DE102008019862B4 - Magnetic resonance apparatus and method for operating a magnetic resonance apparatus - Google Patents

Magnetic resonance apparatus and method for operating a magnetic resonance apparatus Download PDF

Info

Publication number
DE102008019862B4
DE102008019862B4 DE102008019862A DE102008019862A DE102008019862B4 DE 102008019862 B4 DE102008019862 B4 DE 102008019862B4 DE 102008019862 A DE102008019862 A DE 102008019862A DE 102008019862 A DE102008019862 A DE 102008019862A DE 102008019862 B4 DE102008019862 B4 DE 102008019862B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
magnetic resonance
radar
examined
pulses
imaging
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE102008019862A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102008019862A1 (en
Inventor
Dr. Seifert Frank
Dr. Thiel Florian
Dr. Sachs Jürgen
Matthias A. Prof. Dr. Hein
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bundesrepublik Deutschland Vertrdd Bundesm De
Technische Universitaet Ilmenau
Original Assignee
Bundesrepublik Deutschland Vertrdd Bundesministerium fur Wirtschaft und Technologie Dvertrdd Praesidenten Der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt
Bundesrepublik Deutschland
Technische Universitaet Ilmenau
Bundesministerium fuer Wirtschaft und Technologie
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bundesrepublik Deutschland Vertrdd Bundesministerium fur Wirtschaft und Technologie Dvertrdd Praesidenten Der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt, Bundesrepublik Deutschland, Technische Universitaet Ilmenau, Bundesministerium fuer Wirtschaft und Technologie filed Critical Bundesrepublik Deutschland Vertrdd Bundesministerium fur Wirtschaft und Technologie Dvertrdd Praesidenten Der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt
Priority to DE102008019862A priority Critical patent/DE102008019862B4/en
Publication of DE102008019862A1 publication Critical patent/DE102008019862A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102008019862B4 publication Critical patent/DE102008019862B4/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/0507—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves  using microwaves or terahertz waves
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/055—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves  involving electronic [EMR] or nuclear [NMR] magnetic resonance, e.g. magnetic resonance imaging
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1107—Measuring contraction of parts of the body, e.g. organ, muscle
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/113—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb occurring during breathing
    • A61B5/1135—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb occurring during breathing by monitoring thoracic expansion
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7203—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal
    • A61B5/7207—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal of noise induced by motion artifacts
    • A61B5/721—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal of noise induced by motion artifacts using a separate sensor to detect motion or using motion information derived from signals other than the physiological signal to be measured
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48—NMR imaging systems
    • G01R33/4808—Multimodal MR, e.g. MR combined with positron emission tomography [PET], MR combined with ultrasound or MR combined with computed tomography [CT]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48—NMR imaging systems
    • G01R33/54—Signal processing systems, e.g. using pulse sequences ; Generation or control of pulse sequences; Operator console
    • G01R33/56—Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution
    • G01R33/563—Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution of moving material, e.g. flow contrast angiography
    • G01R33/56308—Characterization of motion or flow; Dynamic imaging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48—NMR imaging systems
    • G01R33/54—Signal processing systems, e.g. using pulse sequences ; Generation or control of pulse sequences; Operator console
    • G01R33/56—Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution
    • G01R33/567—Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution gated by physiological signals, i.e. synchronization of acquired MR data with periodical motion of an object of interest, e.g. monitoring or triggering system for cardiac or respiratory gating
    • G01R33/5673—Gating or triggering based on a physiological signal other than an MR signal, e.g. ECG gating or motion monitoring using optical systems for monitoring the motion of a fiducial marker
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/0209—Systems with very large relative bandwidth, i.e. larger than 10 %, e.g. baseband, pulse, carrier-free, ultrawideband
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48—NMR imaging systems
    • G01R33/54—Signal processing systems, e.g. using pulse sequences ; Generation or control of pulse sequences; Operator console
    • G01R33/56—Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution
    • G01R33/565—Correction of image distortions, e.g. due to magnetic field inhomogeneities
    • G01R33/56509—Correction of image distortions, e.g. due to magnetic field inhomogeneities due to motion, displacement or flow, e.g. gradient moment nulling

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Psychiatry (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Abstract

Magnetresonanzgerät mit einem Gehäuse (1), das Magnetspulen zur Erzeugung der für eine Magnetresonanzbildung benötigten Magnetfelder und eine Öffnung (2) zur Aufnahme wenigstens eines Teils des Körpers eines Patienten (3) aufweist, mit einer Detektions- und Auswertungseinrichtung zur bildgebenden Wiedergabe und mit einer Radarsende- und -empfangseinrichtung (5, 6) zur Erfassung einer Bewegung in einem zu untersuchenden Teil (8, 9) des Körpers (3) während der Magnetresonanz-Bildgebung, dadurch gekennzeichnet, dass die Radarsende- und -empfangseinrichtung (5, 6) innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, dass von der Radarsende- und -empfangseinrichtung (5, 6) ausgesandte ultrabreitbandige Radarsignale in Form von kurzen Radarimpulsen auf den zu untersuchenden Teil (8, 9) des Körpers (3) gerichtet sind und dass in der Radarsende- und -empfangseinrichtung (5, 6) eine Auswertungseinrichtung Impulse dadurch generiert, dass die ausgesandten Radarimpulse mit von einem reflektierenden Gewebeübergang in dem zu untersuchenden Teil (8, 9) des Körpers (3) reflektierten Radarsignalen durch eine Autokorrelationsfunktion oder Kreuzkorrelationsfunktion verglichen werden und dass eine...Magnetic resonance device with a housing (1), which has magnetic coils for generating the magnetic fields required for magnetic resonance formation and an opening (2) for receiving at least part of the body of a patient (3), with a detection and evaluation device for imaging reproduction and with Radar transmitting and receiving device (5, 6) for detecting a movement in a part (8, 9) of the body (3) to be examined during magnetic resonance imaging, characterized in that the radar transmitting and receiving device (5, 6) is arranged within the housing that ultra-wideband radar signals emitted by the radar transmission and reception device (5, 6) are directed in the form of short radar pulses onto the part (8, 9) of the body (3) to be examined and that in the radar transmission and receiving device (5, 6) an evaluation device generates pulses by the radar pulses emitted by a reflecting Ge weave transition in the part (8, 9) of the body (3) to be examined reflected radar signals are compared by an autocorrelation function or cross-correlation function and that a ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Magnetresonanzgerät mit einem Gehäuse, das Magnetspulen zur Erzeugung der für eine Magnetresonanzbildung benötigten Magnetfelder und eine Öffnung zur Aufnahme wenigstens eines Teils des Körpers eines Patienten aufweist, mit einer Detektions- und Auswertungseinrichtung zur bildgebenden Wiedergabe und mit einer Radarsende- und -empfangseinrichtung zur Erfassung einer Bewegung in einem zu untersuchenden Teil des Körpers während der Magnetresonanz-Bildgebung.The invention relates to a magnetic resonance apparatus having a housing which has magnetic coils for generating the magnetic fields required for magnetic resonance imaging and an opening for receiving at least a part of the body of a patient, with a detection and evaluation device for imaging and with a Radarsende- and -empfangseinrichtung for detecting movement in a part of the body to be examined during magnetic resonance imaging.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb eines Magnetresonanzgeräts, mit dem eine Magnetresonanz-Bilderfassung eines zu untersuchenden Teils des Körpers eines Patienten vorgenommen wird, wobei während der Magnetresonanz-Bildgebung mit einer Radarsende- und -empfangseinrichtung die Bewegung in einem zu untersuchenden Teil des Körpers erfasst wird.The invention further relates to a method for operating a magnetic resonance apparatus, with which a magnetic resonance imaging of a part of the body to be examined of a patient is performed, wherein during the magnetic resonance imaging with a Radarsend- and -empfangseinrichtung the movement in a part of the body to be examined is detected.

Magnetresonanzgeräte dieser Art werden seit längerer Zeit zur nichtinvasiven medizinischen Diagnostik mit nicht ionisierender Strahlung eingesetzt. Die Bildgebung mit Magnetresonanzgeräten, insbesondere Magnetresonanztomographen (Kernspintomographen), ermöglicht die Erkennung von Krankheitsherden, die mit anderen bildgebenden Verfahren, beispielsweise der Röntgendiagnostik, nicht erfassbar sind. Insbesondere ist es möglich, Diagnosen in Weichgeweben, beispielsweise im Gehirn oder in Drüsengeweben, krankhafte Veränderungen, insbesondere Tumore, festzustellen.Magnetic resonance devices of this type have long been used for non-invasive medical diagnostics with non-ionizing radiation. The imaging with magnetic resonance devices, in particular magnetic resonance tomographs (magnetic resonance tomographs), allows the detection of disease foci, which are not detectable with other imaging methods, for example X-ray diagnostics. In particular, it is possible to establish diagnoses in soft tissues, for example in the brain or in glandular tissues, pathological changes, in particular tumors.

Die bildgebende Wiedergabe von Körperschnitten mittels der Magnetresonanztomographie erfordert üblicherweise eine Ruhestellung des Patienten während der Aufnahme.The imaging reproduction of body sections by means of magnetic resonance tomography usually requires a resting position of the patient during the recording.

Grundsätzlich könnte erwogen werden, auch dynamische Vorgänge am menschlichen Körper abzubilden. Insbesondere wäre es wünschenswert, eine hochauflösende Magnetresonanz-Bildgebung des menschlichen Herzens zu ermöglichen. Eine hochauflösende Darstellung der Koronararterien mittels einer Magnetresonanz-Bildgebung könnte eine Reihe von Problemen der konventionellen kontrastmittelgestützten Röntgenbildgebung während einer Katheteruntersuchung (Koronarangiographie) vermeiden, insbesondere die Strahlenbelastung und das Mortalitätsrisiko während des Eingriffs. Darüber hinaus könnte die Magnetresonanz-Bildgebung als alternative Bildgebungsmethode bei der Applikation von Herzkathetern eingesetzt werden, um beispielsweise Biopsien aus dem Herzmuskel zu ermöglichen, Stents zu setzen oder andere minimalinvasive Eingriffe am Herzen durchzuführen.In principle, consideration could also be given to mapping dynamic processes on the human body. In particular, it would be desirable to enable high-resolution magnetic resonance imaging of the human heart. High-resolution imaging of the coronary arteries using magnetic resonance imaging could avoid a number of problems with conventional contrast-enhanced X-ray imaging during catheterization (coronary angiography), particularly radiation exposure and mortality risk during surgery. In addition, magnetic resonance imaging could be used as an alternative imaging method in the application of cardiac catheters, for example, to allow biopsies from the heart muscle to set stents or perform other minimally invasive procedures on the heart.

Für eine Herzuntersuchung mittels der Magnetresonanz-Bildgebung besteht das grundsätzliche Problem, dass sich einerseits das Herz aufgrund der Herztätigkeit bewegt und andererseits der Patient während der Untersuchung Atembewegungen durchführt. Insbesondere durch die Atembewegung kommt es zu Bewegungsartefakten, die die Auswertung des Magnetresonanzbildes stören bzw. unmöglich machen. Es ist daher üblich, die Aufnahmen für die Magnetresonanz-Bildgebung bei angehaltenem Atem des Patienten vorzunehmen, um die Atembewegung zu eliminieren. Für die Darstellung der Koronararterien ist dieses Verfahren jedoch nicht anwendbar, da die Bilddatenaufnahme mehrere Minuten dauern kann, während der Durchschnittspatient nur für Bruchteile von Minuten den Atem anhalten kann.For a cardiac examination by means of magnetic resonance imaging, there is the fundamental problem that, on the one hand, the heart is moving due to the activity of the heart and, on the other hand, the patient is carrying out breathing movements during the examination. Movement artifacts in particular, which disturb the evaluation of the magnetic resonance image or make it impossible, occur in particular due to the respiratory movement. It is therefore customary to take the images for magnetic resonance imaging while the patient is holding his breath in order to eliminate the respiratory movement. However, this method is not applicable to imaging the coronary arteries because image data acquisition can take several minutes, while the average patient can only hold his breath for a fraction of a minute.

Um die Bewegungsartefakte durch die Herztätigkeit selbst zu unterbinden, werden die Magnetresonanz-Bilddatenerfassungen durch EKG-Signale (Elektrokardiogramm-Signale) getriggert aufgenommen. Diese Navigationstechnik für die Magnetresonanz-Bildgebung des Herzens ist nicht sehr präzise und bringt darüber hinaus den Nachteil mit sich, dass die EKG-Elektroden in Verbindung mit den vom Magnetresonanzsystem applizierten Hochfrequenzimpulsen eine Verbrennungsgefahr und mit dem geschalteten Gradientenfeldern aufgrund einer Nervenstimulation ein Sicherheitsrisiko darstellen.In order to prevent the movement artifacts by the heart activity itself, the magnetic resonance image data acquisitions are triggered triggered by ECG signals (electrocardiogram signals). This navigation technique for magnetic resonance imaging of the heart is not very precise and moreover has the disadvantage that the ECG electrodes in conjunction with the RF pulses applied by the magnetic resonance system represent a risk of burns and with the switched gradient fields due to nerve stimulation a safety risk.

WO 2007/063516 A2 offenbart ein Gerät zur berührungslosen Ferndetektion des Herzschlags dadurch, dass die durch den Herzschlag verursachte Bewegung der Brustwand berührungslos abgetastet wird. Dies ist optisch, aber auch mit elektromagnetischen Strahlen im Radarfrequenzbereich möglich. Ermittelt wird dabei ein zyklisches Signal des Herzschlags. Dieses Signal kann mit einer bildaufnehmenden Einrichtung, wie einem Magnetresonanzgerät, synchronisiert werden, indem die Steuerung des bildaufnehmenden Geräts mit einer Phase des aufgenommenen Herzschlags getriggert wird. Der Triggerzeitpunkt wird dabei dadurch bestimmt, dass ein charakteristischer Bereich des Herzschlags als Nullpunkt festgelegt wird und der Triggerzeitpunkt nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit berechnet wird. Die vorgegebene Zeit kann dabei in Abhängigkeit von der festgestellten Pulsfrequenz variiert werden. WO 2007/063516 A2 discloses a device for non-contact remote detection of the heartbeat in that the movement of the chest wall caused by the heartbeat is scanned without contact. This is possible optically, but also with electromagnetic radiation in the radar frequency range. The result is a cyclic signal of the heartbeat. This signal can be synchronized with an imaging device, such as a magnetic resonance device, by triggering the control of the imaging device with a phase of the recorded heartbeat. The trigger time is thereby determined by defining a characteristic area of the heartbeat as the zero point and calculating the trigger point after a predetermined time has elapsed. The predetermined time can be varied depending on the detected pulse rate.

In dem Aufsatz „Wearable System-on-a-Chip Pulse Radar Sensors for Health Care: System Overview” der Autoren Zito et al. ist es bekannt, ein tragbares Messgerät mit einem Ultrabreitband-Radarsender auszustatten, der auf die Herzwand oder die Brustwand gerichtet wird, um in Echtzeit die Pulsfrequenz und die Atemfrequenz zu detektieren. Die Auswertung der Signale erfolgt durch eine Kreuzkorrelation des ausgesandten Impulses mit dem empfangenen Impuls. Das System dient der Langzeitüberwachung von Patienten. Eine Steuerung von anderen Geräten ist hierbei nicht vorgesehen.In the article "Wearable System-on-a-Chip Pulse Radar Sensors for Health Care: System Overview" by the authors Zito et al. It is known to provide a portable meter with an ultra wide band radar transmitter which is aimed at the heart wall or chest wall to detect in real time the pulse rate and respiratory rate. The evaluation of the signals is carried out by cross-correlation of the emitted pulse with the received pulse. The system serves the Long-term monitoring of patients. A control of other devices is not provided here.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Magnetresonanzgerät so auszubilden und zu betreiben, das Bewegungsartefakte vermieden oder korrigiert werden können und eine Steuerung des Magnetresonanzgeräts mit einer hohen Genauigkeit möglich ist.The object of the present invention is to design and operate a magnetic resonance apparatus such that motion artifacts can be avoided or corrected and control of the magnetic resonance apparatus with high accuracy is possible.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Magnetresonanzgerät der eingangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, dass die Radarsende- und -empfangseinrichtung innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, dass von der Radarsende- und -empfangseinrichtung ausgesandte ultrabreitbandige Radarsignale in Form von kurzen Radarimpulsen auf den zu untersuchenden Teil des Körpers gerichtet sind und dass in der Radarsende- und -empfangseinrichtung eine Auswertungseinrichtung Impulse dadurch generiert, dass die ausgesandten Radarimpulse mit von einem reflektierenden Gewebeübergang in dem zu untersuchenden Teil des Körpers reflektierten Radarsignalen durch eine Autokorrelationsfunktion oder Kreuzkorrelationsfunktion verglichen werden und dass eine mittlere Laufzeit (τ1, τ2) für den reflektierten Impuls so eingestellt wird, dass sich die mittlere Laufzeit (τ1, τ2) immer auf einer Flanke des in der Auswertungseinrichtung gebildeten Impulses befindet, wodurch eine gemessene Amplitude zu einem Zeitpunkt (τ1, τ2) als Messwert für die Bestimmung der Position dient, um nur in einer gleichen Position des reflektierenden Gewebeübergangs in dem zu untersuchenden Teil des Körpers erfasste Magnetresonanzbilder zu verwerten.To achieve this object, a magnetic resonance apparatus of the type mentioned above is characterized in that the Radarsende- and -empfangseinrichtung is disposed within the housing that radiated from the radar transmitter and receiver ultra-wideband radar signals in the form of short radar pulses on the part to be examined Body are directed and that in the Radarsende- and -empfangseinrichtung an evaluation device pulses generated by the fact that the emitted radar pulses are compared with reflected by a reflective tissue transition in the part of the body to be examined radar signals by an autocorrelation function or cross-correlation function and that a mean time (τ 1 , τ 2 ) is adjusted for the reflected pulse so that the average transit time (τ 1 , τ 2 ) is always on one edge of the pulse formed in the evaluation device, whereby a measured amp Litude at a time (τ 1 , τ 2 ) is used as a measurement for the determination of the position, to utilize only in a same position of the reflective tissue junction in the part of the body to be examined detected magnetic resonance images.

Zur Lösung der Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, dass die Radarsende- und -empfangseinrichtung innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, dass von der Radarsende- und -empfangseinrichtung ausgesandte ultrabreitbandige Radarsignale in Form von kurzen Radarimpulsen auf den zu untersuchenden Teil des Körpers gerichtet sind und dass in der Radarsende- und -empfangseinrichtung eine Auswertungseinrichtung Impulse dadurch generiert, dass die ausgesandten Radarimpulse mit von einem reflektierenden Gewebeübergang in dem zu untersuchenden Teil des Körpers reflektierten Radarsignalen durch eine Autokorrelationsfunktion oder Kreuzkorrelationsfunktion verglichen werden und dass eine mittlere Laufzeit (τ1, τ2) für den reflektierten Impuls so eingestellt wird, dass sich die mittlere Laufzeit (τ1, τ2) immer auf einer Flanke des in der Auswertungseinrichtung gebildeten Impulses befindet, wodurch eine gemessene Amplitude zu einem Zeitpunkt (τ1, τ2) als Messwert für die Bestimmung der Position dient, um nur in einer gleichen Position des reflektierenden Gewebeübergangs in dem zu untersuchenden Teil des Körpers erfasste Magnetresonanzbilder zu verwerten.To achieve the object, a method of the type mentioned above is characterized in that the Radarsende- and -empfangseinrichtung is disposed within the housing that emitted by the radar transmitter and receiver ultra-wideband radar signals in the form of short radar pulses on the part to be examined Body are directed and that in the Radarsende- and -empfangseinrichtung an evaluation device pulses generated by the fact that the emitted radar pulses are compared with reflected by a reflective tissue transition in the part of the body to be examined radar signals by an autocorrelation function or cross-correlation function and that an average transit time (τ 1 , τ 2 ) is adjusted for the reflected pulse so that the average transit time (τ 1 , τ 2 ) is always on one edge of the pulse formed in the evaluation device, whereby a measured amplitude to one m time (τ 1 , τ 2 ) serves as a measured value for the determination of the position in order to utilize magnetic resonance images acquired only in a same position of the reflecting tissue transition in the part of the body to be examined.

Die vorliegende Erfindung sieht somit vor, die Magnetresonanz-Bildgebung mit einer Abstandsmessung mit einem Ultrabreitbandradar (UWB-Radar) zu kombinieren, wobei mit dem Ultrabreitbandradar insbesondere Positionsänderungen durch die Atembewegung oder durch die Herzbewegung detektierbar sind. Da die Radarsende- und -empfangseinrichtung eine definierte Position innerhalb des Gehäuses des Magnetresonanzgeräts einnimmt, ermöglicht eine Messung des sich ändernden Abstandes eines Körperteils bzw. von Gewebe innerhalb eines Körperteils eine Positionsbestimmung. Diese Positionsbestimmung kann dazu ausgenutzt werden, die Magnetresonanz-Bildgebung immer nur in einer gleichen Position, beispielsweise des Herzens im Herzschlagzyklus, oder der Brustwand im Atemzyklus, vorzunehmen oder bei einer alternativen Magnetresonanz-Bilderfassungsmethode eine nachträgliche Korrektur der dabei gewonnenen Bilddaten vorzunehmen.The present invention thus provides for combining the magnetic resonance imaging with a distance measurement with an ultra-wideband radar (UWB radar), with the ultra-wideband radar in particular position changes by the respiratory movement or by the heart movement are detectable. Since the radar transmitting and receiving device occupies a defined position within the housing of the magnetic resonance device, a measurement of the changing distance of a body part or tissue within a body part enables a position determination. This position determination can be exploited to carry out the magnetic resonance imaging only in one and the same position, for example of the heart in the heartbeat cycle, or the chest wall in the respiratory cycle, or to carry out a subsequent correction of the image data obtained in an alternative magnetic resonance image acquisition method.

Die Radarsende- und -empfangseinrichtung kann mit einer kombinierten Sende- und -empfangsstufe aufgebaut sein und in diesem Fall eine einzige Antenne aufweisen. Ein einfacher Aufbau ergibt sich, wenn alternativ eine von der Sendestufe separate Empfangsstufe mit jeweils einer eigenen Antenne vorgesehen sind. Ferner ist es möglich, mehrere Radarsende- und -empfangseinrichtungen zu verwenden, um eine verbesserte und ggf. erweiterte Positionsbestimmung durchführen zu können.The radar transmitter and receiver may be constructed with a combined transmit and receive stage and in this case have a single antenna. A simple construction results if, alternatively, a receiving stage separate from the transmitting stage, each with its own antenna, is provided. Furthermore, it is possible to use a plurality of radar transmitting and receiving devices in order to be able to carry out an improved and possibly extended position determination.

Die Radarsende- und -empfangseinrichtung kann in dem Gehäuse des Magnetresonanzgeräts so aufgebaut sein, dass es mit dem hohen statischen Magnetfeld und den geschalteten Gradientenfeldern des Magnetresonanzgeräts kompatibel ist. Ferner muss bei der Ausbildung des UWB-Radars darauf geachtet werden, dass der Empfängereingang des UWB-Geräts nicht durch die Hochfrequenz- und Gradientenfelder des Magnetresonanzgeräts zerstört werden. Die wenigstens eine Antenne des UWB-Radargeräts kann hierfür aus einem Material (z. B. Kupfer) aufgebaut und in an sich bekannter Weise so ausgebildet sein, dass nur minimale Induktionsspannungen aufgrund der geschalteten Gradientenfelder auftreten.The radar transmitting and receiving device may be constructed in the housing of the magnetic resonance apparatus so that it is compatible with the high static magnetic field and the switched gradient fields of the magnetic resonance apparatus. In addition, when designing the UWB radar, care must be taken that the receiver input of the UWB device is not destroyed by the radiofrequency and gradient fields of the magnetic resonance device. For this purpose, the at least one antenna of the UWB radar device can be constructed of a material (eg copper) and designed in a manner known per se so that only minimal induction voltages occur due to the switched gradient fields.

Um mit dem UWB-Radar Messdaten mit der benötigten Genauigkeit (Positionsbestimmung mit einer Genauigkeit < 1 mm) zu erhalten, muss eine relativ hohe Abtastfrequenz gewählt werden. Der Frequenzbereich der UWB-Radarsignale ist zweckmäßigerweise auf 0 bis 11 GHz begrenzt. Die maximale Sendeleistung darf die zulässige Störstrahlung von Elektrogeräten (beispielsweise –41,3 dBm/MHz, wie durch FCC und ITU festgelegt) nicht überschreiten, um eine Störung schmalbandiger Systeme auszuschließen. Für einen schmalbandigen Empfänger erscheint ein derartiges UWB-Signal dann wie Rauschen, sodass das UWB-Signal keinen Frequenzbeschränkungen ausgesetzt ist. Eine Erhöhung der Bandbreite bzw. der Abtastfrequenz empfiehlt sich nicht, weil oberhalb von 10 GHz eine erhöhte Dämpfung der Signale im Gewebe auftritt.In order to obtain measurement data with the required accuracy (position determination with an accuracy <1 mm) with the UWB radar, a relatively high sampling frequency must be selected. The frequency range of the UWB radar signals is expediently limited to 0 to 11 GHz. The maximum transmit power shall not exceed the permissible interference from electrical appliances (eg -41.3 dBm / MHz as determined by the FCC and ITU) exceed, in order to exclude a disturbance of narrow-band systems. For a narrowband receiver, such UWB signal then appears as noise, so that the UWB signal is not subject to frequency restrictions. An increase in the bandwidth or the sampling frequency is not recommended, because above 10 GHz, an increased attenuation of the signals in the tissue occurs.

Unter Zugrundelegung einer Abtastfrequenz von 9 GHz ergibt sich eine maximale Laufzeitauflösung der Reflektionssignale von etwa 111 ps. Dies entspricht einer Bewegungsauflösung von etwa 1,7 cm, wenn εr = 1 ist.Based on a sampling frequency of 9 GHz results in a maximum delay resolution of the reflection signals of about 111 ps. This corresponds to a motion resolution of about 1.7 cm, when ε r = 1.

Die Bewegungsauflösung einer im Körper liegenden wasserreichen Schicht (z. B. der Herzwand mit εr ≈ 50; εr Dielektrizitätszahl des Gewebes) hängt von den dielektrischen Eigenschaften der sie umgebenden Schichten ab. Im günstigen Fall sind das dielektrische Materialien mit einem kleinen εr (εr ≈ 1) (so z. B. für Fettschichten und die Herzbeutelschicht), weswegen mit einer Erhöhung der Bewegungsauflösung um maximal den Faktor √50 zu rechnen ist, wenn die während der Propagation des Signals durch die verschiedenen Gewebeschichten auftretenden Dämpfungs- und Dispersionseffekte vernachlässigt werden können.The motion resolution of a water-rich layer lying in the body (for example, the heart wall with ε r ≈ 50, ε r dielectric constant of the tissue) depends on the dielectric properties of the surrounding layers. In a favorable case, these are dielectric materials with a small ε r (ε r ≈ 1) (eg for fat layers and the pericardial layer), which is why an increase of the motion resolution by a maximum of √50 is to be expected the propagation of the signal through the various tissue layers occurring attenuation and dispersion effects can be neglected.

Für eine Auflösung < 1 mm wäre eine Abtastfrequenz von über 150 GHz vorzusehen. Erfindungsgemäß kann mit einer Abtastfrequenz von < 10 GHz (beispielsweise 8,95 GHz) gearbeitet und dennoch eine Auflösung im Sub-Millimeter-Bereich erzielt werden, wenn die Abstandsbestimmung, auf einer Flanke des reflektierten Radarimpulses durch Ermittlung der Amplitude nach einer vorgegebenen Laufzeit, die auf der Flanke des reflektierten Radarimpulses liegt, vorgenommen wird. Auf diese Weise sind Bewegungen mit einer Amplitude von 1 mm sicher detektierbar.For a resolution <1 mm, a sampling frequency of more than 150 GHz would have to be provided. According to the invention, it is possible to work with a sampling frequency of <10 GHz (for example 8.95 GHz) and still achieve a resolution in the sub-millimeter range, if the distance determination on an edge of the reflected radar pulse is determined by determining the amplitude after a predetermined transit time is on the edge of the reflected radar pulse is made. In this way, movements with an amplitude of 1 mm can be reliably detected.

Die Erfindung soll im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 eine stirnseitige Frontansicht eines Magnetresonanzgeräts mit einer Öffnung für die Aufnahme eines Patienten; 1 a frontal front view of a magnetic resonance device with an opening for receiving a patient;

2 einen Längsschnitt durch das Magnetresonanzgerät gemäß 1 mit einem darin liegenden Patienten; 2 a longitudinal section through the magnetic resonance apparatus according to 1 with a patient in it;

3 eine schematische Darstellung der Bewegungsamplitude einer Brustwand und eines Herzens, die mit einer Radarsende- und -empfangseinrichtung bestrahlt werden; 3 a schematic representation of the amplitude of movement of a chest wall and a heart, which are irradiated with a radar transmitting and receiving device;

4 eine schematische Darstellung der durch die Reflektion an der Brustwand bzw. an der Herzbeutelwand entstehenden reflektierten Radarimpulse, wie sie von einer Empfangsstufe der Radarsende- und -empfangseinrichtung empfangen und ausgewertet werden; 4 a schematic representation of the resulting by the reflection on the chest wall or on the pericardial wall reflected radar pulses, as received and evaluated by a receiving stage of Radarsend- and -empfangseinrichtung;

5 eine Messkurve für eine Bewegungsamplitude von 1 mm; 5 a measurement curve for a movement amplitude of 1 mm;

6 eine vergleichende Darstellung einer als Referenzsignal dargestellten Testbewegung und deren Erfassung mit einem Magnetresonanzgerät und einem UWB-Radar gemäß der vorliegenden Erfindung. 6 a comparative representation of a test movement shown as a reference signal and their detection with a magnetic resonance apparatus and a UWB radar according to the present invention.

1 lässt einen üblichen Aufbau eines Magnetresonanzgeräts erkennen, dessen Gehäuse 1 in bekannter Weise eine stirnseitige Öffnung 2 aufweist, in die ein Patient 3 – je nach Untersuchungsaufgabe – ganz oder teilweise eingeschoben wird. Das Magnetresonanzgerät enthält in bekannter Weise hier nicht näher dargestellte Anregungs- und Detektionsspulen sowie eine Auswerteeinrichtung, die regelmäßig eine zweidimensionale Bilddarstellung eines entsprechend der Lage des Patienten 3 gebildeten Schnitts durch den Körper des Patienten 3 wiedergibt. 1 shows a conventional structure of a magnetic resonance device whose housing 1 in a known manner an end opening 2 in which a patient 3 - Depending on the task of investigation - completely or partially inserted. The magnetic resonance apparatus includes in a known manner not shown here excitation and detection coils and an evaluation that regularly a two-dimensional image representation of a corresponding to the position of the patient 3 formed section through the patient's body 3 reproduces.

Erfindungsgemäß ist in der Öffnung 2 des Gehäuses 1 eine Antennenhalterung 4 vorgesehen, an der eine Sendeantenne 5 einer Sendestufe und eine Empfangsantenne 6 einer Empfangsstufe einer Radarsende- und -empfangseinrichtung befestigt sind.According to the invention is in the opening 2 of the housing 1 an antenna mount 4 provided at the one transmitting antenna 5 a transmission stage and a receiving antenna 6 a receiving stage of a Radarsend- and -empfangseinrichtung are attached.

2 verdeutlicht die Lage der Sendeantenne und Empfangsantenne 5, 6, die für eine Herzuntersuchung des Patienten 3 angeordnet sind. 2 clarifies the position of the transmitting antenna and receiving antenna 5 . 6 necessary for a heart examination of the patient 3 are arranged.

2 verdeutlicht noch eine Besonderheit einer Magnetresonanz-Bildgebung, bei der eine Magnetresonanz-Sende- und -empfangsspule 7 zusätzlich verwendet wird, die auf den Brustkorb des Patienten gelegt ist. Auch bei dieser Anordnung ist die erfindungsgemäße Verwendung eines UWB-Radars möglich. 2 illustrates a special feature of a magnetic resonance imaging, in which a magnetic resonance transmitting and receiving coil 7 is additionally used, which is placed on the chest of the patient. Even with this arrangement, the inventive use of a UWB radar is possible.

3 zeigt schematisch, dass die Radarsignale einer Radarsendeantenne 5 auf eine Brustwand 8 und ein Pericard (Herzbeutel) 9 eines Herzens 10 eines Patienten 3 gelangen. Eine Mittelstellung der entsprechenden Gewebe, Brustwand 8 und Pericard 9 ist in 3 mit durchgezogenen Linien verdeutlicht. Gestrichelte Linien zeigen die Grenzamplituden für die Bewegung der Brustwand 8 beim Atmen und des Pericards 9 beim Herzschlag. 3 schematically shows that the radar signals of a Radarsendeantenne 5 on a chest wall 8th and a pericard (pericardium) 9 of a heart 10 a patient 3 reach. A middle position of the corresponding tissues, chest wall 8th and pericardium 9 is in 3 illustrated by solid lines. Dashed lines show the limit amplitudes for the movement of the chest wall 8th while breathing and the pericardium 9 at the heartbeat.

Entsprechend sind in 4 ein erster Impuls 11 als an der Brustwand 8 reflektiertes Signal und ein zweiter Impuls 12 als am Pericard 9 reflektierter Impuls mit durch die Bewegungsamplituden vorgegebenen Positionsverschiebungen in jeweils einer durchgezogenen Linie und zwei gestrichelten Linien dargestellt.Accordingly, in 4 a first impulse 11 as on the chest wall 8th reflected signal and a second pulse 12 as at the pericardium 9 reflected pulse with predetermined by the movement amplitudes position shifts in each case a solid line and two dashed lines.

Diese Impulse werden dadurch in der Auswertungseinrichtung generiert, dass der ausgesandte, sehr kurze Radarimpuls in die Empfangseinrichtung der Radarsende- und -empfangseinrichtung geleitet wird und dort mit dem durch die Empfangsantenne 6 empfangenen Radarsignalen durch eine Autokorrelationsfunktion bzw. Kreuzkorrelationsfunktion verglichen wird, wodurch der in 4 dargestellte Impuls 11, 12 als Peak der Autokorrelationsfunktion bzw. Kreuzkorrelationsfunktion entsteht. Als ultrabreitbandige Radarsignale können entsprechende Impulse, beispielsweise Gauß-Impulse, oder ein Pseudorauschen verwendet werden.These pulses are thereby generated in the evaluation device that the emitted, very short radar pulse is passed into the receiving device of the Radarsende- and -empfangseinrichtung and there with the through the receiving antenna 6 received radar signals is compared by an autocorrelation function or cross-correlation function, whereby the in 4 illustrated pulse 11 . 12 as a peak of the autocorrelation function or cross-correlation function arises. As ultrabreitbandige radar signals corresponding pulses, such as Gaussian pulses, or a pseudo noises can be used.

Die Auswertung des Abstandes geschieht nun in einer vorteilhaften Weise dadurch, dass die Kenntnis des Abstandes der Brustwand 8 von Sendeantenne 5 und der Empfangsantenne 6 – und damit die damit verbundene Laufzeit τ1 – bekannt ist, und dass eine Laufzeit τ1 eingestellt wird, für die der reflektierte Impuls 11 innerhalb seiner Positionsvariation immer auf einer Flanke des Impulses 11 liegt. Die Auswertungseinrichtung tastet somit den reflektierten Impuls zum Zeitpunkt τ1 ab und bestimmt dessen Amplitude A (τ1, tx). In 4 sind die möglichen Amplituden zum Zeitpunkt des Einatmens (maximale Nähe der Brustwand 8 zur Sendeantenne 5 und Empfangsantenne 6), in einer durch durchgezogene Linien charakterisierten mittleren Position, um zum Zeitpunkt des Ausatmens (maximaler Abstand der Brustwand 8 von der Sendeantenne 5 und Empfangsantenne 6) verdeutlicht.The evaluation of the distance is now done in an advantageous manner in that the knowledge of the distance of the chest wall 8th from transmitting antenna 5 and the receiving antenna 6 - And thus the associated transit time τ 1 - is known, and that a running time τ 1 is set, for which the reflected pulse 11 within its position variation always on one edge of the pulse 11 lies. The evaluation device thus samples the reflected pulse at time τ 1 and determines its amplitude A (τ 1 , t x ). In 4 are the possible amplitudes at the time of inhalation (maximum proximity of the chest wall 8th to the transmitting antenna 5 and receiving antenna 6 ), in a middle position characterized by solid lines, at the time of exhalation (maximum distance of the chest wall 8th from the transmitting antenna 5 and receiving antenna 6 ) illustrates.

Durch die entsprechende Amplitudenbestimmung zum Zeitpunkt τ1 kann die angestrebte Auflösungsvergrößerung erreicht werden.By the appropriate amplitude determination at the time τ 1 , the desired resolution increase can be achieved.

In entsprechender Weise findet die Auswertung für den vom Pericard 9 reflektierten Impuls 12 zum Zeitpunkt τ2 nach der gleichen Methode statt.In a similar way, the evaluation for the pericardium 9 reflected pulse 12 at time τ 2 according to the same method.

5 ist mit einem UWB-Radar in einem Abstand von 43 cm von einem Haut-Gewebe-Äquivalent ermittelt worden, das sich mit einer Sinusfunktion 13 mit einer Amplitude von 1 mm und einer Frequenz von 0,75 Hz bewegt hat. 5 has been detected with a UWB radar at a distance of 43 cm from a skin-tissue equivalent that deals with a sine function 13 with an amplitude of 1 mm and a frequency of 0.75 Hz.

Die dabei ermittelte Messkurve 14 lässt erkennen, dass die Bewegung von weniger als 1 mm mit dem UWB-Radar ermittelbar ist, wobei die Ausweitungsmethode verwendet worden ist, wie sie anhand von 4 erläutert worden ist.The resulting measured curve 14 indicates that the movement of less than 1 mm can be detected with the UWB radar, using the expansion method as described by 4 has been explained.

6 zeigt eine Vergleichsdarstellung einer Sollfunktion (Referenz), die mit einem Magnetresonanzgerät (MR) und mit einem UWB-Radar (UWB) aufgenommen worden ist. Die Messungen sind mit einem planaren, gewebeäquivalenten Phantom durchgeführt worden, das die passiven elektrischen Eigenschaften der Haut nachbildet. Das Phantom ist mit einem Schrittmotor in unterschiedlicher Weise bewegt worden. Zur Verdeutlichung sind die Kurven in ε-Richtung auseinandergezogen worden, da sie ohne diese Darstellung sehr stark übereinander verlaufen würden. Die Darstellung zeigt, dass die Bewegung eines Körperteils mit einer hinreichenden Auflösung mit einem UWB-Radar verfolgbar ist, sodass die vom UWB-Radar gemessenen Positionsdaten sowohl zum Triggern des Magnetresonanzgeräts als auch zur nachträglichen Korrektur der Bilddaten des Magnetresonanzgeräts verwendet werden können. 6 shows a comparison representation of a reference function (reference), which has been recorded with a magnetic resonance device (MR) and with a UWB radar (UWB). The measurements were performed with a planar, tissue-equivalent phantom simulating the passive electrical properties of the skin. The phantom has been moved with a stepper motor in different ways. For clarity, the curves have been pulled apart in the ε-direction, since they would run very much without this representation. The illustration shows that the movement of a body part with a sufficient resolution can be tracked with a UWB radar, so that the position data measured by the UWB radar can be used both for triggering the magnetic resonance device and for the subsequent correction of the image data of the magnetic resonance device.

Claims (7)

Magnetresonanzgerät mit einem Gehäuse (1), das Magnetspulen zur Erzeugung der für eine Magnetresonanzbildung benötigten Magnetfelder und eine Öffnung (2) zur Aufnahme wenigstens eines Teils des Körpers eines Patienten (3) aufweist, mit einer Detektions- und Auswertungseinrichtung zur bildgebenden Wiedergabe und mit einer Radarsende- und -empfangseinrichtung (5, 6) zur Erfassung einer Bewegung in einem zu untersuchenden Teil (8, 9) des Körpers (3) während der Magnetresonanz-Bildgebung, dadurch gekennzeichnet, dass die Radarsende- und -empfangseinrichtung (5, 6) innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, dass von der Radarsende- und -empfangseinrichtung (5, 6) ausgesandte ultrabreitbandige Radarsignale in Form von kurzen Radarimpulsen auf den zu untersuchenden Teil (8, 9) des Körpers (3) gerichtet sind und dass in der Radarsende- und -empfangseinrichtung (5, 6) eine Auswertungseinrichtung Impulse dadurch generiert, dass die ausgesandten Radarimpulse mit von einem reflektierenden Gewebeübergang in dem zu untersuchenden Teil (8, 9) des Körpers (3) reflektierten Radarsignalen durch eine Autokorrelationsfunktion oder Kreuzkorrelationsfunktion verglichen werden und dass eine mittlere Laufzeit (τ1, τ2) für den reflektierten Impuls so eingestellt wird, dass sich die mittlere Laufzeit (τ1, τ2) immer auf einer Flanke des in der Auswertungseinrichtung gebildeten Impulses befindet, wodurch eine gemessene Amplitude zu einem Zeitpunkt (τ1, τ2) als Messwert für die Bestimmung der Position dient, um nur in einer gleichen Position des reflektierenden Gewebeübergangs in dem zu untersuchenden Teil (8, 9) des Körpers (3) erfasste Magnetresonanzbilder zu verwerten.Magnetic resonance device with a housing ( 1 ), the magnetic coils for generating the magnetic fields required for a magnetic resonance and an opening ( 2 ) for receiving at least part of the body of a patient ( 3 ), with a detection and evaluation device for imaging reproduction and with a Radarsend- and -empfangseinrichtung ( 5 . 6 ) for detecting a movement in a part to be examined ( 8th . 9 ) of the body ( 3 ) during magnetic resonance imaging, characterized in that the radar transmitting and receiving device ( 5 . 6 ) is disposed within the housing, that of the Radarsend- and -empfangseinrichtung ( 5 . 6 ) radiated ultra-wideband radar signals in the form of short radar pulses on the part to be examined ( 8th . 9 ) of the body ( 3 ) and that in the radar transmitting and receiving device ( 5 . 6 ) an evaluation device generates pulses in that the emitted radar pulses are transmitted by a reflecting tissue transition in the part to be examined ( 8th . 9 ) of the body ( 3 ) are compared by an autocorrelation function or cross-correlation function and that an average transit time (τ 1 , τ 2 ) is set for the reflected pulse so that the mean transit time (τ 1 , τ 2 ) always on an edge of the in the evaluation device formed pulse, whereby a measured amplitude at a time (τ 1 , τ 2 ) serves as a measurement for the determination of the position in order to only in a same position of the reflective tissue transition in the part to be examined ( 8th . 9 ) of the body ( 3 ) to utilize acquired magnetic resonance images. Magnetresonanzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Radarsende- und -empfangseinrichtung (5, 6) eine Sendestufe und eine davon separate Empfangsstufe aufweist.Magnetic resonance apparatus according to claim 1, characterized in that the radar transmitting and receiving device ( 5 . 6 ) has a transmission stage and a separate reception stage. Magnetresonanzgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetresonanz-Bilderfassung durch die gemessene Position steuerbar ist. Magnetic resonance apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the magnetic resonance imaging is controllable by the measured position. Magnetresonanzgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Magnetresonanz-Bilderfassung gewonnenen Daten durch die gemessene Position korrigierbar sind.Magnetic resonance apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the data obtained in the magnetic resonance image acquisition can be corrected by the measured position. Verfahren zum Betrieb eines Magnetresonanzgeräts, mit dem eine Magnetresonanz-Bilderfassung eines zu untersuchenden Teils (8, 9) des Körpers (3) eines Patienten vorgenommen wird, wobei während der Magnetresonanz-Bildgebung mit einer Radarsende- und -empfangseinrichtung (5, 6) die Bewegung in einem zu untersuchenden Teil (8, 9) des Körpers (3) erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Radarsende- und -empfangseinrichtung (5, 6) innerhalb des Gehäuses des Magnetresonanzgeräts angeordnet wird, dass von der Radarsende- und -empfangseinrichtung (5, 6) ausgesandte ultrabreitbandige Radarsignale in Form von Radarimpulsen auf den zu untersuchenden Teil (8, 9) des Körpers (3) gerichtet werden und dass in der Radarsende- und -empfangseinrichtung (5, 6) eine Auswertungseinrichtung Impulse dadurch generiert, dass die ausgesandten Radarimpulse mit von einem reflektierenden Gewebeübergang in dem zu untersuchenden Teil (8, 9) des Körpers (3) reflektierten Radarsignalen durch eine Autokorrelationsfunktion oder Kreuzkorrelationsfunktion verglichen werden und dass eine mittlere Laufzeit (τ1, τ2) für den reflektierten Impuls so eingestellt wird, dass sich die mittlere Laufzeit (τ1, τ2) immer auf einer Flanke des in der Auswertungseinrichtung gebildeten Impulses befindet, wodurch eine gemessene Amplitude zu einem Zeitpunkt (τ1, τ2) als Messwert für die Bestimmung der Position dient, um nur in einer gleichen Position des reflektierenden Gewebeübergangs in dem zu untersuchenden Teil (8, 9) des Körpers (3) erfasste Magnetresonanzbilder zu verwerten.Method for operating a magnetic resonance apparatus, with which a magnetic resonance imaging of a part to be examined ( 8th . 9 ) of the body ( 3 ) during a magnetic resonance imaging with a radar transmitting and receiving device ( 5 . 6 ) the movement in a part to be examined ( 8th . 9 ) of the body ( 3 ), characterized in that the radar transmitting and receiving device ( 5 . 6 ) is arranged within the housing of the magnetic resonance apparatus, that of the Radarsend- and -empfangseinrichtung ( 5 . 6 ) radiated ultra-wideband radar signals in the form of radar pulses on the part to be examined ( 8th . 9 ) of the body ( 3 ) and that in the radar transmitting and receiving equipment ( 5 . 6 ) an evaluation device generates pulses in that the emitted radar pulses are transmitted by a reflecting tissue transition in the part to be examined ( 8th . 9 ) of the body ( 3 ) are compared by an autocorrelation function or cross-correlation function and that an average transit time (τ 1 , τ 2 ) is set for the reflected pulse so that the mean transit time (τ 1 , τ 2 ) always on an edge of the in the evaluation device formed pulse, whereby a measured amplitude at a time (τ 1 , τ 2 ) serves as a measurement for the determination of the position in order to only in a same position of the reflective tissue transition in the part to be examined ( 8th . 9 ) of the body ( 3 ) to utilize acquired magnetic resonance images. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetresonanz-Bilderfassung nur bei gleichen detektierten Positionen ausgelöst wird.A method according to claim 5, characterized in that the magnetic resonance image acquisition is triggered only at the same detected positions. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetresonanz-Bilddaten mit Informationen über eine detektierte geänderte Position korrigiert werden.A method according to claim 5, characterized in that the magnetic resonance image data are corrected with information about a detected changed position.
DE102008019862A 2008-04-17 2008-04-17 Magnetic resonance apparatus and method for operating a magnetic resonance apparatus Expired - Fee Related DE102008019862B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008019862A DE102008019862B4 (en) 2008-04-17 2008-04-17 Magnetic resonance apparatus and method for operating a magnetic resonance apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008019862A DE102008019862B4 (en) 2008-04-17 2008-04-17 Magnetic resonance apparatus and method for operating a magnetic resonance apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102008019862A1 DE102008019862A1 (en) 2009-10-22
DE102008019862B4 true DE102008019862B4 (en) 2012-10-31

Family

ID=41078719

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102008019862A Expired - Fee Related DE102008019862B4 (en) 2008-04-17 2008-04-17 Magnetic resonance apparatus and method for operating a magnetic resonance apparatus

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102008019862B4 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013221544A1 (en) 2013-10-23 2015-04-23 Bundesrepublik Deutschland, vertreten durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, dieses wiederum vertreten durch den Präsidenten der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt Braunschweig Medical device and imaging process

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202010003614U1 (en) 2010-02-23 2010-07-29 Technische Universität Ilmenau Waveguide horn antenna for high frequency electromagnetic sensor and signal transmission applications
EP2699156B1 (en) 2011-04-22 2017-02-01 Koninklijke Philips N.V. Patient localization system
DE102012216303A1 (en) * 2012-09-13 2014-03-13 Siemens Aktiengesellschaft Magnetic resonance recording unit and a magnetic resonance device with the magnetic resonance recording unit
DE102014208537A1 (en) 2014-05-07 2015-11-12 Siemens Aktiengesellschaft A magnetic resonance device with a motion detection unit and a method for detecting a movement of a patient during a magnetic resonance examination
EP3550327A1 (en) * 2018-04-05 2019-10-09 Koninklijke Philips N.V. Motion tracking in magnetic resonance imaging using radar and a motion detection system
US20200107751A1 (en) * 2018-10-08 2020-04-09 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Compact antenna arrangement of radar system for detecting internal organ motion
EP3742184A1 (en) 2019-05-20 2020-11-25 Koninklijke Philips N.V. Multi-channel pilot tone motion detection
DE102019208583B4 (en) * 2019-06-13 2023-01-26 Siemens Healthcare Gmbh Pilot tone device, magnetic resonance tomograph with pilot tone device and method of operation
CN112315449B (en) * 2020-11-24 2023-08-08 上海联影医疗科技股份有限公司 Magnetic resonance imaging method, system, electronic device and storage medium
CN113303780A (en) * 2021-03-09 2021-08-27 高强 Nuclear magnetic imaging detection equipment and method based on increased biological radar detection

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007063516A2 (en) * 2005-11-30 2007-06-07 Philips Intellectual Property & Standards Gmbh Radar system for remotely measuring a subject' s heartrate

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007063516A2 (en) * 2005-11-30 2007-06-07 Philips Intellectual Property & Standards Gmbh Radar system for remotely measuring a subject' s heartrate

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHIA, M.Y.W.; LEONG, S.W; et. al.: Through-wall UWB radar operating within FCC's mask for sensing heart beat and breathing rate. In: Microwave Conference, Vol. 3, 4 - 6 Oktober 2005, k. A. (4 Seiten). *
ZITO, D.; PEPE, D.;et al.: Wearable System-on-a-Chip Pulse Radar Sensors for the Health Care: System Overview. In: AINAW '07. 21st International Conference on Advanced Information Networking and Applications Workshops, Vol. 2, 21 - 23 Mai 2007, S.766 - 769. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013221544A1 (en) 2013-10-23 2015-04-23 Bundesrepublik Deutschland, vertreten durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, dieses wiederum vertreten durch den Präsidenten der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt Braunschweig Medical device and imaging process
DE102013221544B4 (en) 2013-10-23 2022-03-24 Bundesrepublik Deutschland, vertreten durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, dieses wiederum vertreten durch den Präsidenten der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt Braunschweig Medical device with a broadband radar system and imaging method

Also Published As

Publication number Publication date
DE102008019862A1 (en) 2009-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102008019862B4 (en) Magnetic resonance apparatus and method for operating a magnetic resonance apparatus
DE102009021232B4 (en) Patient couch, method for a patient couch and imaging medical device
EP0619498B1 (en) Magnetic resonance imaging method and device for carrying out the method
DE102015203385B4 (en) Method for generating motion information to an at least partially moving examination area and magnetic resonance system and hybrid imaging modality
DE69532139T2 (en) Medical diagnosis, treatment and imaging system
EP0234198B1 (en) Process and apparatus for the contactless determination of temperature distribution within an object to be examined
DE69838876T2 (en) MAGNETICALLY ALIGNABLE REMOTE ASSEMBLY AND APPLICATION METHOD
US11089964B1 (en) Method and apparatus for non-invasive real-time biomedical imaging of neural and vascular activity
DE102008006711A1 (en) Medical diagnosis or therapy unit and method for improving examination or treatment procedures with a medical diagnosis or therapy unit
DE102005050344A1 (en) Cryocatheter for medical investigation and treatment equipment for e.g. diagnosis and treatment of heart infarcts, has image capture device that maps region of vessel around balloon arranged near catheter tip
EP2946730A1 (en) Method for measuring the breathing process of a patient undergoing a magnetic resonance examination, measuring device and magnetic resonance device
DE102019208583B4 (en) Pilot tone device, magnetic resonance tomograph with pilot tone device and method of operation
DE102006058316A1 (en) Method for recording image data of a vessel wall and magnetic resonance device for this purpose
DE102014207124A1 (en) Medical imaging device
DE102013212820A1 (en) Determining the movement of an examination area
DE102016215044B4 (en) Generation of a movement information
EP2922467B1 (en) Coil arrangement for a magnetic resonance imaging device
DE102009005110B3 (en) Motion detection using the UWB radar system during particle therapy irradiation
DE102014201585A1 (en) Device for positioning an examination object, method for creating an image with an imaging system and imaging system
DE4037586A1 (en) Real time indication method of medical probe - facilitating probe indication by non-ionising radiation and transmitting electromagnetic or acoustic waves
DE10112303A1 (en) Cordless radio recorder, for movements of medical instrument inside patient, transmits scan signal to medical instrument with transponder to pick up scan signal and send out response signal
DE102009040198A1 (en) Monitoring device for detecting and/or monitoring e.g. water accumulation in lungs in human- or animal body, has signal evaluation units carrying out detection and quantification of fluid accumulates of body from measured data
DE102010010191A1 (en) Medical examination and / or treatment device
DE102013221544B4 (en) Medical device with a broadband radar system and imaging method
DE102006034389A1 (en) Catheter for use in magnetic resonance assisted interventional procedures

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND, VERTR.D.D. BUNDESM, DE

Owner name: TECHNISCHE UNIVERSITAET ILMENAU, 98693 ILMENAU, DE

R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final

Effective date: 20130201

R082 Change of representative

Representative=s name: GRAMM, LINS & PARTNER PATENT- UND RECHTSANWAEL, DE

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee