DE102013214880A1

DE102013214880A1 - Magnetresonanzgerät

Info

Publication number: DE102013214880A1
Application number: DE102013214880.1A
Authority: DE
Inventors: Mathias Blasche; Thorsten Feiweier; Matthias Gebhardt; Marcel Kruip; Karsten Wicklow
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2013-07-30
Filing date: 2013-07-30
Publication date: 2015-02-05
Also published as: US20150038830A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Magnetresonanzgerät (1) mit mindestens einem Hauptfeldmagnet (2) und Gradientenspulen (3). Damit das erfindungsgemäße Magnetresonanzgerät (1) dem Patienten (8) und behandelnden Personen erweiterten Freiraum bietet, weist das Magnetresonanzgerät (1) mindestens einen Hauptfeldmagnet (2) auf, welcher zur Erzeugung eines Magnetvolumens vorgesehen ist. Das Magnetvolumen weist einen Bildgebungsbereich (4) auf, welcher entlang einer durch den Hauptfeldmagnet (2) definierten Längsachse (5) aus dem Zentrum des Hauptfeldmagneten (2) verschoben ist. Weiterhin weist das Magnetresonanzgerät (1) Gradientenspulen (3) auf. Die Gradientenspulen (3) weisen in Richtung der durch den Hauptfeldmagnet (2) definierten Längsachse (5) eine dem Hauptfeldmagnet (2) abgewandte erste Seite (13) und eine dem Hauptfeldmagnet (2) zugewandte zweite Seite (14) auf. Dabei weisen die Gradientenspulen auf der abgewandten ersten Seite (13) einen Querschnitt mit größerer Fläche als auf der zugewandten zweiten Seite (14) auf. Die Gradientenspulen (3) sind zur Erzeugung veränderlicher magnetischer Gradientenfelder vorgesehen, wobei die Gradientenfelder zur Magnetresonanz-Bildgebung im Bildgebungsbereich (4) des Magnetvolumens vorgesehen sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Magnetresonanzgerät mit mindestens einem Hauptfeldmagnet und Gradientenspulen.
Magnetresonanzgeräte werden eingesetzt, um Schnittbilder des Körpers eines Patienten zu erzeugen, welche einer behandelnden Person Informationen über den derzeitigen anatomischen und/oder physiologischen Zustand des Patienten bereitstellen.
Übliche Magnetresonanzgeräte enthalten mindestens einen Hauptfeldmagnet, welcher ein Magnetvolumen erzeugt, das einen Bildgebungsbereich aufweist, welcher zur Magnetresonanz-Bildgebung geeignet ist. Weiterhin enthalten Magnetresonanzgeräte Gradientenspulen, welche veränderliche magnetische Gradientenfelder erzeugen, welche für die Ortskodierung des Magnetresonanz-Signals benötigt werden.
Der für die Magnetresonanz-Bildgebung geeignete Bildgebungsbereich des Magnetvolumens von herkömmlichen Magnetresonanzgeräten befindet sich im Zentrum des Hauptfeldmagneten. Aus diesem Grund ist die Körperregion, von der Magnetresonanz-Aufnahmen erstellt werden, in der Regel von außen schwer zugänglich und räumlich beengt.
Aus US 6,140,900 ist asymmetrischer supraleitender Magnet zur Magnetresonanz-Bildgebung bekannt, welcher einen Bildgebungsbereich aufweist, der an einem Ende des Magneten lokalisiert ist. Der Magnet zur Magnetresonanz-Bildgebung ist dafür vorgesehen, die Platzangst, die manche Patienten während einer Magnetresonanz-Untersuchung empfinden, zu vermindern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Magnetresonanzgerät anzugeben, welches gegenüber einem konventionellen Magnetresonanzgerät dem Patienten und behandelnden Personen erweiterten Freiraum bietet.
Diese Aufgabe wird durch ein Magnetresonanzgerät gelöst, das mindestens einem Hauptfeldmagnet aufweist, welcher zur Erzeugung eines Magnetvolumens vorgesehen ist, wobei das Magnetvolumen einen Bildgebungsbereich aufweist, wobei der Bildgebungsbereich entlang einer durch den Hauptfeldmagnet definierten Längsachse aus dem Zentrum des Hauptfeldmagneten verschoben ist. Weiterhin weist das Magnetresonanzgerät Gradientenspulen auf, welche in Richtung der durch den Hauptfeldmagnet definierten Längsachse eine dem Hauptfeldmagnet abgewandte erste Seite und eine dem Hauptfeldmagnet zugewandte zweite Seite aufweisen, wobei die Gradientenspulen auf der abgewandten ersten Seite einen Querschnitt mit größerer Fläche als auf der zugewandten zweiten Seite aufweisen und die Gradientenspulen zur Erzeugung veränderlicher magnetischer Gradientenfelder vorgesehen sind, wobei die Gradientenfelder zur Magnetresonanz-Bildgebung im Bildgebungsbereich des Magnetvolumens vorgesehen sind.
Die durch den Hauptfeldmagnet definierte Längsachse kann eine Symmetrieachse sein, bezüglich welcher die magnetfelderzeugenden Elemente des Hauptfeldmagneten symmetrisch angeordnet sind. Das Magnetvolumen kann dabei achsensymmetrisch, zum Beispiel auch konisch, bezüglich der durch den Hauptfeldmagnet definierten Längsachse ausgebildet sein. Das Magnetvolumen kann asymmetrisch bezüglich mindestens einer Achse ausgebildet sein, welche senkrecht zu der durch den Hauptfeldmagnet definierten Längsachse ausgerichtet ist. Das Magnetvolumen kann im Bildgebungsbereich ausreichend homogen sein, damit von einem im Bildgebungsbereich positionierten Körperbereich eines Patienten Magnetresonanz-Schnittbilder erzeugt werden können, welche einer behandelnden Person diagnostische Informationen liefern können. Ausreichend homogen kann der Bildgebungsbereich bereits sein, wenn er eine Homogenität, beziehungsweise einen Homogenitätswert, von größer als 12 ppm, insbesondere größer als 16 ppm, insbesondere größer als 20 ppm aufweist. Für Spezialanwendungen kann generell eine geringe Homogenität des Bildgebungsbereichs ausreichend sein, welche sich in einem größeren Homogenitätswert wiederspiegelt. Der Bildgebungsbereich des Magnetvolumens kann ein homogener Bereich des Magnetvolumens sein. Die besagte Homogenität muss nicht für den gesamten Bildgebungsbereich vorliegen. Es können mehrere, insbesondere mehr als zwei, insbesondere mehr als vier, insbesondere mehr als sechs, möglicherweise aber auch noch mehr, Teilvolumina vorliegen, welche zusammen das gesamte Bildgebungsvolumen abdecken und jedes eine eigene besagte Homogenität aufweist. Eine spezifische Einstellung der durch die Gradientenspulen erzeugten Gradientenfelder für die einzelnen Teilvolumina mit ihrer eigenen Homogenität kann dann die für die zur Erzeugung von diagnostischen Magnetresonanz-Schnittbildern benötigte Homogenität im gesamten Bildgebungsbereich herstellen. Die Teilvolumina können quaderförmig sein oder auch entsprechend der Magnetcharakteristik schalensegmentförmig ausgebildet sein.
Die Form der Gradientenspulen weicht von der üblichen Form eines Zylindermantels ab. Die Form der Gradientenspulen wird dabei von der Einfassung der Gradientenspulen, in welche die Leiterbahnen der Gradientenspulen integriert sind, definiert. Die Gradientenspulen sind derart angeordnet, dass sie eine sich in Richtung der durch den Hauptfeldmagnet definierten Längsachse räumlich öffnende Konfiguration haben. Die Öffnung der Gradientenspulen kann insbesondere dabei von der dem Hauptfeldmagnet zugewandten zweiten Seite zu der dem Hauptfeldmagnet abgewandten ersten Seite hin erfolgen. Die erste Seite der Gradientenspulen kann dabei entlang der Längsachse weiter entfernt vom Zentrum des Hauptfeldmagneten sein als die zweite Seite der Gradientenspulen. Die Gradientenspulen können dabei achsensymmetrisch bezüglich der durch den Hauptfeldmagnet definierten Längsachse angeordnet sein. Die Gradientenspulen können damit asymmetrisch bezüglich mindestens einer Achse angeordnet sein, welche senkrecht zu der durch den Hauptfeldmagnet definierten Längsachse ausgerichtet ist. Die durch die Gradientenspulen erzeugten Gradientenfelder müssen eine Ortskodierung des Magnetresonanz-Signals im Bildgebungsbereich des Magnetvolumens in drei unabhängigen Raumrichtungen ermöglichen.
Die Kombination aus einem Magnetvolumen mit einem verschobenen Bildgebungsbereich und der geöffneten Konfiguration der Gradientenspulen erlaubt eine die Aufnahme von Magnetresonanz-Schnittbildern von einem Körperbereich eines Patienten, welche im Bildgebungsbereich des Magnetvolumens positioniert ist. Dabei sind der Hauptfeldmagnet und die Gradientenspulen gegenseitig aufeinander optimiert. Dabei können beispielsweise die durch die Gradientenspulen erzeugten magnetischen Gradientenfelder eine Inhomogenität des Magnetvolumens im Bildgebungsbereich oder in einem Teil des Bildgebungsbereichs kompensieren.
Weiterhin ermöglicht die vorliegende Konfiguration des Magnetvolumens und der Gradientenspulen einen vereinfachten Zugang zum untersuchten Körperbereich des Patienten. Weiterhin wird dem Patienten mehr Freiraum zur Verfügung gestellt. Dadurch ist das Magnetresonanzgerät geeignet zur Aufnahme von Magnetresonanz-Schnittbildern des Beckenbereichs einer schwangeren Frau unmittelbar vor oder während der Geburt des Kindes. Dies ist beim Auftreten von Komplikationen für die schwangere Frau oder das Kind während der Geburt des Kindes vorteilhaft. Während viele Risikofaktoren für einen gestörten Geburtsverlauf mittels Ultraschall vor der Geburt festgestellt werden, ist während der Geburt ist jedoch die Bildgebung mittels Ultraschall nicht aussagekräftig. Ein Grund dafür ist, dass Knochenstrukturen, wie beispielsweise das Becken, die Ausbreitung der Ultraschallwellen behindern. Daher ist die Magnetresonanz-Bildgebung vom Beckenbereich der schwangeren Frau unmittelbar vor oder während der Geburt des Kindes vorteilhaft. Die Verschiebung des Bildgebungsbereichs des Magnetvolumens und die sich öffnende Anordnung der Gradientenspulen ermöglicht behandelnden Ärzten oder Hebammen freien Zugang in Armesreichweite zum Becken der untersuchten Frau und schafft genügend Freiraum für die Beine der untersuchten Frau in Geburtsstellung. Bereits sehr grobe Aufnahmen des Beckens der Frau stellen aufschlussreiche diagnostische Informationen während des Geburtsvorgangs oder unmittelbar vor der Geburt eines Kindes bereit und unterstützen den behandelnden Arzt bei der Planung des weiteren Vorgehens bezüglich eines gestörten Geburtsvorgangs. Daher ist auch oft nur eine geringere Homogenität des Bildgebungsbereichs des Magnetvolumens für diese Spezialanwendung vonnöten.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass der Hauptfeldmagnet derart ausgebildet ist, dass das Magnetvolumen im Bildgebungsbereich mindestens einen statischen Feldgradienten aufweist. Das Magnetvolumen kann auch nur einen statischen Feldgradienten aufweisen. Das Magnetvolumen kann auch mehrere lokale statische Feldgradienten mit möglicherweise verschiedenen Stärken der Feldgradienten in Teilbereichen des Bildgebungsbereichs aufweisen. Der statische Feldgradient des Magnetvolumens im Bildgebungsbereich sollte begrenzt sein. Ein möglicher Maximalwert des statischen Feldgradienten des Magnetvolumens kann 5 mT/m, insbesondere 10 mT/m, insbesondere 15 mT/m sein. Die statischen Feldgradienten des Magnetvolumens im Bildgebungsbereich können durch Überlagerung mit durch die Gradientenspulen erzeugten Gradientenfelder kompensiert werden. Die Überlagerung aus dem statischen Feldgradienten mit den durch die Gradientenspulen erzeugten Gradientenfeldern kann zu einer ausreichenden besagten Homogenität des Magnetvolumens im Bildgebungsbereich führen, welche ausreichend zur Erstellung von diagnostischen Magnetresonanz-Schnittbildern im Bildgebungsbereich ist. Das Magnetvolumen muss dann im Bildgebungsbereich nicht von sich aus eine besagte Homogenität aufweisen. Für die Kompensation des statischen Feldgradienten des Magnetvolumens im Bildgebungsbereich kann eine bestimmte Gradientenfeldstärke der Gradientenspulen reserviert werden. Diese reservierte Gradientenfeldstärke kann dann möglicherweise nicht mehr für die Ortskodierung des Magnetresonanz-Signals verwendet werden.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Magnetresonanzgerät schaltbare Spulen aufweist, welche derart ausgebildet sind, um nichtlineare Magnetfelder im Bildgebungsbereich des Magnetvolumens zu erzeugen. Die schaltbaren Spulen können die Gradientenspulen umfassen. Dann können die Gradientenspulen derart ausgebildet sein, dass sie auch prinzipiell unerwünschte nichtlineare Magnetfelder erzeugen dürfen. Die schaltbaren Spulen können auch von den Gradientenspulen verschiedene zusätzliche Spulen umfassen. Die schaltbaren Spulen sind dann keine Sende- oder Empfangsspulen. Die schaltbaren Spulen haben nicht den Zweck der Anregung der Spins im Bildgebungsbereich oder den Zweck des Empfangs von Magnetresonanz-Signalen. Vielmehr können die schaltbaren Spulen den Zweck haben, zur Homogenisierung des durch den Hauptfeldmagneten erzeugten Magnetvolumens, insbesondere im Bildgebungsbereich, beizutragen. Nichtlineare Magnetfelder können Magnetfelder höherer Ordnung sein. Die nichtlinearen Magnetfelder können dazu verwendet werden, um die lokale Homogenität des Magnetvolumens, insbesondere im Bildgebungsbereich, zu verbessern. Die durch die schaltbaren Spulen erzeugte Feldverteilung ist nicht gradientenartig, sondern kann beispielsweise durch Kugelfunktionen höherer Ordnung beschrieben werden. Die schaltbaren Spulen können Kodierungsmöglichkeiten, wie Patloc-Kodierung, O-Space-Kodierung oder Null-Space-Kodierung ermöglichen.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Gradientenspulen eine Stromeinspeisungsvorrichtung aufweisen, wobei die Stromeinspeisungsvorrichtung an der dem Hauptfeldmagnet zugewandten zweiten Seite der Gradientenspulen lokalisiert ist. Magnetische Gradientenfelder werden erzeugt, indem durch die Leiterbahnen der Gradientenspulen auf zwei gegenüberliegenden Seiten bezüglich des Bildgebungsbereichs des Magnetvolumens Strom in entgegengesetzte Richtungen fließt. In dem Bereich, welcher von den Leiterbahnen der Gradientenspulen umgeben ist, ist eine größere Gradientenfeldstärke vorhanden als in dem Bereich, in welchem der Strom in die Leiterbahnen der Gradientenspulen eingespeist wird. Die Anordnung der Leiterbahnen der Gradientenspulen entsprechend dieser Ausführungsform führt daher zu einer erhöhten Gradientenfeldstärke im Bildgebungsbereich des Magnetvolumens und somit zu einer verbesserten Bildqualität. Die Lokalisierung der Stromeinspeisungsvorrichtung auf der dem Hauptfeldmagnet zugewandten Seite führt dazu, dass die Gradientenfeldstärke nur in einem Körperbereich des Patienten vermindert ist, welcher nicht vom Magnetresonanzgerät untersucht werden soll.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Hauptfeldmagnet derart ausgebildet, dass im Zentrum des Hauptfeldmagneten eine tunnelartige Öffnung entsteht, in welche ein Patient im Wesentlichen entlang der durch den Hauptfeldmagnet definierten Längsachse positionierbar ist, und dass sich der Bildgebungsbereich des Magnetvolumens an einem Ende der tunnelartigen Öffnung befindet. Die magnetfelderzeugenden Elemente des Hauptfeldmagneten können hierbei hohlzylinderförmig um den Patienten herum angeordnet sein, wodurch die tunnelartige Öffnung entsteht, in welche der Patient positioniert werden kann. Die Verschiebung des Bildgebungsbereichs des Magnetvolumens an ein Ende der tunnelartigen Öffnung führt dazu, dass der Körperbereich des Patienten, welcher vom Magnetresonanzgerät untersucht wird, ebenfalls an einem Ende der tunnelartigen Öffnung positioniert werden kann. Dies führt zu einer besseren Zugänglichkeit von außen zum untersuchten Körperbereich des Patienten und zu erweiterten Freiraum bezüglich dem Körperbereich des Patienten, welcher an den untersuchten Körperbereich auf der dem Hauptfeldmagneten abgewandten Seite anschließt. Im Falle der Anwendung des Magnetresonanzgeräts während des Geburtsvorgangs ist dann der Oberkörper der schwangeren Frau innerhalb der tunnelartigen Öffnung positionierbar und das Becken der schwangeren Frau an einem Ende der tunnelartigen Öffnung lokalisiert. Die Beine der schwangeren Frau befinden sich dann größtenteils außerhalb der tunnelartigen Öffnung. Die Patientenlagerungsvorrichtung kann als Patiententisch ausgestaltet sein, wobei die Position des Patiententisches verstellbar sein kann.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Hauptfeldmagnet derart ausgebildet, dass sich der Bildgebungsbereich des Magnetvolumens teilweise außerhalb der tunnelartigen Öffnung befindet. Diese Ausbildung des Hauptfeldmagneten verbessert weiter die Zugänglichkeit zum untersuchten Körperbereich des Patienten und bietet direkt dem untersuchten Körperbereich des Patienten erweiterten Freiraum. Die durch die Verschiebung des Bildgebungsbereichs des Magnetvolumens verursachte Reduzierung der Homogenität des Bildgebungsbereichs kann weiterhin für Spezialanwendungen, wie zum Beispiel die Aufnahme von Magnetresonanz-Schnittbildern während des Geburtsvorgangs, ausreichend sein. Die Reduzierung der Homogenität des Bildgebungsbereichs kann wie beschrieben teilweise durch Gradientenfelder und/oder Magnetfelder höherer Ordnung, welche durch die Gradientenspulen und/oder schaltbare Spulen erzeugt werden, kompensiert werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Gradientenspulen als Mantel eines Kegelstumpfs ausgebildet sind, dessen Symmetrieachse parallel zu der durch den Hauptfeldmagnet definierten Längsachse verläuft. Insbesondere kann die Symmetrieachse des Kegelstumpfs der durch den Hauptfeldmagnet definierten Längsachse entsprechen. Wiederum ist hierbei die Einfassung der Gradientenspulen, in welche die Leiterbahnen der Gradientenspulen integriert sind, als Mantel eines Kegelstumpfs ausgebildet. Der Kegelstumpf ist von der dem Hauptfeldmagnet zugewandten Seite zu der dem Hauptfeldmagnet abgewandten Seite hin geöffnet. Der Bildgebungsbereich des Magnetvolumens liegt dabei innerhalb des durch den Kegelstumpf definierten Volumens. Diese Anordnung der Gradientenspulen führt zu einer verbesserten Zugänglichkeit von der dem Hauptfeldmagneten abgewandten Seite aus zum untersuchten Körperbereich des Patienten und bietet bezüglich dem untersuchten Körperbereich des Patienten erweiterten Freiraum, insbesondere bezüglich einer beliebigen Richtung senkrecht zur durch den Hauptfeldmagneten definierten Längsachse.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass das Magnetresonanzgerät eine Patientenlagerungsvorrichtung aufweist, wobei die Gradientenspulen einen unteren Spulenabschnitt aufweisen, welcher unterhalb einer Patientenlagerungsvorrichtung lokalisiert ist, und die Gradientenspulen einen oberen Spulenabschnitt aufweisen, welcher oberhalb der Patientenlagerungsvorrichtung lokalisiert ist, wobei der untere Spulenabschnitt im Querschnitt eine geringere Krümmung als der obere Spulenabschnitt aufweist. Die Abflachung des unteren Spulenabschnitts der Gradientenspulen führt zu einer Verkleinerung des Abstands zwischen dem unteren Spulenabschnitt der Gradientenspulen und dem Patienten. Dies führt zu einer Erhöhung der Gradientenfeldstärke im untersuchten Körperbereich des Patienten und somit der Leistungsfähigkeit des Gradientensystems, da das durch die Gradientenspulen erzeugte Magnetfeld mit zunehmenden Abstand stark abnimmt. Der obere Spulenabschnitt der Gradientenspulen kann weiterhin als Teil eines Mantel eines Kegelstumpfs geöffnet ausgebildet sein.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Magnetresonanzgerät eine Patientenlagerungsvorrichtung aufweist, wobei der Hauptfeldmagnet größtenteils, insbesondere vollständig, unterhalb der Patientenlagerungsvorrichtung angeordnet ist. Diese Ausführungsform beinhaltet eine zu den bisher erläuterten Ausführungsformen grundlegend verschiedene Anordnung des Hauptfeldmagneten. Die Patientenlagerungsvorrichtung weist hierbei eine erste Seite auf, auf der ein Patient positionierbar ist. Die Patientenlagerungsvorrichtung weist eine zweite Seite auf, welche der ersten Seite entgegengesetzt ist. Der Hauptfeldmagnet ist dann größtenteils, insbesondere vollständig, auf der zweiten Seite der Patientenlagerungsvorrichtung angeordnet. Der Patient kann hierbei radial zu einer durch den Hauptfeldmagneten definierten Längsachse positioniert werden. Der untersuchte Körperbereich des Patienten kann hierbei direkt über dem Zentrum des Hauptfeldmagneten positioniert werden. Durch diese Anordnung des Hauptfeldmagneten werden die Zugänglichkeit zum untersuchten Körperbereich von vorne und von der Seite und der Freiraum des Patienten in keinster Weise durch den Hauptfeldmagneten eingeschränkt. Die Patientenlagerungsvorrichtung kann derart ausgebildet sein, dass sie schnell von oben oder von der Seite auf dem Hauptfeldmagneten positioniert werden kann und schnell wieder entfernt werden kann.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der weist der Hauptfeldmagnet eine Vertiefung auf, welche auf der Seite des Hauptfeldmagneten angebracht ist, welche zur Patientenlagerungsvorrichtung zeigt, wobei die Gradientenspulen an der dem Hauptfeldmagnet zugewandten zweiten Seite der Gradientenspulen in die Vertiefung des Hauptfeldmagneten eingelassen sind. Diese Anordnung der Gradientenspulen bezieht sich auf die Ausführungsform, in welcher der Hauptfeldmagnet größtenteils, insbesondere vollständig, unterhalb der Patientenlagerungsvorrichtung angeordnet ist. Zusammen mit dem Hauptfeldmagnet und der Patientenlagerungsvorrichtung führt diese Anordnung der Gradientenspulen zu einer optimalen Ausnutzung des vorhandenen Platzes.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Gradientenspulen in Form einer Schale ausgebildet sind, wobei der Boden der Schale auf der dem Hauptfeldmagnet zugewandten zweiten Seite der Gradientenspulen lokalisiert ist und die Schale zur Patientenlagerungsvorrichtung hin geöffnet ist. Der Boden der Schale kann in die Vertiefung des Hauptfeldmagneten integriert sein. Der Patient kann hierbei in der durch die Gradientenspulen gebildeten Schale positioniert werden. Dabei sind die Schalenwände seitlich des Patienten positioniert. Diese Anordnung der Gradientenspulen erlaubt die Erzeugung von hinreichend starken und linearen Gradientenfeldern, welche zur Magnetresonanz-Bildgebung im Bildgebungsbereich des Magnetvolumens geeignet sind. Auch ist weiterhin die Zugänglichkeit von oben zum untersuchten Körperbereich des Patienten gewährleistet.
Das Magnetresonanzgerät kann weiterhin Hochfrequenzantennen enthalten, welche zum Senden von Anregungspulsen und zum Empfang von Magnetresonanz-Signalen speziell im Bildgebungsbereich des Magnetvolumens vorgesehen sind. Die Hochfrequenzantennen können hierbei flexibel und beweglich sein, so dass bei Bedarf eine schnelle Entfernung der Hochfrequenzantennen vom untersuchten Körperbereich des Patienten möglich ist.
Figurenüberblick: Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert.
Es zeigen:
1 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Magnetresonanzgerät,
2 einen Längsschnitt durch die erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Magnetresonanzgeräts,
3 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Magnetresonanzgeräts, und
4 einen Querschnitt durch die in 3 gezeigte zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Magnetresonanzgeräts.
1 zeigt eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Magnetresonanzgeräts 1. Das Magnetresonanzgerät 1 weist einen Hauptfeldmagneten 2 auf, welcher zur Erzeugung eines Magnetvolumens vorgesehen ist. Das Magnetvolumen weist einen Bildgebungsbereich 4 auf, in welchem der durch das Magnetresonanzgerät 1 zu untersuchende Körperbereich eines Patienten 8 positioniert. Der Hauptfeldmagnet 2 weist mehrere magnetfelderzeugende Elemente auf, welche hohlzylinderförmig um den Patienten 8 herum angeordnet sind. Dadurch entsteht eine tunnelartige Öffnung 6, welche eine Längsachse 5 definiert. Das Magnetresonanzgerät 1 weist weiterhin Gradientenspulen 3 in einer sich räumlich öffnenden Konfiguration auf.
Die magnetfelderzeugenden Elemente des Hauptfeldmagneten 2 sind so angeordnet, dass der Bildgebungsbereich 4 des Magnetvolumens entlang der durch den Hauptfeldmagneten 2 definierten Längsachse 5 an ein Ende der tunnelartigen Öffnung 6 verschoben ist. Teilweise befindet sich der Bildgebungsbereich 4 des Magnetvolumens außerhalb der tunnelartigen Öffnung 6. 1 zeigt eine exemplarische Anordnung der magnetfelderzeugenden Elemente des Hauptfeldmagneten 2, welche zur der gewünschten Verschiebung des Bildgebungsbereichs 4 des Magnetvolumens führt. Es kann allerdings auch eine andere Anordnung der magnetfelderzeugenden Elemente des Hauptfeldmagneten 2 eingesetzt werden. Die Verschiebung des Bildgebungsbereichs 4 des Magnetvolumens an das physikalische Ende der tunnelartigen Öffnung 6 des Hauptfeldmagneten 2 ermöglicht behandelnden Personen ein direkter Zugriff, insbesondere mit den Händen, auf einen Körperbereich des Patienten 8, welcher durch das Magnetresonanzgerät 1 untersucht werden soll und dafür im Bildgebungsbereich 4 positioniert ist.
Der Hauptfeldmagnet 2 ist wiederum so ausgebildet, dass seine Form sich an die Form der Gradientenspulen 3 angepasst. Die Gradientenspulen 3 sind teilweise oder vollständig als Mantel eines Kegelstumpfs angeordnet, welcher den Bildgebungsbereich 4 des Magnetvolumens umgibt. Der untere Abschnitt der Gradientenspulen 3 ist in 1 nicht gezeigt. Er kann wie in 2 gezeigt abgeflacht sein oder dem Mantel des Kegelstumpfs folgen. Die tunnelartige Öffnung 6 weist dementsprechend an einem Ende eine Abschrägung auf, welche Platz für den Kegelstumpf schafft. Die Stromeinspeisung in die Gradientenspulen erfolgt durch eine Stromeinspeisungsvorrichtung 10, welche an der dem Hauptfeldmagnet 2 zugewandten Seite 14 der Gradientenspulen 3 lokalisiert ist. Die gezeigte Stromeinspeisungsvorrichtung 10 ist dabei nur schematisch skizziert. Durch diese Anordnung der Gradientenspulen 3 können veränderliche magnetische Gradientenfelder erzeugt werden, welche derart auf das durch den Hauptfeldmagneten 2 erzeugte Magnetvolumen abgestimmt sind, dass sie geeignet für die Aufnahme von Magnetresonanz-Schnittbildern im Bildgebungsbereich 4 des Magnetvolumens sind. Die kegelförmig zum Fußende des Patiententisches 5 geöffnete Anordnung der Gradientenspulen 3 verbessert die Zugänglichkeit von vorne zum untersuchten Körperbereich des Patienten 8. Auch erhöht die gezeigte Anordnung der Gradientenspulen 3 den Freiraum des Patienten 8.
Dieses Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Magnetresonanzgeräts 1 kann besonders dafür geeignet sein, Magnetresonanz-Schnittbilder im Beckenbereich von schwangeren Frauen unmittelbar vor oder während der Geburt aufzunehmen. Im gezeigten Fall ist daher der Beckenbereich des Patienten 8 im Bildgebungsbereich 4 des Magnetvolumens positioniert. Für die Beine des Patienten 8 wird durch die Öffnung der Gradientenspulen 3 genügend Freiraum geschaffen. Die Zugänglichkeit zum Beckenbereich des Patienten 8 ist im gezeigten Fall von vorne in Armesreichweite möglich. Der Oberkörper des Patienten 8 ist innerhalb der tunnelartigen Öffnung 6 lokalisiert.
2 zeigt einen Längsschnitt durch die erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Magnetresonanzgeräts 1. Gezeigt ist eine besondere Anordnung der Gradientenspulen 3, welche auf der Seite der Patientenlagerungsvorrichtung 7 abgeflacht sind. Der untere Spulenabschnitt 11 der Gradientenspulen ist im Querschnitt geringer gekrümmt als der obere Spulenabschnitt 12 der Gradientenspulen 3. Im gezeigten Fall ist der untere Spulenabschnitt 11 flach ausgebildet. Der obere Spulenabschnitt 12 ist weiterhin in Richtung der dem Hauptfeldmagnet 2 abgewandten Seite 13 der Gradientenspulen 3 geöffnet.
Dadurch wird der Abstand zwischen dem abgeflachten unteren Spulenabschnittabschnitt 11 der Gradientenspulen 3 und dem untersuchten Körperbereich des Patienten 8 verringert. Dies führt zu einer Erhöhung der Gradientenfeldstärke im untersuchten Körperbereich des Patienten 8 und somit der Leistungsfähigkeit des Gradientensystems, da das durch die Gradientenspulen 3 erzeugte Magnetfeld mit zunehmenden Abstand stark abnimmt. Die Zugänglichkeit zum untersuchten Körperbereich des Patienten 8 wird aufgrund der Öffnung des oberen Spulenabschnitts 12 der Gradientenspulen 3 weiterhin gewährleistet.
3 zeigt einen Längsschnitt durch eine alternative zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Magnetresonanzgeräts 1. Der Hauptfeldmagnet 2 ist vollständig unterhalb der Patientenlagerungsvorrichtung 7 angeordnet. Somit schränkt der Hauptfeldmagnet 2 nicht die Zugänglichkeit von oben oder von der Seite zum untersuchten Körperbereich des Patienten 8 ein.
Der zu untersuchende Körperbereich des Patienten 8 ist in diesem Ausführungsbeispiel direkt über dem Zentrum des Hauptfeldmagneten 2 positioniert. Der Patient 8 ist im Wesentlichen radial zu einer durch den Hauptfeldmagneten 2 definierten Längsachse 5 positioniert. Eine andere Positionierung des Patienten 8 kann ebenfalls durchgeführt werden. Insbesondere kann ein in diesem Ausführungsbeispiel gezeigtes Magnetresonanzgerät 1 jedes Körperteil des Patienten 8 untersuchen, wobei dem Patienten 8 gegenüber konventionellen Magnetresonanzgeräten erweiterter Freiraum geboten wird.
Die Gradientenspulen 3 sind im gezeigten Fall wie eine Schale ausgebildet, wobei der Boden der Schale in eine Vertiefung 9 des Hauptfeldmagneten 2 eingelassen ist. Weiterhin sind die Gradientenspulen 3 derart angeordnet, dass sie den Bildgebungsbereichs 4 des Magnetvolumens umschließen. Eine andere Form der Gradientenspulen 3, die behandelnden Personen einen Zugriff auf den untersuchten Körperbereich des Patienten 8 ermöglicht, ist ebenfalls möglich.
Die Patientenlagerungsvorrichtung 7 ist im gezeigten Fall an die Form des Hauptfeldmagneten 2 und des Patienten 8 angepasst. Sie ist dabei für die Aufnahme von Magnetresonanz-Schnittbildern des Beckenbereichs optimiert. Weiterhin ist die Patientenlagerungsvorrichtung 7 derart ausgestaltet, dass sie einfach vom Magnetresonanzgerät 1 entfernt werden kann und einfach auf dem Magnetresonanz 1 positioniert werden kann. Denkbar ist auch eine Ausgestaltung der Patientenlagerungsvorrichtung 7 als fahrbarer Patiententisch.
4 zeigt einen Querschnitt durch die in 3 gezeigte zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Magnetresonanzgeräts 1. Die gezeigten Gradientenspulen 3 sind hierbei schalenförmig geöffnet angeordnet. Der Boden der Schale ist hierbei auf der dem Hauptfeldmagnet 2 zugewandten Seite 14 der Gradientenspulen 3 lokalisiert und in eine Vertiefung 9 des Hauptfeldmagneten 2 eingelassen. Die Seiten der Schale befinden sich seitlich der Patientenlagerungsvorrichtung 7. Die Seiten der Schale können auch flacher als gezeigt angeordnet sein, was die Zugänglichkeit von der Seite zum untersuchten Körperbereich des Patienten 8 nochmals verbessert.
Auch das in 3 und 4 gezeigte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Magnetresonanzgeräts 1 kann besonders dafür geeignet sein, Magnetresonanz-Schnittbilder im Beckenbereich von schwangeren Frauen unmittelbar vor oder während der Geburt aufzunehmen.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung dennoch nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Magnetresonanzgerät 1 mit mindestens einem Hauptfeldmagnet 2 und Gradientenspulen 3. Damit das erfindungsgemäße Magnetresonanzgerät 1 dem Patienten 8 und behandelnden Personen erweiterten Freiraum bietet, weist das Magnetresonanzgerät 1 mindestens einen Hauptfeldmagnet 2 auf, welcher zur Erzeugung eines Magnetvolumens vorgesehen ist. Das Magnetvolumen weist einen Bildgebungsbereich 4 auf, welcher entlang einer durch den Hauptfeldmagnet 2 definierten Längsachse 5 aus dem Zentrum des Hauptfeldmagneten 2 verschoben ist. Weiterhin weist das Magnetresonanzgerät 1 Gradientenspulen 3 auf. Die Gradientenspulen 3 weisen in Richtung der durch den Hauptfeldmagnet 2 definierten Längsachse 5 eine dem Hauptfeldmagnet 2 abgewandte erste Seite 13 und eine dem Hauptfeldmagnet 2 zugewandte zweite Seite 14 auf. Dabei weisen die Gradientenspulen auf der abgewandten ersten Seite 13 einen Querschnitt mit größerer Fläche als auf der zugewandten zweiten Seite 14 auf. Die Gradientenspulen 3 sind zur Erzeugung veränderlicher magnetischer Gradientenfelder vorgesehen, wobei die Gradientenfelder zur Magnetresonanz-Bildgebung im Bildgebungsbereich 4 des Magnetvolumens vorgesehen sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6140900 [0005]

Claims

Magnetresonanzgerät (1) – mit mindestens einem Hauptfeldmagnet (2), welcher zur Erzeugung eines Magnetvolumens vorgesehen ist, wobei das Magnetvolumen einen Bildgebungsbereich (4) aufweist, wobei der Bildgebungsbereich (4) entlang einer durch den Hauptfeldmagnet (2) definierten Längsachse (5) aus dem Zentrum des Hauptfeldmagneten (2) verschoben ist und – mit Gradientenspulen (3), welche in Richtung der durch den Hauptfeldmagnet (2) definierten Längsachse (5) eine dem Hauptfeldmagnet (2) abgewandte erste Seite (13) und eine dem Hauptfeldmagnet (2) zugewandte zweite Seite (14) aufweisen, wobei die Gradientenspulen auf der abgewandten ersten Seite (13) einen Querschnitt mit größerer Fläche als auf der zugewandten zweiten Seite (14) aufweisen und wobei die Gradientenspulen (3) zur Erzeugung veränderlicher magnetischer Gradientenfelder vorgesehen sind, wobei die Gradientenfelder zur Magnetresonanz-Bildgebung im Bildgebungsbereich (4) des Magnetvolumens vorgesehen sind.
Magnetresonanzgerät (1) nach Anspruch 1, wobei der Hauptfeldmagnet (2) derart ausgebildet ist, dass das Magnetvolumen im Bildgebungsbereich (4) mindestens einen statischen Feldgradienten aufweist.
Magnetresonanzgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Magnetresonanzgerät (1) schaltbare Spulen aufweist, welche derart ausgebildet sind, um nichtlineare Magnetfelder im Bildgebungsbereich (4) des Magnetvolumens zu erzeugen.
Magnetresonanzgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gradientenspulen (3) eine Stromeinspeisungsvorrichtung (10) aufweisen, wobei die Stromeinspeisungsvorrichtung (10) an der dem Hauptfeldmagnet (2) zugewandten zweiten Seite (14) der Gradientenspulen (3) lokalisiert ist.
Magnetresonanzgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Hauptfeldmagnet (2) derart ausgebildet ist, dass im Zentrum des Hauptfeldmagneten (2) eine tunnelartige Öffnung (6) entsteht, in welche ein Patient (8) im Wesentlichen entlang der durch den Hauptfeldmagnet (2) definierten Längsachse (5) positionierbar ist, und dass sich der Bildgebungsbereich (4) des Magnetvolumens an einem Ende der tunnelartigen Öffnung (6) befindet.
Magnetresonanzgerät (1) nach Anspruch 5, wobei der Hauptfeldmagnet (2) derart ausgebildet ist, dass sich der Bildgebungsbereich (4) des Magnetvolumens teilweise außerhalb der tunnelartigen Öffnung (6) befindet.
Magnetresonanzgerät (1) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei die Gradientenspulen (3) als Mantel eines Kegelstumpfs ausgebildet sind, dessen Symmetrieachse parallel zu der durch den Hauptfeldmagnet (2) definierten Längsachse (5) verläuft.
Magnetresonanzgerät (1) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei das Magnetresonanzgerät (1) eine Patientenlagerungsvorrichtung (7) aufweist, wobei die Gradientenspulen (3) einen unteren Spulenabschnitt (11) aufweisen, welcher unterhalb der Patientenlagerungsvorrichtung (7) lokalisiert ist, und die Gradientenspulen (3) einen oberen Spulenabschnitt (12) aufweisen, welcher oberhalb der Patientenlagerungsvorrichtung (7) lokalisiert ist, wobei der untere Spulenabschnitt (11) im Querschnitt eine geringere Krümmung als der obere Spulenabschnitt (12) aufweist.
Magnetresonanzgerät (1) nach einem der Ansprüche 1–4, wobei das Magnetresonanzgerät (1) eine Patientenlagerungsvorrichtung (7) aufweist, wobei der Hauptfeldmagnet (2) größtenteils, insbesondere vollständig, unterhalb der Patientenlagerungsvorrichtung (7) angeordnet ist.
Magnetresonanzgerät (1) nach Anspruch 9, wobei der Hauptfeldmagnet (2) eine Vertiefung (9) aufweist, welche auf der Seite des Hauptfeldmagneten (2) angebracht ist, welche zur Patientenlagerungsvorrichtung (7) zeigt, wobei die Gradientenspulen (3) an der dem Hauptfeldmagnet (2) zugewandten zweiten Seite (14) in die Vertiefung (9) des Hauptfeldmagneten (2) eingelassen sind.
Magnetresonanzgerät (1) nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei die Gradientenspulen (3) in Form einer Schale ausgebildet sind, wobei der Boden der Schale auf der dem Hauptfeldmagnet (2) zugewandten zweiten Seite (14) lokalisiert ist und die Schale zur Patientenlagerungsvorrichtung (7) hin geöffnet ist.