DE10134540C1 - Magnetresonanzgerät mit einem Erzeuger mechanischer Schwingungen - Google Patents

Abstract

Bei einem Magnetresonanzgerät mit wenigstens einem Erzeuger mechanischer Schwingungen ist wenigstens ein Teil des Magnetresonanzgeräts aus einem Metallschaum ausgebildet und derart angeordnet, dass ein lärmverursachendes Weitergeben der vom Erzeuger erzeugten mechanischen Schwingungen wirksam gedämpft wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Magnetresonanzgerät mit wenigstens einem Erzeuger mechanischer Schwingungen.

Die Magnetresonanztechnik ist eine bekannte Technik zum Ge­ winnen von Bildern eines Körperinneren eines Untersuchungsob­ jekts. Dabei werden in einem Magnetresonanzgerät einem stati­ schen Grundmagnetfeld, das von einem Grundfeldmagneten er­ zeugt wird, schnell geschaltete Gradientenfelder überlagert, die von einem Gradientenspulensystem erzeugt werden. Ferner umfasst das Magnetresonanzgerät ein Hochfrequenzsystem, das zum Auslösen von Magnetresonanzsignalen Hochfrequenzsignale in das Untersuchungsobjekt einstrahlt, und die ausgelösten Magnetresonanzsignale aufnimmt, auf deren Basis Magnetreso­ nanzbilder erstellt werden.

Zum Erzeugen von Gradientenfeldern sind in Gradientenspulen des Gradientenspulensystems entsprechende Ströme einzustel­ len. Dabei betragen die Amplituden der erforderlichen Ströme bis zu mehreren 100 A. Die Stromanstiegs- und -abfallraten betragen bis zu mehreren 100 kA/s. Auf diese sich zeitlich verändernden Ströme in den Gradientenspulen wirken bei vor­ handenem Grundmagnetfeld in der Größenordnung von 1 T Lo­ rentzkräfte, die zu Schwingungen des Gradientenspulensystems führen. Diese Schwingungen werden über verschiedene Ausbrei­ tungswege an die Oberfläche des Magnetresonanzgeräts weiter­ gegeben. Dort werden die Mechanikschwingungen in Schall­ schwingungen umgesetzt, die schließlich zu an sich uner­ wünschtem Lärm führen.

Für Magnetresonanzgeräte ist eine ganze Reihe von passiven und aktiven Lärmminderungsmaßnahmen beschrieben worden. Zu den bekannten passiven Lärmminderungsmaßnahmen am Magnetreso­ nanzgerät zählen beispielsweise ein Anbringen von schalldämp­ fenden Schaumstoffen in Verkleidungsteilen zum Gradientenspu­ lensystem hin und/oder ein Anordnen von flexiblen Schichten an und/oder im Gradientenspulensystem. Dazu wird beispielhaft auf die US 4,954,781 verwiesen.

Als eine der aktiven Lärmminderungsmaßnahmen sind beispiels­ weise aus DE 44 32 747 A1 dem Gradientenspulensystem zugeord­ nete Aktoren, insbesondere beinhaltend piezoelektrische Ele­ mente, bekannt, deren Verformung derart steuerbar ist, dass bei Betrieb des Magnetresonanzgeräts auftretenden Verformun­ gen des Gradientenspulensystems aktiv gegengesteuert werden kann. Dabei werden die piezoelektrischen Elemente durch eine an sie angelegte elektrische Spannung entsprechend gesteuert. Das Ein- bzw. Anbringen einer Vielzahl von piezoelektrischen Bauelementen in das räumlich vergleichsweise weit ausgedehnte Gradientenspulensystem, deren Spannungsversorgung sowie deren Ansteuerung sind mit einem großen technischen und wirtschaft­ lichen Aufwand verbunden.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es ein verbessertes Magnetre­ sonanzgerät zu schaffen, bei dem durch eine einfache passive Maßnahme eine hohe lärmreduzierende Wirkung erzielt wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Dadurch, dass wenigstens ein Teil des Magnetresonanzgeräts aus dem Metallschaum, dessen intrinsische Eigenschaften so­ wohl ein Ausbilden des Teils gemäß den an ihn gestellten An­ forderungen erlauben als auch eine hohe Schallabsorptionsfä­ higkeit umfassen, ausgebildet ist, sind zusätzliche Lärmmin­ derungsmaßnahmen, wie sie beispielsweise eingangs beschrieben sind, überflüssig. Dabei ist der Teil beispielsweise eine für einen Betrieb des Magnetresonanzgeräts unverzichtbare Kompo­ nente des Magnetresonanzgeräts. Zu den Eigenschaften des Me­ tallschaums, die ein Ausbilden des Teils entsprechend den an ihn gestellten Anforderungen erlauben, sind insbesondere zu nennen: Der Metallschaum weist eine hohe Isotropie auf, wo­ durch keine Einschränkungen durch vektorielle Vorzugsrichtun­ gen bei mehrdimensionalen komplexen Strukturen entstehen. Der Metallschaum weist, bezogen auf das Gewicht, eine hohe spezi­ fische Steifigkeit auf. Der Metallschaum wirkt wärmeisolie­ rend. Der Metallschaum ist gut und flexibel verarbeitbar, wodurch auch Freiformflächen erzeugbar sind. Des Weiteren ist der Metallschaum nicht brennbar und seine Oberfläche veredel­ , strukturier- und/oder lackierbar.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist wenigstens ein Be­ reich des Metallschaums mit einer Substanz gefüllt, so dass Hohlstellen des Metallschaums wenigstens benetzt oder gefüllt sind. Die Substanz ist dabei derart gewählt, dass beispiels­ weise eine mechanische Dämpfung und/oder eine Wärmeleitfähig­ keit des gefüllten Metallschaums entsprechend bestimmten Vor­ gaben eingestellt sind. Zum Einstellen der Dämpfung können als Substanzen viskoelastische Polymere, beispielsweise Poly­ urethanschäume, eingesetzt werden. Für ein Herabsetzen der Wärmeleitfähigkeit wird als Substanz beispielsweise ein ther­ moplastischer Kunststoff in den Metallschaum eingespritzt. Dabei sind in einer Ausführungsform gefüllte und nicht ge­ füllte Bereiche derart nebeneinander angeordnet, dass ein gezieltes Leiten von Wärme erzielt wird.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist wenigstens ein Be­ reich des Metallschaums derart ausgebildet, dass wenigstens eine Eigenschaft des Bereichs veränderbar ist. So ist bei­ spielsweise durch ein lokales Verändern einer Metallstruktur­ dichte des Metallschaums das Gewicht des Bereichs und auch dessen Wärmeleitfähigkeit veränderbar. Des Weiteren kann durch ein Ausbilden des Bereichs mit Helmholtz-Resonatoren, die beispielsweise von einer Oberfläche des Metallschaums aus als pyramidenstumpfförmige Vertiefungen ausgebildet sind, eine erhöhte akustische Absorptionsfähigkeit des Bereichs erzielt werden. Dabei bildet die kleinere der Stirnflächen eines Pyramidenstumpfes eine von der Oberfläche her zugäng­ lich Öffnung einer Vertiefung. Die Wirkung der Vertiefung beruht dabei darauf, dass eine Schallwellenfront durch die Öffnung in die Vertiefung eintritt, in der Vertiefung mehr­ fach reflektiert wird und dadurch an Intensität verliert. In einer anderen Ausführung sind die Helmholtz-Resonatoren als Öffnungslose Kammern in den Metallschaum integriert.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Oberfläche des Metallschaums offenporig ausgebildet. Durch die offenporige Ausbildung der Oberfläche des Aluminiumschaums ist gegenüber einer geschlossenporigen Ausbildung ähnlich wie durch die Helmholtz-Resonatoren die Schallabsorptionsfähigkeit weiter erhöht. Entsprechendes gilt für eine hohe Porosität des Me­ tallschaums. Dahingegen bewirkt eine glatte Oberfläche bzw. eine niedrige Porosität einen hohen Reflexionsgrad, so dass nur ein kleiner Anteil einer Schallleistung im Metallschaum absorbiert wird.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung beinhaltet der Metall­ schaum Aluminiumschaum, der beispielsweise unter dem Marken­ namen ALULIGHT® von der in Ranshofen in Österreich ansässigen Alulight International GmbH angeboten wird.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungs­ beispielen anhand der Figuren. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Magnetresonanzgerät mit einer aus Aluminiumschaum ausgebildeten Ummantelung eines Grundfeldmagneten, die gegen den Grundfeldmagneten beabstan­ det ist,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein Magnetresonanzgerät mit einer aus Aluminiumschaum ausgebildeten Ummantelung eines Grundfeldmagneten und einer viskoelastischen Schicht zwischen dem Grundfeldmagneten und der Ummantelung,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein Magnetresonanzgerät mit einem Magnetuntergestell aus Aluminiumschaum und einer Befes­ tigungsvorrichtung aus Aluminiumschaum, die ein Gradienten­ spulensystem gegen das Magnetuntergestell abstützt,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch ein Magnetresonanzgerät, bei dem ein Gradientenspulensystem über eine Befestigungsvorrich­ tung aus Aluminiumschaum gegen einen Boden eines Aufstel­ lungsraums des Magnetresonanzgeräts abgestützt ist und

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Magnetresonanzge­ räts mit einer verfahrbaren Lagerungsvorrichtung und einem aus Aluminiumschaum ausgebildeten Traggestell für die Lage­ rungsvorrichtung.

Die Fig. 1 zeigt als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Längsschnitt durch ein Magnetresonanzgerät mit einer Ummantelung 13a aus Aluminiumschaum. Dabei umfasst das Mag­ netresonanzgerät einen im Wesentlichen hohlzylinderförmigen supraleitenden Grundfeldmagneten 10a, mit dem ein homogenes statisches Grundmagnetfeld erzeugbar ist. Der Grundfeldmagnet 10a ist dabei über Magnetfüße 11a mit einem Boden 50a eines Aufstellungsraumes des Magnetresonanzgeräts verbunden.

In einer Höhlung des Grundfeldmagneten 10a ist ein ebenfalls im Wesentlichen hohlzylinderförmiges Gradientenspulensystem 20a angeordnet. Dabei sind zum Erzeugen von Gradientenfeldern in Gradientenspulen des Gradientenspulensystems 20a entspre­ chende Ströme einzustellen. Auf diese sich zeitlich verän­ dernde Ströme wirken bei vorhandenem Grundmagnetfeld Lorentz­ kräfte, die zu mechanischen Schwingungen des Gradientenspu­ lensystems 20a führen, die über verschiedene Ausbreitungswege an eine Oberfläche des Magnetresonanzgeräts weitergegeben werden, wo sie in Schallschwingungen umgesetzt werden, die schließlich zu an sich unerwünschtem Lärm führen. Ferner um­ fasst das Magnetresonanzgerät eine ebenfalls im Wesentlichen hohlzylinderförmige Antenneneinheit 30a, mit der zum Auslösen von Magnetresonanzsignalen Hochfrequenzsignale in ein Unter­ suchungsobjekt eingestrahlt werden können und mit dem die ausgelösten Magnetresonanzsignale aufgenommen werden, auf deren Basis Magnetresonanzbilder erstellt werden.

Für ein wirksames Dämpfen vorgenannter, vom Gradientenspulen­ system 20a ausgehender mechanischer Schwingungen ist das Gra­ dientenspulensystem 20a über eine Befestigungsvorrichtung 22a, die aus Aluminiumschaum ausgebildet ist, mit dem Grund­ feldmagneten 10a verbunden. Ähnlich der Befestigungsvorrich­ tung 22a ist auch die Antenneneinheit 30a mittels aus Alumi­ niumschaum ausgebildeter Halterungen am Gradientenspulensys­ tem 20a befestigbar.

Des Weiteren umfasst das Magnetresonanzgerät zum Dämpfen ei­ ner von einer Oberfläche des Grundfeldmagneten 10a ausgehen­ den Schallschwingung die aus Aluminiumschaum ausgebildete Ummantelung 13a. Dabei ist die Ummantelung 13a im Zusammen­ spiel mit einer an die Antenneneinheit 30a integral angefüg­ ten, trichterförmigen Verkleidung 32a derart zum Grundfeld­ magneten 10a beabstandet, dass im Wesentlichen zwischen der Ummantelung 13a und dem Grundfeldmagneten 10a ein Raum 14a entsteht, der mit Luft gefüllt ist oder in einer anderen Aus­ führung als ein Vakuum ausgebildet ist. Dabei ist hinsicht­ lich einer möglichst geringen Schallemission des Magnetreso­ nanzgeräts insbesondere vorgenanntes Vakuum von Vorteil. Eine dem Aufstellungsraum zugewandte Oberfläche der aus Aluminium­ schaum ausgebildeten Ummantelung 13a ist dabei glatt ausge­ bildet, so dass die Oberfläche zum Erzielen einer vorgebbaren Optik einfach lackierbar ist oder eine zusätzliche, bei­ spielsweise viskoelastische Schicht, einfach aufbringbar ist.

Die aus Aluminiumschaum ausgebildete Befestigungsvorrichtung 22a sowie die Ummantelung 13a weisen Bereiche 29a auf, in denen Poren des Aluminiumschaums mit einer gut wärmeleitenden Substanz benetzt oder gefüllt sind. Dadurch wird ein geziel­ tes Wegleiten von Wärme, die bei einem Betrieb des Gradien­ tenspulensystems 20a auftritt, vom Gradientenspulensystem 20a weg in Richtung des Aufstellungsraumes bewerkstelligt, ohne dabei beispielsweise einen Weg über den Grundfeldmagneten 10a nehmen zu müssen, so dass der Grundfeldmagnet 10a nicht in unerwünschter Weise erwärmt wird.

Die Fig. 2 zeigt als ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Längsschnitt durch ein Magnetresonanzgerät mit einer Ummantelung 13b aus Aluminiumschaum. Im Gegensatz zu dem in der Fig. 1 dargestellten Magnetresonanzgerät weist die aus Aluminiumschaum ausgebildete Ummantelung 13b des Mag­ netresonanzgeräts der Fig. 2 eine dem Aufstellungsraum des Magnetresonanzgeräts zugewandte Oberfläche auf, an der der Aluminiumschaum nicht glatt, sondern offenporig ausgebildet ist, wodurch eine Schallabstrahlung von der Oberfläche über ein Einstellen einer vorgebbaren Oberflächenschnelle gezielt beeinflussbar ist.

Des Weiteren ist ein Raum zwischen der Ummantelung 13b und dem Grundfeldmagneten 10b weder mit Luft gefüllt noch als ein Vakuum ausgebildet, sondern zur Dämpfung mechanischer Schwin­ gungen wenigstens teilweise mit einer viskoelastischen Schicht 15b versehen. Darüber hinaus gilt das bei der Fig. 1 Beschriebene für das Magnetresonanzgerät der Fig. 2 entspre­ chend. Sich entsprechende Komponenten der Magnetresonanzgerä­ te sind dabei mit Bezugszeichen gleicher Nummer versehen, an die zum Kennzeichnen der Fig. 1 ein a und zum Kennzeichnen der Fig. 2 ein b angehängt sind.

Die Fig. 3 zeigt als ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Längsschnitt durch ein Magnetresonanzgerät mit einem Magnetuntergestell 17c aus Aluminiumschaum und ei­ ner aus Aluminiumschaum ausgebildeten Befestigungsvorrichtung 22c für ein Gradientenspulensystem 20c des Magnetresonanzge­ räts. Dabei umfasst das Magnetresonanzgerät einen im Wesent­ lichen hohlzylinderförmigen Grundfeldmagneten 10c, der über Magnetfüße 11c mit einem aus Aluminiumschaum ausgebildeten Magnetuntergestell 17c verbunden ist. Dabei bietet der mit dem Magnetuntergestell 17c verbundene Grundfeldmagnet 10c gegenüber einem Grundfeldmagneten ohne Untergestell insbeson­ dere Vereinfachungen bei Montage und Transport des Grundfeld­ magneten 10c. Die Ausbildung des Untergestells 17c aus Alumi­ niumschaum ist dabei für ein Dämpfen von mechanischen Schwin­ gungen des Magnetresonanzgeräts von Vorteil. Das Magnetunter­ gestell 17c ist über Dämpfer 19c mit einem Boden 50c eines Aufstellungsraums des Magnetresonanzgeräts verbunden.

Das im Wesentlichen hohlzylinderförmige Gradientenspulensys­ tem 20c des Magnetresonanzgeräts ist in einer Höhlung des Grundfeldmagneten 10c angeordnet und ohne eine direkte Ver­ bindung mit dem Grundfeldmagneten 10c über eine Befestigungs­ vorrichtung 22c aus Aluminiumschaum gegen das Magnetunterge­ stell 17c abgestützt. Dadurch wird ein Übertragen von mecha­ nischen Schwingungen, die bei Betrieb vom Gradientenspulen­ system 20c ausgehen, auf das Magnetuntergestell 17c wirksam gedämpft und gleichzeitig ein direktes Übertragen der mecha­ nischen Schwingungen auf den Grundfeldmagneten 10c verhin­ dert.

Die Fig. 4 zeigt als ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Längsschnitt durch ein Magnetresonanzgerät, bei dem ein Gradientenspulensystem 20d des Magnetresonanzge­ räts über eine Befestigungsvorrichtung 22d aus Aluminium­ schaum unmittelbar gegen einen Boden 50d eines Aufstellungs­ raums des Magnetresonanzgeräts abgestützt ist. Dabei ist das im Wesentlichen hohlzylinderförmige Gradientenspulensystem 20d in einer Höhlung eines ebenfalls im Wesentlichen hohlzy­ linderförmigen Grundfeldmagneten 10d angeordnet.

Dadurch, dass das Gradientenspulensystem 20d über die Befes­ tigungsvorrichtung 22d aus Aluminiumschaum direkt gegen den Boden 50d des Aufstellungsraums abgestützt ist, werden vom Gradientenspulensystem 20d ausgehende mechanische Schwingun­ gen in Richtung des Bodens 50d wirksam gedämpft und gleich­ zeitig eine direktes Übertragen mechanischer Schwingungen auf den Grundfeldmagneten 10d verhindert.

Die Fig. 5 zeigt als ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer perspektivischen Ansicht ein Magnetreso­ nanzgerät mit einem im Wesentlichen hohlzylinderförmigen Grundfeldmagneten 10e, in dem ein Gradientenspulensystem und eine Antenneneinheit integriert sind, und mit einem Tragge­ stell 44e aus Aluminiumschaum für eine verfahrbare Lagerungs­ vorrichtung 40e. Dabei umfasst die verfahrbare Lagerungsvor­ richtung 40e eine in horizontaler Richtung verfahrbare Trans­ portplatte 42e, wobei bei vollständig aus einer Höhlung des Grundfeldmagneten 10e ausgefahrenen Transportplatte 42e die Lagerungsvorrichtung 40e als Ganzes gegen das Traggestell 44e in vertikaler Richtung entlang eines vertikalen Teils des Traggestells 44e verfahrbar ist.

Das Traggestell 44e ist dabei fest mit dem Grundfeldmagneten 10e verschraubt und zum Dämpfen mechanischer Schwingungen aus Aluminiumschaum ausgebildet. Des Weiteren kann ähnlich der Ummantelung 13a des Grundfeldmagneten 10a der Fig. 1 oder der Ummantelung 13b des Grundfeldmagneten 10b der Fig. 2 auch die Lagerungsvorrichtung 40e mit einer entsprechenden Ummantelung aus Aluminiumschaum ausgebildet sein.

Claims (16)

1. Magnetresonanzgerät mit wenigstens einem Erzeuger mechani­ scher Schwingungen, wobei wenigstens ein Teil des Magnet­ resonanzgeräts aus einem Metallschaum ausgebildet und derart angeordnet ist, dass ein lärmverursachendes Weitergeben der vom Erzeuger erzeugten mechanischen Schwingungen wirksam ge­ dämpft wird.

2. Magnetresonanzgerät nach Anspruch 1, wobei der Erzeuger ein Gradientenspulensystem (20a-20d) des Magnetresonanzge­ räts umfasst.

3. Magnetresonanzgerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Teil eine Vorrichtung (22a-22d) zum Befestigen eines Gradientenspulensystems (20a-20d) des Magnetresonanz­ geräts umfasst.

4. Magnetresonanzgerät nach Anspruch 3, wobei das Befesti­ gen gegen das übrige Magnetresonanzgerät erfolgt.

5. Magnetresonanzgerät nach Anspruch 3, wobei das Befesti­ gen gegen eine Aufstellungsumgebung (50d) des Magnetresonanz­ geräts erfolgt.

6. Magnetresonanzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Teil eine Ummantelung (13a, 13b) umfasst, die einen Grundfeldmagneten (10a, 10b) des Magnetresonanzgeräts wenigstens teilweise umschließt.

7. Magnetresonanzgerät nach Anspruch 6, wobei die Ummante­ lung (13a, 13b) zum Grundfeldmagneten (10a, 10b) beabstandet ist.

8. Magnetresonanzgerät nach Anspruch 6, wobei ein Raum (14a) zwischen der Ummantelung (13a) und dem Grundfeldmagne­ ten (10a) als ein Vakuum ausgebildet ist.

9. Magnetresonanzgerät nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei zwischen der Ummantelung (13b) und dem Grundfeldmag­ neten (10b) wenigstens in Teilbereichen eine dämpfende Schicht (15b) angeordnet ist.

10. Magnetresonanzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Teil ein fest mit dem übrigen Magnetresonanzge­ rät verbundenes Traggestell (44e) für einen verfahrbaren Teil einer Lagerungsvorrichtung (40e) des Magnetresonanzgeräts umfasst.

11. Magnetresonanzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Teil ein Untergestell (17c) für einen Grundfeld­ magneten (10c) des Magnetresonanzgeräts umfasst.

12. Magnetresonanzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei wenigstens ein Bereich des Metallschaums derart aus­ gebildet ist, dass wenigstens eine Eigenschaft des Bereichs ver­ änderbar ist.

13. Magnetresonanzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei wenigstens in einem Bereich (29a) des Metallschaums Poren des Metallschaums mit einer Substanz benetzt oder ge­ füllt sind, mit der wenigstens eine Eigenschaft des Bereichs (29a) veränderbar ist.

14. Magnetresonanzgerät nach einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei die Eigenschaft ein Gewicht, eine mechanische Dämp­ fung, eine akustische Eigenschaft und/oder eine Wärmeleitfä­ higkeit umfasst.

15. Magnetresonanzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei eine Oberfläche des Metallschaums offenporig ausge­ bildet ist.

16. Magnetresonanzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei der Metallschaum einen Aluminiumschaum beinhaltet.