DE102008009673A1

DE102008009673A1 - Magnetresonanz-Anlage

Info

Publication number: DE102008009673A1
Application number: DE102008009673A
Authority: DE
Inventors: Michael Maschke
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 2008-02-18
Filing date: 2008-02-18
Publication date: 2009-08-20

Abstract

Eine Magnetresonanz-Anlage (2) umfasst eine Magneteinheit (6) und eine Patientenliege (8). Im Hinblick auf eine hohe Flexibilität bei der Ausrichtung der Magneteinheit (6) und der Patientenliege (8) zueinander ist für die Lagerung der Magneteinheit (6) ein mehrachsiger, insbesondere vierachsiger Roboter (22) vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Magnetresonanz-Anlage.
Die Magnetresonanztomographie ist eine bewährte Diagnosemethode bei medizinischen Untersuchungen, welche Schnittbilder und 3D-Rekonstruktionen ermöglicht. Magnetresonanz-Anlagen erlauben bei vielen Erkrankungen eine gute anatomische und funktionelle Bildgebung, insbesondere von Weichgewebe, z. B. bei Untersuchungen von Herz und Leber. Die Magnetresonanztomographie findet heutzutage Anwendung auch bei der interventionellen Radiologie, bei der Bewegungen von Organen und/oder chirurgischen Instrumenten in Echtzeit dargestellt werden. So können z. B. mit Hilfe von Magnetresonanz-3D-Aufnahmen ein Katheter oder ein Instrument zu einem Tumor geführt werden, um mit Hochfrequenzstrom den Tumor zu veröden.
Für gewöhnlich umfasst eine Magnetresonanz-Anlage eine ringförmige Magneteinheit, die fest am Boden montiert ist. In die Magneteinheit wird eine Patientenliege, auf der ein Patient mobilisiert ist, zur Untersuchung des Patienten hingefahren. Der Nachteil dieser Anordnung ist, dass der Zugang zum Patienten während einer Intervention erschwert ist.
Aus der WO 2007/147233 A1 ist eine Lösung bekannt, bei der eine ringförmige Magnetresonanz-Vorrichtung über ein Deckenschienensystem zu dem Patienten gefahren wird, wobei jedoch ihre Bewegungsbahn aufgrund der Schienen eingeschränkt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hohe Flexibilität bei der Ausrichtung der Komponenten einer Magnetresonanz-Anlage zueinander zu ermöglichen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Magnetresonanz-Anlage umfassend eine Magneteinheit und eine Patien tenliege, wobei die Magneteinheit über einen mehrachsigen, insbesondere mindestens vierachsigen Roboter lagerbar ist.
Die Erfindung basiert auf der Überlegung, dass eine hohe Flexibilität und Mobilität der Magnetresonanz-Anlage gegeben ist, wenn die Magneteinheit mit Hilfe eines Roboters in mehreren, insbesondere in allen Raumrichtungen verstellbar ist. Der Einsatz derartiger Roboter hat sich in der Industrie seit langem bewährt. Der Roboter ist hierbei nach Art eines mehrgelenkigen, industriellen Roboters ausgebildet, der dafür ausgelegt ist, das Gewicht der Magneteinheit tragen zu können und ihr eine insbesondere uneingeschränkte Bewegungsfreiheit innerhalb eines Behandlungsraums zu gewährleisten. Unter einem vierachsigen Roboter wird hierbei ein Roboter verstanden, der durch vier Freiheitsgrade gekennzeichnet ist. Jede Achse ist hierbei insbesondere eine Drehachse, die durch ein Drehgelenk gebildet ist. Eine oder mehrere Achsen können jedoch für lineare Verstellung vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Magneteinheit um drei Drehachsen rotierbar und entlang einer Verstellachse verstellbar ist. Die Magneteinheit kann hierbei eine geschlossene, ringförmige Geometrie aufweisen oder sie kann eine offene C-förmige oder U-förmige Magneteinheit sein.
Der mehrachsige Roboter muss derart ausgebildet sein, dass er eine translatorische Bewegung der Magneteinheit in jeder Raumrichtung ermöglichen kann. Hierfür sind z. B. drei Rotations- und eine Verstellachse oder alternativ vier Rotationsachsen erforderlich, wobei durch beide Kombinationen ein vierachsiger Roboter mit vier Freiheitsgraden erreicht ist. Geeignet für den Einsatz als Träger der Magneteinheit sind außerdem Roboter mit fünf oder sechs Freiheitsgraden bzw. Drehgelenken.
Der Roboter kann hierbei am Boden, an einer Wand oder an der Decke des Behandlungsraums befestigt sein. In einem automatisierten Betrieb des Roboters werden seine Bewegungen von einer Steuereinheit angesteuert, die insbesondere über Daten über die Positionen weiterer Objekte im Behandlungsraum verfügt, wie z. B. über die Position der Patientenliege. Die Steuereinheit berechnet somit eine Bewegungsbahn, bei der keine Kollisionen drohen. Ein derartiger Roboter weist eine hohe Positioniergenauigkeit sowie bei einem erneutem Verfahren in dieselbe Stellung eine hohe Wiederholgenauigkeit auf.
Dank der zahlreichen Möglichkeiten zum Verfahren und Verstellen des Magnetresonanzgeräts über den Roboter kann z. B. eine Bildaufnahme des Patienten erfolgen, ohne dass die Patientenliege bewegt wird. Für eine bessere Zugänglichkeit zum Patienten z. B. während einer interventionellen Behandlung ist es außerdem möglich, anstatt die Patientenliege aus der Magneteinheit teilweise hinauszufahren, lediglich die Magneteinheit in eine geneigte Stellung zu bringen, wobei der Bewegungsaufwand deutlich kleiner ist. Darüber hinaus zeichnet sich die Magnetresonanz-Anlage dadurch aus, dass Aufnahmen des horizontal liegenden Patienten von einer gegenüber der Patientenliege geneigten Stellung des Magnetresonanzgeräts möglich sind.
Um die Bewegungsfreiheit des Roboters zu erhöhen, ist er vorteilhafterweise zusätzlich für eine Translationsbewegung ausgebildet. Ein geradliniges Verfahren der Magneteinheit aufgrund einer Translationsbewegung des Roboters lässt sich besonders leicht ausführen und von der Steuereinheit einfach ansteuern. Dies kann auf zwei Weisen erfolgen: zum Einen kann mindestens ein Roboterabschnitt, der sich zwischen zwei Drehgelenken des Roboters erstreckt, eine Verstelleinheit für eine lineare Verstellung seiner Länge umfassen und zum Anderen kann der gesamte Roboter eine Translationsbewegung ausführen.
Um eine einfache, geradlinige Verstellung der Magneteinheit in Richtung auf die Patientenliege oder weg von dieser zu ermöglichen, ist nach einer bevorzugten Variante eine erste Schiene für den Roboter vorgesehen. Die Magneteinheit ist somit über den Roboter z. B. an der Decke des Behandlungsraums aufgehängt oder am Boden oder an einer Wand befestigt. Für eine einfache Bewegung der Magneteinheit in Richtung der Patientenliege wird der gesamte Roboter entlang der Scheine verfahren. In unmittelbarer Nähe der Patientenliege kann über den Roboter eine Einstellung einer gewünschten Position und Orientierung der Magneteinheit zur Patientenliege erfolgen.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Patientenliege verstellbar gelagert. Dies bedeutet, dass die Patientenliege nicht ortsfest montiert ist, sondern für mindestens eine Translations- oder Rotationsbewegung ausgebildet ist. Dadurch wird zusätzliche Bewegungsfreiheit bei der Positionierung der Magneteinheit und der Patientenliege zueinander gewonnen.
Vorteilhafterweise ist die Patientenliege für eine Translationsbewegung in drei Raumrichtungen ausgebildet. Unter Patientenliege ist hierbei sowohl ein Tisch zur Patientenlagerung als auch eine Ablage zur Lagerung eines Körperteils (Hand, Arm, Bein) des Patienten zu verstehen. Beispielsweise kann mittels einer Hubeinheit die Höhe der Patientenliege eingestellt werden. Mittels zwei weiteren Verstelleinheiten zur horizontalen Verstellung, die z. B. nach Art linearen Führungen ausgestaltet sind, kann die Patientenliege gleichzeitig in eine Längs- und eine Querrichtung bewegt werden.
Vorzugsweise ist eine zweite Schiene, insbesondere für eine Bodenmontage, für eine Translationsbewegung der Patientenliege vorgesehen. Dies stellt eine konstruktiv besonders einfache und effiziente Ausgestaltung einer Verstelleinheit für eine horizontale Bewegung der Patientenliege dar.
Die Freiheitsgrade bei der Bewegung der Patientenliege werden zusätzlich erhöht, indem bevorzugt die Patientenliege für eine Rotationsbewegung ausgebildet ist. Die Patientenliege kann z. B. um einen Mittelpunkt in ihrer horizontalen Lage rotiert werden. Zusätzlich oder alternativ kann sie um eine Achse geneigt werden. Der Rotationspunkt kann außerdem so gewählt werden, dass die Patientenliege kreis- oder ellipsenförmige Rotationsbewegung um einen gewählten Punkt im Behandlungsraum ausführt. Im Allgemeinen kann hierbei ein zweiter Roboter für die Verstellung der Patientenliege vorgesehen sein, dessen Bewegungen insbesondere von der Steuereinheit angesteuert sind und mit den Bewegungen des die erste Magneteinheit tragenden Roboters korreliert sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigt die einzige Figur schematisch eine Magnetresonanz-Anlage 2 zur medizinischen Untersuchung eines Patienten 4. Die Magnetresonanz-Anlage 2 umfasst im Wesentlichen eine Magneteinheit 6 zur Durchführung der Untersuchung und eine Patientenliege 8, auf der der Patient 4 positioniert ist.
Die Magneteinheit 6 ist in diesem Ausführungsbeispiel ringförmig ausgebildet und umfasst in einem Vakuumbehälter 10 angeordnete supraleitende Schirmspulen 12 und supraleitende Feldspulen 14. Mit Hilfe der Magneteinheit 6 wird ein zeitkonstantes Magnetfeld zur Polarisierung der Atomkerne im zu untersuchenden Patienten 4 erzeugt. Die nötige räumliche Homogenität wird durch die in der Öffnung der Magneteinheit 6 befindlichen Eisenshims 16 hergestellt. Konzentrisch in der Öffnung ist eine Gradientenspule 18 eingesetzt. Sie besitzt drei Teilwicklungen, die ein dem jeweils eingeprägten Strom proportionales, räumlich jeweils zueinander senkrechtes Gradientenfeld erzeugen. Innerhalb der Gradientenspule 18 befindet sich eine Hochfrequenz(HF)-Spule 20. Sie hat die Aufgabe, die von einem Leistungssender angegebenen HF-Impulse in ein magnetisches Wechselfeld zur Anregung der Atomkerne umzusetzen und anschließend das von dem präzedierenden Kernmoment ausgehende Wechselfeld in eine Spannung zu wandeln.
Die Magneteinheit 6 wird von einem mehrachsigen Roboter 22 getragen und kann mit Hilfe des Roboters 22 in alle Richtungen verstellt werden. Der Roboter 22 weist in diesem Ausführungsbeispiel mehrere Drehgelenke 24 auf, welche um sechs Drehachsen D_1-6 rotieren können, so dass sich der Roboter 22 durch sechs Freiheitsgrade auszeichnet. Alternativ könnte auch ein vierachsiger Roboter eingesetzt werden.
Im Ausführungsbeispiel gemäß der Figur ist der Roboter 22 fest am Boden eines Untersuchungsraums montiert und lediglich für Drehbewegungen ausgelegt. Es können jedoch auch Ausgestaltungen vorgesehen sein, bei denen der Roboter 22 z. B. entlang einer Schiene eine Translationsbewegung in Richtung auf die Patientenliege 8 und zurück ausführen kann. Die Schiene kann dabei am Boden, an der Decke oder sogar an einer Wand des Behandlungsraums befestigt sein.
Die Patientenliege 8 ist zur Positionierung über eine Bodenschiene 26 in einer Längsrichtung L verfahrbar. Darüber hinaus ist im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Sockel 28 der Patientenliege 8 in seiner Höhe verstellbar, was durch den Pfeil H angedeutet ist, und um eine Achse A drehbar. Mit Hilfe einer in der Patientenliege 8 eingebauten, hier nicht näher gezeigten Mechanik kann eine Liegefläche 8a der Patientenliege 8 quer zur Längsrichtung L, in einer Querrichtung Q verstellt werden.
Zum Ansteuern der Bewegungen des Roboters 22 ist eine Steuereinheit vorgesehen, welche symbolisch dargestellt ist und das Bezugszeichen 30 trägt. Wie aus der Figur ersichtlich, ist die Patientenliege 8 ebenfalls an die Steuereinheit 30 angekoppelt und von dieser angesteuert. Jedoch besteht auch die Möglichkeit für eine manuelle Verstellung der Patientenliege 8, wobei in jedem Moment ihre Position von nicht angezeigten Sensoren erfasst wird und an die Steuereinheit 30 übermittelt wird, um eine Kollision mit der Magneteinheit 6 zu vermeiden.
Bei der beschriebenen Magnetresonanz-Anlage 2 zeichnet sich die Magneteinheit 6 durch eine besonders große Bewegungsfreiheit aus, da sie über den Roboter 22 in alle Raumrichtungen verstellt werden kann. Die Flexibilität der Magnetresonanz-Anlage 2 ist zusätzliche durch die Verstellbarkeit der Patientenliege 8 erhöht. Somit lassen sich die Magneteinheit 6 und die Patientenliege 8 in eine optimale Position für die Untersuchung des Patienten 4 bringen. Dies ist insbesondere bei dem Einsatz der Magnetresonanz-Anlage 2 für eine interventionelle Behandlung von großem Vorteil, da die Magneteinheit 6 weggefahren werden kann, um eine bessere Zugänglichkeit zum Patienten 4 zu gewähren, ohne dass dabei die Patientenliege 8 mit dem darauf gelagerten Patienten 4 bewegt werden muss.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 2007/147233 A1 [0004]

Claims

Magnetresonanz-Anlage (2) umfassend eine Magneteinheit (6) und eine Patientenliege (8), wobei die Magneteinheit (6) über einen mehrachsigen, insbesondere mindestens vierachsigen Roboter (22) lagerbar ist.
Magnetresonanz-Anlage (2) nach Anspruch 1, wobei der Roboter (22) zusätzlich für eine Translationsbewegung ausgebildet ist.
Magnetresonanz-Anlage (2) nach Anspruch 2, wobei eine erste Schiene für den Roboter (22) vorgesehen ist.
Magnetresonanz-Anlage (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Patientenliege (8) verstellbar gelagert ist.
Magnetresonanz-Anlage (2) nach Anspruch 4, wobei die Patientenliege (8) für eine Translationsbewegung in drei Raumrichtungen ausgebildet ist.
Magnetresonanz-Anlage (2) nach Anspruch 5, wobei eine zweite Schiene (26), insbesondere für eine Bodenmontage, für eine Translationsbewegung der Patientenliege (8) vorgesehen ist.
Magnetresonanz-Anlage (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Patientenliege (8) für eine Rotationsbewegung ausgebildet ist.