DE60128459T2

DE60128459T2 - Vorrichtung und verfahren für die bildgebung mit magnetischer resonanz

Info

Publication number: DE60128459T2
Application number: DE60128459T
Authority: DE
Inventors: Ali Akgun
Original assignee: Specialty Magnetics Ltd
Current assignee: Specialty Magnetics Ltd
Priority date: 2000-03-22
Filing date: 2001-03-22
Publication date: 2008-01-17
Anticipated expiration: 2021-03-23
Also published as: AU2001239417B2; EP1267714B1; US6806712B2; US20030094947A1; AU3941701A; JP2003527187A; DE60128459D1; ATE362343T1; GB0007018D0; EP1267714A1; WO2001070109A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Magnetresonanz-(MR-) Bildgebungsvorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen eines im Wesentlichen homogenen statischen Magnetfeldes innerhalb eines gewünschten räumlichen Bereichs. Im Einzelnen betrifft die vorliegende Erfindung die Magnetresonanz-Bildgebung eines gewünschten Bereichs eines menschlichen Körpers (einer „Anatomie von Interesse").
Die Magnetresonanz-Bildgebung beruht auf der Verfügbarkeit eines gleichförmigen, homogenen, statischen Magnetfeldes. Um eine „Anatomie von Interesse" (z.B. den Brustkorb, den Kopf oder die weibliche Brust) abzubilden, muss sie in die im Wesentlichen homogene Zone des statischen Magnetfeldes gebracht werden, das durch die Magnetbaugruppe der gesamten Magnetresonanz-Bildgebungsvorrichtung erzeugt wird. Diese Zone des Magnetfeldes, die bei der Magnetresonanz-Bildgebung verwendet wird, wird als die „Bildgebungsfeldzone" bezeichnet.
Da die Qualität des MR-Bildes sehr abhängig ist von dem innerhalb der Bildgebungsfeldzone erreichten Grad an Homogenität, wird ein Großteil der Zeit und Mühe der Gestaltung und Optimierung der MR-Bildgebungsmagneten gewidmet, um dies zu erreichen. Wie in 1a schematisch abgebildet, ist es die Hauptaufgabe des Magnetgestalters, einen Magneten zu gestalten, der einen statischen Magnetflussdichtevektor 10: B(x, y, z) = Bxi + Byj + Bzk (Gleichg. 1),über die Bildgebungsfeldzone erzeugt, der im Wesentlichen nur längs einer einzigen Achse (z.B. der Z-Achse in 1a, wobei B(0, 0, z) = B_zk) gerichtet ist. In Gleichung 1 oben sind die Vektorgrößen in fetten Buchstaben geschrieben, und i, j und k stellen „Einheitsvektor"-Größen längs der X-Achse, der Y-Achse bzw. der Z-Achse dar. Ferner kann gezeigt werden, dass die Komponente B_z (die Größe des Vektors B) ausgedrückt werden kann in der Form von: Bz = B0 + B1 + B2 + B3 + ... + Bn (Gleichg. 2),wobei die Terme B_z = B₀ + B₁ + B₂ + B₃ + ... +B_n gemeinsam als „Fehlerterme" oder „Abweichungen" bezeichnet werden. Die letzte Aufgabe des Magnetgestalters während des Gestaltungsvorgangs ist es, so viele der „Fehlerterme" wie möglich zu beseitigen, um das letzte Ziel von Bz = B0 (Gleichg. 3)zu erreichen.
In der Praxis ist es jedoch nicht immer möglich, innerhalb jedes Punktes einer gegebenen Bildgebungsfeldzone den gleichen Grad an Homogenität zu erreichen. Dies wird erläutert unter Bezugnahme auf 1a, die ein schematischer Längsschnitt einer (herkömmlichen, sechsspuligen, zylindrischen, eng gebohrten, in Axialrichtung langen) Magnetbaugruppe des Standes der Technik ist. Eine Seitenansicht des Patienten ist ebenfalls eingeschlossen. Herkömmlicherweise ist der Patient 1 so angeordnet, dass er auf einer Patientenpositioniervorrichtung 7 liegt, die parallel zur Z-Achse des Magneten ist. Die herkömmliche Ganzkörperscanner-Magnetbaugruppe umfasst eine Tieftemperaturkammer 21, die bei rund 4°K (d.h., der Temperatur von flüssigem Helium) arbeitet. Supraleitfähige Tieftemperaturspulen 20 sind innerhalb der Kammer 21 angeordnet. Eine Wärmestrahlungsabschirmung 22 ist um die Kammer 21 angeordnet, und um die Strahlungsabschirmung 22 ist eine Hochtemperaturkammer 23 angeordnet, die bei 77°K (d.h., der Temperatur von flüssigem Stickstoff) arbeitet. Die Hochtemperaturkammer 23 wird von einer Vakuumkammer 24 umschlossen. Innerhalb der Bohrung des Magneten der Baugruppe wird eine Anordnung 26 von Raumtemperaturtrimmern, Gradientspulen und Hochfrequenz-(HF-) Spulen bereitgestellt.
Die herkömmlichen Mehrzweck-Ganzkörper-MR-Bildgebungssysteme des Standes der Technik sind mit dem Ziel gestaltet in der Lage zu sein, durch Verwendung der Mitte des Thorax als Bezugspunkt 28 (d.h., x = 0, y = 0 und z = 0) alle Teile der menschlichen Anatomie wirksam abzubilden. Sie sind als axialsymmetrische Strukturen gestaltet. Der Magnetgestaltungsvorgang schließt die Auswahl der Zahl supraleitfähiger Spulen 20, deren axialer und radialer Position, der Größe des durch die Spulen fließenden Stroms, der Zahl der Windungen usw. ein. Wenn alle diese Parameter „optimal" ausgewählt sind, dann kann ein im Wesentlichen homogenes Magnetfeld innerhalb einer Bildgebungsfeldzone, die an der geometrischen Mitte 28 der Magnetbaugruppe zentriert ist, erzeugt werden. Jedoch kann, obwohl der Magnetgestalter an der geometrischen Mitte 28 des Magneten theoretisch die mögliche maximale Homogenität (d.h., B_z = B₀) erzielen kann, naturgegeben die gleiche maximale Homogenität nicht an anderen räumlichen Positionen erzielt werden. Mit anderen Worten nimmt wie schematisch in 2a und 2b illustriert, obwohl das Feld an der geometrischen Mitte 28 des Magneten „rein" ist, der Grad an Homogenität bei zunehmenden Entfernungen weg von der geometrischen Mitte 28 ab. Bildlich gesprochen, ist zum Beispiel die berechnete Homogenität in einer Bildgebungsfeldzone von etwa 10 cm Durchmesser viel besser als die berechnete Homogenität für viel größere Bildgebungsfeldzonen (z.B. Zonen von etwa 20 cm, 30 cm usw. Durchmesser). Dies wird schematisch in 2a und 2b abgebildet wobei die homogenste Zone innerhalb der Bohrung 27 des Magneten die Zone 12a (d.h., die Zone mit dem kleinsten Durchmesser) ist. Die berechnete Homogenität für die Zonen 12b, 12c und 12d ist zunehmend viel niedriger als die berechnete Homogenität für die Zone 12a.
Angenommen, die Anatomie von Interesse, die mit einem herkömmlichen Ganzkörper-MR-Scanner des Standes der Technik abgebildet werden muss, ist nun eine weibliche Brust. Im Einzelnen umfasst die Anatomie von Interesse 2, wie in 1a, 1b und 1c abgebildet, die linke Brust 2a und die rechte Brust 2b der Patientin 1. Es ist zu sehen, dass sich die Mitte 6 der Anatomie von Interesse nicht an der geometrischen Mitte 28 der Magnetbaugruppe befindet. Dies bedeutet, dass der Bereich 11 der Anatomie von Interesse nicht innerhalb der verfügbaren homogensten Zonen des Bildgebungsfeldes des Magneten liegt. Unter Bezugnahme auf 1a, 1b und 1c wird nun, falls man versucht die Mitte 6 der Brust durch Hochheben der Patientin an der geometrischen Mitte 28 des Ganzkörpermagneten anzuordnen, dies durch die engere Bohrungsgöße des Magneten nicht erlaubt. Wie in 1c illustriert, wäre dies nicht möglich, weil es erforderlich wäre, dass die Amme 4a und 4b der Patientin innerhalb der Bereiche liegen, die in einem herkömmlichen Ganzkörperscanner für die Raumtemperatur-Trimmspulen, Gradientspulen und HF-Spulen 26 vorgesehen sind. Aus diesem Grund könnte man behaupten, dass die durch einen Ganzkörperscanner gewonnenen Brustbilder nicht immer optimal sind, da sie nicht immer dadurch abgebildet werden, dass Gebrauch von dem homogensten verfügbaren Magnetfeld gemacht wird.
Unglücklicherweise ist gegenwärtig die klinische Anwendung der MR-Bildgebung der Brust auf herkömmliche Mehrzweck-Ganzkörperscanner (z.B. 1a) beschränkt, und die Brustüberweisungsfälle müssen mit vielen anderen Überweisungsfällen um Scannerzeit konkurrieren. Die Gestaltung herkömmlicher „Ganzkörper"-Scanner neigt dazu, den Patienten einzuschließen und den Beschäftigten des Gesundheitswesens nur begrenzten Zugang zum Patienten zu ermöglichen und die Aufgabe, Interventionsverfahren durchzuführen, komplizierter und schwieriger zu machen. Interventionsradiologen und Chirurgen brauchen:

(a) einen vollkommen „offenen Zugang" zu Brust und Patientin,
(b) ein leichtes „bildgeführtes" diagnostisches Verfahren (Feinnadel-Aspiration, Kernbiopsie usw.),
(c) eine leichte „bildgeführte" chirurgische Behandlung (z.B. Lumpektomie) und andere therapeutische Verfahren (z.B. Tumorentfernung unter Verwendung von Laser-, HF-, Mikrowellen-, fokussierter Ultraschallenergien usw.)

Die Ganzkörper-MR-Scanner auf Grundlage zylindrischer Magneten (siehe 1a) ermöglichen nicht das unmittelbare interaktive Platzieren von Interventionsinstrumenten (z.B. Biopsienadeln und optischen/Laserfasern, die zum thermischen Entfernen von Tumoren verwendet werden) in der Brust. Sie erfordern das Herausziehen der Patientin aus der Bohrung des Magneten, um Zugang zur Brust zu gewinnen. Dies kann, zusammen mit der möglichen Bewegung der Patientin, zum ungenauen Einsetzen und Positionieren der Interventionsinstrumente führen.
Ferner ist, zusätzlich zu dem Problem der Unzugänglichkeit des Patienten innerhalb der Bohrung des herkömmlichen Ganzkörperscanners, die klaustrophobische Beschaffenheit der Gestaltung auf Grund der Patienteneinschließung ebenfalls ein Faktor, der die Patientenakzeptanzrate von Ganzkörperscannern beeinträchtigt. All dies begrenzt die weit verbreitete Verwendung und die Ausnutzung des vollen Potentials der MR-Verfahren beim Gesamtmanagement von Patienten, insbesondere der Patientinnen mit Brustkrebs.
Ein Versuch, das Problem der Patenteneinschließung zu verringern, wird in der US-Patentschrift Nr. 4701736 beschrieben. Diese Patentschrift offenbart eine sogenannte planare Magnetgestaltung, wobei die Axiallänge der Magnetbaugruppe verringert wird. Im Einzelnen offenbart sie eine MRI-Vorrichtung, die eine Magnetbaugruppe, die eine sich längs einer Achse erstreckende Bohrung bildet, und mehrere koaxial angeordnete Spulen, welche die Bohrung umgeben, umfasst. Die Verringerung der Axiallänge der Bohrung verringert die Patienteneinschließung. Jedoch ist die Motivation hier, den herkömmlichen, in Axialrichtung langen Magneten in Solenoidform durch einen kürzeren Magneten zu ersetzen, aber die enge Bohrungsgröße blieb doch die gleiche. Diese Patentschrift offenbart ebenfalls Magnetanordnungen, wobei die Bildgebungsfeldzone nach außerhalb der Bohrung des Magneten projiziert wird, um jegliche Einschließung überhaupt zu vermeiden.
Eine ähnliche Technik wird in der UK-Patentschrift Nr. 2285313 und der US-Patentschrift Nr. 5596303 offenbart. Bei diesen Patentschriften wird eine verbesserte Magnetbaugruppe bereitgestellt, die supraleitende Umschließungshochtemperatur-Korrekturspulen verwendet, um das erforderliche homogene Feld innerhalb der Bohrung des Magneten oder sich über die Bohrung des Magneten hinaus erstreckend bereitzustellen. Diese Anordnung stellt einen ähnlichen Nutzen einer verringerten Patienteneinschließung bereit, wie er durch die Anordnung der US-Patentschrift Nr. 4701736 bereitgestellt wird.
Das Problem der Patienteneinschließung wird ebenfalls in der Internationalen Patentveröffentlichung WO 94/06034 berücksichtigt. Die Anordnung offenbart eine kegelstumpfförmige Magnetresonanztomographie-Magnetbaugruppe, die eine große Öffnung bereitstellt, um einem Beschäftigten des Gesundheitswesens Zugang zum Patienten zu gewähren. Ferner kann der Patient innerhalb der kegelstumpfförmigen Magnetbaugruppe geneigt werden, um die Zugänglichkeit des Patienten weiter zu verbessern. Obwohl dies den Grad der Patienteneinschließung verringert, erfordert es eine große Magnetbaugruppe, die eine große Axiallänge hat.
Ein weiterer Versuch, die Patienteneinschließung zu verringern, während doch ein Ganzkörperscannen gewährleistet wird, wird in der Internationalen Patentveröffentlichung WO 98/00726 offenbart. Bei dieser Anordnung wird eine toroidförmige Magnetbaugruppe verwendet, um eine Folge von Querschnittsbildern eines Gegenstandes zu formen und durch Abtasten ein vollständiges Bild zu formen.
EP 0359374 offenbart eine Magnetresonanzvorrichtung, die dadurch einen leichteren Zugang zu einem in Untersuchung befindlichen Körper ermöglicht, dass eine quergerichtete Magnetanordnung bereitgestellt wird, die mit Zwischenraum angeordnete Pole hat, die auf gegenüberliegenden Seiten eines Untersuchungsbereichs angeordnet sind, um ein statisches Magnetfeld zu erzeugen. Ein Patient auf einer Auflageplattform kann während des Bildgebens in einer Ebene, senkrecht zu dem statischen Magnetfeld, mit seiner oder ihrer Richtung von Kopf bis Fuß in einer beliebigen gewünschten Ausrichtung positioniert werden.
Die vorliegende Erfindung stellt eine verbesserte Magnetresonanz-Bildgebungstechnik zum Abbilden eines Bereichs eines Patienten bereit, die eine minimale Patienteneinschließung erfordert und die einen in Axialrichtung kurzen Magneten mit großer Bohrung bereitstellt, der es ermöglicht, dass der Patient und der Magnet im Verhältnis zueinander in drei Dimensionen und in relativer Neigung positioniert werden, um zu ermöglichen, dass der gewünschte Bereich eines Patienten im homogensten Bereich des Magnetfeldes innerhalb der Bohrung des Magneten angeordnet wird. Das Anordnen der Mitte der abzubildenden Anatomie von Interesse in der Mitte des Homogenitätsbereichs, d.h., im Bereich der höchsten Homogenität, sichert, dass ein Bild mit der höchsten Wiedergabetreue erzeugt wird. Die Vorrichtung nach der Erfindung wird in Anspruch 6 definiert. Ein entsprechendes Verfahren wird in Anspruch 1 dargelegt.
Bei der vorliegenden Erfindung kann entweder der Patient in drei Dimensionen innerhalb der Bohrung manövriert werden, oder die Magnetbaugruppe kann dreidimensional im Verhältnis zum Patienten bewegt werden, um die relative Positionierung zu gewährleisten. Ein zusätzlicher Vorzug der großen Bohrung des Magneten ist, dass es eine minimale Patienteneinschließung gibt, und für Beschäftigte des Gesundheitswesens ein guter Zugang zum abgebildeten Bereich des Patienten bereitgestellt wird.
Bei Magnetresonanz-Bildgebungssystemen des Standes der Technik auf der Grundlage in Axialrichtung kurzer Magneten ist, obwohl es eine gewisse Verbesserung der Zugänglichkeit des Patienten gibt, die Größe der Bohrung unzureichend, um zu ermöglichen, dass alle Bereiche des abzubildenden Patienten innerhalb des homogensten Bereichs angeordnet werden. In diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es, auf Grund der großen durch die Magnetbaugruppe bereitgestellten Bohrung, möglich, einen beliebigen Körperteil des Patienten innerhalb der homogensten Zone der Bildgebungsfeldzone abzubilden.
Die Bohrung des Magneten kann einen Durchmesser haben, der vorzugsweise größer ist als die doppelte Länge, gemessen zwischen dem Isozentrum der Brust einer Frau durchschnittlicher Größe und dem Scheitel ihres Kopfes. Der Bohrungsdurchmesser betragt bei einer bevorzugten Ausführungsform wenigstens 110 cm. Bei einer bevorzugten Ausführungsform betragt die Axiallänge der Bohrung weniger als 40 cm. Folglich beträgt bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Verhältnis des Durchmessers zur Axiallänge wenigstens 1,5.
Nach der vorliegenden Erfindung kann ein Patient in der Bohrung eines Magneten mit großer Bohrung so positioniert werden, dass der Patient im Verhältnis zur Achse der Magnetbaugruppe so geneigt ist, dass eine gewünschte Scheibe der Anatomie von Interesse des Patienten, die abzubilden ist, in einer bevorzugten Bildgebungsebene innerhalb der Bildgebungsfeldzone der Magnetbaugruppe angeordnet ist. Die Fähigkeit, den Patienten und die Magnetbaugruppe im Verhältnis zueinander zu neigen, ermöglicht es einem Beschäftigten des Gesundheitswesens, wegen des Anordnen der Scheibe der Anatomie von Interesse in einer Bildgebungsebene der höchsten Homogenität innerhalb der Bildgebungsfeldzone ein Bild einer gewünschten Scheibe der Anatomie von Interesse mit hoher Qualität zu gewinnen.
Folglich ermöglicht nach diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung die große Abmessung der Bohrung, dass ein Patient in einer geneigten Position innerhalb der Bohrung des Magneten abgebildet wird, um zu ermöglichen, dass ein Beschäftigter des Gesundheitswesens die Richtung der Bildgebungsebene so auswählt, dass sie mit der gewünschten Scheibe der abzubildenden Anatomie von Interesse übereinstimmt.
Bei der vorliegenden Erfindung wird ein Patient in der Bohrung des Magneten platziert, und danach findet eine relative Drehung zwischen dem Patienten und der Magnetbaugruppe statt derart, dass der Patient in der Bohrung in 3D (drei Dimensionen) relativ um einen Drehpunkt auf der Achse an der geometrischen Mitte der Bohrung gedreht wird, während die Anatomie von Interesse des Patienten in der Bildgebungsfeldzone der Magnetbaugruppe gehalten wird. Folglich kann nach der vorliegenden Erfindung ein Beschäftigter des Gesundheitswesens den Neigungswinkel auswählen, und bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann mehr als ein Bild mit unterschiedlichen Neigungswinkeln aufgenommen werden, wobei die Anatomie von Interesse des Patienten an der Mitte der Bildgebungsfeldzone, welche die höchste Homogenität hat, zentriert gehalten wird.
Folglich bietet nach der vorliegenden Erfindung die Neigung des Patienten und der Magnetbaugruppe im Verhältnis zueinander den Nutzen, zu ermöglichen, dass der Beschäftigte des Gesundheitswesens den Winkel der Bildebene in der Anatomie von Interesse des Patienten auswählt, und stellt dem Beschäftigten des Gesundheitswesens eine größere Zugänglichkeit zum abgebildeten Bereich des Patienten bereit.
Es werden mm Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen:
1a ein schematischer Längsschnitt einer Magnetbaugruppe des Standes der Technik und eine Seitenansicht der Patientin ist, welche die Versetzung zwischen der Mitte der Anatomie von Interesse und der geometrischen Mitte der Magnetbaugruppe zeigen,
1b eine schematische Querschnittsansicht des in 1a abgebildeten Magneten des Standes der Technik ist,
1c eine schematische Querschnittsansicht der in 1a und 1b abgebildeten Magnetbaugruppe des Standes der Technik ist, die einen Versuch illustriert, die Mitte der Anatomie von Interesse so neu zu positionieren, dass sie mit der geometrischen Mitte des Magneten übereinstimmt,
2a eine schematische Seitenansicht der Patientin ist, gezeichnet, um die Zonen unterschiedlicher Homogenität zu illustrieren, die innerhalb der Bohrung der Magnetbaugruppe vorhanden sind,
2b eine schematische Querschnittsansicht der Patientin ist, gezeichnet, um die Zonen unterschiedlicher Homogenität zu illustrieren, die innerhalb der Bohrung der Magnetbaugruppe vorhanden sind,
3a ein schematischer Längsschnitt einer Ausführungsform ist, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann,
3b eine schematische Querschnittsansicht der Ausführungsform von 3a ist, wobei die Mitte der Anatomie von Interesse, welche die zwei Brüste der Patientin umfasst, so angeordnet ist, dass sie mit der geometrischen Mitte des Magneten übereinstimmt,
3c eine schematische Querschnittsdarstellung der Ausführungsform von 3a ist, wobei die Mitte der Anatomie von Interesse, welche eine einzelne Brust der Patientin umfasst, so angeordnet ist, dass sie mit der geometrischen Mitte der Magnetbaugruppe übereinstimmt,
4 eine schematische Längsschnittansicht der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, welche die durch die Magnetbaugruppe bereitgestellte Flexibilität dabei illustriert, unterschiedliche Teile der menschlichen Anatomie abzubilden,
5 eine schematische Längsschnittansicht einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist,
6 eine schematische Längsschnittansicht einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, wobei die Magnetbaugruppe im Verhältnis zur Patientin geneigt ist,
7 eine schematische Längsschnittansicht der Ausführungsform von 6 ist, welche typische Umrissaufzeichnungen der Komponente B_z des Magnetfeldflussdichte-Vektors B(x, y, z) illustriert,
8 eine schematische Längsschnittansicht einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, wobei die Magnetbaugruppe vertikal angeordnet ist und die Patientin im Verhältnis dazu geneigt ist,
9 eine schematische Längsschnittansicht einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, wobei die Magnetbaugruppe gekippt ist und die Patientin in einer halb aufrechten Haltung angeordnet ist,
10 eine schematische Längsschnittansicht einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, wobei die Patientin auf dem Rücken (in Rückenlage) in der Bohrung der Magnetbaugruppe positioniert ist,
11 eine schematische Längsschnittansicht einer siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, wobei die Magnetbaugruppe einen rechteckigen Querschnitt hat und im Verhältnis zu einer auf dem Bauch liegenden Patientin geneigt ist,
12a eine Darstellung ist, die ein Verfahren zum Drehen der Magnetbaugruppe der Ausführungsform von 6, um zu ermöglichen, dass die Bildgebungsebene ausgewählt wird, illustriert,
12b eine Darstellung ist, die eine Anordnung für die Drehung der Magnetbaugruppe bei dem in 12a illustrierten Verfahren illustriert,
13 eine Darstellung ist, die ein alternatives Verfahren zum Neigen der Patientin und der Magnetbaugruppe in Verhältnis zueinander durch Drehen der Patientin innerhalb der Bohrung der Magnetbaugruppe illustriert, und
14 eine schematische Darstellung eine MR-Bildgebungssystems einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das die MR-Bildgebungsmagnetbaugruppe benutzt, ist,
Unter Bezugnahme auf 3a, 3b und 3c wird eine Magnetbaugruppe 40 mit vier Gruppen von Spulen illustriert. Wie zu erkennen sein wird, werden die Größe und die Komplexität der Magnetbaugruppe 40 in Berg auf die Zahl von Leitern sehr abhängig von der Spezifikation (Größe, Position) der „Bildgebungsfeldzone" 11 sein. Die Magnetbaugruppe von 3a, 3b und 3c umfasst erstens eine um die Bildgebungsfeldzone 11 angeordnete Gruppe von „Primärspule(n)" 30a, die den Hauptteil des statischen Magnetfeldes über der Anatomie von Interesse (z.B. einer Brust (2)) erzeugen. Die Spulen innerhalb der Primärspulengruppe sind aus Tieftemperatur- (~4°K bis 10°K/flüssiges Helium) Supraleitermaterial, wie beispielsweise Niob-Titan (NbTi) oder Niob-Zinn (Nb₃Sn), hergestellt. Diese Baugruppe kann ebenfalls eine zweite Gruppe von „Grobkorrekturspule(n)" 30b umfassen, die koaxial innerhalb der Primärspule(n) 30a angeordnet sind, und einige oder alle führen Ströme, die in der zu dem durch die Primärspule(n) geführten Strom entgegengesetzten Richtung fließen. Die Funktion der „Grobkorrekturspule(n)" 30b ist es, eine (grobe) Korrektur/Trimmung ersten Grades auf das durch die Primärspule(n) erzeugte Feld auszuüben. Die „Grobkorrekturspule(n)" 30b sind ebenfalls aus supraleitfähigen Tieftemperaturmaterialien hergestellt. Der dritte Satz von Spulen innerhalb dieser Baugruppe sind die „Feinkorrekturspule(n)" 30c. Diese Spulen sind viel näher an der „Bildgebungsfeldzone" 11 positioniert und ebenfalls koaxial in Bezug auf die Gruppen der Primär- 30a und der Grobkorrekturspulen 30b angeordnet, und ihre Funktion ist es, eine feine Korrektur/Trimmung auf das Feld innerhalb der Bildgebungsfeldzone 11 auszuüben. Falls gewünscht wird, den Grad der Feldhomogenität weiter zu steigern, kann möglicherweise ein vierter Satz von „feineren Korrekturspule(n)" 30d in die Baugruppe des Magneten eingeschlossen sein. Diese „feineren Korrekturspule(n)" können aus supraleitfähigen Hochtemperatur- (> 70°K bis 80°K/flüssiger Stickstoff) Materialien, wie beispielsweise YBCO (Yttrium-Barium-Kupfer-Oxid) oder BSCCO (Wismut-Strontium-Kalzium-Kupfer-Oxid), hergestellt sein und können dadurch viel näher zur Bildgebungsfeldzone 11 angeordnet sein, dass sie innerhalb der Flüssigstickstoffkammer 33 des Kryostaten platziert werden, um ihren Beitrag zum Vorgang der feineren Korrektur zu steigern. Und schließlich gibt es die Option, „Feinstkorrekturspule(n)" 37 innerhalb der Bohrung der Magnetbaugruppe zu positionieren, was die Form der Verwendung von in diesem Fall aus Kupfer-(Cu-) Material hergestellten Raumtemperatur-(RT-) Leitern annehmen könnte. Diese letzte Gruppe von Korrekturspulen kann dadurch noch näher in der Bildgebungsfeldzone 11 angeordnet werden, dass sie innerhalb der Zone 36 platziert werden, die ebenfalls anderen Untersystemen (z.B. die Gradientspule und die Hochfrequenzantenne) des MR-Scanners zugewiesen ist. Die Zone 36 liegt nicht innerhalb des Kryostaten, aber außerhalb der supraleitfähigen Magnetbaugruppe, und hat daher Raumtemperatur.
Die Primärspulengruppe 30a, die Grobkorrekturspulengruppe 30b und die Feinkorrekturspulengruppe 30c sind innerhalb einer Tieftemperaturkammer 31 bei ~4°K bis 10°K (d.h., dem Temperaturbereich von flüssigem Helium) angeordnet. Die Tieftemperaturkammer 31 wird von einer Wärmestrahlungsabschirmung 32 umschlossen, und die Wärmestrahlungsabschirmung 32 wird von einer Hochtemperaturkammer 33 bei 70°K bis 80°K (d.h., dem Temperaturbereich von flüssigem Stickstoff) umschlossen. Die Hochtemperaturkammer 33 wird von einer Vakuumkammer 34 umschlossen, die in einer äußeren Umhüllung 35 enthalten ist, die der umgebenden Raumtemperatur ausgesetzt ist.
Die Magnetbaugruppe 40 verjüngt sich in der Axiallänge zur Magnetachse hin, auf der die geometrische Mitte 28 des Magneten liegt. Diese Verjüngung verbessert den Zugang zum Patienten 1, der längs der Achse auf der Patientenpositioniervorrichtung 7 liegt. Die Mitte 6 der Anatomie von Interesse 2 stimmt mit der geometrischen Mitte 28 des Magneten überein. Folglich ist ein Beschäftigter 5 des Gesundheitswesens in der Lage, leicht auf die Anatomie von Interesse 2 des Patienten 1 zuzugreifen, während sie innerhalb der Bildgebungsfeldzone 11 der Magnetbaugruppe angeordnet ist.
In der Bohrung der Magnetbaugruppe 40 wird ein Bereich 36 für Raumtemperatur-Trimmspulen 37, Gradientspulen (nicht gezeigt) und Hochfrequenzspulen (nicht gezeigt) bereitgestellt, die erforderlich sind, wie ein Fachmann auf dem Gebiet der Magnetresonanz-Bildgebung gut verstehen wird.
Wie in 3b und 3c zu sehen ist, kann angesichts der großen Bohrung 27 der Magnetbaugruppe 40 die Patientin seitlich im Verhältnis zur Achse der Bohrung 27 innerhalb der Bohrung 27 manövriert werden, um die Mitte 6 der Anatomie von Interesse 2 so zu platzieren, dass sie mit der geometrischen Mitte 28 des Magneten übereinstimmt. 3a illustriert ebenfalls, dass die Patientin in einer beliebigen Richtung zur Achse geneigt werden kann. In 3b umfasst die Anatomie von Interesse beide Brüste 2a und 2b, während in 3c die Anatomie von Interesse eine einzelne Brust 2a umfasst. Um in der Lage zu sein, die Mitte der Anatomie von Interesse übereinstimmend mit der Achse 28 und folglich der Mitte 6 der Bildgebungsfeldzone 11 zu platzieren, muss die Bohrung des Magneten wesentlich größer sein als alles, was beim Stand der Technik verfügbar ist. Der Grund dafür, die Mitte der Anatomie von Interesse an der Mitte der Bildgebungsfeldzone 11 zu platzieren ist, dass die Mitte der Bildgebungsfeldzone eine Homogenität haben wird, die an deren Mitte am höchsten ist. Die Homogenität nimmt bei einer Bewegung weg von der Mitte allmählich ab. Folglich kann die höchste Wiedergabetreue dadurch erreicht werden, dass die Mitte der Anatomie von Interesse an der Mitte der Bildgebungsfeldzone platziert wird. Dieses selektive Positionieren der Anatomie von Interesse, um Bilder mit der höchstmöglichen Wiedergabetreue zu gewährleisten, ist im Stand der Technik nicht erwogen worden.
4 ist eine Illustration der Anordnung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche die durch die Magnetbaugruppe mit großer Bohrung bereitgestellte Flexibilität illustriert. Wie in dieser Figur zu sehen ist, kann die auf der Patientenpositioniervorrichtung 7 angeordnete Patientin 1 bewegt werden, um einen beliebigen Teil der Anatomie der Patientin an der geometrischen Mitte 28 des Magneten zu positionieren. So wird bei diesem Beispiel die Patientin von der Position zum Abbilden der Brüste zu einer Position zum Abbilden des Kopfes bewegt. Welcher Teil der Anatomie der Patientin auch immer zum Abbilden an der geometrischen Mitte platziert wird, die große Bohrung des Magneten ermöglicht es dem Beschäftigten 5 des Gesundheitswesens, leicht Zugang zur Anatomie von Interesse zu gewinnen. Um die relative Bewegung zwischen der Magnetbaugruppe 40 und der Patientin 1 zu gewährleisten, ist es möglich, Stellantriebsmittel (z.B. hydraulische, pneumatische, elektrische oder mechanische) bereitzustellen, um die Patientin auf der Patientenpositioniervorrichtung 7 innerhalb der Bohrung einer feststehenden Magnetbaugruppe 40 zu bewegen. Die Mittel können einen beliebigen geeigneten gesteuerten Stellantrieb zum Bewegen der Patientenpositioniervorrichtung 7 umfassen. Alternativ dazu kann die Patientenpositioniervorrichtung 7 unbeweglich gehalten werden, und die Magnetbaugruppe 40 kann in drei Dimensionen bewegt werden, um derart positioniert zu werden, dass ihre geometrische Mitte an der Mitte der Anatomie von Interesse positioniert ist. Die Magnetbaugruppe kann durch einen beliebigen geeigneten gesteuerten Stellantrieb bewegt werden, um eine Dreiachsensteuerung der Bewegung der Magnetbaugruppe 40 zu gewährleisten.
5 illustriert eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die Spulenfamilie 30 nur die Primärspulengruppe 30a, die Grobkorrekturspulengruppe 30b und eine einzelne Feinkorrekturspulengruppe 30c umfasst, die alle aus supraleitfähigem Tieftemperaturmaterial geformt und innerhalb der Tieftemperaturkammer 31 angeordnet sind. Diese Ausführungsform ist ansonsten ähnlich der ersten Ausführungsform.
6 illustriert eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die Patientin 1, wie bei der ersten und der zweiten Ausführungsform, in einer auf dem Bauch liegenden Position auf der Patientenpositioniervorrichtung 7 positioniert ist. Jedoch wird bei dieser Ausführungsform die Magnetbaugruppe der zweiten Ausführungsform in einem zur Patientin 1 geneigten Winkel verwendet, statt vertikal zu sein. Diese Konfiguration ermöglicht dem Beschäftigten 5 des Gesundheitswesens einen noch offeneren Zugang zur Patientin 1. Wie bei der ersten und der zweiten Ausführungsform ist die Patientin 1 in der auf dem Bauch liegenden Position positioniert, die eine bevorzugte Haltung während der MR-Bildgebung der Brust ist. Wie in 6 zu sehen ist, ist der Durchmesser der Magnetbaugruppe 40 ausreichend vergrößert, so dass ermöglicht wird, dass die Brust einer Patientin auf der Achse positioniert wird, während die Patientin in relativen Winkeln gedreht wird. Um dies zu erreichen, hat die Bohrung einen Radius, der größer ist als die Entfernung 13 zwischen dem Isozentrum der Brust 2 der Patientin 1 und dem Scheitel ihres Kopfes. Wie in 6 zu sehen ist, ermöglicht dies, dass die Patientin um das Isozentrum der Brust geschwenkt wird, um die Brust an der Mitte der Bildgebungsfeldzone 11 der Magnetbaugruppe 40 zu halten.
7 illustriert schematisch typische Umrissaufzeichnungen der Komponente B_z des Magnetflussdichte-Vektors B(x, y, z) für die Anordnung von 6.
8 illustriert eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche die gleiche Magnetbaugruppe wie bei der zweiten und der dritten Ausführungsform verwendet. Die Magnetbaugruppe ist, wie bei der zweiten Ausführungsform, vertikal angeordnet, aber bei dieser Ausführungsform ist die Patientin 1 in einer halb aufrechten Haltung geneigt auf einer Patientenpositioniervorrichtung 7 angeordnet. Diese Haltung ist ebenfalls eine bevorzugte Haltung bei der MR-Bildgebung der Brust. Daraus ist deutlich zu ersehen, dass für den Beschäftigten 5 des Gesundheitswesens ein freier und leichter Zugang zu den abgebildeten Brüsten bereitgestellt wird.
Unter Bezugnahme auf 9, die eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert, umfasst nun in dieser Anordnung die Magnetbaugruppe die gleiche Magnetbaugruppe 40, wie sie für die zweite, die dritte und die vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben wird. Die Magnetbaugruppe 40 ist gekippt, und die Patientin 1 ist in einer halb aufrechten Haltung vorgebeugt positioniert.
10 illustriert eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ähnlich der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, außer, dass sich die Patientin 1 in einer auf dem Rücken liegenden Position befindet.
11 illustriert eine siebente Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die Magnetbaugruppe 400 einen rechteckigen Querschnitt statt des verjüngten Querschnitts der vorhergehenden Ausführungsformen hat. Ansonsten ist die allgemeine Struktur der Magnetbaugruppe die gleiche. Die Magnetbaugruppe umfasst eine supraleitfähige Spulenfamilie 300, die eine Primärspulengruppe 300a, eine Grobkorrekturspulengruppe 300b und eine Feinkorrekturspulengruppe 300c umfasst, angeordnet in einer Tieftemperaturkammer 310, die von einer Wärmestrahlungsabschirmung 320 umschlossen wird. Die Wärmestrahlungsabschirmung 320 ist von einer Hochtemperaturkammer 330 umschlossen, die wiederum von einer Vakuumkammer 340 umschlossen ist. Die Vakuumkammer 340 ist innerhalb einer Umhüllung 350 eingeschlossen, die der umgebenden Raumtemperatur ausgesetzt ist. In Radialrichtung nach innen von der supraleitfähigen Spulenfamilie 300 wird ein Bereich 360 für die Raumtemperatur-Trimmspulen (nicht gezeigt), die Gradientspulen (nicht gezeigt) und die Hochfrequenzspulen (nicht gezeigt) bereitgestellt.
Wie in 11 zu sehen ist, ist der Beschäftigte 5 des Gesundheitswesens, selbst bei einer Magnetbaugruppe 400 mit rechteckigem Querschnitt, auf Grund der kurzen Axiallänge der Magnetbaugruppe in der Lage, leichten Zugang zur Anatomie von Interesse 2 zu gewinnen. Dies ist insbesondere so, wenn die Magnetbaugruppe und die Patientin im Verhältnis zueinander geneigt sind.
12a illustriert ein Verfahren zum Neigen der Patientin und der Magnetbaugruppe der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Verhältnis zueinander. Innerhalb der Bohrung ist die Bildgebungsfeldzone scheibenförmig und zentriert auf der geometrischen Mitte der Magnetbaugruppe. Aus 12a ist zu ersehen, dass eine beliebige Anatomie von Interesse an der Mitte der Bildgebungsfeldzone im Bereich der höchsten Homogenität positioniert werden kann und die Position und die relative Richtung der Bildebene in der Anatomie von Interesse durch die relative Neigung der Patientin und der Magnetbaugruppe ausgewählt werden können. Dies ermöglicht, dass ein Beschäftigter des Gesundheitswesens die Bildebene auswählt. Wie in 12a zu sehen ist, erstreckt sich die Bildgebungsfeldzone 11 eher in Radial- als in Axialrichtung innerhalb der Bohrung. Die Homogenität innerhalb der Bildgebungsfeldzone nimmt über die Bildgebungsfeldzone allmählich ab, und da die Radiallänge größer ist als die Axiallänge der Bildgebungsfeldzone, ist die Homogenität in der Radialrichtung größer als in der Axialrichtung. Daher neigt die Homogenität innerhalb einer transaxialen (quer liegenden) Ebene dazu, verhältnismäßig besser zu sein als in anderen Bildgebungsebenen (z.B. einer Sagittalebene, einer Koronarebene oder einer schiefen Ebene) innerhalb der Bildgebungsfeldzone. Folglich kann ein Beschäftigter des Gesundheitswesens auswählen und Gebrauch machen von der Bildgebungsebene mit der höchsten Homogenität (z.B. der Querebene) und im Ergebnis dessen ein Bild der Anatomie von Interesse mit einer noch mehr verbesserten Wiedergabetreue gewinnen.
12b illustriert eine Anordnung zum Erreichen der Drehung der Magnetbaugruppe 40 um eine Schwenkachse 500, die mit der Mitte der Bildgebungsfeldzone der Magnetbaugruppe 40 übereinstimmt, Wie in 12b zu sehen ist, umfassen die Mittel zum Drehen des Magneten zwei schwenkbare Tragelemente 501 und 502 und einen Stellantrieb 503. Es kann ein beliebiger geeigneter Stellantrieb verwendet werden, um die Magnetbaugruppe 40 in den Schwenktragelementen 501 und 502 zu drehen.
13 illustriert ein alternatives Verfahren zum Erreichen der Drehung der Patientin 1 und der Magnetbaugruppe 40 im Verhältnis zueinander. Bei dieser Ausführungsform wird die Patientin auf einer Patientenpositioniervorrichtung 7 gehalten, und die Patientenpositioniervorrichtung 7 ist so angebracht, dass sie innerhalb der Bohrung relativ drehbar ist. Die Patientenpositioniervorrichtung 7 kann durch eine geeignete Stütze gehalten und durch einen beliebigen geeigneten Stellantrieb unter der Steuerung eines beliebigen geeigneten Steuerungsmittels angetrieben werden. Wie in 13 zu sehen ist, ist die relative Drehung vorzugsweise dazu in der Lage, eine beliebige Anatomie von Interesse der Patientin an der geometrischen Mitte der Magnetbaugruppe 40 zu halten. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die dreidimensionale Bewegung der Patientenpositioniervorrichtung 7 innerhalb der Bohrung und die relative Drehung der Patientenpositioniervorrichtung 7 in der Bohrung ermöglicht werden. Eine geeignete Gruppierung von Stellantrieben und zugeordneten Steuergeräten kann verwendet werden, um diese Bewegung der Patientenpositioniervorrichtung 7 zu erreichen.
In den beiden Ausführungsformen von 12a, 12b und 13 können die Patientin und die Magnetbaugruppe im Verhältnis zueinander um die Achse der Bohrung positioniert oder im Verhältnis zur Achse geneigt werden, bevor die Patientin in die Bohrung eingeschoben wird, d.h., vor der relativen Bewegung der Magnetbaugruppe und der Patientin längs der Achse der Bohrung. Alternativ dazu kann das relative Positionieren erfolgen, sobald sich die Patientin in der Bohrung befindet. Bei den weiter oben illustrierten Ausführungsformen ist der Durchmesser 38 ausreichend groß, um eine Patientin 1 innerhalb der Bohrung aufzunehmen und das Positionieren eines beliebigen abzubildenden Teils der Patientin auf der Achse 28 der Bohrung zu positionieren. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat die Bohrung des Magneten einen Durchmesser 38, der größer ist als die doppelte Länge 13, gemessen zwischen dem Zentrum 6 der Brust einer Frau mit einer durchschnittlichen Größe und dem Scheitel ihres Kopfes. Dementsprechend beträgt der Durchmesser 38 der Bohrung bei der bevorzugten Ausführungsform wenigstens 110 cm. Die Axiallänge 39 der Bohrung beträgt maximal 40 cm. Der Gesamtaußendurchmesser (nicht gezeigt) der Magnetbaugruppe liegt im Bereich von 2,0 bis 2,5 Meter. Es ist folglich zu sehen, dass die Magnetbaugruppe, obwohl sie in Radialrichtung groß ist, in Axialrichtung kurz ist. Die Verwendung großer Radialabmessungen sichert, dass eine große Bohrung bereitgestellt werden kann, um ein flexibles MR-Bildgebungssystem bereitzustellen, das einen beliebigen Teil des Körpers abbilden kann, während es Beschäftigten 5 des Gesundheitswesens einen Zugang zu diesem Teil des Körpers ermöglicht.
Aus den vorstehenden Ausführungsformen ist zu sehen, dass die in Axialrichtung kurze Magnetbaugruppe mit großer Bohrung das bevorzugte Positionieren der Anatomie von Interesse ermöglicht. Zum Beispiel besteht eine große Übereinstimmung auf dem Gebiet des Gesundheitswesens, dass das Abbilden der weiblichen Brust ausgeführt wird, wenn sich die Patientin in einer auf dem Bauch liegenden Position befindet, wobei die weibliche Brust unter der Schwerkraft natürlich hängt. Die halb aufrechte Position ist aus dem gleichen Grund ebenfalls eine bevorzugte Haltung und ebenfalls eine bequeme Haltung für die Patientin. Aus den vorstehenden Ausführungsformen ist zu sehen, dass solche Haltungen gewährleistet werden, während die Anatomie von Interesse innerhalb des homogensten Bereichs des Magnetfeldes gehalten wird.
Aus den vorstehenden Ausführungsformen wäre ebenfalls offensichtlich, dass die Magnetbaugruppe mit großer Bohrung für Beschäftigte des Gesundheitswesens während der Bildgebung einen vollkommen freien Zugang zur Patientin ermöglicht. Der Zugang zur Patientin ist sehr wünschenswert zum Zweck der Durchführung von:

(a) diagnostischen Interventionsverfahren, z.B. einer Feinnadelbiopsie oder Kernbiopsie unter MR-Bildgebungsführung, d.h., das Verfahren wird ausgeführt während einer Bildgebung in Echtzeit oder nahezu Echtzeit,
(b) offenen chirurgischen Behandlungsverfahren, z.B. Lumpektomie, und
(c) minimal invasiven Behandlungsverfahren, z.B. Entfernung von Tumoren unter Verwendung von örtlich begrenzter Laser-, Hochfrequenzenergie und fokussierter Ultraschallenergie.

Die in Axialrichtung kurze Magnetbaugruppe mit großer Bohrung ermöglicht ebenfalls das Abbilden einer Anatomie von Interesse, während sie untersucht wird. Zum Beispiel ist es sehr wünschenswert, dazu in der Lage zu sein, die Funktionen des Herzen, des kardiovaskulären Systems und des Skelettsystems abzubilden und zu untersuchen, während sich der Patient z.B. auf einem Heimtrainer bewegt.
Ein MR-Bildgebungssystem, das die Magnetbaugruppe 40 (oder 400) nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einschließt, wird nun unter Bezugnahme auf 14 beschrieben. Die supraleitfähige Magnetbaugruppe 40, die zusammen mit den anderen Untersystemen des MR-Bildgebungssystems in der Zone 36 untergebracht ist (d.h., den Raumtemperatur-Trimmspulen 37, den Gradientspulen (nicht gezeigt) und den HF-Spulen (nicht gezeigt)), wird als „MR-Vorderende" 50 bezeichnet. Außer der Magnetbaugruppe 40 hat das MR-Bildgebungssystem von 14 eine herkömmliche Form.
Eine Magnetenergieversorgung 48 wird bereitgestellt, um das Magnetfeld der Magnetbaugruppe 40 durch Anlegen von Strom an die Spulen der Magnetbaugruppe ansteigen (oder absteigen) zu lassen. Die Trimmenergieversorgung 49 stellt den Strom innerhalb der Raumtemperatur-Trimmspulen 37 (auch als „Feinstkorrekturspulen" bezeichnet) ein, was folglich die Homogenität der Magnetbaugruppe einstellt. Eine Tieftemperatur-Kühlvorrichtung 47 wird bereitgestellt, um die Tieftemperaturfluids innerhalb des Magneten zu kühlen, um ein Verdampfen der Tieftemperaturfluids und die damit verbunden Kosten zu beseitigen. Die Trimmenergieversorgung 49, die Magnetenergieversorgung 48 und die Tieftemperatur-Kühlvorrichtung 47 stehen alle unter der Steuerung eines Prozessors 53 innerhalb einer Steuerungseinheit 60.
Durch die X-, Y- und Z-Gradientspulen (die nicht gezeigt werden, aber innerhalb der Zone 36 untergebracht sind und einen Teil des MR-Vorderendes 50 bilden), die durch die X-, Y- und Z- Gradientverstärker 43, 44 und 45 angesteuert werden, werden Gradientmagnetfelder erzeugt Durch eine Gradientwellenform-Schaltung 55, die ein Teil der Steuerungseinheit 60 ist, werden Gradientwellenformen erzeugt.
Durch einen HF-Erreger 56 in Verbindung mit einem Frequenzsynthesizer 57 werden HF-Wellenformen erzeugt Die HF-Wellenformen werden zu einem HF-Leistungsverstärker 46 weitergeleitet, um verstärkt zu werden. Die verstärkten HF-Signale werden durch einen Sende-Empfangs-(TR-) Schalter 51 geleitet, um die HF-Spule (die nicht gezeigt wird, aber innerhalb der Zone 36 untergebracht ist und einen Teil des MR-Vorderendes 50 bildet) anzusteuern. Da die gleiche HF-Spule sowohl zum Senden von HF-Energie in den Patienten als auch zum Empfangen der Magnetresonanzsignale zurück vom Patienten verwendet werden kann, ist das Bereitstellen des TR-Schalters 51 notwendig. Ein rauscharmer Vorverstärker 52 wird bereitgestellt, um die durch die HF-Spule aufgefangenen Magnetresonanzsignale zu verstärken, wenn diese im „Empfangsmodus" arbeitet. Das durch den Verstärker 52 verstärkte Signal wird durch einen HF-Mischer 59 innerhalb der Steuerungseinheit 60 auf eine Frequenz gemischt, wo sie in einem Datenerfassungssystem 58 innerhalb der Steuerungseinheit 60 abgetastet und zur weiteren Verarbeitung durch den Prozessor 53 in digitale Form umgewandelt werden kann.
Der Prozessor 53 organisiert all die verschiedenen Untersysteme. Sobald die Daten durch das Datenerfassungssystem 58 wieder empfangen worden sind, verwendet der Prozessor 53 typischerweise eine Fourier-Transformation, um ein oder mehrere Querschnittsbild(er) des Patienten zu rekonstruieren. Die Bilder werden auf einer Platte 54 gespeichert und können ebenfalls auf eine Filmeinheit 61 ausgegeben werden. Eine Steuerkonsole und Anzeige 42 wird bereitgestellt, um einem Bediener zu ermöglichen, das System zu steuern, während der Patient überwacht wird. Die Bilder können ebenfalls auf der Steuerkonsole und Anzeige 42 angezeigt werden, sowohl zur Diagnose als auch zum Überwachen der Bilderfassung.
Obwohl die vorliegende Erfindung weiter oben unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen beschrieben worden ist, wird es einem Fachmann auf dem Gebiet offensichtlich sein, dass Modifikationen innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung möglich sind.
Einem Fachmann auf dem Gebiet der Magnetgestaltung für die MR-Bildgebung wäre es offensichtlich, dass zum Steuern der Ausdehnung des durch den Magneten erzeugten Magnetfeldes und zum Verhindern einer Streuung des Feldes über die Grenzen eines gegebenen Raumes (d.h., des Raumes, in dem sich der Magnet befindet) hinaus aktive und/oder passive Magnetabschirmungsverfahren, wie beispielsweise die in GB 2285313 beschriebenen, verwendet werden können.
Einem Fachmann auf dem Gebiet der Magnetgestaltung für die MR-Bildgebung wäre es ebenfalls offensichtlich, dass zum Halten des Magneten der vorliegenden Erfindung bei niedrigen Temperaturen, zusätzlich zur Verwendung von flüssigem Helium und flüssigem Stickstoff, eine oder mehrere Tieftemperatur-Kühlvorrichtungen verwendet werden können oder der Magnet der vorliegenden Erfindung ohne die Verwendung jeglicher Tieftemperaturfluids ausschließlich durch eine oder mehrere Tieftemperatur-Kühlvorrichtung(en) gekühlt werden könnte.

Claims

Magnetresonanz-Bildgebungsverfahren zum Bereitstellen eines Bildes einer Anatomie von Interesse (2), die einen Teil eines Patienten (1) umfasst, unter Verwendung einer Magnetbaugruppe (40), die eine sich längs einer Achse erstreckende Bohrung (27) bildet, in welche die Anatomie von Interesse (2) gebracht werden kann, und mehrerer koaxial angeordneter Spulen (30a, b, c, d), welche die Bohrung (27) umgeben, wobei die Bohrung (27) einen minimalen Durchmesser (38) hat, der größer ist als die Axiallänge (39) der Bohrung (27), wobei das Verfahren Folgendes umfasst: dreidimensionales Anordnen einer Plattform, auf welcher der Patient gehalten wird, oder der Magnetbaugruppe (40) so, dass eine vordefinierte Mitte (6) der Anatomie von Interesse (2) an einer Mitte (28) einer Bildgebungsfeldzone (11) der Magnetbaugruppe (40) auf der Achse der Bohrung (27) in der Bohrung (27) angeordnet wird, relatives Drehen der Plattform und der Magnetbaugruppe (40) um einen Drehpunkt (28), der mit der Mitte (28) der Bildgebungsfeldzone (11) übereinstimmt, um zu ermöglichen, dass ein Bild der Anatomie von Interesse (2) aufgenommen wird, wenn die Plattform und die Achse der Bohrung wechselseitig geneigt sind, Induzieren eines Stromflusses in den Spulen (30a, b, c, d), um so in der Bildgebungsfeldzone (11) innerhalb der Bohrung (27) ein wesentlich homogenes Magnetfeld zu erzeugen, Formen von Gradienten-Magnetfeldern in der Bildgebungsfeldzone (11), Erzeugen von HF-Feldern in der Bildgebungsfeldzone (11), Empfangen eines Magnetresonanzsignals von der Anatomie von Interesse (2) in der Bildgebungsfeldzone (11) und Verarbeiten des Signals, um ein Bild der Anatomie von Interesse (2) bei der Neigung zu erzeugen.
Magnetresonanz-Bildgebungsverfahren nach Anspruch 1, das ferner Folgendes einschließt: relatives Drehen des Patienten (1) und der Magnetbaugruppe (40) um den Drehpunkt (28), um die Anatomie von Interesse (2) des Patienten (1) in der Bildgebungsfeldzone (11) der Magnetbaugruppe (40) zu halten und zu ermöglichen, dass ein Bild der Anatomie von Interesse (2) bei einer zweiten Neigung aufgenommen wird, Induzieren eines Stromflusses in den Spulen (30a, b, c, d), um so in der Bildgebungsfeldzone (11) innerhalb der Bohrung (27) ein wesentlich homogenes Magnetfeld zu erzeugen, Formen von Gradienten-Magnetfeldern in der Bildgebungsfeldzone (11), Erzeugen von HF-Wellenformen in der Bildgebungsfeldzone (11), Empfangen eines Magnetresonanzsignals von der Anatomie von Interesse (2) in der Bildgebungsfeldzone (11); und Verarbeiten des Signals, um ein zweites Bild der Anatomie von Interesse (2) bei der zweiten Neigung zu erzeugen.
Magnetresonanz-Bildgebungsverfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der Durchmesser (38) der Bohrung (27) wenigstens 110 cm beträgt.
Magnetresonanz-Bildgebungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Axiallänge (39) der Bohrung (27) weniger als 40 cm beträgt.
Magnetresonanz-Bildgebungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Magnetbaugruppe (40) näher zur Achse der Bohrung (27) eine verringerte Axiallänge (39) hat.
Magnetresonanz-Bildgebungsvorrichtung zum Bereitstellen eines Bildes einer Anatomie von Interesse (2), die einen Teil eines Patienten (1) umfasst, wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst: eine Magnetbaugruppe (40), die eine sich längs einer Achse erstreckende Bohrung (27) bildet, in welche die Anatomie von Interesse (2) gebracht werden kann, und mehrere koaxial angeordnete Spulen (30a, b, c, d), welche die Bohrung (27) umgeben, wobei die Bohrung (27) einen minimalen Durchmesser (38) hat, der größer ist als die Axiallänge (39) der Bohrung (27), eine Plattform zum Halten des Patienten Mittel zum dreidimensionalen Anordnen der Plattform oder der Magnetbaugruppe (40) so, dass eine vordefinierte Mine (6) der Anatomie von Interesse (2) an einer Mitte (28) einer Bildgebungsfeldzone (11) der Magnetbaugruppe (40) auf der Achse der Bohrung (27) in der Bohrung (27) angeordnet wird, und zum relativen Drehen der Plattform und der Magnetbaugruppe (40) um einen Drehpunkt (28), der mit der Mitte (28) der Bildgebungsfeldzone (11) übereinstimmt, um zu ermöglichen, dass ein Bild der Anatomie von Interesse (2) aufgenommen wird, wenn die Plattform und die Achse der Bohrung wechselseitig geneigt sind, Strommittel (48) zum Induzieren eines Stromflusses in den Spulen (30a, b, c, d), um so in der Bildgebungsfeldzone (11) innerhalb der Bohrung (27) ein homogenes Magnetfeld zu erzeugen, Mittel (43, 44, 45) zum Formen von Gradienten-Magnetfeldern in der Bildgebungsfeldzone (11), HF-Erzeugungsmittel zum Erzeugen von HF-Feldern in der Bildgebungsfeldzone (11), Empfangsmittel zum Empfangen eines Magnetresonanzsignals von der Anatomie von Interesse (2) in der Bildgebungsfeldzone (11); und Verarbeitungsmittel, dafür eingerichtet, das empfangene Signal zu verarbeiten, um ein Bild der Anatomie von Interesse (2) bei der Neigung zu erzeugen.
Magnetresonanz-Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Positioniermittel (7) Translationspositioniermittel zum relativen Translationspositionieren des Patienten (1) und der Magnetbaugruppe (40) umfasst, so dass sich der Patient (1) in der Bohrung (27) befindet, wobei die Mitte (28) der Anatomie von Interesse (2) mit dem Drehpunkt (28) übereinstimmt.
Magnetresonanz-Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, wobei das Mittel zum Drehen dafür eingerichtet ist, ein relatives Drehen des Patienten (1) und der Magnetbaugruppe (40) um den Drehpunkt (28) zu ermöglichen, um die Anatomie von Interesse (2) in der Bildgebungsfeldzone (11) der Magnetbaugruppe (40) zu halten und zu ermöglichen, dass ein Bild der Anatomie von Interesse (2) bei einer zweiten Neigung aufgenommen wird, das Empfangsmittel dafür eingerichtet ist, ein Magnetresonanzsignal von der Anatomie von Interesse (2) in der Bildgebungsfeldzone (11) bei der zweiten Neigung zu empfangen, und das Verarbeitungsmittel dafür eingerichtet ist, das empfangene Signal zu verarbeiten, um ein zweites Bild der Anatomie von Interesse (2) bei der zweiten Neigung zu erzeugen.