DE202011051413U1

DE202011051413U1 - Magnetresonanztomograf mit Magnetenanordnung zum praktischen Scannen von Versuchstieren

Info

Publication number: DE202011051413U1
Application number: DE201120051413
Authority: DE
Original assignee: Aspect Magnet Technologies Ltd
Current assignee: Aspect Magnet Technologies Ltd
Priority date: 2010-09-29
Filing date: 2011-09-22
Publication date: 2012-01-09
Anticipated expiration: 2021-09-23
Also published as: US8950363B2; CN202386684U; US20120073511A1

Abstract

Magnetresonanzvorrichtung, die eine Mehrzahl von Hauptmagneten, die in einer im Wesentlichen horizontalen Ebene angeordnet sind, und eine Mehrzahl von Oberflächenplatten oder Spulenmagneten aufweist, die in einer im Wesentlichen vertikalen Ebene angeordnet sind.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Magnetresonanztomografievorrichtungen (Magnetic Resonance Imaging; MRI) mit einer Magnetanordnung zum praktischen Scannen von Versuchstieren.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Handelsübliche Magnetresonanztomografievorrichtungen bestehen üblicher Weise aus Hauptmagneten, die parallel und horizontal angeordnet sind. Oberflächenspulen (auch bekannt als Oberflächenplatten) sind im Wesentlichen Ringe aus leitendem Material, wie zum Beispiel Kupferrohre. Oberflächenspulen sind in der Regel in einer Ebene angeordnet, die im Wesentlichen senkrecht zu der Ebene der Hauptmagneten ist. Die Oberflächenspulen sind direkt auf oder über dem zu untersuchenden Bereich (Region of Interest) wegen der erhöhten Magnetempfindlichkeit angeordnet. Mehr Informationen sind unter http://www.mrtip.com verfügbar.
Die Anordnung der Spulen ist ein wichtiger bestimmender Leistungsfaktor. Da nur der Bereich nahe der Oberflächenspule zum Signal beitragen wird, gibt es eine Verbesserung bezüglich des Signal-Rausch-Verhältnisses für diese Bereiche, verglichen mit der Verwendung von Empfängerspulen, die den entsprechenden Teil des Körpers umgeben. Diese Spulen sind speziell für eingegrenzte Körperbereiche ausgebildet und liefern verbesserte Signal-Rausch-Verhältnisse durch Einschränkung der räumlichen Ausdehnung der Erregung oder des Empfangs.
Der effektive freie Raum innerhalb einer Magnetresonanztomografievorrichtung, vor allem in Labor und Versuchsmagnetresonanztomografievorrichtungen, ist sehr stark begrenzt. Der Abstand zwischen dem gescannten Objekt und dem Hauptmagneten ist, verglichen mit dem Abstand zu den Oberflächenspulen, erheblich größer. Dies gilt umso mehr, wenn Oberflächenspulen verwendet werden. Gescannte Objekte, wie zum Beispiel Neugeborene und Versuchstiere, z. B. Ratten und Mäuse, werden bevorzugt gescannt, wenn sie in einer perfekten horizontalen Ausrichtung festgelegt bzw. ruhiggestellt sind. Wenn die Hauptmagneten horizontal angeordnet sind, sind die Oberflächenspulen üblicher Weise vertikal angeordnet. Der unregelmäßige Körper des zu scannenden Tieres ist entlang einer vertikalen Ebene ein wenig komprimierbar, während er entlang der horizontalen Ebene im Wesentlichen nicht komprimierbar ist. Daher ist entweder die Magnetresonanztomografievorrichtung groß genug ausgebildet, um das Objekt aufzunehmen, und ist daher viel teurer, oder die Scanauflösung ist relativ niedrig.
Einige Patente offenbaren Mittel zum Überwinden dieser Nachteile und präsentieren Verfahren zum Anordnen und Sichern der Hochfrequenzoberflächenspule in einer vorbestimmten Anordnung. Daher offenbart zum Beispiel das US-Patent 5,085,219 ('219) einen einstellbaren Halter für eine Hochfrequenzoberflächenspule eines Magnetresonanztomografen zur Bildgebung eines Teils des Körpers, wie zum Beispiel dem Kiefergelenk. Es sind Elemente zum Anordnen und Sichern der Hochfrequenzoberflächenspule an einem ersten vorbestimmten Punkt entlang der Längsachse des Halters und zur Anordnung und Sicherung der Hochfrequenzoberflächenspule an einem zweiten vorbestimmten Punkt quer zur Längsachse und in einem radialen Abstand R von der Längsachse vorgesehen. Das '219-Patent zeigt, dass die Oberflächenspule entlang eines Wegs quer zur Längsachse mittels einer einstellbaren Achse oder eines Hebels eingestellt werden kann, die bzw. der einwärts und auswärts bewegt werden kann, wobei die Oberflächenspule mittels eines Gelenkkopfes, der eine Mehrzahl von gleichgroßen Arretierungen aufweist, schrittweise gedreht werden kann. Diese Technologie ist in kleinen Labor-Magnetresonanztomografievorrichtungen nicht realisierbar und gescannte Objekte müssen geneigt und auf andere Weise bewegt werden, um eine optimale Bildgebung zu erhalten.
Keine der oben genannten Lösungen bietet eine einfache Lösung zum präzisen Anordnen des Tieres innerhalb einer Magnetresonanztomografievorrichtung. Eine MRI-kompatible Ausrichtungsanordnung wird daher einem lange verspürten Bedarf gerecht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher ein Ziel der Erfindung eine Magnetresonanzvorrichtung (magnetic resonance device, MRD) zu offenbaren, die eine Mehrzahl von Hauptmagneten, die in einer im Wesentlichen horizontalen Ebene angeordnet sind, und eine Mehrzahl von Oberflächenplatten oder Spulenmagneten aufweist, die in einer im Wesentlich vertikalen Ebene angeordnet sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden hierin nachfolgend unter Bezugnahme auf die folgenden Figuren beschrieben.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜRHUNGSFORMEN
Die folgende Beschreibung wird bereit gestellt, um es jedem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung zu nutzen und legt die besten vom Erfinder vorgesehenen Ausführungsformen dar, um die Erfindung auszuführen. Verschiedene Modifikationen werden dem Fachmann jedoch ersichtlich bleiben, da die allgemeinen Prinzipien der vorliegenden Erfindung definiert wurden, um speziell eine Magnetresonanztomografievorrichtung (MRI) mit einer Mehrzahl von Zugängen und Verfahren zur Verwendung dieser bereit zu stellen.
Der Begriff „Magnetresonanzvorrichtung” (magnetic resonance device; MRD) gilt hierin im Folgenden speziell für Magnetresonanztomografievorrichtungen (magnetic resonance imaging; MRI), alle Kernspintomografie (nuclear magnetic resonance, NMR) Spektroskope, alle Elektronenspinresonanz (electron spin resonance, ESR) Spektroskope, alle Kernquadrupeltomografie (nuclear quadruple resonance, NQR) Spektroskope oder eine beliebige Kombination davon. Die hierin offenbarte Magnetresonanzvorrichtung ist wahlweise eine tragbare Magnetresonanztomografievorrichtung, wie zum Beispiel die von der Firma ASPECT Magnet Technologies Ltd. im Handel erhältlichen Vorrichtungen, oder eine handelsübliche nich tragbare Vorrichtung. Die hierin offenbarte Magnetresonanzvorrichtung ist wahlweise eine Labor- oder Versuchsmagnetresonanztomografievorrichtung.
Der Begriff „Tier” oder „Maus”, wie er hierin verwendet wird, bezieht sich im Allgemeinen und austauschbar auf alle Lebewesen wie zum Beispiel Neugeborene oder Säugetiere, wie zum Beispiel Mäuse, Ratten, Katzen, Hunde, Hasen etc., sowie Versuchstiere.
Der Begriff „Mehrzahl”, wie er hierin verwendet wird, bezieht sich in nicht einschränkender Art und Weise auf eine beliebige ganze Zahl größer oder gleich 1.
Bezug wird nun auf 1 genommen, die schematisch eine MRD 100 darstellt (nicht maßstabsgetreu), hier eine MRI Vorrichtung, die mindestens eine Öffnung mit dem dazugehörigen Flansch 20 aufweist. Die Hauptmagneten sind horizontal angeordnet, siehe zum Beispiel die Platte 10. Die MRD 100 weist eine Maushandhabungsanordnung (mouse handling system, MHS) 30 auf, die in die Öffnung 20 eingefügt ist.
Bezug wird nun auf 2 genommen, die schematisch eine MRD 200 der vorliegenden Erfindung darstellt (nicht maßstabsgetreu). Die MRD 200, die hier eine Versuchsmagnetresonanztomografievorrichtung für Laboranwendungen ist, weist mindestens eine Öffnung und den dazugehörigen Flansch 20 auf. Die MHS 30 ist in die Öffnung eingefügt. Die Verbesserung dieser MRD ist, dass die Hauptmagneten im Wesentlichen vertikal angeordnet sind, wie in Platte 11 dargestellt.
Bezug wird nun auf 3 genommen, die schematisch eine Ansicht der MHS 30 darstellt (nicht maßstabsgetreu). Die MHS 30 ist durch einen proximal verfahrbaren Abschnitt 31 nahe dem Anwender und durch einen distalen Abschnitt, der einführbar innerhalb der MRD vorgesehen ist, gekennzeichnet. Dieser innere Abschnitt, der aus MRI kompatiblen Materialien besteht, wie zum Beispiel Polymeren, weist unter Anderem eine Wiege bzw. Trage oder bettähnliches Element 33 auf, auf dem ein gescanntes Tier 1 horizontal festgelegt bzw. ruhiggestellt wird. In dieser Zeichnung sind das Tier und seine Trage innerhalb einer Kunststoffabdeckung 32 eingekapselt. Eine Mehrzahl an Oberflächenspulen deckt das Tier ganz genau ab. Die Hauptmagneten der MRD 200 sind vertikal angeordnet (nicht dargestellt) und deswegen sind die Oberflächenspulen oder Oberflächenplatten 41, 42 horizontal angeordnet, wobei sie behutsam das Tier 1 in einer vertikalen Ebene umklammern, und zwar von unten und oben.
Es ist in diesem Zusammenhang anerkannt, dass Versuchstiere, wie zum Beispiel Nagetiere oder ähnliche, ein Skelett haben, das es ihnen erlaubt, bis zu einem bestimmten Grad entlang ihrer Sagittalebene gedrückt zu werden, wohingegen Tiere, wie zum Beispiel Menschen oder andere Primaten, im Wesentlichen nicht natürlich entlang ihrer Frontal- noch entlang der Transversalebene gedrückt werden können (siehe die Ebenen in 4).
Bezug wird wieder auf 3 genommen, die schematisch die MHS 100 in einer distalen (40 mm) und horizontalen (180°) Anordnung zeigt (nicht maßstabsgetreu), d. h. dass das Tier 1 umgekehrt distal gegen die Wand 11b angeordnet ist, wo die Trage 31, die das Tier festlegt, horizontal angeordnet ist. Die Anzeigen 23a und 23b zeigen dasselbe an.
Bezug wird nun auf 5a (Stand der Technik, MRD 100) und 5b (neue Erfindung, MRD 200) genommen, die beide schematisch einen Schnitt der MHS 30, die in die MRD eingefügt ist, darstellen (nicht maßstabsgetreu). Bezug nehmend auf 5a sind die Hauptmagneten 50a und 50b horizontal angeordnet, wohingegen die Oberflächenspulen 41 und 42 vertikal angeordnet sind. Das Tier 1 ist auf der Oberseite der Wiege 33 festgelegt und zwar, wie zu sehen ist, ohne es entlang seiner Sagittalebene zu drücken. Das Tier ist daher durch einen unregelmäßigen, näherungsweise runden Abschnitt gekennzeichnet. Ein Bereich des Tieres, der zu scannen ist, hier das Gehirn 2, ist an dem allerobersten Abschnitt des Tieres angeordnet. Der Abstand zwischen dem Zentrum des gescannten Gehirns 2 und der Oberflächenplatte 42 mit dem Wert d ist erwähnenswert. Bezug wird nun auf 5b genommen, die eine Ausführungsform der Erfindung zeigt. Die Hauptmagneten 50a und 50b sind vertikal angeordnet, wohingegen die Oberflächenspulen 41 und 42 horizontal angeordnet sind. Das Tier 1 ist auf der Oberseite der Wiege bzw. Trage 33 festgelegt und innerhalb der Hülle 32 eingekapselt, auf eine Art, so dass die Oberflächenplatten behutsam und sicher entlang seiner Sagittalebene drücken. Das Tier ist daher durch einen näherungsweise ovalen Abschnitt gekennzeichnet. Ein Bereich des zu scannenden Tieres, hier wieder das Gehirn 2, ist an dem aller obersten Abschnitt des Tieres angeordnet. Der Abstand zwischen dem Zentrum des gescannten Gehirns 2 und der Oberflächenplatte 41, der Wert d', ist wesentlich kleiner als der Wert d, wobei d >> d' gilt. Je enger der Zwischenraum zwischen dem gescannten Organ und den Oberflächenspulen oder Platten ist, desto größer ist die Scanqualität. Ein Vergleich zwischen den 5a (Stand der Technik) und 5b (vorliegende Erfindung) zeigt, dass bei einem gegebenen Abstand zwischen dem gescannten Organ und den Hauptmagneten D und bei einem gegebenen Abstand zwischen den Hauptmagneten selbst 2D die Qualität von MRI Scans in der hierfür präsentierten neuen MRD 200 viel besser ist.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die MRD 200 für verbesserte Scannergebnisse geeignet ist, nicht nur im Bereich in dem Tiere analysiert werden, sondern auch für viele andere Objekte. Daher wird zum Beispiel ein Mikrowell, auch bekannt als Mikrotiterplatte oder Mikroplatte oder Mikrotiterplattenanordnung (hierin im Folgenden: Mikrowell), der eine flache Platte mit mehreren Ausnehmungen oder Näpfen (”wells”) ist, die als kleine Teströhrchen verwendet werden, durch diese neue Technologie mit höherer Qualität gescannt. Die Mikroplatte ist mittlerweile ein Standardwerkzeug in der analytischen Forschung und in klinischen Diagnosetestlaboren. Eine sehr gebräuchliche Anwendung ist bei Enzym-Immuntests (enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA), der Grundlage der meisten modernen medizinischen Diagnosetests für Menschen und Tiere. Auf Magnetresonanztomografie basierende Reaktionen und Produktanalysen sind ein gängiges Laborverfahren, bei dem Magnetresonanztomografiescans von hoher Qualität wesentlich sind.
Bezug wird daher auf die 6a bis 6c genommen, die schematisch einen Mikrowell darstellen (nicht maßstabsgetreu), der einen Körper 3 und eine Anordnung von kleinen vertikal angeordneten Löchern oder Ausnehmungen 4 aufweist. Wenn die MRD vom Typ 100 verwendet wird (siehe 6b, Stand der Technik), ist der Abstand d zwischen dem analysierten Mikrowell 4 und der Oberflächenplatte 41 entsprechend lang, was eine schlechte Scanqualität kennzeichnet. Gleichwohl ist, wenn die neue MRD vom Typ 200 verwendet wird (siehe 6c), der Abstand d' zwischen dem analysierten Mikrowell 4 und der Oberflächenplatte 41 entsprechend kurz, was für Scans mit hoher Qualität sorgt. Hier ist der Abstand zwischen dem Zentrum des gescannten Mikrowells 4 und der Oberflächenplatte 41, der Wert d', wieder wesentlich kleiner als der Wert d, wobei d >> d' gilt. Je enger der Zwischenraum zwischen dem gescannten Organ und der Oberflächenspulen oder Platten ist, desto größer ist die Scanqualität. Die 6a bis 6c zeigen, dass bei einem gegebenen Abstand D zwischen dem gescannten Organ und dem Hauptmagneten und bei einem gegebenen Abstand 2D zwischen den Hauptmagneten selbst die Qualität von MRI Scans bei der hier vorgestellten neuen MRD 200 viel besser ist.
Während die Erfindung empfänglich für verschiedene Modifikationen und alternative Ausführungen ist, wurden deren spezielle Ausführungsformen in den Zeichnungen beispielhaft dargestellt und werden hierin im Detail beschrieben. Es versteht sich, dass es nicht beabsichtigt ist, den Rahmen der Erfindung auf die einzelnen offenbarten Formen zu beschränken; im Gegenteil soll die Erfindung alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen abdecken, die innerhalb des Umfangs und des Rahmens der Erfindung fallen, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

US 5085219 [0005, 0005]