NL1025762C2

NL1025762C2 - Ingebedde RF-spoel met homogeniteitversterkend materiaal.

Info

Publication number: NL1025762C2
Application number: NL1025762A
Authority: NL
Inventors: Robert Michael Vavrek; Ceylan Celil Guclu; Phillip Edward Steen; Robert Steven Stormont
Original assignee: Ge Med Sys Global Tech Co Llc
Priority date: 2003-03-21
Filing date: 2004-03-18
Publication date: 2005-03-07
Also published as: US20040186375A1; NL1025762A1; US7171254B2; JP3978513B2; DE102004012138A1; JP2004283587A

Description

*

V

Korte aanduiding: Ingebedde RF-spoel met homogeniteitversterkend materiaal.

De uitvinding heeft in het algemeen betrekking op magnetische-resonantie(MR)beeldvorming en meer in het bijzonder op een ingebedde RF-spoel met homogeniteitversterkend materiaal, zodat een verbeterd MR-beeld van een subject kan worden gereconstrueerd.

5 Wanneer een substantie, zoals menselijk weefsel, aan een uni form magnetisch veld (polariserend veld B0) wordt onderworpen, trachten de individuele magnetische momenten van de spinnen in het weefsel zich uit te lijnen met dit polariserende veld, doch voeren deze spinnen een precessiebeweging om het polariserende veld uit in willekeuri-10 ge rangorde bij hun karakteristieke Larmor-frequentie. Indien de substantie, of het weefsel, wordt onderworpen aan een magnetisch veld (excitatieveld 1¾), dat in het x-y-vlak en nabij de Larmor-frequentie ligt, kan het netto uitgelijnde moment, of "longitudinale magnetisatie", Mz, worden geroteerd, of "gekanteld", in het x-y-vlak om een 15 netto magnetisch dwarsmoment Mt te produceren. Nadat het excitatiesig-naal Βχ is beëindigd wordt door de aangeslagen spinnen een signaal uitgezonden en dit signaal kan worden opgevangen en bewerkt om een beeld te vormen.

Bij gebruik van deze signalen voor het produceren van beelden, 20 worden magnetisch-veldgradiënten (Gx, Gy en Gz) toegepast. Het af te beelden gebied wordt typisch afgetast door middel van een reeks van meetcycli, waarin deze gradiënten variëren volgens de gebruikte bijzondere lokaliseringswerkwijze. De resulterende reeks van ontvangen NMR-signalen wordt gedigitaliseerd en bewerkt om het beeld te recon-25 strueren onder gebruikmaking van één van vele algemeen bekende reconstructietechnieken.

Magnetische-resonantiebeeldvorming (MRI) is in het bijzonder gebaseerd op de activering van waterstofatomen in het weefsel. Menselijk weefsel heeft typisch een hoog watergehalte en waterstof is over-30 vloedig aanwezig in water. Op het aftasten van waterstof gebaseerde MR-beeldvorming verdient daarom typisch de voorkeur voor diagnostische doeleinden. Het is algemeen bekend, dat bij op waterstof gebaseerde MR-beeldvorming weefsels, die weinig of geen waterstof bevatten, zeer weinig of geen signaal produceren. Daarentegen zijn weefsels of vet- 1025762

-2 - I

houdende gebieden met een hoog waterstofgehalte sterk emissief en ver- I

schaffen deze een sterk MR-signaal. Indien het waterstofgehalte van

het weefsel echter exceptioneel hoog is ten opzichte van nabije weef- I

seis, kan het resulterende signaal overweldigend zijn en de details I

5 van nabije weefsels met kleiner waterstofgehalte maskeren. Dit is in I

het bijzonder problematisch, wanneer de weefsels met lager waterstof- I

gehalte diagnostisch significant zijn in de MR-beeldvormingssessie. I

Een aantal beeldvormingstechnieken is ontwikkeld om het hier- I

voorgenoemde probleem te verlichten en deze technieken zijn ontworpen I

10 om de signalen, die door de verschillende aan het MR-beeldvormingspro- I

ces onderworpen weefsels worden uitgezonden, van elkaar te scheiden. I

Deze werkwijzen bevatten neutralisering van van bepaalde weefsels af- I

komstige signalen. Eén van dergelijke werkwijzen, die gewoonlijk met I

"vetverzadiging" wordt aangeduid, vereist, dat het gehele weefsel aan I

15 een verschoven-resonantie specifieke verzadigingspuls (verschoven met I

3,3 ppm) wordt onderworpen. De verzadigingspuls "deactiveert" de lipi- I

de gedeelten van het weefsel op een zodanige wijze, dat bruikbare sig- I

nalen niet door vet worden uitgezonden, wanneer het beeldvormingsge- I

deelte van het gegevensverwervingssignaal wordt toegevoerd. I

20 Opdat vetverzadiging doeltreffend is, dient de homogeniteit I

nauwkeurig te zijn. Indien dit niet zo is, kunnen niet-lipide weefsels I

met verschillende ppm ten opzichte van resonantie verschoven zijn en I

onbedoeld "gedeactiveerd" zijn door de verschoven-resonantie specifie- I

ke verzadigingspuls, hetgeen resulteert in een onvolledig en mogelij- I

25 kerwijs onbruikbaar beeld. MR-beeldvorraing van de nek- en schouderge- I

bieden van een patiënt is bovendien bijzonder gevoelig voor ineffec- I

tieve vetverzadiging, aangezien deze gebieden van de patiënt dikwijls I

meer veldinhomogeniteit als gevolg van de geometrie van de nek en/of I

schouders hebben. Eén werkwijze om de beperkingen of onnauwkeurigheid I

30 van vetverzadiging in het nek- en schoudergebied aan te pakken, bevat I

de plaatsing van een zak met water of niet-geprotoneerd fluïdum rond I

deze gebieden van de patiënt. Water, dat sterk geprotoneerd is, kan I

echter een helder signaal in het resulterende MR-beeld creëren, een I

nadeel, zoals hierboven is toegelicht. Toepassing van zakken of con- I

35 tainers met niet-geprotoneerde fluïda, zoals fluorkoolstoffen, ver- I

dient derhalve de voorkeur. I

Fluorkoolstoffen hebben magnetische gevoeligheidseigenschappen, I

soortgelijk aan die van menselijk weefsel. Er is gebleken dat deze ui- I

terst doeltreffend zijn in het corrigeren van de veldinhomogeniteit, I

1025762 I

- 3 - waardoor de mogelijkheid van het verzadigen van alleen vetweefsel wordt verbeterd. In het bijzonder hebben waterstof-verarmde fluorkool-stoffen magnetische gevoeligheidseigenschappen, die soortgelijk zijn aan die van het menselijk weefsel, en aangezien deze fluorkoolstoffen 5 een laag waterstofgehalte hebben, dragen deze niet bij aan enig signaal voor het MR-beeld.

In het bijzonder kunnen zakken met fluorkoolstofhoudend materiaal of "verzadigingskussens", wanneer op correcte wijze gebruikt, de invloed van het menselijk lichaam op de magnetische flux verminderen. 10 De magnetische flux kan worden geacht zich in de Z-richting door de magneetboring voort te planten. Wanneer een subject zich in de boring van een MR-systeem bevindt, is het watergehalte van het weefsel dia-magnetisch en heeft dit watergehalte derhalve een invloed op de magnetische flux. Kijkend in de binnenwaartse richting door de magneetbo-15 ring heen, expandeert en contraheert de dwarsdoorsnede van het subject zich typisch in afhankelijkheid van de anatomische locatie. Deze variatie in dwarsdoorsnede heeft een kleine doch significante invloed op de magnetische flux. Daar waar de richting en sterkte van de magnetische flux worden gewijzigd door geometrische veranderingen van het 20 subject, neemt de homogeniteit van het magnetisch veld in deze gebieden af. Bijvoorbeeld zijn spoelsamenstellen gewoonlijk geconstrueerd om een uitpuiling of "bobbel" te bevatten, welke werkzaam is als een neksteun voor een patiënt. Omdat het wenselijk is de afstand tussen de patiënt en de RF-spoel tot een minimum te beperken, zijn de RF-spoel-25 elementen typisch geplaatst om overeen te stemmen met de contour van de neksteun. Als gevolg hiervan zijn luchtvolumes gevormd in het spoelsamenstel, welke luchtvolumes de magnetische flux negatief kunnen beïnvloeden. Dit wil zeggen, dat de door de patiënt zich voortplantende 'magnetische flux de luchtvolumes zal tegenkomen en verschillend zal 30 reageren als gevolg van de interacties met het water in het weefsel van de patiënt. Als gevolg hiervan zal de magnetische flux van richting veranderen en de homogeniteit negatief beïnvloeden. Indien de dwarsdoorsnedevariaties verminderd zouden kunnen worden, zou de homogeniteit verbeteren.

35 Een alternatieve doch minder gewenste uitvoeringsvorm gebruikt gedoteerd water met een uiterst snel signaalverval, teneinde geen significant signaal tijdens een typische NMR-meting te produceren. Ten minste twee nadelen van gedoteerd water zijn de permittiviteit en de 1025762

- 4 - I

_ elektrische geleidbaarheid daarvan. Bovendien vormen de RF-prestaties I

en de veiligheid van gedoteerd water problemen. I

Niettegenstaande de door middel van "verzadigingskussens" ver- I

kregen voordelen, kunnen deze problemen vormen tijdens het verwerven

5 van beeldvormingsgegevens van bepaalde gebieden van de patiënt. Wan- I

neer bijvoorbeeld gegevens uit het nekgebied worden verworven, wordt I

een patiënt 1 op een tafel 2, die een RF-spoelsamenstel heeft en een I

daarvan opstaande uitpuiling 3 bevat, geplaatst, zoals is weergegeven I

in fig. 7. De uitpuiling 3 dient als ondersteuning voor de nek 4 van I

10 de patiënt 1, doch behuist ook een RF-spoel (niet weergegeven). Door I

middel van het opnemen van de spoel in de uitpuiling 3, kan de spoel I

dichter bij de nek worden gepositioneerd, hetgeen de ontvangen sig- I

naalsterkte verbetert en uiteindelijk resulteert in een beter diagnos- I

tisch beeld. Het plaatsen van een "verzadigingskussen" 5 op een boven- I

15 einde 6 van de uitpuiling 3 om veranderingen in dwarsdoorsnede tussen I

het lichaam en de nek van de patiënt te verminderen, doet de kromming I

7 van de nek 4 accentueren en doet het voornemen om contourveranderin- I

gen tot een minimum te beperken teniet. Bovendien vergroot de plaat- I

sing van de "verzadigingskussen” 5 de afstand d tussen de RF-spoel en I

20 de nek, welke afstand de door de spoel gedetecteerde signaalsterkte I

kan verlagen.

Uit US-5865177 is een vervormbaar materiaal bekend dat dient om I

tussen een te onderzoeken lichaam en een RF-spoel geplaatst te worden I

voor het verschaffen van correcties op het door de RF-spoelen van een I

25 MRI inrichting opgewekte RF-magnetische veld. Volgens deze publicatie I

moet het materiaal in responsie op de vorm van het te onderzoeken I

lichaam vervormbaar zijn, zodat zich tussen het lichaam en de RF- I

spoelen een andere substantie dan lucht bevindt. I

Het zou derhalve wenselijk zijn om een systeem en een werkwijze I

30 te hebben, welke in staat zijn vetverzadiging met een homogeniteitver- I

sterkend materiaal te verbeteren, hetgeen niet resulteert in een ac- I

centuering van anatomische contouren van de patiënt of een toename van I

de afstand tussen de patiënt en de RF-spoel. I

De uitvinding verschaft een systeem en een werkwijze voor een I

35 verbeterde magnetisch-veldhomogeniteit, die de hiervoorgenoemde nade- I

len overwinnen, waarbij ten minste een deel van een RF-spoelsamenstel I

is gevuld met homogeniteitversterkend fluïdum om luchtvolumes binnen

het spoelsamenstel te elimineren, teneinde daardoor de dwarsdoorsnede- I

consistentie van het spoelsamenstel en een daarop gepositioneerd sub- I

1025762 I

w - 5 - ject te verbeteren. Als gevolg van het aanbrengen van het homogeni- teitversterkende fluïdum, zoals perfluorkoolstof, binnen de RF-spoel, kan een uitvoeringsvorm van dikke verzadigingskussens worden vermeden of kunnen dunnere kussens worden gebruikt om lege ruimten tussen de 5 patiënt en de spoel op te vullen. De uitvinding is in het bijzonder bruikbaar in een cervicaal-thoracaal-lumbaal(CTL)spoelsamenstel voor het verwerven van diagnostische gegevens van het nekgebied van een patiënt. De met de uitvinding verkregen voordelen kunnen echter worden opgenomen in andere oppervlaktespoelen voor andere anatomische gebie-10 den, waar de door gevoeligheid geïnduceerde veldinhomogeniteit dient te worden aangepakt. Bovendien werkt perfluorkoolstof als een warmteafvoer, die de piektemperatuur van thermisch hete punten op de spoel reduceert.

Volgens één aspect van de uitvinding bevat een inrichting voor 15 het verwerven van ruimtelijk gecodeerde signalen voor MR-beeldvorming met een verbeterde homogeniteit derhalve een RF-spoel om beeldvor-mingsgegevens van een binnen een beeldvormingsvolume geplaatst subject te verwerven. De RF-spoel is binnen een behuizing aangebracht. Een ho-mogeniteitversterkend materiaal is in een gedeelte van de behuizing 20 aangebracht.

Volgens een ander aspect van de uitvinding bevat een MRl-in-richting een aantal rond een boring van een magneet gepositioneerde spoelen om een polariserend magnetisch veld aan te leggen, en een RF-zendontvangersysteem. Een RF-schakelaar wordt door een pulsmoduul be-25 stuurd om RF-signalen naar een RF-spoelsamenstel, dat ten minste één RF-spoel heeft, te zenden om MR-beelden te verwerven. Een homogeni-teitversterkend fluïdum is in een gedeelte van het RF-spoelsamenstel aangebracht om het succes van homogeniteitgevoelige toepassingen, zoals vetverzadiging in het subject, tijdens MR-beeldverwerving te 30 verbeteren.

Volgens een verder aspect van de uitvinding bevat een werkwijze van MR-beeldvorming met een verbeterde homogeniteit de stap van het plaatsen van een subject binnen een boring van een magneet van een MRI-systeem. Een homogeniteitversterkend materiaal is aangebracht in 35 een gedeelte van een RF-spoel, die is ontworpen om beeldvormingsgege-vens van ten minste een gedeelte van het subject te verwerven. De werkwijze bevat ook de stap van het verwerven van beeldvormingsgege-vens van ten minste een deel van het subject. Vervolgens wordt uit de 1075762

- 6 - I

verworven beeldvormingsgegevens een MR-beeld van ten minste een deel I

van het subject gereconstrueerd. I

Verschillende andere kenmerken, doelen en voordelen van de uit- I

vinding zullen duidelijk worden uit de volgende gedetailleerde be- I

5 schrijving en de tekeningen. I

De tekeningen tonen één, op dit moment beoogde voorkeursuitvoe- I

ringsvorm voor het uitvoeren van de uitvinding. I

In de tekeningen: I

Fig. 1 is een blokschema van een MR-beeldvormingssysteem voor I

10 gebruik bij de uitvinding. I

Fig. 2 is een schematische weergave van een op een RF-spoelsa- I

menstel gepositioneerde patiënt. I

Fig. 3 is een aanzicht in perspectief van een RF-spoelsamenstel I

volgens de uitvinding. I

15 Fig. 4 is een onderaanzicht van hetgeen is weergegeven in fig. I

Fig. 5 is een onderaanzicht van het RF-spoelsamenstel van fig. I

3, waarbij het bodemdeksel is verwijderd. I

Fig. 6 is een dwarsdoorsnedeaanzicht volgens de lijn 6-6 van I

20 fig. 3. I

Fig. 7 is een schematische weergave van een op een bekend RF- I

spoelsamenstel gepositioneerde patiënt.

Er wordt nu verwezen naar fig. 1, waarin de hoofdcomponenten I

van een de voorkeur verdienend magnetische-resonantiebeeldvorming- I

25 (MRI)systeem (10), dat de uitvinding belichaamt, zijn weergegeven. De I

werking van het systeem wordt door middel van een bedienerconsole 12 I

bestuurd, welk console een toetsenbord of andere invoerinrichting 13, I

een controlepaneel 14 en een weergavescherm 16 bevat. De console 12 I

communiceert via een verbinding 18 met een afzonderlijk computersys- I

30 teem 20, welk systeem een bediener in staat stelt om de productie en I

weergave van beelden op het weergavescherm 16 te besturen. Het systeem I

20 bevat een aantal modules, die via een moederbord 20a met elkaar I

communiceren. Deze modules omvatten een beeldprocessormoduul 22, een I

CPü-moduul 24 en een geheugenmoduul 26, bekend in de techniek als een I

35 framebuffer voor het opslaan van beeldgegevensreeksen. Het computer- I

systeem 20 is met een schijfopslag 28 en een tapestation 30 verbonden I

voor opslag van beeldgegevens en programma's en communiceert met een I

afzonderlijke systeembesturing 32 via een snelle seriële verbinding I

34. De invoerinrichting 13 kan een muis, een besturingsknuppel, een

1025762 I

- 7 - toetsenbord, een draaibol, een door middel van aanraking te activeren scherm, een lichtwand, een stembesturing, of een soortgelijke of equivalente invoerinrichting bevatten, en kan worden gebruikt voor interactief geometrievoorschrift.

5 De systeembesturing 32 bevat een reeks modules, die door middel van een moederbord 32a met elkaar zijn verbonden. Deze modules bevatten een CPU-moduul 36 en een pulsgeneratormoduul 38, dat via een seriële verbinding 40 met de bedienerconsole 12 is verbonden, via de verbinding 40 ontvangt de systeembesturing 32 commando's van de bedie-10 ner om de uit te voeren aftastreeks aan te geven. Het pulsgeneratormoduul 38 doet de systeemcomponenten de gewenste aftastreeks uitvoeren en produceert gegevens, die de tijdsbepaling, sterkte en vorm van de geproduceerde RF-pulsen aangeven, en de tijdsbepaling en lengte van het gegevensverwervingsvenster. Het pulsgeneratormoduul 38 is verbon-15 den met een reeks van gradiëntvers ter kers 42 om de tijdsbepaling en de vorm van de gradiëntpulsen, die tijdens de aftasting worden geproduceerd, aan te geven. Het pulsgeneratormoduul 38 kan ook patiëntgegevens van een fysiologische-verwervingsbesturing 44 ontvangen, welke besturing 44 signalen van een aantal verschillende met de patiënt ver-20 bonden sensoren ontvangt, zoals van aan de patiënt bevestigde elektroden afkomstige ECG-signalen. Ten slotte is het pulsgeneratormoduul 38 verbonden met een aftastkamerkoppelingsschakeling 46, die van verschillende sensoren, die met de toestand van de patiënt zijn verbonden, en het magneetsysteem afkomstige signalen ontvangt. Via de af-25 tastkamerkoppelingsschakeling 46 ontvangt een patiëntpositionerings-systeem 48 commando's om de patiënt naar de gewenste positie voor de aftasting te bewegen.

Door het pulsgeneratormoduul 38 geproduceerde gradiëntgolfvormen worden toegevoerd aan het gradiëntversterkersysteem 42, dat G*-, 30 Gy- en Gz-versterkers heeft. Elke gradiëntversterker activeert een corresponderende fysische gradiëntspoel in een gradiëntspoelsamenstel 50, dat is aangewezen om de voor het ruimtelijk coderen van verworven signalen gebruikte magnetisch-veldgradiënten te produceren. Het gradiëntspoelsamenstel 50 vormt een deel van een magneetsamenstel 52, dat een 35 polariserende magneet 54 en een geheel-lichaam(RF)spoel 56 bevat. Een zendontvangermoduul 58 in de systeembesturing 32 produceert pulsen, die door een RF-versterker 60 worden versterkt en door een zend/ont-vangstschakelaar 62 aan de RF-spoel 56 worden toegevoerd. De door de aangeslagen kernen in de patiënt geëmitteerde resulterende signalen 1025762

I - 8 - I

I kunnen door dezelfde RF-spoel 56 worden gedetecteerd en via de I

I zend/ontvangstschakelaar 62 aan een voorversterker 64 worden toege- I

I voerd. De versterkte MR-signalen worden gedemoduleerd, gefilterd en I

I gedigitaliseerd in de ontvangersectie van de zendontvanger 58. De I

I 5 zend/ontvangstschakelaar 62 wordt door een van het pulsgeneratormoduul I

I 38 afkomstig signaal bestuurd om tijdens de zendmodus de RF-versterker I

I 60 elektrisch met de spoel 56 te verbinden en om tijdens de ontvangst- I

I modus de spoel 56 met de voorversterker 64 te verbinden. De zend/ont- I

I . vangstschakelaar 62 kan ook een afzonderlijke RF-spoel (bijvoorbeeld I

I 10 een oppervlaktespoel) laten gebruiken in de zend- of ontvangstmodus. I

I De door de RF-spoel 56 opgepikte MR-signalen worden door het I

I zendontvangermoduul 58 gedigitaliseerd en overgedragen aan een geheu- I

I genmoduul 66 in de systeembesturing 32. Een aftasting is compleet, I

I wanneer een reeks van ruwe k-ruimtegegevens in het geheugenmoduul 66 I

I 15 is verworven. Deze ruwe k-ruimtegegevens worden opnieuw gerangschikt I

I in afzonderlijke k-ruimtgegevensreeksen voor elk te reconstrueren I

I beeld en elk van deze reeksen wordt ingevoerd in een reeksprocessor I

I 68, die de gegevens Fourier-transformeert tot een reeks van beeldgege- I

I vens. Deze beeldgegevens worden via de seriële verbinding 34 naar het I

I 20 computersysteem 20 geleid, waarin de beeldgegevens in geheugen, zoals I

I een schijfopslag 28, worden opgeslagen. In reactie op van het bedie- I

I nerconsole 12 ontvangen commando's kunnen deze beeldgegevens worden I

I gearchiveerd in een lange-termijnopslag, zoals het tapestation 30, of I

I kunnen deze beeldgegevens door de beeldprocessor 22 verder worden be- I

I 25 werkt en naar het bedienerconsole 12 worden geleid en gepresenteerd op I

I de weergave 16. I

I De uitvinding is gericht op MR-beeldvorming met een verbeterde I

I homogeniteit, waarbij ten minste een deel van een RF-spoelbehuizing is I

I gevuld met homogeniteitversterkend materiaal. De uitvinding is in het I

I 30 bij zonder bruikbaar bij een cervicaal-thoracaal-lumbaal(CTL)spoelsa- I

I menstel voor het verwerven van diagnostische gegevens van het nekge- I

I bied van een patiënt en de uitvinding zal met betrekking daartoe wor- I

I den beschreven. De door de uitvinding verkregen voordelen kunnen ech- I

I ter worden opgenomen in andere oppervlaktespoelen voor andere anato- I

I 35 mische gebieden, waarin besturing van de gevoeligheid is gewenst. I

I Er wordt nu verwezen naar fig. 2, waarin een patiënt 70 schema- I

I tisch is weergegeven op een oppervlaktespoelsamenstel 72 voor een MR- I

I beeldvormingssessie om diagnostische beelden van een nekgebied 74 van I

I de patiënt 70 te verwerven en te reconstrueren. Het samenstel 72 bevat I

I 1025762 I

- 9 - een uitpuiling 76 om de nek van de patiënt te ondersteunen. Het ondersteunen van de nek van de patiënt is kritisch om patiëntbeweging tot een minimum te beperken en de ruggengraat niet te belasten. De ondersteuning vermindert bovendien de enigst van de patiënt door het voor de 5 patiënt zo comfortabel mogelijk te maken. MRI's worden voor een aantal doeleinden uitgevoerd, doch voornamelijk om diagnostische gegevens te verwerven, zodat een medische diagnose/prognose op effectieve wijze kan worden gemaakt. De patiënt is angstig met betrekking tot het proces en elke poging wordt gedaan om elke bezorgdheid die de patiënt kan 10 hebben te doen verminderen alsmede het voor de patiënt zo comfortabel mogelijk te maken. De uitpuiling dient ook voor het verschaffen van ondersteuning voor de nek, zodat het tijdens het beeldvormingsproces minder waarschijnlijk is dat de patiënt zal bewegen. Beweging tijdens gegevensverwerving kan resulteren in toegenomen artefacten in het uit-15 eindelijk gereconstrueerde beeld.

Zoals hierboven is beschreven, zendt een totaal-lichaam-RF-spoel RF-signalen naar de patiënt. Vervolgens wordt een afzonderlijk spoelsamenstel 72 gebruikt om door de patiënt geëmitteerde RF-signalen te ontvangen. Een gedeelte van het afzonderlijke spoelsamenstel kan 20 binnen de uitpuiling 76 zijn opgenomen. In het bijzonder is een spoel 78 binnen de uitpuiling gepositioneerd en is deze spoel ingericht om de door de aangeslagen kernen in de patiënt geëmitteerde resulterende signalen te ontvangen. In de weergegeven uitvoeringsvorm correspondeert de spoel 78 met dat gedeelte van een CTL-spoel, dat is ontworpen 25 om van het nekgebied van de patiënt afkomstige RF-signalen te ontvangen. De RF-spoel 78 is opgenomen binnen de uitpuiling 76, zodat de spoel zo dicht mogelijk bij het nekgebied van de patiënt kan worden geplaatst. Deze plaatsing verbetert de RF-veldhomogeniteit, waardoor de beeldkwaliteit wordt verbeterd. Plaatsing van de spoel 78 in de 30 uitpuiling 76 maakt het verder mogelijk dat het nekgebied van de patiënt dichter bij de ontvangstspoel 78 kan worden gepositioneerd, zodat de signaalsterkte en de RF-homogeniteit worden verbeterd. De patiënt 70 is op het oppervlaktespoelsamenstel 72 gepositioneerd weergegeven, waarbij het nekgebied door de uitpuiling 76 wordt ondersteund. 35 Deze oriëntatie vereist typisch een plaatsing van een verzadigingskus-sen tussen de patiënt en de uitpuiling, zoals met betrekking tot fig.

7 wordt beschreven. Zoals eerder is vermeld, is het kussen gevuld met water of fluorkoolstoffen en wordt het kussen gebruikt om de homogeniteit te verbeteren. Het bekende kussen veroorzaakt echter een accen- 1025762

- 10 - I

tuering van het cervicale gedeelte 80 van de ruggengraat van de pa- I

tiënt, hetgeen niet wenselijk is. I

RF-oppervlaktespoelsamenstel 72 is een relatief starre struc- I

tuur, die is ontworpen om een patiënt of ander subject te ondersteu- I

5 nen, en is zodanig gevormd, dat daarin een homogeniteitversterkend ma- I

teriaal, bijvoorbeeld een fluïdum of gel, is aangebracht. Het binnen I

het spoelsamenstel aanbrengen van het materiaal handhaaft een gewenste I

afstand tussen de patiënt en de spoel en resulteert niet in een geac- I

centueerde kromming van de ruggengraat van de patiënt. Om de homogeni- I

10 teit verder te verbeteren, kunnen kleinere verzadigingskussens in de I

lege ruimten 82 worden geplaatst. Het in deze lege ruimten plaatsen I

van kleinere kussens vergroot niet de afstand tussen de patiënt en het I

spoelsamenstel 72 noch accentueren deze kleinere kussens het cervicale I

ruggengraatsgebied van de patiënt. Bovendien is de plaatsing van ver- I

15 zadigingskussens in de lege ruimten 82 gunstig aangezien huid-lucht- I

overgangsvlakken worden geminimaliseerd. I

Er wordt nu verwezen naar fig. 3, waarin een RF-oppervlakte- I

spoelsamenstel is weergegeven zonder een patiënt daarop, doch inge- I

richt om een patiënt op te nemen en tezamen met een beweegbare tafel I

20 te positioneren binnen een beeldvormingsvolume voor MR-gegevensverwer- I

ving en beeldreconstructie. Het RF-spoelsamenstel 72 is binnen een I

holte definiërende behuizing 84 gepositioneerd, welke behuizing de I

spoel(en) en de verschillende met de werking van het spoelsamenstel 72 I

verbonden elektronische componenten omsluit. De behuizing bevat een I

25 spoel 86, die is ingericht om MR-gegevens van het bovenste ruggen- I

graatsgebied van een patiënt te verwerven, en een uitpuiling 88 voor I

het ondersteunen van het nekgebied van de patiënt, zoals hierboven I

werd toegelicht. Fig. 3 toont een typische RF-oppervlaktespoel voor I

het verwerven van beeldvormingsgegegevens afkomstig van de cervicaal-, I

30 thoracaal- en lumbaalgebieden van de patiënt. I

Een onderaanzicht van het RF-spoelsamenstel is weergegeven in I

fig. 4, waarbij een bodemdeksel of -plaat 90 aan de behuizing 84 is I

bevestigd om de verschillende elektrische componenten alsmede de spoe- I

len binnen de behuizing 84 te beschermen. Het deksel 90 bevat een af- I

35 voerplug 92 of -klep voor het op een gecontroleerde wijze uit het I

spoelsamenstel verwijderen van homogeniteitversterkend materiaal. Als I

zodanig kan het homogeniteitversterkende materiaal uit het samenstel I

worden afgevoerd zonder dat materiaal verloren gaat, aangezien het ma- I

teriaal uit het samenstel vloeit wanneer een technicus of andere on- I

1025762 I

- 11 - derhoudsmonteur het deksel 90 van de behuizing 84 verwijdert. Door middel van het regelen van de verwijdering van het homogeniteitver-sterkende materiaal kan een veilig en schoon werkgebied voor de technicus worden gehandhaafd, waarin kan worden gewerkt bij onderhoud van 5 het RF-spoelsamenstel. Het deksel 90 is door middel van schroeven 94 aan de behuizing 84 bevestigd, welke schroeven kunnen worden verwijderd om het deksel 90 van de behuizing 84 te verwijderen om toegang te hebben tot de inwendige elektronische componenten en spoelen van het RF-spoelsamenstel.

10 Als alternatief kan het deksel 90 een aantal platen omvatten, welke platen gezamenlijk de componenten van de spoelbehuizing omsluiten. Dientengevolge kunnen de inwendige volumes van het spoelsamenstel worden onderverdeeld onder gebruikmaking van scheidingswanden of -platen (niet weergegeven), zodat het homogeniteitversterkende fluïdum in 15 een bepaalde sectie of een bepaald gedeelte van de spoelbehuizing is opgenomen. Als zodanig kunnen de voor het afsluiten van de onderverdelingen, die het homogeniteitversterkende fluïdum bevatten, gebruikte dekselplaten onafhankelijk worden verwijderd of geconstrueerd om een afvoerplug te bevatten. Met deze alternatieve constructie kan het 20 homogeniteitversterkende materiaal worden verwijderd zonder het gehele bodemdeksel van de spoelbehuizing te moeten verwijderen.

Fig. 5 is een aanzicht van het RF-spoelsamenstel, waarbij het bodemdeksel 90 van de behuizing 84 is verwijderd. Met het verwijderde bodemdeksel zijn de holte 96 van het spoelsamenstel en de verschillen-25 de elektronische componenten 98 alsmede spoelen 99 en 101 te zien. De holte 96 bevat inwendige volumes 100, die zijn ontworpen om homogeniteit ver sterkend materiaal op te nemen. De volumes 100 zijn nabij de kop van het spoelsamenstel gelegen en corresponderen daardoor met de nekgebieden van de patiënt. De volumes 100 zijn in het bijzonder goed 30 geschikt voor het opnemen van het homogeniteitversterkende materiaal, aangezien de topografie of contour van het spoelsamenstel aan het ko-peinde een verzamelgebied definieert. In het bijzonder is de hoogte van de behuizing aan dit einde van het samenstel groter, waardoor diepere volumes 100 resulteren, hetgeen het mogelijk maakt om het homoge-35 niteitversterkende materiaal in relatieve nabijheid van de patiënt aan te brengen.

Er wordt nu verwezen naar fig. 6, waarin het duidelijk is dat de inwendige volumes 100 rond de spoel 101 zijn gepositioneerd. Fig.

6, die een dwarsdoorsnedeaanzicht volgens de lijn 6-6 van fig. 3 is, 1025762

-12 - I

toont een voordeel van deze constructie, aangezien het homogeniteit- I

versterkende materiaal zodanig kan worden gepositioneerd, dat dit de I

volumes 100 geheel of gedeeltelijk vult. Door middel van het ten min- I

ste gedeeltelijk vullen van de volumes 100, kan de typisch tussen de I

5 patiënt en de patiënttafel aanwezige lucht tot een minimum worden be- I

perkt en bij voorkeur worden geëlimineerd. Als gevolg hiervan is de I

door de patiënt en de spoel 2ich voortplantende magnetische flux rela- I

tief homogeen. I

Het homogeniteitversterkende materiaal kan door middel van een I

10 pomp (niet weergegeven) selectief uit een reservoir (niet weergegeven) I

worden gepompt. Door middel van het selectief aanbrengen van het mate- I

riaal in de spoel, kunnen verschillende anatomische gebieden worden I

verzadigd zonder verschillende spoelen te vereisen. Bovendien kan de I

locatie alsmede de mate van homogeniteitversterking worden bestuurd. I

15 Voor die beeldvormingssessies, waarin homogeniteit in het nekgebied I

niet is vereist, of gedurende uitschakeling van het MRI-systeem, kan I

het materiaal bovendien op afstand van het systeem worden bewaard. I

Daarvoor kan een draagbaar reservoir (niet weergegeven) worden ge- I

bruikt, zodat een vaste hoeveelheid van het homogeniteitversterkende I

20 materiaal kan worden gebruikt bij meer dan één MRI-systeem binnen een I

enkele beeldvormingsfaciliteit. Als alternatief kan het bodemdeksel I

van de behuizing zijn uitgerust met een afvoerplug 92 of een klep voor I

het uit het spoelsamenstel afvoeren van het homogeniteitversterkende I

materiaal voor opslag, afvoer en vervanging. Verwijdering van het ma- I

25 teriaal is eveneens wenselijk tijdens onderhoud van het RF-spoelsamen- I

stel, zodat het materiaal niet in staat wordt gesteld om op oncontro- I

leerbare wijze de behuizing te verlaten, wanneer het deksel wordt ver- I

wijderd. I

Perfluorkoolstof, zoals FC-77, is in het bijzonder goed ge- I

30 schikt voor aanbrenging binnen de RF-spoel, aangezien het hoge elek- I

trische weerstandsvermogen en de lage diëlektrische constante daarvan I

het mogelijk maken, dat het materiaal binnen de spoel kan worden ge- I

plaatst zonder de prestaties van de RF-spoel te beïnvloeden. Een aan- I

tal andere perfluorkoolstoffen kan worden gebruikt, zoals FC-87, I

35 FC-72, FC-84, FC-3283, FC-40, FC-43 en FC-70. De perfluorkoolstof kan I

de vorm van een vloeistof of een gel aannemen. De karakteristieken van I

deze perfluorkoolstoffen zijn zodanig, dat deze eveneens kunnen dienen I

voor het koelen van hete plekken (gebieden van hoge temperatuur) op de I

RF-spoel. Als zodanig kan het homogeniteitversterkende materiaal die- I

1025762 I

- 13 - nen als een warmteafvoer, door middel waarvan van de spoel afkomstige warmte wordt geabsorbeerd en verspreid over het gehele volume van het materiaal.

Als alternatief kan gedoteerd water worden gebruikt als homoge-5 niteitversterkend materiaal. Gedoteerd water kan echter op negatieve wijze de werking van de elektronische componenten van het spoelsamen-stel beïnvloeden. Meer in het bijzonder dienen voorzorgsmaatregelen te worden genomen om de RF-componenten in te kapselen, teneinde deze componenten tegen de geleidbaarheid van het water te beschermen. Inkapse-10 ling verhoogt de moeilijkheid van het repareren van individuele RF-componenten. Niettemin kan in sommige uitvoeringsvormen, waarin de inkapseling minimaal is, gedoteerd water de voorkeur verdienen.

De uitvinding is beschreven met betrekking tot een CTL-spoelsa-menstel; de uitvinding is daartoe echter niet beperkt. De uitvinding 15 is op equivalente wijze toepasbaar bij andere spoelsamenstellen, waaronder in niet-beperkende zin spoelen voor alleen ontvangen en spoelen voor zenden en ontvangen. Bijvoorbeeld is de uitvinding op equivalente wijze toepasbaar bij een zend-ontvangstspoel voor een knie, die typisch wordt gebruikt om zowel de knie- als de voetgebieden van een pa-20 tiënt af te beelden. Een kniespoel alsmede spoelen voor andere anatomische gebieden worden beoogd binnen het kader van de uitvinding te liggen.

Volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding bevat een inrichting voor het verwerven van ruimtelijk coderende signalen voor MR-25 beeldvorming met een verbeterde homogeniteit, een RF-spoel om beeld-vormingsgegevens van een binnen een beeldvormingsvolume geplaatst subject, te verwerven. De RF-spoel is binnen een behuizing aangebracht.

Een homogeniteitversterkend materiaal is binnen een gedeelte van de behuizing aangebracht.

30 Volgens een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding bevat een MRI-inrichting een aantal spoelen, welke spoelen rond een boring van een magneet zijn gepositioneerd om een polariserend magnetisch veld aan te leggen, en een RF-zendontvangersysteem. Een RF-schakelaar wordt door een pulsmoduul bestuurd om RF-signalen naar een RF-spoelsamen-35 stel, dat ten minste êén RF-spoel bevat, te zenden om MR-beelden te verwerven. Een homogeniteitversterkend fluïdum is aangebracht binnen een gedeelte van het RF-spoelsamenstel om vet in het subject te verzadigen tijdens MR-beeldverwerving.

1025762

- 14 - I

Volgens een verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding bevat een I

werkwijze van MR-beeldvorming met een verbeterde homogeniteit de stap I

van het plaatsen van een subject binnen een boring van een magneet van I

een MRI-systeem. Een homogeniteitversterkend materiaal is aangebracht I

5 binnen een gedeelte van een RF-spoel, welke spoel is ontworpen om I

beeldvormingsgegevens van ten minste een gedeelte van het subject te I

verwerven. De werkwijze bevat ook de stap van het verwerven van beeld- I

vormingsgegevens van ten minste een gedeelte van het subject. Vervol- I

gens wordt van ten minste een gedeelte van het subject een MR-beeld I

10 gereconstrueerd uit de verworven beeldvormingsgegevens. I

De uitvinding is beschreven in termen van een voorkeursuitvoe- I

ringsvorm, hoewel er wordt onderkend, dat equivalenten, alternatieven I

en modificaties, naast de uitdrukkelijk genoemde, mogelijk zijn binnen I

het kader van de bijgevoegde conclusies. I

1025762

Claims

1. Inrichting om ruimtelijk gecodeerde signalen te verwerven voor MR-beeldvorming met een verbeterde homogeniteit, waarbij de inrichting omvat: een RF-spoel (86) om beeldvormingsgegevens van een binnen een 5 beeldvormingsvolume aangebracht subject (70) te verwerven, waarbij de RF-spoel (86) binnen een behuizing (84) is aangebracht; en een homogeniteitversterkend materiaal, dat binnen een gedeelte van de RF-behuizing (84) is aangebracht.

2. Inrichting volgens conclusie 1, waarin de RF-spoel (86) is 10 ingericht om beeldvormingsgegevens van ten minste één van een cervi- caal-, thoracaal- èn lumbaalgebied van het subject te verwerven.

3. Inrichting volgens conclusie 1, waarin het homogeniteitver-sterkende materiaal één van een gel en een vloeistof bevat.

4. Inrichting volgens conclusie 1, waarin het homogeniteitver-15 sterkende materiaal een materiaal met een susceptibiliteit soortgelijk aan dat van water bevat.

4 - 15 - s

5. Inrichting volgens conclusie 4, waarin het homogeniteitver-sterkende materiaal een materiaal met een laag waterstofgehalte bevat.

6. Inrichting volgens conclusie 4, waarin het homogeniteitver-20 sterkende materiaal een perfluorkoolstofmateriaal bevat.

7. Inrichting volgens conclusie 6, waarin het perfluorkoolstofmateriaal fluorkoolstof-77 bevat.

8. Inrichting volgens conclusie 6, opgenomen in een oppervlak-tespoelsamenstel (72), dat een patiënttafel vormt.

9. Inrichting voor beeldvorming met magnetische resonantie, omvattende: een aantal gradiëntspoelen (50) die rond een doorgang van een magneet gepositioneerd zijn voor het opwekken van een polariserend magnetisch veld; 30 een radiofrequentie(RF)ontvangstzendstelsel; een RF-schakelaar (62) die gestuurd wordt door een pulsgeneratormoduul (38) voor het leveren van RF-signalen aan een RF-spoelsamenstel (72) dat ten minste één RF-spoel (78) heeft voor het verkrijgen van MR-beelden; en 35 een homogeniteitversterkend médium dat binnen een gedeelte van het RF-spoelsamenstel (72) aangebracht is voor het tijdens MR-beeldacquisitie verbeteren van de homogeniteit. 1025762

10. Inrichting volgens conclusie 9, verder omvattende een I beweegbare tafel die geconfigureerd is voor het verplaatsbaar I positioneren van een persoon binnen de doorgang van de magneet en I waarin de tafel het RF-spoelsamenstel draagt. I

11. Inrichting volgens conclusie 10, waarin het RF- I spoelsamenstel (72) een uitpuiling (88) heeft die van een I bovenoppervlak ervan uitgaat en waarin de uitpuiling (88) I geconfigureerd is om onder een halsgedeelte (74) van de persoon (70) gepositioneerd te worden. I

12. Inrichting volgens conclusie 11, waarin de RF-spoel (78) I een RF-oppervlaktespoel is. I

13. Inrichting volgens conclusie 12, waarin de RF- I oppervlaktespoel (78) een RF CTL-spoel is. I

14. Inrichting volgens conclusie 9, waarin het I 15 homogeniteitversterkende medium een vloeistof of een gel is. I

15. Inrichting volgens conclusie 9, waarin het homogeniteitversterkende medium een perfluorkoolstof medium omvat. I

16. Inrichting volgens conclusie 9, waarin het I homogeniteitversterkende medium geconfigureerd is om de RF-spoel (78) 20 tijdens MR-beeldacquisitie te koelen. I

16. I Η

17. Werkwijze voor MR beeldvorming met verbeterde homogeniteit, omvattende de stappen van: I het binnen een doorgang van een magneet van een MRI-stelsel I (10) plaatsen van een persoon (70); I 25 het aanbrengen van een homogeniteitversterkend materiaal binnen I een gedeelte van een RF-spoelbehuizing (84) met een RF-spoel (86) I welke ontworpen is voor het verkrijgen van beeldvormingsdata vanuit I ten minste één gedeelte van de persoon (70); I het verkrijgen van beeldvormingsdata vanuit het ten minste ene I 30 gedeelte van de persoon (70); en I het uit het ten minste ene gedeelte van de persoon (70) I verkregen beeldvormingsdata reconstrueren van een MR-beeld. I

18. Werkwijze volgens conclusie 17, waarin de stappen van het I verkrijgen van beeldvormingsdata de stap omvat van het verkrijgen van I 35 beeldvormingsdata vanuit .ten minste één van een cervicaal, thoracaal I en een lumbaal gebied van de persoon. I

19. Werkwijze volgens conclusie 17, waarin het I homogeniteitversterkende materiaal een perfluorkoolstof medium of een I perfluorkoolstof gel is. I 1025762 I Λ - 17 -

20. Werkwijze volgens conclusie 17, waarin de stap van het aanbrengen van materiaal de stap omvat van het selectief op basis van het ten minste ene gedeelte van de persoon (70) voor beeldvorming daarvan selectief positioneren van het homogeniteitversterkende 5 materiaal binnen het gedeelte van de RF-spoelbehuizing (84).

21. Werkwijze volgens conclusie 17, waarin de RF-spoelbehuizing (84) gedragen wordt door een tafel die ontworpen is om de persoon binnen de doorgang van de magneet te verplaatsen.

22. Werkwijze volgens conclusie 21, verder omvattende de stap 10 van het verkrijgen van de beeldvormingsdata zonder dat een verzadigingskussen tussen de persoon en de RF-spoelbehuizing (84) geplaatst is. 1025762