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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren und
eine Vorrichtung zum Testen und Kalibrieren von bildgebenden Magnetresonanzsystemen
(MRI). Mehr im Einzelnen betrifft die Erfindung eine als „Loader" (Last, Bürde) bezeichnete
Vorrichtung zur elektrischen Belastung von HF-Spulen des MRI-Systems
beim Testen/Kalibrieren oder beim Bedienertraining.
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Wenn
eine Substanz, wie etwa menschliches Gewebe einem gleichmäßigem Magnetfeld
(polarisierendes Feld B0) ausgesetzt wird,
versuchen sich die einzelnen magnetischen Momente der Spins in dem
Gewebe auf dieses polarisierende Feld auszurichten, wobei sie aber
in einer willkürlichen
Ordnung bei ihrer charakteristischen Larmor-Frequenz präzessieren.
Wird die Substanz einem Magnetfeld (Anregungsfeld B1),
das in der XY-Ebene liegt und nahe der Larmor-Frequenz sich befindet,
ausgesetzt, kann das resultierende ausgerichtete Moment oder die „Längsmagnetisierung" MZ in
die X-Y-Ebene gedreht oder „gekippt" werden, um ein resultierendes
magnetisches Quermoment MT zu erzeugen.
Von den angeregten Spins wird nach der Beendigung des Anregungssignals
B1 ein Signal emittiert, das empfangen und
zum Aufbau eines Bildes verarbeitet werden kann.
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Bei
der Verwendung dieser Signale zur Erzeugung von Bildern werden magnetische
Feldgradienten (GX, GY und
GZ) benutzt. Typischerweise wird der abzubildende
Bereich in einer Folge von Messzyklen gescannt, in denen diese Gradienten
entsprechend der speziellen verwendeten Ortsbestimmungs-(Lokalisierungs)Methode
verschieden sind. Der sich ergebende Satz Kernresonanz (NMR)-Signale
wird digitalisiert und unter Verwendung einer der vielen bekannten
Rekonstruktionstechniken zur Rekonstruktion des Bildes verarbeitet.
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Beim
MRI-Bedienertraining oder beim Testen/Kalibrieren des MRI-Systems
muss eine geeignete Substanz verwendet werden, um die Strukturen und
Bedingungen zu simulieren, die bei dem tatsächlichen Einsatz des MRI-Systems
bei einem Patienten angetroffen werden. Insbesondere müssen Eigenschaften
oder „Merkmale" menschlichen Gewebes so
simuliert werden, dass sie menschlichem Gewebe in einem Maß entsprechen,
dass ein Training für
den Betrieb des MRI-Systems oder eine Kalibrierung des Funktionsablaufs
des Systems möglich
sind.
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Eines
der „Merkmale" von menschlichem Gewebe
ist dessen „Abbildbarkeit". Wie erwähnt, emittiert
menschliches Gewebe bei ordnungsgemäßer Anregung NMR-Signale. Damit
ist es möglich
die emittierten Signale zu empfangen und daraus ein Bild zu rekonstruieren.
Ein anderes „Merkmal" von menschlichem
Gewebe. ist dessen elektrische Leitfähigkeit. Die elektrische Leitfähigkeit
dient dazu die HF-Spulen des MRI-Systems
elektrisch zu belasten. Die Belastung auf den HF-Spulen steht in unmittelbarer Beziehung
zu einem Qualitätsfaktor
(Q) und der Impedanz der HF-Spulen. Außerdem steht eine solche Last
auch in Beziehung zu der zur Durchführung des Scans erforderlichen
Leistung und zu dem Maß des
in den Scan eingebrachten Rauschens. Deshalb ist es zum ordnungsgemäßen Testen
und Kalibrieren des MRI-Systems notwendig, die Abbildbarkeit und die
elektrische Belastung von mensch lichem Gewebe zu simulieren.
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Um
menschliches Gewebe zu simulieren, wurden Phantome entwickelt. Ein
Einkomponenten-Phantom ist so aufgebaut, dass es die Abbildbarkeit
und die elektrische Last von menschlichem Gewebe mit einem einzigen
Gerät simuliert.
Typischerweise sind bei Einkomponenten-Phantome mehrere Fluide in
getrennten Abteilen in dem Phantom eingeschlossen. Eine erste Flüssigkeit,
typischerweise Wasser, das zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit
gedopt ist, ist in einem äußeren Abteil
enthalten. Um die Leitfähigkeit
des Wassers zu verändern,
wird üblicherweise
Salz verwendet. Eine zweite Flüssigkeit,
die verhältnismäßig nicht-leitend
ist, die aber bei Anregung NMR-Signale emittiert, ist in einem inneren Abteil
enthalten. Demgemäß wird eine
einzige Vorrichtung, die ein erstes Fluid, welches die Belastung ergibt
und ein zweites Fluid, welches die Abbildbarkeit liefert, enthält, dazu
verwendet, das NMR-System zu testen oder zu kalibrieren.
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Um
eine ordnungsgemäße Simulierung menschlichen
Gewebes zu erreichen, ist es jedoch von Vorteil, wenn das Phantom
größenmäßig mit dem
Bereich menschlichen Gewebes vergleichbar ist, den das Phantom simuliert.
Deshalb ist es notwendig verhältnismäßig große Phantome
herzustellen. Bei der Vergrößerung des
Phantoms kann aber das Gewicht des Phantoms übermäßig hinderlich werden, weil
das Phantom ja mit zwei Flüssigkeiten gefüllt ist.
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Um
diesem Problem abzuhelfen, wird das Einkomponenten-Phantom in zwei getrennte
Vorrichtungen aufgeteilt. Ein erstes Phantom, das typischerweise
als „Loader" bezeichnet wird,
wird dazu benutzt, die erste, elektrisch leitende Flüssigkeit
einzuschließen,
während
ein zweites Phantom dazu verwendet wird, die zweite, abbildbare
Flüssigkeit
aufzuneh men. Das Phantom ist so ausgebildet, dass es in dem Loader
angeordnet werden kann. Der Loader und das Phantom dienen somit
in Kombination dazu, die bei einstückigen Phantomen vorhandene
elektrische Leitfähigkeit
und Abbildbarkeit zu erzeugen. Der Loader bildet eine elektrische
Last für
die HF-Spulen und das Phantom liefert ein abbildbares Volumen. Im
getrennten Zustand gelten der Loader und das Phantom nach Größe und Gewicht
wesentlich besser handhabbar als ein einstöckiger Loader. Trotzdem sind
Loader und Phantom wegen der in jedem enthaltenen Flüssigkeit
immer noch ziemlich schwierig handzuhaben und zu bewegen. Außerdem neigen
flüssigkeitsgefüllte Loader-/Phantomkombinationen
zur Leckage.
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Ein
zweiter Nachteil bei der Verwendung von entweder einstückigen Phantomen
oder der Loader-/Phantomkombination tritt bei starken Magnetfeldern
auf. Oberhalb von 1,0 T kann die große Dielektrizitätskonstante
von Wasser (grob 80) in dem Wasser stehende Welle hervorrufen. Diese
stehenden Wellen erzeugen in dem Phantom ein ungleichmäßiges HF-Feld,
obwohl das von den HF-Spule zur Einwirkung gebrachte HF-Feld gleichmäßig ist.
Die stehenden Wellen führen,
obwohl sie mit der HF-Spulenbelastung nicht in Beziehung stehen,
zu einer Verzerrung des Bildes des Phantom. Diese Verschlechterung
der Bildqualität
behindert aber ein ordnungsgemäßes Testen
oder Kalibrieren des bildgebenden Systems.
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Frühere Versuche
zur Lösung
dieses Problems beinhalten die Verwendung von Silikonöl, das eine
Dielektrizitätskonstante
von grob 5 aufweist, um das Wasser in dem Phantom und/oder Loader
zu ersetzen. Silikonöl
wirkungsvoll zu dopen ist aber teuer. Um die notwendige elektrische
Leitfähigkeit
zu erzielen, sind hohe Konzentrationen teuren Silberpulvers erforderlich.
Außerdem
erfordert diese Lösung
die Verwendung einer Flüssigkeit,
die zu Bedenken hinsichtlich einer Leckage Anlass geben kann.
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Es
besteht deshalb der Wunsch über
einen Loader mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante und einer verhältnismäßig hohen
elektrischen Leitfähigkeit
zu verfügen,
der bei starken Magnetfeldern brauchbar ist. Auch wäre es erwünscht die
Größe und das
Gewicht des Loaders zu beschränken,
um das Einlegen und Entnehmen des Loaders in die HF-Spulen bzw. aus denselben
zu erleichtern. Schließlich
wäre es
von Vorteil, wenn der Loader flüssigkeitsfrei
wäre, um
so die Herstellungs- und Wartungskosten zu verringern und eine Leckage
auszuschließen.
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Kurze Beschreibung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung schafft ein System und ein Verfahren zur elektrischen
Belastung von HF-Spulen eines MRI-Systems unter Verwendung von leitenden
Polymeren. Es wird ein Loader beschrieben, der aus einem Polymeren
mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante
hergestellt ist, der aber in solchem Maße elektrisch leitend ist,
dass er HF-Spulen
eines MRI-Systems wirkungsvoll belasten kann. Im Einzelnen ist der
Loader aus einem elektrisch leitenden Polymeren aufgebaut, das dadurch erzeugt
ist, dass eine Polymeren-Basismatrix mit elektrisch leitenden Zusätzen versetzt
ist. Der Loader, der flüssigkeitsfrei
ist, ist bei starken Magnetfeldern wirkungsvoll.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist ein Gerät
zu elektrischen Belastung von HF-Spulen geoffenbart. Das Gerät beinhaltet
einen Loader, der aus einem elektrisch leitenden Zusatzstoff aufgebaut
ist, welcher in einem Polymeren dispergiert ist. Außerdem ist
der Loader frei von Flüssigkeit.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Erzeugen eines
zum Einsatz bei einem MR-Gerät
geeigneten Loaders geoffenbart. Dieses Verfahren beinhaltet die
Herstellung des Loaders durch Verflüssigung einer Polymerenbasismatrix
und Versetzen der verflüssigten
Polymerenbasismatrix mit einem elektrisch leitenden Zusatzstoff. Sodann
beinhaltet das Verfahren das Dispergieren des elektrisch leitenden
Zusatzstoffs in der verflüssigten
Polymerenbasismatrix und das Ausbilden des zur Verwendung für die Belastung
von RF-Spulen des MR-Gerätes
geeigneten Loaders.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Kalibrieren
eines MR-Systems geoffenbart. Das Verfahren beinhaltet das Positionieren
eines aus einem elektrisch leitenden Polymeren hergestellten Loaders
in einer HF-Spulenanordnung. Sodann wird ein Phantom in die HF-Spulenanordnung
eingebracht und ein Kalibrierungsscan kann durchgeführt werden.
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Gemäß einem
noch anderen Aspekt der Erfindung ist ein MRI-Gerät geoffenbart.
Das MRI-System weist eine Anzahl Gradientenspulen auf, die rings
um eine Bohrung eines Magneten zum Aufdrücken eines polarisierenden
Magnetfelds angeordnet sind. Ein HF-Transceiver-System (Sende-/Empfangssystem)
und ein HF-Schalter werden von einem Pulsmodul so gesteuert, dass
sie zur Akquisition von MR-Bildern HF-Signale einer HF-Spulenanordnung zuleiten
und von dieser empfangen. Zur elektronischen Belastung der HF-Spulenanordnung
ist ein Belastungsgerät
vorgesehen, das aus einem in einem Polymeren dispergierten elektrisch
leitenden Zusatzstoff aufgebaut ist.
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Verschiedene
andere Merkmale, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und der Zeichnung.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnung
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Die
Zeichnung veranschaulicht eine bevorzugte Ausführungsform, die gegenwärtig für die Ausführung der
Erfindung infrage kommt.
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In
der Zeichnung:
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1 ist ein schematisches
Blockdiagramm eines MR bildgebenden Systems zur Benutzung mit der
vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine perspektivische
Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Loader-Anordnung;
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3 ist eine perspektivische
Darstellung des Loaders nach 2 in
einer HF-Spulenanordnung nach 1 und
mit einem mittig darin angeordneten Phantom.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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Bezugnehmend
auf 1 sind dort die Hauptkomponenten
eines bevorzugten bildgebenden Magnetsresonanz-(MRI)Systems 10 dargestellt,
welches die vorliegende Erfindung beinhaltet. Der Funktionsablauf
des Systems wird von einer Bedienerkonsole 12 aus gesteuert,
die eine Eingabetastatur oder eine andere Eingabevorrichtung 13,
ein Steuerpanel 14 und einen Bildschirm 16 aufweist.
Die Konsole 12 kommuniziert über ein Link 18 mit
einem getrennten Computersystem 20, das es dem Bediener
erlaubt, die Erzeugung und Darstellung von Bildern auf dem Bildschirm 16 zu
steuern. Das Computersystem 20 weist eine Anzahl Module
auf, die über
eine Backplane (Rückverdrahtungsplatte) 20a miteinander
kommunizieren. Dazu gehören
ein Bildprozessormodul 22, ein CPU-Modul 24 und
ein Speichermodul 26, das auf dem Fachgebiet als Bildspeicher
zum Speichern von Bilddatenfeldern bekannt ist. Das Compu tersystem 20 ist
mit einem Diskspeicher 28 und einem Bandlaufwerk 30 zum
Speichern von Bilddaten und Programmen vernetzt und kommuniziert über ein Highspeed
Serial Link 34 mit einer separaten Systemsteuerung 32.
Die Eingabevorrichtung 13 kann eine Maus, einen Joystick,
eine Eingabetastatur, einen Trackball, einen durch Berührung aktivierten Bildschirm,
einen Lichtstift (Light Wand), eine Voice Control (Sprachsteuerung)
oder irgendeine ähnliche oder äquivalente
Eingabevorrichtung aufweisen und zur Vorgabe einer interaktiven
Geometrie verwendet werden.
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Die
Systemsteuerung 32 beinhaltet einen Satz Module, die durch
ein Backplane 32a miteinander verbunden sind. Zu diesen
gehören
ein CPU-Modul 36 und ein Pulsgeneratormodul 38,
das über
ein serielles Link 40 an die Bedienerkonsole 12 angeschlossen
ist. Über
das Link 40 empfängt
die Systemsteuerung 32 von dem Bediener Befehle, die auszuführende Scansequenz
anzugeben. Das Pulsgeneratormodul 38 steuert die Systemkomponenten
so an, dass sie die jeweils gewünschte
Scansequenz ausführen
und erzeugt Daten, die das Timing, die Größe und die Gestalt der erzeugten
HF-Pulse und das Timing und die Länge des Datenakquisitionsfensters
angeben. Das Pulsgeneratormodul 38 ist mit einem Satz Gradientenverstärker 42 verbunden,
um das Timing und die Gestalt der während des Scans erzeugten Gradientenpulse
anzugeben. Schließlich ist
das Pulsgeneratormodul 38 mit einer Schnittstellenschaltung 46 des
Scanraums verbunden, die Signale von verschiedenen, dem Zustand
des Patienten und dem Magnetsystem zugeordneten Sensoren empfängt. Über die
Schnittstellenschaltung 46 des Scanraums erhält ein Patientenpositioniersystem 48 Befehle,
den Patienten in die für
den Scan jeweils zweckmäßige Lage
zu bringen.
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Die
von dem Pulsgeneratormodul 38 erzeugten Gradientenimpulsformen
werden dem Gradientenverstärkersystem 42 mit den
Verstärkern
GX, GY und GZ zugeführt.
Jeder Gradientenverstärker
erregt eine entsprechende physikalische Gradientenspule in einer
allgemein mit 50 bezeichneten Gradientenspulenanordnung,
um die für
die räumliche
Kodierung akquirierter Signale erforderlichen Magentfeldgradienten
zu erzeugen. Die Gradientenspulenanordnung 50 bildet einen
Teil einer Magnetanordnung 52, die einen Polarisierungsmagneten 54 und
eine Ganzkörper
HF-Spule 56 beinhaltet. Wie im Einzelnen noch beschrieben
werden wird, belastet ein Loader (Last, Bürde) 47 die HF-Spule 56 elektrisch.
In dem Loader 57 kann ein (nicht dargestelltes) Phantom
angeordnet sein, das eine abbildbare Substanz bildet. Ein Transceiver-Modul 58 der
Systemsteuerung 32 erzeugt Impulse, die von einem HF-Verstärker 60 verstärkt und
durch einen Sende-/Empfangschalter 62 in die HF-Spule 56 eingekoppelt
werden. Wenn ein Phantom verwendet wird, können die von den angeregten
Kernen in dem Phantom emittierten resultierenden Signale von der
gleichen HF-Spule 56 erfasst und über den Sende-/Empfangschalter 62 in
einen Vorverstärker 64 eingekoppelt
werden. Die verstärkten
MR-Signale werden in der Empfangsstufe des Transceivers 58 demoduliert, gefiltert
und digitalisiert. Der Sende-/Empfangsschalter 62 wird
durch ein Signal von dem Pulsgeneratormodul 38 so gesteuert,
dass er während
des Sendemodus den HF-Verstärker 60 mit
der Spule 56 elektrisch verbindet und während des Empfangsmodus den
Vorverstärker 64 mit
der Spule 56 in Verbindung setzt. Der Sende-/Empfangschalter 62 kann
auch eine getrennte HF-Spule (z.B. eine Oberflächenspule) ansteuern, die entweder
in dem Sende- oder dem Empfangsmodus verwendet wird.
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Die
von der HF-Spule 56 aufgenommene MR-Signale werden von
dem Transceiver-Modul 58 digitalisiert und zu einem Speichermodul 56 in
der Systemsteuerung 32 übermittelt.
Ein Scan ist dann vollständig,
wenn in dem Speichermodul 66 ein Array von rohen K-Raumdaten
akquiriert worden ist. Diese rohen K-Raumdaten werden für jedes
zu rekonstruierendes Bild in getrennte K-Raumdatenarrays umgeordnet,
von denen jedes in einen Array-Prozessor 68 eingegeben
wird, der eine Fouriertransformation durchführt, um die Daten in ein Array
von Bilddaten umzuwandeln. Diese Bilddaten werden sodann über das
serielle Link 34 zu dem Computersystem 20 übertragen,
wo sie in einem Speicher, etwa dem Diskspeicher 28, gespeichert
werden. Abhängig
von von der Bedienerkonsole 12 erhaltenen Befehlen, können diese
Bilddaten in einer Langzeitspeicherung, wie etwa auf dem Bandlaufwerk 30,
archiviert oder von dem Bildprozessor 22 weiter verarbeitet
und der Bedienerkonsole 12 zugeleitet und schließlich auf
dem Bildschirm 16 dargestellt werden.
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Bezugnehmend
nun auf 2 ist dort eine Loaderanordnung 100 in
einer Explosionsdarstellung veranschaulicht. Die Loaderanordnung 100 weist
einen zylindrischen Loader 101 auf. Der zylindrische Loader 101 wurde
dadurch hergestellt, dass eine Polymerenbasismatrix verflüssigt und
in die verflüssigte Polymerenbasismatrix
ein elektrisch leitender Zusatzstoff physikalisch eingefügt wurde.
Der elektrisch leitende Zusatzstoff ist deshalb in der Polymerenbasismatrix
so dispergiert, dass bei der Verfestigung der verflüssigten
Polymerenbasismatrix ein elektrisch leitendes Polymeres erzeugt
wird. Die Polymerenbasismatrix hat eine niedrige Dielektrizitätskonstante,
während
der elektrisch leitende Zusatzstoff eine verhältnismäßig hohe Leitfähigkeit
aufweist. Das Basispolymere hat vorzugsweise eine Dielektrizitätskonstante
von weniger als 5. Eine solche Dielektrizitätskonstante ist im Vergleich
mit der von Wasser und Silikonöl
niedrig, die eine Dielektrizitätskonstante
von 80 bzw. 5 aufweisen. Außerdem
hat der elektrisch leitende Zusatzstoff eine Leitfähigkeit
von etwa 2 Siemens/Meter. Der elektrisch leitende Zusatzstoff kann
nach gegenwärtiger
Vorstellung Metallfasern, Kohlenstoffpulver, Kohlenstofffasern, Kohlenstoff-Nanoröhrchen (Nano
Tubes) oder andere geeignete elektrisch leitende Substanzen beinhalten. Demgemäß ist es
möglich,
einen Loader mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante und einer verhältnismäßig großen elektrischen
Leitfähigkeit
zu schaffen, der massiv ist. Das heißt, es ist möglich, einen Loader
zu bauen, der frei von Flüssigkeit
ist. Darüberhinaus
kann der massive Loader so aufgebaut werden, dass er wesentlich
kleiner als solche Loader ist, die zur Ausbildung eines brauchbaren
Belastungsgerätes
die Verwendung von gedopten Flüssigkeiten
erforderlich machen. Gemäß einer
Ausführungsform
ist das Polymere zur Ausbildung eines Schaum-Loaders verfestigt.
Damit ist es möglich
das Gewicht des Loaders weiter zu verringern.
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Der
zylindrische Loader 101 weist ein hohles Zentrum 102 und
eine massive äußere Skelettstruktur
zwischen einem inneren Zylinderumriss 104 und einem äußeren Zylinderumriss 106 auf.
In dem hohlen Zentrum 102 ist ein Halterungsnetz 108 fest
angeordnet. Das Halterungsnetz 108 dient als Mittel zur Beschränkung der
Bewegung eines Phantoms 109, das unterschiedlicher Gestalt
und Größe sein
kann. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
kann das Halterungsnetz 108 aus einem Tuch oder einem anderen
Netzmaterial hergestellt sein. Es kann aber auch irgendeine andere
geeignete Vorrichtung dazu verwendet werden, das hohle Zentrum 102 zu
umschließen.
Das Halterungsnetz 108 erstreckt sich von der Hinterseite 110 des
zylindrischen Loaders 101 zu der Vorderseite 112 des
zylindrischen Loaders 101. Das Halterungsnetz 108 ist
an der Rückseite 110 des zylindrischen
Loaders 101 dadurch befestigt, dass das Halterungsnetz 108 an
Laschen 114, 116, 118 festgemacht ist,
die sich von der Rückseite 110 des zylindrischen
Loaders 101 aus seitlich erstrecken. Bei einer Ausführungsform
ist das Halterungsnetz 108 an den Laschen 114, 116, 118 in
der Weise befestigt, dass die Laschen 114, 116, 118 sich
durch Öffnungen
in dem Halterungsnetz 108 erstrecken. Das Halterungsnetz 108 kann
auch an der Vorderseite 112 des zylindrischen Loaders 101 durch
eine Befestigungseinrichtung 119 befestigt sein, die ein
wiederholtes Befestigen/Lösen
gestatten. Es können Schnallen,
Schnappverschlüsse,
Haken, Schieber, Reißverschlüsse, Velcro® oder
andere geeignete Befestigungsmittel dazu verwendet werden, das Halterungsnetz 108 zu
fixieren. Velcro® ist eine eingetragene
Marke der Velcro Industries, Antilles, Netherlands. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform
ist die Befestigungseinrichtung 119 an dem äußeren Zylinderumfang 106 und
an einem Ende des Halterungsnetzes 108 befestigt, das dem
mittels der Laschen 114, 116, 118 verankerten
Ende gegenüber
liegt. Alternativ kann die Befestigungseinrichtung auch auf der Vorderseite 112 des
zylindrischen Loaders 101 an dem inneren Zylinderumriss 104 oder
irgendeinem anderen Teil der Loaderanordnung 100 so angeordnet
sein, dass das Phantom 109 in dem zylindrischen Loader 101 relativ
zu diesem festgelegt ist.
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An
der Hinterseite 110 des zylindrischen Loaders 1 ist
mittels Befestigungselementen 122, 124, 126 ein
hinteres Halteelement 102 befestigt. Das hintere Halteelement 120 ist
so gestaltet, dass es mit seinen Öffnungen 128, 130, 132 die
Laschen 114, 116, 118 aufnimmt. Dadurch
kann das Halterungsnetz 108 gegen ein Freikommen von den
Laschen 114, 116, 118 gesichert werden.
Außerdem
beschränkt
das hintere Halteelement 120 von der Rückseite 110 des zylindrischen
Loaders 101 aus die Phantombewegung in dem hohlen Zentrum 102. Wenn
deshalb das Phantom 109 in das hohle Zentrum 102 eingesetzt
ist, kann es nicht auf der Rückseite 110 des
zylindrischen Loaders 101 entnommen werden. Um das Einbringen
oder Herausnehmen des Phantoms 109 in bzw. aus der Loaderanordnung 100 zu
ermöglichen,
muss das Halterungsnetz 108 zunächst gelöst werden, indem die Befestigungseinrichtung 119 geöffnet wird.
Das Phantom 109 muss daher von der Vorderseite 112 des
zy lindrischen Loaders 101 aus in die Loaderanordnung 100 eingebracht
oder aus dieser herausgenommen werden. Das heißt, das Halterungsnetz muss
erst an der Befestigungseinrichtung 119 verankert oder
gelöst
werden, um eine Bewegung des Phantoms 109 zu beschränken bzw.
zu ermöglichen.
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Das
hintere Halteelement 120 ist aus einem Polymeren hergestellt,
das dazu geeignet ist, die notwendige Abstützung zu erzielen und die Bewegung des
Phantoms 109 zu begrenzen. Bei einer Ausführungsform
kann das hintere Halteelement aus einem Polymeren aufgebaut sein,
in dem ein elektrisch leitender Zusatzstoff dispergiert ist. Außerdem wird
in Erwägung
gezogen, das hintere Halteelement 120 so zu gestalten,
dass eine Luftströmung
durch das hohle Zentrum ermöglicht
oder beschränkt
ist. Schließlich ist
es auch denkbar, dass das hintere Halteelement 120 aus
einem alternativen Material hergestellt ist, wie etwa einem Gewebe
oder Netzmaterial.
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Das
hintere Halteelement 120 weist außerdem einen ersten Trägerhöcker 134 auf.
Bei an der Rückseite 110 des
zylindrischen Loaders 101 mittels der Befestigungselemente 122, 124, 126 befestigten hinteren
Halteelement 120 erstreckt sich der erste Trägerhöcker 134 über den äußeren Zylinderumriss 106 hinaus.
In ähnlicher
Weise erstreckt sich ein zweiter Trägerhöcker 134 von einem
vorderen Träger 138 aus,
in der Weise, dass der zweite Trägerhöcker 136 bei
an der Vorderseite 112 des zylindrischen Loaders 101 mittels
der Befestigungselemente 140, 142 befestigten
vorderen Trägerelement 138 über den äußeren Zylinderdurchmesser 106 hinaus
ragt. Der Loader 101 kann deshalb so aufgestellt werden, dass
der erste Trägerhöcker 134 und
der zweite Trägerhöcker 136 den
zylindrischen Loader 101 abstützen.
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Bezugnehmend
auf 3 ist dort die Loaderanordnung 100 in
einer HF-Spulenanordnung 144 angeordnet veranschaulicht.
Der Loader ist durch den ersten Trägerhöcker 134 und den zweiten
Trägerhöcker 136 abgestützt. Der
erste Trägerhöcker 134 und
der zweite Trägerhöcker 136 sitzen
so auf einem Bett 146 der HF-Spulenanordnung 144,
dass der Loader oberhalb des Bettes 146 steht. Außerdem ist
das Phantom 109 in der Loaderanordnung 100 positioniert.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind
die Loaderanordnung 100 und das Phantom 109 voneinander
unabhängig.
Es ist aber auch möglich, dass
die Loaderanordnung 100 und das Phantom einstückig miteinander
verbunden sind. Außerdem
ist das Phantom 109 bei einer bevorzugten Ausführungsform
kugelförmig.
Denkbar ist aber auch, dass das Phantom irgendeine Gestalt aufweist,
die in den Loader eingebracht oder in diesem integriert werden kann.
An der Loaderanordnung 100 ist ein Befestigungsabschnitt 110 so
befestigt, dass das Phantom zwischen einem (nicht dargestellten)
hinteren Halter und dem Befestigungselement 108 fixiert
ist.
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Bei
Erregung der HF-Spulenanordnung 124 bildet die Loaderanordnung 100 eine
elektrische Last für
die HF-Spulenanordnung 144, während das Phantom eine abbildbare
Substanz darstellt, derart, dass das MR-System getestet und/oder
kalibriert werden kann oder Bediener unter Verwendung der Anordnung
trainiert werden können.
Typischerweise emittiert ein Fluid, das in dem Phantom eingeschlossen
und verhältnismäßig nicht
leitend ist, bei Anregung NMR-Signale. Deshalb ist das Phantom 109 abbildbar,
während
die Loaderanordnung 100 dies nicht ist. Demgemäß simuliert
die Loaderanordnung 100 die HF-Spulenanordnungsbelastung
menschlichen Gewebes während
das Phantom 109 die Abbildbarkeit menschlichen Gewebes
simuliert. Außerdem
ist die Loaderanordnung 100 flüssigkeitsfrei und deshalb im
Vergleich zu flüssigkeitsgefüllten Loaders nach
Größe und Gewicht
wesentlich verkleinert.
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Die
Größen- und
Gewichtsreduktion erlaubt eine leichtere Handhabung des Loadern
als bei flüssigkeitsenthaltenden
Loadern. Außerdem
gestattet der flüssigkeitsfreie
Loader ein Testen/Kalibrieren der HF-Spule bei starken Magnetfeldern.
Insbesondere können
Felder mit mehr als 1,0 T und 1,5 T zum Testen und/oder Kalibrieren
oder zum Training von Bedienern eingesetzt werden, ohne dass zufolge
von stehenden Wellen in dem Loader Verzerrungen in das Bild des
Phantoms eingebracht werden.
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Bezugnehmend
nun auf 4 ist dort ein Loader 210 blattförmiger Gestalt
und hergestellt aus Schaum veranschaulicht. Wenngleich er nicht
für alle Anwendungen
ideal ist, kann der Schaumloader im Zusammenhang mit planaren HF-Spulenanordnungen
eingesetzt werden. Der blattförmige
Loader 210 beinhaltet ein erstes Blatt 212 und
ein zweites Blatt 214. Das erste Blatt 212 und
das zweite Blatt 214 sind aus einem elektrisch leitenden
Schaum hergestellt. Deshalb wird der blattförmige Loader 210 in
der Weise erzeugt, dass ein Polymeres verflüssigt, ein elektrisch leitender
Zusatzstoff in dem verflüssigten Polymeren
physikalisch mit diesem kombiniert und sodann das Polymere zu einem
Schaum verfestigt wird. Der elektrisch leitende Zusatzstoff ist
daher in dem Polymeren so dispergiert, dass bei der Verfestigung
des verflüssigten
Polymeren ein elektrisch leitender Schaum erzeugt wird. Der Schaum
weist eine niedrige Dielektrizitätskonstante
auf, während
der elektrisch leitende Zusatzstoff eine verhältnismäßig hohe Leitfähigkeit
hat. Die Verwendung eines leitenden Schaums ermöglicht eine weitere Gewichtsreduzierung
selbst im Vergleich zu Loadern, die aus einem massiven elektrisch
leitenden Polymeren, wie bei den vorbeschriebenen Ausführungsformen,
hergestellt sind.
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Zwischen
dem ersten Blatt 212 und das zweite Blatt 214 des
blattförmigen
Loaders 210 ist ein Phantom 216 angeord net. Das
Phantom 216 ist elliptisch. Es ist aber auch denkbar, dass
das Phantom irgendeine beliebige Gestalt hat, die zwischen das erste
Blatt 212 und das zweite Blatt 214 eingefügt werden
kann.
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Wie
erwähnt,
kann der blattförmige
Loader 210 im Zusammenhang mit planaren HF-Spulenanordnungen
verwendet werden. Bei Erregung der planaren HF-Spulenanordnung bildet
der blattförmige Loader 210 eine
elektrische Last für
die planare HF-Spulenanordnung, während das Phantom 216 eine
abbildbare Substanz darstellt, derart, dass das MR-System getestet
und/oder kalibriert werden kann oder Bediener unter Verwendung der
Einrichtung trainiert werden können.
Typischerweise emittiert ein Fluid, das in dem Phantom eingeschlossen
und verhältnismäßig nicht-leitend
ist, bei Erregung NMR-Signale. Das Phantom 216 ist deshalb
abbildbar während
der blattförmige
Loader 210 dieses nicht ist. Demgemäß simuliert der blattförmige Loader 210 die HF-Spulenanordnungslast
des menschlichen Gewebes während
das Phantom 216 die Abbildbarkeit von menschlichen Gewebe
simuliert.
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Festzuhalten
ist, dass die Figuren mit Bezug auf spezielle Ausführungsformen
beschrieben worden sind. Das bedeutet, dass wenn auch für eine vorgegebene
Ausführungsform
ein spezielles Konstruktionsmaterial bevorzugt sein kann, dieses
Konstruktionsmaterial nicht durch den Loaderaufbau bestimmt ist.
Es können
deshalb Blatt-Loader auch aus einem massiven leitenden Polymeren
hergestellt werden, während
zylindrische Loader aus einem leitenden Schaum aufgebaut werden
können.
Es ist denkbar, dass die oben beschriebene Erfindung in einem einen
Loader enthaltenden Gerät
zur Verwendung für die
elektrische Belastung von HF-Spulen verwirklicht werden kann. Der
Loader ist aus einem elektrisch leitenden Zusatzstoff aufgebaut,
der in einem Polymeren so dispergiert ist, dass der Loader flüssigkeitsfrei ist.
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Denkbar
ist außerdem,
dass die oben beschriebene Erfindung als ein Verfahren zum Herstellen
eines bei einem MR-Gerät verwendbaren
Verfahren verwirklicht wird. Das Verfahren beinhaltet das Verflüssigen einer
Polymerenbasismatrix und das Compoundieren der verflüssigten
Polymerenbasismatrix mit einem elektrisch leitenden Zusatzstoff.
Außerdem
beinhaltet das Verfahren das Dispergieren des elektrisch leitenden
Zusatzstoffes in der verflüssigten
Polymerenbasismatrix und das Ausbilden eines Loaders zur Verwendung
bei der Belastung von HF-Spulen des MR-Geräts.
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Denkbar
ist weiterhin, dass die oben beschrieben Erfindung in einem Verfahren
zum Kalibrieren eines MR-Systems verwirklicht ist. Das Verfahren
beinhaltet das Positionieren eines aus einem elektrisch leitenden
Polymeren hergestellten Loaders in einer HF-Spulenanordnung und
das Anordnen eines Phantoms in der HF-Spulenanordnung. Das Verfahren
beinhaltet weiterhin die Ausführung
eines Kalibrierungsscans.
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Schließlich ist
es noch denkbar, dass die oben beschriebene Erfindung als MRI-Gerät verwirklicht
wird. Das MRI-Gerät
beinhaltet ein MRI-System mit einer Anzahl Gradientenspulen, die
rings um eine Bohrung eines Magneten angeordnet sind, um ein polarisierendes
Magnetfeld aufzudrücken
und ein HF-Transceiver-System sowie einen HF-Schalter der von einem
Pulsmodul so gesteuert ist, dass er zum Akquirieren von MR-Bildern
HF-Signale an die HF-Spuleanordnung übermittelt. Das MRI-Gerät weist
außerdem
eine Belastungsvorrichtung auf, um die HF-Spulenanordnung elektrisch
zu belasten. Die Belastungsvorrichtung ist aus einem elektrisch
leitenden Zusatzstoff, der in einem Polymeren dispergiert ist aufgebaut.
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Die
vorliegende Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsform
beschrieben, wobei aber darauf hinzuweisen ist, dass äquivalente
Alternativen und Abwandlungen auch neben solchen, die ausdrücklich erwähnt wurden,
möglich
sind und in dem Schutzbereich der beigefügten Patentansprüche liegen.