專利名稱：磁共振斷層成像儀中的病人的被動運動的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種產(chǎn)生(圖像)成像的方法以及一種使病人的一個身體部位或物體例如儀器在一個帶有一個用于支承病人的至少一個身體部位的支承部的磁共振斷層成像儀中產(chǎn)生被動運動的裝置，所述裝置可和一個病床等一起進入一個磁共振斷層成像儀的通道中。
背景技術：
也使用磁共振斷層成像儀(MRT-Magnet-Resonanz-Tomographen)對人或動物的關節(jié)或植物進行生物力學檢查，它也可以顯示軟的結構。這樣可以利用此種方法研究一個帶有腱、軟骨等的(健康的)關節(jié)的運動過程。在材料檢測和不同物體的材料特性實驗中也經(jīng)常使用磁共振斷層成像儀來進行檢查。
為了實現(xiàn)最優(yōu)地診斷關節(jié)例如踝關節(jié)的受傷和病變，目前的做法是，用磁共振斷層成像儀拍攝一個病人或至少是重要的身體部位并且根據(jù)所得到的圖像做出診斷。為此通常要求，所涉及的身體部位根據(jù)需要可以以不同的方式并確定地放置和運動。
因此到目前為止，除了靜態(tài)瞬時成像，還在不同位置產(chǎn)生靜態(tài)圖像，其中位置由人工通過一個機構來調(diào)整，并且通過一個圖像循環(huán)列(電影模式)對所產(chǎn)生圖像進行觀察。但這種例如由US 5,541,515和US 5,899,859公開的方法特別耗費時間，且因此僅在個別情況下應用，從而未能充分利用一種可非?？焖俚爻上竦默F(xiàn)代化的磁共振斷層成像儀。因此利用既可以很好地顯示人體的骨和軟骨部位還可以很好地顯示無骨部位結構的磁共振斷層成像儀來進行材料、物體或身體部位檢查的可能性還未達到最優(yōu)。
此外，存在這樣的缺點，即通過靜態(tài)的瞬間成像，不是物體上所有的損傷或人體上的所有病變及受傷處都可以被發(fā)現(xiàn)，特別是因為到目前為止還不能獲得具有足夠質(zhì)量的運動中產(chǎn)生的圖像。這妨礙了精確的材料研究和臨床診斷，因為由此在各種不同的結構中發(fā)現(xiàn)存在損傷或病理學狀態(tài)的可能性(靈敏性)，還未達到最優(yōu)或者有時是不可能的。與X射線檢查相反，在磁共振斷層成像儀中目前為止還不存在確切確定的和可再現(xiàn)的設置(方式)以能夠顯示實時運動。
這特別是因為，由于磁共振斷層成像儀中的強磁場，使用通用的移動裝置是不可能的。通用的通常裝在移動裝置內(nèi)的電機式馬達由磁體和線圈組成，它們在一個磁共振斷層成像儀的強磁場內(nèi)(0.2-3特斯拉)會發(fā)生特別強烈的(磁場)偏轉(zhuǎn)并由此導致圖像失真即所謂的圖像偽差。一但出現(xiàn)圖像偽差，就不再可能得到一個符合事實的檢查結果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提出一種在物體被動運動期間產(chǎn)生圖像的方法，這稱為實時圖像，以及提供一種開頭所述種類的裝置，該裝置使一個身體部位或物體可在磁共振斷層成像儀內(nèi)作確定的可再現(xiàn)的被動運動，而不會產(chǎn)生使分析處理無法進行的圖像失真，即圖像偽差(Bildartefakt)。
根據(jù)發(fā)明基本上這樣來實現(xiàn)所述目的，即在物體被動運動期間實時地進行(圖像)成像，此時不會出現(xiàn)偽差。在此明顯比常見單一圖像的序列的生成快地產(chǎn)生圖像，在所述各單一圖像之間使物體運動。作為此方法的結果得到一系列圖片，即一段示出不是在靜止狀態(tài)中而是在運動期間的所檢查的物體的影像。為此在實現(xiàn)確定的被動運動的同時，由一個技術人員對人體或動物的身體部位、植物或由其它材料制成的物體如儀器成像，然后例如可由一個材料檢測人員、生物力學家或結合一個醫(yī)生的診斷檢查結果對所述圖像進行分析處理。一些生物力學過程只有通過對例如一個關節(jié)內(nèi)的實際運動過程的研究才可被解釋，對于目前已知的順序排列的靜態(tài)的所謂“電影模式”的圖像來說這是不可能的。還有在材料研究領域，例如材料內(nèi)的裂紋開始和裂紋擴展是一個動態(tài)的而不是以靜態(tài)的圖像形式進行的過程，這種過程通常僅可通過根據(jù)本發(fā)明的實時圖像來進行分析處理。
發(fā)明的目的還通過一個裝置基本上這樣來實現(xiàn)，即所述支承部在磁共振斷層成像儀的通道內(nèi)由馬達驅(qū)動地可繞至少一個軸線擺動，且置于磁共振斷層成像儀的通道內(nèi)的支承部的部件和其驅(qū)動裝置由非鐵磁性的材料制成。通過所述裝置的這種設計，由于可設定預先確定的連續(xù)運動且可再現(xiàn)所述運動，以可以產(chǎn)生實時圖像(在線或?qū)崟r掃描)，例如在關節(jié)檢查區(qū)域內(nèi)的磁共振檢查的靈敏度顯著提高。在此所述裝置使得身體部位可在磁共振斷層成像儀中在全部運動范圍內(nèi)被動地且根據(jù)每個檢查狀態(tài)的需要移動。通過由此改善和擴展的材料檢驗和(身體)檢查的可能性，可比迄今為止的情況好得多地對損傷和推測的受傷等進行確定和驗證。此外，由于在磁共振斷層成像儀的通道內(nèi)使用的部件由非鐵磁性的材料形成，給檢查造成困難的圖像偽差的出現(xiàn)減少了。利用所述裝置還可在磁共振斷層成像儀的通道內(nèi)使儀器運動，這樣不僅可以檢查而且可以同時加工或處理被檢查的物體。為了避免圖像偽差，所述儀器必須與磁共振斷層成像儀是兼容的，即由合適的材料制成。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可以這樣進一步地阻止圖像偽差的出現(xiàn)，即借助于一個壓電電機實現(xiàn)用于擺動支承部的驅(qū)動裝置。
優(yōu)越地，通過一個控制單元或者說Control Unit來控制用于擺動支承部的驅(qū)動裝置，將所述控制單元接地并相對于磁力線對其進行屏蔽。利用根據(jù)本發(fā)明的裝置，在從磁共振斷層成像儀空間的外部進行的電子的和自動的控制下，可將所述運動調(diào)整到總是相同的可精確再現(xiàn)的位置。因此，被檢查的身體部位和磁共振斷層成像儀之間的位置在整個的診斷過程期間保持不變。但對于第一次，在成像過程中同時可實現(xiàn)由馬達控制的精確確定的運動。這使得檢查人員一方面可以有意地拍攝一個特定的圖像，另一方面還可描述在實時成像意義上的運動本身。除采用一壓電電機作為支承部的驅(qū)動裝置之外，此外還可使用氣動或液力驅(qū)動裝置。
如果控制單元設置在磁共振斷層成像儀的運行期間磁通量大于或等于0.2特斯拉的區(qū)域的外部，則控制單元的的功能不會受磁共振斷層成像儀的強磁場損害。同時還可避免由控制單元引起的圖像偽差。
可這樣進一步改善對支承部的控制，即控制單元設有至少一個傳感器，特別是一個光學編碼器，來檢測支承部或電機的位置。
為了能夠有效地避免出現(xiàn)使診斷困難的圖像偽差，控制單元與支承部的驅(qū)動裝置和在一些情況下與傳感器通過接地和屏蔽的導線相連，所述導線在磁共振斷層成像儀的通道的外部設有鐵氧體部(Ferrite)。
在本發(fā)明的思想的一種改進中，支承部可繞兩個軸線相互獨立地由電機驅(qū)動地擺動。由此可以更好地描述被檢查的身體部位的生理運動過程。
如果支承部可繞一第一水平軸線和一個相對于垂直方向在水平面內(nèi)傾斜約35°，而在矢平面內(nèi)傾斜約18°第二軸線擺動，則利用根據(jù)本發(fā)明的裝置可以特別好地模仿一個踝關節(jié)的生理運動過程。所述第二軸的傾斜角對應于由Van den Bogard得出的下踝關節(jié)的平均的幾何軸線。
在磁共振斷層成像儀內(nèi)的檢查期間可以這樣模擬例如在跑動時作用在踝關節(jié)等上的壓力，在支承部上設有用于固定病人的至少一個身體部位的裝置，且支承部至少局部地可相對于所述用于固定的裝置運動。
這里支承部最好可氣動或液力地相對于用于固定身體部位的裝置運動。用這種方式可以對待檢查的身體部位進行分/逐級的同樣會導致身體的單個部位的結構形態(tài)變化的壓迫，所述變化模擬例如跑動等中的負載。
如果根據(jù)本發(fā)明的裝置這樣與磁共振斷層成像儀連接，即在產(chǎn)生被動運動的同時進行(圖像)拍攝，則利用根據(jù)本發(fā)明的裝置可產(chǎn)生一個物體的實時圖像。


下面參考附圖根據(jù)一個實施形式對本發(fā)明進行詳細說明。附圖示出圖1一帶有一個設置在病床上的根據(jù)本發(fā)明的裝置的磁共振斷層成像儀的通道的縱向剖視圖，圖2所述裝置垂直于圖1的剖視平面的剖視圖，和圖3圖2中的裝置的側(cè)視圖。
具體實施例方式
在圖中所示的裝置設計成用于一例如具有0.2-3.0特斯拉之間的磁通量的磁共振斷層成像儀(MRT)中。磁共振斷層成像儀在圖1中由其通道38表示。在所示的實施形式中所述裝置設置成用于檢查踝關節(jié)。但利用此裝置還可以檢查其它身體部位或由任意材料制成的一般的物體。所述裝置具有一個用于腳后跟的支承部14和一個與其成角度延伸的用于腳底板的支承部17。腳的內(nèi)和外踝骨由側(cè)壁15固定，而用于腳底板的支承部17保持在一后壁16上。在圖1中待檢查的腳示意性地用標號19表示。
如圖1中所示，該裝置借助于一個(示意性)示出的連接單元30安裝在一個病床35上。在此病人可以仰臥地和病床35一起推入磁共振斷層成像儀的通道38內(nèi)，其中該裝置設置在病床35的一端。在此利用一帶扣18可以將腳固定地保持在裝置內(nèi)。不需檢測的腳可以放置在另一個支承部29上，且在檢查時不一同被檢測。
設置在病床35上的裝置包括另外兩個垂直的側(cè)壁1和一個過渡成一水平的前壁3的垂直的前壁2。與垂直的前壁2相對的一側(cè)設置了一個和一個下部的水平后壁5相連的垂直的后壁4。另一個垂直的壁6平行于側(cè)壁1延伸，所述壁6通過球軸承13可繞一個水平軸線33擺動地鉸接在側(cè)壁1上。這里垂直的壁6通過后壁11和一個V形的底壁12彼此相連。
在V形的底壁12內(nèi)設置了兩個其中可接納一個固定單元9的開口27。固定元件9通過一中間件8支承另一個帶有一齒輪的固定單元10，用于腳后跟的支承部14以及帶有用于腳底板的支承部17的后壁16安裝在固定單元10上。此時用于腳后跟的支承部14以及帶有用于腳底板的支承部17的后壁16可通過固定單元10相對于固定單元9轉(zhuǎn)動，其中由于V形的底壁12的斜度和固定單元9和10相應的結構，帶有后壁16的用于腳后跟的支承部14和用于腳底板的支承部17可繞一個相對于垂直方向在水平面內(nèi)傾斜約35°且在矢平面內(nèi)傾斜約18°的軸線34轉(zhuǎn)動。
固定單元9和10配設有一個壓電電機22，所述電機攜帶一個帶有錐形尖部的用于使固定單元10相對于固定單元9的運動的齒輪7。以同樣的方式在垂直的側(cè)壁1上設置一個攜帶一個第一齒輪24的壓電電機23，可通過另一個齒輪25使所述齒輪24和一個與側(cè)壁6之一不可相對轉(zhuǎn)動地連接的齒輪26相接合。用這種方式，通過電機23可驅(qū)動側(cè)壁6相對于側(cè)壁1轉(zhuǎn)動。
在后壁16上設置有一個壓力閥單元20，利用該閥單元用于腳底板的支承部17可相對于后壁16移動。用這種方式可在腳底板上產(chǎn)生無級的壓力。
在側(cè)壁1之一中定位有兩個可以檢測側(cè)壁6相對于側(cè)壁1的位置的光學編碼器21。由編碼器21獲得的數(shù)據(jù)可以通過未示出的導線傳遞到一個接電箱28，該接電箱又通過一個屏蔽的導線36和一個控制單元(ControlUnit)32相連。電機22和23也通過屏蔽的導線37由控制單元32控制。在磁共振斷層成像儀的通道38外在屏蔽導線36和37上設有鐵氧體芯31。通過同樣屏蔽的電纜插接器39實現(xiàn)導線36和37與控制單元32的連接。
如果對于設置在磁共振斷層成像儀的通道38內(nèi)的組件采用非鐵磁性材料，則用于所述裝置的材料不會受磁共振斷層成像儀的磁場影響，并且不會產(chǎn)生使診斷無法進行的圖像偽差。這例如是VA4合金鋼螺栓和螺紋件，鋁板，由黃銅制成的銷、螺栓和空氣壓力噴嘴，塑料螺栓，玻璃和金屬陶瓷球軸承。在此使用聚甲醛(POM)制半成品特別有利，因為這種塑料材料吸收高頻場，并且此后不產(chǎn)生干擾性的輻射。
用于產(chǎn)生被動運動的裝置所示的實施形式特別設置成用于踝關節(jié)的檢查。在此通過電機22和23這樣轉(zhuǎn)動用于腳后跟的支承部14以及與后壁16相連的用于腳底板的支承部17，以模仿踝關節(jié)的生理運動。為此，通過借助于壓力閥單元20相對于后壁16移動用于腳底板的支承部17，可模仿腳的重量載荷。
在此磁共振斷層成像儀這樣與該裝置的驅(qū)動裝置連接，即可在產(chǎn)生被動運動期間圖像。用這種方式可以實現(xiàn)為研究工作和臨床常規(guī)診斷既提供身體部位的被動運動期間的運動學(實時)圖像也提供在磁共振斷層成像儀的通道38內(nèi)不同位置的靜態(tài)圖像。由此運動過程的實時圖像明顯擴展了本身已知的磁共振斷層成像儀的使用可能性。
除了病人身體部位的被動運動外可選地或附加地，利用該裝置還可對由一種和磁共振斷層成像儀兼容的材料制成以不產(chǎn)生干擾性的圖像偽差的儀器進行利用電機的即被動的驅(qū)動。
附圖標號表1 側(cè)壁 21光學編碼器2 垂直前壁 22電機3 水平前壁 23電機4 垂直后壁 24齒輪5 水平后壁 25齒輪6 側(cè)壁 26齒輪7 帶有錐形尖部的齒輪27開口8 中間件28接電箱9 固定單元 29支承部10固定單元 30連接單元11后壁 31鐵氧體芯部12底壁 32控制單元13球軸承33橫軸x14支承部(腳后跟)34縱軸y15側(cè)壁 35病床16后壁 36屏蔽的電纜17支承部(腳底板)37屏蔽的電機導線18帶扣 38磁共振斷層成像儀通道19腳39電纜插接器20壓力閥單元
權利要求
1.用于產(chǎn)生在磁共振斷層成像儀中的物體的被動運動的圖像的方法，包括以下步驟-將物體固定在一個支承部(14，17)等上，-通過在磁共振斷層成像儀的通道(38)中用馬達驅(qū)動所述支承部(14，17)實現(xiàn)所述物體的確定的被動運動，和-在所述物體的被動運動期間實時地進行一系列成像。
2.用于在一按權利要求1所述的方法中在一個磁共振斷層成像儀中實現(xiàn)一個病人的一身體部位和/或與磁共振斷層成像儀兼容的儀器或物體的被動運動的裝置，具有一個用于放置一個病人的至少一個身體部位(19)的支承部(14，17)，所述支承部可和一個病床(35)等一起進入一個磁共振斷層成像儀的通道(38)中，其特征在于，所述支承部(14，17)可由馬達驅(qū)動地在磁共振斷層成像儀的通道(38)內(nèi)繞至少一個軸線(33，34)轉(zhuǎn)動；且位于所述磁共振斷層成像儀的通道(38)內(nèi)的支承部(14，17)的部件和支承部驅(qū)動裝置由非鐵磁性材料制成。
3.如權利要求2所述的裝置，其特征在于，借助至少一個壓電電機(22，23)實現(xiàn)用于擺動所述支承部(14，17)的驅(qū)動裝置。
4.如權利要求2或3所述的裝置，其特征在于，通過一個控制單元(32)或Control Unit控制用于擺動所述支承部(14，17)的驅(qū)動裝置，該控制單元接地并相對于磁力線被屏蔽。
5.如權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述控制單元(32)設置在磁共振斷層成像儀的這樣的區(qū)域的外部，運行時在所述區(qū)域中磁通量大于或等于0.2特斯拉。
6.如權利要求4或5所述的裝置，其特征在于，所述控制單元(32)設有至少一個傳感器，特別是設有一個光學編碼器(21)，以檢測支承部(14，17)的位置。
7.如權利要求4至6之一所述的裝置，其特征在于，所述控制單元(32)通過接地和屏蔽的導線(36，37)與支承部(14，17)的驅(qū)動裝置(22，23)和在一些情況下與傳感器(21)連接，所述導線在磁共振斷層成像儀的通道(38)外部帶有鐵氧體部(31)。
8.如權利要求2至7之一所述的裝置，其特征在于，支承部(14，17)可由馬達驅(qū)動地繞兩個軸線(33，34)相互獨立地擺動。
9.如權利要求8所述的裝置，其特征在于，所述支承部(14，17)可繞一第一水平軸線(33)和繞一個相對于垂直方向在水平面內(nèi)傾斜約35°且在矢平面內(nèi)傾斜約18°的第二軸線(34)擺動。
10.如權利要求2至9之一所述的裝置，其特征在于，設有用于將一個病人的至少一個身體部位(19)固定在支承部(14，17)上的裝置(18)；且支承部(17)至少局部地可相對于用于固定的裝置(18)運動。
11.如權利要求9所述的裝置，其特征在于，所述支承部(17)可氣動或液力地相對于用于固定身體部位(19)的裝置(18)運動。
12.如權利要求2至11之一所述的裝置，其特征在于，所述支承部(14，17)的馬達驅(qū)動裝置例如通過一個控制裝置這樣與磁共振斷層成像儀相連，即在產(chǎn)生一個病人的身體部位和/或儀器或物體的被動運動的同時由磁共振斷層成像儀產(chǎn)生圖像。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種使一物體或病人的一個身體部位在一個帶有一個用于支承至少一個身體部位(19)例如病人的踝關節(jié)的支承部(14，17)的磁共振斷層成像儀中產(chǎn)生被動運動的裝置，所述支承部可和一個病床(35)等一起進入一個磁共振斷層成像儀的通道(38)中。支承部(14，17)應可由電機驅(qū)動地在磁共振斷層成像儀的內(nèi)繞至少一個軸線(33，34)擺動。位于磁共振斷層成像儀的通道(38)內(nèi)的支承部(14，17)的部件及其驅(qū)動裝置由非鐵磁性的材料制成，以防止出現(xiàn)圖像偽差。發(fā)明還涉及了一種在物體在磁共振斷層成像儀中產(chǎn)生被動運動的同時實現(xiàn)(圖像)成像的方法。
文檔編號A61B5/055GK1646060SQ03807621
公開日2005年7月27日 申請日期2003年3月31日 優(yōu)先權日2002年4月1日
發(fā)明者伊蘭·埃利亞斯 申請人:伊蘭·埃利亞斯