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Verbessertes Stimulationsmodell

IP.com Disclosure Number: IPCOM000017556D
Original Publication Date: 2001-Apr-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-23
Document File: 2 page(s) / 15K

Publishing Venue

Siemens

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Martin Brand: AUTHOR [+2]

Abstract

Die Leistungsfähigkeit der High-End-Gradientensysteme von Magnetresonanzgeräten kann nicht mehr voll ausgenutzt werden, weil die schnell geschalteten Magnetfelder im oberen Leistungsbereich periphere Nervenstimulationen bei Patienten verursachen. Der Stimulationseffekt wird durch das von den Gradientenfeldern im Körper des Patienten induzierte elektrische Feld ausgelöst. Überschreitet die elektrische Feldstärke einen physiologisch gegebenen Schwellenwert, wird das Nervensystem gereizt. Diese Stimulation nimmt der Patient als ein Muskelzucken bzw. Schmerzen wahr. Um Stimulationen zu vermeiden, werden in modernen Magnetresonanzgeräten Überwachungssysteme integriert, die die geschalteten Gradientenfelder bezüglich ihres Stimulationspotentials bewerten.

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Gesundheit

Verbessertes Stimulationsmodell

Idee: Martin Brand, Erlangen; Dr. Oliver Heid, Gunzenhausen

Die Leistungsfähigkeit der High-End-Gradientensysteme von Magnetresonanzgeräten kann nichtmehr voll ausgenutzt werden, weil die schnell geschalteten Magnetfelder im oberenLeistungsbereich periphere Nervenstimulationen bei Patienten verursachen. Der Stimulationseffektwird durch das von den Gradientenfeldern im Körper des Patienten induzierte elektrische Feldausgelöst. Überschreitet die elektrische Feldstärke einen physiologisch gegebenen Schwellenwert,wird das Nervensystem gereizt. Diese Stimulation nimmt der Patient als ein Muskelzucken bzw.Schmerzen wahr. Um Stimulationen zu vermeiden, werden in modernen MagnetresonanzgerätenÜberwachungssysteme integriert, die die geschalteten Gradientenfelder bezüglich ihresStimulationspotentials bewerten.

Jeder Stimulationsüberwachung liegt ein Modell zugrunde, das das zeitlich geschalteteGradientenfeld bewertet. Dabei muß berücksichtigt werden, daß sich die induzierten elektrischenFelder in den verschiedenen Gradientenorientierungen unterscheiden und daß infolge dessen auchdie Stimulationsschwelle für eine Pulsform von der effektiven Gradientenrichtung abhängig ist.Bisher wurde dies durch das sog. Ellipsoid-Modell realisiert, bei dem die Richtungsabhängigkeitder Stimulationsschwelle durch die Oberfläche eines Ellipsoids dargestellt wird. Das Ellipsoid-Modell basiert auf den folgenden beiden nach heutigem Wissen falschen Annahmen:

1. Die Stimulationen werden direkt vom Magnetfeld ausgelöst, nicht vom induzierten elektrischenFeld.

2. Die Magnetfelder orthogonaler Gradientenrichtungen sind orthogonal.

Das Modell impliziert eine starke Symmetrie im Stimulationsverhalten verschiedenerOrientierungen, so z.B., daß die Stimulationsschwellen von an den Hauptebenen (x,y,z)gespiegelten Gradientenorientierungen gleich sind. Neuere Untersuchungen haben gezeigt, daßdiese Symmetrie aber nicht vorhanden ist.

Probandenstudien haben z.T. deutliche Unterschiede auch zwischen solchen Orientierungengezeigt, die nach dem aktuellen Modell gleichartig stimulieren sollten. Diese Unterschiede konntendurch die Berechnung der von den Gradientenfeldern induzierten elektrischen Felder bestätigtwerden. Da die Stimulationsüberwachung Stimulationen minimieren soll und ihr daher eine„Worst-Case"-Betrachtung zugrunde liegen muß, geht mit der Vernachlässigung diesesasymmetrischen Stimulationsverhaltens der Gradientenorientierungen ein merklicher Verlust annutzbarer Performance ei...