DE4332398A1

DE4332398A1 - Magnetisches Resonanzabbildungssystem (MRI)

Info

Publication number: DE4332398A1
Application number: DE4332398A
Authority: DE
Inventors: Andrew J Li; Leon Kaufman
Original assignee: University of California
Current assignee: University of California
Priority date: 1992-09-24
Filing date: 1993-09-23
Publication date: 1994-03-31
Also published as: JPH06261876A; US5305749A; US5305749B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf magnetisches Resonanzabbilden (MRI) wobei das Phänomen der magnetischen Kernresonanz (NMR) genutzt wird. Sie ist insbesondere auf MRI-Systeme und -Verfahren gerichtet, die einen C-förmigen Hauptpolarisierungsmagnet mit gegenüberliegenden Polflächen verwendet, welche in ungefähr parallelen, horizontalen Ebenen oberhalb und unterhalb des Abbildungsraumes liegen. Noch genauer gesagt bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Transport eines Patienten in den Abbildungsraum einer solchen C-förmigen MRI-Magnetstruktur.

MRI ist allgemein bekannt und eine kommerziell zur Verfügung stehende Technik zum eingriffsfreien Abbilden eines Patientengewebes. Obwohl viele unterschiedliche Arten von MRI-Systemen verfügbar sind, benötigen alle einen relativ massiven Polarisierungsmagneten zur Herstellung eines nominell statischen und nominell einheitlichen NMR Polarisationsfeldes innerhalb des abzubildenden Raumes. Zusätzlich finden gepulste elektromagnetische Gradientenspulen in Verbindung mit gepulsten Hochfrequenz (RF)-Feldern (über eine RF-Antennenspule) Verwendung, um unverarbeitete MRI-Daten (als NMR-RF Antworten) während dem Abbildungsprozeß zu bekommen. Die unaufbereiteten Daten können in ein sichtbares Bild umgeformt werden, das die räumliche Verteilung der NMR-Kerne innerhalb des Abbildungsraumes darstellt (beispielsweise eine Darstellung von Patientengeweben), wobei die Umformung durch eine Anzahl von bekannten Prozessen erfolgt (beispielsweise über mehrere Fourier-Transformationen).

Ein zur Zeit populärer MRI-Systemaufbau verwendet einen solenoidförmigen, supraleitenden Tieftemperaturelektro magneten, um das nominell statische und nominell einheitliche Polarisationsmagnetfeld zu erzeugen. In einem solchen Aufbau erstreckt sich die Bohrung des Solenoids in einer Länge und einem Durchmesser, so daß der gesamte Körper eines Patienten komplett in diese Bohrung zum Abbildungsprozeß transportiert werden kann. Es bleibt im wesentlichen kein Zugang zum Patienten während vorbereitender Prozesse oder während abschließender Abbildungsprozesse. Es können ebenso klaustrophobische Reaktionen bei einigen Patienten hervorgerufen werden. Es kann ebenso eine Störung bei der Aufrechterhaltung von lebensunterstützenden Vorrichtungen u.ä. auftreten, die durch den Patienten benötigt werden. Es sind ferner fast alle Eingriffsprozesse verhindert, die möglicherweise durch ein Aufpassen des medizinischen Personals wünschenswerter weise an den Patienten, während dieser sich im Abbildungsraum befindet, durchgeführt werden sollten.

Eine andere im Moment populäre MRI-System-Gestaltung verwendet Permanentmagneten in Verbindung mit im wesentlichen horizontalen Polstücken, die gegenüberliegend oberhalb und unterhalb des Abbildungsraumes angeordnet sind. Ein magnetischer Rückkehrfluß fließt zwischen den beiden Polen über eine Vielzahl von senkrechten Stützelementen, die in Intervallen (beispielsweise 90°- Intervallen) um den Umfang der Pole angeordnet sind. Dadurch verbleibt im wesentlichen mehr offener Zugang zu dem Abbildungsraum während Vorbereitungs- und Abbildungsprozessen, so daß in Wechselwirkung mit dem Patienten getreten werden kann. Man tendiert auch in die Richtung, den Patienten in einer mehr "offenen" Umgebung zu belassen, wodurch die Wahrscheinlichkeit von klaustrophischen Reaktionen verringert ist. Ein solches MRI-System ist beispielsweise genauer beschrieben in dem gemeinsam angemeldeten US-Patent 4 829 252 mit Kaufmann, deren gesamter Inhalt hierdurch durch Bezugnahme eingearbeitet ist.

Es gab auch andere Annäherungen zu einem mehr "offenen" Aufbau des Hauptpolarisierungsmagneten eines MRI-Systems. Einige Beispiele sind in den folgenden Druckschriften enthalten, (deren Gesamtheit durch Bezugnahme hierdurch aufgenommen ist):
US 4 534 358 - Young (1985),
US 4 985 678 - Gangarosa et al (1991),
US 5 008 624 - Yoshida (1991),
GB 2 215 522A - McGinley (1989),
JP 62-26052 - Oikawa (1987).

In Bezug auf Transportmechanismen zum seitlichen Beladen bzw. seitlichen Einführen eines Patienten, die bedeutend für die Erfindung sind, ist von den oben genannten Druckschriften vermutlich die JP 62-26052 von Oikawa die einschlägigste. Dort zeigt Oikawa eine Transportvorrichtung zum seitlichen Einführen eines Patienten zur Verwendung mit einem C-förmigen NRI-Hauptpolarisierungsmagneten. Oikawa unterstützt jedoch das Patientenbett auskragend auf einem großen Grundpodest, das als ein wesentliches Hindernis zwischen jedem aufpassenden Personal und dem Patienten verbleibt, nachdem der Patient seitlich in den Abbildungsraum eingeführt worden ist. Obwohl noch eine geringe Zugänglichkeit zum Patienten während der Vorbereitungs- oder Aufnahmeprozesse gegeben ist, muß sich so das aufpassende Personal unpraktischerweise über die große Grundpodesteinheit lehnen, um den Patienten in dem Abbildungsraum zu erreichen. Entsprechend ist es bei dieser früheren Entwicklungsstufe nicht gelungen, eine vorteilhafte, im wesentlichen direkte, offene Zugänglichkeit zum Patienten zu schaffen.

Diese wie auch andere, neue Vorteile und Merkmale der Erfindung werden klarer offensichtlich, wenn man die folgende detaillierte Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten exemplarischen Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen sorgsam studiert.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung, die schematisch zeigt, wie ein Patient in einen C-förmigen NRI- Magnet-Halbleiterabbildungsraum eingeführt wird,

Fig. 2 ist ein schematischer Grundriß einer typischen hochfrequenzabgeschirmten Abschirmraumanordnung aus dem Stand der Technik,

Fig. 3 ist ein ähnlicher schematischer Grundriß eines unterschiedlich konfigurierten und geringfügig kleineren hochfrequenzabgeschirmten Abschirmraumes, der mit dieser Erfindung anwendbar ist,

Fig. 4 ist noch ein anderer schematischer Grundriß eines hochfrequenzabgeschirmten Abschirmraumes, der beträchtlich geringere Abmessungen hat und der zur Verwendung mit dieser Erfindung geeignet ist,

Fig. 5 ist eine schematische Schnittansicht eines C-förmigen MRI-Polarisierungsmagneten inclusive Feldkennlinienmerkmalen, der bei der Erfindung nützlich ist,

Fig. 6A und 6B sind jeweils schematische Grundrisse und Seitenansichten eines C-förmigen MRI- Polarisierungsmagneten, der bei der Erfindung anwendbar ist,

Fig. 7A und 7B sind ähnliche schematische Grundrisse und Seitenansichten von einer geringfügig unterschiedlichen C-förmigen MRI Magnetgestaltung, die bei der Erfindung anwendbar ist und

Fig. 8A, 8B, 8C, 8D und 8E zeigen schematisch weitere erfindungsgemäße Ausführungsbespiele, die anwendbar sind, während noch im wesentlichen direkter, offener Zugang zu den Patienten während Vorbereitungs- oder Abbildungsprozessen vorgesehen ist.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist die Erfindung so gestaltet, daß ein C-förmiger NMR-Polarisierungsmagnet 10 (NMR: magnetische Kernresonanz) verwendet wird. C-förmige Magneten zur Verwendung bei MRI (MRI: magnetisches Resonanzabbilden) wurden bereits vorgeschlagen (siehe beispielsweise die oben genannten Druckschriften). Typischerweise umfassen sie einen magnetisch durchlässigen Kern (beispielsweise diverse bekannte Arten von "Eisen"), der die charakteristische "C"-Form im Schnitt hat. Polflächen 12 und 14 die typischerweise einen ringförmigen, "rosenförmigen" Zwischenlegering und "pfannkuchenartige" flache Gradientenspulen umfassen (wie in der US 4 829 252 erklärt ist) können an jedem Ende des C-förmigen magnetisch durchlässigen Joches vorgesehen sein, so daß ein im wesentlichen einheitliches NMR- Polarisierungsmagnetfeld H₀ innerhalb eines Abbildungsraumes 16 definiert ist, der in dem Spalt zwischen den beiden Polflächen 12 und 14 gebildet ist. Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, ist der Spalt an drei Seiten unversperrt (beispielsweise die "Front"- und die gegenüberliegenden "End"-Seiten).

Der C-förmige Magnet 10 kann durch Permanentmagneten gespeist sein (beispielsweise eingearbeitet in die Polstrukturen 12 und 14) oder durch widerstandsbehaftete oder supraleitende Elektromagnetwicklungen. Die supraleitenden Wicklungen 18 (die im rechtwinkligen Schnitt mit angegebenen Stromrichtungen aus und in die Zeichenebene gemäß den üblichen Konventionen gezeigt sind) können innerhalb eines einzigen Kryostaten 20 angeordnet sein, der symmetrisch um den Zentralabschnitt des C-förmigen Magneten 10 angeordnet ist. Die Reduzierung der Anzahl von Kyrostaten auf einen einzigen Kyrostat ist von großem wirtschaftlichen Vorteil. Es hat sich herausgestellt, daß die Anordnung eines einzigen Kryostaten in einer symmetrischen Position, wie in Fig. 1 gezeigt ist, vorteilhafter erscheint, als ihn an einer anderen Stelle entlang des magnetischen Kreises anzuordnen (beispielsweise um eines der Polstücke 12 und 14). Das ist zumindest teilweise so, weil dadurch das magnetische Feld symmetrischer in z-Achsen Dimension wird.

Aus mehreren Gründen haben viele Hersteller von MRI- Systemen die äußeren Abdeckungen so gestaltet, daß sich eine relativ lange zylindrische Bohrung (mit kreisförmigem oder rechtwinkligen Querschnitt) ergibt, durch die der Patient in den Abbildungsraum eingeführt werden muß. Dies war ursprünglich bei Beispielen der Fall, sogar wenn der Magnetaufbau selbst in offener Architektur war. Wie ausführlicher in der US 4 829 252 hervorgehoben ist (Kaufmann, ausgegeben am 9. Mai 1989 und hiermit gemeinsam angemeldet) beschränken jedoch solche Gestaltungen in ungünstiger Weise die Patienten-Zugänglichkeit während Vorbereitungs- und Abbildungsprozessen. Offene Patienten- Zugänglichkeit ist eine sehr wünschenswerte Eigenschaft für unter anderem Patientenkomfort, Umgang mit dem Patienten und Eingriffsprozessen. Es stellt sich jetzt heraus, daß die C-förmigen Polarisierungsmagnetgestaltungen mehr und mehr Beachtung finden, die im wesentlichen komplett offenen Zugang von drei Seiten des Abbildungsraumes bieten. Dies kann beispielsweise als Erweiterung des Vier-Stellen- Magnetflußrückkehrkreises gedacht sein, der in dem Kaufmann-′252-Patent hervorgehoben ist, in dem zwei der Stellen auf die andere Seite bewegt werden (und dadurch eine Seite komplett versperrt wird und das oberste Polstück auskragend lagert, während die anderen drei Seiten der Magnetstruktur komplett unversperrt bleiben).

Während Oikawa bereits erkannt hat, daß Vorteile dadurch entstehen, indem ein Patient seitlich in den Patientenabbildungsraum eingeführt wird, wobei C-förmige NMR Polarisierungsmagnete benutzt werden, verwenden diese früheren Seitenbeladungsversuche ein wirkliches Grundpodest, das als Hindernis zwischen dem aufpassenden Personal und dem Patienten verbleibt, wenn der Patient seitlich in den Abbildungsraum zwischen den Magnetpolflächen eingeführt worden ist.

Wie in dem in Fig. 1 gezeigten exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung hervorgehoben ist, hat das Patientenbeförderungsmittel 50 räumlich getrennte Beine 52A, 52B, 52C und 52D, die das horizontale Patientenbett 54 unterstützen, während unter dem Bett eine Öffnung 56 verbleibt, die so dimensioniert ist, daß der untere Magnetpol 14 hindurchtreten kann, während das Patientenbett 54 seitlich in den Spalt und den Patientenabbildungsraum 16 zwischengeschoben wird. Auf diese Art und Weise ist direkter Patientenzugang entlang einer gesamten Seite des Patienten 58 dauerhaft aufrechterhalten, während sich der Patient in dem MRI Abbildungsraum 16 befindet.

In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist der Polarisierungsmagnet 10 innerhalb eines konduktiv abgeschirmten Abschirmraums 60 angeordnet, während die abhängigen Beine 52A bis 52D auf Rollen 62A, 62B, 62C und 62D gestützt sind, um sich über die darunterliegende Bodenoberfläche 64 des Raumes zu bewegen, während er die gegenüberliegenden Seitenkanten des unteren Polaufbaus 14 überspreizt, wenn das Patientenbett 54 in die Spaltfläche bewegt wird. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist das Patientenbett 54 vorzugsweise auf mehrdimensionalen Bewegungsmodulen 55, 55B, 55C und 55D montiert. Obwohl eine motorgetriebene Regelung Verwendung finden kann, sollten herkömmliche handbetätigte Bewegungsmechanismen ausreichen. Beispielsweise sind bestehende Bettunterstützungssysteme zur manuellen Bewegung in zwei Dimensionen vorgesehen, die Rollen und Bremsmechanismen verwenden. Vertikale Bewegungsverbindungen sind ebenfalls herkömmlich verfügbar. Es können beispielsweise translatorische Bewegungen entlang der X- und Y-Achsen (wie schematisch jeweils durch die Pfeile 66 und 68 dargestellt ist) in Bezug auf den darunterliegenden Patiententransportaufbau 70 durchgeführt werden, der in diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel fest mit den abhängigen Beinen 52A bis 52D verbunden ist. Zusätzlich ist das Patientenbett 54 vorzugsweise so angepaßt, daß translatorische Bewegungen in eine dritte Richtung (beispielsweise entlang der z-Achse) möglich sind, aber auch daß ein kompletter dreidimensionaler Positionsfreiheitsgrad der patientischen Anatomie gegenüber dem Abbildungsraum geschaffen ist. Das Patientenbeförderungsmittel 50 kann beispielsweise seitwärts bewegt werden, um sich über die tiefere untenliegende Polfläche 14 zu schieben. Der Unteraufbau kann sogar gegenüber dem Magneten 10 einrastend befestigt werden, wenn dies gewünscht ist. Anschließend kann jede gewünschte weitere Relativbewegung in X-, Y- oder Z- Richtung des Patientenbettes 54 gegenüber dem Abbildungsraum 16 durchgeführt werden, so daß der Patient exakt positioniert werden kann, wie dies für Abbildungsprozesse gewünscht ist.

Wie durch den Fachmann gut verstanden wird, muß das für das Patientenbeförderungsmittel 50 verwendete Material kompatibel zu der hoch intensiven beanspruchten magnetischen Feldumgebung sein, mit der in dem Abschirmraum 60 zu rechnen ist.

Obwohl es denkbar ist, daß möglicherweise ein wenig, relativ dünne Struktur entlang der Front des Transportunterwagens 70 vorhanden ist, sollte diese keinen wesentlichen Platz an der Vorderkante des Spaltes belegen, nachdem das Bett innerhalb des Spaltes angeordnet ist. Das bedeutet, daß das aufpassende Personal 72 im wesentlichen direkt am Patienten 58 bleiben soll, selbst nachdem das Patientenbeförderungsmittel 50 so positioniert worden ist, daß der Patient in den Abbildungsraum 16 gebracht ist. Auf diese Weise ist im wesentlichen direkte, offene Zugänglichkeit zu dem Patienten 58 zu jeder Zeit erhalten.

Wie angesichts der vorangegangenen Beschreibung erkennbar ist, umfaßt die Erfindung ebenso eine neue Methode zum Positionieren eines Patienten für magnetisches Resonanzabbilden (MRI), wobei ein NMR-Polarisationsmagnet mit einem C-förmigen Querschnitt Verwendung findet. In diesem neuen Verfahren wird der Patient auf ein bewegbares Bett 54 auf einem Unterwagen 70 gebracht, der eine Öffnung 56 in sich hat, die unter dem Bett angeordnet ist. Anschließend wird das Bett in Nebeneinanderlage mit dem offenen Spalt und dem Abbildungsraum 16 des C-förmigen Magneten gebracht. Schließlich wird das Bett 54 in den offenen Spalt und den Abbildungsraum 16 bewegt, während sich die Öffnung 56 über die untere Polfläche 14 des Magneten bewegt, wodurch unversperrter direkter Zugang zu dem Patienten entlang der gesamten Patientenkörperseite verbleibt, während der Patient in dem Abbildungsraum 16 angeordnet ist. Weiterhin kann das Patientenbett 54 in drei Dimensionen gegenüber dem Unterwagen 70 eingestellt werden, nachdem das Bett in dem Abbildungsraum 16 angeordnet ist und der Unterwagen über der unteren Polfläche 14 positioniert ist.

Es ist erkennbar, daß der Patient im allgemeinen eine kürzere Distanz in die Einheit durch das Seitenbeladungsverfahren zu hinterlegen hat. Speziell dann, wenn sich das Patientenbeförderungsmittel 50 selbst über einen Abschnitt der Magnetstruktur teleskopartig erstreckt, kann man wichtige Einsparungen bei dem Patientenbeförderungsmittel erreichen, die sich auf die notwendige Größe eines teueren hochfrequenzabgeschirmten Abschirmraumes auswirken.

Ein typisches herkömmliches System ist schematisch im Grundriß gemäß Fig. 2 dargestellt. Dort tritt die Patientenrollbahre durch die Tür 200 des abgeschirmten Raumes 202. Die Rollbahre wird dann so angeordnet, daß die Längsachse des Patienten zur Bewegung entlang einem geeigneten Patientenbeförderungsmittel ausgerichtet ist wie durch den Pfeil 204 angedeutet, das in den Patientenabbildungsraum innerhalb des Magneten 206 geführt wird. Typischerweise weist das Patientenbeförderungsmittel 210 einen Unterwagen auf, der komplett außerhalb der Magnetstruktur verbleibt, selbst wenn der Patient entlang der Achse 204 in den Abbildungsraum bewegt wurde. Die ungefähren Minimalabmessungen für den Abschirmraum für derartige herkömmliche Anordnungen sind in Fig. 2 gezeigt, so daß sich eine ungefähre Grundfläche von 14,2 Quadratmetern ergibt.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ergibt sich, selbst wenn ungefähr dieselbe Grundfläche (beispielsweise 14 Quadratmeter) für den hochfrequenzabgeschirmten Raum 300 bei Verwendung der Seitenbeladungsrollbahre der Erfindung erhalten bleibt, mehr Zugangsraum, der um die drei offenen Seiten des Magneten 306 innerhalb des Abschirmraumes vorgesehen ist - sowohl bevor als auch nachdem das Patientenbeförderungsmittel 50 seitwärts entlang der Linie 320 in teleskopartiger Beziehung zum tieferen Pol des Magneten 306 bewegt wurde. Wie auch durch Pfeil 322 in Fig. 3 gezeigt ist und wie zuvor beschrieben, kann das interessierende Patientenorgan, wenn es einmal innerhalb des Magneten 306 ist, innerhalb des Abbildungsraumes zentriert werden, indem das Bett entlang der Patientenachse wie durch Pfeil 322 gezeigt, versetzt wird. Wenn, wie bei herkömmlichen Systemen (beispielsweise wie in Fig. 2 gezeigt) darauf aufgepaßt werden muß, daß der Kopf oder die Füße des Patienten zuerst plaziert werden müssen, um den Raumbedarf auf der Rückseite des Magneten zu minimieren, dann kann die Verschiebung auf im wesentlichen eine Richtung 422 beschränkt werden, wie in Fig. 4 dargestellt ist, nachdem das Patientenbeförderungsmittel 50 seitwärts entlang der Linie 420 in den Patientenraum bewegt wurde. Die Fläche des hochfrequenzabgeschirmten Abschirmraums für diese zuletzt genannte Konfiguration (Fig. 4) kann somit im wesentlichen flächig reduziert werden (beispielsweise auf 11,6 Quadratmeter oder um ungefähr 20%) während noch reichlich Arbeitsraum um den Magneten und das Bett erhalten bleibt. Obwohl die Grundrisse der Fig. 3 und 4 beträchtlichen Zugangraum zu den Patienten erhalten, selbst bevor der Patient in die Magnetstruktur eingeführt wird, ist erkennbar, daß, solange der Patientenzugang noch unbeschränkt ist, selbst nachdem der Patient in die Magnetstruktur eingeführt ist, man weiter die Fläche des hochfrequenzabgeschirmten Abschirmraumes reduzieren kann, indem der verfügbare Zugangsraum zu dem Patienten vor dieser Seitwärtsbewegung des Patientenbeförderungsmittels in die Magnetstruktur reduziert wird.

Ein C-förmiger NMR-Polarisierungsmagnet, der einen widerstandsbehafteten Elektromagneten verwendet, existiert bereits. Zumindest ein Maßstabsmodell eines C-förmigen Permanentmagneten wurde ebenfalls bereits erstellt (beispielsweise durch Sumitomo). C-förmige supraleitende Elektromagnetgestaltungen erscheinen ebenso durchführbar. In dem in Fig. 5 gezeigten Querschnitt des Magneten 10 ist beispielsweise eine zentrale Feldstärke von ungefähr 0,35 Tesla gewünscht. Angenommen, daß ein mittlerer Leitungsstrom in den supraleitenden Leitungen 20 ungefähr 5KA/cm² beträgt und der für den speziellen Aufbau benötigte Strom 100KA beträgt, werden ungefähr 20 cm² des Supraleiters benötigt. Wenn weiterhin angenommen wird, daß der Isolationsspalt ungefähr 10 Zentimeter auf jeder Seite beträgt, dann müßte der Kryostat ungefähr die Dimension von 22 bis 30 Zentimetern haben. Andere mögliche Gesamtabmessungen in Zentimetern ausgedrückt sind in den Wertetabellen angegeben, die in den Fig. 6A, 6B, 7A und 7B eingeschlossen sind.

Zusätzlich verwendet das exemplarische Ausführungsbeispiel der Fig. 5 zumindest zwei Hauptfeldlinienmerkmale. Erstens ist horizontale Inhomogenität vermindert, indem die Polorte geringfügig gegenüber der horizontalen geneigt sind. In dem Beispiel der Fig. 5 würde die obere Polfläche 12 geringfügig in Richtung der offenen Front nach unten geneigt und die untere Polfläche 14 geringfügig nach oben gegen die offene Front geneigt sein. In einer möglichen Ausgestaltung, kann der Winkel einer solchen Neigung einen Tangens von ungefähr 0.001 haben. Zweitens, zur Reduzierung der vertikalen Feldinhomogenitäten ist die zentrale Pfostenwand symmetrisch in Richtung auf die Front des Magneten geneigt (in jede Richtung von dem Mittelpunkt) wie bei 500 in Fig. 5 gezeigt ist. In einem möglichen exemplarischen Ausführungsbeispiel, beträgt der Tangens eines solchen Neigungswinkels der Pfostenwand ungefähr 0.1666667.

Eine zweidimensionale Computersimulation für die Ausgestaltung gemäß Fig. 5 ergibt die folgenden Werte:
Zentralfeld: 3,500 Gauss,
Strom: 176,000 Ampere,
Polflächendurchmesser: 180 cm,
Spalt: 60 cm,
Länge: 180 cm,
Breite: 240 cm,
Höhe: 140 cm,
Gewicht: (20,500-25,000 kg) 45,000-55,000 lbs,
5-Gauss Linienradius: 800 cm,
Spulenschleifenlänge: 360-430 cm,
Feldinhomogenität: 56PPM (2D Simulation).

Die Ausgestaltung gemäß Fig. 5 kann ebenso eine quadratisch eckige Grundform haben, wie in Fig. 6A gezeigt ist oder eine rundliche Grundform haben, wie in Fig. 7A gezeigt ist. Während sich möglicherweise eine beträchtliche Gewichtseinsparung für Fig. 7A gegenüber der Fig. 6A ergibt (beispielsweise eine Gewichtseinsparung in Höhe von 10,000 lbs oder 4,536 kg), ergibt sich möglicherweise die Notwendigkeit für eine verlängerte Spulenschleifenlänge der supraleitenden Leitung im Kryostat 20 für das Ausführungsbeispiel der Fig. 7A gegenüber der Ausführungsbeispiel der Fig. 6A (beispielsweise eine Spulenschleifenlänge von ungefähr 430 Zentimeter kann für Fig. 7A erforderlich sein, während nur 360 Zentimeter für nur einige Wicklungen in Fig. 6A benötigt werden).

Natürlich kann es von jedem Fachmann erkannt werden, daß andere Arten von völlig seitlich offenen NMR- Polarisierungsmagnetstrukturen bei dieser Erfindung Verwendung finden können. Weiterhin wird der Fachmann erkennen, daß viele Techniken verwendet werden können, um die Magnetform zu optimieren, so daß die Inhomogenitäten im Abbildungsraum besser reduziert werden, die Randfelder reduziert werden, das Gesamtgewicht reduziert wird, das benötigte Kryogen und supraleitende Material reduziert wird usw.

Obwohl das gegenwärtig bevorzugte exemplarische Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 sich im wesentlichen teleskopartig über die untere Magnetbasis 14 in der Öffnung 56 erstreckt, so daß ein total unversperrter Zugang zum Patienten verbleibt, ist es möglich, andere Arten von mechanischen Strukturen vorzusehen, die eine nur minimale wenn überhaupt vorhandene Struktur vorsehen, die zwischen dem aufpassenden Personal 72 und dem Patienten 58 verbleibt, nachdem dieser in dem Abbildungsraum 16 positioniert ist. Wenn eine Stützstruktur 800 mit minimaler Breite, wie beispielsweise in den Fig. 8A und 8B gezeigt ist, in geeigneter Weise unterstützt wird (beispielsweise durch eine Struktur, die an deren Enden angeordnet ist, und/oder durch eine physikalische Befestigung an dem unteren Arm des Magneten 10), dann kann das Bett 54 darauf gleitend auskragend gelagert sein. Somit kann das Bett 54 dem Abbildungsraum 16 gegenüberliegend positioniert werden wie in Fig. 8A gezeigt ist und dann in Richtung des Pfeiles 802 bewegt werden, so daß folglich der Patient in dem Abbildungsraum wie in Fig. 8B positioniert wird (wobei das Bett 54 nun auskragend auf der gegenüberliegenden Seite der Stützstruktur 800 gelagert ist). Obwohl ein wenig Struktur 800 zwischen dem unteren Arm des Magneten 10 und dem aufpassenden Personal ist, kann erkennbar sein, daß sich keine wesentliche Behinderung ergibt und daß tatsächlich noch direkter offener Zugang zu dem Patienten entlang einer Seite der Struktur besteht.

Es ist denkbar, daß andere ähnliche Stützstrukturen wie beispielsweise 800′, die in Fig. 8B gezeigt ist, in geeigneter Weise unterstützt werden (beispielsweise, erstens durch eine Struktur die eine Beförderung entlang dem Boden und dann ein Fixieren an der massiven Magnetstruktur 10 gestattet), während das Patientenbett 54 darauf gleitend auskragend gestützt ist, so daß es entlang der durch den Pfeil 804 angezeigten Linie bewegt werden kann, um den Patienten in den Abbildungsraum zu bringen.

Die Fig. 8D und 8E (jeweils in schematischer Forder- und Draufsicht) zeigen eine mögliche Anordnung, in der eine feste, aufrechte Stütze 800 von dem Magneten beabstandet ist, so daß sie sich nicht mit dem Zugang zu dem Patienten überlagert.

Ein spezielles Patientenhandhabegerät und -verfahren ergibt verbesserte Zugangsvorteile für eine offene C-Magneten-MRI- System-Architektur. Der erforderliche Raum für einen dazugehörigen hochfrequenzabgeschirmten Abschirmraum 60 kann ebenso minimiert werden. Der spezielle Patientenbeförderungsmechanismus 50 kann eine Struktur umfassen, die sich zumindest teilweise teleskopartig über die untere Polfläche des C-förmigen MRI- Polarisierungsmagneten 10 erstreckt, wenn der Patient 58 seitlich in den Abbildungsraum 16 zwischen den Magnetpolflächen 12, 14 eingeführt wird. Es wird im wesentlichen direkter, offener Zugang zu den Patienten 58 während des Einführprozesses und während den nachfolgenden Vorbereitungs- und Abbildungsprozessen erhalten, die mit dem MRI-System in Verbindung stehen. (MRI = Magnetische- Resonanzabbildung, NMR = Magnetische-Kernresonanz).

Claims

1. Magnetisches Resonanzabbildungssystem (MRI System) mit folgenden Bauteilen:
einem C-förmigen, Polarisierungsmagneten für magnetische Kernresonanz (NMR-Polarisierungsmagnet, 10, 306) der einen MRI-Abbildungsraum (16) in einem Spalt zwischen seinen oberen und unteren Polflächen (12, 14) aufweist und
ein Patientenbeförderungsbett (54), das beweglich teleskopartig über zumindest einen Abschnitt der unteren Polfläche (14) lagerbar ist, während gleichzeitig im wesentlichen ein unveränderter direkter offener Zugang zu einem Patienten (58) aufrechterhalten bleibt, der auf dem Bett (54) angeordnet ist.

2. Magnetisches Resonanzabbildungssystem (MRI- System) mit folgenden Bauteilen:
einem Polarisierungsmagneten zur magnetischen Kernresonanz (NMR-Polarisierungsmagnet, 10, 306) der gegenüberliegende obere und untere horizontale Pole (12, 14) aufweist, die einen MRI-Abbildungsraum (16) innerhalb eines Spaltes zwischen den Polen (12, 14) bilden, der an zumindest drei Seiten offen ist und
einem beweglichen Patientenbeförderungsmittel (50), das beabstandete Strukturen aufweist, die ein horizontales Patientenbett (54) unterstützen und das eine Öffnung (56) unter dem Bett (54) aufweist, die so bemessen ist, daß der untere Magnetpol (14) dort hindurchdringen kann, während das Patientenbett (54) in den Spalt zwischengeschoben wird, so daß im wesentlichen direkter Patientenzugang entlang einer Seite des Patienten (58) möglich ist, während der Patient (58) innerhalb des MRI-Abbildungsraumes (16) angeordnet ist.

3. MRI-System gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Polarisierungsmagnet (10, 306) in einem konduktiv abgeschirmten Abschirmraum (60, 300, 400) angeordnet ist und das bewegliche Patientenbeförderungsmittel (50) folgende Bauteile aufweist:
eine Vielzahl von abhängigen Beinen (52a, 52b, 52c, 52d) auf Rollen (62a, 62b, 62c, 62d) zur Bewegung über eine darunterliegende Fläche (64) in dem Abschirmraum (60, 300, 400) und zum Überspannen von gegenüberliegenden Seitenkanten des unteren Pols (14), wenn das Patientenbett (54) in den Spalt bewegt wird.

4. MRI-System gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Patientenbeförderungsmittel (50) folgende Bauteile aufweist:
eine Vorrichtung (55a, 55b, 55c, 55d) zum Bewegen des Patientenbettes (54) in zumindest zwei Dimensionen gegenüber den beabstandeten Strukturen.

5. MRI-System gemäß Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Patientenbeförderungsmittel (50) folgende Bauteile aufweist:
eine Vorrichtung (55a, 55b, 55c, 55d) zum Bewegen des Patientenbettes (54) in zumindest zwei Dimensionen gegenüber den beabstandeten Strukturen.

6. Magnetisches Resonanzabbildungssystem (MRI- System) mit folgenden Bauteilen:
einem Polarisierungsmagnetkreis zur magnetischen Kernresonanz (NMR Polarisierungsmagnetkreis), der einen C- förmigen Querschnitt eines magnetisch durchlässigen Materials mit Polflächen (12, 14) an einen beiden Enden hat, um ein im wesentlichen einheitliches NMR- Polarisierungsmagnetfeld (H₀) in einem Abbildungsraum (16) innerhalb des Spaltes zwischen den beiden Polflächen (12, 14) zu definieren, wobei der Spalt an seiner Vorderkante und den gegenüberliegenden Endkanten unversperrt ist und
einem Patientenbettbeförderungsmittel (50), das in den Spalt über einen Transportunterwagen (70) bewegbar ist, der im wesentlichen keinen Raum an der Vorderkante des Spaltes belegt, nach dem das Bett (54) in dem Spalt angeordnet ist.

7. MRI-System gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Polarisierungsmagnet (10, 306) in einem konduktiv abgeschirmten Abschirmraum (60, 300, 400) angeordnet ist und das bewegliche Patientenbettbeförderungsmittel (50) folgende Bauteile aufweist:
eine Vielzahl von abhängigen Beinen (52a, 52b, 52c, 52d) auf Rollen (62a, 62b, 62c, 62d) zur Bewegung über eine darunterliegende Fläche (64) in dem vorne Abschirmraum (60, 300, 400) und zum Überspannen von gegenüberliegenden Seitenkanten des unteren Pols (14), wenn das Patientenbett (54) in den Spalt bewegt wird.

8. MRI-System gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Patientenbettbeförderungsmittel (50) folgende Bauteile aufweist:
eine Vorrichtung (55a, 55b, 55c, 55d) zum Bewegen des Patientenbettes (54) in zumindest zwei Dimensionen gegenüber den beabstandeten Strukturen.

9. MRI-System gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Patientenbeförderungsmittel (50) folgende Bauteile aufweist:
eine Vorrichtung (55a, 55b, 55c, 55d) zum Bewegen des Patientenbettes (54) in zumindest zwei Dimensionen gegenüber den beabstandeten Strukturen.

10. Verfahren zum Positionieren eines Patienten (58) zur magnetischen Resonanzabbildung (MRI), bei dem ein Polarisierungsmagnet zur magnetischen Kernresonanz (NMR- Polarisierungsmagnet, 10, 306) mit einem C-förmigen Querschnitt Verwendung findet, mit folgenden Schritten:
Anordnen des Patienten (58) auf einem beweglichen Bett (54), das eine Öffnung (56) in einem Unterwagen (70) aufweist, der unter dem Bett (54) angeordnet ist,
Bewegen des Bettes (54) in eine Nebeneinanderlage mit dem offenen Spalt des C-förmigen Magneten (10, 306) und
Bewegen des Bettes (54) in den offenen Spalt,
während sich die darunterliegende Öffnung (56) über eine untere Polfläche (14) des Magneten (10, 306) bewegt, wodurch ein unversperrter, direkter Zugang zu dem Patienten (58) entlang der gesamten Patientenkörperseite verbleibt, während der Patient (58) in dem Spalt angeordnet ist.

11. Verfahren gemäß Anspruch 10, gekennzeichnet durch ein weiteres Einstellen der Bettposition in dem Spalt in zumindest zwei Dimensionen gegenüber dem Unterwagen (70), nachdem das Bett (54) in dem Spalt angeordnet ist und der Unterwagen (70) über der unteren Polfläche (14) positioniert ist.