DE19741958C2 - Lokalantenne für ein Magnetresonanzgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lokalantenne für ein Magnetreso­ nanzgerät mit einer Markierungseinrichtung, die einen magnet­ resonanztechnisch nachweisbaren Stoff dauerhaft enthält.

Im diagnostischen Magnetresonanzgeräten werden zur Verbesse­ rung des Signal-Rausch-Verhältnisses, und damit der Abbil­ dungsqualität, Lokalantennen eingesetzt. Die Positionierung der an einem Patienten angelegten Lokalantennen im Magnetre­ sonanzgerät erfolgt bisher meist mit Hilfe eines Lichtvi­ siers, das einen Bereich markiert, der einen definierten oder bekannten Abstand zum Isozentrum des Abbildungsbereichs des Magnetresonanzgeräts besitzt. Ein Zentrum der Lokalantenne wird zunächst mit dem vom Lichtvisier erzeugten Lichtzeichen in Deckung gebracht, z. B. durch eine entsprechende Lagerung auf einer Patientenliege oder durch entsprechende Positionie­ rung der Patientenliege mit dem Patienten. Anschließend wird der Patient mit der Patientenliege um den definierten Abstand in den Abbildungsbereich gefahren. Bei vielen Magnetresonanz­ geräten beschränkt sich die Positionserfassung auf eine ein­ zige Koordinate, nämlich die Koordinate der Verfahrstrecke der Patientenliege. Es ist dabei auch nicht möglich, die Po­ sitionen von mehreren gleichzeitig verwendeten Lokalantennen dem Magnetresonanzgerät mitzuteilen. Es wäre nun wünschens­ wert, bei der gleichzeitigen Verwendung von mehreren Lokalan­ tennen deren Position zu bestimmen und die Lokalantennen selbst zu identifizieren. Die Position könnte dann vom Magne­ tresonanzgerät dazu verwendet werden, diejenige Lokalantenne auszuwählen, die für eine zu untersuchende Körperregion (re­ gion of interest) das höchstmögliche Signal-Rausch-Verhältnis und damit die beste Auflösung und Abbildung liefert.

Eine Lokalantenne der eingangs genannten Art ist aus der DE 43 25 206 A1 bekannt. Die Lokalantenne umfaßt eine Markie­ rungseinrichtung, die einen magnetresonanztechnisch nachweis­ baren Stoff umfaßt. Die Markierungseinrichtung erzeugt im Ma­ gnetresonanzbild sichtbare Bezugspunkte, die dann zur Lokali­ sierung einer anatomischen Auffälligkeit verwendet werden. Die Markierungseinrichtung selbst kann gleichzeitig als Bezugs­ punkt an einer stereotaktischen Zusatzeinrichtung zur Durch­ führung einer Biopsie der diagnostischen Auffälligkeit heran­ gezogen werden. Die im Magnetresonanzbild sichtbaren Bezugs­ punkte sind zur genauen Durchführung notwendig, können aber bei anderen Anwendungen auch nachteilig sein.

In der EP 0 374 994 A1 ist ein Lokal-Antennenarray mit mehreren in einer Reihe angeordneten Einzelantennen beschrieben. Die Einzelantennen umfassen Markierungsmittel, die auf einem Bild­ darstellungsgerät sichtbar gemacht werden können. So ist eine direkte Korrelation zwischen der Einzelantenne und einem damit erzeugten Bild gegeben. Die Markierungsmittel umfassen ein MR- sensitives Material. Über eine Steuerkonsole können die Einze­ lantennen aktiviert werden.

Insbesondere bei Subtraktionsaufnahmen vor und nach einer Kon­ trastmittelgabe würde eine in beiden Ursprungsbildern gleich abgebildete Markierung durch die Subtraktionsbildung ver­ schwinden. Die DE 44 42 398 A1 beschreibt daher eine Vorrich­ tung, mit der die Markierungseinrichtung wahlweise mit ver­ schiedenen Substanzen gefüllt werden kann, die sich magnetresonanztechnisch unterschiedlich verhalten. So können auch sichtbare Markierungen in Subtraktionsbildern erzeugt werden. Dabei muß eine Umfülleinrichtung die Substanzen in der Markierungseinrichtung zwischen den beiden Bildgebungssequen­ zen austauschen. Durch die benötigten Leitungsverbindungen ist die Umfülleinrichtung relativ aufwendig ausgebildet.

In der DE 36 08 473 A1 ist eine Hochfrequenz-Oberflächensonde beschrieben, die bei verschiedenen Frequenzen betrieben werden kann, z. B. um Wasserstoff-, Natrium- und/oder Phosphorkerne abzubilden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Lokalanten­ ne für ein Magnetresonanzgerät anzugeben, deren Position im Magnetresonanzgerät bestimmbar ist, ohne daß zur Positionsbe­ stimmung benötigte Einrichtungen normale Bildgebungssequenzen stören und die damit erzeugten Magnetresonanzbilder beein­ trächtigen. Unter normalen Bildgebungssequenzen sollen in die­ sem Zusammenhang Bildgebungssequenzen zur Erzeugung von dia­ gnostisch aussagekräftigen Magnetresonanzbildern verstanden werden.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Stoff in einem Über­ sichts-Magnetresonanzbild wahlweise abbildbar und bei einer normalen Bildgebungssequenz nicht abbildbar ist. Dann kann vor Beginn einer Bildgebungssequenz mit einem sog. "Scout Scan" ein Über­ sichtsbild erzeugt werden, worin die Markierungseinrichtung Marken zur Lokalisierung und ggf. zur Identifizierung der Lo­ kalantenne abbildet. Bei der eigentlichen Bildgebungssequenz erzeugt die Markierungseinrichtung im Magnetresonanzbild keine ggf. störenden Marken.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, daß der Stoff eine gyromagnetische Konstante besitzt, die sich von der gyromagnetischen Konstante von Protonen unterscheidet. Damit läßt sich der Stoff mit speziellen Sequenzen in einem Übersichtsbild darstellen, im eigentlichen diagnostischen Ma­ gnetresonanzbild, das die Dichte der Protonen abbildet, ist der Stoff unsichtbar.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, daß sich die gyromagnetische Konstante des Stoffes in der Größenordnung von 10% von der gyromagnetischen Konstante von Protonen unterscheidet. Aufgrund des geringen Unterschiedes der Magnetresonanzfrequenzen des Stoffes von der Protonenreso­ nanzfrequenz ist es möglich, die Übersichtsmessung mit einem herkömmlichen Magnetresonanzgerät durchzuführen, das nur ge­ ringfügig im Hochfrequenzteil modifiziert ist; insbesondere muß der Hochfrequenzsender die entsprechende Bandbreite besit­ zen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Markierungseinrichtung mit einer Magnetfel­ derzeugungseinheit verbunden ist zur wahlweisen Erzeugung ei­ nes Zusatzmagnetfeldes am Ort des Stoffes. Die Magnetfelder­ zeugungseinheit wird dann beim "Scout Scan" deaktiviert, bei der eigentlichen Bildgebungssequenz wird sie jedoch aktiviert und macht durch ein lokal wirksames magnetisches Zusatzgradienten­ feld die Markierung im diagnostischen Magnetresonanzbild un­ sichtbar.

Ist das von der Magnetfelderzeugungseinheit erzeugte Zusatz­ gradientenfeld genügend groß, so kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung die Markierungseinrichtung einen Stoff mit einem hohen Anteil an Protonen enthalten.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Markierungseinrichtung als schaltbare Elek­ tromagnetspule ausgebildet ist und daß der Stoff in einem In­ nenraum der Elektromagnetspule angeordnet ist. Dabei wird aus­ genutzt, daß eine Elektromagnetspule im Innenraum die höchste magnetische Flußdichte aufbaut. Damit wird das lokale Magnet­ feld mit hoher Effizienz verändert.

Soll neben einer Lokalisierung die verwendete Lokalantenne auch identifiziert werden, kann die Markierungseinrichtung gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung mehrere von­ einander getrennte Kammern umfassen, die den Stoff enthalten. Dadurch kann man dann, ähnlich dem sog. "Bar Code"-Verfahren zusätz­ liche Information in die Markierungseinrichtung codieren.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Mar­ kierungseinrichtung in unmittelbarer Nähe des Antennenleiters der Lokalantenne angeordnet, weil dort die Empfindlichkeit der Lokalantenne am höchsten ist.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung bilden mehrere Lokalantennen eine Lokalantennengruppe, wobei die Markierungs­ einrichtungen untereinander verschieden ausgebildet sind zur Identifizierung in einem Magnetresonanzbild. Damit kann das Magnetresonanzgerät auch die vorstehend schon erwähnte Anten­ nenauswahl treffen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand von fünf Figuren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in einer Prinzipdarstellung ein Lokalantennenarray mit zwei Antennenelementen einschließlich zugeordneter Markierungseinrichtungen,

Fig. 2 einen Ausschnitt der Lokalantenne nach Fig. 1 mit einer Markierungseinrichtung,

Fig. 3 in einem Diagramm Unterschiede von zwei charakteristi­ schen Bildgebungssequenzen, mit denen wahlweise in ei­ nem Magnetresonanzbild eine Markierung erzeugt werden kann oder nicht,

Fig. 4 eine erste Ausführungsform der Markierungseinrichtung und

Fig. 5 eine zweite Ausführungsform der Markierungseinrich­ tung.

Die in Fig. 1 dargestellte Antennengruppe 2 besteht aus zwei gleich ausgebildeten Einzelantennen 4 und 6. Die Einzelanten­ nen 4, 6 umfassen jeweils einen Antennenleiter 8, der eine rechteckige Fläche umrandet und über eine Abstimm- und An­ paßeinheit 10 mit einer Signalleitung 12 verbunden ist. Zu jeder Einzelantenne 4 und 6 gehören zwei Markierungseinrich­ tungen 14, 16 bzw. 18, 20, die in unmittelbarer Nähe des An­ tennenleiters 8 angeordnet sind. Die Markierungseinrichtungen 14, 16, 18, 20 umfassen einen magnetresonanztechnisch nach­ weisbaren Stoff, der wahlweise in einem Magnetresonanzbild eine sichtbare Markierung erzeugt oder nicht. Prinzipiell kön­ nen die Einzelantennen 4, 6 auch verschieden ausgebildet und an verschiedene Untersuchungsgebiete angepaßt sein. Zudem kann die Antennengruppe auch weitere, auch andersartige Einzelan­ tennen umfassen, zu denen dann jeweils Markierungseinrichtun­ gen gehören.

Fig. 2 zeigt nun einen Ausschnitt der Einzelantenne 4 oder 6 mit einer der Markierungseinrichtungen 14, 16, 18, 20. Bei­ spielhaft für alle anderen ist hier die Markierungseinrichtung 14 dargestellt, die ein geschlossenes Röhrchen 22 umfaßt, das mit einem Stoff 23 mit einem hohen Protonenanteil, wie z. B. eine Salzlösung mit der Zusammensetzung 1000 g H₂O dest., 1,25 g NiSO₄ × 6 H₂O, 5 g NaCl, gefüllt ist. Das Röhrchen 22 mit dem signalgebenden Stoff 23 ist in unmittelbarer Nähe des Antennenleiters 8 und parallel dazu angeordnet. Das Röhrchen 22 befindet sich im Innenraum einer solenoidförmigen Elektro­ magnetspule 24, die über einen steuerbaren Schalter 26 mit einer Stromquelle 28 wahlweise verbunden werden kann. Im stromlosen Zustand der Elektromagnetspule 24 erzeugt das Röhr­ chen 22 mit dem signalgebenden Stoff 23 im Magnetresonanzbild eine sichtbare Markierung. Ist der Schalter 26 geschlossen, verschiebt das Magnetfeld am Ort des Röhrchens 22 die Magne­ tresonanzfrequenz in einen nicht mehr detektierbaren Bereich, so daß der Stoff 23 im Magnetresonanzbild unsichtbar ist. Die Ansteuerung des Schalters 26 erfolgt von einer hier nicht wei­ ter ausgeführten Gerätesteuerung 30 des Magnetresonanzgeräts.

Auf die Elektromagnetspule 24 mit dem Schalter 26 und der ent­ sprechenden Stromversorgung 28 kann verzichtet werden, wenn das Röhrchen 22 mit einem magnetresonanztechnisch nachweisba­ ren Stoff 23 gefüllt ist, dessen gyromagnetische Konstante sich geringfügig von der gyromagnetischen Konstante von Proto­ nen unterscheidet. Ist z. B. als signalgebender Stoff 19 ¹⁹Fluor verwendet, verschiebt sich die Resonanzfrequenz im Vergleich zur Protonenresonanzfrequenz bei einem 1,5 Tesla Grundmagnetfeld von 63,6 MHz auf 59,8 MHz. Dann wird, wie in Fig. 3 in einem Blockdiagramm dargestellt, mit einem "Scout Scan" 32 ein Übersichtsbild 34 erzeugt, mit dem die Markierun­ gen 14, 16, 18, 20 sichtbar gemacht werden. Beim "Scout Scan" 32 wird durch eine entsprechende Anregung mit einem hochfrequen­ ten Sendeimpuls von z. B. 59 MHz bei einem 1,5 Tesla Grundma­ gnetfeld nur ¹⁹Fluor abgebildet, also ein Bilddatensatz er­ zeugt, worin nur Markierungen sichtbar sind. Das Übersichts­ bild 34 mit den Markierungen der einzelnen Antennen 4 und 6 wird ausgewertet zur Auswahl einer für die zu untersuchende Körperregion am besten geeigneten Einzelantenne. Eine an­ schließende normale Bildgebungssequenz 36 erzeugt dann ein Magnetresonanzbild 38, worin die Markierungen unsichtbar blei­ ben, da der Stoff ¹⁹Fluor mit den für Protonenbildgebung abge­ stimmten hochfrequenten Magnetfeldern nicht bildgebend ist.

Fig. 4 zeigt zwei Röhrchen 22.1 und 22.2 mit verschiedener Baulänge. Die Röhrchen 22.1 und 22.2 bilden die Markierungs­ einrichtungen 14, 16, 18 oder 20, wenn sie z. B. mit ¹⁹Fluor ge­ füllt sind. Sind sie mit einem Stoff hoher Protonendichte ge­ füllt, werden sie z. B. im Innenraum der schaltbaren Elektroma­ gnetspule 24 angeordnet, wie in Fig. 2 dargestellt. Über die Länge kann zusätzliche Information von der Antenne dem Magne­ tresonanzgerät mitgeteilt werden. Wird z. B. das Röhrchen 22.1 mit der großen Baulänge in der Markierungseinrichtung 14 und 16 und das Röhrchen 22.2 mit der kurzen Baulänge in der Mar­ kierungseinrichtung 18 und 20 verwendet, kann das Magnetreso­ nanzgerät zusätzlich zur Lage auch die Antennen 4 bzw. 6 iden­ tifizieren. Sind z. B. auch die Markierungseinrichtungen 14 und 16 mit verschieden langen Röhrchen 22 bestückt, kann auch die Ausrichtung der Antenne 2 aus dem Übersichtsbild 34 ermittelt werden.

Fig. 5 zeigt eine andere Möglichkeit, zusätzliche Information in ein Röhrchen 22 zu codieren. Dort umfaßt das Röhrchen 22.3 verschiedene Kammern 40A bis 44G, die hintereinander in Längs­ richtung des Röhrchens angeordnet sind. Die Kammern 40A bis 40G sind mit dem signalgebenden Stoff 23 gefüllt und erzeugen im Magnetresonanzbild 34 nach Lage und Größe unterscheidbare Markierungen, die ähnlich wie bei einem "Bar Code" zusätzliche Informationen über die Antenne liefern.

Claims (9)

1. Lokalantenne für ein Magnetresonanzgerät mit einer Markie­ rungseinrichtung (14, 16, 18, 20), die einen magnetresonanztech­ nisch nachweisbaren Stoff (23) dauerhaft enthält, da­ durch gekennzeichnet, daß die Mar­ kierungseinrichtung (14, 16, 18, 20) so ausgebildet ist, daß der Stoff (23) in einem Übersichts-Magnetresonanzbild (32, 34) abbildbar und bei einer normalen Bildgebungssequenz (36, 38) nicht abbildbar ist.

2. Lokalantenne nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Stoff (23) eine gyroma­ gnetische Konstante besitzt, die sich von der gyromagneti­ schen Konstante von Protonen unterscheidet.

3. Lokalantenne nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich die gyromagnetische Kon­ stante des Stoffes (23) in der Größenordnung von 10% von der gyromagnetischen Konstante von Protonen unterscheidet.

4. Lokalantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Markie­ rungseinrichtung (14, 16, 18, 20) als Stoff (23) Fluor umfaßt.

5. Lokalantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Markie­ rungseinrichtung (14, 16, 18, 20) mit einer Magnetfelderzeu­ gungseinheit (24, 26, 28) verbunden ist zur wahlweisen Erzeu­ gung eines Zusatzmagnetfelds am Ort des Stoffes (23).

6. Lokalantenne nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Magnetfelderzeugungsein­ heit (24, 26, 28) als schaltbare Elektromagnetspule (24) ausge­ bildet und daß der Stoff (23) in einem Innenraum der Elektro­ magnetspule (24) angeordnet ist.

7. Lokalantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Markie­ rungseinrichtung (14, 16, 18, 20) mehrere voneinander getrennte Kammern (40A-40G) umfaßt, die den Stoff (23) enthalten.

8. Lokalantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Markie­ rungseinrichtung (14, 16, 18, 20) in unmittelbarer Nähe eines Antennenleiters (8) der Lokalantenne (4, 6) angeordnet ist.

9. Lokalantennengruppe mit mehreren Lokalantennen (4; 6) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Markierungseinrichtungen (14, 16; 18, 20) untereinander verschieden ausgebildet sind zur Identifizierung in einem Magnetresonanzbild (34).