DE3909276A1

DE3909276A1 - Bildgebendes kernspinresonanzgeraet

Info

Publication number: DE3909276A1
Application number: DE3909276A
Authority: DE
Inventors: Kazuhiko Tsujita
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-03-24
Filing date: 1989-03-21
Publication date: 1989-10-12
Also published as: JPH01242056A

Description

Die Erfindung betrifft ein bildgebendes Kernspinresonanz gerät (MR-Gerät), das auf der Grundlage des Phänomens der magnetischen Resonanz Forminformation (z.B. ein Schicht bild) und Funktionsinformation (z.B. eine Spektroskopie) eines lebenden Körpers oder eines zu untersuchenden Patien ten ermittelt.

Bei dem Phänomen der Kernspinresonanz (magnetische Reso nanz, MR) handelt es sich um ein Phänomen, bei dem ein in ein statisches Magnetfeld eingebrachter Atomkern, der einen von Null verschiedenen Spin oder ein magnetisches Moment besitzt, mit Resonanz eine elektromagnetische Welle einer speziellen Frequenz absorbiert und emittiert. Die Atomkerne schwingen ansprechend auf eine Kreisfrequenz (ω o=2π ν o, ν o: Larmor-Frequenz), die durch folgende Formel dargestellt wird:

ω o = γ Ho

wobei γ ein für den speziellen Atomkern besonderes gyro magnetisches Verhältnis und Ho die Intensität eines stati schen Magnetfeldes ist.

Ein Gerät zum Erstellen einer Diagnose eines lebenden Kör pers unter Heranziehung des oben geschilderten Phänomens verarbeitet eine elektromagnetische Welle, die nach der Re sonanzabsorption der oben erwähnten elektromagnetischen Welle induziert wird, und die gleiche Frequenz besitzt wie die elektromagnetische Welle. Durch Verarbeiten dieser elektromagnetischen Welle erhält man ohne chirurgische Ein griffe in den lebenden Körper Diagnoseinformation (z.B. ein Schichtbild eines lebenden Körpers), welche eine Atomkern dichte, eine Longitudinal-Sättigungszeit T 1, eine Quersät tigungszeit T 2, einen Fluß, eine chemische Verschiebung und so fort darstellt.

Ein herkömmliches bildgebendes Kernspinresonanzgerät ent hält eine Magneteinrichtung mit einem Abbildungsloch. Eine Liege mit einer höhenverstellbaren Unterlage befindet sich in der Nähe der Magneteinrichtung. Auf der Unterlage befin det sich die horizontal bewegliche Liege, auf der der Pa tient liegt. Der auf der Liege befindliche Patient wird durch Vertikalbewegung der Unterlage und durch Horizontal bewegung der Liegen-Platte in das Abbildungsloch eingefah ren. Eine Spule zum Erzeugen eines statischen Magnetfeldes, eine Spule zum Erzeugen eines Gradientenmagnetfeldes und eine Spule zum Senden/Empfangen einer Resonanzfrequenz sind innerhalb der Magneteinrichtung angeordnet. Die Bilderzeu gung erfolgt durch die Magneteinrichtung.

Bislang erfolgten Untersuchungen mit einem bildgebenden Kernspinresonanzgerät vornehmlich bezüglich des Kopfs und der Wirbelsäule eines Patienten. Mit der in jüngerer Zeit erreichten verkürzten Abtastzeit wird es auch interessant, innere Organe des Patienten ebenfalls mit Hilfe der Kern spinresonanz-Methode zu untersuchen.

In der herkömmlichen Vorrichtung ist die Liegen-Platte le diglich in Längsrichtung des Patienten beweglich. Folglich kann der Patient nur in dem Zustand untersucht werden, in dem er auf der Platte liegt. Da in diesem Zustand die Win kelposition eines bestimmten Teils des Patienten nicht be züglich der Schwerkraftrichtung geändert werden kann, läßt sich mit Hilfe der Kernspinresonanz-Abbildung nicht beob achten, wie sich das äußere Erscheinungsbild eines betrof fenen Bereichs mit der Aufbringung von Druck ändert.

Aufgabe der Erfindung ist es also, ein bildgebendes Kern spinresonanzgerät anzugeben, welches in der Lage ist, eine Kernspinresonanz-Abbildung eines Patienten nicht nur im liegenden Zustand des Patienten zu erzeugen, sondern auch dann, wenn der Patient aufrecht steht.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in den Ansprüchen angegeben.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines bildgebenden Kernspinresonanzgeräts gemäß einer Ausführungs form der Erfindung,

Fig. 2 bis 4 Ansichten eines Liegen-Hebemechanismus für das Gerät nach Fig. 1,

Fig. 5 eine modifizierte Ausführungsform des Liegen- Hebemechanismus,

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer modifizier ten Form der Magneteinrichtung des erfindungs gemäßen Geräts,

Fig. 7 eine Schnittansicht der magnetischen Einrich tung gemäß Fig. 6,

Fig. 8 eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kernspinresonanzgeräts, und

Fig. 9 eine Schnittansicht der Liegen-Platte und des Trägers des in Fig. 8 gezeigten Geräts.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen bildgebenden Kernspinresonanzgeräts. Das Gerät enthält eine Magneteinrichtung 2. Die Magneteinrichtung 2 umfaßt eine Unterlage 4, auf der ein Paar Magneteinheiten 6 mit jeweils einem Permanentmagneten angeordnet ist. Die Anordnung ist derart, daß sich die beiden Magneteinheiten 6 mit einem vorbestimmten Zwischenabstand gegenüberliegen. Eine (nicht gezeigte) Planar-Spule zum Erzeugen eines Gradientenmagnet feldes ist an der inneren Seitenwand jeder Magneteinheit 6 befestigt. Eine Liege 10, auf der ein Patient 8 ruht (Fig. 2), befindet sich zwischen den Magneteinheiten 6.

Wie Fig. 2 zeigt, umfaßt die Magneteinrichtung 2 einen Lie gen-Hebemechanismus 12. Dieser Hebemechanismus enthält ein Paar Drehscheiben 14 (von diesen ist in Fig. 2 nur eine ge zeigt), die an den jeweiligen einander gegenüberliegenden Seiten der Magneteinheiten 6 befestigt sind. Ein Seitenab schnitt der Liege 10 ist an der Drehscheibe 14 befestigt. Zähne 16 (von denen in Fig. 2 nur einige dargestellt sind) sind entlang dem Umfang jeder Drehscheibe 14 vorgesehen. Ein mit Zähnen versehener Zeitsteuerriemen 18 ist um die Drehscheibe 14 derart gelegt, daß er mit den Zähnen 16 der Drehscheibe 14 kämmt. Der Zeitsteuerriemen 18 ist auch um eine Zeitsteuer-Zahnscheibe 24 gewunden, die an einer Dreh welle 22 eines Motors 20 befestigt ist. Dieser Motor befin det sich außerhalb der Zone zwischen den Magneteinheiten 6. Eine Spannrolle 26 verleiht dem Zahnriemen 18 Spannung. Wenn der Motor 20 angetrieben wird, dreht sich die Dreh scheibe 14, so daß der auf der Liege 10 liegende Patient 8 aufgerichtet werden kann. Am Fußende der Liege 10 befindet sich ein Anschlag 18, so daß der Patient 8 nicht von der Liege 10 abrutscht. Obschon nicht dargestellt, ist die HF- Sende/Empfangs-Spule des Geräts entweder durch eine Ober flächenspule oder durch eine Spule vom Satteltyp gebildet.

Der Patient 8 wird folgendermaßen untersucht: Zunächst legt sich der Patient 8 auf die Liege 10. Dann wird die Liege 10 bei gedrehter Scheibe 14 angehoben und bei bestimmten Win keln unbeweglich gehalten. Zum Beispiel wird die Liege 10 in dem in Fig. 2 dargestellten Zustand, im vertikalen Zu stand nach Fig. 3, im schrägen Zustand nach Fig. 4 oder in einem Zustand, in dem die Liege 10 eine Zwischenposition zwischen den Positionen nach den Fig. 2 und 4 einnimmt, ge halten. Danach werden von dem Patienten 8 Kernspinresonanz- Signale (MR-Signale) aufgenommen, indem die Pulssequenz für die MR-Abbildung erzeugt wird. Auf der Grundlage der MR- Signale wird ein MR-Bild erzeugt. Da die Impulssequenz und die Bildung des MR-Bildes hier nicht im Vordergrund stehen, soll auf ihre Beschreibung verzichtet werden.

Wie aus dem oben Gesagten deutlich wird, läßt sich die Liege 10 anheben oder absenken, während der Patient 8 auf der Liege 18 liegt. Deshalb läßt sich eine MR-Abbildung des Patienten 8 nicht nur durchführen, wenn der Patient 8 hori zontal liegt, sondern auch dann, wenn der Patient 8 schräg oder vertikal angeordnet ist. Im Ergebnis lassen sich die inneren Organe des Patienten 8 als MR-Bild fotografieren.

Da außerdem die Winkelposition des Patienten 8 bezüglich der Schwerkraftrichtung frei gewählt werden kann, läßt sich mit Hilfe des MR-Bildes beobachten, wie sich das äußere Er scheinungsbild eines befallenen Abschnitts oder Organs des Patienten 8 bei Aufbringung von Druck ändert.

Fig. 5 zeigt eine modifizierte Ausführungsform des Liegen- Hebemechanismus 12. Bei dem Liegen-Hebemechanismus 32 nach dieser modifizierten Ausführungsform ist entlang dem Umfang der Drehscheibe 34, die an jeder Magneteinheit befestigt ist, eine gekrümmte Zahnstange 36, also ein Zahnkranz oder ein Teil-Zahnkranz (von dem in Fig. 5 nur ein Teil darge stellt ist) ausgebildet. Der Zahnkranz 36 kämmt mit einem Ritzel 44, welches an der Drehwelle 40 eines Motors 38 be festigt ist. Der Motor 38 befindet sich in der Zone zwi schen dem Paar von Magneteinheiten 6.

Wenn der modifizierte Liegen-Hebemechanismus 32 verwendet wird, kann die für die Magneteinheit 6 zum Erzeugen eines statischen Magnetfeldes verwendete Spule auch als Magnet für den Motor 38 verwendet werden. Deshalb kann man den Magneten an dem Stator des Motors 38 fortlassen.

Fig. 6 und 7 zeigen eine Modifizierung der Magneteinrich tung 2. Diese Magneteinrichtung ähnelt der oben beschriebe nen Magneteinrichtung mit der Ausnahme, daß die Magnetein heiten 6 miteinander über mehrere Stützpole 70 (zum Bei spiel vier Stützpole 70) verbunden sind, wobei die Stütz pole zusammen mit den Magneteinheiten 6 einen magnetischen Kreis bilden. Diese Konstruktion gewährleistet die Erzeu gung eines gleichförmigen Magnetfeldes.

Fig. 8 und 9 zeigen eine zweite Ausführungsform eines er findungsgemäßen bildgebenden Kernspinresonanzgeräts. In den Fig. 6 und 7 sind für entsprechende Teile die gleichen Be zugszeichen verwendet wie in den Fig. 1 bis 4. Das gleiche gilt für die Fig. 8 und 9.

Wie Fig. 8 zeigt, befindet sich in der Nähe einer Magnet einrichtung 2 eine Liegen-Einrichtung 42, die eine höhen verstellbare Unterlage 44 besitzt. Unterhalb einer Liegen- Platte 46 befinden sich mehrere Rollen 48, so daß die Liegen-Platte 46 horizontal bewegt werden kann, also in Längsrichtung des Patienten 8. An der Drehscheibe 14 ist ein Träger 50 zum Lagern und Tragen der Liegen-Platte 46 befestigt. An einem Ende des Trägers 50 befindet sich ein fester Anschlag 52, gegen den ein Ende der Liegen-Platte 46 anliegt. An dem anderen Ende des Trägers 50 befindet sich ein beweglicher Anschlag 54, an dem das andere Ende der Liegen-Platte 46 anstößt. Der bewegliche Anschlag 54 ist an dem Träger 50 mit Hilfe einer Welle 56 derart befe stigt, daß der Anschlag in der in Fig. 6 dargestellten Weise schwenkbar ist. Der bewegliche Anschlag 54 dient dazu, den Patienten 8 abzustützen, wenn dieser durch Drehen der Liegen-Platte 46 angehoben wird. Wie Fig. 9 zeigt, sind an jeder Seite des Trägers 50 Führungsschienen 58 vorgese hen, die Führungsrollen 48 der Liegen-Platte 46 leiten. Der Liegen-Hebemechanismus an sich ist ähnlich ausgestaltet wie der beim ersten Ausführungsbeispiel.

Bei der Untersuchung liegt der Patient 8 auf der Liegen- Platte 46 und wird an dieser mit Hilfe von Riemen 60 oder anderweitig befestigt. Als nächstes wird die Unterlage 44 angehoben, bis diese sich in der gleichen Höhe befindet wie der Träger 50, der jetzt horizontal gehalten wird. Danach wird die Liegen-Platte 46 von der Unterlage 44 horizontal auf dem Träger 50 bewegt. Danach wird der schwenkbare An schlag 54 in die aufrechte Stellung geschwenkt, und dann wird die Liegen-Platte 46 fixiert. Die Liegen-Platte 46 wird durch Drehen der Drehscheiben 14 angehoben und an ge wünschten Winkelpositionen fixiert. In diesem Zustand wer den MR-Signale von dem Patienten 8 gesammelt, indem eine vorbestimmte Impulssequenz für die MR-Abbildung erzeugt wird. Auf der Grundlage der MR-Signale wird ein MR-Bild er zeugt. Bei der zweiten Ausführungsform ergeben sich ähnli che Vorteile wie bei der ersten Ausführungsform.

Die erste und die zweite Ausführungsform der Erfindung wur den unter Bezugnahme auf ein Gerät beschrieben, bei dem ein statisches Magnetfeld mit Hilfe eines Paares von Permanent magneten erzeugt wird. Allerdings ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Die Erfindung kann auch verwendet werden bei einem Gerät, in welchem ein statisches Magnetfeld durch Verwendung entweder supraleitender Magnete oder von Magne ten mit Widerstandsleitung erzeugt wird.

Claims

1. Bildgebendes Kernspinresonanzgerät, umfassend:
ein Paar magnetischer Einheiten (6), die derart ange ordnet sind, daß sie einander zugewandt sind, und
eine Liegenanordnung (10), die sich zwischen den magnetischen Einheiten (6) befindet, und auf der ein Patient (8) liegen kann, gekennzeichnet durch eine Hebevorrichtung (12, 32) zum Anheben der Liegen anordnung (10).

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebevorrichtung (12, 32) für die magnetischen Einheiten (6) vorgesehen ist und eine Drehscheibe (14, 34) aufweist, die an die Liegenanordnung (10) gekoppelt ist, und die wei terhin eine Antriebseinrichtung zum Drehen der Drehscheibe (14, 34) aufweist.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung aufweist: einen außerhalb einer Zone zwischen den magnetischen Einheiten (6) befindlichen ersten Motor (20), eine an einer Drehwelle (22) des ersten Motors (20) befestigte Riemenscheibe (24), und einen um die Riemenscheibe (24) und die Drehscheibe (14) geschlungenen Riemen (18).

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehscheibe (14) an ihrem Umfang mit Zähnen bestückt ist, daß der Riemen (18) als Zahnriemen (18) ausgebildet ist, der mit den Zähnen (16) der Drehscheibe (14) kämmt, und daß die Riemenscheibe (24) eine mit dem Zahnriemen (18) in Eingriff stehende Zahnscheibe ist.

5. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung einen Zahnkranz oder Teil-Zahnkranz (36) am Umfang der Drehscheibe (34), ein mit dem Zahnkranz (36) kämmendes Schneckenrad (44) und einen zweiten Motor (38) innerhalb der Zone zwischen den magnetischen Einheiten (6) für den Antrieb des Schneckenrads (44) aufweist.

6. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Liegenanordnung (14) eine Liegen-Platte (46) aufweist, auf der der Patient (8) liegt, ferner eine Trageinrichtung (50), die an der Drehscheibe (14) befestigt ist und zum La gern der Liegen-Platte (46) dient, und eine Bewegungsvor richtung (42) besitzt, mit der die Liegen-Platte (46) auf der Trageinrichtung (50) bewegt wird.

7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trageinrichtung (50) einen feststehenden Anschlag (52), an dem ein Ende der Liegen-Platte (46) anliegt, und einen beweglichen Anschlag (54) für die Anlage des anderen Endes der Liegen-Platte (46) aufweist.

8. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungseinrichtung (42) eine Einrichtung (42) auf weist, mit der die Liegen-Platte (46) auf die gleiche Höhe wie die Trageinrichtung (50) angehoben wird, und Mittel (44) zum Lagern der Liegen-Platte (46) in horizontalem Zu stand besitzt.

9. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Liegen-Platte (46) eine oder mehrere Rollen (48) für ein horizontales Bewegen der Liegen-Platte (46) aufweist.

10. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Einheit (6) im wesent lichen Planarform besitzt.

11. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekenn zeichnet durch Lagerpole (70), die dazu dienen, die magne tischen Einheiten (6) zu verbinden, wobei die Lagerpole (70) und die magnetischen Einheiten (6) einen magnetischen Kreis bilden.