DE102009026897A1

DE102009026897A1 - Sensor sowie Magnetfeldeinheit zur Verwendung innerhalb eines Magnetresonanztomographie-Systems oder eines Magnetresonanzspektroskopie-Systems

Info

Publication number: DE102009026897A1
Application number: DE102009026897A
Authority: DE
Inventors: Volker Rasche; Erich Hell; Johannes Ulrici
Original assignee: Sirona Dental Systems GmbH
Current assignee: Sirona Dental Systems GmbH
Priority date: 2009-06-10
Filing date: 2009-06-10
Publication date: 2010-12-16
Also published as: WO2010142760A2; WO2010142760A3

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Sensor (1) zur Verwendung innerhalb eines Magnetresonanztomographie-Systems oder eines Magnetresonanzspektroskopie-Systems, umfassend mindestens ein Gradientenspulensystem (4) zur Erzeugung eines Gradientenfeldes und mindestens eine Empfangsspule (3) zum Vermessen eines Hochfrequenzfeldes. Die mindestens eine Empfangsspule (3) und das mindestens eine Gradientenspulensystem (4) sind auf einer Halterung (2) befestigt, wobei die Halterung (2) mit der mindestens einen Empfangsspule (3) und dem mindestens einen Gradientenspulensystem (4) in eine Mundhöhle (21) in unmittelbarer Nachbarschaft zu einem zu untersuchenden Objekt (7) zumindest teilweise einbringbar ist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Magnetfeldeinheit, die den erfindungsgemäßen Sensor (1) und einen Permanentmagneten zur Erzeugung eines Hauptmagnetfeldes umfasst.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Sensor und eine Magnetfeldeinheit zur Verwendung innerhalb eines Magnetresonanztomographie-Systems oder eines Magnetresonanzspektroskopie-Systems für dentale Applikationen zur gezielten Darstellung kleiner Volumina innerhalb der Mundhöhle, wie beispielsweise von einem oder mehreren Zähnen.
Stand der Technik
Die MRT ist ein bildgebendes Verfahren, das heutzutage für dentale Applikationen lediglich in einem sehr begrenzten Umfang im Bereich der Diagnose des Kiefergelenks und für die Planung von kieferchirurgischen Eingriffen eingesetzt werden kann.
Eine verbreiterte Anwendung der MRT für den dentalen Bereich scheitert daran, dass auf dem Markt befindliche Apparate für die Ganzkörpertomographie und für die Darstellung von Weichteilgewebe ausgelegt sind. Somit kommt ihr Einsatz für die Darstellung dentaler Strukturen zum einen aufgrund des zu geringen Signal-Rausch-Abstandes und zum anderen aufgrund der hohen Anschaffungs-, Installations- und Betriebskosten im Allgemeinen nicht in Frage.
Die DE 20 2007 008 008 U1 offenbart eine Vorrichtung zur Tomographie für Gewebeuntersuchungen von Körperteilen, insbesondere im Mundbereich auf der Basis von mechanischen Anregungen, wobei eine Anordnung von mechanischen Erregern auf Mitteln zur ortsfesten Ausrichtung angeordnet ist, die vorteilhafterweise in den Mund einführbar sind.
Die DE 101 47 743 C1 offenbart eine Hochfrequenz-Spule, die mittels einer aus einem speziellen Polymer-Werkstoff gefertigten Vorrichtung möglichst eng an die Anatomie des zu untersuchenden Körperteils angepasst wird. Dadurch kann ein höherer Signal-zu-Rausch-Abstand erzielt werde.
Eine intraorale Empfangsspule für dentale Anwendungen ist aus dem Artikel „In Vivo MRI-Based Dental Impression Using an Intraoral RF Receiver Coil" von P. M. Jakob et al. erschienen im Concepts in Magnetic Resonance Part B, Magnetic Resonance Engineering, Vol. 33B (4) 244–251, 2008, bekannt, wobei die intraorale Empfangsspule zur Verwendung innerhalb eines Ganzkörpertomographen ausgelegt ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Sensor und eine Magnetfeldeinheit zur Verwendung in einem Magnetresonanztomographie- oder Magnetresonanzspektroskopie-Systems bereitzustellen, die auf einen dental-spezifischen Einsatz zugeschnitten sind und sich insbesondere zur verbesserten Abbildung von einem oder mehreren Zähnen eignen.
Darstellung der Erfindung
Der erfindungsgemäße Sensor zur Verwendung innerhalb eines Magnetresonanztomographie-Systems umfasst mindestens eine Empfangsspule zum Vermessen eines Hochfrequenzfeldes. Die mindestens eine Empfangsspule und mindestens ein Gradientenspulensystem zur Erzeugung eines Gradientenfeldes sind auf einer Halterung befestigt, die zusammen mit der mindestens einen Empfangsspule und dem mindestens einen Gradientenspulensystem in eine Mundhöhle in unmittelbarer Nachbarschaft zu einem zu untersuchenden Objekt zumindest teilweise einbringbar ist.
Dadurch kann die Empfangsspule möglichst nah an ein zu untersuchende Objekt gebracht und damit ein höherer Signal- zu-Rausch-Abstand im empfangenen Signal erreicht werden. Durch das Anordnen der Halterung an oder um das zu untersuchende Objekt, nämlich einen oder mehrere Zähne, ist eine Fixierung des Gradientenspulensystem und auch der Empfangsspule gegenüber dem zu untersuchenden Objekt möglich, ohne den Patienten fixieren zu müssen. So können Fehler vermieden werden, die durch eine Bewegung des Objekts relativ zum Gradientenspulensystem und zur Empfangsspule hervorgerufen werden, vermieden werden, ohne das Wohlbefinden des Patienten während einer Aufnahme durch eine äußere Fixierung zu beeinträchtigen.
Vorteilhafterweise sind die mindestens eine Empfangsspule und/oder mindestens eine Spule des mindestens einen Gradientenspulensystems als planare Spulen ausgeformt und die Halterung weist vorteilhafterweise plattenförmige Elemente auf.
Dadurch können die Ausmasse des Sensors möglichst klein gehalten werden, so dass er leicht vollständig oder zumindest teilweise in eine Mundhöhle hineingebracht werden kann.
Vorteilhafterweise sind die mindestens eine Empfangsspule und/oder mindestens eine Spule des mindestens einen Gradientenspulensystems sattelförmig ausgebildet und werden in einer U- oder V-förmigen Halterung gehalten, so dass die Spulen an drei Seiten um das zu untersuchende Objekt herumreichen.
Dadurch wird das aufzunehmende Objekt, also beispielsweise ein Zahn oder mehrere Zähne, von mindestens zwei zugänglichen Seiten vom Sensor umgeben, um ein möglichst gutes Messsignal zu erhalten.
Vorteilhafterweise sind mindestens zwei Empfangsspulen und/oder mindestens zwei Spulen des Gradientenspulensystems auf der Halterung befestigt und so in die Mundhöhle einbringbar, dass die mindestens zwei Empfangsspulen und/oder die mindestens zwei Spulen des Gradientenspulensystems jeweils an mindestens zwei verschiedenen Seiten des zu untersuchend Objekts, beispielsweise eines Zahns oder mehrerer Zähne, angeordnet sind.
Dadurch kann der Zahn von verschiedenen Seiten vom Sensor umgeben werden, um ein möglichst gutes Messsignal zu erhalten.
Vorteilhafterweise ist der Sensor auf einer Bissschiene angeordnet. Dadurch kann der Sensor durch Aufbeissen des Patienten auf die Bissschiene während einer gesamten Aufnahmedauer fixiert werden.
Vorteilhafterweise weist die Bissschiene eine Führungsschiene auf und der Sensor ist entlang der Führungsschiene längsverschieblich gehalten.
Dadurch kann die Position des Sensors auf der Bissschiene so gewählt werden, dass sich der Sensor nach Einbringen der Bissschiene in den Mund über die zu untersuchenden Zähne erstreckt.
Vorteilhafterweise sind mindestens zwei Sensoren gleichzeitig zumindest teilweise in die Mundhöhle einbringbar, wobei die mindestens zwei Sensoren entweder gleichzeitig, zeitlich subsequentiell oder zeitlich alternierend ausgelesen werden können.
Dadurch ist es möglich die Vorrichtung nur einmal in der Mundhöhle eines Patienten zu positionieren, um mehrere Bereiche zu vermessen. Auch ein gleichzeitiges Vermessen mehrerer Bereiche kann ermöglicht werden, wobei die beiden Sensoren beispielsweise während eines gemeinsamen Zeitfensters ausgelesen werden können. Die beiden Sensoren können auch jeweils während eines Zeitfensters ausgelesen werden, wobei sich diese Zeitfenster zeitlich überlappenden können oder ohne Überlappung zeitlich aufeinander folgen.
Vorteilhafterweise sind die mindestens zwei Sensoren so in der Mundhöhle positionierbar, dass gleichzeitig ein zu untersuchendes Objekt am Oberkiefer und eines am Unterkiefer erfasst werden kann. Dadurch können gleichzeitig oder zumindest nach nur einem Positionierungsschritt Zähne im Oberkiefer und im Unterkiefer vermessen werden.
Vorteilhafterweise wird die Empfangsspule als Sendespule zur Erzeugung eines Hochfrequenzfeldes verwendet. Dadurch kann in dem MRT-System, in dem der erfindungsgemäße Sensor verwendet werden soll, eine Sendespule eingespart werden.
Vorteilhafterweise ist zur Erzeugung eines Hauptmagnetfeldes mindestens ein Permanentmagnet vorgesehen, der über eine Bügel, der die Rückführung des Magnetflusses ermöglicht, mit der Halterung verbunden ist, wobei der Permanentmagnet zur Aussenseite der Halterung beabstandet ist und außerhalb der Mundhöhle verbleibt, wenn die Halterung innerhalb der Mundhöhle positioniert ist.
Dadurch kann neben dem Gradientespulensystem und der Empfangsspule eine weitere Komponente des MRT-Systems, in dem der erfindungsgemäße Sensor verwendet wird, direkt an dem Sensor angebracht werden. Weiterhin können eventuell hohe Kosten für einen externen Hauptmagneten eingespart werden.
Vorteilhafterweise wird der mindestens eine zur Aussenseite der Halterung beabstandete Permanentmagnet abnehmbar an dem Bügel befestigt. Dadurch ist der Permanentmagnet austauschbar. Es ist daher möglich verschiedene Permanentmagnete be reitzustellen und jeweils einen an den Patienten und das Untersuchungsziel angepassten Permanentmagnet auszuwählen und am Bügel zu befestigen.
Vorteilhafterweise ist der Bügel abnehmbar an der Halterung befestigt. Dies ermöglicht es, verschiedene Bügel zu verwenden. So kann jeweils ein an die Anatomie des Patienten und an die Lage des zu untersuchenden Objekts, beispielsweise ein Backenzahn oder ein Schneidezahn, ausgewählt und verwendet werden.
Vorteilhafterweise ist eine Haltevorrichtung vorgesehen, die am Kopf des Patienten angeordnet werden kann und an der der mindestens eine zur Aussenseite der Halterung beabstandete Permanentmagnet anbringbar ist. Dadurch kann das Gewicht des Permanentmagneten durch die Halterung am Kopf getragen werden und muss nicht vom Patienten mit den Zähnen gehalten werden.
Als einen weiteren Gegenstand umfasst die Erfindung eine Magnetfeldeinheit zur Verwendung innerhalb eines MRT-Systems, die mindestens einen Permanentmagneten zur Erzeugung eines Hauptmagnetfeldes, mindestens ein Gradientenspulensystem zur Erzeugung eines Gradientenfeldes und mindestens eine Empfangsspule zur Erzeugung eines Hochfrequenzfeldes umfasst und den erfindungsgemäßen Sensor verwendet, wobei der mindestens eine Permanentmagnet auf der Halterung angeordnet ist oder die Halterung teilweise oder vollständig ersetzt.
Das Integrieren eines Permanentmagneten in den erfindungsgemäßen Sensor ermöglicht es, eine sehr kleine, kostengünstige weitestgehend intraoral anzuwendende Magnetfeldeinheit eines MRT-Systems bereitzustellen, die auf dentale Applikationen zugeschnitten ist. Die erfindungsgemäße Magnetfeldeinheit, die alle Systemkomponenten eines Magnetresonanzto mographen umfasst, stellt also einen intra-oralen Magnetresonanztomographen dar.
Vorteilhafterweise sind beide Pole des mindestens einen Permanentmagneten so ausgebildet, dass sich der homogene Anteil des Hauptmagnetfeldes über das zu untersuchende Objekt, beispielsweise einen oder mehrere Zähne, erstreckt. Dies ermöglicht es, einen oder mehrere Zähne aufzunehmen, ohne die Vorrichtung zwischendurch versetzen zu müssen.
Vorteilhafterweise ist ein Mittel zur Temperaturstabilisierung des mindestens einen Permanentmagneten vorgesehen.
Schon leichte Temperaturveränderungen der Permanentmagnete können das von ihnen erzeugte Hauptmagnetfeld verändern. Ein Mittel zur Temperaturstabilisierung ermöglicht es, die Temperatur des Permanentmagneten und damit das durch sie erzeugte Magnetfeld konstant zu halten.
Vorteilhafterweise ist zur Steuerung des Mittels zur Temperaturstabilisierung ein Temperaturfühler in der Nähe des mindestens einen Permanentmagneten angeordnet. Dadurch kann die Temperatur des Permanentmagneten gemessen und die Temperaturstabilisierung entsprechend gesteuert werden.
Vorteilhafterweise ist das Mittel zur Temperaturstabilisierung ein flüssiger oder gasförmiger Wärmeträger, der in einen Innenraum zwischen den Polen des mindestens einen Permanentmagneten gefüllt wird. Dadurch steht ein relativ großes Volumen für den flüssigen oder gasförmigen Wärmeträger zur Verfügung, wodurch eine effiziente Temperaturstabilisierung möglich ist.
Vorteilhafterweise sind mindestens zwei aus der Mundhöhle herausgeführte Schläuche vorgesehen, über die der flüssige oder gasförmige Wärmeträger austauschbar ist. Durch den Wärmeträgeraustausch kann die Temperatur des Permanentmagneten auf einfache Weise stabilisiert werden.
Vorteilhafterweise weist der mindestens eine Permanentmagnet Kanäle für einen flüssigen oder gasförmigen Wärmeträger oder für Temperaturregulierungselemente auf.
Dadurch kann die Temperatur des Permanentmagneten stabilisiert und geregelt werden, ohne dass beispielsweise der gesamte Innenraum zwischen den Permanentmagneten mit einem flüssigen oder gasförmigen Wärmeträger gefüllt werden muss.
Vorteilhafterweise ist ein Mittel zur Messung der Magnetfeldstärke des mindestens einen Permanentmagneten vorgesehen. Dadurch kann die Magnetfeldstärke des Hauptmagnetfeldes während einer Aufzeichnung von Messsignalen der Magnetfeldeinheit gemessen und gegebenenfalls aufgezeichnet werden, um auftretende Schwankungen bei einer Auswertung der Messsignale zu berücksichtigen oder entsprechende Korrekturen des Hauptmagnetfeldes vorzunehmen. Die Messung der Magnetfeldstärke ist beispielsweise ohne das vorsehen einer zusätzlichen Messapparatur durch Messen der Resonanzfrequenz möglich.
Vorteilhafterweise ist mindestens ein zur Aussenseite der Halterung beabstandeter und ausserhalb der Mundhöhle angeordneter Permanentmagnet über einen Bügel, der die Rückführung des Magnetflusses ermöglicht, mit dem mindestens einen an der Halterung gehaltenen oder die Halterung teilweise oder vollständig ersetzenden Permanentmagneten innerhalb der Mundhöhle verbunden, wobei der Permanentmagnet ausserhalb der Mundhöhle verbleibt, wenn die Halterung innerhalb der Mundhöhle positioniert ist.
Dies ermöglicht es, einen Teil der zur Erzeugung des Hauptmagnetfeldes notwendigen Permanentmagnete nicht auf der Halterung vorzusehen und dadurch die Ausmasse des in die Mundhöhle einbringbaren Teils der Magnetfeldeinheit möglichst gering zu halten.
Vorteilhafterweise ist der Bügel abnehmbar an dem an der Halterung gehaltenen oder die Halterung teilweise oder vollständig ersetzenden Permanentmagneten befestigt. Dies ermöglicht es, verschieden Bügel zu verwenden. So kann jeweils ein an die Anatomie des Patienten und an die Lage des zu untersuchenden Objekts, beispielsweise ein Backenzahn oder ein Schneidezahn, ausgewählt und verwendet werden.
Als einen weiteren Gegenstand umfasst die Erfindung eine Magnetfeldeinheit eines Magnetresonanzspektroskopie-System (MRS-System) entsprechend der erfindungsgemäßen Magnetfeldeinheit, jedoch ohne Gradientenspulensystem.
Durch das Verwenden einer Magnetfeldeinheit, welches kein Gradientenspulensystem vorsieht, aber ansonsten alle Merkmale der erfindungsgemäßen Magnetfeldeinheit aufweist, ist zwar keine ortsaufgelöste Vermessung des zu untersuchenden Objekts mehr möglich, aber eine spektroskopische Untersuchung des Objekts im homogenen Bereich des Magnetfeldes. Ein solcher in einem MRS-System zu verwendender Aufbau kann beispielsweise eingesetzt werden, um einen Zahn auf spezifische Komponenten von Karies zu testen.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt, die
1A, B, C, D ein erfindungsgemäßer Sensor, die
2 eine erfindungsgemäße Magnetfeldeinheit, die
3 eine erfindungsgemäße Magnetfeldeinheit zur spektralen Analyse, die
4A, B, C, D Möglichkeiten zur Temperaturstabilisierung der Permanentmagneten der Magnetfeldeinheit aus 2, die
5 die auf einem Abdrucklöffel beweglich angebrachte Halterung des Sensors aus 1 oder der Magnetfeldeinheit aus 2, die
6 den Abdrucklöffel aus 4 mit zwei darauf angeordneten Halterungen des Sensores aus 1 oder der Magnetfeldeinheit aus 2, die
7A, B die Halterung des Sensors aus 1 oder der Magnetfeldeinheit aus 2 mit einem teilweise innerhalb der Mundhöhle und teilweise ausserhalb angeordneten Permanentmagneten, die
8 eine Halterung für den ausserhalb angeordneten Permanentmagneten aus 7A und 7B.
Ausführungsbeispiele
Ein der Erfindung entsprechender Sensor 1 umfasst eine Halterung 2 an der mindestens eine Empfangsspule 3 zum Empfangen eines Kernspinresonanztomographie-Signals und mindestens ein Gradientenspulensystem 4 bestehend aus mehreren Spulen zur Erzeugung eines Gradientenfeldes gehalten wird. Die Halterung kann beispielsweise U-förmig ausgebildet sein, wie in 1A, 1B und 1C gezeigt, L-förmig wie in 1C dargestellt oder auch V-förmig.
Die Empfangsspulen 3 und die Spulen des Gradientenspulensystems 4 werden bevorzugt als planares Spulensystem ausgebildet und können sich beispielsweise sattelförmig über alle drei oder zumindest über zwei Seiten einer U-förmigen Halterung 2 erstrecken, wie in 1A dargestellt. Dabei wird die mindestens eine Spule des Gradientenspulensystems 4 in einer ersten Ebene 5 an den nach innen zeigenden Wänden der U-förmigen Halterung gehalten und die mindestens eine Empfangsspule 3 wird in einer zweiten Ebene 6 an der ersten Ebene 5 gehalten.
Weitere mögliche Ausführungsformen sind in 1B, 1C und 1D dargestellt. In 1B und 1D sind zwei Empfangsspulen 3 und die Spulen eines Gradientenspulensystems 4 jeweils an einer der beiden einander zugewandten Seiten der U-förmigen Halterung 2 angeordnet, indem die Spulen des Gradientenspulensystems 4 in einer ersten Ebene 5 an den Seitenwänden der Halterung 2 gehalten werden und die Empfangsspulen 3 in einer zweiten Ebene 6 an der ersten Ebene 5 angeordnet sind. In 1C ist eine Empfangsspule 3 und ein Gradientenspulensystem 4 dargestellt, die jeweils an einer Fläche einer L-förmigen Halterung 2 gehalten werden.
Die U-förmig ausgebildete Halterung 2 ermöglicht es, die Halterung 2 um das zu untersuchende Objekt 7, beispielsweise einen Zahn herum zu stülpen, so dass die eine oder die mehreren Empfangsspulen 3 das zu untersuchende Objekt von zwei oder sogar drei Seiten umgeben. Dadurch kann die Qualität des Messsignals verbessert werden. Durch das Überstülpen über beispielsweise einen Zahn wird die Halterung an dem zu untersuchenden Objekt 7 gehalten. Dadurch bewegt sich die Halterung 2 und damit auch die mindestens eine Empfangsspule 3 und insbesondere die Spulen des Gradientenspulensystems 4 mit dem zu untersuchenden Objekt 7 mit. So können Fehler, die durch eine Bewegung des zu untersuchenden Objekts 7 relativ zu dem Gradientenfeld bzw. relativ zu der Empfangsspule 3 auftreten, vermieden werden.
Die L-förmige Halterung 2 ermöglicht es, die mindestens eine Empfangsspule 3 zumindest von einer Seite nah an das zu untersuchende Objekt 7 heranzubringen. Beispielsweise kann es so an einem oder mehreren Zähnen angeordnet werden, dass die die Empfangsspule 3 und zumindest teilweise das Gradientenspulensystem 4 haltende Fläche seitlich an einem oder mehreren Zähnen anliegt, während die weitere Fläche der Halterung 2 auf der Kaufläche des oder der Zähne aufliegt und beispielsweise durch das Aufbeissen des Patienten fixiert wird.
Der Sensor kann innerhalb eines MRT-Systems verwendet werden, das beispielsweise einen supraleitenden Magneten, einen oder mehrere resisitive Elektromagneten oder einen oder mehrere Permanentmagnete zur Erzeugung eines Hauptmagnetfeldes aufweist. Der Patient wird mit dem in der Mundhöhle positionierten Halterung so in dem Hauptmagnetfeld positioniert, dass sich die Halterung und das zu untersuchende Objekt, beispielsweise mehrere Zähne des Ober- und/oder Unterkiefers im homogenen Bereich des Hauptmagnetfeldes befinden.
Erfindungsgemäß kann eine Magnetfeldeinheit 8 mit der Halterung 2 realisiert werden, die neben dem Gradientenfeld auch ein für die Magnetresonanztomographie oder Magnetresonanzspektroskopie notwendige Hauptmagnetfeld erzeugt. Dazu wird neben der mindestens einen Empfangsspule 3 und der mindestens einen Spule des Gradientenspulensystems 4 auch noch mindestens ein Permanentmagnet 9 vorgesehen, der ebenfalls auf der Halterung 2 befestigt wird und/oder die Halterung 2 teilweise oder ganz ersetzt. Dafür können beispielsweise zwei Permanentmagnete 9 zur Erzeugung des Hauptmagnetfeldes vorgesehen werden und als seitliche Halteflächen einer U-förmigen Halterung 2 dienen, wie dies in 2 dargestellt ist. Die beiden Pole des Magneten werden dabei so ausgelegt, dass der homogene Anteil des erzeugten Magnetfeldes sich über das gesamte aufzunehmende Objekt 7, also beispielsweise einen oder mehrere Zähne, erstreckt. Zur Rückführung des Magnetfeldes sind diese beiden Permanentmagnete durch eine Brücke 10 verbunden, welche die dritte Seite der U-förmigen Halterung 2 bildet.
Die Spulen des Gradientenspulensystems 4 werden dann in einer ersten Ebene 5 an den beiden die Seitenflächen bildenden Permanentmagneten 9 gehalten. Die Empfangsspulen 3 werden ebenfalls zwischen den Permanentmagneten 9 angeordnet und jeweils in einer zweiten Ebene 6 beispielsweise an der ersten Ebene 5 gehalten.
Zur Erzeugung des Hochfrequenzfeldes kann entweder die Empfangsspule 3 eingesetzt werden oder eine weitere planare Spule als Sendespule an den einander zugewandten Seiten der Permanentmagneten 9 oder an der zweiten die Empfangsspule 3 enthaltenden Ebene 6 angeordnet werden.
Die erfindungsgemäße Magnetfeldeinheit 8 kann auch zur spektralen Analyse des zu untersuchenden Objekts 7 verwendet werden. Vorteilhafterweise wird dabei nur ein Hauptmagnetfeld, ein Hochfrequenzfeld und kein Gradientenfeld verwendet. Dadurch kann zwar nicht mehr ortsaufgelöst gemessen werden, aber das Signal zu Rausch Verhältnis verbessert sich. Die erfindungsgemäße Magnetfeldeinheit kann dafür entweder ohne ein Gradientenspulensystem 4 aufgebaut werden, wie in 3 dargestellt, oder das Gradientenfeld kann ausgeschaltet werden. Das Hauptmagnetfeld kann wie beschrieben mittels Permanentmagneten 9 erzeugt werden, die auch als seitliche Halterung 2 für die Empfangsspule 3 dienen. Das Hochfrequenzfeld kann wie vorher beschrieben entweder durch eine Sendespule, die ebenfalls an den Seitenflächen der Permanentmagneten 9 angeordnet wird, oder durch die Empfangsspule 3 erzeugt werden. Durch spektrale Analyse können im untersuchten Objekt 7 beispielsweise Komponenten der Karies aufgrund ihres spezifischen spektroskopischen Fingerabdrucks nachgewiesen werden.
Die in 3 dargestellte Magnetfeldeinheit kann nicht nur Teil eines Magnetresonanzspektroskopie-Systems sein, sie kann natürlich auch innerhalb eines MRT-Systems verwendet werden, wobei ein für die Magnetresonanztomographie notwendiges Gradientenfeld mittels eines aus dem Stand der Technik bekannten externen Gradientenspulensystems erzeugbar ist. Die Spulen des Gradientespulensystems werden so in der Nähe des fixierten Patienten positioniert, dass das Gradientenfeld im Bereich des zu untersuchenden Objekts, also beispielsweise mehrerer Zähne des Patienten, den gewünschten Verlauf aufweist.
Zur Leistungsversorgung, zur Steuerung und/oder zum Auslesen des mindestens einen Gradientenspulensystems 4 und der mindestens einen Empfangsspule 3 sind Leitungen vorgesehen, die nach Einbringen der Halterung in die Mundhöhle eines Patienten P aus der Mundhöhle zu einer Steuer- und Kontrolleinheit 11 geführt werden.
Zur Temperaturstabilisierung des mindestens einen Permanentmagneten 9 kann beispielsweise ein flüssiger oder gasförmiger Wärmeträger 12 dienen, der in dem Zwischenraum zwischen den Permanentmagneten 9 vorgesehen wird. Eine notwendige Abdichtvorrichtung 13 kann aus einem flexiblen Material wie Gummi ausgeführt sein und wie in 4A dargestellt, um das zu untersuchende Objekt 7 herum bis zu den Permanentmagneten 9 reichen.
Die Abdichtvorrichtung 13 weist weiterhin zwei Schläuche 14 auf, über die der flüssige oder gasförmige Wärmeträger 12 zu- und abgeführt werden kann. Dazu kann ein Kreislauf vorgesehen sein, der beispielsweise entsprechend der Tempera turmessung eines beispielsweise an der Wand des Permanentmagneten 9 angebrachten Temperaturfühlers 15 gesteuert wird. Die Temperaturmessung kann beispielsweise optisch durch einen Lichtleiter erfolgen.
Eine weitere Möglichkeit zur Temperaturstabilisierung der Permanentmagnete 9 wäre eine in die Permanentmagneten 9 integrierte Kühlvorrichtungen. Dies können beispielsweise Kanäle 16 für einen flüssigen oder gasförmigen Wärmeträger 12 oder Temperaturregulierungselemente 17 sein, wie sie in 4B, 4C und 4D dargestellt sind.
Durch eine Temperaturstabilisierung des mindestens einen Permanentmagneten 9 kann das erzeugte Hauptmagnetfeld konstant gehalten werden. Es ist aber auch möglich, Abweichungen die zum Beispiel durch Temperaturänderungen auftreten, in der Auswertung der Messdaten zu berücksichtigen. Dazu kann ein Mittel zum Vermessen des Hauptmagnetfeldes beispielsweise über die Resonanzfrequenz vorgesehen werden.
Wie in 5 dargestellt, kann die Halterung 2 des erfindungsgemäßen Sensors 1 aus 1 oder der erfindugngsgemäßen Magnetfeldeinheit 8 aus 2 zur stabilen Positionierung in der Mundhöhle 21, auf einer Bissschiene 18 montiert werden. Die Bissschien 18 kann beispielsweise die Form eines Abdrucklöffels haben. Es kann weiterhin eine Führungsschiene 19 vorgesehen sein an der die Halterung 2 längsverschieblich gehalten wird, so dass der Sensor 1 bzw. die Magnetfeldeinheit an einer beliebigen Position entlang der Zahnreihe im Mund positioniert werden kann. Durch das Aufbeissen des Patienten auf die Bissschiene 18 wird der Sensor 1 oder die Magnetfeldeinheit 8 gegenüber dem zu untersuchenden Objekt 7 fixiert.
Durch das Vorsehen und die simultane Nutzung zweier Sensoren 1 oder zweier Magnetfeldeinheiten 8, die in entgegenge setzter Orientierung auf derselben Bissschiene 18 angebracht sind, wie es in 6 dargestellt ist, kann ein zu untersuchendes Objekt im Oberkiefer und eines im Unterkiefer simultan vermessen werden.
In 7 ist eine Ausführungsvariante der erfindungsgemäßer Magnetfeldeinheit 8 dargestellt, die zur Erzeugung des Hauptmagnetfeldes mindestens einen Permanentmagneten 20 aufweist, der nach Einbringen der Halterung 2 in die Mundhöhle 21 ausserhalb verbleibt. Dazu ist der Permanentmagnet 20 über einen entsprechend geformten Bügel 22 mit Halterung 2 oder dem auf der Halterung angebrachten Permanentmagneten 9 verbunden. Die 7A zeigt einen entsprechenden Aufbau zur Vermessung von Backenzähnen, wobei der Bügel entsprechend lang und U-förmig ist, so dass der Permanentmagnet 20 ausserhalb der Mundhöhle und seitlich neben der Halterung angeordnet ist, wenn die Halterung an dem oder den zu vermessenden Backenzähnen positioniert ist. In 7B ist der Aufbau so verändert, dass er sich zur Vermessung der Frontzähne eignet. Dazu ist der Bügel gerade und eher kurz ausgeformt.
Damit man nicht zwei völlig eigenständige Aufbauten braucht, um verschiedene Regionen innerhalb der Mundhöhle 21 zu vermessen, können entsprechend verschieden geformte Bügel 22 und weitere Permanentmagneten 20 vorgesehen sein, die austauschbar mit der Halterung 2 oder dem auf der Halterung 2 angebrachten Permanentmagneten 9 verbunden werden können. Es können auch verschieden geformte und/oder verschieden große Bügel 22 und Permanentmagnete 20 vorgesehen sein, um den Aufbau an die anatomischen Gegebenheiten des Patienten P anzupassen.
In 8 ist eine mögliche Halterung 23 dargestellt, die am Kopf des Patienten P angeordnet werden kann und an der der mindestens eine zur Halterung 2 beabstandete Permanentmagnet 20 gehalten werden kann. Auch Kabel zur Verbindung der Magnetfeldeinheit 8 mit der Steuer- und Kontrolleinheit 11 können beispielsweise an der Halterung 23 gehalten werden.
Störungen im zu messenden Magnetresonanz-Signal können, wie im Rahmen der Magnetresonanztomographie üblich, durch eine Abschirmung des gesamten Messvolumens gegen äußere Hochfrequenzfelder vermieden werden. Eine Abschirmung sollte möglichst so ausgebildet sein, dass sie den gesamten Patienten umschließt. Es kann auch eine gesamter Raum entsprechend abgeschirmt werden, in der der erfindungsgemäße Sensor 1 bzw. die Magnetfeldeinheit innerhalb eines MRT-Systems betrieben wird. Alternativ kann der Patient mit einer Erdung versehen werden, um die Wirkung des Körpers als Antenne zu minimieren.

1: Sensor
2: Halterung
3: Empfangsspule
4: Gradientenspulensystem
5: erste Ebene
6: zweite Ebene
7: zu untersuchendes Objekt, beispielsweise Zahn
8: Magnetfeldeinheit
9: Permanentmagnet
10: Brücke
11: Steuer- und Kontrolleinheit
12: flüssiger oder gasförmiger Wärmeträger
13: Abdichtvorrichtung
14: Schlauch
15: Temperaturfühler
16: Kanal
17: Temperaturregulierungselemente
18: Bissschiene
19: Führungsschiene
20: Permanentmagnet
21: Mundhöhle
22: Bügel
23: Haltevorrichtung
P: Patient

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 202007008008 U1 [0004]
- DE 10147743 C1 [0005]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- „In Vivo MRI-Based Dental Impression Using an Intraoral RF Receiver Coil” von P. M. Jakob et al. erschienen im Concepts in Magnetic Resonance Part B, Magnetic Resonance Engineering, Vol. 33B (4) 244–251, 2008 [0006]

Claims

Sensor (1) zur Verwendung innerhalb eines Magnetresonanztomographie-Systems (MRT-System), umfassend mindestens eine Empfangsspule (3) zum Vermessen eines Hochfrequenzfeldes, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Empfangsspule (3) und mindestens ein Gradientenspulensystem (4) zur Erzeugung eines Gradientenfeldes auf einer Halterung (2) befestigt sind, wobei die Halterung (2) mit der mindestens einen Empfangsspule (3) und das mindestens eine Gradientenspulensystem (4) in eine Mundhöhle (21) in unmittelbarer Nachbarschaft zu einem zu untersuchenden Objekt (7) zumindest teilweise einbringbar ist.
Sensor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Empfangsspule (3) und/oder mindestens eine Spule des mindestens einen Gradientenspulensystems (4) als planare Spulen ausgeformt sind und die Halterung (2) plattenförmige Elemente aufweist.
Sensor (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Empfangsspule (3) und/oder mindestens eine Spule des mindestens einen Gradientenspulensystems (4) sattelförmig ausgebildet sind und die Halterung U- oder V-förmigen ausgeformt ist, so dass die Empfangsspule (3) sowie die mindestens eine Spule des Gradientenspulensystems (4) an drei Seiten um das zu untersuchende Objekt (7) herumreichen.
Sensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Empfangsspulen (3) und/oder mindestens zwei Spulen des Gradientenspulensystems (4) auf der Halterung (2) befestigt sind und so in die Mundhöhle (21) einbringbar sind, dass die mindestens zwei Empfangsspulen (3) und/oder die mindestens zwei Spulen des Gradientenspulensystems (4) jeweils an mindestens zwei verschiedenen Seiten des zu untersuchenden Objekts (7), beispielsweise eines oder mehrerer Zähne, angeordnet sind.
Sensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (1) auf einer Bissschiene (18) angeordnet ist.
Sensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bissschiene (18) eine Führungsschiene (19) aufweist und dass der Sensor (1) entlang der Führungsschiene (19) längsverschieblich gehalten ist.
Sensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Sensoren (1) gleichzeitig zumindest teilweise in die Mundhöhle (21) einbringbar sind und dass die mindestens zwei Sensoren (1) entweder gleichzeitig, zeitlich subsequentiell oder zeitlich alternierend ausgelesen werden können.
Sensor (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Sensoren (1) so in der Mundhöhle (21) positionierbar sind, dass gleichzeitig ein zu untersuchendes Objekt am Oberkiefer und eines am Unterkiefer erfasst wird.
Sensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsspule (3) als eine Sendespule zur Erzeugung eines Hochfrequenzfeldes verwendet wird.
Sensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung eines Hauptmagnet feldes mindestens ein Permanentmagnet (20) vorgesehen ist, der über einen Bügel (22), der eine Rückführung eines Magnetflusses ermöglicht, mit der Halterung (2) verbunden ist, wobei der Permanentmagnet (20) zur Aussenseite der Halterung beabstandet ist und außerhalb der Mundhöhle (21) angeordnet ist, wenn die Halterung innerhalb der Mundhöhle (21) positioniert ist.
Sensor (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine zur Halterung (2) beabstandete Permanentmagnet (20) abnehmbar an dem Bügel (22) befestigt wird.
Sensor (1) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Bügel (22) abnehmbar an der Halterung (2) befestigt wird.
Sensor (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Haltevorrichtung (23) vorgesehen ist, die an einem Kopf des Patienten (P) angeordnet werden kann und an welcher der mindestens eine zur Halterung (2) beabstandete Permanentmagnet (20) anbringbar ist.
Magnetfeldeinheit (8) zur Verwendung innerhalb eines MRT-Systems, umfassend mindestens einen Permanentmagneten (9) zur Erzeugung eines Hauptmagnetfeldes, mindestens ein Gradientenspulensystem (4) zur Erzeugung eines Gradientenfeldes und mindestens eine Empfangsspule (3) für ein Hochfrequenzfeld, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor (1) nach einem der Ansprüchen 1 bis 13 verwendet wird, wobei der mindestens eine Permanentmagnet (9) auf der Halterung (2) angeordnet ist oder die Halterung (2) teilweise oder vollständig ersetzt.
Magnetfeldeinheit (8) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass beide Pole des mindestens einen Permanentmagneten (9) so ausgebildet sind, dass sich der homogene Anteil des Hauptmagnetfeldes über das zu untersuchende Objekt (7), beispielsweise einen Zahn oder mehrere Zähne, erstreckt.
Magnetfeldeinheit (8) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittel zur Temperaturstabilisierung des mindestens einen Permanentmagneten (9) vorgesehen ist.
Magnetfeldeinheit (8) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung des Mittels zur Temperaturstabilisierung ein Temperaturfühler (15) in der Nähe des mindestens einen Permanentmagneten angeordnet ist.
Magnetfeldeinheit (8) nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Temperaturstabilisierung ein flüssiger oder gasförmiger Wärmeträger (12) ist, der in einen Innenraum zwischen den Polen des mindestens einen Permanentmagneten gefüllt wird.
Magnetfeldeinheit (8) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei aus der Mundhöhle (21) herausgeführte Schläuche (14) vorgesehen sind, über die der flüssige oder gasförmige Wärmeträger (12) austauschbar ist.
Magnetfeldeinheit (8) nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Permanentmagnet (9) Kanäle (16) für einen flüssigen oder gasförmigen Wärmeträger (12) oder für Temperaturregulierungselemente (17) aufweist.
Magnetfeldeinheit (8) nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittel zur Messung der Magnetfeldstärke des mindestens einen Permanentmagneten (9) vorgesehen ist.
Magnetfeldeinheit (8) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine weitere Spule vorgesehen ist, mit der Veränderungen des Hauptmagnetfeldes ausgeglichen werden können.
Magnetfeldeinheit (8) nach einem der Ansprüchen 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine zur Halterung (2) beabstandete und außerhalb der Mundhöhle (21) angeordnete Permanentmagnet (20) über einen Bügel (22), der eine Rückführung eines Magnetflusses ermöglicht, mit dem mindestens einen an der Halterung (2) gehaltenen oder die Halterung (2) teilweise oder ganz ersetzenden Permanentmagneten (9) innerhalb der Mundhöhle (21) verbunden ist, wobei der Permanentmagnet ausserhalb der Mundhöhle verbleibt, wenn die Halterung innerhalb der Mundhöhle positioniert ist.
Magnetfeldeinheit (8) nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Bügel (22) abnehmbar an dem an der Halterung (2) gehaltenen oder die Halterung (2) teilweise oder ganz ersetzenden Permanentmagneten (9) befestigt wird.
Magnetfeldeinheit eines Magnetresonanzspektroskopie-System entsprechend der Magnetfeldeinheit (8) nach einem der Ansprüche 14 bis 24, jedoch ohne Gradientenspulensystem (4).