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Die Erfindung betrifft ein Magnetresonanzgerät für Untersuchungen
mit einer lokalen Gradientenspuleneinheit (Insert-Gradientenspulen),
sowie eine für
das Magnetresonanzgerät
geeignete Gradientenspuleneinheit.
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Magnetresonanzgeräte werden seit langer Zeit
in der Medizin und in der Biophysik zum Gewinnen von Bildern aus
dem Körperinneren
eines Untersuchungsobjektes verwendet. Die Magnetresonanztomographie
basiert auf dem physikalischen Phänomen der Kernspinresonanz.
Bei dieser Untersuchungsmethode wird das Untersuchungsobjekt einem
starken, konstanten Magnetfeld ausgesetzt, worauf sich in dem Untersuchungsobjekt
die vorher regellos orientierten Kernspins der Atome ausrichten. Mittels
Hochfrequenzwellen werden diese ungeordneten Kernspins zu einer
bestimmten Schwingung (Resonanzfrequenz) angeregt. Diese Schwingung erzeugt
in der Resonanztomographie das eigentliche Messsignal (HF-Antwortsignal)
für die
Bildung, welches mit- tels geeigneter Empfangsspulen aufgenommen
wird.
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Voraussetzung für die Bildgewinnung ist eine genaue
Information über
den jeweiligen Entstehungsort des HF-Antwortsignals in dem Untersuchungsobjekt
(Ortsinformation bzw. Ortskodierung). Dieser Ortsinformation wird
mittels magnetischer Zusatzfelder (magnetischer Gradientenfelder),
die entlang der drei Raumrichtungen von Gradientenspulen erzeugt
werden, gewonnen. Das dem Grundfeld überlagerte Gradientenfeld ist
so gestaltet, daß in
jedem Volumenelement die Feldstärke
und somit auch die Resonanzfrequenz anders ist. Wird nun eine definierte
Resonanzfrequenz eingestrahlt, können
nur die Atome angeregt werden, die sich an einem Ort befinden, an
dem das Magnetfeld die entsprechende Resonanzbedingung erfüllt. Geeignete Änderungen der
Gradientenfelder ermöglichen
es, den Ort eines solchen Volumenelements, bei dem die Resonanzbedingung
erfüllt
ist, definiert zu verschieben und so den gewünschten Bereich abzutasten.
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Zur Untersuchung wird das Objekt
in den Untersuchungsraum des Magnetresonanzgerätes eingebracht und positioniert.
Um Untersuchungsobjekte von unterschiedlicher Größe aufnehmen zu können, muß der Untersuchungsraum
eine Mindestgröße aufweisen.
Bei medizinischen Anwendungen wird die Größe so gewählt, daß ein Patient teilweise bis
vollständig
in den Untersuchungsraum eingefahren werden kann.
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Für
die Untersuchung von speziellen Bereichen eines Untersuchungsobjektes,
beispielsweise im Kopf eines Patienten, kann eine lokale Gradientenspuleneinheit
(Insert-Gradientenspule) verwendet werden. Aus der
US 5,185,576 A ist eine solche
lokale Gradientenspuleneinheit bekannt, die in den Untersuchungsraum
des Magnetresonanzgerätes
eingebracht wird.
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Lokale Gradientenspulen haben mit
ihren kleineren Abmessungen hinsichtlich der erzielbaren Gradientenstärke und
der Leistungsanforderungen an einen die Gradientenspuleneinheit
speisenden Gradientenverstärker
Vorteile gegenüber
den Ganzkörpergradientenspulen
eines Magnetresonanzgerätes.
Für den
Betrieb muß die
lokale Gradientenspuleneinheit mit der integrierten lokalen Hochfrequenzantenne
fest im Untersuchungsraum des Magnetresonanzgerätes verankert werden, um den
auf sie wirkenden Kräften
Stand zu halten.
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Bei einigen Ausführungsformen von lokalen Gradientenspuleneinheiten
dauert das Befestigen der lokalen Gradientenspuleneinheit im Magnetresonanzgerät und auch
das Herauslösen
jeweils bis zu Stunden, wobei in einigen Fällen die Ganzkörperantenne
des Magnetresonanzgerätes
aus- und wieder eingebaut werden muß.
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Aus der
US 5,311,134 A ist ein Magnetresonanzgerät bekannt,
das eine schienenartige Führungsvorrichtung,
auf der eine verfahrbare Gradientenspuleneinheit bewegbar ist; aufweist.
Des Weiteren umfasst das Magnetresonanzgerät eine Patientenliege, mit
der ein daraufliegender Patient sowohl in der Höhlung des Untersuchungsraums
als auch in der Höhlung
der lokalen Gradientenspuleneinheit positionierbar ist.
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Das Einbringen und Montieren der
bis zu 250 kg schweren lokalen Gradientenspulen von Hand erfordert
einen hohen Zeit- und Kraftaufwand des Bedienpersonals.
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Die
US 5,783,943 A offenbart eine Vorrichtung
zur Einbringung und Positionierung einer lokalen Gradientenspuleneinheit über die
Patientenliege eines Magnetresonanzgerätes gemäß dem Oberbegriff des Anspruches
1.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es,
ein Magnetresonanzgerät
und eine Gradientenspuleneinheit zum Einbringen in das Magnetresonanzgerät anzugeben,
die eine einfache und leichte Positionierung der Gradientenspuleneinheit
im Untersuchungsraum des Magnetresonanzgerätes ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der
unabhängigen
Patentansprüche
gelöst.
Somit weist die angetriebenen Lagerungsvorrichtung eines Magnetresonanzgerätes, mit
der das zu untersuchende Objekt in den Untersuchungsraum des Magnetresonanzgerät einführbar ist,
eine Koppeleinrichtung auf, mit der eine Gradientenspuleneinheit
an die Lagerungsvorrichtung ankoppelbar und mittels der angetriebenen
Lagerungsvorrichtung (Patientenliege) in dem Untersuchungsraum bewegbar
ist, wobei die Koppeleinrichtung selbsttätig die Gradientenspuleneinheit
mit der Lagerungsvorrichtung fest verbindet, wenn die Lagerungsvorrichtung
von der einen Richtung gegen die lokale Gradientenspuleinheit fährt, und
löst sobald
die Lagervorrichtung erneut in die eine Richtung fährt. Die
Gradientenspuleneinheit wird im Untersuchungsraum von der Patientenliege positioniert
und benötigt
keinen eigenen Antrieb. Eine Arretierung der Gradientenspuleneinheit
während
des Betriebs kann ebenfalls durch die Patientenliege erfolgen und/oder
durch eine in dem Untersuchungsraum angebrachte Arretierung, welche
die Gradientenspuleneinheit fixieren, sobald diese von der Patientenliege
in eine bestimmte Position gefahren wurde. Hierfür sind die Patientenliege und
ihr Antrieb entsprechend ausgelegt.
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Für
ein leichtes Aus- und Einbringen der Gradientenspuleneinheit und
die Montage der notwendigen Anschlüsse ist an einer der Öffnungen
des Untersuchungsraums eine Abstelleinrichtung für die Gradientenspuleneinheit
angebracht. Die Gradientenspuleneinheit kann durch die Patientenliege
aus dem Untersuchungsraum auf die Abstelleinrichtung gefahren und
dort gut zugänglich
demontiert werden. Dies ermöglicht
einen schnellen Wechsel zwischen verschiedenen Untersuchungsmodi
und verkürzt
die Umrüstzeiten.
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Wird die Abstelleinrichtung an dem
Magnetresonanzgerät
schwenkbar angebracht, so kann die Patientenliege an der von der Öffnung des
Untersuchungsraums weggeschwenkten Gradientenspuleneinheit vorbei
aus dem Untersuchungsraum gefahren werden. Für ein erneutes Einbringen der
auf der Abstelleinrichtung gelagerten Gradientenspuleneinheit wird
die Abstelleinrichtung wieder an die Öffnung des Untersuchungsraums
herangeschwenkt.
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In einer Vorteilhaften Ausgestaltung
sind die für
die Gradientenspuleneinheit notwendige Anschlüsse in der Patientenliege integriert.
Dies erhöht die
Sicherheit und verringert die für
die Montage der Gradientenspuleneinheit benötigte Zeit.
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Eine Gleit- und Führungseinrichtung an der Abstelleinrichtung
und im Untersuchungsraum für
die Gradientenspuleneinheit erlaubt eine weniger stabile Ausführung der
Patientenliege und ihres Antriebes.
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Die Gradientenspuleneinheit ist mit
der Patientenliege fest, jedoch lösbar, durch die Koppeleinrichtung
verbunden. Ein selbsttätige
oder fernbetätigbare
Koppeleinrichtung ermöglicht
genaues Positionieren mittels der Steuerung des Magnet resonanzgerätes und
ein leichtes Ein- und Ausbringen der Gradientenspuleneinheit in
bzw. aus dem Untersuchungsraum.
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Bestehende Systeme sind leicht durch
entsprechende Modifikationen an der Patientenliege und/oder der
Gradientenspuleneinheit gemäß der vorliegenden
Erfindung umrüstbar.
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Die Erfindung wird durch die Merkmale
der abhängigen
Ansprüche
weitergebildet.
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Die vorliegende Erfindung wird unter
Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen näher
erläutert,
in denen zeigen:
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1 ein
Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Magnetresonanzgerätes mit
eingefahrener Gradientenspuleneinheit in einem senkrechten Längs- und
Querschnitt,
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2 ein
Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Magnetresonanzgerätes mit
herausgefahrener Gradientenspuleneinheit in einem senkrechten Längsschnitt,
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3 ein
Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Magnetresonanzgerätes mit
herausgefahrener, weggeschwenkter Gradientenspuleneinheit in einem
waagerechten Querschnitt, und
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4 ein
Beispiel für
eine Arretiereinrichtung zum Arretieren der Gradientenspuleneinheit
in einer bestimmten Position im Untersuchungsraum des erfindungsgemäßen Magnetresonanzgerätes.
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1 zeigt
in einem senkrechten Längs-
und Querschnitt ein Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Magnetresonanzgerätes 3.
Der statische Grundfeldmagnet 3b und das Gradientenspulensystem 3a sind
wesentliche Bestandteile des Magnetreso nanzgerätes 3, in deren Höhlung der
Untersuchungsraum 2 angeordnet ist.
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In dem Untersuchungsraum 2 des
in 1 dargestellten Magnetresonanzgeräts 3 ist
die Gradientenspuleneinheit 1 bereits eingebracht und über eine
Koppeleinrichtung 6 mit der Patientenliege 5 verbunden.
Die Kopfstütze 5a der
Patientenliege 5 reicht in die Höhlung der Gradientenspuleneinheit 1 hinein.
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Zur Führung der Gradientenspuleneinheit 1 und
der Patientenliege 5 ist im unteren Teil des Untersuchungsraumes 2 eine
Schiene 7a angebracht. Die Zentrierung der Gradientenspuleneinheit 1 innerhalb
des hohlzylinderförmigen
Untersuchungsraumes 2 erfolgt mittels der am oberen Teil
der Gradientenspuleneinheit 1 paarweise angebrachten Rollen 7b.
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Führung
und Fixierung der Gradientenspuleneinheit 1 im Untersuchungsraum 2 können auch anders,
z.B. entsprechend der Form und des Materials des Untersuchungsraumes 2,
gestaltet werden. In der in 1 gezeigten
Anordnung wird die Führungseinrichtung 7a der
Patientenliege 5 auch zur Führung der Gradientenspuleneinheit 1 genutzt.
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Eine an der linken Seite des Untersuchungsraumes 2 angebrachte
fahrbahre Abstelleinrichtung 4 dient zur Aufnahme und Lagerung
der Gradientenspuleneinheit 1. Die Andockeinrichtung 8
positioniert die auf der Abstelleinrichtung 4 angebrachte
Schiene 7c zu der Schiene 7a des Untersuchungsraums 2, damit
die Gradientenspuleneinheit 1 auf den Schienen 7c, 7a gleitend
in den Untersuchungsraums 2 ein- bzw. aus diesem heraus
gebracht werden kann.
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2 zeigt
die Anordnung von 1,
wobei die Gradientenspuleneinheit 1 auf die Abstelleinrichtung 4 gefahren
wurde. Zum Parken bzw. Lagern der Gradientenspuleneinheit 1 wird
die Gradientenspuleneinheit 1 von der Patientenliege abgekoppelt,
die Patientenliege 5 in den Untersuchungsraum 2 eingefahren,
die Abstelleinrichtung 4 von dem Magnetresonanzgerät 3 abgedockt
und samt darauf abgestellter Gradientenspuleneinheit 1 zu
ihrem Lagerort gefahren.
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Zum Einbringen der Gradientenspuleneinheit 1 in
den Untersuchungsraum 2 wird die Gradientenspuleneinheit 1 von
ihrem Lagerort mit der Abstelleinrichtung 4 geholt und
die Abstelleinrichtung 4 an die Öffnung des Untersuchungsraum 2 angedockt. Die
Abstelleinrichtung 4 in der in 2 gezeigten Anordnung ist in der Höhe verstellbar
und somit besonders anpassungsfähig
an verschiedene Formen von Magnetresonanzgeräten 3.
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Das Positionieren der Schienen 7c (1) und 7a zueinander
und der Ankoppelvorgang können nach
dem erfolgreichen Andocken automatisch ausgelöst werden. Sind die Schienen 7c und 7a zueinander
positioniert, kann die Patientenliege 5 nach links ausgefahren
und die Gradientenspuleneinheit 1 an die Patientenliege 5 angekoppelt
werden. Sodann bewegt die Patientenliege 5 die Gradientenspuleneinheit 1 in
den Untersuchungsraum 2 zu einer vorbestimmten Position.
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Das An- und Abkoppeln der Gradientenspuleneinheit 1 erfolgt
mittels einer selbsttätigen
Koppeleinrichtung 6, die, wenn die Patientenliege 5 von links
gegen die Gradientenspuleneinheit 1 fährt, die Gradientenspuleneinheit 1 und
die Patientenliege 5 fest miteinander verbindet und die
Verbindung löst, wenn
die Patientenliege 5 erneut (zumindest kurzzeitig) nach
links bewegt wird (bipolarer Koppelzustand, verändert durch ein Zusammendrücken der
Koppeleinrichtung 6). Die Koppeleinrichtung 6 kann
zusätzlich
fernbetätigbar
sein.
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Nach dem Abkoppeln der. Gradientenspuleneinheit 1 an
einer vorbestimmten Position fährt
die Patientenliege 5 nach rechts aus dem Untersuchungsraum 2 heraus,
um den Patienten aufzunehmen. Der Patient wird z.B. mit seinem auf
der Kopfstütze 5a gelagerten
Kopf voran auf der Patientenliege 5 in den Untersuchungsraum 2 eingefahren,
wobei die Kopfstütze 5a in
die Gradientenspuleneinheit 1 einfährt und in ihr positioniert
wird.
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Abwandlungen der beschrieben Abläufe können nötig sein,
wenn z.B. die zum Betrieb der Gradientenspuleneinheit 1 notwendige
Anschlüsse
in der Patientenliege integriert sind und einige dieser Anschlüsse nicht
automatisch beim Ankoppeln hergestellt werden können. Hierbei ist es vorteilhaft
die notwendigen Anschlüsse
durch das Bedienpersonal im ausgefahrenen Zustand herzustellen.
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Eine Ankoppelung der Gradientenspuleneinheit 1 an
die Patientenliege 5 während
des Betriebes kann ebenfalls notwendig sein, wenn nicht ausreichend
Fixierungsmittel zum Halten der Gradientenspuleneinheit 1 im
Untersuchungsraum 2 vorhanden sind und die Gradientenspuleneinheit 1 über die
Patientenliege 5 fixiert werden muß.
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3 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung,. bei welchem die Abstelleinrichtung 4 an
der Öffnung
des Untersuchungsraum 2 schwenkbar ist. Die Abstelleinrichtung 4 mit
der Gradientenspuleneinheit 3 wird in diesem Ausführungsbeispiel
seitlich an das Magnetresonanzgerät 3 per Hand oder
mittels elektrischem Antrieb herangefahren und mit der Andockvorrichtung 8 an
das Magnetresonanzgerät 3 angedockt.
Durch die Andockvorrichtung 8 ist die Einbringvorrichtung 4 derart
schwenkbar, daß die Schienen 7a und 7c im
eingeschwenktem Zustand exakt zueinander positioniert sind.
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Die schwenkbar ausgestaltete Andockvorrichtung 8 ist
besonders vorteilhaft bei einem wechselndem Betrieb/Einsatz von
lokaler Gradientenspule und fest eingebauter Ganzkörpergradientenspule, bei
dem die Patientenliege 5 zum Teil aus der Öffnung des
Untersuchungsraumes 2 des Magnetresonanzgerätes 3 herausgefahren
werden muß.
In diesem Fall wird die Gradientenspuleneinheit 2 aus. dem
Untersuchungsraum 2 heraus auf die Abstelleinrichtung 4 gefahren
und zur Seite geschwenkt. Die Liege kann nun an der Gradientenspuleneinheit 2 vorbeigefahren
werden. Ein erneutes Einbringen der Gradientenspuleneinheit 1 ist
ohne wiederholte Montage der notwendigen Anschlüsse der Gradientenspuleneinheit 1 möglich.
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Das Positionieren der Gradientenspuleneinheit 1 im
Untersuchungsraum 2 erfolgt mittels Software in Interaktion
mit dem Magnetresonanzgerät 3 oder über mechanisch
einstellbare Anschläge.
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4 zeigt
in einem Ausschnitt ein solches Beispiel für die Arretierung der Gradientenspuleneinheit 1 im
Untersuchungsraum 2 in einer bestimmten eingefahrenen Position.
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Die Arretiereinrichtung 3c des
Magnetresonanzgerätes 3 weist
zwei Nocken auf, wobei der erste Nocken, beispielsweise durch Ausbildung
aus einem Material hoher Dichte, ein größeres Gewicht als der zweite
Nocken aufweist, so daß sich
automatisch bei nicht oder nicht vollständig eingefahrener Gradientenspuleneinheit 1 die
mit durchgezogenen Linien dargestellte Lage der Arretiereinrichtung 3c einstellt. Bei
einem Einfahren der Gradientenspuleneinheit 1 von links
in den Untersuchungsraum 2 nimmt die Arretiereinrichtung 1a der
Gradientenspuleneinheit 1 den zweiten Nocken mit und versetzt
die Arretiereinrichtung 3c um deren Drehachse in eine Drehbewegung
bis der erste Nocken die mit gestrichelter Linie angedeutete Stellung
erreicht. Sodann ist die eingefahrene Gradientenspuleneinheit 1 arretiert.