Bett 6 und der Bildaufnahmezone im Rahmen 2 ver schiebbar.

Das Bildaufnahmesystem umfaßt ein Paar ringförmiger Magnet felderzeugerspulen 14 zum Erzeugen eines gleichförmigen statischen Magnetfeldes, wie in Fig. 2 gezeigt. Die Spulen 14 sind mit einer zugehörigen Stromquelle 15 verbunden. x-, y- und z-Achsen-Gradientenmagnetfelderzeugerspulen 16, 18 und 20 zum Erzeugen jeweiliger Gradientenmagnetfelder in Richtung der x-, y- bzw. z-Achse sind in einem innerhalb der Spulen 14 gebildeten Bereich angeordnet. Die Spulen 16, 18 und 20 sind elektrisch jeweils mit zugehörigen Strom quellen 22, 24 bzw. 26 verbunden.

Die Bezugszahl 29 bezeichnet eine Sendespule zum Senden eines Signals, das zum Erzeugen eines Rotationsmagnetfeldes dient. Die Bezugszahl 28 bezeichnet eine erste Oberflächen spule, die als Empfangsspule zum Empfangen eines in dem Pa tienten 10 induzierten Magnetresonanzsignals dient. Die Spule 28 ist mit einer Empfangseinheit 32 zum Empfang eines Detektorsignals verbunden. Die Stromquellen 22, 24 und 26 und Einheiten 30 und 32 sind mit einer Folgesteuereinrich tung 34 verbunden, um mit gewünschten Impulsfolgen ange steuert zu werden. Die Folgesteuereinrichtung 34 empfängt ein Steuersignal von einem Computersystem 36. Das Computer system 36 empfängt ein Detektorsignal von der Empfangs/Sen deeinheit 32. Das Detektorsignal wird von dem Computersys tem 36 verarbeitet. Auf der Basis des verarbeiteten Detek torsignals wird an einer Anzeige 38 ein tomographisches Bild des Patienten 10 angezeigt.

Wie in Fig. 3 gezeigt, weist eine erste Oberflächenspule 28 einen Detektorabschnitt 40 auf. Der Detektorabschnitt 40 wird durch Formen einer ringförmigen Spule (nicht gezeigt) auf einem ringförmigen Teil aus Harz oder ähnlichem erhal ten. Die Spule 28 ist mit einem Ende eines Kabels 42 ver bunden, an dessen anderem Ende sich ein Stecker 44 befin det. Die Spule 28 kann über den Stecker 44 lösbar mit dem Bildaufnahmesystem verbunden werden.

Wie in Fig. 4 gezeigt, ist die erste Oberflächenspule 28 an der Rückseite des Patienten 10 angeordnet und dient der Ge winnung eines Magnetresonanzbildes, beispielsweise vom Kno chenmark. In der Praxis ist eine zweite Oberflächenspule 46 auf der anderen Seite des Patienten 10 der ersten Spule 28 gegenüberliegend angeordnet. Wenn die Spule 28 zwischen dem Patienten 10 und dem Tisch 12 liegt, befindet sich die Spule 46 auf dem Patienten 10.

Wie in Fig. 5 gezeigt, ist die zweite Oberflächenspule 46 durch Formen eines endlosen, kreisförmigen, leitenden Tei les (nicht gezeigt) auf einem Harzkörper oder ähnlichem ge bildet.

Der Patient 10 wird auf den Tisch 12 des Bettes 6 gelegt. Die Hubplatte 8 wird nach oben bewegt und der Tisch 12 ver schoben. Auf diese Weise wird der Patient 10 in ein gleich förmiges Magnetfeld gebracht, das von den Magnetfelderzeu gerspulen 14 in der Bildaufnahmezone des Bildaufnahmesys tems erzeugt wird. In diesem Zustand wird die Sendeeinheit 30 durch eine Impulsfolge von der Folgesteuereinrichtung 34 angesteuert. Von der Sendespule 29 werden 90°- und 180°-Im pulse als Rotationsmagnetfeld an den Patienten 10 angelegt. Gleichzeitig werden die Stromquellen 22, 24 und 26 für die x-, y- und z-Achsen-Gradientenmagnetfelder gesondert ange steuert und x-, y- und z-Achsen-Gradientenmagnetfelder von den x-, y- und z-Achsen-Gradientenmagnetfelderzeugerspulen 16, 18 bzw. 20 angelegt. Im Patienten 10 tritt Magnetreso nanz auf, und die Spule 28 nimmt ein auf der Erscheinung der Magnetresonanz beruhendes Magnetresonanzsignal auf. Dieses Detektorsignal gelangt in das Computersystem 36. Das Computersystem 36 nimmt eine Signalverarbeitung, zum Bei spiel eine Bildrekonstruktion, vor. Auf diese Weise wird eine Projektionsinformation einer vorbestimmten Scheibe des Patienten 10 erhalten. Wenn die Bildrekonstruktion der In formation durchgeführt ist, erhält man eine Bildinforma tion, die wenigstens eines von beiden, eine Spindichte oder eine Relaxationszeitkonstante eines speziellen Atomkerns wiederspiegelt.

Als Reaktion auf das Magnetresonanzsignal vom Patienten 10 fließt durch die erste Oberflächenspule 28 ein Induktions strom, der ein Magnetfeld hervorruft. Dieses Magnetfeld än dert sich entsprechend einer Änderung des Magnetresonanz signals. Ein Wirbelstrom fließt durch die zweite Oberflä chenspule 46, ohne durch den Körper des Patienten 10 zu fließen und mit der Änderung des Magnetfeldes zu inter ferieren. Mit anderen Worten, die Spule 46 dient als Ab schirmung, indem der Wirbelstrom durch sie selbst fließt und ein Wirbelstromfluß durch den Körper des Patienten 10 unterbunden wird. Als Folge davon kann die Empfangsempfind lichkeit des Magnetresonanzsignals verbessert werden.

Die Fig. 6 bis 12 zeigen Modifikationen der ersten und der zweiten Oberflächenspule.

Bei diesen Modifikationen sind mittels jeweiliger Paare flexibler Teile 58, 60 und 62 gemäß Darstellung in den Fig. 6 bis 9 die erste und die zweite Oberflächenspule 52 und 54 und eine Kopfstütze 56 an einem Ende des Tisches 10 ange bracht. Die erste und die zweite Oberflächenspule 52 und 54 sind kreisförmig. Die Spule 52 dient als Empfangsspule zur Aufnahme eines induzierten Magnetresonanzsignals. Die Spule 54 verhindert, daß durch den Körper des Patienten 10 ein Wirbelstrom fließt. Die Kopfstütze 56 ist so gekrümmt, daß sie eine U-förmige Querschnittsform aufweist, wie in Fig. 9 gezeigt, um als Stütze für den Kopf des Patienten 10 zu dienen. Eine Stütze 64 ist an einem Teil des Tisches 12 unter der Kopfstütze 56 vorgesehen. Die Stütze 64 ist aus nicht-magnetischem Material gemacht und trägt das Gewicht des Kopfes des Patienten 10, der auf der Kopfstütze 56 auf liegt. Die flexiblen Teile 58, 60 und 62 sind durch Anein anderkoppeln einer Vielzahl von plastischen Verbindungstei len 66 gleicher Form gebildet, wie in Fig. 10 gezeigt. Je des dieser Verbindungsteile 66 weist einen Einsteckab schnitt 68 und einen Aufnahmeabschnitt 70 auf. Wenn der Aufnahmeabschnitt 70 eines jeweiligen Verbindungsteiles 66 und der Einsteckabschnitt 68 des nächsten Verbindungsteils 66 verschwenkbar gekoppelt werden, entstehen die flexiblen Teile 58, 60 bzw. 62.

Wenn bei der obigen Anordnung die flexiblen Teile 58, 60 und 62 gebogen werden, können die ersten und die zweiten Oberflächenspulen 52 und 54 leicht dazu gebracht werden, daß sie einander unter Zwischenlage des Patienten 10 gegenüber liegen, wie es in den Fig. 11 und 12 gezeigt ist.

Die Oberflächenspule 46 oder 54 muß nicht unbedingt kreis förmig sein, sondern kann jede andere Form aufweisen, so lange sie endlos ist.

Claims

1. Magnetresonanzbildgerät, umfassend:
ein Bett (6), auf das ein zu untersuchendes Objekt (10) gelegt wird,
eine Magnetfelderzeugereinrichtung (14) zum Erzeugen eines gleichförmigen statischen Magnetfeldes an einer ge wünschten Stelle des Objekts (10), das zur Untersuchung auf das Bett (6) gelegt wurde,
eine Gradientenmagnetfelderzeugereinrichtung (16, 18, 20) zum Erzeugen eines Gradientenmagnetfeldes, das dem sta tischen Magnetfeld, welches von der Magnetfelderzeugerein richtung (14) erzeugt wird, überlagert wird,
eine Einrichtung (29), durch die das zur Untersuchung auf dem Bett (6) liegende Objekt (10) einem Rotationsmag netfeld ausgesetzt wird, und
eine Empfangseinrichtung (28, 52) zum Erfassen eines in dem Objekt (10) induzierten Magnetresonanzsignals, gekennzeichnet durch
eine Verhinderungseinrichtung (46, 54), die elek trisch endlos ausgebildet ist und so angeordnet ist, daß sie der Empfangseinrichtung (28, 52) auf der anderen Seite des zur Untersuchung auf dem Bett (6) liegenden Objekts (10) gegenüberliegt, um zu verhindern, daß in dem unter suchten Objekt (10) Wirbelstrom fließt.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Verhinderungseinrichtung (46, 54) eine Endlosspule (46, 54) aufweist, um zu verhindern, daß der Wirbelstrom durch das untersuchte Objekt (10) fließt.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Spule (46, 54) in der Nähe einer Oberfläche des untersuchten Objekts (10) angeordnet ist und eine Oberflächenspule (46, 54) umfaßt, um zu verhindern, daß der Wirbelstrom durch das untersuchte Objekt (10) fließt.

4. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Verhinde rungseinrichtung (46) unabhängig beweglich ist.

5. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner gekennzeichnet durch eine Tragein richtung (60) zum Tragen der Verhinderungseinrichtung (54).

6. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Trageinrichtung (60) flexible Teile (60) zum Tragen der Verhinderungseinrichtung (54) aufweist.

7. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Empfangseinrichtung (28, 52) in der Nähe einer Oberfläche des untersuchten Objekts (10) an geordnet ist und eine weitere Oberflächenspule (52) auf weist, durch die das untersuchte Objekt (10) dem Rotations magnetfeld ausgesetzt wird und das dadurch induzierte Mag netresonanzsignal erfaßt wird.

8. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner gekennzeichnet durch eine weitere Trageinrichtung (58) zum Tragen der Empfangseinrichtung (52).

9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die weitere Trageinrichtung (58) ein weiteres flexibles Teil (58) zum Tragen der Empfangsein richtung (52) aufweist.

10. Magnetresonanzsignaldetektorsystem eines Magnet resonanzbildgeräts, umfassend eine Detektoreinrichtung (28, 52) zum Erfassen eines in einem untersuchten Objekt (10) auftretenden Magnetresonanzsignals, gekennzeichnet durch eine Verhinderungsein richtung (46, 54), die elektrisch endlos ausgebildet und so angeordnet ist, daß sie der Detektoreinrichtung (28, 52) auf der anderen Seite des untersuchten Objekts (10) gegen überliegt, um zu verhindern, daß durch das untersuchte Ob jekt (10) ein Wirbelstrom fließt.