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Die
Erfindung betrifft eine Liegeeinrichtung für ein Magnetresonanzgerät
mit einer bewegbaren Patientenliege, einer bewegbaren Lokalantenneneinrichtung
zum Empfang von Magnetresonanzsignalen und einer Antriebseinrichtung.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Magnetresonanzgerät
mit einer derartigen Liegeeinrichtung sowie ein Verfahren zur Aufnahme
von Bilddaten eines Patienten mit einem Magnetresonanzgerät.
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Bildgebende
Systeme der Medizintechnik nehmen heute eine bedeutende Rolle bei
der Untersuchung von Patienten ein. Die von den bildgebenden Systemen
erzeugten Darstellungen der inneren Organe und Strukturen des Patienten
werden zur Diagnose von Krankheitsursachen, zur Planung von Operationen,
bei der Durchführung von Operationen oder auch zur Vorbereitung
von therapeutischen Maßnahmen angewandt. Beispiele für
solche bildgebenden Systeme sind Computertomographen, Ultraschallsysteme,
Angiographieeinrichtungen, Positronen-Emissionstomographen oder
Magnetresonanzsysteme.
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Bei
einer Magnetresonanz-Untersuchung bestimmter Organe oder Körperteile
eines Patienten werden zum Empfang der Magnetresonanzsignale (MR-Signale
oder auch Kernspinresonanzsignale) zunehmend sogenannte Oberflächenantennen
eingesetzt. Diese Oberflächenantennen werden bei der Untersuchung
relativ nah an der Körperoberfläche möglichst
direkt an dem zu untersuchenden Organ bzw. Körperteil des
Patienten angeordnet. Die Oberflächenantennen sind häufig
als Spule ausgeführt und werden aufgrund des begrenzten
räumlichen Untersuchungsbereichs in der Fachliteratur oft
auch als "Lokalspulen" ("local coils") bezeichnet. Im Gegensatz
zu größeren, entfernter vom Patienten angeordneten
Antennen, die in der Regel zur Erzeugung eines gesamten Schnittbilds
durch einen Patienten genutzt werden, haben die Oberflächenantennen folglich
den Vor teil, dass sie näher an den interessierenden Bereichen
angeordnet sind. Dadurch wird der durch die elektrischen Verluste
innerhalb des Körpers des Patienten verursachte Rauschanteil
reduziert, was dazu führt, dass das sogenannte Signal-Rausch-Verhältnis
einer Oberflächenantenne prinzipiell besser ist als das
einer entfernteren Antenne. Nachteilig ist jedoch, dass eine einzelne
Oberflächenantenne nur in der Lage ist, ein effektives
Bild innerhalb einer bestimmten räumlichen Ausdehnung zu
erzeugen, welche in der Größenordnung des Durchmessers
der Leiterschleife der Oberflächenantenne liegt. Daher
sind die Einsatzmöglichkeiten für solche einzelnen
Oberflächenantennen wegen des eingeschränkten
Beobachtungsbereichs sehr begrenzt. Der Beobachtungsbereich lässt
sich zwar durch Vergrößerung des Durchmessers
der Leiterschleife der Oberflächenantenne erweitern. Mit
der Vergrößerung der Leiterschleife ist aber gleichzeitig auch
wieder eine Vergrößerung der elektrischen Verluste
im Körper des Patienten und damit einhergehendes größeres
Rauschen verbunden. Bei Verwendung einer einzelnen Oberflächenantenne
muss daher immer ein Mittelweg zwischen möglichst guter Auflösung
einerseits und möglichst großem Beobachtungsbereich
andererseits gewählt werden.
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Eine
Möglichkeit, den Beobachtungsbereich zu vergrößern,
ohne dabei im gleichen Maße die Auflösung zu verringern,
besteht darin, mehrere benachbart zueinander angeordnete einzelne
Oberflächenantennen zu verwenden, d. h. ein ganzes Feld
von Antennenelementen (z. B. ein Antennenarray) einzusetzen, die
gemeinsam eine große Oberflächenantenne bilden.
Ein Problem bei der Verwendung mehrerer Antennenelemente ist jedoch,
dass der Patient die großflächige Abdeckung von
Körperbereichen als störend empfinden kann, was
in extremen Fällen mitunter zum Abbruch der Untersuchung
führt. Darüber hinaus wird bei einer großflächigen
Bedeckung des Patienten die Anbringung weiterer Sensoren, wie Elektrokardiogramm-Elektroden,
erschwert. Einen weiteren Nachteil stellen die hohen Kosten dar,
die durch die Anschaffung zahlreicher Antennenelemente entstehen.
Darüber hinaus ist die Handhabung der einzelnen Antennenelemente,
d. h. das Aufbringen und Abnehmen der Antennenelemente, bei einer Vielzahl
an Antennenelementen zeit- und damit kostenintensiv. Außerdem
erhöht sich mit der Anzahl der Antennenelemente die Wahrscheinlichkeit
von fehlerhaften Platzierungen der Antennenelemente auf dem Körper
des Patienten, was zu einer Beeinträchtigung der Bildqualität
führen kann. Einen weiterer Nachteil der auf oder unter
einem Patienten platzierten Oberflächenantennen entsteht
dadurch, dass die relative Lage der Oberflächenantennen
zum Körper des Patienten während einer Untersuchung
nicht mehr variiert werden kann. Das heißt, dass bei einer weniger
geeigneten Platzierung der Oberflächenantennen entweder
eine schlechtere Bildqualität in Kauf genommen werden muss
oder ein Abbruch der Bildaufnahme mit anschließender, korrigierter
Platzierung notwendig wird.
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Erste
Verfahren und Einrichtungen zur Vermeidung der Nachteile von direkt
am Körper des Patienten angeordneten Oberflächenantennen
sind bereits bekannt. So wird beispielsweise in der
US 2002/0138001 A1 ein
Magnetresonanzgerät beschrieben, welches selbst über
eine Oberflächenantenne verfügt, die über
eine entsprechende Vorrichtung von oben auf einen liegend gelagerten
Patienten abgesenkt werden kann. Die Anbringung einer Oberflächenspule
im Untersuchungsraum des Magnetresonanzgeräts reduziert
jedoch den für den Patienten verfügbaren Raum.
Insbesondere bei sogenannten "head first"-Untersuchungen, bei denen
der Patient mit dem Kopf voran in das Magnetresonanzgerät
eingefahren wird, kann es aufgrund des reduzierten Raums zu klaustrophobischen
Reaktionen beim Patienten kommen. Darüber hinaus bedingt
die beschriebene stationäre Anordnung am Magnetresonanzgerät,
dass die Lage der Oberflächenspule relativ zu den vom Magnetresonanzgerät
ausgesandten elektromagnetischen Feldern nicht verändert
werden kann. Eine Optimierung der Empfangseigenschaften der Oberflächenantenne
durch eine Relativbewegung gegenüber den genannten Feldern
ist damit nicht möglich.
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Ähnliches
gilt für den Aufbau in der
US 2005/0174117 . Dort ist eine
Lokalspule mit flexiblen Eigenschaften beschrieben, ohne dass jedoch
Hinweise gegeben werden, wie größere Bereich des
Patienten effizient untersucht werden können.
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Weiterhin
wird in der
WO
2006/131863 A1 eine Vorrichtung beschrieben, bei der eine
Lokalspule in eine Liege integriert ist. Nachteilig ist hierbei, dass
nach dem Einfahren des Patienten die Lokalspule eine stationäre
räumliche Position einnimmt. Das heißt, dass dann
die Lage der Lokalspule nicht mehr optimiert werden kann, beispielsweise,
um ungünstige Verkopplungen mit anderen Spulen im Magnetresonanzgerät
zu korrigieren. Darüber hinaus bezieht sich die Schrift
auf in einer Liege integrierte Spulen, so dass im Wesentlichen nur
Bereiche auf der Rückseite des Patienten, wie die Wirbelsäule,
untersuchbar sind.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte
Alternative zu diesem bekannten Stand der Technik zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Liegeeinrichtung nach Anspruch 1 sowie ein
Verfahren zur Aufnahme von Bilddaten nach Anspruch 15 gelöst.
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Eine
grundlegende Idee der erfindungsgemäßen Liegeeinrichtung
besteht darin, Lokalantenneneinrichtungen anzugeben, die unabhängig
von einer Bewegung einer Patientenliege, auf der der Patient gelagert
ist, bewegbar sind, wobei die Bewegung parallel zur Längsachse
der Patientenliege erfolgt und durch eine Antriebseinrichtung bewirkt
wird. Die Lokalantenneneinrichtung enthält dabei eine oder mehrere
Oberflächenantennen oder Lokalspulen zum Empfang von Magnetresonanzsignalen,
welche der Erzeugung der Patientenbilddaten dienen. In vielen Fällen
wird es sich bei dem Patienten um einen Menschen handeln. Die Verwendung
des Begriffs „Patient" schließt jedoch den Einsatz
der erfindungsgemäßen Einrichtungen, Geräte
und Verfahren bei der Untersuchung von Tieren nicht aus.
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Darüber
hinaus ist auch ein Einsatz bei der Untersuchung von gesunden Menschen
mit eingeschlossen, beispielweise zur Prophylaxe oder bei der Untersuchung
von Probanden im Rahmen einer klinischen Studie.
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Gegenüber
den üblichen, direkt auf oder unter dem Patienten platzierten
Oberflächenantennen weist die erfindungsgemäße
Liegeeinrichtung den Vorteil auf, dass aufgrund der Beweglichkeit
der Lokalantenneneinrichtung nur wenige, gegebenenfalls sogar nur
einzelne Antennen notwendig sind, um einen weiten Körperbereich
des Patienten in der Bilderzeugung erfassen zu können.
Die kostenintensive Anschaffung und zeitintensive Anbringung vieler Oberflächenantennen
entfällt damit. Darüber hinaus lässt
sich mit der erfindungsgemäßen Liegeeinrichtung
die Lokalantenneneinrichtung auch noch nach der Lagerung des Patienten
relativ einfach und flexibel bewegen. Eventuelle Fehlpositionierungen
der Oberflächenantennen können durch eine Bewegung der
Lokalantenneneinrichtung korrigiert werden, ohne dass der Patient
aus dem Magnetresonanzgerät heraus bewegt werden muss. Ähnliches
gilt auch für die relative Position der Antennen gegenüber
den vom Magnetresonanzgerät abgestrahlten Magnetfeldern
bzw. elektromagnetischen Feldern. Hier ist eine optimale relative
Position auch von den individuellen Eigenschaften der Patienten,
beispielsweise dem Körperbau, abhängig. Die erfindungsgemäße
Liegeeinrichtung erlaubt hier eine Optimierung der relativen Position,
da die Lokalantenneneinrichtung sowohl gegenüber dem Patienten
als auch gegenüber dem Magnetresonanzgerät, d.
h. im Speziellen gegenüber den im Magnetresonanzgerät
enthaltenen Magneten und Antennen, weitestgehend unabhängig bewegbar
ist. Weiterhin ist es mit der erfindungsgemäßen
Liegeeinrichtung nicht mehr zwingend erforderlich, dass die Antennen
schon vor dem Einfahren des Patienten in das Magnetresonanzgerät
am Patienten positioniert werden. Negative Empfindungen der Patienten,
beispielsweise Beklemmungen oder Klaustrophobie, sollten deshalb
mit der erfindungsgemäßen Liegeeinrichtung in
einem wesentlich geringeren Maß auftreten.
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Ein
erfindungsgemäßes Verfahren zur Aufnahme von Bilddaten
eines auf einer beweglichen Patientenliege gelagerten Patienten
mit einem Magnetresonanzgerät umfasst einen wesentlichen
Verfahrensschritt, bei dem eine Lokalantenneneinrichtung mit Hilfe
einer mit der Lokalantenneneinrichtung gekoppelten Antriebseinrichtung
bewegt wird, wobei die Bewegung der Lokalantenneneinrichtung unabhängig
von einer Bewegung der Patientenliege und parallel zur Längsachse
der Patientenliege erfolgt. Die vorstehend genannten Nachteile des
Stands der Technik lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
vermeiden.
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Weitere
besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung
ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie
der nachfolgenden Beschreibung.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Liegeeinrichtung wird die Lokalantenneneinrichtung im Wesentlichen
oberhalb der Patientenliege angeordnet. Der Patient befindet sich
damit zumindest teilweise zwischen der Patientenliege und der Lokalantenneneinrichtung. Bei
einer Bewegung der Lokalantenneneinrichtung relativ zur Patientenliege
bewegt sich die Lokalantenneneinrichtung also im Wesentlichen über
den Patienten hinweg und je nach Ausführung der Lokalantenneneinrichtung
auch seitlich am Patienten vorbei. Dabei sind beide Bewegungsrichtungen,
d. h. in Richtung des Patientenkopfes und in Richtung der Patientenfüße
möglich.
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Besonders
bevorzugt ist die oberhalb der Patientenliege angebrachte Lokalantenneneinrichtung so
ausgebildet, dass sie in einer Ebene senkrecht zur Längsachse
der Patientenliege eine brückenartige Form aufweist und
im Besonderen der Form eines Kreisbogens folgt.
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Das
Gehäuse einer oberhalb der Patientenliege angebrachten
Lokalantenneneinrichtung wird bevorzugt aus unmagnetischem Kunststoff
bestehen, um eine möglichst geringe Beeinflussung der elektromagnetischen
Felder durch das Gehäuse zu gewährleisten. Derartige
Kunststoffe sind typischerweise mit Glasfaserbestandteilen verstärkt
und werden beispielsweise von der Lanxess AG unter der Bezeichnung
DURETHAN® BKV30 vertrieben. Die
in der Lokalantenneneinrichtung enthaltenen Antennen oder Lokalspulen
dagegen bestehen aus elektrisch leitfähigen Materialien
wie Kupfer, welches in Form von Leitbahnen auf einem Basismaterial
aufgetragen ist. Als Basismaterial kommen Materialien, wie sie aus
der Leiterplattenherstellung bekannt sind, zum Einsatz. Dazu zählen
beispielsweise FR-4 (flame retardant 4) oder die von der Fa. Rogers
vertriebenen Materialien.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die
Lokalantenneneinrichtung wenigstens teilweise mit flexiblen Materialien
ausgebildet und umfasst eine Biegeeinrichtung, mit der der Abstand
zwischen dem Patienten und dem mit den flexiblen Materialien ausgebildeten
Teil der Lokalantenneneinrichtung einstellbar ist. Mit einer derartigen
Lokalantenneneinrichtung kann je nach Position der Lokalantenneneinrichtung
entlang der Längsachse der Patientenliege die Form der
Lokalantenneneinrichtung so eingestellt werden, dass der Abstand
zum Patienten möglichst minimal ausfällt, um einen
guten Empfang der Magnetresonanzsignale durch die Antennen oder
Lokalspulen zu gewährleisten. Das heißt, dass
auch bei Untersuchungen, die einen weiten Bereich des Patientenkörpers
erfassen, beispielsweise von den Unterschenkeln bis zum Brustkorb,
in allen Positionen der Lokalantenneneinrichtung Signale mit relativ
geringem Rauschanteil empfangen werden können, da die Form
der Lokalantenneneinrichtung an die jeweiligen anatomischen Eigenschaften
des Patienten anpassbar ist.
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In
einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Liegeeinrichtung umfasst die Lokalantenneneinrichtung ein erstes
Lokalantenneneinrichtungs-Element und ein zweites Lokalantenneneinrichtungs-Element,
wobei das erste und/oder das zweite Lokalantenneneinrichtungs-Element
der art ausgebildet und/oder angeordnet ist, dass es in einer Ebene
senkrecht zur Längsachse der Patientenliege bewegbar ist.
Bei einer derartigen Ausgestaltung ist es auch ohne flexible Bestandteile
der Lokalantenneneinrichtung möglich, durch eine Bewegung
der Lokalantenneneinrichtungs-Elemente den Abstand zwischen dem
Patienten und den in den Lokalantenneneinrichtungs-Elementen enthaltenen
Antennen einzustellen. Dies kann insbesondere mit dem Ziel erfolgen,
den Abstand möglichst minimal zu halten, so dass der Rauschanteil
am Antennensignal ausreichend klein bleibt. Weiterhin gestattet
es eine derartige Ausgestaltung der Lokalantenneneinrichtung auch,
dass nur für den Moment der Bildaufnahme die Lokalantenneneinrichtungs-Elemente
nahe am Patientenkörper positioniert werden und in allen
anderen Fällen einen größeren Abstand
vom Patienten haben, wodurch die genannten Beklemmungs- oder Klaustrophobie-Reaktionen
beim Patienten reduzierbar sein sollten. Dabei sind auch Ausführungsformen
möglich, die mehr als zwei Lokalantenneneinrichtungs-Elemente
aufweisen, wodurch sich eine noch bessere Anpassbarkeit an die Form
des Patientenkörpers ergeben kann.
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In
einer bevorzugten Ausführung sind die Lokalantenneneinrichtungs-Elemente
jeweils so ausgestaltet, dass jedes Lokalantenneneinrichtungs-Element
mindestens eine Einzelantenne zum Empfang von Magnetresonanzsignalen
umfasst. Alternativ können die Lokalantenneneinrichtungs-Elemente auch
derart ausgestaltet sein, dass diese jeweils eine Teilantenne umfassen
und erst durch ein Zusammenwirken mehrerer Lokalantenneneinrichtungs-Elemente
eine gemeinsame Antenne zum Empfang der Magnetresonanzsignale entsteht.
Besonders bevorzugt wird die gemeinsame Antenne durch eine kapazitive
und/oder induktive und/oder galvanische Kopplung zwischen den in
den Lokalantenneneinrichtungs-Elementen enthaltenen Teilantennen
ausgebildet.
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In
einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Liegeeinrichtung ist die Lokalantenneneinrichtung
zumindest teilweise in die Patientenliege integ riert. Die Patientenliege
weist dabei einen Hohlraum auf, innerhalb dessen der in die Patientenliege
integrierte Teil der Lokalantenneneinrichtung bewegbar ist. Diese
Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der in die
Patientenliege integrierte Teil der Lokalantenneneinrichtung für
den Patienten nicht sichtbar ist und deshalb eine Bewegung der Lokalantenneneinrichtung
entlang des Patienten auch kaum als störend empfunden wird.
Dies gilt insbesondere dann, wenn neben der Lokalantenneneinrichtung
auch die Antriebseinrichtung vollständig in die Patientenliege
integriert ist. Äußerlich unterscheidet sich dann
eine derartige erfindungsgemäße Liegeeinrichtung
nicht von einer herkömmlichen Patientenliege ohne bewegliche
Lokalspulen oder Antennen. Darüber hinaus kann, speziell
bei einer relativ dünn ausgeführten Oberseite
der Patientenliege, mit der Integration der Lokalantenneneinrichtung
in die Patientenliege ein günstiges, d. h. großes
Signal-Rausch-Verhältnis erzielt werden, da die Antennen
relativ nahe an den Patienten herangeführt werden können.
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Speziell
bei der in die Patientenliege integrierten Lokalantenneneinrichtung,
aber auch bei der oberhalb der Patientenliege angeordneten Lokalantenneneinrichtung
kann es in einer besonderen Ausführungsform vorgesehen
sein, dass die Lokalantenneneinrichtung zusätzlich in einer
Richtung bewegbar ist, die sich von einer Richtung parallel zur
Längsachse der Patientenliege unterscheidet. Beispielsweise
kann eine in die Patientenliege integrierte Lokalantenneneinrichtung
dadurch gekennzeichnet sein, dass sie senkrecht zur Längsachse
der Patientenliege und innerhalb einer Ebene parallel zur Liege-Ebene
der Patientenliege bewegbar ist. Damit ist es dann möglich,
die Lokalantenneneinrichtung so zu positionieren, dass auch Randbereiche
des Patientenkörpers in der Bilderzeugung gut wiedergegeben werden.
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Bei
einer bevorzugten Liegeeinrichtung ist die Lokalantenneneinrichtung
mit einer Anzahl von Vorverstärkern und/oder einer Anzahl
von Verstimmeinrichtungen in einer Einheit integriert. Das heißt, dass
bei einer Bewegung der Lokalantennen einrichtung die Vorverstärker
und/oder Verstimmeinrichtungen eine der Bewegung der Lokalantenneneinrichtung
entsprechende Bewegung erfahren. Die Vorverstärker verstärken
dabei die von den Antennen der Lokalantenneneinrichtung empfangenen
Magnetresonanzsignale. In einer besonderen Ausführungsform
sind die Vorverstärker dabei über ein Anpassnetzwerk
mit einer Antenne gekoppelt. Durch die Mitbewegung der Vorverstärker
mit den Antennen der Lokalantenneneinrichtung können Verbindungsleitungen
zwischen den Antennen und den Vorverstärkern relativ kurz
ausgeführt werden, wodurch sich Störeinflüsse,
die durch die Verbindungsleitungen verursacht oder eingekoppelt
werden, verringern lassen. Des Weiteren kann in einer besonderen
Ausführungsform der Vorverstärker schaltbar sein.
Dies ist vorteilhaft, wenn Antennen mit Vorverstärkern über eine
Schalteinrichtung mit einer gemeinsamen Empfangseinrichtung verbunden
sind, wobei die Schalteinrichtung jeweils nur einen Teil der Vorverstärker mit
der Empfangseinrichtung verbindet. Die zumindest zeitweise nicht
mit der Empfangseinrichtung verbundenen schaltbaren Vorverstärker
können hierbei in vorteilhafter Weise abgeschaltet werden.
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Mit
den Verstimmeinrichtungen sind die Empfangseigenschaften der in
der Lokalantenneneinrichtung enthaltenen Antennen einstellbar. Ähnliche
Verstimmeinrichtungen finden sich im Stand der Technik wieder. Sie
dienen dort u. a. dazu, den durch die Antenne gebildeten Resonanzkreis
so einzustellen, dass dieser nur in den für die Bildaufnahme
relevanten Zeitintervallen aktiv ist. In der erfindungsgemäßen
Liegeeinrichtung werden Verstimmeinrichtungen darüber hinaus
vorteilhaft dazu eingesetzt, ungünstige induktive Verkopplungen
mit anderen im Magnetresonanzgerät enthaltenen Antennen
oder Spulen durch eine Anpassung der Empfangseigenschaften der Antennen
der Lokalantenneneinrichtung auszugleichen. Darüber hinaus
ist die Integration der Verstimmeinrichtung besonders vorteilhaft,
wenn eine Lokalantenneneinrichtung mehrere Lokalantenneneinrichtungs-Elemente
umfasst, da diese Verkopplungen zwischen den enthaltenen Antennen oder
Teilantennen aufweisen können, die durch eine Abhängigkeit
von ihrer relativen Position zueinan der gekennzeichnet sind. Eine
Verstimmeinrichtung kann hierbei in vorteilhafter Weise in Abhängigkeit
von der Position der Lokalantenneneinrichtungs-Elemente ungünstige
Verkopplungen reduzieren oder ausgleichen.
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Die
Antriebseinrichtung einer erfindungsgemäßem Liegeeinrichtung
kann elektromotorisch, dass heißt beispielsweise durch
einen oder mehrere Elektromotoren ausgeführt sein. Dabei
sind sowohl Linear- als auch Rotationsantriebe einsetzbar. Weitere
Ausführungsformen der Antriebseinrichtung beinhalten hydraulische
oder pneumatische Varianten, welche insbesondere dann vorteilhaft
sind, wenn sich die Antriebseinrichtung in der Nähe des
Magnetfeldes des Magnetresonanzgerätes befindet, da diese Varianten
bei entsprechender Konstruktion weder durch ein Magnetfeld oder
ein Hochfrequenzfeld beeinträchtigt werden und auch diese
Felder nicht selbst beeinflussen.
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Neben
einer im Wesentlichen direkten Verbindung der Antriebseinrichtung
mit der Lokalantenneneinrichtung kann in einer erfindungsgemäßen Liegeeinrichtung
auch eine Kopplung der Antriebseinrichtung mit der Lokalantenneneinrichtung über Seilzüge
und/oder Spindeln und/oder Ketten und/oder Zahnstangen und/oder
Zahnräder und/oder hydraulische Teleskop-Zylinder und/oder
pneumatische Teleskop-Zylinder erfolgen. Besonders bevorzugt sind
hierbei Kopplungen, die nicht-magnetische und nicht-leitende Materialien
verwenden, beispielsweise Spindeln aus nicht-magnetischem, nicht-leitendem
Kunststoff.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Liegeeinrichtung
ist die Lokalantenneneinrichtung über eine Anzahl von Schienenelementen
mit der Patientenliege verbunden, wobei die Schienenelemente im
Wesentlichen parallel zur Längsachse der Patientenliege
angeordnet sind. Eine weitere Ausführungsform ist dadurch
gegeben, dass die Lokalantenneneinrichtung über eine Anzahl von
Rollen mit der Patientenliege verbunden ist, wobei eine Rollrichtung
der Rollen im Wesentlichen parallel zur Längsachse der
Patientenliege verläuft. Darüber hinaus ist eine
Ausführungsform möglich, bei der die Lokalantenneneinrichtung
durch Ausströmen von Luft oder anderen gasförmigen
Stoffen gegenüber der Patientenliege angehoben und/oder
bewegt wird. Weitere Ausführungsformen zur Bewegung der
Lokalantenneneinrichtung umfassen ein Anheben und/oder Absenken
der Lokalantenneneinrichtung relativ zur Patientenliege, wobei das
Anheben und/oder Absenken unter anderem durch ein Magnetfeld bewirkbar
ist. Dabei ist es in besonders vorteilhafter Weise möglich,
dass ein vom Magnetresonanzgerät erzeugtes Magnetfeld für
eine derartige Bewegung angewendet wird.
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Die
erfindungsgemäße Liegeinrichtung kann in vorteilhafter
Weise in ein Magnetresonanzgerät integriert werden, wobei
mit der Liegeeinrichtung der Patient innerhalb des Aufnahmeraums,
zumindest entlang der Längsachse der Patientenliege, positionierbar
ist. Als Aufnahmeraum wird dabei im Wesentlichen der Bereich eines
Magnetresonanzgeräts bezeichnet, der für die Bilderzeugung
nutzbar ist. Dieser Bereich kann entlang der Längsachse
der Patientenliege kürzer als ein Patient sein, so dass
für die Bildgebung von größeren Körperbereichen
der Patient relativ zum Aufnahmeraum bewegt werden muss. Diese Bewegung
wird gemäß dem Stand der Technik vornehmlich durch
eine Bewegung der Patientenliege entlang ihrer Längsachse
ausgeführt. Mit einer erfindungsgemäßen
Liegeeinrichtung ist es nun in vorteilhafter Weise möglich,
die Lokalantenneneinrichtung unabhängig von einer Bewegung
der Patientenliege zu bewegen. Damit lassen sich die in der Lokalantenneneinrichtung
enthaltenen Antennen oder Lokalspulen so positionieren, dass sich
diese unabhängig von der Position der Patientenliege während
der Aufnahme von Bilddaten an einer vorgegebenen Position befinden.
Insbesondere kann die Positionierung derart gewählt werden,
dass die vorgegebene Position in Zentrum des Aufnahmebereichs liegt,
in welchem in der Regel ein besonders homogenes Magnetfeld und Hochfrequenzfeld
zur Anregung der Kernspins vorliegt.
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Neben
einer Integration der Liegeeinrichtung in ein Magnetresonanzgerät
sind entsprechende Ausführungsformen der Erfindung denkbar,
bei denen das Magnetresonanzgerät eine Schnittstelle zur Kopplung
mit einer erfindungsgemäßen Liegeeinrichtung umfasst,
wobei mit der Liegeeinrichtung der Patient innerhalb des Aufnahmeraums
des Magnetresonanzgeräts, zumindest entlang der Längsachse
der Patientenliege, positionierbar ist.
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Besonders
bevorzugt kann eine Liegeeinrichtung oder ein Magnetresonanzgerät
eine Regel- oder Steuereinrichtung umfassen, die derart ausgebildet
ist, dass sie die Bewegung der Lokalantenneneinrichtung in Abhängigkeit
von einer Bewegung der Patientenliege derart regelt oder steuert,
dass sich die Lokalantenneneinrichtung unabhängig von der Position
der Patientenliege während einer Aufnahme von Bilddaten
immer an der gleichen Position im Aufnahmeraum befindet.
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Entsprechend
ist eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens dadurch gekennzeichnet, dass die Lokalantenneneinrichtung
derart bewegt wird, dass sich die Lokalantenneneinrichtung unabhängig
von der Position der Patientenliege während einer Aufnahme
von Bilddaten immer an der gleichen Position im Aufnahmeraum befindet.
Dabei ist es denkbar, dass die Lokalantenneneinrichtung vor und/oder
nach einer Bewegung der Patientenliege relativ zur Patientenliege bewegt
wird, um die Bewegung der Patientenliege auszugleichen. Hierbei
kann die Lokalantenneneinrichtung zeitgleich mit einer Bewegung
der Patientenliege bewegt werden. Dies ist insbesondere dann von
Vorteil, wenn eine sog. "move during scan"-Untersuchung durchgeführt
wird, bei der sich die Patientenliege und damit der Patient während
der Bildaufnahme bewegt. Die zeitgleiche Bewegung der Lokalantenneneinrichtung
stellt dann sicher, dass sich die Lokalantenneneinrichtung trotz
der Bewegung der Patientenliege an einer vorgegebenen Position im Aufnahmeraum
befindet.
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Alternativ
kann die Lokalantenneneinrichtung derart bewegt werden, dass der
Abstand zu Antennen oder Lokalspulen, welche sich mit der Patientenliege
bewegen, nur vorgegebene Werte während der Aufnahme der
Bilddaten annimmt. Eine solche "Diskretisierung" oder "Quantisierung"
der Abstände zwischen der Lokalantenneneinrichtung und
einer liegen- oder patientenfixierten Antenne oder Lokalspule ist
dann besonders vorteilhaft, wenn Verkopplungen zwischen beiden Spulen
auftreten können, die bei bestimmten Abständen
für die Bildgebung günstige Werte annehmen oder
wenn eine möglichst konstante Verkopplung angestrebt wird.
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Bei
einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens werden die Lokalantenneneinrichtung oder Lokalantenneneinrichtungs-Elemente vor
und/oder während der Aufnahme der Bilddaten in einer Ebene
senkrecht zur Längsachse der Patientenliege derart bewegt,
dass sich in der Ebene die Lokalantenneneinrichtung oder die Lokalantenneneinrichtungs-Elemente
dem Patienten annähern. Dies hat insbesondere den Vorteil,
dass sich das Signal-Rausch-Verhältnis der aufgenommenen
Magnetresonanzsignale aufgrund des reduzierten Abstandes vergrößert.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird vor der Aufnahme der Bilddaten der Patient durch
eine Bewegung der Patientenliege in Richtung des Kopfes des Patienten
im Aufnahmeraum des Magnetresonanzgeräts positioniert und
während und/oder nach der Bewegung der Patientenliege wird
die Lokalantenneneinrichtung in Richtung des Kopfes des Patienten
bewegt. Damit wird im Speziellen bei Verwendung von Lokalantenneneinrichtungen,
die sich zumindest teilweise über dem Patienten befinden,
in vorteilhafter Weise vermieden, dass die Lokalantenneneinrichtung
den Kopfbereich des Patienten beim Einfahren des Patienten in den
Aufnahmebereich passieren muss.
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Die
Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten
Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher
erläutert. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Seitenansicht einer erfindungsgemäßen
Liegeeinrichtung mit einer oberhalb einer Patientenliege angeordneten
Lokalantenneneinrichtung sowie einen Patienten und ein Magnetresonanzgerät
in Seitenansicht zu Beginn eines Untersuchungsvorgangs, bei dem
sich die Lokalantenneneinrichtung noch in einer Ausgangsposition
und der Patient sich noch außerhalb des Magnetresonanzgeräts
befindet,
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2 eine
der 1 entsprechende Seitenansicht, nachdem der Patient
in das Magnetresonanzgerät eingefahren wurde,
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3 eine
der 1 entsprechende Seitenansicht zu Beginn eines
Bildaufnahmevorgangs,
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4 eine
der 1 entsprechende Seitenansicht am Ende eines Bildaufnahmevorgangs,
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5 eine
schematische Querschnittsdarstellung durch das Magnetresonanzgerät
nach 4 in der Schnittebene S-S',
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6 eine
schematische Querschnittsdarstellung durch eine erfindungsgemäße
Liegeeinrichtung mit zwei oberhalb einer Patientenliege angeordneten
Lokalantenneneinrichtungs-Elementen sowie einen Patienten und ein
Magnetresonanzgerät,
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7 eine
schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Liegeeinrichtung mit einer über Schienenelemente mit der
Patientenliege verbundenen Lokalantenneneinrichtung,
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8 eine
schematische Darstellung einer Seitenansicht einer erfindungsgemäßen
Liegeeinrichtung mit einer in einer Patientenliege integrierten Lokalantenneneinrichtung
sowie einen Patienten und ein Magnetresonanzgerät in Seitenansicht,
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9 eine
schematische Querschnittsdarstellung durch das Magnetresonanzgerät
nach 8 in der Schnittebene T-T'.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung einer Seitenansicht einer Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Liegeeinrichtung 1 mit
einer oberhalb einer Patientenliege 2 angeordneten Lokalantenneneinrichtung 3 sowie
einen Patienten P und ein Magnetresonanzgerät 13 in
Seitenansicht. Das Magnetresonanzgerät 13 ist über
eine Schnittstelle 23 mit der Liegeeinrichtung 1 gekoppelt
und weist einen Aufnahmeraum 14 auf, der von einem ringförmigen oder
U-förmigen, d. h. seitlich offenen Tomographiegehäuse 15 umgeben
ist, in welchem in üblicher Weise eine Ganzkörper-Hochfrequenzspule,
ein Hauptfeldmagnet, Gradientenspulen etc. untergebracht sind. Von
einer weiteren Darstellung der technischen Details eines Magnetresonanzgerätes 13 wurde
aus Gründen der Übersichtlichkeit Abstand genommen, da
diese dem Fachmann bekannt sind. Die Patientenliege 2 ist über
Rollen 10 gegenüber einem statischen Podest 18 entlang
ihrer Längsachse Z bewegbar. Dabei können das
Podest 18 und das Tomographiegehäuse 15 auch
als gemeinsames Gehäuse ausgebildet sein. Andere Ausführungsformen
einer beweglichen Lagerung einer Patientenliege 2 sind den
Experten des Fachgebietes bekannt. Beispielhaft seien hier Schienenelemente
genannt. Auf eine Darstellung des Antriebes für die Patientenliege 2 wurde
verzichtet.
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Die
Lokalantenneneinrichtung 3 ist mit Hilfe von Rollen 9 gegenüber
der Patientenliege 2 entlang einer Rollrichtung R bewegbar.
Die Bewegung wird durch eine Antriebseinrichtung 4, beispielsweise
eine Rotationsantriebseinrichtung bewirkt, welche mit der Lokalantenneneinrichtung 3 über
eine Spindel 8 und eine Spindelanbindung 16 mechanisch
verkoppelt ist. Je nach Drehrichtung der Spindel 8 wird
die Lokalantenneneinrichtung 3 in Richtung der Antriebseinrichtung 4 oder
von der Antriebseinrichtung 4 weg bewegt. Die Spindel 8 wird
weiterhin über eine Spindellagerung 29 mechanisch
gehalten.
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In
der Lokalantenneneinrichtung 3 ist eine Antenne 5 enthalten,
die dem Empfang von Magnetresonanzsignalen dient. Eine Antenne 5 kann
dabei aus einer Einzelantenne 5 oder aus mehreren Antennenelementen
bestehen. Insbesondere ist eine Anordnung mehrerer Antennenelemente
in Reihen und Spalten in Form eines sog. "Antennen-Arrays" möglich.
Typische Antennen 5 sind dadurch gekennzeichnet, dass sie
in Richtung der Längsachse Z der Patientenliege 2 eine
Ausdehnung von weniger als 0,5 m, bevorzugt im Wesentlichen 0,4
m oder weniger als 0,4 m aufweisen.
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Weiterhin
ist schematisch ein Vorverstärker 11 gezeigt,
welcher die Magnetresonanzsignale verstärkt und an eine
Datenakquisitionseinheit des Magnetresonanzsystems zur späteren
Bildrekonstruktion weiterleitet. Die Weiterleitung kann dabei in
der Regel drahtgebunden, also beispielsweise über elektrische
Leiter, oder drahtlos, beispielsweise mit elektromagnetischen Wellen
oder Lichtsignalen, erfolgen. Bei Verwendung einer drahtgebundenen
Weiterleitung der Magnetresonanzsignale können spezielle Ausführungsformen,
wie elektrisch leitende Führungsschienen oder Kabelschleppketten
mit flexiblen Kabeln, eingesetzt werden, um eine sichere Übertragung
der Magnetresonanzsignale trotz der Beweglichkeit der Lokalantenneneinrichtung 3 zu
gewährleisten.
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Eine
in der Liegeeinrichtung 1 befindliche Steuereinrichtung 21 steuert über
eine Verbindung 22 die Antriebseinrichtung 4 und
damit die Bewegung der Lokalantenneneinrichtung 3. Alternativ
kann eine derartige Steuereinrichtung 21 auch Bestandteil
einer allgemeinen Steuerung des Magnetresonanzgeräts 13 oder
aber unabhängig von der Liegeeinrichtung 1 bzw.
dem Magnetresonanzgerät 13 sein.
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2 zeigt
beispielhaft eine Position der Lokalantenneneinrichtung 3 und
der Patientenliege 2 gemäß 1,
nachdem der Patient P durch eine Bewegung der Patientenliege 2 in
das Magnetresonanzgerät 13 eingefahren wurde.
Die Lokalantenneneinrichtung 3 hat sich gegenüber 1 dabei zum
einen auf grund der Bewegung der Patientenliege 2 in Richtung
des Magnetresonanzgeräts 13 bewegt. Zum anderen
erfolgte aber eine weitere Bewegung der Lokalantenneneinrichtung 3 in
Richtung des Kopfes des Patienten P durch die Antriebseinrichtung 4,
welche eine von der Patientenliege 2 unabhängige
Bewegung der Lokalantenneneinrichtung 3 bewirken kann.
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3 stellt
beispielhaft eine Position der Lokalantenneneinrichtung 3 und
der Patientenliege 2 gemäß den 1 und 2 zu
Beginn eines Bildaufnahmevorgangs dar. Gegenüber 2 hat
die Lokalantenneneinrichtung 3 über eine Bewegung
mit Hilfe der Antriebseinrichtung 4 eine Position im Zentrum
des Magnetresonanzgerätes 13 erreicht und ein Bildaufnahmevorgang
kann beginnen. Sollen dabei verschiedene Körperbereiche
des Patienten P aufgenommen werden, so kann der Patient P weiter
entlang der Längsachse Z bewegt werden, während
die Lokalantenneneinrichtung 3 durch eine gegenläufige Bewegung
mit Hilfe der Antriebseinrichtung 4 im Zentrum des Aufnahmebereichs 14 gehalten
wird.
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4 zeigt
beispielhaft eine Position der Lokalantenneneinrichtung 3 und
der Patientenliege 2 gemäß 1 bis 3 am
Ende eines Bildaufnahmevorgangs. Gegenüber 3 wurde
der Patient P weiter in Richtung seines Kopfes bewegt. Darüber
hinaus hat unabhängig von der Bewegung des Patienten P
eine Bewegung der Lokalantenneneinrichtung 3 aus dem Zentrum
des Aufnahmebereichs 14 stattgefunden. Eine derartige Dezentrierung
wird mit der erfindungsgemäßen Liegeeinrichtung 1 möglich
und kann beispielsweise dazu dienen, Verkopplungen zwischen den
im Magnetresonanzgerät 13 enthaltenen Spulen und
Antennen zu reduzieren.
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5 repräsentiert
eine schematische Querschnittdarstellung durch das Magnetresonanzgerät 13 gemäß 4 entlang
der Schnittebene S-S'. Die 5 zeigt
wiederum eine erfindungsgemäße Liegeeinrichtung 1 mit
einer oberhalb einer Patientenliege 2 angeordneten Lokalantenneneinrichtung 3 sowie einen
Patienten P und ein Magnetresonanzgerät 13. Gegen über
den 1 bis 4 ist hier noch schematisch
eine Verstimmeinrichtung 12 eingezeichnet, mit der sich
die Empfangseigenschaften der Antenne 5 einstellen lassen.
Die Lokalantenneneinrichtung 3 weist eine Form auf, die
weitgehend einem Halbkreisbogen folgt. Der Patient P wird durch
die Lokalantenneneinrichtung 3 brückenartig überspannt.
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6 zeigt
eine weitere schematische Querschnittsdarstellung durch eine alternative
Ausführung der Liegeeinrichtung 3, wobei die Liegeeinrichtung 3 hier
zwei oberhalb einer Patientenliege 2 über dem Patienten
P angeordnete Lokalantenneneinrichtungs-Elemente 19, 20 umfasst,
welche jeweils eine Teilantenne 6, 7 enthalten.
Durch eine galvanische und/oder induktive und/oder kapazitive Kopplung zwischen
den Teilantennen 6, 7 entsteht dann die für die
Bildaufnahme notwendige Gesamtantenne. Mit derartigen Lokalantenneneinrichtungs-Elementen 19, 20 kann
die Größe des umfassten Raumes durch eine Bewegung
der Lokalantenneneinrichtungs-Elemente 19, 20 in
einer Ebene E senkrecht zur Längsachse Z der Patientenliege 2 variiert
werden. Damit lässt sich in vorteilhafter Weise der Abstand
zwischen den Teilantennen 6, 7 und dem Patienten
P individuell einstellen, so dass ein sehr geringer Abstand zum
Patienten P erzielbar ist. Grundsätzlich ist ein mechanischer
Aufbau, wie er in 6 dargestellt ist, aber auch
in einer Form realisierbar, in der die überlappenden Elemente
voneinander unabhängige Spulenelemente oder -arrays enthalten.
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7 zeigt
eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Liegeeinrichtung 1 mit
einer über Schienenelemente 24 mit der Patientenliege 2 verbundenen
Lokalantenneneinrichtung 3. Die Schienenelemente 24 sind
gegenüber der Patientenliege 2 mit Schienenelementbefestigungen 28 fixiert.
Auf den Schienenelementen 24 verschiebbar gelagerte Lagerböcke 25 stellen
die Verbindung zwischen der Lokalantenneneinrichtung 3 und
den Schienenelementen 24 her. Dabei wird hier in einer
besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung die
Lokalantennenein richtung 3 mit Stiften 26 in Öffnungen 27 der
Lagerböcke 25 fixiert. Neben einer mechanischen
Fixierung können die Stifte 26 weiterhin besonders
vorteilhaft dazu eingesetzt werden, die vom Vorverstärker 11 verstärkten
Magnetresonanzsignale weiterzuleiten.
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8 stellt
eine schematische Darstellung einer Seitenansicht einer weiteren
Variante einer erfindungsgemäßen Liegeeinrichtung 1 mit
einer in einer Patientenliege 2 integrierten Lokalantenneneinrichtung 3 dar.
Entsprechend den Ausführungen der 1 bis 4 ist
auch diese besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung
dadurch gekennzeichnet, dass die Lokalantenneneinrichtung 3 unabhängig
von der Patientenliege 2 bewegbar ist. Die in die Patientenliege 2 integrierte
Lokalantenneneinrichtung 3 eignet sich beispielsweise besonders
für Untersuchungen der Wirbelsäule. Darüber
hinaus zeichnet sie sich dadurch aus, dass alle Bestandteile der
Lokalantenneneinrichtung 3 in die Patientenliege 2 integriert
sind, so dass lokale Antennen 5 und deren Bewegung nicht
als störend empfunden werden. Weiterhin kann in dieser
Ausführungsform die Antenne 5 sehr nah an den
Körper des Patienten P herangeführt werden, so
dass Bildaufnahmen hoher Qualität erzielbar sind.
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9 repräsentiert
eine schematische Querschnittdarstellung durch das Magnetresonanzgerät 13 gemäß 8 entlang
der Schnittebene T-T'. Die Lokalantenneneinrichtung 3 ist
dabei mittig innerhalb der Patientenliege 2 angeordnet
und wird durch eine mittig in der Lokalantenneneinrichtung 3 befindliche Spindel 8 bewegt.
Ebenfalls gezeigt ist eine Verstimmeinrichtung 12. Wie
der 9 entnehmbar ist, füllt die Lokalantenneneinrichtung 3 nicht
den in dieser Querschnittsdarstellung gezeigten Hohlraum 17. Es
ist daher gemäß der Erfindung möglich,
dass die Lokalantenneneinrichtung 3 zusätzlich
senkrecht zur Längsachse Z der Patientenliege 2 bewegbar
ist. Mit einer derartigen Bewegung kann die Lokalantenneneinrichtung 3 unter
Randbereiche des Patienten P posi tioniert werden, beispielsweise
unter die Arme, um auch von diesen Randbereichen Bildaufnahmen zu
erzeugen.
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Es
wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass
es sich bei den vorstehend beschriebenen Liegeeinrichtungen, Magnetresonanzgeräten
und Verfahren zur Aufnahme von Bilddaten um Ausführungsbeispiele
handelt, welche von Experten des Fachgebietes in verschiedenster
Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung
zu verlassen.
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Insbesondere
können die Größenverhältnisse
und Formen der in den 1 bis 9 dargestellten
Lokalantenneneinrichtungen anders sein als in den Figuren dargestellt.
Darüber hinaus ist es möglich, die verschiedensten
Kombinationen der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele
zu bilden und beispielsweise Lokalantenneneinrichtungen, die oberhalb
der Patientenliege angeordnet sind, zusammen mit in der Patientenliege
enthaltenen Lokalantenneneinrichtungen in einer gemeinsamen Liegeeinrichtung
zu integrieren. Dabei können dann beide Lokalantenneneinrichtungen
sowohl über eine gemeinsame Antriebseinrichtung gekoppelt
sein oder aber auch über separate Antriebseinrichtungen
unabhängig voneinander bewegbar sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 2002/0138001
A1 [0005]
- - US 2005/0174117 [0006]
- - WO 2006/131863 A1 [0007]