DE102012201944A1

DE102012201944A1 - Lokalspulensystem

Info

Publication number: DE102012201944A1
Application number: DE102012201944A
Authority: DE
Inventors: Lars Lauer; Dominik Paul; Götz Welsch
Original assignee: Friedrich Alexander Univeritaet Erlangen Nuernberg FAU; Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2012-02-09
Filing date: 2012-02-09
Publication date: 2013-08-14
Also published as: CN103245925A; KR20130092488A; US20130211241A1

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur Aufnahme von insbesondere kleinen Gelenken (G) mit einem Lokalspulensystem (106) mit zwei Schleifen-Spulen (106A, 106B).

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur Aufnahme von insbesondere kleinen Gelenken wie Fingergelenken.
Magnetresonanzgeräte (MRTs) zur Untersuchung von Objekten oder Patienten durch Magnetresonanztomographie sind beispielsweise aus DE10314215B4 bekannt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die MRT-Bildgebung von insbesondere kleinen Gelenken zu optimieren. Diese Aufgabe wird jeweils durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen und der Beschreibung angegeben.
Weitere Merkmale und Vorteile von möglichen Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Dabei zeigt:
1 Schleifenspulen auf einer Patientenliege,
2 zwei Schleifenspulen an einer Hand eines Patienten,
3 eine Anordnung wie die in 2 gezeigte im Querschnitt,
mit einem Finger einer Hand zwischen zwei Schleifenspulen,
4 schematisch ein MRT-System.
4 zeigt (insbesondere als Hintergrund) ein (in einem geschirmten Raum oder Faraday-Käfig F befindliches) bildgebendes Magnetresonanzgerät MRT 101 mit einer Ganzkörperspule 102 mit einem hier röhrenförmigen Raum 103 in welchen eine Patientenliege 104 mit einem Körper z.B. eines Untersuchungsobjektes (z.B. eines Patienten) 105 (mit oder ohne Lokalspulenanordnung 106) in Richtung des Pfeils z gefahren werden kann, um durch ein bildgebendes Verfahren Aufnahmen des Patienten 105 zu generieren. Auf dem Patienten ist hier eine Lokalspulenanordnung 106 angeordnet, mit welcher in einem lokalen Bereich (auch field of view oder FOV genannt) des MRT Aufnahmen von einem Teilbereich des Körpers 105 im FOV generiert werden können. Signale der Lokalspulenanordnung 106 können von einer z.B. über Koaxialkabel oder per Funk (167) etc an die Lokalspulenanordnung 106 anschließbaren Auswerteeinrichtung (168, 115, 117, 119, 120, 121 usw.) des MRT 101 ausgewertet (z.B. in Bilder umgesetzt, gespeichert oder angezeigt) werden.
Um mit einem Magnetresonanzgerät MRT 101 einen Körper 105 (ein Untersuchungsobjekt oder einen Patienten) mittels einer Magnet-Resonanz-Bildgebung zu untersuchen, werden verschiedene, in ihrer zeitlichen und räumlichen Charakteristik genauestens aufeinander abgestimmte Magnetfelder auf den Körper 105 eingestrahlt. Ein starker Magnet (oft ein Kryomagnet 107) in einer Messkabine mit einer hier tunnelförmigen Öffnung 103, erzeugt ein statisches starkes Hauptmagnetfeld B₀, das z.B. 0,2 Tesla bis 3 Tesla oder auch mehr beträgt. Ein zu untersuchender Körper 105 wird auf einer Patientenliege 104 gelagert in einen im Betrachtungsbereich FoV („field of view“) etwa homogenen Bereich des Hauptmagnetfeldes B0 gefahren. Eine Anregung der Kernspins von Atomkernen des Körpers 105 erfolgt über magnetische Hochfrequenz-Anregungspulse B1(x, y, z, t) die über eine hier als (z.B. mehrteilige = 108a, 108b, 108c) Körperspule 108 sehr vereinfacht dargestellte Hochfrequenzantenne (und/oder ggf. eine Lokalspulenanordnung) eingestrahlt werden. Hochfrequenz-Anregungspulse werden z.B. von einer Pulserzeugungseinheit 109 erzeugt, die von einer Pulssequenz-Steuerungseinheit 110 gesteuert wird. Nach einer Verstärkung durch einen Hochfrequenzverstärker 111 werden sie zur Hochfrequenzantenne 108 geleitet. Das hier gezeigte Hochfrequenzsystem ist lediglich schematisch angedeutet. Oft werden mehr als eine Pulserzeugungseinheit 109, mehr als ein Hochfrequenzverstärker 111 und mehrere Hochfrequenzantennen 108a, b, c in einem Magnet-Resonanz-Gerät 101 eingesetzt. Weiterhin verfügt das Magnet-Resonanz-Gerät 101 über Gradientenspulen 112x, 112y, 112z, mit denen bei einer Messung magnetische Gradientenfelder B_G(x, y, z, t) zur selektiven Schichtanregung und zur Ortskodierung des Messsignals eingestrahlt werden. Die Gradientenspulen 112x, 112y, 112z werden von einer Gradientenspulen-Steuerungseinheit 114 gesteuert, die ebenso wie die Pulserzeugungseinheit 109 mit der Pulssequenz-Steuerungseinheit 110 in Verbindung steht.
Von den angeregten Kernspins (der Atomkerne im Untersuchungsobjekt) ausgesendete Signale werden von der Körperspule 108 und/oder mindestens einer Lokalspulenanordnung 106 empfangen, durch zugeordnete Hochfrequenzvorverstärker 116 verstärkt und von einer Empfangseinheit 117 weiterverarbeitet und digitalisiert. Die aufgezeichneten Messdaten werden digitalisiert und als komplexe Zahlenwerte in einer k-Raum-Matrix abgelegt. Aus der mit Werten belegten k-Raum-Matrix ist mittels einer mehrdimensionalen Fourier-Transformation ein zugehöriges MR-Bild rekonstruierbar.
Für eine Spule, die sowohl im Sende- als auch im Empfangsmodus betrieben werden kann, wie z.B. die Körperspule 108 oder eine Lokalspule 106, wird die korrekte Signalweiterleitung durch eine vorgeschaltete Sende-Empfangs-Weiche 118 geregelt. Eine Bildverarbeitungseinheit 119 erzeugt aus den Messdaten ein Bild, das über eine Bedienkonsole 120 einem Anwender dargestellt und/oder in einer Speichereinheit 121 gespeichert wird. Eine zentrale Rechnereinheit 122 steuert die einzelnen Anlagekomponenten.
In der MR-Tomographie werden Bilder mit hohem Signal/Rauschverhältnis (SNR) heute in der Regel mit so genannten Lokalspulenanordnungen (Coils, Local Coils) aufgenommen. Dies sind Antennensysteme, die in unmittelbarer Nähe auf (anterior) oder unter (posterior) oder an oder in dem Körper 105 angebracht werden. Bei einer MR-Messung induzieren die angeregten Kerne in den einzelnen Antennen der Lokalspule eine Spannung, die dann mit einem rauscharmen Vorverstärker (z.B. LNA, Preamp) verstärkt und schließlich an die Empfangselektronik weitergeleitet wird. Zur Verbesserung des Signal/Rauschverhältnisses auch bei hochaufgelösten Bildern werden so genannte Hochfeldanlagen eingesetzt (1.5T–12T oder mehr). Wenn an ein MR Empfangssystem mehr Einzelantennen angeschlossen werden können, als Empfänger vorhanden sind, wird zwischen Empfangsantennen und Empfänger z.B. eine Schaltmatrix (auch RCCS genannt) eingebaut. Diese routet die momentan aktiven Empfangskanäle (meist die, die gerade im Field of View des Magneten liegen) auf die vorhandenen Empfänger. Dadurch ist es möglich, mehr Spulenelemente anzuschließen, als Empfänger vorhanden sind, da bei einer Ganzkörperabdeckung nur die Spulen ausgelesen werden müssen, die sich im FoV (Field of View) bzw. im Homogenitätsvolumen des Magneten befinden.
Als Lokalspulenanordnung 106 wird z.B. allgemein ein Antennensystem bezeichnet, das z.B. aus einem oder als Array-Spule aus mehreren Antennenelementen (insb. Spulenelementen) bestehen kann. Diese einzelnen Antennenelemente sind z.B. als Loopantennen (Loops), Butterfly, Flexspulen oder Sattelspulen ausgeführt. Eine Lokalspulenanordnung umfasst z.B. Spulenelemente, einen Vorverstärker, weitere Elektronik (Mantelwellensperren etc), ein Gehäuse, Auflagen und meistens ein Kabel mit Stecker, durch den sie an die MRT-Anlage angeschlossen wird. Ein anlagenseitig angebrachte Empfänger 168 filtert und digitalisiert ein von einer Lokalspule 106 z.B. per Funk etc empfangenes Signal und übergibt die Daten einer digitalen Signalverarbeitungseinrichtung die aus den durch eine Messung gewonnenen Daten meist ein Bild oder ein Spektrum ableitet und dem Nutzer z.B. zur nachfolgenden Diagnose durch ihn und/ oder Speicherung zur Verfügung stellt.
1–3 zeigen Ausgestaltungen erfindungsgemäßer Spulensysteme 106, die jeweils (genau) zwei Lokalspulen 106A, 106B umfassen.
Bei der Aufnahme von kleinen Gelenken G (wie z.B. einem MCP = Metacarpophalangealgelenk = einem Gelenk in den Fingergrund, oder einem PIP = Proximales Interphalangealgelenk = Fingermittelgelenk, usw.) kann ein nur kleiner, räumlicher Bereich von besonderem Interesse sein.
Eine erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Spulensystems umfasst z.B. jeweils zwei Lokalspulen 106A, 106B in Form von Schleifen-Spulen (auch als Loop-Coils bezeichnet, z.B. Lokalspulen mit z.B. runder Ausnehmung in der Mitte, z.B. mit einer kreisförmigen Antenne).
1 zeigt beispielhaft drei auf einer Patientenliege 104 liegende Schleifenspulen (Loop-Coils), von denen eine Schleifenspule (Loop-Coil) 106A einen Durchmesser von 4 cm aufweist. Als Spulensystem 106 kommen hier insbesondere zwei derartige kleine Schleifen-Spulen (Loop-Coils) 106A, 106B zum Einsatz, also Schleifen-Spulen (Loop-Coils) mit bis zu z.B. sechs oder bis zu vier cm Durchmesser D (z.B. Außendurchmesser oder lichter Innendurchmesser einer Ausnehmung Aus oder Antennendurchmesser). Eine derartige vier cm Durchmesser aufweisende Schleifen-Spule (Loop-Coil) kann auch eine zumindest intern bekannte Standard-Spule für MRT-Systeme 101 sein.
2 zeigt einen gleichzeitigen Einsatz von zwei solchen Schleifen-Spulen 106A, 106B (mit Anschlusskabeln AK1, AK2 oder Funkanschluss), welche geeignet um die durch MRI-Bildgebung zu untersuchende Anatomie (H; F1; G) angebracht sind, was einen räumlich eingeschränkten MRT-Bildgebungs-Bereich mit hoher räumlicher Auflösung und/oder hoher Signalintensität in der MRT-Bild-Aufnahme erlauben kann.
Bei z.B. MCP-Aufnahmen kann eine Schleifen-Spule auf der Handoberfläche einer Hand H (eines Patienten 105), die andere in der Handinnenfläche positioniert werden jeweils über dem entsprechenden Gelenk/Gelenken.
Z.B. kann wie in 2 gezeigt eine Schleifenspule 106A an der Handoberfläche und/oder der Oberseite mindestens eines Fingers F1 einer (auf einer hier U-förmigen Auflage UK auf einer Patientenliege 104 mit Pflastern oder einem Kissen S etc fixiert liegenden) Hand H (eines Patienten 105) positioniert und mit Klebeband K1, K2 etc fixiert werden, und die andere Schleifenspule 106B an der Handinnenfläche und/oder der Unterseite mindestens eines Fingers F1 positioniert und mit Klebeband etc fixiert werden.
3 zeigt ein Spulensystem 106 wie das in 2 gezeigte im Querschnitt, wobei von Fingern F1, F2, F3, F4 einer Hand (H) ein Finger F1 zwischen zwei Schleifenspulen 106A, 106B angeordnet ist, wobei von einem Gelenk G des Fingers F1 durch MRT-Bildgebung mit den Schleifenspulen 106A, 106B und dem MRT 101 (mindestens) ein MRT-Bild angefertigt werden kann.
Die Schleifen-Spulen 106A, 106B sind hier vor und während einer MRT-Bildgebung nicht miteinander verbunden (nicht aneinander festgelegt oder aneinander befestigt), wobei sie hier zwei auch voneinander unabhängig verwendbare Schleifen-Spulen 106A, 106B sind, die hier einzeln im Bereich G; F1; H des zu untersuchenden Gelenks G angeordnet und ggf. befestigt K1, K2 werden können.
Durch den Einsatz von zwei Schleifen-Spulen (Loop-Coils) kann zudem auch z.B. ein paralleles Bildgebungsverfahren (wie Grappe/Grappa oder Sense) verwendet werden. Eine Aufnahme mit einem zwei Schleifenspulen (Loop-Coils) 106A, 106B umfassenden Lokalspulensystem (106 umfassend 106A und 106B) könnte im Vergleich zu z.B. einer Flex-Spule eine höhere Signalintensität, höhere Auflösung und kürzere Messzeit möglich werden.
Ein erfinderischer Aspekt einer Ausgestaltung der Erfindung kann im parallelen Einsatz von zwei Schleifenspulen (= “Loop-Coils“) gesehen werden, ggf. mit einer geeigneten Positionierung am zu untersuchenden Bereich G zur MRT-Aufnahme von kleinen Gelenken G, z.B. indem eine Schleifenspule über den Aufnahmebereich und/oder das aufzunehmende Gelenk G gelegt wird und eine darunter, wobei z.B. auch eine Fixierung am Gelenk während einer MRT-Untersuchung mit einer Klammer oder einem Klebeband oder einer Halterung oder anderen Hilfsmitteln möglich ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10314215 B4 [0002]

Claims

Lokalspulensystem (106) für ein bildgebendes MRT-System (101), dadurch gekennzeichnet, dass das Lokalspulensystem (106) zwei Schleifen-Spulen (106A, 106B) aufweist.
Lokalspulensystem (106) nach Anspruch 1, dass das Lokalspulensystem (106) eine oder mehrere Schleifen-Spulen (106A, 106B) mit jeweils einem Durchmesser (D) der Schleifen-Spulen (106A, 106B) von weniger als sechs cm, insbesondere weniger als vier cm aufweist.
Lokalspulensystem (106) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dass die Schleifen-Spulen (106A, 106B) jeweils eine Antenne (Ant) aufweisen, die jeweils eine Ausnehmung (Aus) in den Schleifen-Spulen (106A, 106B) kreisförmig umgibt.
Lokalspulensystem (106) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dass das Lokalspulensystem (106) eine oder mehrere Schleifen-Spulen (106A, 106B) mit jeweils einem Durchmesser (D) von weniger als sechs cm, insbesondere maximal vier cm aufweist.
Lokalspulensystem (106) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lokalspulensystem (106) ein Gelenk-MRT-Aufnahme-Lokalspulensystem ist, insbesondere für ein kleines Gelenk (G) und/oder Gelenk (G) mit weniger als zwei oder drei cm Durchmesser eines Untersuchungsobjekts (105) und/oder ein Fingergelenk.
Lokalspulensystem (106) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lokalspulensystem (106) ein MCP-Gelenk-Lokalspulensystem (106) für eine MRT-Bildgebung an einem MCP-Fingergelenk ist.
Lokalspulensystem (106) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dass die Schleifen-Spulen (106A, 106B) des Lokalspulensystems (106) im Zustand einer MRT-Bildgebung mit einem MRT (101) so angeordnet sind, dass zwischen ihnen der durch MRT-Bildgebung zu untersuchende Bereich (G) eines Untersuchungsobjekts (105) angeordnet ist, insbesondere ein Gelenk (G).
Lokalspulensystem (106) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dass die Schleifen-Spulen (106A, 106B) des Lokalspulensystems (106) im Zustand einer MRT-Bildgebung mit einem MRT (101) an einem Gelenk (G) und/oder einem Finger (F1) und/oder einer Hand angeordnet und/ oder befestigt (K1, K2) sind.
Lokalspulensystem (106) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifen-Spulen (106A, 106B) vor und / oder während einer MRT-Bildgebung nicht aneinander befestigt sind.
Verfahren zur MRT-Bildgebung an einem Gelenk (G) eines Untersuchungsobjekts (105), wobei ein Lokalspulensystem (106) mit zwei Schleifen-Spulen (106A, 106B) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Lokalspulensystem (106) eine oder mehrere Schleifen-Spulen (106A, 106B) mit jeweils einem Durchmesser der Schleifen-Spulen (106A, 106B) von weniger als sechs cm, insbesondere maximal vier cm verwendet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10–11, dadurch gekennzeichnet, dass Schleifen-Spulen (106A, 106B) mit einer im Schnitt kreisförmigen Antenne (Ant) verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10–12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lokalspulensystem (106) verwendet wird, dass ein Gelenk-Aufnahmespulensystem ist, insbesondere für ein kleines Gelenk (G) und/oder Gelenk (G) mit weniger als zwei oder drei cm Durchmesser eines Untersuchungsobjekts (105) und/oder Fingergelenk.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10–13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lokalspulensystem (106) verwendet wird, das ein MCP-Gelenk-Lokalspulensystem (106) für eine MRT-Bildgebung an einem MCP-Fingergelenk ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10–14, dass die Schleifen-Spulen (106A, 106B) des Lokalspulensystems (106) im Zustand einer MRT-Bildgebung des MRT (101) so angeordnet sind, dass zwischen ihnen der durch MRT-Bildgebung zu untersuchende Bereich eines Untersuchungsobjekts angeordnet ist, insbesondere ein Gelenk (G).
Verfahren nach einem der Ansprüche 10–15, dass die Schleifen-Spulen (106A, 106B) des Lokalspulensystems (106) im Zustand einer MRT- Bildgebung des MRT (101) an einem Gelenk (G) und/oder einem Finger (F1) und/oder einer Hand (H) angeordnet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10–16, dadurch gekennzeichnet, dass im Zustand einer MRT-Bildgebung des MRT (101) eine der Schleifen-Spulen (106A, 106B) über einem Gelenk (G) und/oder einer Hand angeordnet ist, und eine der Schleifen-Spulen (106A, 106B) unter dem Gelenk (G) und/oder einer Hand angeordnet ist.