DE102012023124B4

DE102012023124B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Visualisierung interventioneller Instrumente in der Magnetresonanzbildgebung über sequenz-getriggerte Bestromung mit Auswertung der Magnituden- und Phasenbilder

Info

Publication number: DE102012023124B4
Application number: DE102012023124.5A
Authority: DE
Inventors: Hanne Wojtczyk; Hansjörg Graf
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-11-27
Filing date: 2012-11-27
Publication date: 2015-11-26
Anticipated expiration: 2032-11-28
Also published as: DE102012023124A1

Abstract

Verfahren zur Visualisierung eines oder mehrerer interventioneller Instrumente in der Magnetresonanzbildgebung über bildgebungssequenz-getriggerte zeitweise Instrumenten-Bestromung durch Visualisierungsstrom zur Erzeugung eines gewünschten Störmagnetfeldes zur Störung des magnetischen Grundfeldes des Magnetresonanztomographen, der auf vordefinierten Leiterstrukturen mittels Regelung eines anpassbaren Gleichstroms oder Gleichstromanteils des oder der mehreren Instrumente fließt, mit Auswertung der Magnituden- und Phasenbilder, dadurch gekennzeichnet, dass der Visualisierungsstrom für ein oder mehrere dieser Instrumente unabhängig von der gewählten Bildgebungstechnik der Magnetresonanz nur zu Zeiten geschaltet wird, in welchen keine bezüglich der Ortskodierung zur Ermittlung der Darstellung der Anatomie störungsanfälligen Bildgebungsgradienten geschaltet sind, und dass durch eine Überlagerung des so erhaltenen Instrumentenbildes als Phasenbild mit dem gleichzeitig aufgenommenen Magnitudenbild mit Darstellung der Anatomie eine präzise Instrumentenlokalisation ermöglicht ist.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Visualisierung interventioneller Instrumente in der Magnetresonanzbildgebung über sequenz-getriggerte Bestromung mit Auswertung der Magnituden- und Phasenbilder.
Die Visualisierung von Instrumenten bei MRT-geführten Intervention wird üblicherweise über den Paramagnetismus des Instrumentenmaterials realisiert. Das magnetische Grundfeld des Tomographen wird in der Nähe des Instruments verzerrt, das Instrument lässt sich über Artefakte visualisieren (zum Beispiel „IEEE TRANSACTIONS ON MEDICAL IMAGING”, Bd. 19, Nr. 12, Dez. 2000, S. 1248–1252).
In der Literatur sind neben der passiven Visualisierung auch aktive Techniken beschrieben, bei welchen über am Instrument angebrachte elektrische Leiter gezielt magnetische Störfelder in dessen Nähe erzeugt werden ( DE 696 34 035 T2 ). Diverse Möglichkeiten sind für die bestromungs-basierte MRT-Instrumentenlokalisierung bekannt ( US 5,951,472 A ), meist über Differenzbildberechnung, vgl. die Druckschrift DE 199 58 408 A1 , und damit verbundener doppelter Messzeit. Eine weitere hier relevante Arbeit beschreibt eine spezielle Spin-Echo-Technik zur MRT-Messung von Strömen, jedoch nicht zum Zwecke der Instrumentenvisualisierung sondern zur Bestimmung von Stromverteilungen innerhalb eines mittels MRT darstellbaren leitfähigen Körpers („Magnetic Resonance Imaging”, 1989, Bd. 7, S. 89–94).
Der in den Patentansprüchen präzisierten Erfindung liegt das Problem zugrunde, dass bei Instrumentenvisualisierung über die magnetischen Eigenschaften des Materials (magnetische Suszeptibilität) die Grundfeldstörung kontinuierlich und in immer derselben Ausprägung vorhanden ist, d. h. die Größe der Artefakte nicht sequenzunabhängig steuerbar ist und die Störung auch zu Zeiten in der Sequenz vorhanden ist, zu denen die Ortskodierung erfolgt. Ferner sind insbesondere bei der sogenannten Spinecho-Bildgebungsmethode suszeptibilitätsbedingte Artefakte zu gering, um in dieser Technik eine sichere Visualisierung der Instrumente zuzulassen. Die Artefaktgröße hängt bei allen Bildgebungstechniken von der Grundfeldstärke ab.
Diese Probleme werden durch das Verfahren gemäß dem Patentanspruch 1 sowie durch die Vorrichtung gemäß dem Patentanspruch 3 gelöst.
Die Verzerrung des Grundfeldes bei magnetisch neutralem Instrumentenmaterial über elektrischen Strom ermöglicht die Steuerung der Artefaktgröße über die Stromstärke. Messungen bei verschiedenen Stromstärken verbessern die Bestimmung der realen Instrumentenposition im Artefakt; eine Bestromung nur in Zeiten, in welchen kein Schichtselektions- und kein Lesegradient oder korrelierte Gradienten eingeschaltet sind, verhindert eine fehlerhafte Ortskodierung in der Nähe des Instruments. Die Artefaktgröße ist unabhängig von der Grundfeldstärke des Tomographen.
In Sequenzen vom Spinechotyp können Auslöschungsartefakte erzeugt werden, wenn die Störung sequenz-getriggert beispielsweise nur vor bzw. nach dem Refokussierungspuls geschaltet wird. Das Spinecho-Phasenbild zeigt dann nur Phasenlinien um das Instrument herum, alle statischen Feldinhomogenitäten haben im Spinecho-Bild keinen Einfluss. Zusammen mit dem gleichzeitig aufgenommenen Magnitudenbild mit Darstellung der Anatomie ist so durch Überlagerung eine präzise Instrumentenlokalisation möglich.
Ein Ausführungsbeispiel für die temporäre Bestromung gemäß den Patentansprüchen 1 und 2 ist in 1 am Beispiel der Spinechosequenz gezeigt. Der Strom ist nur außerhalb der Zeiten eingeschaltet, in denen Bildgebungsgradienten eingeschaltet sind. Dadurch, dass der Visualisierungsstrom nur vor dem 180° Refokussierungspuls eingeschaltet wird, ergibt sich auch mit der Spinechosequenz ein Dephasierungsartefakt im Magnitudenbild sowie Phasenlinien um das Instrument im Phasenbild, wie diese von statischen Inhomogenitäten bei der Gradientenecho-Bildgebung bekannt sind.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein einfaches interventionelles Instrument, das einer Nadel wie sie z. B. für die Biopsienahme oder die lokale Gabe von Medikamenten verwendet wird. Die Nadel hat einen koaxialen Aufbau. Der Strom fließt z. B. auf dem Innenleiter zur Spitze. Durch eine elektrische Verbindung an dieser Stelle kann der Strom über das äußere Rohr zurückfließen. Durch diese asymmetrische Anordnung des Hin- und Rückleiters ergibt sich an der Oberfläche das gewünschte Störmagnetfeld zur Visualisierung der Nadel bei ihrem Einsatz am Magnetresonanztomographen. Ein geeignetes Material mit gewebeähnlicher magnetischer Suszeptibilität, welches auch geeignete mechanische Eigenschaften besitzt, ist beispielsweise Messing.
3 zeigt als Ausführungsbeispiel die notwendige Anordnung für die sogenannte Radiofrequenzablation (RFA) von Tumoren. Hier ist denkbar, die bereits für die Applikation der Radiofrequenz vorhanden Anschlüsse an der Ablationsnadel zu nutzen, um mit der beschriebenen Technik die Nadel zu positionieren bzw. die Nadelposition nach Ablationsabschnitten zu kontrollieren. Es ist zu erwarten, dass die kleinen Visualisierungsströme auch über Gewebe geschickt werden können. Bei der RFA ist die beschriebene Bestromungstechnik von besonderem Vorteil. Ohne Strom kann die Anatomie trotz Gegenwart des Applikators ungestört abgebildet werden, bei MR-technischen Temperaturmessungen mittels der Protonenresonanzfrequenz(PRF)-Methode treten keine Störungen auf. Andererseits kann in Spincho-Bildern, die bezüglich der Darstellung der Anatomie oft von Vorteil sind, bei getriggert angelegtem Strom eine sehr gute ortstreue Nadelvisualisierung erfolgen. Ein Zusatzmodul, das beispielsweise im RF-Generator mit eingebaut werden kann, ermöglicht die Regelung des Visualisierungsstromes und leistet die Verarbeitung der vom MR-Tomographen gelieferten Triggersignale, wie sie in die Bildgebungssequenz mit einprogrammiert sind. Moderne Tomographen bieten solche sequenzgesteuerten Triggerausgänge bereits für andere Zwecke.

Claims

Verfahren zur Visualisierung eines oder mehrerer interventioneller Instrumente in der Magnetresonanzbildgebung über bildgebungssequenz-getriggerte zeitweise Instrumenten-Bestromung durch Visualisierungsstrom zur Erzeugung eines gewünschten Störmagnetfeldes zur Störung des magnetischen Grundfeldes des Magnetresonanztomographen, der auf vordefinierten Leiterstrukturen mittels Regelung eines anpassbaren Gleichstroms oder Gleichstromanteils des oder der mehreren Instrumente fließt, mit Auswertung der Magnituden- und Phasenbilder, dadurch gekennzeichnet, dass der Visualisierungsstrom für ein oder mehrere dieser Instrumente unabhängig von der gewählten Bildgebungstechnik der Magnetresonanz nur zu Zeiten geschaltet wird, in welchen keine bezüglich der Ortskodierung zur Ermittlung der Darstellung der Anatomie störungsanfälligen Bildgebungsgradienten geschaltet sind, und dass durch eine Überlagerung des so erhaltenen Instrumentenbildes als Phasenbild mit dem gleichzeitig aufgenommenen Magnitudenbild mit Darstellung der Anatomie eine präzise Instrumentenlokalisation ermöglicht ist.
Verfahren gemäß dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass speziell in Sequenzen vom Spinechotyp der Visualisierungsstrom zeitlich asymmetrisch bezüglich der Hochfrequenzpulse zur Spin-Refokussierung geschaltet wird, um in dieser Technik Signalauslöschungen und Phasenmuster aufgrund von Spindephasierung zu erzeugen.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit einem Zusatzmodul zur sequenzgetriggerten und regelbaren Bestromung durch anpassbaren Gleichstrom oder Gleichstromanteil eines interventionellen Instruments.