DE69417155T2 - System für die bildgebende magnetische Resonanz - Google Patents

Description

• Diese Erfindung bezieht sich auf ein magnetisches Resonanzbildsystem (MRI) zur Erzeugung diagnostischer Bilder der inneren Organe eines Patienten.
• Es ist bekannt geworden, daß MRI-Systeme eine Isolation von externen Quellen elektromagnetischer Felder benötigen, wenn eine optimale Bildqualität durch die MRI diagnostischen Vorgänge erzielt werden sollen. Herkömmliche MRI-Systeme haben typischerweise eine Form von elektromagnetischer Isolationskammer verwendet, die im allgemeinen aus einem Raum besteht, der durch eine Kupferbeplankung oder ein leitendes Gittermaterial eingeschlossen ist, welches den Raum von unerwünschten Quellen elektromagnetischer Strahlung schützt sowie vor dem elektromagnetischen Rauschen, das in der Atmosphäre herrscht.
• Um den vollständigen Zweck des geschützten Raumes zu realisieren, verwenden diese Systeme eine Steuerung für den Kontrastmediumsinjektionsbereich des Systemes, der von dem Mediumsinjektor isoliert ist. Eine derartige Isolation wird durchgeführt, um eine unerwünschte elektromagnetische Strahlung, die durch die Systemsteuerung erzeugt wird, daran zu hindern, die zur Erzeugung der magnetischen Resonanzbilder verwendeten Signale zu stören.
• Die externe isolierte Anordnung der Systemsteuerung hat jedoch verschiedene Probleme in Verbindung mit der Installation und Bedienung dieses Systemes. Ein derartiges Problem ist die Notwendigkeit, eine Kommunikationsverbindung zwischen der extern angeordneten Steuerung und den Kontrastmediumsinjektoren vorzusehen, ohne eine von außen eindringende elektromagnetische Strahlung einzuführen. Das heißt, es besteht eine Notwendigkeit, elektrische Energieversorgungsleitungen für die Bedienung der Kontrastmediumsinjektoren sowie die Injektorschaltkreise vorzusehen, unter Aufrechterhaltung der Integrität der elektromagnetischen Abschottung.
• Ältere Versuche, dieses Problem zu lösen, umfassen das Bohren von Löchern in die Wand der elektromagnetischen Abschottung zur Einführung der notwendigen Leitungen oder alternativ, das Verlegen der Leitungen unter einem abgeschotteten Boden des Bilderzeugungsraumes. Diese Alternativen haben sich als wenig optimal herausgestellt, da durch die Anwesenheit der unterschiedlichen Versorgungskabel innerhalb des abgeschotteten Bilderzeugungsraumes eine Störstrahlung ergab. Hinzu kam, daß MRI-Systeme, die diese Lösung einsetzten, eine wesentliche Beschränkung auf einen Ort erforderten und daher nicht sehr portabel waren.
• Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes System zur Abgabe von Kontrastmedien bei der magnetischen Resonanzbilderzeugung vorzusehen, mit einer verringerten Interferenz zwischen dem magnetischen Feld, verwendet zur Erzeugung des magnetischen Resonanzbildes und den magnetischen Feldern, die durch Zusatzeinrichtungen erzeugt werden.
• Diese Aufgabe wird durch ein magnetisches Resonanzbildsystem zur Erzeugung diagnostischer Bilder der inneren Organe eines Patienten gemäß den Patentansprüchen 1 oder 2 gelöst. Dieses System hat eine verbesserte Kommunikationsverbindung zwischen einer extern angeordneten Systemsteuerung und der Injektionskopfsteuereinheit, die innerhalb der elektromagnetischen Isolationsbarriere für den magnetischen Bilderzeugungsraum angeordnet ist. Das System zeigt eine verringerte Interferenz zwischen dem magnetischen Feld, verwendet zur Erzeugung der diagnostischen Bilder und störenden Magnetfeldern, erzeugt durch die Zusatzeinrichtungen.
• Die Erfindung umfaßt ein verbessertes magnetisches Resonanzbildsystem, das die Menge der elektromagnetischen Interferenz verringert, welche vorher in MRI-Isolationsräumen zu finden war, bei gleichzeitiger Verbesserung der Portabilität und Einfachheit der Systeminstallation.
• Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung und Eigenschaften derselben ergeben sich aus den beigefügten Unteransprüchen.
• Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nun im Detail im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben, darin zeigt:
• Fig. 1 ein Blockdiagramm, welches das funktionelle Design des Systemes darstellt; und
• Fig. 2 ein Diagramm, das das System der vorliegenden Erfindung illustriert.
• Das System umfaßt eine Hauptsteuerung, die außerhalb des abgeschotteten Bilderzeugungsraumes angeordnet ist, in dem ein Injektionskopf für Kontrastmedium und eine separate Injektionssteuereinheit angeordnet sind. Die Systemsteuerung kommuniziert mit der Kopfsteuerungeinheit über externe und interne Sende-Empfänger, die eine Kommunikationsverbindung zur Überwindung der elektromagnetischen Isolationsbarriere des Bilderzeugungsraumes bilden.
• In der bevorzugten Ausführungsform wird diese Kommunikationsverbindung durch ein Fenster in der Isolationsraumabschottung erzeugt. Diese Fenster sind typischerweise in der Form eines Glaslaminates, das ein leitendes Drahtgeflecht enthält oder alternativ ein Fenster, welches mit einer dünnen Lage eines leitenden Materiales wie z. B. Gold beschichtet ist, um die Abschottungscharakteristika des Isolationsraumes aufrechtzuerhalten. Die Kommunikationsverbindung besteht aus elektromagnetischen Sendeempfängern, die in einem Frequenzbereich arbeiten, der das Fenster durchdringt, bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Integrität der Isolationsabschottung. Infrarot- oder elektromagnetische Energie im sichtbaren Bereich liefern die besten Resultate. Alternativ kann eine Fiberoptikkommunikationsverbindung verwendet werden, um die Kommunikationsverbindung herzustellen, da Fiberoptika keine elektromagnetische Strahlung erzeugen.
• Das System umfaßt auch eine Kontrastmediumsinjektionseinheit, die innerhalb des abgeschotteten Raumes angeordnet ist, welche einen separaten Kontrastmediumsinjektionskopf umfaßt, sowie eine Injektionskopfsteuereinheit. Der Kontrastmediumsinjektionskopf und insbesondere die Spritzenkolben sind in unmittelbarer Nähe zum Patienten angeordnet und liegen daher innerhalb des starken magnetischen Feldes, welches verwendet wird, um das magnetische Resonanzbild zu erzeugen. Die Kopfsteuereinheit, die die Arbeit des Injektionskopfes steuert, ist zwischen 3 und 5 m (10 bis 15 Fuß) von der Injektionskopfsteuer einheit entfernt angeordnet. Die Kopfsteuereinheit umfaßt elektrische Motoren, um die Kolben der Spritzen, verwendet für die Injektion des Patienten, zu steuern und zu betreiben. Ein nicht steifer Arbeitsantrieb verbindet die elektrischen Motoren und die Steuereinheit mit den Spritzenkolben, die an dem Injektionskopf angeordnet sind. In einer bevorzugten Form kann die Antriebsverbindung durch flexible Wellen hergestellt sein. Jede flexible Welle bildet eine mechanische Verbindung zwischen einem elektrischen Motor, der an der Kopfsteuereinheit angeordnet ist und einem Kolben der Spritzen an dem Injektionskopf. Alternativ könnte ein hydraulisches System verwendet werden, um die Kolben des Injektionskopfes zu steuern. In der bevorzugten Ausführungsform ist die flexible Antriebswelle aus einem Nichteisenmetall wie zum Beispiel Hartmessing hergestellt. Die Beabstandung der Kopfsteuereinrichtung und der Antriebsmotoren von dem Injektionskopf verringert die nachteiligen Effekte, die das Bilderzeugungsmagnetfeld auf die elektrischen Motoren der Injektoren hat und umgekehrt, die nachteiligen Effekte der störenden elektromagnetischen Strahlung, welche aus dem Betrieb der elektrischen Motoren entsteht, verwendet zur Steuerung und zum Betrieb der Kontrastmediumsinjektoren wird auch deutlich reduziert.
• Fig. 1 zeigt ein magnetisches Resonanzbildsystem und ist im allgemeinen mit 10 bezeichnet. Das MRI-System umfaßt eine Systemsteuerung 12, die einen Computer 14 und eine Batterieladeeinheit 16 umfaßt. Die Systemsteuerung 12 ist außerhalb des Bilderzeugungsraumes 17 angeordnet, wobei der Bilderzeugungsraum durch eine Abschottung 18 vor elektromagnetischen Interferenzen geschützt ist. Die Isolation kann durch eine vollständige Umschließung des Raumes mit Kupferblattmaterial oder etwas ähnlichem, einer leitenden Schicht wie z. B. ein Drahtgeflecht, erreicht werden. Die Kommunikationsleitung 20 verbindet die Systemsteuerung 12 mit einem externen Infrarot/optischen Kommunikatonssendeempfänger 22.
• Der abgeschottete Bilderzeugungsraum 17 umfaßt auch ein Patientenbetrachtungsfenster 24 in der Abschottung 18, welches es einem Betrachter ermöglicht, den Raum einzusehen, ohne die elektromagnetische Abschottung 18 zu durchbrechen. Das Fenster 24 kann gebildet sein durch einen Sandwichaufbau aus einem Drahtgittermaterial (nicht gezeigt) zwischen Glasscheiben oder durch Beschichtung des Fensters mit einer dünnen Schicht aus leitendem Material wie z. B. Gold (nicht gezeigt), um die Kontinuität der elektromagnetischen Abschottung 18 aufrechtzuerhalten.
• Ein Infrarot/optischer Kommunikationssendeempfänger 26 ist innerhalb des Bilderzeugungsraumes 17 an dem Betrachtungsfenster 24 gegenüber dem externen Kommunikationssendeempfänger 22 angeordnet, so daß der interne und externe Kommunikationssendeempfänger miteinander durch das Betrachtungsfenster kommunizieren, ohne Durchbrechung der elektromagnetischen Abschottung. Eine Kommunikationsverbindung 28, angeordnet innerhalb des abgeschotteten Bereiches, verbindet den internen Infrarot/optischen Sendeempfänger mit einer Kontrastmediumsinjektionssteuereinheit. Die Injektionssteuereinheit 30 wird vorteilhafterweise durch eine wiederaufladbare Batterie 32 angetrieben. Die Injektionssteuereinheit 30 umfaßt auch einen Steuerschaltkreis, der die elektrischen Motoren 35, 36 steuert, die auch innerhalb der Injektionssteuereinheit angeordnet sind. Die Injektionssteuereinheit liegt innerhalb einer elektromagnetischen Abschottung 37, um die unerwünschte elektromagnetische Strahlung, erzeugt durch die elektrischen Motoren, daran zu hindern, das magnetische Feld zu stören, welches verwendet wird, um das magnetische Resonanzbild zu erzeugen.
• Die Injektionssteuereinheit 30 ist getrennt von der Injektionskopfeinheit 38, durch einen Abstand, der so groß ist wie möglich. In der bevorzugten Ausführungsform beträgt dieser Abstand typischerweise 3 bis 5 m (10 bis 15 Fuß). Die Injektionskopfeinheit muß in unmittelbarer Nähe zu dem Patienten angeordnet sein, um den Abstand zu verringern, den das Kontrastmediumsfluid von den Kontrastmediumsinjektoren strömen muß. Die Injektionskopfeinheit 38 umfaßt eine Kontrastmediumsinjektionsspritze und Kolbeneinheiten 40, 42. Die Spritzen 40, 42 sind mit den elektrischen Motoren in der Injektionssteuereinheit durch flexible mechanische Antriebswellen 44, 46 jeweils verbunden. Die Antriebswellen sind aus einem Nichteisenmetall wie z. B. Hartmessing gemacht. Die Tren nung der elektrischen Motoren von dem Injektionskopf wie auch die zusätzliche elektromagnetische Abschottung führt zu einer verbesserten Systemleistung und der allgemein resultierenden Bildqualität. Zusätzlich führt die Verwendung einer Infrarot/optischen Kommunikationsverbindung zu einem System, das sowohl portabel als auch einfach zu verwenden ist.

Claims (7)

1. Magnetisches Resonanzbildsystem, umfassend:

a) einen vor elektromagnetischen Interferenzen geschützten Raum;

b) eine Systemsteuerung, die außerhalb des geschützten Raumes angeordnet ist;

c) einen Patienteninjektionsapparat, einschließlich Einrichtungen zur Steuerung des Injektionsapparates, angeordnet innerhalb des geschützten Raumes; und

d) eine Fiberoptik-Kommunikationsverbindung zwischen der Systemsteuerung und den Einrichtungen zur Steuerung des Injektionsapparates.

2. Magnetisches Resonanzbildsystem, umfassend:

a) einen vor elektromagnetischen Interferenzen geschützten Raum, der ein Sichtfenster einschließt, wobei das Sichtfenster die Schutzcharakteristika des Raumes aufrechterhält;

b) eine außerhalb des geschützten Raumes angeordnete Systemsteuerung;

c) einen Patienteninjektionsapparat innerhalb des geschützten Raumes und einschließlich Einrichtungen zur Steuerung des Injektionsapparates; und

d) eine drahtlose Kommunikationsverbindung zwischen der Systemsteuerung und den Einrichtungen zur Steuerung des Injektionsapparates, hergestellt durch das Fenster.

3. Magnetisches Resonanzbildsystem nach Anspruch 2, wobei die Kommunikationsverbindung elektromagnetische Strahlung durch das Sichtfenster sendet und empfängt.

4. Magnetisches Resonanzbildsystem nach Anspruch 3, wobei die Kommunikationsverbindung elektromagnetische Infrarotenergie sendet und empfängt.

5. Magnetisches Resonanzbildsystem nach Anspruch 3, wobei die Kommunikationsverbindung elektromagnetische Energie im sichtbaren Bereich sendet und empfängt.

6. Magnetisches Resonanzbildsystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Einrichtungen zur Steuerung des Injektionsapparates durch eine wiederaufladbare Batterie versorgt werden.

7. Magnetisches Resonanzbildsystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Injektionsapparat zwei Spritzen und Kolbeneinheiten einschließt, deren Spritzen mit elektrischen Motoren in den Einrichtungen zur Steuerung des Injektionsapparates über nicht-steife Antriebsverbindungen verbunden sind.