DE102009004448B4

DE102009004448B4 - Spulenpositionserkennung

Info

Publication number: DE102009004448B4
Application number: DE102009004448A
Authority: DE
Inventors: Dr. Biber Stephan; Dr. Feiweier Thorsten; Dr. Renz Wolfgang
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2009-01-13
Filing date: 2009-01-13
Publication date: 2012-05-24
Anticipated expiration: 2029-01-14
Also published as: US8587293B2; US20100176800A1; DE102009004448A1

Abstract

Vorrichtung zur Bestimmung der Position einer Lokalspule (6) für ein Magnetresonanzgerät (1), umfassend eine Lokalspule (6) zum Empfang eines von mindestens einer Sendespule (7) ausgesendeten Signals (8) und eine Positionsbestimmungsvorrichtung (11) zur Auswertung des Signals (8) und Bestimmung der Position der Lokalspule (6), wobei als Sendespule (7) eine zur Bestimmung des B1-Feldes der Körperspule (2) des Magnetresonanzgeräts (1) einsetzbare Spule vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur Bestimmung der Position einer Lokalspule für ein Magnetresonanzgerät.
Magnetresonanzgeräte zur Untersuchung insbesondere von Patienten durch Magnetresonanztomographie sind beispielsweise aus der DE 103 14 215 B4 , US 6 223 065 B1 , DE 10 2004 022 559 A1 , DE 101 24 465 A1 bekannt.
Moderne Magnetresonanzanlagen arbeiten in der Regel mit mehreren verschiedenen Antennen (im Folgenden auch Spulen genannt) zum Aussenden von Hochfrequenzpulsen zur Kernresonanzanregung und/oder zum Empfang der induzierten Magnetresonanzsignale. Üblicherweise besitzt eine Magnetresonanzanlage eine größere, in der Regel fest im Gerät eingebaute sogenannte Ganzkörperspule, auch Bodycoil oder BC genannt, sowie mehrere kleine Lokalspulen, auch Oberflächenspulen oder LC genannt. Die Lokalspulen dienen im Gegensatz zu der Ganzkörperspule dazu, detaillierte Abbildungen von Körperteilen bzw. Organen eines Patienten aufzunehmen, die sich verhältnismäßig nah an der Körperoberfläche befinden. Zu diesem Zweck werden die Lokalspulen direkt an der Stelle des Patienten appliziert, an der sich der zu untersuchende Bereich befindet. Bei einem Einsatz einer solchen Lokalspule wird in vielen Fällen mit der in der Magnetresonanzanlage fest eingebauten Ganzkörperspule (als Sendespule) gesendet und mit der Lokalspule (als Empfangsspule) werden die induzierten Magnetresonanzsignale empfangen.
Die Position von bei der medizinischen MR-Bildgebung zum Empfang der MR-Signale eingesetzten Lokalspulen kann relativ zum Patiententisch und zum Patienten variieren. Gemäß internem Stand der Technik wurden als Lösungsansätze zur Bestimmung der Position eine optische Detektion mit einer Kamera und RFID-Verfahren diskutiert. Ein weiteres bekanntes Verfahren nutzt die MR-Bildgebung selbst, um die Spulen zu lokalisieren. Nachteile der optischen Detektion und des RFID-Verfahrens sind erforderliche, zusätzliche Komponenten in der Spule und/oder im MR-Scanner die Kosten verursachen. Nachteile der MR-Bildgebung sind der Zeitaufwand (eine separate Messung ist erforderlich für jede Liegen-(Patienten)-Position) und die problematische Zuverlässigkeit (Abhängigkeit von MR-Bildgebungsparametern, z. B. B0-Homogenität, B1-Homogenität – insbesondere an der Grenze des Bildgebungsvolumens).
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine möglichst effiziente Bestimmung der Position einer Lokalspule eines Magnetresonanzgerätes zu ermöglichen. Die Aufgabe wird jeweils durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ein Vorteil der Erfindung kann in der Ausnutzung weitgehend bereits vorhandener Komponenten für die Positionsbestimmung liegen, was einen Kostenvorteil ergeben kann. Selbst wenn für das neue Verfahren eine zusätzliche Pickup-Spule anstelle einer vorhandenen verwendet werden wäre diese Komponente extrem kostengünstig, da die ganze Ansteuerung und Signalgenerierung bereits im Scanner vorhanden ist (es kann mit der MR-Sendefrequenz gearbeitet werden).
Eventuelle Störungen oder Beeinträchtigungen des Messablaufes werden vermieden, da kein zusätzlicher Zeitaufwand für eine Spulen-Positionserkennung, wie bei intern bekannten MR-Verfahren erforderlich ist.
Eine einfache Bestimmung der Position dieser Lokalspulen bringt Vorteile für den Anlagenbetrieb. Beispielsweise ist es bei bekannter Position der Lokalspulen möglich, Messprotokollen automatisch (ohne Interaktion mit dem Benutzer) eine sinnvolle Kombination von Empfangsspulen zuzuweisen. Spulen, die weit vom Bildgebungsvolumen entfernt sind, verbessern das SNR des Bildes nicht, sondern können im Gegenteil den Rauschpegel erhöhen oder Bildartefakte verstärken (Doppeldeutigkeitsartefakte – „Dritter Arm”) und sollten darum nicht aktiviert werden. Desweiteren erlaubt es die bekannte Position der Lokalspulen, für ein Messprotokoll die Möglichkeiten (Beschleunigungsfaktoren und -richtungen) der parallelen Bildgebung zu bestimmen. Diese Information kann z. B. für eine automatische Bestimmung optimaler Akquisitionsparameter genutzt oder dem Anwender in geeigneter Weise (Einschränkung bzw. geeignete Anzeige des sinnvollen Bereiches von Protokollparametern) zur Verfügung gestellt werden.
Vorgeschlagen wird insbesondere eine Bestimmung der Spulenposition durch Messung der Kopplung von einer oder mehreren (vorzugsweise kleinen) sendenden Spulen zu mindestens einer Lokalspule beim Einfahren der Liege in den Patiententunnel. Durch Auswertung des Signals, insbesondere durch Messung der Amplitude und/oder Phase der Verkopplung der beiden Spulen in Abhängigkeit von der Liegenposition (z-Profil) und eine Maximum- oder Nulldurchgangsauswertung der Amplitude und/oder Phase kann eine Bestimmung der Position der Lokalspule relativ zur ortsfesten Sendekoppelspule erfolgen.
Falls nach einer Ausgestaltung der Erfindung nicht nur eine, sondern mehrere Spulen als Sendespulen verwendet werden, kann die Genauigkeit der Messung gesteigert werden bzw. nicht nur eine z-Positionserfassung, sondern auch eine Erfassung der azimuthalen Position erfolgen.
Für die sendenden Koppelspulen können nach einer Ausgestaltung der Erfindung die in vielen MR-Anlagen bereits vorhandenen Pickupspulen der Bodycoil verwendet werden, die im MR-Sendebetrieb zur Erfassung der Bodycoil-B1-Felder dienen. Sie werden während des Einfahrens der Liege bisher nicht genutzt und könnten vorzugsweise über Umschalter wechselweise mit einer Empfangseinrichtung oder mit einer Signalquelle verbunden werden.
Neben einer zueinander koplanaren Anordnung einer sendenden Spule relativ zur Lokalspule nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung auch eine orthogonale Anordnung mindestens einer sendenden Spule relativ zur Lokalspule vorteilhaft. Sie bietet den Vorteil eines scharfen Nulldurchganges der Koppelamplitude sowie bei günstigen Geometrieverhältnissen (geringem Abstand) eine Erfassung der Struktur der Lokalspule.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung werden bei Vorhandensein eines Mehrkanal-Sendearrays dessen Elemente an Stelle der Pickupspulen verwendet.
Wenn nach einer Ausgestaltung der Erfindung mehrere Sendespulen zur Spulendetektion verwendet weden, können die Signale beispielsweise durch unterschiedliche Sendefrequenzen oder durch ein Multiplexing (zeitlich versetztes Senden mit den Einzelspulen) unterschieden werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Dabei zeigt:
1 schematisch eine MRT-Ganzkörperspule und eine Lokalspule deren Position bestimmt wird,
2 eine zueinander koplanare Anordnung einer Sendespule und einer Lokalspule,
3 eine zueinander orthogonale Anordnung einer Sendespule und einer Lokalspule,
4 einen Amplitudenverlauf in der Lokalspule bei einer Anordnung gemäß 2,
5 einen Amplitudenverlauf in der Lokalspule bei einer Anordnung gemäß 3,
6 Amplitudenverläufe in der Lokalspule und
7 Phasenverläufe in der Lokalspule.
1 zeigt ein Magnetresonanzgerät MRT 1 mit einer Ganzkörperspule 2 mit einem Rohr-förmigen Raum 3 in welchen eine Pa- tientenliege 4 mit z. B. einem Patienten 5 und einer Lokalspule 6 gefahren werden kann, um Aufnahmen des Patienten 5 zu generieren. Auf dem Patienten ist hier eine Lokalspule 6 aufgelegt, mit welcher in einem lokalen Bereich gute Aufnahmen ermöglicht werden.
Die Position der Lokalspule 6 soll bestimmt werden. Hierzu wird ein von mindestens einer Sendespule 7 ausgesendetes Signal 8 von der Lokalspule 6 empfangen wird und mit einer mit der Lokalspule und der Sendespule (und evtl der Ganzkörperspule) direkt oder über andere Elemente über schematisch dargestellte Verbindungen verbundenen Positionsbestimmungsvorrichtung ausgewertet, womit die Position (relativ zur Sendespule und darauf ggf zur Patientenliege und/oder zum Patienten und/oder zur MRT-Ganzkörperspule) der Lokalspule 6 bestimmt werden kann.
Zur Positionsbestimmung wird die Amplitude und/oder Phase von durch mindestens eine Sendespule 7 gesendeten, in der Lokalspule 6 empfangenen Signalen in der Positionsbestimmungsvorrichtung ausgewertet.
Das von einer Sendespule ausgesendete Signal kann auch ein speziell zur Ermöglichung der Positionsbestimmung einer Lokalspule ausgesendetes und/oder nur hierfür verwendetes Signal sein.
Die Sendespule oder Sendespulen und die Lokalspule können gemäß 2 zueinander koplanar angeordnet sein (also in die gleiche Richtung weisen) oder gemäß 3 orthogonal zueinander angeordnet sein (also in zueinander orthogonale Richtungen weisen).
Bei einer koplanaren Anordnung gemäß 2 ergibt sich während einer Bewegung der Patientenliege mit der Lokalspule 6 in Längsrichtung (d) der Ganzkörperspule (also in diese hinein) während der Bewegung der Amplitudenverlauf gemäß 4, wobei mit einer Maximumdetektion die Position der Lokalspule bei d = 0 (also wenn die Lokalspule 6 sich unter der Sendespule befindet) gut bestimmt werden kann (was bei einer Weiterbewegung der Patientenliege um eine bestimmte Distanz ggf. unter Berücksichtigung von dieser zur Berechnung einer neuen Position der Lokalspule verwendet werden kann). Wenn die Sendespule 7 sich etwa beispielsweise am in 1 linken Ende der Ganzkörperspule 2 befindet kann so bestimmt werden bei welcher Patientenliegenposition sich die Lokalspule 6 dort befindet. Diese Position der Lokalspule kann verwendet werden um später von ihr im Bildgebungsbetrieb von der der Ganzkörperspule empfangene Signale (oder daraus bestimmte Bildinformationen) einer Position der Liege oder der Ganzkörperspule oder im Patienten zuzuordnen
Bei einer orthogonalen Anordnung der Spulen 6, 7 zueinander gemäß 3 ergibt sich während einer Bewegung der Patientenliege mit der Spule in Längsrichtung (d) der Ganzkörperspule (also in diese hinein) während der Bewegung der Amplitudenverlauf ampl(s21) gemäß 5, wobei mit einer Amplituden-Minimum-Detektion die Position der Lokalspule bei d = 0 (also wenn die Lokalspule 6 sich unter der Sendespule befindet) gut bestimmt werden kann (was bei einer Weiterbewegung der Patientenliege um eine bestimmte Distanz ggf unter Berücksichtigung von dieser zur Berechnung einer neuen Position verwendet werden kann). Wenn die Sendespule 7 sich beispielsweise am in 1 linken Ende der Ganzkörperspule 2 befindet kann so bestimmt werden bei welcher Patientenliegenposition oder wo relativ zum Patienten oder zur Ganzkörperspule etc sich die Lokalspule 6 dort befindet.
6 zeigt beispielhaft den gemessenen Verlauf der in der Lokalspule empfangenen Amplitude des von einer Sendspule gesendeten Signals während der Bewegung der Lokalspule 6 (zusammen mit der Patientenliege) in Richtung d in die Ganzkörperspule 2 hinein, dabei ist bei d = 0 die Lokalspule unterhalb der Sendespule in 1, also bei Anordnung der Sendespule 7 etwa am Eingang der Ganzkörperspule 2 an diesem Eingang (bzw. sonst entsprechend verschoben, wie auch in 1 wo die Sendespule etwas rechts vom Eingang ist). In 6 ist das Maximum der Amplitude dort, wo sich die Lokalspule unterhalb der Sendespule befindet. Bei größerem Abstand (20 cm) der Lokalspule von der Sendespule bei Positionierung unter dieser ist die Amplitude etwas geringer als bei kleinerem Abstand (15 cm).
Neben der Amplitude des Signals welches die Lokalspule 6 von der Sendespule 7 empfängt kann auch die Phase dieses Signals ausgewertet werden.
7 zeigt beispielhaft den gemessenen Verlauf der in der Lokalspule empfangenen Phase des von einer Sendspule gesendeten Signals während der Bewegung der Lokalspule 6 (zusammen mit der Patientenliege) in Richtung d in die Ganzkörperspule 2 hinein. In 7 ist ein Nulldurchgang der Phasenverschiebung zwischen der Sendespule und der Lokalspule an einer bestimmten Position der Lokalspule mit der Positionsbestimmungseinrichtung zu detektieren.
Als sendende Spulen (hier auch Koppelspulen genannt) können vorhandene Spulen verwendet werden, insbesondere Pickupspulen der Körperspule, die im Sendebetrieb der Körperspule zur Erfassung von Körperspulen-B1-Feldern dienen. Sie werden während des Einfahrens der Liege bisher nicht genutzt und könnten über Umschalter statt mit einer Empfangseinrichtung mit einer Signalquelle verbunden werden. Grundsätzlich denkbar wäre es auch, bei Vorhandensein eines Mehrkanal-Sendearrays dessen Elemente an Stelle der Pickupspulen zu verwenden.
Durch Verwendung mehr als einer Sendespule (an verschiedenen Positionen und/oder verschiedenen Orientierungen und/oder mit unterschiedlichen Phasen von deren Sendesignal) kann die Position der Lokalspule in mehreren Dimensionen bestimmt werden. Werden mehrere Sendespulen zur Spulendetektion verwendet, können deren Signale in der Lokalspule beispielsweise durch unterschiedliche Sendefrequenzen oder durch ein Multiplexing (zeitlich versetztes Senden der Einzelspulen) unterschieden werden.

Claims

Vorrichtung zur Bestimmung der Position einer Lokalspule (6) für ein Magnetresonanzgerät (1), umfassend eine Lokalspule (6) zum Empfang eines von mindestens einer Sendespule (7) ausgesendeten Signals (8) und eine Positionsbestimmungsvorrichtung (11) zur Auswertung des Signals (8) und Bestimmung der Position der Lokalspule (6), wobei als Sendespule (7) eine zur Bestimmung des B1-Feldes der Körperspule (2) des Magnetresonanzgeräts (1) einsetzbare Spule vorgesehen ist.
Vorrichtung zur Bestimmung der Position einer Lokalspule (6) für ein Magnetresonanzgerät (1), umfassend eine Lokalspule (6) zum Empfang eines von mindestens einer Sendespule (7) ausgesendeten Signals (8) und eine Positionsbestimmungsvorrichtung (11) zur Auswertung des Signals (8) und Bestimmung der Position der Lokalspule (6), wobei eine Nulldurchgangsauswertungseinrichtung (11) zur Auswertung der gemessenen Amplitude und/oder Phase des in der Lokalspule (6) in Abhängigkeit von deren Position von der Sendespule (7) empfangenen Signals vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere Sendespulen (7) zum Senden von Signalen zur Ermöglichung der Bestimmung der Position der Lokalspule (6) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Bestimmung der Position eine Einrichtung (11) zur Auswertung des Kurvenverlaufs, des in der Lokalspule (5) von der Sendspule (7) empfangenen Signals (8) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Bestimmung der Position eine Einrichtung (11) zur Detektion eines Maximums oder Minimums oder Nulldurchgangs der Amplitude (ampl(s21)) des von der Sendspule (7) in der Lokalspule (6) empfangenen Signals (8) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein ansteuerbarer oder manueller Umschalter für eine sowohl zur Bestimmung des B1-Feldes als auch zur Positionsbestimmung einer Lokalspule (6) vorgesehenen Spule vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere Sendespulen (7) mit unterschiedlicher und/oder zeitlich versetzter Sendezeit vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Sendespule (7) Elemente eines Mehrkanal-Sendearrays vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Position der Lokalspule (6) relativ zur Sendespule (7) oder relativ zum Magnetresonanzgerät oder relativ zur Liege oder relativ zum Patienten bestimmbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eine Sendespule (7) und die Lokalspule (6) zueinander koplanar angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1–8, wobei mindestens eine Sendespule (7) und die Lokalspule (6) zueinander orthogonal angeordnet sind.
Verfahren zur Bestimmung der Position einer Lokalspule (6) für ein Magnetresonanzgerät (1), wobei mindestens ein von mindestens einer Sendespule (7) ausgesendetes Signal (8) von der Lokalspule (6) empfangen wird und mit einer Positionsbestimmungsvorrichtung (11) ausgewertet wird, um die Position der Lokalspule (6) zu bestimmen, wobei zur Bestimmung der Position ein Nulldurchgang (ampl(s21)) des von der mindestens einen Sendespule (7) ausgesendeten und in der Lokalspule (6) empfangenen Signals detektiert wird.
Verfahren zur Bestimmung der Position einer Lokalspule (6) für ein Magnetresonanzgerät (1), wobei mindestens ein von mindestens einer Sendespule (7) ausgesendetes Signal (8) von der Lokalspule (6) empfangen wird und mit einer Positionsbestimmungsvorrichtung (11) ausgewertet wird, um die Position der Lokalspule (6) zu bestimmen, wobei als Sendespule (7) eine zur Bestimmung des B1-Feldes der Körperspule (2) des Magnetresonanzgeräts (1) einsetzbare Spule verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12–13, wobei die Position der Lokalspule (6) relativ zur Sendespule (7) und/oder relativ zum Magnetresonanzgerät und/oder relativ zur Liege und/oder relativ zu einem Pa-tienten bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13–14, wobei die Signale mehrerer Sendespulen (7) zur Bestimmung der Position der Lokalspule (6) verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13–15, wobei mehrere Sendespulen (7) die mit unterschiedlicher Frequenz und/oder zeitlich versetzt senden verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13–16, wobei dass eine Bestimmung der Position beim Einfahren einer Liege (5) in das Magnetresonanzgerät (2) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13–17, wobei zur Positionsbestimmung das von der Sendspule in der Lokalspule (6) empfangene Signal in Abhängigkeit von der Liegenposition während deren Verschiebung bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13–18, wobei zur Bestimmung der Position ein Maximum (ampl(s21)) des von der mindestens einen Sendespule (7) ausgesendeten und in der Lokalspule (6) empfangenen Signals detektiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13–19, wobei unter Verwendung mehr als einer Sendespule (7) eine Bestimmung der Position der Lokalspule (6) in mindestens zwei Ortsdimensionen erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13–20, wobei mindestens eine Sendespule (7) und die Lokalspule (6) koplanar oder zueinander orthogonal angeordnet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13–21, wobei eine Messung der Amplitude und/oder der Phase eines in der Lokalspule (6) empfangenen Signals mindestens einer Sen- despule (7) in Abhängigkeit von der Liegenposition einer die Lokalspule (6) mit oder ohne einen Patienten tragenden Liege (5) erfolgt, und wobei eine Maximumauswertung oder Nulldurch- gangsauswertung zur Auswertung der Messungen der Amplitude und/oder der Phase erfolgt.