DE69615092T2 - Ein System zur Bilderzeugung durch magnetische Resonanz - Google Patents

Ein System zur Bilderzeugung durch magnetische Resonanz

Info

Publication number
DE69615092T2
DE69615092T2 DE69615092T DE69615092T DE69615092T2 DE 69615092 T2 DE69615092 T2 DE 69615092T2 DE 69615092 T DE69615092 T DE 69615092T DE 69615092 T DE69615092 T DE 69615092T DE 69615092 T2 DE69615092 T2 DE 69615092T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
gradient coil
patient
gradient
magnetic resonance
resonance imaging
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE69615092T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69615092D1 (de
Inventor
Michael A. Morich
Labros S. Petropoulos
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Philips Nuclear Medicine Inc
Original Assignee
Marconi Medical Systems Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Marconi Medical Systems Inc filed Critical Marconi Medical Systems Inc
Publication of DE69615092D1 publication Critical patent/DE69615092D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69615092T2 publication Critical patent/DE69615092T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/38Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field
    • G01R33/385Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field using gradient magnetic field coils
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/10Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges for stereotaxic surgery, e.g. frame-based stereotaxis
    • A61B90/14Fixators for body parts, e.g. skull clamps; Constructional details of fixators, e.g. pins
    • A61B90/17Fixators for body parts, e.g. skull clamps; Constructional details of fixators, e.g. pins for soft tissue, e.g. breast-holding devices
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • A61B90/37Surgical systems with images on a monitor during operation
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/34Trocars; Puncturing needles
    • A61B17/3403Needle locating or guiding means
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • A61B2034/107Visualisation of planned trajectories or target regions
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • A61B90/37Surgical systems with images on a monitor during operation
    • A61B2090/374NMR or MRI
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/285Invasive instruments, e.g. catheters or biopsy needles, specially adapted for tracking, guiding or visualization by NMR

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Gynecology & Obstetrics (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Neurosurgery (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Bilderzeugung durch magnetische Resonanz und ein Verfahren zur Bilderzeugung durch magnetische Resonanz mit diesem System zur Bilderzeugung. Sie findet insbesondere Anwendung in Verbindung mit der Bilderzeugung durch magnetische Resonanz am menschlichen Torso und wird mit besonderem Bezug darauf beschrieben. Es ist jedoch selbstverständlich, dass die vorliegende Erfindung ebenfalls anwendbar ist im Zusammenhang mit der Bilderzeugung von anderen Teilen der menschlichen Anatomie und mit der Bilderzeugung von nicht-menschlichen und nicht belebten Sachen.
  • Bei der Bilderzeugung mit magnetischer Resonanz werden Dipole selektiv in einem primären Magnetfeld ausgerichtet. Hochfrequenzpulse zur Anregung werden angewendet zur Stimulation von Resonanz in den ausgerichteten Dipolen, und Hochfrequenzsignale der magnetischen Resonanz werden von den in Resonanz schwingenden Dipolen empfangen. Pulse vor Gradientenmagnetfeldern werden angewendet zur Codierung der räumlichen Lage. Bei der Bilderzeugung des oberen Torsos, der das Herz und anderes sich bewegendes Gewebe enthält, ist eine Bildaufnahme mit hoher Geschwindigkeit vorteilhaft.
  • Um eine Bildaufnahme mit hoher Geschwindigkeit und eine hohe Auflösung zu fördern, sind Gradientenmagnetfelder mit hohen Schwenkraten vorteilhaft. Das bedeutet, dass Gradienten mit großer Stärke, die schnell an- und abgeschaltet werden können, die Zeit für die Datenaufnahme und die Auflösung verbessern. Jedoch ändern sich die Gradientenstärken umgekehrt proportional zum Quadrat des Radius der Gradientenspule und die gespeicherte Energie, eine kritische Größe für die Schwenkrate, ändert sich mit der fünften Potenz des Radius der Gradientenspule.
  • Um die Geschwindigkeit der Datenaufnahme bei Auflösung in anderen Teilen der Anatomie des menschlichen Körpers zu verbessern, wurden Gradientenspulen mit kleinerem Durchmesser verwendet, z. B. Kopfspulen oder Handgelenkspulen mit kleinerem Durchmesser. Jedoch ist die Breite der Schultern des Patienten die begrenzende Erkenntnis bei der Bilderzeugung des oberen Torsos. Um die Kenngrößen der Gradienten des magnetischen Felds im oberen Torso zu verbessern, wurden elliptische und planare Gradientenspulen verwendet.
  • Typisch ist der Durchmesser einer Kopfspule in der Größenordnung von 30 cm, wobei eine Ganzkörpergradientenspule ungefähr 65 cm im Durchmesser groß ist. Gradientenspulen mit größerem Durchmesser werden typisch in der Nähe der Hauptmagnetfeldspulen angeordnet, um den Durchmesser der Hauptmagnetfeldspulen zu minimieren. Wenn die Gradienten- und Hauptmagnetfeldspulen nahe beieinander angeordnet werden, neigen die Anordnungen der Gradientenspulen dazu, Wirbelströme in der Anordnung der Hauptmagnetfeldspulen zu erzeugen. Gradientenspulen zur Abschirmung werden typisch zwischen den Gradienten- und Hauptmagnetfeldspulen angeordnet, um Wirbelströme zu unterdrücken. Jedoch erhöhen die Gradientenspulen zur Abschirmung die Leistungsaufnahme der Gradientenspulen um einen Faktor von typisch zwei.
  • Es wurde (US-A-5365927) für die Anordnung der Gradientenspulen eines System zur Bilderzeugung mit magnetischer Resonanz vorgeschlagen, darin erste und zweiten Teilspulen aufzunehmen, die physikalisch durch einen Spalt getrennt und in der Gegend des Kopfes und des unteren Torsos eines Patienten angeordnet sind, um dadurch den Zugang zu einem Teil des Patienten in dem abzubildenden Volumen zu ermöglichen zur Unterstützung eines Arztes bei einer medizinischen Maßnahme.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein System zur Bilderzeugung mit magnetischer Resonanz eine primäre Anordnung von Magneten zur Erzeugung eines zeitlich konstanten magnetischen Felds innerhalb des Untersuchungsgebiets, eine Anordnung von Gradientenspulen zur Einprägung eines magnetischen Gradientenfelds durch das Untersuchungsgebiet hindurch und eine Hochfrequenzspule zum Empfang der Resonanzsignale aus dem Untersuchungsgebiet, wobei die Anordnung der Gradientenspulen erste und zweite Gradientenspulenteile umfasst, die physikalisch durch einen Spalt getrennt sind, die ersten und zweiten Teilspulen auf gegenüberliegenden Seiten des Untersuchungsgebiets angeordnet sind, die ersten und zweiten Gradientenspulenteile Windungen zur Erzeugung von magnetischen Gradientenfeldern entlang dreier im wesentlichensenkrechter Raumrichtungen haben, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Gradientenspulenteile wahlweise voneinander trennbar einen oberen und einen unteren Abschnitt hat.
  • Dies erleichtert die Aufnahme und das Herausnehmen des Patienten. Der untere Abschnitt mindestens eines Gradientenspulenteils kann fest an einer Patientenauflage angebracht sein und der obere Teil kann vom unteren Teil abzuheben sein.
  • Einer der Gradientenspulenteile kann sich um den Torso des Patienten unterhalb der Schultern herum erstrecken und der andere kann sich um den Kopf und den Hals oberhalb der Schultern herum erstrecken. Auf diese Art kann ein oberer Bereich des Torsos des Patienten mit einer Anordnung von Gradientenspulen abgebildet werden, die kleiner im Durchmesser als die Breite der Schultern des Patienten ist. Ein invasives medizinisches Instrument kann in einer ausgewählten Lage zu der Person zum Einführen durch den zwischenliegenden (interstitialen) Spalt angebracht sein. Vorzugsweise sind die Anordnungen der Gradientenspulen kreisförmig zylindrisch und der Spalt ist wenigstens die Hälfte des Durchmessers des zylindrischen Teils der Gradientenspule breit.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Bilderzeugung mit einem Magnetresonanzbilderzeugungssystem, das eine Magnetanordnung mit einer axialen Bohrung darin, eine Patientenauflage, die wahlweise in die axiale Bohrung einbringbar und aus dieser herausnehmbar ist, eine Gradientenspulenanordnung mit einem ersten Gradientenspulenteil und einem zweiten Gradientenspulenteil, die durch eine Lücke getrennt sind, wobei der erste und zweite Gradientenspulenteil jeweils fest an der Patientenauflage angebrachte untere Abschnitte und wahlweise von dieser abnehmbare obere Abschnitte hat, und eine Hochfrequenzspulenanordnung mit einem ersten, fest von der Patientenauflage zwischen dem ersten und dem zweiten Gradientenspulenteil gehaltenen Hochfrequenzspulenteil und einem oberen Teil, der wahlweise oberhalb eines oberen Körperteils des Patienten zwischen dem ersten und dem zweiten Gradientenspulenteils in der Lage einstellbar ist, wobei das Verfahren folgendes umfasst: Abnehmen der oberen Abschnitte der Gradientenspulenteile; Ausrichten des Patienten auf der Patientenauflage mit dem unterhalb der Schultern liegenden Körper des Patienten in einem der unteren Abschnitte der Gradientenspulenanordnung und mit dem Kopf und Hals des Patienten in dem anderen unteren Abschnitt der Gradientenspulenanordnung; Zusammenfügen der ersten und zweiten oberen Abschnitte der Gradientenspulenanordnung mit den ersten und zweiten unteren Abschnitten; Anbringen des oberen Teils der Hochfrequenzspulenanordnung über dem oberen Teil des Körpers des Patienten; Ausrichten mindestens des oberen Teils des Körpers des Patienten und der ersten und zweiten Gradientenspulenteile in der Bohrung; Durchführen einer Abfolge zur Bilderzeugung mit Magnetresonanz zur Erzeugung einer bildhaften Darstellung von mindestens dem oberen, des zwischen den ersten und zweiten Gradientenspulenteilen angeordneten Teils des Körpers des Patienten; und Darstellen nach Wahl mindestens eines Teils der elektronischen bildhaften Darstellung in Form einer dem Menschen verständlichen Anzeige.
  • Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der verbesserten Geschwindigkeit der Bilderzeugung und der Datenaufnahme bei einer Abbildung des Torsos.
  • Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass sie den Zugang zu dem Untersuchungsgebiet am Patienten vereinfacht, während gleichzeitig der Patient in einer bekannten Lage zu den Gradientenspulen verbleibt.
  • Die Erfindung wird nun weiter beispielshalber beschrieben, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen:
  • Fig. 1 eine veranschaulichende Darstellung eines Systems zur Bilderzeugung mit magnetischer Resonanz gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
  • Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht der Anordnung der Gradienten- und Hochfrequenzspule zeigt;
  • Fig. 3 eine detaillierte Ansicht eines Quadranten einer auf einer x- oder y-Gradientenspule verteilten Gradientenspulenwindung ist;
  • Fig. 4 ein bevorzugtes verteiltes Muster der Windung einer z- Gradientenspule veranschaulicht; und
  • Fig. 5 ein Schaubild der gespeicherten Energie gegenüber der Abmessung des zwischenliegenden Spalts für die Anordnungen der Gradientenspule des Systems gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
  • Gemäß Fig. 1 umfasst ein System zur Bilderzeugung mit magnetischer Resonanz Haupt- oder Primärmagnete 10. In der bevorzugten Ausführung sind die Haupt- oder Primärmagnete ringförmige Supraleitende Magnete, die an den verschiedenen gegenüberliegenden Enden der Anordnung in einem Heliumgefäß 12 angebracht sind. Das Gefäß für das flüssige Helium und die Magnete sind umgeben von mehreren Kälteschilden 14, die dazu beitragen, die supraleitenden Magnete bei supraleitenden Temperaturen zu halten und die Menge des verdampfenden Heliums zu minimieren. Die Anordnung der Magnete ist umgeben von einem torusförmigen Vakuumdewargefäß 16. Zwischen den gegenüberliegenden benachbarten Enden der Magnete sind Fenster 18 aus dem Vakuumdewargefäß, den Kälteschilden und dem Heliumgefäß ausgespart, um den Zugang zu dem Patienten zu erlauben. Das Heliumgefäß, die Kälteschilde und das Vakuumdewargefäß sind natürlich um das Fenster herum geschlossen, um ihre Vollständigkeit zu bewahren.
  • Das Vakuumdewargefäß und die Anordnung der Magnete geben eine zentrale Bohrung 20 vor. Eine Anordnung von Gradientenspulen, vorzugsweise eine Anordnung selbstabgeschirmter Ganzkörpergradientenspulen 22, ist entlang einer äußeren Umgebung der Bohrung 20 angeordnet. In der dargestellten Ausführung umfasst die Anordnung der Ganzkörpergradientenspulen 22 eine primäre Anordnung von Gradientenspulen 24 innerhalb der Bohrung, die x-, y- und z-Gankörpergradientenwindungen zur Erzeugung magnetischer Gradientenfelder entlang der x-, y- und z-Richtung umfasst. Eine Anordnung von Abschirmungsgradientenspulen 26 ist in dem Vakuumdewargefäß zur Auslöschung der sich in Richtung der Hauptmagneten ausbreitenden magnetischen Gradientenfelder angebracht. Eine Hochfrequenzabschirmung 30 verkleidet die innere Oberfläche der Anordnung von Gradientenspulen. Die Hochfrequenzabschirmung ist durchlässig für magnetische (kHz) Gradientenfelder, ist jedoch undurchlässig für (MHz) Hochfrequenzsignale. Eine Ganzkörperhochfrequenzspule 32, wie zum Beispiel eine in der Art eines Vogelkäfigs gestaltete Spule ist um eine innere Oberfläche der Hochfrequenzabschirmung 30 die Bohrung 20 umgebend angebracht.
  • Eine heraus fahrbare Patientenauflage 40 trägt eine zu untersuchende Person, eine einsetzbare Anordnung von Gradientenspulen 42 und eine einsetzbare Anordnung von Hochfrequenzspulen 44. Die Anordnung der Gradientenspulen 42 umfasst ein erstes oder Kopfteil der Gradientenspule 42a und ein zweites oder unterabdominales Gradientenspulenteil 42b.
  • Weiterhin gemäß Fig. 1 und weiterhin gemäß Fig. 2 umfasst der erste Gradientenspulenteil 42a einen unteren Teil 50a, der an der Patientenauflage 40 angebracht ist. Ein oberer selektiv abnehmbarer Teil 52a ist elektrisch und mechanisch mit dem unteren Teil 50a zur Bilderzeugung verbunden und gelockert und zur Vereinfachung des Zugangs des Patienten entfernt. In einer bevorzugten Ausführungsform sind der obere und untere Teil der Anordnungen der Gradientenspulen auf einem starren dielektrischen Spulenkörper aufgebaut. Die obere und untere Anordnung tragen zusammen ein Paar von x-Gradientenspulenanordungen wie in Fig. 3 gezeigt ist. Die x- und y-Gradientenspulen sind um 90º versetzt um die Mittelachse der Bohrung 20 angeordnet. Z- Gradientenspulen in der Form von kreisförmigen Ringen werden ebenso von dem dielektrischen Spulenkörper getragen. Elektrische Anschlüsse wie Metallstifte und Sockel sind in dem oberen und dem unteren Teil des Spulenkörpers eingebaut um einen elektrischen Übergang zwischen Teilspulen im oberen und unteren Teil zu bieten, wenn die Teilspulen zusammengesetzt sind.
  • Der zweite Teil der Gradientenspule 42b hat ebenso einen unteren Teil 50b, der auf der Patientenauflage 40 angeordnet ist und einen abnehmbaren oberen Teil 52b. Der obere und der untere Teil sind wiederum aus starrem dielektrischen Material gefertigt, auf dem x- und y-Gradientenspulen, vorzugsweise entsprechend der in Fig. 3 gezeigten Ausführung, zusammen mit ringförmigen z-Gradientenspulen laminiert sind. Elektrische Anschlüsse oder andere Verbinder bieten wiederum die elektrische Verbindung zwischen den Teilspulen auf dem oberen und dem unteren Teil nach dem Zusammensetzen.
  • Die Hochfrequenzspulen 44 in der gezeigten Ausführungsform umfassen eine untere Sattelspule 60, die auf der Patientenauflage in der Nähe und im wesentlichen angepasst an den Rücken des Patienten angeordnet ist. Eine obere Sattelspule 62 ist abnehmbar dicht neben dem Brustkorb des Patienten angebracht. Die obere Hochfrequenzspule weist vorzugsweise einen Bogen auf, der im wesentlichen der Krümmung des oberen Torsos des Patienten zwischen den Schultern entspricht. Alternativ kann die Hochfrequenzspule, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, eine kreisförmige Spule sein mit einem Durchmesser, der größer als die Schulterbreite des Patienten ist, oder eine elliptische Spule, deren große Halbachse zur Aufnahme der Schultern des Patienten und deren kleine Halbachse zur Aufnahme des Brustkorbs des Patienten ausgewählt ist.
  • In der bevorzugten Ausführungsform haben die beiden Teile der Gradientenspule 42a, 42b jeweils einen mittleren Durchmesser von 40-45 cm, wobei 42 cm bevorzugt werden. Die Teilspulen 42a und 42b werden um bis zu 30 cm voneinander getrennt, wobei 20- 30 cm Trennung bevorzugt werden. In dieser Weise beträgt der mögliche Abstand zwischen den getrennten Teilen der Gradientenspule vorzugsweise zwischen ¹/&sub2; und ³/&sub4; des Durchmessers der Gradientenspule.
  • Im Betrieb erzeugt eine Sequenzsteuerung 70 die geeigneten Impulse der Gradienten und Hochfrequenz für eine ausgewählte Sequenz der Bilderzeugung mit magnetischer Resonanz. Insbesondere werden die Charakteristiken der ausgewählten Sequenz zur Bilderzeugung mit magnetischer Resonanz von einem Speicher für Sequenzen 72 geladen und dort gespeichert sowie dazu verwendet, die Steuerungseinrichtung 74 für die Sequenz der Hochfrequenz und die Steuerungseinrichtung für die Gradientenimpulse 76 anzusteuern. Die ausgewählten Hochfrequenzsignalimpulse werden zu einem Hochfrequenzsender 80 geführt, der wahlweise mit der Ganzkörperhochfrequenzspule 32 und der einsetzbaren Hochfrequenzspule 44 verbunden werden kann.
  • Nachdem die magnetische Resonanz hervorgerufen worden ist, empfängt die einsetzbare Hochfrequenzspule 44 oder eine Oberflächenspule (nicht dargestellt) die Signale der magnetischen Resonanz und leitet diese zu einem digitalen Verstärker 82. Der digitale Verstärker 82 demoduliert und digitalisiert das Signal der magnetischen Resonanz. Ein Prozessor zur Rekonstruktion 84 rekonstruiert aus den empfangenen Signalen der magnetischen Resonanz eine bildliche Volumen- oder Schichtdarstellung. Ein Volumenbildspeicher 86 speichert ein oder eine Reihe von bildlichen Darstellungen aus dem Prozessor zur Rekonstruktion. Ein Videoprozessor 88 konvertiert ausgewählte Teile der bildlichen Darstellungen im Bildspeicher 86 in ein geeignetes Format zur Anzeige auf einem Monitor 90. Zum Beispiel kann der Videoprozessor ausgewählte Schichten eines Volumenbildes in ein zu Anzeige geeignetes Format umwandeln. Als eine weitere Möglichkeit kann der Videoprozessor die entsprechende Schicht in einer Reihe von zeitlich versetzten Bildern des Herzens auswählen, um eine bewegte bildliche Darstellung zu bieten, die ein bewegtes Bild der ausgewählten Schicht des Herzens, während das Herz schlägt, simuliert. Als noch ein weiteres Beispiel kann der Videoprozessor ein dreidimensionales Bild von dem ausgewählten Organ oder der Region zusammensetzen.
  • Beruhend auf der bildlichen Darstellung sind verschiedene medizinische Diagnosen und Behandlungen verfügbar. In der bevorzugten Ausführungsform ist ein nicht eisenhaltiges medizinisches Instrument, wie z. B. eine Biopsiepistole 100 auf der Patientenauflage 40 angebracht. Die Biopsiepistole ist einstellbar in Bezug auf den Patienten ausrichtbar, z. B. hinsichtlich der Höhe, des Winkels oder der axialen Position. In der bevorzugten Ausführungsform ist die Hochfrequenzspule 44 eine Sattelspule, die durch Leiter mit einem ausgedehnten freien Bereichen dazwischen vorgegeben ist. Das medizinische Instrument wird ausgerichtet, durch die freien Bereiche der Hochfrequenzspule hindurch zu verlaufen. In einer Ausführungsform erfassen elektromechanische Messfühler die Lageeinstellung der Biopsiepistole um eine elektrische Anzeige des ausgewählten Wegs der Biopsienadel bezüglich einem festen Koordinatensystem der Patientenauflage 40 zur Verfügung zu stellen. Mittels magnetischer Resonanz erfassbare Elemente, wie Kugeln aus Kupfersulfat, sind unterhalb des mittigen Bereichs in die Patientenauflage 40 eingearbeitet. Diese Markierungen für magnetische Resonanz erzeugen charakteristische entsprechende Elemente in den rekonstruierten bildlichen Volumendarstellungen, die in dem Bildspeicher 86 gespeichert sind. Die Markierungen für magnetische Resonanz bieten eine feste Beziehung zwischen dem rekonstruierten bildlichen Darstellungen und dem zuvor gewählten festen Bezugsrahmen der Patientenauflage 40. Ein Korrelationsrechner 102 für den Bezugsrahmen korreliert den Bezugsrahmen der bildlichen Darstellungen mit der Lage der Biopsiepistole 100 oder der eines anderen medizinischen Instruments. Insbesondere in der bevorzugten Ausführungsform erzeugt der Korrelationsrechner eine Anzeige des Wegs der Biopsiepistole in Bezug zu dem Bezugsrahmen des rekonstruierten Videobilds und führt diese Weginformation dem Bildspeicher 86 und dem Videoprozessor 88 zu. Der Videoprozessor überlagert den Weg der bildlichen Darstellung, um dem Mediziner eine direkte Anzeige des gewählten Wegs in Bezug zu den inneren Bereichen des Patienten zu bieten.
  • Verschiedene andere Techniken zur Korrelation der Lage der Biopsiepistole oder anderer medizinischer Instrumente mit dem Bezugsrahmen des Patienten und der Patientenauflage 40 werden ebenfalls betrachtet. Zum Beispiel kann das medizinische Instrument Sender für akustische, optische, Hochfrequenz- oder eine andere Strahlung tragen, die selektive Signale aussenden, die von den betreffenden an der Patientenauflage 40 in einer bekannten Beziehung zueinander angebrachten Empfängern aufgenommen werden. Durch Triangulation der von den Empfängern empfangenen Signale beruhend auf der Laufzeit, dem Einfallswinkel und dergleichen ist die exakte Position von jedem Sender in Bezug auf die Empfänger und damit das Koordinatensystem der Patientenauflage 40 vollständig berechenbar.
  • Das Fenster 18 erlaubt es dem Mediziner, die Biopsiepistole oder ein anderes medizinisches Instrument manuell auszurichten während dessen Weg auf dem Monitor 90 überwacht wird. Alternativ kann das Instrument auch ferngesteuert unter Verwendung von Servomotoren und dergleichen ausgerichtet werden. Sobald einmal der gewünschte Weg eingestellt ist, werden weitere Bilder durch den Weg angezeigt, um sicher zu gehen, dass der Weg nicht unerwünscht durch ein Organ oder Gewebe verläuft. Danach führt der Mediziner die Biopsienadel ein, z. B. entlang des Wegs mit einer Tiefe, die von der Anzeige auf dem Monitor 90 abgemessen wurde, um die Biopsie auszuführen. Als eine weitere Alternative kann die Biopsiepistole mit einer Feder oder einem Mechanismus angetrieben sein. Ebenfalls können weitere elektrisch gesteuerte medizinische Instrumente verwendet werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform erzeugen die Gradientenspulen ein Gradientenmagnetfeld von der Größenordnung von 80- 100 mT/m mit einer Anstiegszeit der Größenordnung von 250 us. Das erzeugte magnetische Gradientenfeld sollte in dem mittig zwischen den Spulen liegenden Untersuchungsgebiet linear sein, antisymmetrisch um den Ursprung entlang der z oder longitudinalen Achse und symmetrisch um den Ursprung herum bezüglich der x- und y-Achse, die zur z-Achse und untereinander senkrecht verlaufen. Für eine maximale Länge der Gradientenspulen von L und einem dazwischen liegenden Abstand von L&sub1; werden diese Charakteristiken der Gradienten von einer Stromverteilung erreicht, die auf die Gebiete von -L/2 bis -L&sub1;/2 und von L&sub1;/2 bis L/2 eingeschränkt ist.
  • Betrachtet man zuerst den Entwurf der z-Gradientenspule, dann verändert sich das resultierende Gradientenmagnetfeld linear entlang der z-Richtung und ist antisymmetrisch um den Ursprung herum am geometrischen Mittelpunkt des Zylinders. Die z- Komponente des Magnetfelds ist ebenfalls homogen in der Ebene, die senkrecht zu der z-Achse verläuft, d. h. in der transversalen Richtung. Weil es einen linearen Zusammenhang zwischen dem Strom und dem magnetischen Feld gibt, erfüllt die Stromdichte der Spule gleichermaßen die Symmetriebedingungen wie auch das magnetische Feld. Weiterhin verschwindet, weil die Gradientenspule eine endliche physikalische Ausdehnung hat, die Stromdichte außerhalb des Zylinders. Der Ausdruck für die Entwicklung in eine Fourierreihe um den geometrischen Mittelpunkt herum für die Stromdichte in diesem Entwurf ist:
  • wobei jna die Fourierkoeffizienten in den Ausdrücken und die sin kLnz cos k1nz die antisymmetrische Bedingung des Stroms um den Ursprung herum wiedergeben. Unterdrückt man Ströme in der Lücke L1 und außerhalb der physikalischen Ränder der Spule, dann begrenzt dies die Werte die von den kLn und k1n angenommen werden können. Daher ist die Menge der zulässigen Werte für kLn und k1n:
  • Es ist von den einschlägig in dieser Technik Verständigen zu beachten, dass auch andere Randbedingungen verwendet werden können, z. B. muss es nicht erforderlich sein, dass der Strom auf Null zurückgeht.
  • Weil der Ausdruck für das magnetische Feld die Fouriertransformierte der Stromdichte enthält, wird die Fouriertransformierte der Stromdichte mit der Form der Gleichung (1) berechnet. Die Paare der Fouriertransformierten für die jφa sind wie folgt festgelegt:
  • Betrachtet man den oben angegebenen Ausdruck, dann ist die Fouriertransformierte von jφa(z):
  • mit:
  • Es sollte bemerkt werden, dass die Abhängigkeit der Ψn(k) vom Vorzeichen der k folgendermaßen aussieht:
  • Ψn(-k) = -Ψn(k) (6).
  • Aus dem Ausdruck für die Fourierkomponenten des Stroms, ergibt sich das magnetische Feld in Ausdrücken der Fourierkoeffizienten zu:
  • Weil Ψn(k) eine ungerade Funktion von k ist, wird das Integral der Gleichung (7) verschwinden, soweit die komplexe Exponentialfunktion lediglich eine gerade Funktion in k ist. Dementsprechend kann durch Ersetzen der eikz durch i·sin(k·z) die Gleichung (7) für das magnetische Feld ausgedrückt werden durch:
  • Verwendet man die Beziehung:
  • dann wird die gespeicherte magnetische Energie Wm gegebenen durch:
  • Ausgehend vom Ausdruck für das magnetische Feld und die darin gespeicherte Energie wird ein Funktional ε definiert als:
  • Minimieren von e hinsichtlich der jna definiert ein Gleichungssystem für die jn'a als:
  • oder:
  • Wird die unendliche Summe bei M Termen abgeschnitten, ergibt sich die Matrixdarstellung der Gleichung (12b) als:
  • JaC = λD (13a),
  • oder:
  • Ja = λDC&supmin;¹ (13b),
  • wobei Ja eine 1 · M Matrix oder ein Vektor, C eine M · M Matrix, λ eine 1 · M Matrix oder ein Vektor und D eine N · N Matrix ist. Die Lagrange-Multiplikatoren können unter Verwendung des Ausdrucks für das magnetische Feld gefunden werden. Damit wird die Matrixdarstellung für das magnetische Feld zu:
  • Bz(rj) = Σ j Djn (14a),
  • oder:
  • Bz = JaDt (14b),
  • wobei Bz eine 1 · N Matrix oder ein Vektor ist und das hochgestellte t das Symbol für die Transponierte der Matrix ist. Durch Ersetzen von Ja aus Gleichung (13b) in Gleichung (14b) wird der Ausdruck für das magnetische Feld zu:
  • Bz = λDC&supmin;¹Dt (15),
  • was auf folgende Bestimmungsgleichung für die Lagrange- Multiplikatoren führt:
  • λ = Bz DC&supmin;¹Dt &supmin;¹ (16),
  • vorausgesetzt, dass das Inverse des Ausdrucks [DC&supmin;¹Dt] existiert. Nach der Bestimmung der Lagrange-Multiplikatoren wird der Ausdruck für die Fourierkomponenten der Stromdichte in Form einer Matrix gegeben durch:
  • Ja = Bz DC&supmin;¹Dt DC&supmin;¹ (17).
  • In dieser Art wird der Ausdruck für die Fourierkomponenten der Gradientenspule bestimmt. Zurückführen in den Ausdruck für die Stromdichte liefert gleichfalls die kontinuierlichen Stromverteilungen der Stromdichte für die Spule.
  • Die kontinuierlichen Stromdichte wird aufgeteilt durch einen Prozess zur Diskretisierung mit axial sich ändernden Stromdichten zur Bestimmung von diskreten Windungsmustern für die Spule. Die kontinuierliche Stromverteilung wird in positive und negative Strombereiche eingeteilt. Integration über das Gebiet unterhalb des jeweiligen Bereichs liefert den gesamten Strom, der in diesem Gebiet vorhanden ist. Sobald alle Ströme für alle Bereiche des Zylinders berechnet sind, werden diskrete Stromschleifen angeordnet, um das Verhalten der kontinuierlichen Strommuster nachzubilden. Jedes der Gebiete wird dann mit diskreten Leitungen aufgefüllt, die einen vorgegebenen Strom führen, der für alle Leitungen die selbe Stärke hat. Der am meisten wahrscheinliche Wert für den Strom wird gefunden und das Verhalten der diskreten Stromwerte wird der kontinuierlichen Stromdichte angenähert. Insbesondere wird jeder Bereich der kontinuierlichen Stromdichte in kleinere Segmente aufgeteilt, die gleichen Stromstärken entsprechen. Dann wird jede Leitung oder jede Leiterbahn mittig durch das Segment hindurch verlegt, um einen gleichmäßigen Beitrag zu beiden Seiten des Segments zu liefern. Alternativ kann man diese Werte mit der Technik der Schwerpunkte, die in dem U.S. Patent Ur. 5,296,810 von Morich beschrieben ist, berechnen.
  • Optional wird eine Abschirmungsgradientenspule vorgesehen, um Effekte von Wirbelstrom zu vermeiden. Um magnetische Gradientenfelder außerhalb des Untersuchungsgebiets zu beseitigen, während gleichzeitig die oben beschriebenen Bedingungen für das magnetische Feld innerhalb des Untersuchungsgebiets eingehalten werden, ergibt sich eine Beziehung zwischen der Stromdichte der äußeren Spule jzb(k) und der inneren Spule jza(k) im Fourierbereich zu:
  • In diesem Beispiel sind die Integrationskerne in den Integralen für das gesamte magnetische Feld und die gespeicherte magnetische Energie durch Multiplikation mit einem Faktor Sab gegeben als:
  • In der bevorzugten Ausführungsform hat die Gradientenspule einen Radius von 21 cm, eine Gesamtlänge von 90 cm und einen Spalt von 30 cm. Die Entwicklung in eine Fourierreihe wurde auf zehn Terme begrenzt (M = 10). Drei Punkte mit Nebenbedingungen wurden ausgewählt zur Festlegung der Charakteristiken des Felds innerhalb eines kreisförmigen Volumens mit 25 cm Durchmesser. Die erste Nebenbedingung gibt eine Stärke des Gradientenfelds von 40 mT/m vor. Die zweite Bedingung legt eine Linearität in einem Abstand von 12,5 cm vom Mittelpunkt der Spule fest, die in der bevorzugten Ausführungsform um nicht mehr als 5% vom Idealwert abweicht. Die dritte Bedingung legt fest, dass die Gleichmäßigkeit entlang der Ebene, die senkrecht zur Achse des Gradienten verläuft, um nicht mehr als 15% in der bevorzugten Ausführungsform schwankt. Diese Bedingungen sind in der Tabelle 1 zusammengefasst. Tabelle 1
  • Diskretisieren des Stroms definiert eine Reihe von 18 negativen und positiven Bereichen, die in Fig. 4 dargestellt sind, welche ihrerseits die axiale Verteilung der Windungen mit jeweils einem gemeinsamen Strom veranschaulicht. Das in Fig. 4 gezeigte Windungsmuster erzielt ein magnetisches Gradientenfeld mit einer Stärke von 38, 83 mT/m bei 170 Ampere, eine Linearität entlang der Achse des Gradienten von 0,7% bei z = ± 12,5 cm und eine Gleichmäßigkeit des Gradientenfelds innerhalb des Kugelvolumens von 13,57%. Die berechnete gespeicherte Energie beträgt 33,63 Joules bei 100,5 mT/m Gradientenstärke, wodurch eine Anstiegszeit tr von 264,5 us erreicht wird bei einem Strom von 440 Ampere und einer Spannung von 600 Volt. Die entsprechende Schwenkrate ist SR = 380 mT/m/ms. Tabelle 2 verdeutlicht den Vergleich zwischen einer gebräuchlichen vollständigen abgeschirmten Ganzkörper-Gradientenspule (Durchmesser = 68 cm) und der oben beschriebenen Spule: Tabelle 2
  • Die transversalen Gradientenspulen werden wiederum durch Einschränkung des Stroms auf einen Verlauf in der Oberfläche eines Zylinders entworfen. Die gesamte Stromdichte für diesen Entwurf der Stromführung kann als Überlagerung zweier Komponenten dargestellt werden, von denen eine entlang der axialen und die andere entlang der azimutalen Richtung verläuft. Die Stromdichte wird wiederum beschränkt auf das Gebiet zwischen den Enden der Spule und den Enden der dazwischen liegenden Lücke. Für eine transversale Gradientenspule kann die gesamte Stromdichte geschrieben werden als:
  • wobei δ(ρ - ρ&sub0;) die Einschränkung wiedergibt, dass der Strom auf einer zylindrischen Oberfläche mit einem Radius ρ&sub0; = a vorgegeben ist. Die Beschränkung der Gesamtlänge der Spule, die Festlegung des Stroms auf die Oberfläche eines Zylinders, die azimutale und axiale Symmetrie für die jφa und die jza und das Erfordernis, dass die Stromdichte der Kontinuitätsgleichung genügt, liefern eine Entwicklung in eine Fourierreihe für beide Komponenten um das geometrische Zentrum herum von der Form:
  • wobei die jφna Fourierkoeffizienten sind, L die Gesamtlänge der inneren Spule bezeichnet, und kn = 2nπ/L ist, weil der Strom nicht aus den Enden des Zylinders heraus fließen kann. Der allgemeine Ausdruck für das magnetische Feld der transversalen Gradientenspule in Termen der Fouriertransformierten der Stromdichte ist:
  • wobei die jφa(m,k) die in beiden Variablen Fouriertransformierten der die jφa(φ,z) sind. Da die azimutale Abhängigkeit der jφa proportional zu cos φ ist, verschwindet die Fouriertransformierte von jφa nicht, wenn m = ±1 ist. In diesem Fall ist die zweidimensionale Fouriertransformierte der Stromdichte gegeben durch:
  • mit:
  • wobei ψn(k) eine gerade Funktion von k und jφa(+1,k) = jφa(-1,k) ist. Daher hat der Ausdruck für das Gradientenfeld die Form:
  • In gleicher Weise ist die gespeicherte magnetische Energie gegeben durch:
  • Die Einschränkung, dass die Stromdichte gebunden ist auf das Intervall von L&sub1;/2 ≤ z ≤ L/2, die Annahme, dass die Funktion, die die Stromverteilung darstellt, eine analytische Funktion von φ und z ist, und die Bedingung, dass die Stromdichte innerhalb der zwischenliegenden Lücke verschwindet, legen die Bedingungen für die z-Komponente der Stromdichte die jφa(φ,z) an der Stelle ±L&sub1;/2 fest zu:
  • Aus den Ausdrücken für das magnetische Feld, die gespeicherte Energie und den Bedingungen für die Stromdichte wird das Funktional ε gebildet zu:
  • wobei BzSC und jzSCa die vorab festgelegten (Zwangsbedingungen) Werte des magnetischen Felds bzw. der Stromdichte an den Punkten der Nebenbedingungen sind.
  • Minimieren von ε hinsichtlich der jφna liefert ein Gleichungssystem für die jφa von der Form:
  • Abschneiden der unendlichen Summe bei M Termen und Verwenden einer kompakteren Schreibweise reduziert Gleichung (30) auf:
  • oder:
  • JaC = λD oder JA = λDC&supmin;¹ (32),
  • wobei Ja eine 1 · M Matrix oder ein Vektor, C eine M · M Matrix, λ eine 1 · N Matrix oder ein Vektor und D eine N&sub1; + 1 · M Matrix ist mit:
  • Aus Gleichung (32) können die Fourierkoeffizienten der Entwicklung der Stromdichte bestimmt werden, die eine kontinuierliche Stromverteilung in der Spule liefern.
  • Optional kann, um Wirbelströme zu unterdrücken, eine zweite oder Abschirmungsgradientenspule vorgesehen werden, um den Bereich abzuschirmen, der außerhalb der beiden Spulen liegt. Damit diese Bedingung zutrifft, muss die Beziehung zwischen der Stromdichte der äußeren Spule jφb(k) und der inneren Spule jφa(k) im Fourierbereich wie folgt sein:
  • Der Ausdruck für das gesamte magnetische Feld und die gespeicherte magnetische Energie werden verändert durch Multiplikation der Integrationskerne der verschiedenen Integrale mit dem Faktor Sab, der gegeben ist durch:
  • Die Diskretisierung der kontinuierlichen Stromdichte kann folgendermaßen implementiert werden. Zunächst wird dazu die Kontinuitätsgleichung für die Stromdichte betrachtet:
  • In Analogie zum magnetischen Feld, wo ein Vektorpotential eingeführt wird, läßt sich die Stromdichte als Rotation einer Funktion ausdrücken, die "Stromfunktion" genannt wird. Insbesondere:
  • Da die Stromdichte darauf eingeschränkt ist, auf der Oberfläche eines Zylinders vom Radius a = ρ&sub0; zu fließen und lediglich eine Abhängigkeit vom Winkel und der axialen Richtung aufweist, ist die Beziehung zwischen der Stromdichte und der Stromfunktion in Zylinderkoordinaten wie folgt:
  • und Sρ wird erhalten aus:
  • Die Konturlinien der Stromdichte werden erhalten aus:
  • wobei N die Anzahl der Konturlinien des Stroms ist, Smin der minimale Wert der Stromdichte und Sin den Betrag des Stroms zwischen zwei Konturlinien angibt. Die Bestimmung von Sinc ergibt sich aus:
  • wobei Smax den maximalen Wert der Stromdichte wiedergibt. Die Konturlinien, die durch dieses Verfahren erzeugt werden, folgen dem Stromfluß und weisen untereinander jeweils einen Abstand auf, der einem Strom vom Betrag von Sinc Ampere entspricht. Schließlich werden diskrete Drähte oder Leiterbahnen in solch einer Weise angeordnet, dass sie mit diesen Konturlinien zusammen fallen.
  • Für eine endliche x-Gradientenspule mit einer zwischenliegenden Lücke, einem Zylinderradius von 21 cm, einer Gesamtlänge von 90 cm und einer Abmessung der zwischenliegenden Lücke von 20-30 cm, nimmt die Gradientenspule den in Fig. 3 gezeigten Entwurf an. Insbesondere sind die Punkte mit den Nebenbedingungen innerhalb eines 25 cm Kugelvolumens: Eine Stärke des Gradientenfelds von 40 mT/m, eine Linearität entlang der Achse des Gradienten von 15% und die dritte Bedingung setzt die z- Komponente der Stromdichte an den Rändern der zwischenliegenden Lücke auf Null. Diese in Tabelle 3 gezeigte Menge von Nebenbedingungen wird erzeugt. Tabelle 3
  • Unter Verwendung dieser Nebenbedingungen in dem zuvor beschriebenen Verfahren werden die Fourierkoeffizienten berechnet. Dadurch wird die kontinuierliche Verteilung der Stromdichte für die x Gradientenspule erhalten. Unter Verwendung der Technik der Stromfunktion wird die diskrete Stromverteilung der Spule mit der zwischenliegenden Lücke erhalten. Die diskrete Version des Strommusters, wie es in Fig. 3 verdeutlicht ist, hat 16 positive Stromschleifen, von denen jede ungefähr 258, 5 Ampere für 40 mT/m trägt. Die gespeicherte Energie für diese Spulenanordnung ist 8,36 Joule bei einer Stärke des Gradienten von 40 mT/m. Angenommen es gebe Gradientenverstärker mit einem wirklichen Ausgangsstrom von 440 Ampere und einer realen Spannung von 600 Volt, so wäre die geschätzte Anstiegszeit tr = 206 us bei einer Stärke des Gradienten von 68,1 mT/m. Die Linearität innerhalb eines 25 cm Kugelvolumens ist ungefähr 15% und die Gleichmäßigkeit des Gradientenfelds innerhalb des Kugelvolumens ist ungefähr 20%. Tabelle 4 zeigt einen Vergleich zwischen einer konventionellen abgeschirmten transversalen Ganzkörpergradientenspule (Durchmesser = 68 cm) und der Spule aus Fig. 3. Tabelle 4
  • Es ist selbstverständlich, dass die Lücke mit beliebigen verschiedenen Abmessungen gewählt werden kann. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, verändert sich der Betrag der gespeicherten Energie gemäß der Länge der zwischenliegenden Lücke. Es ist klar, dass die gespeicherte Energie bei einer Lücke von 20 cm ungefähr 1/3 der Energie bei einer Lücke von 30 cm beträgt.
  • Verschiedene alternative Ausführungsformen ergeben sich unmittelbar von selbst. Zum Beispiel kann die Gradientenspulenanordnung elliptisch anstelle von zylindrisch sein. Als eine andere Alternative kann die Gradientenspulenanordnung planar oder biplanar sein. Wenngleich verteilte Spulen bevorzugt sind, können die Spulen von ihrer Art her auch zusammenhängen. Wenn die Hochfrequenzspule einen größeren Durchmesser hat und außerhalb der Gradientenspulen angeordnet ist, kann eine Hochfrequenzabschirmung um das Äußere der Gradientenspulenanordnung herum angelegt sein.

Claims (8)

1. Ein Magnetresonanzbilderzeugungssystem, das eine Primärmagnetanordnung (10) zur Erzeugung eines vorübergehend konstanten Magnetfelds innerhalb eines Untersuchungsgebiets, eine Gradientenspulenanordnung (42) zur Einprägung eines Magnetfeldgradienten durch das Untersuchungsgebiet hindurch und eine Hochfrequenzspulenanordnung (44) zum Empfang von Resonanzsignalen aus dem Untersuchungsgebiet umfasst, wobei die Gradientenspulenanordnung erste und zweite Gradientenspulenteile (42a, 42b), die physikalisch durch eine Lücke getrennt sind, umfasst, die ersten und zweiten Gradientenspulenteile (42a, 42b) Wicklungen zum Erzeugen von Magnetfeldgradienten entlang dreier zueinander senkrechter Achsen haben, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Gradientenspulenteile (42a, 42b) obere (52a, 52b) und untere (50a, 50b) Abschnitte hat, die einzeln voneinander trennbar sind.
2. Ein Magnetresonanzbilderzeugungssystem gemäß Anspruch 1, wobei die ersten und zweiten Gradientenspulenteile (42a, 42b) kreisförmig zylindrisch sind und die Lücke zwischen dem ersten und zweiten Gradientenspulenteil (42a, 42b) mindestens die Hälfte des Durchmessers des kreisförmigen zylindrischen Teils ist.
3. Ein Magnetresonanzbilderzeugungssystem gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei: Einer der Gradientenspulenteile (42b) eingerichtet ist, sich um den Körper des Patienten unterhalb der Schultern herum zu erstrecken; und der andere Gradientenspulenteil (42a) dazu eingerichtet ist, den Kopf des Patienten aufzunehmen.
4. Ein Magnetresonanzbilderzeugung system gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Hochfrequenzspule (44) in der Lücke zwischen dem ersten und zweiten Gradientenspulenteil angeordnet ist.
5. Ein Magnetresonanzbilderzeugungssystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, aufweisend: Eine Personenauflage (40), an der die ersten und zweiten Gradientenspulenteile (42a, 42b) fest angebracht sind; und ein medizinisches Operationsinstrument (100), das in einer bestimmten Lage zu einer Untersuchungsperson auf der Auflage (40) zum Einführen in die Untersuchungsperson durch die Lücke zwischen dem ersten und zweiten Gradientenspulenteil (42a, 42b) angebracht ist.
6. Ein Magnetresonanzbilderzeugungssystem gemäß Anspruch 5, weiterhin aufweisend Einrichtungen (102) zum Abgleich des Koordinatensystems des medizinischen Operationsinstruments (100) mit dem Koordinatensystem von mit dem Magnetresonanzbilderzeugungssystem erzeugten Bildern.
7. Ein Magnetresonanzbilderzeugungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, weiterhin aufweisend ein um die Primärmagnetanordnung herum angeordnetes Vakuumdewargefäß (16), wobei das Vakuumdewargefäß mindestens ein Fenster (18) in der Nähe seines mittigen Abschnitts hat, um einer Person den Zugang zu einem mittigen Bereich des Untersuchungsgebiets zu erlauben, wodurch einer Person der Zugang zu einem im Zwischenraum der Lücke liegenden Teil der Untersuchungsperson ermöglicht wird.
8. Ein Verfahren zur Bilderzeugung mit einem Magnetresonanzbilderzeugungssystem, das eine Magnetanordnung (10) mit einer axialen Bohrung (20) darin, eine Patientenauflage (40), die wahlweise in die axiale Bohrung einbringbar und aus dieser herausnehmbar ist, eine Gradientenspulenanordnung (42) mit einem ersten Gradientenspulenteil (42a) und einem zweiten Gradientenspulenteil (42b), die durch eine Lücke getrennt sind, wobei der erste und zweite Gradientenspulenteil jeweils fest an der Patientenauflage angebrachte untere Abschnitte (50a, 50b) und wahlweise von dieser abnehmbare obere Abschnitte (52a, 52b) hat, und eine Hochfrequenzspulenanordnung (44) mit einem ersten, fest von der Patientenauflage (40) zwischen dem ersten und dem zweiten Gradientenspulenteil gehaltenen Hochfrequenzspulenteil (60) und einem oberen Teil (62), der wahlweise oberhalb eines oberen Körperteils des Patienten zwischen dem ersten und dem zweiten Gradientenspulenteils (42a, 42b) in der Lage einstellbar ist, wobei das Verfahren folgendes umfasst: Abnehmen der oberen Abschnitte der Gradientenspulenteile (52a, 52b); Ausrichten des Patienten auf der Patientenauflage (40) mit dem unterhalb der Schultern liegenden Körper des Patienten in einem der unteren Abschnitte der Gradientenspulenanordnung und mit dem Kopf und Hals des Patienten in dem anderen unteren Abschnitt der Gradientenspulenanordnung; Zusammenfügen der ersten und zweiten oberen Abschnitte der Gradientenspulenanordnung (52a, 52b) mit den ersten und zweiten unteren Abschnitten (50a, 50b); Anbringen des oberen Teils (62) der Hochfrequenzspulenanordnung über dem oberen Teil des Körpers des Patienten; Ausrichten mindestens des oberen Teils des Körpers des Patienten und der ersten und zweiten Gradientenspulenteile (42a, 42b) in der Bohrung; Durchführen einer Abfolge zur Bilderzeugung mit Magnetresonanz zur Erzeugung einer bildhaften Darstellung von mindestens dem oberen, des zwischen den ersten und zweiten Gradientenspulenteilen angeordneten Teils des Körpers des Patienten; und Darstellen nach Wahl mindestens eines Teils der elektronischen bildhaften Darstellung in Form einer dem Menschen verständlichen Anzeige.
DE69615092T 1995-06-12 1996-05-15 Ein System zur Bilderzeugung durch magnetische Resonanz Expired - Fee Related DE69615092T2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/488,166 US5585724A (en) 1995-06-12 1995-06-12 Magnetic resonance gradient coils with interstitial gap

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69615092D1 DE69615092D1 (de) 2001-10-18
DE69615092T2 true DE69615092T2 (de) 2002-06-06

Family

ID=23938586

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69615092T Expired - Fee Related DE69615092T2 (de) 1995-06-12 1996-05-15 Ein System zur Bilderzeugung durch magnetische Resonanz

Country Status (3)

Country Link
US (1) US5585724A (de)
EP (1) EP0749018B1 (de)
DE (1) DE69615092T2 (de)

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3702022B2 (ja) * 1996-02-09 2005-10-05 株式会社東芝 勾配磁場コイル
US5729141A (en) * 1996-03-19 1998-03-17 Intermagnetics General Corporation Split gradient coils for MRI system
US6400789B1 (en) * 1997-02-20 2002-06-04 Philips Medical Systems Technologies Ltd. On-line image reconstruction in helical CT scanners
US5952830A (en) * 1997-12-22 1999-09-14 Picker International, Inc. Octapole magnetic resonance gradient coil system with elongate azimuthal gap
DE19818785A1 (de) 1998-04-27 1999-11-04 Karlsruhe Forschzent Magnetresonanztomograph
JP3655783B2 (ja) * 1999-10-05 2005-06-02 ジーイー横河メディカルシステム株式会社 穿刺針支持具、rfコイル、磁気共鳴信号測定装置および磁気共鳴撮像装置
JP3967505B2 (ja) * 1999-12-07 2007-08-29 日本電子株式会社 磁場補正コイルの設計方法
US6946836B2 (en) * 2000-04-25 2005-09-20 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic resonance imaging involving movement of patient's couch
WO2002013709A1 (de) * 2000-08-01 2002-02-21 Oliver Wendt Einrichtung zur navigation und positionierung von medizinischen instrumenten in magnetresonanztomographen
DE50210790D1 (de) * 2001-05-30 2007-10-11 Siemens Ag Magnetresonanzgerät mit einer verfahrbaren Gradientenspuleneinheit
DE10229489B4 (de) * 2002-07-01 2008-04-30 Siemens Ag Vorrichtung zum Einbringen einer Gradientenspuleneinheit
JP2004329726A (ja) * 2003-05-12 2004-11-25 Hitachi Ltd 手術装置
DE10335789B4 (de) * 2003-08-05 2007-01-04 Siemens Ag Magnetresonanzgerät mit einer Höhlung und mit einem in der Höhlung angeordneten Gradientenspulensystem
US7218106B2 (en) * 2003-12-04 2007-05-15 Kabushiki Kaisha Toshiba MRI with automatic contour-controlled separation between RF coil and object being imaged
CN101688908B (zh) 2007-04-04 2014-02-12 皇家飞利浦电子股份有限公司 分离式梯度线圈及使用该梯度线圈的pet/mri混合系统
WO2008140799A1 (en) * 2007-05-10 2008-11-20 Oni Medical Systems, Inc. Dedicated system for msk joint imaging
CN105664378B (zh) 2009-07-15 2019-06-28 优瑞技术公司 用于使直线性加速器和磁共振成像设备彼此屏蔽的方法和装置
WO2011036603A2 (en) * 2009-09-28 2011-03-31 Koninklijke Philips Electronics N.V. Mr imaging system with freely accessible examination volume
CN102713682B (zh) * 2009-11-20 2015-01-28 优瑞公司 自屏蔽梯度线圈
US8981779B2 (en) 2011-12-13 2015-03-17 Viewray Incorporated Active resistive shimming fro MRI devices
CA2888993A1 (en) 2012-10-26 2014-05-01 Viewray Incorporated Assessment and improvement of treatment using imaging of physiological responses to radiation therapy
US9446263B2 (en) 2013-03-15 2016-09-20 Viewray Technologies, Inc. Systems and methods for linear accelerator radiotherapy with magnetic resonance imaging
CN103202695B (zh) * 2013-03-20 2015-02-18 江苏麦格思频仪器有限公司 核磁共振成像系统及其方法
JP6481037B2 (ja) 2014-12-09 2019-03-13 シナプティヴ メディカル (バルバドス) インコーポレイテッドSynaptive Medical (Barbados) Inc. 電磁コイルの構築及び動作のためのシステム及び方法
US10413751B2 (en) 2016-03-02 2019-09-17 Viewray Technologies, Inc. Particle therapy with magnetic resonance imaging
CN116036499A (zh) 2017-12-06 2023-05-02 优瑞技术公司 多模态放射疗法的优化
US11209509B2 (en) 2018-05-16 2021-12-28 Viewray Technologies, Inc. Resistive electromagnet systems and methods
US11686794B2 (en) * 2020-10-09 2023-06-27 Shanghai United Imaging Healthcare Co., Ltd. Coil assembly and control method thereof

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8500248D0 (en) * 1985-01-04 1985-02-13 Oxford Magnet Tech Solenoids
US4621236A (en) * 1985-02-11 1986-11-04 Field Effects, Inc. Cylindrical electromagnet for an NMR imaging system
US5045792A (en) * 1985-08-14 1991-09-03 Picker International, Inc. Split and non-circular magnetic resonance probes with optimum field uniformity
FR2588997B1 (fr) * 1985-10-18 1987-11-20 Thomson Cgr Procede de realisation d'une bobine de gradient et bobine obtenue par ce procede
EP0372096A1 (de) * 1988-11-28 1990-06-13 Siemens Aktiengesellschaft Gradientenspulen-System für einen Kernspintomographen
US5278504A (en) * 1989-06-16 1994-01-11 Picker International, Inc. Gradient coil with off center sweet spot for magnetic resonance imaging
US5296810A (en) * 1992-03-27 1994-03-22 Picker International, Inc. MRI self-shielded gradient coils
GB9009577D0 (en) * 1990-04-27 1990-06-20 Oxford Advanced Tech Magnetic field generating assembly
US5304933A (en) * 1991-08-01 1994-04-19 General Electric Company Surgical local gradient coil
US5349297A (en) * 1992-03-27 1994-09-20 Picker International Inc. Combined self shielded gradient coil and shimset
US5365927A (en) * 1993-11-02 1994-11-22 General Electric Company Magnetic resonance imaging system with pointing device
US5378989A (en) * 1993-11-02 1995-01-03 General Electric Company Open gradient coils for magnetic resonance imaging

Also Published As

Publication number Publication date
DE69615092D1 (de) 2001-10-18
US5585724A (en) 1996-12-17
EP0749018B1 (de) 2001-09-12
EP0749018A1 (de) 1996-12-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69615092T2 (de) Ein System zur Bilderzeugung durch magnetische Resonanz
DE69006935T2 (de) Gradientspulenaufbauten für die Erzeugung von Magnetfeldgradienten über einem Bereich.
DE69626901T2 (de) Ein Verfahren und Gerät für die Bilderzeugung durch magnetische Resonanz
DE19959720B4 (de) Verfahren zum Betrieb eines Magnetresonanztomographiegeräts
DE68913879T2 (de) Kernspinresonanzgerät.
DE69634976T2 (de) Verfahren und gerät zum erhitzen mit ultraschall, gesteuert durch bilderzeugung mit magnetischer resonanz
DE69224192T2 (de) Apparat und Verfahren zur bildlichen Darstellung der Struktur von diamagnetischen und paramagnetischen Objekten
DE3752332T2 (de) Selbstgeschmirmte Gradientspulen für Abbildung in kernmagnetischer Resonanz
DE3853027T2 (de) Zwei-Frequenzen NMR Oberflächenspule.
US5952830A (en) Octapole magnetic resonance gradient coil system with elongate azimuthal gap
DE69423682T2 (de) Vorrichtung mittels magnetischer Resonanz
DE69201457T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Abbilden mittels magnetischer Resonanz von einer Seite aus.
DE102013216529B4 (de) Verfahren insbesondere zur patientenadaptiven B0-Homogenisierung von MR-Systemen unter Verwendung unterschiedlicher Typen von Shim-Spulen
DE69026552T2 (de) Magnetische Resonanz-Sonden
DE69932370T2 (de) Lokalisierte Shimspule zur Verwendung in einer Vorrichtung für die Magnetresonanzbildgebung
DE69330928T2 (de) Apparat mittels magnetischer Resonanz
DE2946847A1 (de) Verfahren und vorrichtung der kernresonanzspektroskopie mit abtastung und aufzeichnung
DE102004057310A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Reduzieren der HF-Energieeinstrahlung während einer MR-Datenakquisition
DE60313218T2 (de) System und verfahren zur dreidimensionalen visualisierung der leitfähigkeit und stromdichteverteilung in einem elektrisch leitenden objekt
DE19629890A1 (de) Sowohl zur Nachführung als auch zur Abbildung geeignete Magnetresonanzeinrichtungen
DE4438584A1 (de) MR-Bildgebungsvorrichtung für eine minimale invasive chirurgische Behandlung
DE102004021772B4 (de) Verfahren und Gerät zur verbesserten PPA-Magnet-Resonanz-Bildgebung mit radialer Datenakquisition sowie Computersoftwareprodukt
EP1780556A1 (de) Kernspintomographie mit lokalen Magnetfeldgradienten in Verbindung mit lokalen Empfangsspulen
DE10201063B4 (de) Gerät und Verfahren, sowie Computersoftware-Produkt zur PPA-Magnetresonanzbildgebung
DE10155790B4 (de) Magnet-Resonanz-Bildgebung unter Verwendung einer interaktiven Kontrastoptimierung

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee