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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für einen Magnetresonanztomographen zur Energieversorgung von elektrischen Schaltungen auf einer bzw. mehrere Lokalspulen über eine bzw. mehrere im Magnetresonanztomographen angebrachte Sendespulen.
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Die Magnetresonanztomographie (MRT, kurz auch MR; auch Kernspintomographie genannt; englisch: MRI für Magnetic Resonance Imaging) ist ein bildgebendes Verfahren, das vor allem in der medizinischen Diagnostik zur Darstellung von Struktur und Funktion der Gewebe und Organe im Körper eingesetzt wird. Es basiert physikalisch auf den Prinzipien der Kernspinresonanz und wird daher auch als Kernspintomographie bezeichnet. Allgemeine Details finden sich z.B. unter http://de.wikipedia.org/wiki/Magnetresonanztomographie.
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Mit der MRT kann man Schnittbilder des menschlichen (oder tierischen) Körpers erzeugen, die eine Beurteilung der Organe und vieler krankhafter Organveränderungen erlauben. Die Magnetresonanztomographie basiert auf starken Magnetfeldern sowie elektromagnetischen Wechselfeldern im Radiofrequenzbereich, mit denen bestimmte Atomkerne (meistens die Wasserstoffkerne/Protonen) im Körper resonant angeregt werden, die dann im Empfängerstromkreis elektrische Signale induzieren. Im Gerät wird keine belastende Röntgenstrahlung oder andere ionisierende Strahlung erzeugt oder genutzt. Eine wesentliche Grundlage für den Bildkontrast sind unterschiedliche Relaxationszeiten verschiedener Gewebearten. Daneben trägt auch der unterschiedliche Gehalt an Wasserstoff-Atomen in verschiedenen Geweben (z. B. Muskel, Knochen) zum Bildkontrast bei.
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Um anhand der MRT ein Bild zu gewinnen, d.h. eine Magnetresonanzaufnahme eines Untersuchungsobjekts zu erzeugen, wird zunächst der Körper bzw. das zu untersuchende Körperteil des Patienten einem möglichst homogenen statischen Grundmagnetfeld ausgesetzt werden, welches von einem Grundfeldmagneten des Magnetsystems der Magnetresonanztomographie-Vorrichtung erzeugt wird. Diesem Grundmagnetfeld werden während der Aufnahme der Magnetresonanzbilder schnell geschaltete Gradientenfelder zur Ortskodierung überlagert, die von sogenannten Gradientenspulen des Magnetsystems erzeugt werden. Außerdem werden mit einer Hochfrequenzantenne der Magnetresonanztomographie-Vorrichtung HF-Pulse einer definierten Feldstärke in das Untersuchungsvolumen eingestrahlt, in dem sich das Untersuchungsobjekt befindet. Hierzu weist die Magnetresonanztomographie-Vorrichtung üblicherweise eine fest eingebaute Hochfrequenzantenne, die sogenannte Ganzkörperspule, auf. Mittels dieser HF-Pulse werden die Atome im Untersuchungsobjekt derart angeregt, dass sie um einen sogenannten "Anregungsflipwinkel" aus ihrer Gleichgewichtslage, die parallel zu dem Grundmagnetfeld verläuft, ausgelenkt werden. Hierdurch lässt sich die Richtung des Grundmagnetfelds ermitteln. Die dadurch erzeugten Magnetresonanzsignale werden meist von mindestens einer nicht ortsfesten Lokalspule erfasst und einer weiteren Verarbeitung zugänglich gemacht. Die Lokalspule ist dabei möglichst nahe an dem Patienten angeordnet, z.B. auf dem Patienten abgelegt (vgl. auch
DE 10 2009 004 183 A1 ).
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Bisher werden die MR-Lokalspulen kabelgebunden mit einem Gleichstrom versorgt.
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Hierbei ist es von Nachteil, dass die für die Versorgung der Lokalspulen benötigten Kabel bei der Untersuchung des Patienten unhandlich und hinderlich sind. Weiterhin können bei unsachgemäßem Gebrauch die Kabel, die Befestigungen oder auch die Lokalspulen beschädigt werden, was eine kostenintensive Reparatur und oft einen vorübergehenden Ausfall der MRT-Vorrichtung bedingt. Zusätzlich stellt ein beschädigtes Kabel ein Sicherheitsrisiko für den Patienten dar.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die vorstehend genannten Nachteile zu vermeiden und insbesondere eine Lösung anzugeben anhand derer die Durchführung von MRT-Untersuchungen vereinfacht wird.
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Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
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Zur Lösung der Aufgabe wird eine Magnetresonanztomographie-Vorrichtung vorgeschlagen
- – mit einem Magnetsystem zur Erzeugung eines Gradientenfelds,
- – mit mindestens einer Lokalspule, die auch zum Empfang eines Magnetresonanzsignals ausgebildet ist,
- – mit einer Sendespule, wobei anhand der Sendespule die mindestens eine Lokalspule mit elektrischer Energie versorgbar ist.
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Durch die drahtlose Versorgung der Lokalspule mit elektrischer Energie ist es möglich, dass von der Lokalspule ein Messsignal an einen MRT-Empfänger der Vorrichtung übertragen wird. Die Übertragung des Messsignals kann entweder über ein Kabel oder drahtlos erfolgen. Durch die drahtlose Energieversorgung der Mess-Schaltung mit der Lokalspule ist es möglich, dass keine separate Versorgungsleitung oder Trennschaltungen für die Gleichleistung benötigt wird, die bei dem Umgang mit einem Träger, der die Lokalspule aufweist, hinderlich wäre oder das Messsignal verschlechtert. Dies ermöglicht einen deutlich vielseitigeren Umgang mit dem Träger; weiterhin ist es von Vorteil, dass weder durch den Patienten noch durch das Bedienpersonal die Versorgungsleitung beschädigt werden kann.
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Vorzugsweise weist die Lokalspule eine Empfangsantenne mit einem Verstärker (z.B. eine Mess-Elektronik) auf. Beispielsweise erfolgt die Energieversorgung des Verstärkers über mindestens eine Sendespule in der Liege. Dass Messsignal kann dabei sowohl per Kabel oder per Funk übermittelt werden.
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Eine Weiterbildung ist es, dass die Lokalspule derart eingerichtet ist, dass ein von der Sendespule bereitgestelltes Wechselsignal aufnehmbar ist, wobei ein Gleichrichter vorgesehen ist, anhand dessen das aufgenommene Wechselsignal gleichrichtbar ist und wobei anhand des gleichgerichteten Wechselsignals die Lokalspule und/oder eine Messeinheit mit elektrischer Energie versorgbar ist.
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Die Messeinheit ist vorzugsweise zusammen mit mindestens einen Lokalspule auf oder in einem Träger angeordnet, der z.B. auf einen Patienten gelegt werden kann.
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Eine andere Weiterbildung ist es, dass zusätzlich mindestens eine Empfangsspule vorgesehen ist, anhand derer das von der Sendespule bereitgestellte Wechselsignal aufnehmbar ist, wobei anhand des aufgenommenen Wechselsignals die mindestens eine Lokalspule (und somit insbesondere die Messeinheit) mit elektrischer Energie versorgbar ist.
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Insbesondere ist es eine Weiterbildung, dass die Sendespule in einer Liege der Vorrichtung angeordnet ist, wobei die Liege insbesondere beweglich ausgeführt ist und in einen Messraum der Vorrichtung einführbar ist.
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Auch ist es eine Weiterbildung, dass die Sendespule in einem Messraum der Vorrichtung angeordnet ist.
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Auch ist es eine Weiterbildung, dass die Sendespule in einem Messraum der Vorrichtung angeordnet und größer als dessen FOV (Field of View = Sichtfeld des Geräts) ist.
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Beispielsweise kann die Sendespule in dem Zylinder, der den Messraum umgibt, angeordnet sein.
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Ferner ist es eine Weiterbildung, dass mehrere Sendespulen vorgesehen sind.
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Im Rahmen einer zusätzlichen Weiterbildung ist die mindestens eine Lokalspule auf, in oder an einem Träger angeordnet, wobei von dem Träger kabellos Daten an die Vorrichtung übermittelbar sind.
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Beispielsweise umfasst hierfür die Vorrichtung einen MRT-Empfänger oder ein MRT-Empfangssystem zum Empfang der Daten. Die Daten können von einem Rechner der MRT-Vorrichtung oder einer anderen Vorrichtung weiterverarbeitet werden.
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Eine nächste Weiterbildung besteht darin, dass der Träger derart ausgestaltet ist, dass er auf oder an einem Patienten anordenbar ist.
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Eine Ausgestaltung ist es, dass die Vorrichtung über ein MR-Empfangssystem verfügt anhand dessen die Messdaten aufnehmbar sind.
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Eine Ausführungsform besteht darin, dass die Sendespule mit einer Frequenz betreibbar ist, die von einer MR-Messfrequenz verschieden ist.
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Eine nächste Ausgestaltung ist es, dass die Sendespule mindestens eine Bandsperre aufweist, wobei die Bandsperre eine Frequenz oder einen Frequenzbereich aufweist, die bzw. der der MR-Messfrequenz entspricht.
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Hierdurch wird erreicht, dass sich Energieübertragung zu der mindestens einen Lokalspule und MRT-Messung gegenseitig kaum oder gar nicht stören.
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Auch ist es eine Ausgestaltung, dass die Sendespule mit unterschiedlich hoher elektrischer Wechselleistung sendet in Abhängigkeit von der Qualität der Messergebnisse und/oder in Abhängigkeit von einer Information, die über die mindestens eine Lokalspule bereitstellbar oder abrufbar ist.
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Somit kann anhand der Qualität der MRT-Messung auf die benötigte Energie, die von der Sendespule bereitzustellen ist, rückgeschlossen werden und diese Energie ggf. geeignet angepasst werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine Übertragung von der Lokalspule oder der Messeinheit, die zusammen mit der Lokalspule verortet ist, erfolgen, anhand derer eine Anpassung der von der Sendespule bereitgestellten Energie gefordert wird oder anhand derer auf eine solche Anpassung rückgeschlossen werden kann.
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Ferner wird die obige Aufgabe gelöst mittels einer Liege einer Magnetresonanztomographie-Vorrichtung, die vorzugsweise beweglich in einen Messraum der Vorrichtung ein- und ausführbar ausgeführt ist,
- – mit mindestens einer Sendespule zur Übertragung elektrischer Energie an mindestens eine Lokalspule der Magnetresonanztomographie-Vorrichtung,
- – mit mindestens einer Empfangsspule, anhand derer MRT-Messsignale aufnehmbar sind,
- – wobei die Sendespule eine Bandsperre aufweist in einem Frequenzbereich der MRT-Messsignale.
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Wie vorstehend ausgeführt ist die Lokalspule vorzugsweise auf einem Träger angeordnet und drahtlos mit der MRT-Vorrichtung koppelbar. Vorteilhaft ist somit keine Leitung zur Energieversorgung der Lokalspule nötig. Die obigen Ausführungen betreffend die MRT-Vorrichtung gelten entsprechend auch für die Liege.
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Die vorstehend genannte Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zur Energieversorgung mindestens einer Lokalspule einer Magnetresonanztomographie-Vorrichtung, wobei eine Sendespule vorgesehen ist, anhand derer die mindestens eine Lokalspule mit elektrischer Energie versorgt wird.
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Die vorstehenden Ausführungen betreffend die Vorrichtungen gelten für das Verfahren entsprechend.
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Die beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Magnetresonanztomographie-Vorrichtung mit einem Scanner, einer Liege und einer Auswerteeinheit;
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2 eine beispielhafte Anordnung einer Sendespule, die in der Liege der MRT-Vorrichtung zur Versorgung der mindestens einen Lokalspule mit elektrischer Energie vorgesehen sein kann.
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Es wird vorgeschlagen, mindestens eine Sendespule in oder in der Nähe der Auflagefläche des Patienten, z.B. der für die MRT-Untersuchung eingesetzten Liegen, vorzusehen. Diese mindestens eine Sendespule erzeugt ein vorgegebenes Wechselfeld.
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Das von der Sendespule erzeugte Wechselfeld kann von einer Lokalspule (bzw. von mehreren Lokalspulen) und/oder von einer zusätzlich vorgesehenen Empfangsspule (bzw. von mehreren solchen Empfangsspulen), die zusammen mit der Lokalspule verortet ist, aufgenommen werden. Vorzugsweise befinden sich hierzu die mindestens eine Lokalspule und/oder die mindestens eine Empfangsspule im Magnetfeld der Sendespule, so dass eine Energieübertragung von der Sendespule an die mindestens eine Lokalspule, ggf. über die mindestens eine Empfangsspule, erfolgen kann.
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Das aufgenommene Wechselfeld wird gleichgerichtet und zur Energieversorgung der mindestens einen Lokalspule genutzt.
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Auf diesem Wege, also von der Sendespule zu der mindestens eine Lokalspule und/oder der mindestens einen Empfangsspule können zusätzliche Signale (z.B. Informationen, Daten) übertragen werden. Beispielsweise kann anhand solcher Signale eine Synchronisation und/oder Einstellung von Schaltungen erfolgen.
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Die mindestens eine Sendespule kann in der Liege des Patienten oder auch in dem Tomographen, z.B. in einem Messraum des Tomographen, angeordnet sein.
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Der Einsatz von mindestens einer Sendespule in der Liege zur Energieversorgung der Lokalspulen hat den Vorteil, dass eine derartige Integration und Versorgung kostengünstig hergestellt und/oder bereitgestellt werden kann. Ein anderer Vorteil besteht darin, dass keine winkelabhängigen Phasen für die Taktübertragung erforderlich sind.
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1 zeigt eine Magnetresonanztomographie-Vorrichtung 101 (auch bezeichnet als MRT-Vorrichtung) mit einem Scanner bzw. Tomographen 102. Der Tomograph 102 weist einen Messraum 103 auf, der auch als "Bore" bezeichnet wird. In diesen Messraum 103 lässt sich eine Liege 104 einführen, auf der ein Patient 105 positioniert werden kann, um in dieser Position Rohdaten zur Rekonstruktion von Volumenbilddaten aufzunehmen. Hierzu kann mit Hilfe des stationären Magnetsystems ein Magnetresonanzsignal im Gewebe des Körpers des Patienten 105 erzeugt werden, das mit Hilfe mindestens einer Lokalspule 106, die auf einem Träger 107 angeordnet ist, empfangen wird.
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Bei dem Träger 107 kann es sich um eine beliebige Konstruktion handeln, die auf den Patienten 105 oder ein Körperteil des Patienten 105 gelegt werden kann und die mindestens eine Lokalspule 106 aufweist.
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In 2 ist eine schematische Anordnung einer Sendespule 108 dargestellt, wie sie beispielsweise in der Liege 104 angeordnet (z.B. integriert) sein kann. Die Sendespule 108 weist mehrere Bandsperren 109 auf, die vorzugsweise im Frequenzbereich der MR-Messung (z.B. bei 123 MHz) liegen, um so die MR-Messung möglichst wenig zu beeinflussen. Beispielsweise kann die Sendespule 108 über ein Wechselsignal mit einer Frequenz von z.B. 5 MHz und einer Leistung von z.B. 30 W betrieben werden. Die Einspeisung des Wechselsignals kann beispielsweise über eine Einspeiseeinheit 110 erfolgen.
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In 2 sind ferner eine Vielzahl von Spulen 113 angedeutet wie sie z.B. auf dem Träger 107 als Lokalspulen und/oder als Empfangsspulen für den Empfang der elektrischen Leistung von der Sendespule 108 vorgesehen sein können. Jede der in 2 symbolisch angedeuteten Spulen 113 kann wie folgt ausgeführt sein: Die Spule 113 kann mindestens ein Filter, z.B. eine Bandsperre mit einer Induktivität, die parallel zu einem Kondensator angeordnet ist, aufweisen. Die Spule 111 kann eine oder mehrere Windungen aufweisen und ist nicht elektrisch kurzgeschlossen, sondern z.B. mit einem Gleichrichter und/oder einem Verstärker verbunden. Auch ist es möglich, dass mehrere der Spulen 113 in der beschriebenen Art und Weise mit einem Gleichrichter und/oder einem oder mehreren Verstärkern verbunden sind. Das gleichgerichtete und/oder verstärkte Signal wird dann zum Betrieb der Elektronik verwendet, die ein Messsignal bereitstellt.
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Auf die gleiche Art kann neben der Übertragung der elektrischen Energie auch eine Datenübertragung von der Sendespule an die Lokal- und/oder Empfangsspulen erfolgen. Beispielsweise kann hierzu das elektrische Signal entsprechend moduliert und von einer Elektronik, die mit der Lokalspule verbunden ist, entsprechend demoduliert werden. Hierbei sei angemerkt, dass die Lokalspule und/oder eine separate Empfangsspule zum Empfang des von der Sendespule übermittelten Signals ausgeführt sein kann/können. Mit anderen Worten kann die elektrische Energieversorgung der Lokalspule allein durch diese oder durch eine Empfangsspule, die in der Nähe der Lokalspule, vorzugsweise auf dem Träger mit der Lokalspule, angeordnet ist, sichergestellt werden. Grundsätzlich können auch mehrere Lokalspulen und/oder mehrere Empfangsspulen vorgesehen sein.
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Weiterhin kann anhand der Lokal- und/oder Empfangsspulen bestimmt werden, welche Energie von der Sendespule 108 bereitgestellt wurde. Beispielsweise kann das Signal mindestens einer Lokal- oder Empfangsspule verstärkt und/oder zur MRT-Messung eingesetzt werden. Auch kann z.B. eine Rückmeldung über die Höhe der von der Sendespule 108 bereitgestellten Energie erfolgen, entweder mittels expliziter Signalübertragung von dem Träger 107 oder anhand der von der MRT-Vorrichtung festgestellten Signalstärke oder -güte des gemessenen Signals. Entsprechend kann die Leistung, die von der Sendespule 108 bereitgestellt wird, reduziert oder erhöht werden. Dies ist besonders von Vorteil, wenn Köperteile des Patienten 105 untersucht werden sollen, für die beispielsweise eine geringe Menge elektrischer Energien für eine qualitativ gute Messung ausreicht.
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Die MRT-Vorrichtung 101 weist vorzugsweise ferner Mittel auf zur drahtlosen Signalübertragung von dem Träger 107 (umfassend die Lokalspule(n), die Empfangsspule(n) und/oder weitere Magnetfeldsensoren), also von der an dem Patienten 105 angeordneten Messeinheit, zu einem MR-Empfangssystem (nicht dargestellt), das z.B. in dem Messraum 103, der Liege 104 oder an einem sonstigen Ort der MRT-Vorrichtung 101 angeordnet ist.
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Messdaten 111 werden beispielsweise von dem Tomographen 102 an eine Verarbeitungs- oder Auswerteeinheit 112 weitergeleitet. Hierbei kann es sich um einen einzelnen Computer oder um eine Vielzahl von Computern handeln, die z.B. in einem Netzwerk angeordnet sind. Insbesondere ist die Verarbeitungs- oder Auswerteeinheit 112 räumlich oder baulich getrennt von dem Tomographen 102 (z.B. in einem separaten Raum) ausgeführt, um den Einfluss des Magnetfelds gering zu halten.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch das mindestens eine gezeigte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009004183 A1 [0004]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- http://de.wikipedia.org/wiki/Magnetresonanztomographie [0002]
