DE3124435A1

DE3124435A1 - Geraet zur erzeugung von bildern eines untersuchungsobjektes

Info

Publication number: DE3124435A1
Application number: DE19813124435
Authority: DE
Inventors: Wilfried Dr.rer.nat. 8522 Herzogenaurach Loeffler; Rudolf Dr.Rer.Nat. 8520 Erlangen Schittenhelm
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 1981-06-22
Filing date: 1981-06-22
Publication date: 1983-01-20
Also published as: GB2101327A

Description

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SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Berlin und München VPA 81 P 5048 DE

Gerät zur Erzeugung von Bildern eines Untersuchungsob.jektes ______i_₌__ra_₃_™₌__m=₌_™_«_₌^^

Die Erfindung_:betrifft ein Gerät zur Erzeugung von Bildern eines Untersuchungsobjektes mit magnetischer Kernresonanz, bei dem Mittel zum Anlegen von Magnetfeldern an das Untersuchungsobjekt und zum Erfassen der Auslenkung der Atomkerne des Untersuchungsobjektes aus ihrer Gleichgewichtslage durch einen hochfrequenten magnetischen Anregungsimpuls vorhanden sind«

Es ist bekannt, daß man insbesondere die Wasserstoffatomkerne eines Untersuchungsobjektes aus einer Vorzugsrichtung, die durch ein Magnet-Grundfeld erzeugt wird, durch einen hochfrequenxen Anregungsimpuls auslenken kann und daß sich' die Atomkerne nach dem Ende dieses Anregungsimpulses aufgrund ihres Spins erst nach einer gewissen Zeit wieder in die Vorzugsrichtung einpendeln. Während dieser Zeit präzedieren die Atomkerne mit einer Frequenz, die von der Stärke des Magnet-Grundfeldes abhängt. Überlagert man diesem homogenen Magnet-Grundfeld einen Feldgradienten, so daß die Magnetfeldverteilung räumlich variiert, so ist eine Ortung über die jeweils gemessene Frequenz möglich. Es ist auch bekannt, daß man auf diese Weise und durch Änderung der Richtung des Feldgradienten Schichtbilder des Untersuchungsobjektes anfertigen kann. Die Anregung in einer Schicht des Untersuchungsobjektes erfolgt 'dabei dadurch, daß das Magnet-Grundfeld durch einen weiteren Feldgradienten so beeinflußt wird, daß nur in dieser Schicht eine Anregung der Atomkerne er-

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folgt. Dies ist möglich, weil die Anregung nur mit einer Frequenz erfolgt, die dem Magnetfeld in der gewünschten Schicht streng zugeordnet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät der eingangs genannten Art zu schaffen, das die Herstellung von Projektionsbildern des Untersuchungsobjektes ermöglicht, in denen demgemäß mehrere Bereiche des Untersuchungsobjektes überlagert sind.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Steuervorrichtung vorhanden ist, die die Bilderzeugung derart steuert, daß die erstellten Bilder eine Projektion des Untersuchungsobjektes oder von Teilen des Untersuchungsobjektes auf einer vorgebbaren Ebene darstellen. Bei dem erfindungsgemäßen Gerät erfolgt nicht wie beim Stand der Technik die Darstellung einer selektierten Schicht des Untersuchungsobjektes,, sondern eine Projektion, so daß das mit dem erfindungsgemäßen Gerät gewonnene Bild beispielsweise einem Röntgenschattenbild entspricht.

Einzelheiten der Erfindung, insbesondere über verschiedene Ausbildungsmöglichkeiten der Steuervorrich- ■ tung, ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
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Fig„ 1 eine Darstellung eines Gerätes nach der Erfindung,

Fig. 2 und 3 Darstellungen zur Erläuterung des Erfindungsgedankens, und

- 6 - VPA 81 P 5048 DE Fig. 4 Einzelheiten des Gerätes gemäß Figur 1.

In der Figur 1 ist eine Auflage 1 dargestellt, auf der ein Patient 2 liegt, von dem mit Hilfe magnetischer Kernresonanz Bilder erzeugt werden sollen. Hierzu ist ein Spulensystem 3 mit einer Spule 4 zur Erzeugung eines homogenen Magnetfeldes, Gradientenspulen 5 zur Variierung dieses Magnetfeldes, einer Anregungsund Meßspule 7 yorhanden. Die Spule 4 ist an einer Magnet-Stromversorgung 8, die Gradientenspulen 5 sind an einer Gradienten-Stromversorgung 9, die Anregungsund Meßspule 7 ist an einem Vorverstärker 10 und über entsprechende Koppelelemente an einen Sendeverstärker 11 angeschlossen. Der Vorverstärker 10 führt das Meßsignal über einen phasenempfindlichen Gleichrichter einem Prozeßrechner 13 zu, der den gesamten Meßvorgang steuert. Zur Erzeugung eines Anregung&impulces dient ein Hochfrequenzoszillator 14, der über einen Modulator 15 an den Sendeverstärker 11 anschaltbar ist. Die Wiedergabe der erzeugten Bilder erfolgt auf einem Monitor 16.

Zur Erzeugung eines Bildes des Patienten 2 mit Hilfe magnetischer Kernresonanz wird die Auflage 1 mit HiI-fe einer Steuervorrichtung 17, die ebenfalls vom Prozeßrechner 13 angesteuert wird, so in das Spulensystem 3 eingeschoben, daß eine erste Transversalschicht des Patienten 2, von der in dessen Kopf mehrere eingezeichnet sind, so liegt, daß aufgrund des erzeugten Magnetfeldes dort durch einen Anregungsimpuls in der Spule 7 Kernresonanz angeregt wird. Aus dem ebenfalls mit Hilfe der Spule 7 aufgenommenen Meßsignal werden Informationen gebildet, die eine eindimensionale Projektion der angeregten Schicht des Patienten 2 auf eine vorgegebene Projektionsebene verkörpern. Nach

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Bildung dieser Informationen erfolgt oine Längsverschiebung der Auflage 1, so daß eine benachbarte, parallele Schicht des Patienten 2 nunmehr an einer Stelle liegt, an der sie durch einen Anregungsimpuls der Spule 7 angeregt werden kann. Nunmehr erfolgt die Bildung einer Information, die eine eindimensionale Projektion dieser angeregten Schicht auf die Projektionsebene darstellt. Anschließend erfolgt wieder eine Längsverschiebung zur Anregung einer weiteren parällelen Schicht und die Bildung einer dieser entsprechenden Information usw. Die angeregte Schicht ist also durch LängsverSchiebung des Patienten 2 auf der Auflage 1 im Patienten 2 parallel verschiebbar. Es wird_ndabei' die Kernresonanz in jeweils nur einer Schicht angeregt.

Nachdem alle gewünschten, dein abzubildenden Bereich entsprechenden, parallelen Schichten auf diese Weise angeregt und die dadurch erzeugten Informationen verarbeitet worden sind, die dem abzubildenden Bereich des Patienten 2 entsprechen, von dem eine Projektion auf eine vorgebbare Ebene, insbesondere auf die Auflage 2, erfolgen soll, ist der Bildaufnahmevorgang abgeschlossen. Nunmehr liegt ein Bild vor, das diese Projektion darstellt.

Anstelle der beschriebenen schrittweisen Längsverschiebung der Auflage 1 mit dem Patienten 2 kann zur Erzeugung der gewünschten Bilder auch die Frequenz des der Spule 7 zugeführten Anregungsimpulses schrittweise verändert werden. Bei konstantem Feld der übrigen Spulen wandert dadurch die Schicht, in der die Atomkerne aus ihrer Gleichgewichtslage ausgelenkt werden, durch den Patienten 2 hindurch, denn die Schicht, in der die Anregung jeweils erfolgt, hängt vom Magnetfeld

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und von der Frequenz des Anregungsimpulses ab. Auf diese Weise ist also bei ruhendem Patienten die Erzeugung von Informationen möglich, die eine eindimensionale Projektion der jeweils angeregten Schicht auf die Projektionsebene verkörpern und es ist möglich, die jeweils angeregte Schicht im Untersuchungsobjekt parallel zu verschieben. Die Veränderung der Frequenz des Anregungsimpulses kann durch Variation der den Modulator 15 speisenden Niederfrequenz erfolgen.

Es ist ferner möglich, das Gerät so auszubilden, daß in bekannter Weise zweidimensional Bilder des Aufnahmeobjektes erzeugt werden und dabei die Schicht, von der diese Bilder erzeugt werden, nicht zu begrenzen» Die Bilder stellen in diesem Fall eine Parallelprojektion des Patienten 2 auf eine vorgegebene Ebene dar. Es ist auch denkbar, nur Teile des Patianton 2 in dieser Weise zu projizieren und mehrere Teilbilder in einem größeren Projektionsbild zusammenzusetzen.

Die Figur 2 zeigt, daß die jeweils angeregte Schicht im Patienten 2 von der Ortsabhängigkeit der Flußdichte und damit der Kernresonanzfrequenz bestimmt wird. Der Feldgradient ist in der Figur 2 schematisch dargestellt und mit 17 bezeichnet. Die Resonanzfrequenz ist mit f bezeichnet. Es erfolgt dabei nur eine Anregung der Atomkerne im dargestellten Bereich des Patienten

Die Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch den angeregten Bereich des Patienten 2 und darunter den Verlauf der Signalamplitude des nach der Anregung gemessenen Signales in Abhängigkeit von der Kernresonanzfrequenz. Aufgrund des hier angewandten schematisch dargestellten Feldgradiente'n 18 hängt hier die Signalamplitude derart von der Kernresonanzfrequenz ab, daß sich ein

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Verlauf ergibt, der eine Projektion der untersuchten Schicht des Patienten 2 auf die Richtung des Feldgradienten 18 darstellt. In der geschilderten Weise kann nunmehr aus mehreren Projektionen dieser Art ein Übersichtsbild rekonstruiert werden.

In der Figur 4 ist ein möglicher Aufbau des Spulensystems 3 genauer dargestellt. Insbesondere zeigt die Figur 4 deutlich, daß die Spule 4 zur Erzeugung eines homogenen Magnetfeldes (Grundfeld) viergeteilt ist. Sie wird von der Magnet-Stromversorgung 8 gespeist. Die Gradientenspulen, die in der Figur 1 mit 5 bezeichnet sind, sind bei dem in der Figur 4 dargestellten Beispiel in zwei Gradientenspulenpaare 5a zur Erzeugung ;eines Feldgradie.nten in .x-Richtung, d. h. quer zur Auflage 1,und in ein Gradientenspulenpaar 5b zur Erzeugung eines Feldgradienten in Längsrichtung der Auflage 1 (z-Richtung) unterteilt. Zum Anregen der Atomkerne und zum Messen dient bei der Ausführung gemaß der Figur 4 ein Spulenpaar 19, das an einem kombinierten Hochfrequenz-Sende- und-Empfangssystem 20 angeschlossen ist. Der Prozeßrechner 13 speist einen Treiber 21 für die Gradientenspulenpaare 5a und einen Treiber 22 für das Gradientenspulenpaar 5b. Er bewirkt entsprechend der Figur 1 die Wiedergabe des berechneten Bildes auf dem Monitor 16.

Bei dem Beispiel in Figur 4 ist die Auflage 1 für den Patienten 2 von einem über Rollen 23 .geführten Transportband gebildet, das durch ein Getriebe 24 von einem Schrittmotor 25 schrittweise angetrieben wird. Der Schrittmotor 25 wird vom Prozeßrechner 13 in dem Sinne gesteuert, daß er den Patienten 2 schrittweise durch das Spulensystem 3 bewegt.

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Für die Erzeugung zweidimensionaler Bilder des Aufnahmeobjektes bei nicht begrenzter Schicht kann zusätzlich zu den in der Figur 4 dargestellten Gradientenspulen ein y-Gradientenspulensystem vorgesehen werden, das völlig dem um 90 um die Magnetachse gedrehten Gradientenspulensystem 5a entspricht.

4 Figuren

5 Patentansprüche

Claims

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Patentansprüche

( 1./Gerät zur Erzeugung von Bildern eines Untersuchungsobjektes (2) mit magnetischer Kernresonanz, bei dem Mittel (3) zum Anlegen von Magnetfeldern an das Untersuchungsobjekt (2) und zum Erfassen der Auslenkung der Atomkerne des Untersuchungsobjektes aus ihrer Gleichgewichtslage durch einen hochfrequenten magnetischen Anregungsimpuls vorhanden sind, d a durch gekennzeichnet, daß eine Steuervorrichtung·(13, 17) vorhanden ist, die die Bild erzeugung derart steuert, daß die erstellten Bilder eine Projektion des abzubildenden Untersuchungsobjektes (2) oder von Teilen des Untersuchungsobjektes (2) auf eine vorgebbare Ebene (1) darstellen,
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zum zeilenweisen Aufbau der Projektion Spulen (-4,5,7,19 ) zum selektiven Anregen der Kernresonanz in einer zur Projektionsrichtung senkrechten Schicht vorhanden sind, wodurch Informationen erzeugt werden, die eine eindimensionale Projektion der angeregten Schicht auf die Projektionsebene (1) verkörpern und daß durch die Steuervorrichtung (13, 17) die angeregte Schicht im Untersuchungsobjekt parallel verschiebbar ist. : . ■":.-."■
3. Gerät nach Anspruch 2, da d u r c h g.e- k e.nJ zeichnet , daß zur Parallelverschleb.ung der :

angeregten Schicht eine längsverschiebbare Auflage (1;) für das Untersuchungsobjekt (2) vorhanden ist, durch'· die es durch das Spulensystem (3) bewegbar ist«,·- =
4. Gerät nach Anspruch 2, dadurch g e -

kennzeichnet, daß zur Parallelverschie-

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bung der angeregten Schicht die Frequenz des Anregungsimpulses veränderbar ist.
5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß eine Einrichtung (13) zur Erzeugung zweidimensionaler Bilder des Aufnahmeobjektes (2) vorhanden ist und die Begrenzung der Schicht, von der die Bilder erzeugt werden, in Schichtdickenrichtung aufgehoben wird.