-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine medizinische Bildgebungsvorrichtung mit einer Detektoreinheit, einem von der Detektoreinheit zumindest teilweise umgebenen Patientenaufnahmebereich, wobei die Detektoreinheit innerhalb des Patientenaufnahmebereichs einen Bildgebungsbereich festlegt, und einer Bewegungserfassungseinheit zu einer Erfassung einer Bewegung, insbesondere einer Herzbewegung und/oder einer Atembewegung, eines innerhalb des Patientenaufnahmebereichs positionierbaren Patienten, wobei die Bewegungserfassungseinheit eine Radareinheit mit einer Radarsendeeinheit und einer Radarempfangseinheit umfasst.
-
Eine medizinische Bildgebung, beispielsweise eine Magnetresonanzbildgebung, umfasst vorzugsweise mehrere Sende-Empfangszyklen, die durch eine Nachverarbeitung zu einem Bild zusammengesetzt werden. Bei sich bewegenden Körperbereichen eines Patienten, beispielsweise aufgrund eines Herzschlags und/oder einer Atmung des Patienten, muss die Bilderfassung für die einzelnen Zyklen stets in der gleichen Phase der Bewegung erfolgen. Hierzu werden für die Magnetresonanzbildgebung Triggersignale aus der Köperbewegung abgeleitet, die einen Triggerzeitpunkt für die Bilderfassung angeben. Beispielsweise ist es zur Erfassung von Bilddaten eines Herzbereichs des Patienten erforderlich, dass die Erfassung der Bilddaten mittels der medizinischen Bildgebungsvorrichtung auf die R-Zacke eines EKG-Signals des Patienten synchronisiert wird, so dass die zu unterschiedlichen Zeiten erfassten Bilddaten stets die gleiche Herzphase aufweisen.
-
Bisher werden zur Erfassung einer Bewegung des Patienten externe Messvorrichtungen verwendet. Beispielsweise werden zu einer Erfassung einer Herzbewegung des Patienten während einer medizinischen Bildgebung Elektroden verwendet. Diese externen Messvorrichtungen verursachen jedoch einen hohen Vorbereitungsaufwand für ein Bedienpersonal, beispielsweise eine entsprechende Anbringung der externen Messvorrichtung an dem Patienten.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine zuverlässige Erfassung einer Herzbewegung und/oder einer Lungenbewegung des Patienten bereitzustellen. Die Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
-
Die Erfindung geht aus von einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung mit einer Detektoreinheit, einem von der Detektoreinheit zumindest teilweise umgebenen Patientenaufnahmebereich, wobei die Detektoreinheit innerhalb des Patientenaufnahmebereichs einen Bildgebungsbereich festlegt, und einer Bewegungserfassungseinheit zu einer Erfassung einer Bewegung, insbesondere einer Herzbewegung und/oder einer Atembewegung, eines innerhalb des Patientenaufnahmebereichs positionierbaren Patienten, wobei die Bewegungserfassungseinheit eine Radareinheit mit einer Radarsendeeinheit und einer Radarempfangseinheit umfasst.
-
Es wird vorgeschlagen, dass die Radarsendeeinheit zumindest eine Sendeantenne aufweist und die Radarempfangseinheit zumindest eine Empfangsantenne aufweist, wobei die zumindest eine Sendeantenne und/oder die zumindest eine Empfangsantenne außerhalb des Bildgebungsbereichs angeordnet ist. In diesem Zusammenhang soll unter dem Bildgebungsbereich insbesondere ein Bereich innerhalb des Patientenaufnahmebereichs verstanden werden, in dem sich der zu untersuchenden Teilbereich des Patienten für eine Erfassung von Bilddaten befinden muss. Der Bildgebungsbereich umfasst vorzugsweise ein Isozentrum der Detektoreinheit. Ist beispielsweise die medizinische Bildgebungsvorrichtung von einer Computertomographievorrichtung gebildet, umfasst das Isozentrum beispielsweise eine Rotationsachse der Detektoreinheit. Ist beispielsweise die medizinische Bildgebungsvorrichtung von einer Magnetresonanzvorrichtung gebildet, umfasst das Isozentrum den Punkt mit der größten Magnetfeldhomogenität. Der Bildgebungsbereich bei einer Magnetresonanzvorrichtung umfasst insbesondere einen Bereich mit einem homogenen Magnetfeld. Die zumindest eine Sendeantenne und/oder die zumindest eine Empfangsantenne ist insbesondere auf jeweils auf einer Achse senkrecht zu dem Hauptmagnetfeld angeordnet, wobei die Achse außerhalb des Isozentrums verläuft und besonders vorteilhaft auch außerhalb des Bildgebungsbereichs verläuft.
-
Derart kann eine Beeinträchtigung der Bilddatenerfassung durch die Radareinheit und auch eine Beeinträchtigung der Datenerfassung mittels der Radareinheit durch die Bilddatenerfassung mittels der medizinischen Bildgebungsvorrichtung vorteilhaft reduziert und/oder verhindert werden. Mittels der zumindest einen Sendeantenne und/oder der zumindest einen Empfangsantenne können Störsignale hervorgerufen werden, die die Bilddatenerfassung beeinträchtigen können. Aufgrund der Anordnung der zumindest einen Sendeantenne und/oder der zumindest einen Empfangsantenne außerhalb des Bildgebungsbereichs liegen diese Störsignale außerhalb des Bilderfassungsbereichs der medizinischen Bildgebungsvorrichtung und verursachen somit keine Störung der Bilddatenerfassung.
-
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Empfangsantenne getrennt zu der zumindest einen Sendeantenne ausgebildet und/oder angeordnet ist. Derart kann eine Anordnung der zumindest einen Sendeantenne und eine Anordnung der zumindest einen Empfangsantenne vorteilhaft aufeinander abgestimmt werden, so dass mittels der zumindest einen Empfangsantenne eine Erfassung von Radarsignalen, die an Objekten, insbesondere am Patienten, innerhalb des Bildgebungsbereichs des Patientenaufnahmebereichs, reflektiert werden, maximiert wird. Zudem kann derart konstruktiv einfach eine Anordnung der zumindest einen Sendeantenne und/oder der zumindest einen Empfangsantenne außerhalb des Bildgebungsbereichs erreicht werden.
-
Weiterhin weist die medizinische Bildgebungsvorrichtung eine Gehäuseeinheit auf, die den Patientenaufnahmebereich umgibt, wobei die zumindest eine Sendeantenne und/oder die zumindest eine Empfangsantenne innerhalb der Gehäuseeinheit angeordnet ist. Hierdurch kann eine vorteilhafte Anordnung der zumindest einen Sendeantenne und/oder der zumindest einen Empfangsantenne erreicht werden, bei der eine Behinderung des Patienten während eines Einführens in den Patientenaufnahmebereich und/oder eines Ausführens aus den Patientenaufnahmebereich verhindert werden kann. Die Gehäuseeinheit umgibt den Patientenaufnahmebereich vorzugsweise zylinderförmig, wobei auch eine davon abweichende Ausgestaltung möglich ist.
-
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Patientenaufnahmebereich zwei Endbereiche aufweist, wobei die zumindest eine Sendeeinheit innerhalb eines Gehäusebereichs der Gehäuseeinheit, der den ersten Endbereich umgibt, angeordnet ist und die zumindest eine Empfangsantenne innerhalb eines Gehäusebereichs der Gehäuseeinheit, der den zweiten Endbereich umgibt, angeordnet ist. Hierdurch kann eine vorteilhaft Anordnung der zumindest einen Sendeantenne und/oder der zumindest einen Empfangsantenne erreicht werden, bei der eine Behinderung des Patienten während eines Einführens in den Patientenaufnahmebereich und/oder eines Ausführens aus den Patientenaufnahmebereich verhindert werden kann. Des Weiteren kann durch diese Anordnung der zumindest einen Sendeeinheit und der zumindest einen Empfangseinheit die Radareinheit eine Bewegung in einem besonders großen Bereich innerhalb des Patientenaufnahmebereichs, insbesondere des Bildgebungsbereichs, erfassen. Die beiden Endbereiche des Patientenaufnahmebereichs sind vorzugsweise in Längserstreckung und/oder in Einführrichtung an gegenüberliegenden Enden des Patientenaufnahmebereichs angeordnet.
-
Sendet die zumindest eine Sendeantenne ein Radarsignal aus, das auffächert, kann besonders vorteilhaft eine Bewegung in einem großen Bereich des Bildgebungsbereichs mittels des Radarsignals erfasst werden. Hierdurch muss der sich bewegende Teilbereich des Patienten, beispielsweise ein Herzbereich und/oder ein Lungenbereich, nicht exakt im Isozentrum angeordnet sein, da ein großer Erfassungsbereich mittels des Radarsignals der Sendeantenne zur Verfügung steht, der größer ist als das Isozentrum der medizinischen Bildgebungsvorrichtung. In diesem Zusammenhang soll unter einem Radarsignal, das auffächert, insbesondere ein Radarsignal verstanden werden, das sich in Ausbreitungsrichtung des Radarsignals kegelförmig aufweitet.
-
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Sendeeinheit eine Fokussiereinheit aufweist, die die zumindest eine Sendeantenne derart ausrichtet, das ein von der zumindest einen Sendeantenne ausgesandtes Radarsignal auf einen Zielbereich des Patienten gerichtet ist. Es kann derart das Radarsignal unabhängig von einer Position des Patienten besonders vorteilhaft auf einen Zielbereich des Patienten gerichtet werden. Die Fokussiereinheit kann hierbei mechanische und/oder elektronische Fokussiermittel aufweisen, die eine Einstellung des Radarsignals auf einen gewünschten Zielbereich des Patienten ausführen. Der Zielbereich des Patienten umfasst vorzugsweise einen Herzbereich und/oder einen Lungengebereich des Patienten.
-
Vorzugsweise wählt die Fokussiereinheit eine Position des Zielbereichs des Patienten in Abhängigkeit von zumindest einem Patientenregistrierungsparameter aus. Der zumindest eine Patientenregistrierungsparameter wird vorzugsweise vor einer medizinischen Bildgebungsuntersuchung von einem die medizinische Bildgebungsuntersuchung betreuenden Bedienpersonal in die medizinische Bildgebungsvorrichtung eingegeben. Der zumindest eine Patientenregistrierungsparameter kann hierbei eine Lage des Patienten, eine Größe des Patienten und/oder weitere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Parameter umfassen.
-
Des Weiteren kann diese Fokussiereinheit eine Position des Zielbereichs des Patienten in Abhängigkeit von Überwachungsdaten auswählen. Vorzugsweise umfassen die Überwachungsdaten Daten einer Überwachungseinheit, mittels der eine Position des Patienten überwacht und/oder erfasst wird. Die Überwachungseinheit kann beispielsweise eine Kamera und/oder weitere Überwachungssensoren umfassen.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen.
-
Es zeigen:
-
1 eine erfindungsgemäße medizinische Bildgebungsvorrichtung in einer schematischen Darstellung und
-
2 eine alternative Ausgestaltung einer Bilderfassungseinheit der medizinischen Bildgebungsvorrichtung in einer schematischen Darstellung.
-
In 1 ist eine medizinische Bildgebungsvorrichtung 10 schematisch dargestellt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die medizinische Bildgebungsvorrichtung 10 von einer Magnetresonanzvorrichtung gebildet. In einer davon abweichenden Ausbildung der medizinischen Bildgebungsvorrichtung 10 kann diese auch von einer Computertomographievorrichtung und/oder einer PET-Vorrichtung (Positronen-Emissions-Tomographie-Vorrichtung) und/oder weiteren, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden medizinischen Bildgebungsvorrichtungen 10 gebildet sein.
-
Die Magnetresonanzvorrichtung umfasst eine Detektoreinheit 11, die eine Magneteinheit 12 mit einem supraleitenden Hauptmagneten 13 zu einem Erzeugen eines starken und insbesondere konstanten Hauptmagnetfelds 14 aufweist. Zudem weist die Magnetresonanzvorrichtung den Patientenaufnahmebereich 15 auf zu einer Aufnahme eines Patienten 16. Der Patientenaufnahmebereich 15 im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist zylinderförmig ausgebildet und in einer Umfangsrichtung von der Magneteinheit 12 zylinderförmig umgeben. Grundsätzlich ist jedoch eine davon abweichende Ausbildung des Patientenaufnahmebereichs 15 jederzeit denkbar. Der Patient 16 kann mittels einer Patientenlagerungsvorrichtung 17 der Magnetresonanzvorrichtung in den Patientenaufnahmebereich 15 geschoben werden.
-
Mittels des supraleitenden Hauptmagneten 13 wird innerhalb des Patientenaufnahmebereichs 15 ein Bildgebungsbereich 18 erzeugt, der ein besonders homogenes und konstantes Magnetfeld umfasst. Innerhalb dieses Bildgebungsbereichs 18 ist auch das Isozentrum der Magneteinheit angeordnet. Der Bildgebungsbereich 18 ist vorzugsweise in einer Mitte des Patientenaufnahmebereichs 15 angeordnet.
-
Die Magneteinheit 12 weist weiterhin eine Gradientenspuleneinheit 19 zu einer Erzeugung von Magnetfeldgradienten auf, die für eine Ortskodierung während einer Bildgebung verwendet werden. Die Gradientenspuleneinheit 19 wird mittels einer Gradientensteuereinheit 20 der Magnetresonanzvorrichtung gesteuert. Die Magneteinheit 12 umfasst weiterhin eine Hochfrequenzantenneneinheit 21 und eine Hochfrequenzantennensteuereinheit 22 zu einer Anregung einer Polarisation, die sich in dem von dem Hauptmagneten 13 erzeugten Hauptmagnetfeld 14 einstellt. Die Hochfrequenzantenneneinheit 21 wird von der Hochfrequenzantennensteuereinheit 22 gesteuert und strahlt hochfrequente Magnetresonanzsequenzen in einen Untersuchungsraum, der im Wesentlichen von einem Patientenaufnahmebereich 15 der Magnetresonanzvorrichtung gebildet ist, ein.
-
Zu einer Steuerung des Hauptmagneten 13, der Gradientensteuereinheit 20 und zur Steuerung der Hochfrequenzantennensteuereinheit 22 weist die Magnetresonanzvorrichtung eine von einer Recheneinheit gebildete Steuereinheit 23 auf. Die Steuereinheit 23 steuert zentral die Magnetresonanzvorrichtung, wie beispielsweise das Durchführen einer vorbestimmten bildgebenden Gradientenechosequenz. Zudem umfasst die Steuereinheit 23 eine nicht näher dargestellte Auswerteeinheit zu einer Auswertung von Bilddaten. Steuerinformationen wie beispielsweise Bildgebungsparameter, sowie rekonstruierte Magnetresonanzbilder können auf einer Anzeigeeinheit 24, beispielsweise auf zumindest einem Monitor, der Magnetresonanzvorrichtung für einen Bediener angezeigt werden. Zudem weist die Magnetresonanzvorrichtung eine Eingabeeinheit 25 auf, mittels der Informationen und/oder Parameter während eines Messvorgangs von einem Bediener eingegeben werden können.
-
Die Magnetresonanzvorrichtung weist des Weiteren eine Bewegungserfassungseinheit 26 mit einer Radareinheit 27 auf zu einer Erfassung einer Herzbewegung und/oder einer Atembewegung des Patienten 16. Die Radareinheit 27 umfasst eine Radarsendeeinheit 28 mit zumindest einer Sendeantenne 29. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Radarsendeeinheit 28 eine einzige Sendeantenne 29 auf. Grundsätzlich kann die Radarsendeeinheit 28 auch zwei oder mehr Sendeantennen 29 aufweisen. Zudem weist die Radareinheit 27 eine Radarempfangseinheit 30 mit zumindest einer Empfangsantenne 31 auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Radarempfangseinheit 30 eine einzige Empfangsantenne 31 auf. Grundsätzlich kann die Radarempfangseinheit 30 auch zwei oder mehr Empfangsantennen 31 aufweisen.
-
Die Sendeantenne 29 und auch die Empfangsantenne 31 sind außerhalb des Bildgebungsbereichs 18 angeordnet, so dass eine unerwünschte Störung der Magnetresonanzbildgebung aufgrund der Radareinheit 27 und auch eine unerwünschte Störung der Bewegungserfassung mittels Radareinheit 27 aufgrund der Magnetresonanzbildgebung verhindert ist. Hierzu sind die Sendeantenne 29 und die Empfangsantenne 31 innerhalb einer den Patientenaufnahmebereich 15 umgebenden Gehäuseeinheit 32 der Magnetresonanzvorrichtung angeordnet. Die Gehäuseeinheit 32 umgibt die Magneteinheit 12 und damit auch zylinderförmig den Patientenaufnahmebereich 15.
-
Die Sendeantenne 29 und die Empfangsantenne 31 sind getrennt ausgebildet und auch getrennt zueinander innerhalb der Gehäuseeinheit 32 angeordnet. Der Patientenaufnahmebereich 15 weist zwei Endbereiche 33, 34 auf, wobei die beiden Endbereiche 33, 34 an gegenüberliegenden Enden des Patientenaufnahmebereichs 15 in Längserstreckung 35 des Patientenaufnahmebereichs 15 angeordnet sind. Eine Richtung der Längserstreckung 35 des Patientenaufnahmebereichs 15 entspricht auch einer Richtung einer Einführbewegung der Patientenlagerungsvorrichtung 17 in den Patientenaufnahmebereich 15. Ein erster Endbereich 33 der beiden Endbereiche 33, 34 des Patientenaufnahmebereichs 15 ist von einem ersten Gehäusebereich 36 der Gehäuseeinheit 32 umgeben, wobei in dem ersten Gehäusebereich 36 die Sendeantenne 29 angeordnet ist. Ein zweiter Endbereich 34 der beiden Endbereiche 33, 34 des Patientenaufnahmebereichs 15 ist von einem zweiten Gehäusebereich 37 der Gehäuseeinheit 32 umgeben, wobei in dem zweiten Gehäusebereich 37 die Empfangsantenne 31 angeordnet ist.
-
Die Sendeantenne 29 ist dabei derart innerhalb des ersten Gehäusebereichs 36 angeordnet, dass ein von der Sendeantenne 29 ausgesandtes Radarsignal 38 auf einen innerhalb des Patientenaufnahmebereichs 15 angeordnetes Zielbereich 39, insbesondere auf den Herzbereich und/oder den Lungenbereich des Patienten 16, strahlt. Von diesem Zielbereich 39 wird das Radarsignal 38 gestreut und/oder reflektiert und von der Empfangsantenne 31 erfasst. Hierzu ist auch die Empfangsantenne 31 innerhalb des zweiten Gehäusebereichs 37 derart ausgerichtet, dass ein von einem Zielbereich 39 gestreutes und/oder reflektiertes Radarsignal 38 von der Empfangsantenne 31 erfasst werden kann. Hierzu ist die Sendeantenne 29 derart ausgebildet, dass das ausgesandte Radarsignal 38 sich fächerartig ausbreitet. Derart kann ein besonders großer Zielbereich 39 mittels des Radarsignals 38 erfasst werden.
-
In den erfassten Radarsignalen 38 der Empfangseinheit 30 kann eine Herzbewegung eines Patienten 26 von einer Lungenbewegung, insbesondere einer Atembewegung, des Patienten 16 separiert werden. Die von der Empfangsantenne 31 erfassten Radarsignale 38 geben die zeitveränderliche Bewegung der Organe im Zielbereich 39 des Patienten 16 wieder. Eine Bewegung der Lunge aufgrund von Atmung des Patienten 16 stellt sich als sinusähnliche Kurve der erfassten Radarsignale 38 in Abhängigkeit einer Erfassungszeit dar. Der Bewegung der Lunge ist eine Bewegung des Herzens überlagert, wobei die Herzbewegung eine hinsichtlich der Lungenbewegung höherfrequente Signalkurve der erfassten Radarsignale 38 in Abhängigkeit der Erfassungszeit darstellt. Den erfassten Radarsignalen 38 in Abhängigkeit der Erfassungszeit können zudem noch ein im Wesentlichen konstanter Anteil überlagert sein, der beispielsweise von einem von der Patientenlagerungsvorrichtung 17 reflektierten Radarsignalanteil hervorgerufen wird.
-
Zur Separation der von der Herzbewegung des Patienten 16 hervorgerufenen und erfassten Radarsignale 38 von den von der Lungenbewegung des Patienten 16 hervorgerufenen und erfassten Radarsignalen 38 weist die Radareinheit 27 eine nicht näher dargestellte Auswerteeinheit auf. Die separierten Signale der Herzbewegung werden anschließend über eine nicht näher dargestellte Datenübertragungseinheit zur Steuereinheit 23 geleitet und dort für eine Triggerung der Magnetresonanzbildgebung verwendet.
-
Neben einem reflektierten Anteil des Radarsignals 38 kann auch ein absorptionsbehafteter Anteil des Radarsignals 38 erfasst werden, wobei sich der absorptionsbehaftete Anteil des Radarsignals 38 indirekt aus dem reflektierten Anteil des Radarsignals 38 ergibt.
-
In 2 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel der Radareinheit 100 dargestellt. Im Wesentlichen gleich bleibende Bauteile, Merkmale und Funktionen sind grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen beziffert. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel in 1, wobei bezüglich gleich bleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels in 1 verwiesen wird.
-
Alternativ zu der Ausgestaltung der Radareinheit 27 in 1 weist die in 2 dargestellte Radareinheit 100 eine Fokussiereinheit 101 auf, die die Sendeantenne 29 derart ausrichtet, dass ein von der Sendeantenne 29 ausgesandtes Radarsignal 38 auf den Zielbereich 39 des Patienten 16 gerichtet ist. Die Fokussiereinheit 101 ist hierbei von der Sendeeinheit 102 umfasst.
-
Die Fokussiereinheit 101 wählt hierbei eine Position des Zielbereichs 39 des Patienten 16 in Abhängigkeit von zumindest einem Patientenregistrierungsparameter und/oder in Abhängigkeit von zumindest einem Überwachungsparameter aus. Der zumindest eine Patientenregistrierungsparameter wird vorzugsweise vor der Magnetresonanzuntersuchung von einem die Magnetresonanzuntersuchung betreuenden Bedienpersonal mittels der Eingabeeinheit 25 in die Magnetresonanzvorrichtung eingegeben. Der zumindest eine Patientenregistrierungsparameter kann hierbei eine Lage des Patienten 16, eine Größe des Patienten 16 und/oder weitere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Parameter umfassen. Die Überwachungsdaten können Daten einer nicht näher dargestellten Überwachungseinheit umfassen. Mittels der Überwachungseinheit wird eine Position des Patienten 16 überwacht und/oder erfasst. Die Überwachungseinheit kann beispielsweise eine Kamera und/oder weitere Überwachungssensoren umfassen.
-
Die Fokussiereinheit 101 weist hierzu die erforderlichen mechanischen und/oder elektronischen, nicht näher dargestellten Fokussiermittel auf, die eine Einstellung des Radarsignals 38 auf einen gewünschten Zielbereich 39 des Patienten 16 ausführen.
-
Eine weitere Ausgestaltung der Radareinheit 100 entspricht der Ausgestaltung der Radareinheit 27 in 1.
-
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
