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Dokumentenidentifikation DE102004012138A1 30.09.2004
Titel HF-Spule mit einer integrierten homogenitätsfördernden Substanz
Anmelder GE Medical Systems Global Technology Company, LLC, Waukesha, Wis., US
Erfinder Vavrek, Robert M., Waukesha, Wis., US;
Guclu, Ceylan C., Waukesha, Wis., US;
Steen, Phillip E., Delafield, Wis., US;
Stormont, Robert S., Hartland, Wis., US
Vertreter Patentanwälte Reichel und Reichel, 60322 Frankfurt
DE-Anmeldedatum 12.03.2004
DE-Aktenzeichen 102004012138
Offenlegungstag 30.09.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.09.2004
IPC-Hauptklasse G01R 33/387
Zusammenfassung Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Erfassen räumlich kodierter Signale für die MR-Abbildung, wobei zumindest ein Bereich einer HF-Spule mit einer homogenitätsfördernden Substanz gefüllt ist. Indem als homogenitätsfördernde Substanz eine Substanz wie Perfluorkohlenstoff innerhalb der HF-Spule verwendet wird, können dicke Sättigungspolster ganz vermieden werden oder dünnere Polster können verwendet werden, um jeden beliebigen Leerraum zwischen dem Patienten und der Spule auszufüllen. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere in einer CTL-Spulenanordnung zur Erfassung von Diagnosedaten des Halsbereichs eines Patienten nützlich. Jedoch können die erfindungsgemäßen Vorteile auch für andere Oberflächenspulen für andere anatomische Bereiche verwendet werden, wo die Steuerung der Suszeptibilität wünschenswert ist. Zusätzlich wirkt die homogenitätsfördernde Substanz als Wärmesenke für jeden beliebigen heißen Fleck auf der Spule.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Magnetresonanz(MR)-Abbildung und insbesondere eine HF-Spule, in die eine homogenitätsfördernde Substanz integriert ist, so daß ein verbessertes MR-Bild eines Untersuchungsobjekts rekonstruiert werden kann.

Wenn eine Substanz wie etwa menschliches Gewebe einem uniformen Magnetfeld (Polarisatonsfeld B0) ausgesetzt wird, versuchen die individuellen Magnetmomente der Spins in dem Gewebe sich am Polarisationsfeld auszurichten, präzessieren aber um dieses in einer zufälligen Ordnung mit ihrer charakteristischen Larmor-Frequenz. Wenn die Substanz oder das Gewebe einem Magnetfeld (Erregungsfeld B1) ausgesetzt wird, das in der X-Y-Ebene liegt und das nahe der Larmor-Frequenz ist, kann das ausgerichtete Nettomoment oder die „longitudinale Magnetisierung" Mz in der X-Y-Ebene gedreht oder „gekippt" werden, um ein transversales Nettomagnetmoment Mt zu erzeugen. Ein Signal wird von den angeregten Spins ausgesendet, nachdem das Anregungssignal B1 beendet ist, und dieses Signal kann empfangen und bearbeitet werden, um ein Bild zu erzeugen.

Wen diese Signale verwendet werden, um Bilder zu erzeugen, werden die Magnetfeldgradienten (Gx, Gy und Gz) verwendet. Typischerweise wird der Bereich, der abgebildet wird, von einer Folge von Meßzyklen abgetastet, in denen sich die Gradienten gemäß des bestimmten verwendeten Lokalisierungsverfahrens ändern. Der sich daraus ergebende Satz von empfangenen NMR-Signalen wird digitalisiert und verarbeitet, um das Bild unter Verwendung von einer aus vielen bekannten Rekonstruktionstechniken zu rekonstruieren.

Magnetresonanzabbildung (MRI) beruht allgemein auf der Erregung von Wasserstoffatomen innerhalb des Gewebes, Menschliches Gewebe hat typischerweise einen hohen Wasseranteil und Wasserstoff ist in Wasser sehr viel enthalten, Deshalb wird die MR-Abbildung, die auf dem Abtasten nach Wasserstoff beruht, typischerweise für die Diagnose bevorzugt. Es ist bekannt, daß für die MR-Abbildung mit Wasserstoff Gewebe, die kein oder wenig Wasserstoff haben, ein sehr kleines oder überhaupt kein Signal erzeugen. Andererseits sind Gewebe oder fette Bereiche mit hohem Wasserstoffanteil sehr strahlungsintensiv und erzeugen ein starkes MR-Signal. Wenn jedoch der Wasserstoffanteil des Gewebes relativ zu nahen Geweben außergewöhnlich hoch ist, kann das sich ergebende Signal durch die Details der nahegelegenen Gewebe mit geringerem Wasserstoffanteil verschüttet und verborgen werden. Dies ist insbesondere problematisch, wenn die Gewebe mit niedrigem Wasserstoffanteil für die Diagnose der MR-Abbildung wichtig sind.

Eine Anzahl von Abbildungstechniken wurde entwickelt, um das bereits erwähnte Problem zu lindern, und sind entworfen, um die Signale zu trennen, die von den unterschiedlichen Geweben ausgesendet werden, die dem MR-Abbildungsverfahren unterliegen. Diese Verfahren umfassen den Nullabgleich von Signalen von bestimmten Geweben. Ein solches Verfahren, das allgemein als „Fettsättigung" bezeichnet wird, erfordert, daß das gesamte Gewebe einem nicht resonanten spezifischen Sättigungspuls (3,3 ppm weg) unterliegt. Der Sättigungspuls „deaktiviert" die Fettbereiche des Gewebes, so daß nützliche Signale von dem Fett nicht ausgesendet werden, wenn der Abbildungsbereich des Datenerfassungssignals angewandt wird.

Damit die Fettsättigung effektiv ist, muß die Homogenität genau sein. Wenn nicht, können Gewebe ohne Fett um einige ppm von der Resonanz weg sein und versehentlich durch den nicht resonanten spezifischen Sättigungspuls „deaktiviert" werden, was zu einem unvollständigen und möglicherweise unverwendbaren Bild führt. Zusätzlich ist die MR-Abbildung des Hals- und Schulterbereichs des Patienten besonders empfänglich für ineffektive Fettsättigung, da diese Bereiche des Patienten oft eine erhöhte Feldinhomogenität aufgrund der Geometrie des Halses und/oder der Schultern aufweisen. Ein Verfahren, das die Beschränkungen oder Ungenauigkeit der Fettsättigung in dem Hals- und Schulterbereich anspricht, umfaßt die Anbringung eines Beutels mit Wasser oder einer nicht protonierten Flüssigkeit um diese Bereiche des Patienten herum. Wasser, das hoch protoniert ist, erzeugt jedoch ein helles Signal auf dem sich ergebenden MR-Bild, was wie oben erörtert ein Nachteil ist. Deshalb ist die Anbringung eines Beutels oder Behälters mit nicht protonierten Flüssigkeiten wie Fluorkohlenstoffen vorzuziehen.

Fluorkohlenstoffe haben Magnetsuszeptibilitätseigenschaften, die denen von menschlichem Gewebe ähnlich sind. Sie erwiesen sich für die Berichtigung der Feldinhomogenität hoch effektiv, wodurch sie die Fähigkeit verbessern, nur Fettgewebe zu sättigen. Insbesondere Fluorkohlenstoffe mit wenig Wasserstoff haben Magnetsuszeptibilitätseigenschaften, die denen von menschlichem Gewebe ähneln, und da sie nur einen geringen Wasserstoffanteil haben, tragen sie nicht zu dem Signal des MR-Bilds bei.

Insbesondere Beutel aus einer fluorkohlenstoffwerkstoffhaltigen Substanz oder „Polster" können, wenn sie richtig verwendet werden, den Einfluß des menschlichen Körpers auf den Magnetfluß verringern. Man hat sich vorzustellen, daß der Magnetfluß entlang der Magnetaussparung in Z-Richtung verläuft. Wenn sich ein Untersuchungsobjekt in der Aussparung eines MR-Systems befindet, wird der Magnetfluß beeinflußt, da der Wasseranteil des Gewebes diamagnetisch ist. Der Querschnitt des Untersuchungsobjekts wird abhängig von dem anatomischen Bereich im Inneren entlang der Magnetaussparung typischerweise zunehmen und abnehmen. Diese Änderung des Querschnitts hat einen kleinen aber beträchtlichen Einfluß auf den Magnetfluß. Wenn die Richtung und Stärke des Magnetflusses durch Änderungen der Geometrie des Untersuchungsobjekts geändert werden, nimmt die Homogenität des Magnetfelds in diesen Bereichen ab. Wie mit Bezugnahme auf 7 beispielsweise erörtert werden wird, sind Spulenanordnungen gewöhnlich so aufgebaut, daß sie einen Vorsprung oder „eine Wölbung" aufweisen, die als eine Halsauflage für eine Patienten dient. Da es wünschenswert ist, den Abstand zwischen dem Patienten und der RF-Spule zu verringern, befinden sich die RF-Spulenelemente typischerweise in einer Lage, die der Kontur der Halsauflage entspricht. Als Ergebnis werden Luftvolumen in der Spulenanordnung gebildet, die den Magnetfluß negativ beeinflussen können. Das heißt, der Magnetfluß, der durch den Patienten verläuft, wird auf die Luftvolumina treffen und wird auf die Wechselwirkungen mit dem Gewebewasser des Patienten anders reagieren. Als Ergebnis wird der Magnetfluß seine Richtung ändern und negativ die Homogenität beeinflussen. Wenn im Ergebnis die Änderungen des Querschnitts verringert werden könnten, würde sich die Homogenität verbessern.

Eine alternative aber weniger wünschenswerte Ausführungsform verwendet Wasser mit einem Zusatz und einem extrem schnellen Signalverfall, so daß es kein bedeutsames Signal während einer typischen NMR-Messung erzeugt. Zumindest zwei Nachteile des Wassers mit einem Zusatz sind seine Permitivität und elektrische Leitfähigkeit. Die HF-Leistung und Sicherheit von Wasser mit einem Zusatz sind auch problematisch.

Da die Ausführungsform den Vorteilen, die durch Polster erreicht werden, nicht widerstehen kann, kann sie während der Erfassung von Abbildungsdaten von bestimmten Bereichen des Patienten problematisch sein. Wenn beispielsweise wie in 7 gezeigt Daten von dem Halsbereich erfaßt werden, wird ein Patient 1 auf einen Tisch 2 gelegt, der eine HF-Spulenanordnung aufweist und einen Vorsprung 3 umfaßt, der sich von da erstreckt. Der Vorsprung 3 dient als Auflage für den Hals 4 des Patienten 1, beherbergt aber auch eine HF-Spule (nicht gezeigt). Indem die Spule innerhalb der Aussparung 3 angebracht wird, kann die Spule näher an dem Hals positioniert werden, was die Stärke des empfangenen Signals erhöht und schließlich zu einem besseren Diagnosebild führt. Die Anbringung eines Polsters 5 an einem oberen Ende 6 des Vorsprungs 3, um die Änderungen des Querschnitts zwischen dem Rumpf und dem Hals des Patienten zu verringern, führt dazu, daß die Krümmung 7 des Halses 4 übertrieben wird und läuft daher der Absicht zuwider, die Konturänderungen zu minimieren. Zusätzlich erhöht die Anbringung des Polsters 5 den Abstand d zwischen der HF-Spule und dem Hals, was die Signalstärke, die von der Spule erfaßt wird, verringert.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System und Verfahren zum Erfassen räumlich kodierter Signale für die MR-Abbildung zu verbessern, so daß anatomische Konturen des Patienten nicht übertrieben dargestellt werden und der Abstand zwischen dem Patienten und der HF-Spule nicht erhöht wird.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch ein Gerät zur Erfassung räumlich kodierter Signale für die MR-Abbildung gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Ein erfindungsgemäßes Gerät zum Erfassen räumlich kodierter Signale für die MR-Abbildung weist auf:

eine HF-Spule und Bilddaten von einem Untersuchungsobjekt, das sich in einem Abbildungsraum befindet, zu erfassen, wobei sich die HF-Spule innerhalb eines Gehäuses befindet; und

eine homogenitätsfördernde Substanz, die sich innerhalb eines Bereichs des HF-Gehäuses befindet.

Vorteilhafterweise kann aufgrund der Verwendung von einer homogenitätsfördernder Substanz wie beispielsweise einer Perfluorkohlenstoff-Flüssigkeit innerhalb der HF-Spule, die Querschnittskonsistenz der Spulenanordnung und des darauf befindlichen Patienten verbessert werden, die Verwendung von dicken Sättigungspolstern vollständig vermieden werden oder dünnere Polster können verwendet werden, um jeglichen Leerraum zwischen dem Patienten und der Spule auszufüllen.

Ein erfindungsgemäßes Gerät läßt sich besonders vorteilhaft für zervikal-thorakal-lumbale (CTL) Spulenanordnungen zum Erfassen von Diagnosedaten des Halsbereichs eines Patienten einsetzen.

Vorteilhafterweise läßt sich ein erfindungsgemäßes Gerät auch für andere Oberflächenspulen für andere anatomische Bereiche einsetzen, um Probleme mit der Feldinhomogenität zu lösen, die durch die Suszeptibilität verursacht werden.

Vorteilhafterweise wirkt der Fluorkohlenstoff zusätzlich als Wärmesenke und verringert so die Maximaltemperatur von jedem heißen Punkt auf der Spule.

Ferner weist ein MRI-Gerät mehrere Spulen, die sich um eine Magnetaussparung herum befinden, um ein Magnetpolarisationsfeld anzulegen, und ein HF-Transceiversystem auf. Ein HF-Schalter wird von einem Pulsmodul gesteuert, um HF-Signale zu einer HF-Spulenanordnung zu übertragen, die zumindest eine HF-Spule hat, um MR-Bilder zu erfassen. Eine homogenitätsfördernde Flüssigkeit befindet sich in einem Bereich der HF-Spulenanordnung, um die homogenitätssensitiven Anwendungen wie etwa Fettsättigung in einem Untersuchungsobjekt während der MR-Bilderfassung zu verbessern.

Ferner weist ein Verfahren zur MR-Abbildung den Schritt des Unterbringens eines Untersuchungsobjekts innerhalb einer Aussparung eines Magnets einer MRI-Systems auf. Eine homogenitätsfördernde Substanz befindet sich in einem Bereich einer HF-Spule, die dazu dient, Bilddaten von zumindest einem Bereich des Untersuchungsobjekts zu erfassen. Das Verfahren umfaßt auch den Schritt des Erfassens von Bilddaten und zumindest einen Bereich des Untersuchungsobjekts. Ein MR-Bild von zumindest einem Bereich des Untersuchungsobjekts wird dann aus den erfaßten Bilddaten rekonstruiert.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

1 ein schematisches Blockdiagramm eines MR-Abbildungssystems;

2 eine Ansicht eines Patienten, der sich auf einer HF-Spulenanordnung befindet;

3 eine perspektivische Ansicht einer HF-Spulenanordnung;

4 eine Ansicht der HF-Spulenanordnung aus 3 von unten;

5 eine Ansicht der HF-Spulenanordnung aus 3, wobei die untere Abdeckung entfernt ist;

6 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 6-6 aus 3; und

7 eine Ansicht eines Patienten auf einer HF-Spulenanordnung aus dem Stand der Technik.

Mit Bezugnahme auf 1 sind die Hauptbestandteile eines bevorzugten Magnetresonanzabbildungs(MRI)-Abbildungssystems gezeigt. Das System wird mit Hilfe einer Konsole 12 gesteuert, die eine Tastatur oder andere Eingabeeinrichtung 13, ein Steuerungsfeld 14 und einen Bildschirm 16 umfaßt. Die Konsole 12 ist über eine Verbindung 18 mit einem getrennten Computersystem 20 verbunden, welches es einem Nutzer erlaubt, die Erzeugung und Anzeige der Bilder auf dem Bildschirm 16 zu steuern. Das Computersystem umfaßt eine Anzahl von Modulen, die miteinander über eine Rückseite 20a verbunden sind. Sie umfassen ein Bildprozessormodul 22, ein CPU-Modul 24 und ein Speichermodul 26, das aus dem Stand der Technik als Bildpuffer zur Speicherung von Bilddatenfeldern bekannt ist. Das Computersystem 20 ist mit dem Plattenspeicher 28 und dem Bandlaufwerk 30 zur Speicherung der Bilddaten und Programme verbunden und ist mit einer getrennten Systemsteuerung 32 über eine serielle Verbindung mit hoher Geschwindigkeit verbunden. Die Eingabeeinrichtung kann eine Maus, eine Tastatur, eine Rollkugel, ein berührungsaktivierter Bildschirm, ein Lichtstab, eine Sprachsteuerung, ein Lichtstab, eine Sprachsteuerung oder ähnliche oder äquivalente Eingabeeinrichtungen umfassen und kann für die interaktive Geometrievorschrift verwendet werden.

Die Systemsteuerung 32 umfaßt einen Satz von Modulen, die miteinander durch eine Rückseite 32a verbunden sind, Diese umfassen ein CPU-Modul 36 und ein Pulsgeneratormodul 38, das mit der Konsole 12 über eine serielle Verbindung 40 verbunden ist. Die Systemsteuerung 32 empfängt Befehle von dem Nutzer über die Verbindung 40, um die Abtastfolge zu bezeichnen, die ausgeführt werden soll. Das Pulsgeneratormodul 38 bewirkt, daß die Systemkomponenten die erwünschte Abtastfolge ausführen und erzeugt Daten, die die zeitliche Abstimmung, Stärke und Form der erzeugten HF-Pulse und die zeitliche Abstimmung und Länge des Datenerfassungsfensters anzeigen. Das Pulsgeneratormodul 38 ist mit einem Satz von Gradientenverstärkern 42 verbunden, um die zeitliche Abstimmung und Gestalt der Gradientenpulse, die während des Abtastens erzeugt werden, anzuzeigen. Das Pulsgeneratormodul 38 kann auch Patientendaten von einer physiologischen Erfassungssteuerung 44 erhalten, die Signale von einer Anzahl unterschiedlicher Sensoren empfängt, die mit dem Patienten verbunden sind, wie etwa ECG-Signale von Elektroden, die an dem Patienten angebracht sind. Schließlich ist das Pulsgeneratormodul 38 mit einer Schaltung 46 für eine Abtastraumschnittstelle verbunden, die Signale von unterschiedlichen Sensoren empfängt, die zum Zustand des Patienten und des Magnetsystems gehören. Ein Patientenpositionierungssystem 48 empfängt Befehle über die Schaltung 46 für eine Abtastraumschnittstelle, um den Patienten zu der erwünschten Position für das Abtasten zu bewegen.

Die Gradientenwellenformen, die von dem Pulsgeneratormodul 38 erzeugt werden, werden an das Gradientenverstärkerystem 42, das die Verstärker Gx, Gy und Gz hat, angelegt. Jeder Gradientenverstärker regt eine entsprechende physikalische Gradientenspule in einer Gradientenspulenanordnung 50 an, die dazu dient, die Magnetfeldgradienten zu erzeugen, die zur räumlichen Kodierung des erfaßten Signals verwendet werden. Die Gradientenspulenanordnung 50 ist Teil einer Magnetanordnung 52, die einen Polarisationsmagneten 54 und eine HF-Ganzkörperspule 56 umfaßt. Ein Transceivermodul 58 in der Systemsteuerung 52 erzeugt Pulse, die von einem HF-Verstärker 60 verstärkt werden und mit der HF-Spule 56 durch einen Übertragungs-Empfangs-Schalter 62 gekoppelt werden. Die sich ergebenden Signale, die von den angeregten Kernen in dem Patienten ausgesandt werden, können von der gleichen HF-Spule 56 erfaßt werden und über den Übertragungs-Empfangs-Schalter 62 mit einem Vorverstärker 64 gekoppelt werden. Die verstärkten MR-Signale werden demoduliert, gefiltert und in dem Empfängerabschnitt des Transceivers 58 digitalisiert. Der Übertragungs/Empfangs-Schalter 62 wird von einem Signal von dem Pulsgeneratormodul 38 gesteuert, um den HF-Verstärker 60 elektrisch mit der Spule 56 während des Übertragungsmodus zu verbinden und die Spule 56 mit dem Vorverstärker 64 während des Empfangsmodusses zu verbinden. Der Übertragungs/Empfangsschalter 62. erlaubt auch die Verwendung von einer getrennten HF-Spule (beispielsweise einer Oberflächenspule) entweder für den Übertragungs- oder Empfangsmodus.

Die MR-Signale, die von der HF-Spule 56 erfaßt werden, werden von dem Transceivermodul 58 digitalisiert und zu einem Speichermodul 66 in der Systemsteuerung 32 übertragen. Eine Abtastung wird beendet, wenn ein Feld von rohen Daten im Raum k in dem Speichermodul 66 erfaßt wurde. Diese Rohdaten im Raum k werden in getrennten Datenfelder im k-Raum für jedes Bild, das rekonstruiert werden soll, neu geordnet und alle von ihnen werden in einen Feldprozessor 68 eingegeben, der die Daten in ein Feld von Bilddaten fouriertransformiert. Diese Bilddaten werden über die serielle Verbindung 34 zu dem Computersystem 20 geschickt, wo sie in einem Speicher wie etwa einer Speicherplatte 28 gespeichert werden. Als Reaktion auf Befehle, die von der Konsole 12 empfangen werden, können die Bilddaten in einem Langzeitspeicher wie dem Bandlaufwerk 30 archiviert werden oder sie können von dem Bildprozessor 22 weiterverarbeitet werden und zu der Konsole 12 geschickt werden und auf dem Bildschirm 16 dargestellt werden.

Mit Bezugnahme auf die 2 wird ein Patient 70 gezeigt, der auf einer Oberflächenspulenanordnung 72 für eine MR-Abbildung liegt, um die Diagnosebilder eines Halsbereichs 74 des Patienten 70 zu erfassen und zu rekonstruieren. Die Anordnung 72 umfaßt einen Vorsprung 76, um den Hals des Patienten zu stützen. Das Stützen des Halses des Patienten ist kritisch, um die Bewegung zu minimieren und das Rückgrat nicht zu belasten. Es verringert auch die Besorgnis des Patienten, wenn man ihn so komfortabel wie möglich bettet. MRIs werden aus einer Anzahl von Gründen durchgeführt, aber hauptsächlich um Diagnosedaten zu erfassen, so daß eine medizinische Diagnose/Prognose effektiv gestellt werden kann. Der Patient ist deshalb typischerweise besorgt über das Verfahren und es wird alles mögliche unternommen, um die Besorgnisse des Patienten zu lindern und es dem Patienten so komfortabel wie möglich zu machen. Der Vorsprung dient auch dazu, eine Auflage für den Hals zu schaffen, so daß es unwahrscheinlicher ist, daß sich der Patient während des Vorgangs bewegt. Eine Bewegung während der Datenerfassung kann zu mehr Artefakten auf dem letztendlich rekonstruierten Bild führen.

Wie oben beschrieben überträgt eine HF-Ganzkörperspule die HF-Signale zu dem Patienten. Eine getrennte Spulenanordnung 72 wird dann verwendet, um die HF-Signale zu empfangen, die von dem Patienten ausgesendet werden. Eine Bereich der getrennten Spulenanordnung kann in dem Vorsprung 76 angebracht sein. Insbesondere befindet sich die Spule 78 in dem Vorsprung und ist eingerichtet, um die sich ergebenden Signale, die von den angeregten Kernen im Patienten ausgesendet werden, zu empfangen. In der veranschaulichten Ausführungsform entspricht die Spule 78 dem Bereich einer CTL-Spule, die dazu dient, HF-Signale von dem Halsbereich des Patienten zu empfangen. Die HF-Spule 78 ist in dem Vorsprung 76 angebracht, so daß die Spule so nahe wie vernünftig möglich im Halsbereich des Patienten positioniert werden kann. Diese Anbringung verbessert die HF-Feldhomogenität und verbessert dadurch die Bildqualität. Außerdem erlaubt es die Anbringung der Spule 78 im Vorsprung 76, den Halsbereich des Patienten näher bei der Empfangsspule 78 zu positionieren, so daß die Signalstärke und die HF-Homogenität verbessert werden. Es ist gezeigt, wie sich der Patient 70 auf der Oberflächenspulenanordnung 72 befindet, wobei der Halsbereich von dem Vorsprung 76 gestützt wird. Typischerweise erfordert diese Orientierung die Anbringung eines Sättigungspolsters zwischen dem Patienten und dem Vorsprung wie mit Bezugnahme auf 7 erörtert. Wie bereits angemerkt, ist das Polster entweder mit Wasser oder Fluorkohlenstoffen angefüllt und wird verwendet, um die Homogenität zu verbessern. Jedoch verursacht das aus dem Stand der Technik bekannte Polster eine Übertreibung des Rückgrats des Patienten, die nicht wünschenswert ist.

Die HF-Oberflächenspulenanordnung 72 ist eine relativ steife Struktur, die dazu dient, einen Patienten oder ein anderes Untersuchungsobjekt zu stützen und ist so eingerichtet, daß eine homogenitätsfördernde Substanz, d.h. ein Werkstoff, eine Flüssigkeit oder Gel, dazwischen angebracht ist. Die Anbringung der Substanz innerhalb der Spulenanordnung bewahrt einen erwünschten Abstand zwischen dem Patienten und der Spule und führt nicht zu einer übertriebenen Krümmung des Rückgrats des Patienten. Um die Homogenität weiter zu verbessern, können kleinere Sättigungspolster in Hohlräume 82 untergebracht werden. Die Unterbringung der kleineren Polster in diesen Hohlräumen erhöht den Abstand zwischen dem Patienten und der Spulenanordnung 72 nicht und übertreibt den zervikalen Rückgratbereich des Patienten nicht. Außerdem ist die Unterbringung von Polstern in den Hohlräumen 82 vorteilhaft, da Schnittstellen der Haut mit der Luft minimiert werden.

Mit Bezugnahme auf 3 ist eine HF-Oberflächenspulenanordnung ohne Patienten darauf gezeigt, die eingerichtet ist, um einen Patienten aufzunehmen und zusammen mit einem beweglichen Tisch innerhalb eines Abbildungsraums zur Erfassung von MR-Daten und Abbildungsrekonstruktion zu positionieren. Die HF-Spulenanordnung 72 befindet sich innerhalb des Gehäuses 84 und definiert eine Hohlraum, der die Spule(en) und die verschiedenen elektronischen Komponenten, die zum Betrieb der Spulenanordnung 72 gehören, umfaßt. Das Gehäuse weist eine Spule 86 auf, die eingerichtet ist, um MR-Daten des oberen Rückgratbereichs eines Patienten und einen Vorsprung 88 zum Stützen des Halsbereichs des Patienten wie oben erörtert zu erfassen. 3 zeigt eine typische HF-Oberflächenspule zum Erfassen von Bilddaten von den zervikalen, thorakalen und lumbalen Bereichen des Patienten.

Die HF-Spulenanordnung ist von unten in 4 gezeigt, wobei eine Bodenabdeckung oder Platte 90 an dem Gehäuse 84 angebracht ist, um die unterschiedlichen elektronischen Komponenten wie auch die Spulen innerhalb des Gehäuses 84 zu befestigen und zu schützen. Die Abdeckung 90 umfaßt einen Ablaßstöpsel 92 oder ein Ventil, um von der Spulenanordnung eine homogenitätsfördernde Substanz auf gesteuerte Weise zu entfernen. Dadurch kann die homogenitätsfördernde Substanz von der Anordnung abfließen, ohne daß Substanz verloren geht, wenn sie von der Anordnung abfließt, wenn ein Techniker oder Wartungsingenieur die Abdeckung 90 von dem Gehäuse 84 entfernt. Indem die Entfernung der homogenitätsfördernden Flüssigkeit gesteuert wird, kann ein sicherer und sauberer Arbeitsbereich gewährleistet werden, wenn der Techniker die HF-Spulenanordnung wartet. Die Abdeckung 90 ist an dem Gehäuse 84 mit Hilfe von Schrauben 94 befestigt, die entfernt werden können, um die Abdeckung 90 von dem Gehäuse 84 zu entfernen, um auch die internen elektronischen Komponenten und die Spulen der HF-Spulenanordnung zuzugreifen.

Alternativ kann die Abdeckung aus einer Anzahl von Platten bestehen, die gemeinsam die Komponenten der Spulenanordnung umschließen. Dementsprechend kann der Innenraum der Spulenanordnung mit Hilfe von Trennwänden oder Platten (nicht gezeigt) unterteilt werden, so daß die homogenitätsfördernde Flüssigkeit innerhalb eines bestimmten Abschnitts oder Unterteilung des Spulengehäuses enthalten ist. Dadurch kann/können die Abdeckungsplatte(n), die verwendet wird/werden, um die Unterteilungen zu schließen, welche die homogenitätsfördernde Flüssigkeit enthalten, unabhängig entfernt werden und einen Abflußstöpsel aufweisen. Für die alternative Ausführungsform kann die homogenitätsfördernde Flüssigkeit entfernt werden, ohne daß die gesamte Bodenabdeckung von dem Spulengehäuse entfernt werden muß.

5 zeigt eine HF-Spulenanordnung, wobei die Bodenabdeckung 90 des Gehäuses 84 entfernt ist. Da die Bodenabdeckung entfernt ist, sind der Hohlraum 96 der Spulenanordnung und verschiedenen elektronische Komponenten 98 wie auch die Spulen 99 und 101 zu sehen. Der Hohlraum 96 umfaßt die Innenräume 100, die dazu dienen, die homogenitätsfördernde Substanz aufzunehmen. Die Innenräume 100 befinden sich in der Nähe des oberen Endes der Spulenanordnung und entsprechen daher den Halsbereichen des Patienten. Die Innenräume 100 sind besonders geeignet, um die homogenitätsfördernde Substanz aufzunehmen, da die Topographie oder Kontur der Spulenanordnung am oberen Ende einen Sammelbereich definiert. Insbesondere ist die Höhe des Gehäuses bei diesem Ende der Anordnung größer, was zu tieferen Innenräumen 100 führt, die es ermöglichen, daß sich die homogenitätsfördernde Flüssigkeit relativ nahe bei dem Patienten befindet.

Mit Bezugnahme auf 6 ist bereits offensichtlich, daß die Innenräume 100 sich um die Spule 101 herum befinden. 6 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 6-6 aus 3 und veranschaulicht einen Vorteil dieses Aufbaus, daß die homogenitätsfördernde Substanz so positioniert werden kann, daß sie die Innenräume 100 füllt oder teilweise füllt. Indem sie die Innenräume 100 zumindest teilweise füllt, kann die Luft, die sich typischerweise zwischen dem Patienten und dem Tisch befindet, minimiert und vorzugsweise vermieden werden. Als Ergebnis ist der magnetische Fluß, der durch den Patienten und die Spule strömt, relativ homogen.

Die homogenitätsfördernde Substanz kann wahlweise von einem Behälter (nicht gezeigt) mit einer Pumpe (nicht gezeigt) gepumpt werden. Indem wahlweise die Substanz ins Innere der Spule gebracht wird, können mehrere anatomische Bereiche gesättigt werden, ohne daß unterschiedliche Spulen erforderlich sind. Ebenso kann die Lage wie auch der Grad der Homogenitätsverstärkung gesteuert werden. Außerdem kann für die Abbildungen, für welche Homogenität im Halsbereich nicht erforderlich ist oder wenn das MRI-System nicht verwendet wird, die Substanz entfernt von dem System untergebracht werden. Dafür kann ein tragbarer Behälter (nicht gezeigt) verwendet werden, der es ermöglicht, daß eine feste Menge der homogenitätsfördernden Substanz für mehr als ein MRI-System innerhalb einer einzigen Abbildungseinrichtung verwendet werden kann. Alternativ kann die Bodenabdeckung des Gehäuses mit Abflußstöpseln 92 oder Ventilen versehen sein, um die homogenitätsfördernde Flüssigkeit zur Speicherung, Entsorgung oder Ersetzung aus der Spulenanordnung abzulassen. Die Entfernung der Substanz ist auch während der Wartung der HF-Spulenanordnung wünschenswert, so daß die Substanz nicht ungesteuert aus dem Gehäuse austreten kann, wenn die Abdeckung entfernt ist.

Perfluorkohlenstoff wie FC-77 ist besonders für die Unterbringung in der HF-Spulenanordnung geeignet, da sein hoher elektrischer Widerstand und seine niedrige Dielektrizitätskonstante es ermöglichen, daß die Substanz innerhalb der Spule untergebracht wird, ohne die Leistung der HF-Spule zu beeinflussen. Eine Anzahl weiterer Perfluorkohlenstoffe kann verwendet werden wie etwa FC-87, FC-72, FC-84, FC-3283, FC-40, FC-43 und FC-70. Perfluorkohlenstoff kann entweder flüssig oder ein Gel sein. Die Eigenschaften dieser Perfluorkohlenstoffe sind so, daß sie auch dazu dienen können, um heiße Flecke (Bereiche mit hoher Temperatur) auf der HF-Spule zu kühlen. Daher kann die homogenitätsfördernde Substanz auch als Wärmesenke wirken, wodurch Wärme von der Spule absorbiert wird und über die gesamte Substanz verteilt wird.

Alternativ kann Wasser mit einem Zusatz als homogenitätsfördernde Substanz verwendet werden. Wasser mit einem Zusatz kann jedoch den Betrieb der elektronischen Komponenten der Spulenanordnung negativ beeinflussen. Vor allem müssen Maßnahmen getroffen werden, um die HF-Komponenten zu verkapseln, so daß sie gegen die Leitfähigkeit des Wassers geschützt sind. Die Verkapselung erhöht die Schwierigkeit, einzelne HF-Komponenten zu reparieren. Nichtsdestoweniger kann Wasser mit einem Zusatz für bestimmte Anwendungen vorgezogen werden, für welche die Verkapselung minimal ist.

Die vorliegende Erfindung wurde mit Bezug auf einen CTL-Spulenanordnung beschrieben; jedoch ist die vorliegende Erfindung darauf nicht beschränkt. Die vorliegende Erfindung ist auch auf andere Spulenanordnungen anwendbar, jedoch nicht auf reine Empfangsspulen und Spulen zur Übertragung und zum Empfang beschränkt. Beispielsweise ist die vorliegende Erfindung auch auf eine Kniespule zur Übertragung und zum Empfang anwendbar, die typischerweise verwendet wird, um sowohl den Knie- als auch Fußbereich eines Patienten abzubilden. Eine Kniespule, wie auch Spulen für andere anatomische Bereiche, werden in Betracht gezogen und gehören zu dieser Erfindung.

Ein Gerät, um räumlich kodierte Signale für die MR-Abbildung zu erfassen, weist daher eine HF-Spule auf, um die Abbildungsdaten von einem Untersuchungsobjekt, das sich in einem Abbildungsraum befindet, zu erfassen. Die HF-Spule befindet sich in einem Gehäuse. Ein homogenitätsfördernde Substanz befindet sich in einem Bereich des Gehäuses.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein MRI-Gerät mehrere Spulen, die sich um eine Magnetaussparung befinden, um ein Magnetpolarisationsfeld anzulegen, und ein HF-Transceiversystem auf. Ein HF-Schalter wird von einem Pulsmodul gesteuert, um HF-Signale zu einer HF-Spulenanordnung zu übertragen, die zumindest eine HF-Spule aufweist, um MR-Bilder zu erfassen. Eine homogenitätsfördernde Flüssigkeit befindet sich in einem Bereich der HF-Spulenanordnung, um Fett in dem Untersuchungsobjekt während der MR-Bilderfassung zu sättigen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein MR-Abbildungverfahren den Schritt der Unterbringung eines Untersuchungsobjekts in einer Magnetaussparung eines MRI-Systems auf. Eine homogenitätsfördernde Substanz befindet sich in einem Bereich einer HF-Spule, die eingerichtet ist, um Abbildungsdaten von zumindest einem Bereich des Untersuchungsobjekts zu erfassen. Das Verfahren umfaßt auch den Schritt des Erfassens von Bilddaten von zumindest einem Bereich des Untersuchungsobjekts. Ein MR-Bild wird dann von zumindest einem Bereich des Untersuchungsobjekts aus den erfaßten Abbildungsdaten rekonstruiert.


Anspruch[de]
  1. Gerät zum Erfassen räumlich kodierter Signale für die MR-Abbildung, das aufweist:

    eine HF-Spule (86) und Bilddaten von einem Untersuchungsobjekt (70), das sich in einem Abbildungsraum befindet zu erfassen, wobei sich die HF-Spule (86) innerhalb eines Gehäuses (84) befindet; und

    eine homogenitätsfördernde Substanz, die sich innerhalb eines Bereiches des HF-Gehäuses (84) befindet.
  2. Gerät nach Anspruch 1, wobei die HF-Spule (86) eingerichtet ist, um Bilddaten von zumindest einem zervikalen, thorakalen oder lumbalen Bereich des Untersuchungsobjekts zu erfassen.
  3. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die homogenitätsfördernde Substanz zumindest teilweise aus einem Gel oder einer Flüssigkeit besteht.
  4. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die homogenitätsfördernde Substanz zumindest teilweise aus einer Substanz besteht, die eine ähnliche Suszeptibilität wie Wasser hat.
  5. Substanz nach Anspruch 4, wobei die homogenitätsfördernde Substanz zumindest teilweise aus einer Substanz mit niedrigem Wasserstoffgehalt besteht.
  6. Gerät nach Anspruch 4, wobei die homogenitätsfördernde Substanz zumindest teilweise aus einer Perfluorkohlenstoff-Substanz besteht.
  7. Gerät nach Anspruch 6, wobei die Perfluorkohlenstoff-Substanz zumindest teilweise aus Fluorkohlenstoff-77 besteht.
  8. Gerät nach Anspruch 6, das sich in einer Oberflächenspulenanordnung (72) befindet, die einen Patiententisch bildet.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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