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Die
Erfindung betrifft ein Magnetresonanzgerät.
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Die
Magnetresonanztechnik ist eine bekannte Technik unter anderem zum
Gewinnen von Bildern eines Körperinneren
eines Untersuchungsobjekts. Dabei werden in einem Magnetresonanzgerät einem statischen
Grundmagnetfeld, das von einem Grundfeldmagneten erzeugt wird, schnell
geschaltete Gradientenfelder überlagert,
die von einem Gradientensystem 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 Magnetresonanzbilder
erstellt werden.
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Das
Magnetresonanzgerät
weist einen Untersuchungsraum auf, in dem ein abzubildender Bereich
des Untersuchungsobjekts zum Erstellen von Magnetresonanzbildern
des abzubildenden Bereichs zu positionieren ist. Dazu umfasst das
Magnetresonanzgerät
in der Regel eine wenigstens in einer Richtung verfahrbare Lagerungsvorrichtung,
auf der das Untersuchungsobjekt gelagert werden kann. Dabei ist
durch ein Verfahren der verfahrbaren Lagerungsvorrichtung samt dem
darauf gelagerten Untersuchungsobjekt das Positionieren des abzubildenden Bereichs
im Untersuchungsraum möglich.
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Beispielsweise
aus der
US 5,129,232
A ist für
ein Magnetresonanzgerät
ein supraleitender Grundfeldmagnet mit einem Kaltkopf bekannt. Dabei ist
der in Betrieb befindliche Kaltkopf als ein Erzeuger mechanischer
Schwingungen bekannt, die auf den Grundfeldmagneten übertragen
werden und sich somit auf eine Homogenität des Grundmagnetfeldes sowie
ein Bildauflösungsvermögen des
Magnetresonanzgeräts
negativ auswirken, wodurch unerwünschte
Artefakte in Magnetresonanzbildern her vorgerufen werden. Dabei weisen
die vom Kaltkopf erzeugten Vibrationen typischerweise eine dominante
Frequenz von wenigen Hz auf.
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Ferner
ist bekannt, dass ähnlich
niederfrequente mechanische Schwingungen mit den vorausgehend beschriebenen
Nachteilen beispielsweise auch von einem Boden eines Aufstellungsraumes
eines Magnetresonanzgerätes
auf das Magnetresonanzgerät übertragen
werden können.
Dabei können vorgenannte
Gebäudeschwingungen
beispielsweise durch einen benachbarten Straßen- und/oder Schienenverkehr und/oder anderen
im gleichen Gebäude angeordneten
Erzeugern mechanischer Schwingungen hervorgerufen werden.
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Aus
der
EP 1 085 336 A2 ist
eine Anordnung bekannt, bei der unter anderem eine Patientenlagerungsvorrichtung
und ein Grundfeldmagnet eines Magnetresonanzgeräts auf einer Platte angeordnet sind,
und die Platte zum Dämpfen
von mechanischen Schwingungen zwischen der Platte und einer Aufstellungsumgebung
der Platte über
luftdrucksteuerbare Vibrationsisolatoren mit der Aufstellungsumgebung verbunden
ist.
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Eine
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Magnetresonanzgerät zu schaffen,
mit dem unter anderem von einer Aufstellungsumgebung des Magnetresonanzgerät ausgehende
mechanischen Schwingungen bei einem Bildaufnahmebetrieb des Magnetresonanzgeräts in Richtung
des Magnetresonanzgeräts
schnell und hocheffektiv dämpfbar
sind.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den
Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die
Erfindung geht dabei von folgender Erkenntnis aus: Bei einem Magnetresonanzgerät mit einer
Dämpfervorrichtung
zum Dämpfen
niederfrequenter mechanischer Schwingungen zwischen dem Teil des
Magnetresonanzgeräts
und der Aufstellungsumge bung werden beispielsweise auch durch ein
Verfahren einer mit dem Teil des Magnetresonanzgeräts verbundenen
Lagerungsvorrichtung niederfrequente mechanische Schwingungen hervorgerufen.
Dadurch ist die Dämpfervorrichtung
bei der eigentlichen Magnetresonanzbilderzeugung, die sich unmittelbar
an das abgeschlossene Verfahren der Lagerungsvorrichtung anschließt, aufgrund
einer vergleichsweise langen Zeitkonstanten der für niederfrequente
Schwingungen konzipierten Dämpfervorrichtung noch
mit zu dämpfenden
Schwingungen des Verfahrens beschäftigt. Somit steht die volle
Dämpfungswirkung
der Dämpfervorrichtung
für die
eigentliche Magnetresonanzbilderzeugung nicht zur Verfügung. Ähnliches,
wie es vorausgehend für
das Verfahren der Lagerungsvorrichtung beschrieben ist, gilt auch
für einen
Vorgang eines Lagerns eines Untersuchungsobjekts auf der Lagerungsvorrichtung,
ein Entfernen des Untersuchungsobjekts von der Lagerungsvorrichtung
sowie ein Zu- und Wegschalten einer aktiven Dämpfervorrichtung, beispielsweise
in einer Ausführung
als steuerbares Luftkissen oder eine Dämpfervorrichtung mit piezoelektrischen
Elementen.
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Deshalb
ist zwischen dem Teil des Magnetresonanzgeräts und einer umgebenden Struktur
die steuerbare Vorrichtung angeordnet, mit der das Teil des Magnetresonanzgeräts gegenüber der
umgebenden Struktur während
einer zeitlichen Dauer, in der das Magnetresonanzgerät nicht
mit einer Bildgebungs- oder Spektroskopiesequenz betrieben wird, unbeweglich
fixiert wird. Dadurch wird während
dieser zeitlichen Dauer ein Bewegen des Teils gegen die umgebende
Struktur unterbunden. Dabei umfasst vorgenannte zeitliche Dauer
insbesondere das vorausgehend beschriebene Verfahren der Lagerungsvorrichtung,
das Lagern und Entfernen des Untersuchungsobjekts, das Zu- und Wegschalten
der aktiven Dämpfervorrichtung
und weitere, beispielsweise nächtliche
Stillstandszeiten sowie Zeiten, in denen eine Wartung des Magnetresonanzgeräts durchgeführt wird.
Dahingegen werden während
einem Betreiben mit einer Bildgebungs- oder Spektroskopiesequenz,
bei der sich die steuerbare Vorrichtung im zweiten Steuerzustand
befindet und mit einer vollen Dämpfungswirkung
zur Verfügung
steht, von der Aufstellungsumgebung ausgehende niederfrequente mechanische
Schwingungen durch die steuerbare Vorrichtung hocheffektiv gedämpft und
somit Störungen
des Betriebs verhindert.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfinder ergeben sich aus
den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen anhand der
Figuren. Dabei zeigen:
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1 einen
Längsschnitt
durch ein Magnetresonanzgerät
mit einer Dämpfervorrichtung
und einer eingeschalteten Feststellvorrichtung,
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2 einen
Längsschnitt
durch das Magnetresonanzgerät
bei ausgeschalteter Feststellvorrichtung,
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3 eine
Skizze einer steuerbaren Dämpfervorrichtung
mit einem aktiv steuerbaren Dämpfermodul
und einer Feststellvorrichtung mit einer Magnetspule,
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4 eine
Skizze einer steuerbaren Dämpfervorrichtung
in Form eines Luftkissens und
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5 eine
Skizze einer steuerbaren Vorrichtung mit einer elektrorheologischen
Flüssigkeit.
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Die 1 zeigt
als ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung einen Längsschnitt
durch ein Magnetresonanzgerät
mit einer Dämpfervorrichtung 120 und
einer eingeschalteten Feststellvorrichtung 130. Dabei umfasst
das Magnetresonanzgerät
eine im Wesentlichen hohlzylinderförmige Basiseinheit 111, in
deren Höhlung
ein Untersuchungsraum 119 angeordnet ist. Die Basiseinheit 111 umfasst
dabei zum Erzeugen eines statischen Grundmagnetfeldes einen supraleitenden
Grundfeldmagneten, zum Erzeugen von Gradientenfeldern ein fest eingebautes
Gradientenspulensystem und zum Senden von Hochfrequenzsignalen sowie
zum Empfangen von Magnetresonanzsignalen ein ebenfalls fest eingebautes
Antennensystem. Zum Einbringen eines Untersuchungsobjekts in den
Untersuchungsraum 119 umfasst das Magnetresonanzgerät ferner
eine an der Basiseinheit 111 befestigte, verfahrbare Lagerungsvorrichtung 112.
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Die
Basiseinheit 111 samt der daran befestigten Lagerungsvorrichtung 112 ist
dabei über
die Dämpfervorrichtung 120 mit
einem Boden 140 eines Aufstellungsraums des Magnetresonanzge räts verbunden.
Dabei ist die Dämpfervorrichtung 120 viergeteilt
und jedes der vier Teile im Wesentlichen aus einem mechanische Schwingungen
absorbierenden, viskoelastischen Material, beispielsweise aus Gummi,
ausgebildet. Parallel zur Dämpfervorrichtung 120 ist
dabei die ebenfalls viergeteilt ausgebildete Feststellvorrichtung 130 angeordnet.
Jedes der vier Teile der Feststellvorrichtung 130 umfasst
dabei zum Führen
eines Stempels 133 oder 135 einen Druckzylinder 132 oder 134,
wobei der Stempel 133 oder 135 aus dem Druckzylinder 132 oder 134 durch
Einpressen einer Hydraulikflüssigkeit
oder von Druckluft 139 in Richtung des Gebäudebodens 140 ausfahrbar
ist.
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Die
Komponenten der Basiseinheit 111, die verfahrbare Lagerungsvorrichtung 112 und
die Feststellvorrichtung 130 sind dabei für ein aufeinander abgestimmtes
Betreiben mit einem Steuersystem 115 verbunden. Dabei umfasst
das Steuersystem 115 eine Steuereinheit 137, mit
der durch ein Verändern
eines Drucks der Hydraulikflüssigkeit
oder der Druckluft 139 die Stempel 133 und 135 bewegbar sind.
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Die
verfahrbare Lagerungsvorrichtung 112 ist aus dem Untersuchungsraum 119 ausgefahren, damit
ein Patient 100 als Untersuchungsobjekt sich zum Legen
auf die Lagerungsvorrichtung 112 zunächst bequem auf die Lagerungsvorrichtung 112 setzen
kann. Die Stempel 133 und 135 der Feststellvorrichtung 130 sind
mit maximalem Druck gegen den Boden 140 ausgefahren, so
dass die Basiseinheit 111 samt der daran befestigten Lagerungsvorrichtung 112 möglichst
unbeweglich und ungedämpft gegen
den Boden 140 abgestützt
sind. Dadurch bewirkt das Einsteigen des Patienten 100 sowie
ein sich daran anschließendes
Verfahren der Lagerungsvorrichtung 112 samt dem darauf
gelagerten Patienten 100 in den Untersuchungsraum 119 hinein
kein Anregen der Dämpfervorrichtung 120,
da diese durch die entsprechend betätigte Feststellvorrichtung 130 entlastet
ist. Wäre
die Feststellvorrichtung 130 nicht vorhanden oder die Stempel 133 und 135 der
Feststellvorrichtung 130 nicht mit großem Druck gegen den Boden 140 ausgefahren,
so würde
sowohl das Einsteigen des Patienten 100 als auch das sich
daran anschließende
Verfahren der Lagerungsvorrichtung 120 die Dämpfervorrichtung 120 zu
einer Ausgleichsreaktion veranlassen, bei der sich die Basiseinheit 111 samt
Lagerungsvorrichtung 112 schwingend gegenüber dem
Boden 140 bewegen würde.
Insbesondere bei einer Auslegung der Dämpfervorrichtung 120 für die Absorption
niederfrequenter mechanischer Schwingungen von etwa 1 bis 15 Hz
würden vorgenannte
Schwingungen nur mit einer vergleichsweise großen Zeitkonstante abgebaut,
so dass sich dieses Schwingen auf einen Bildaufnahmebetrieb, der
sich unmittelbar an ein abgeschlossenes Verfahren der Lagerungsvorrichtung 112 anschließt, störend auswirken
würde.
Ebenso würde
das Einsteigen des Patienten 100 ein Neigen der Basiseinheit 111 zur
linken Seite hin verursachen, weil der linke Teil der Dämpfervorrichtung 120 stärker verformt
würde als
der rechte, was spätestens
mit einem Verfahren der Lagerungsvorrichtung 112 aufgrund
einer Ausgleichsreaktion der unterschiedlich starken Verformung
ein Schwingen der Basiseinheit 111 gegenüber dem
Boden 140 hervorrufen würde,
was sich wiederum auf eine anschließende Magnetresonanzbilderzeugung
störend
auswirken würde.
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Nachdem
ein abzubildender Bereich des Patienten 100, beispielsweise
ein abdominaler Bereich, durch ein entsprechendes Verfahren der
Lagerungsvorrichtung 112 samt dem darauf liegenden Patienten 100 im
Untersuchungsraum 119 positioniert ist, wird vor dem Start
einer Bildgebungssequenz, gesteuert durch das Steuersystem 115, über deren Steuereinheit 137 ein
Druck der Hydraulikflüssigkeit oder
der Druckluft 139 vorsichtig verringert, so dass die Stempel 133 und 135 in
die in der 2 dargestellte Stellung gebracht
werden. Die Basiseinheit 111 inklusive der daran befestigten
und den Patienten 100 tragenden Lagerungsvorrichtungen 112 sind sodann über die
Dämpfervorrichtung 120 mit
dem Boden 140 verbunden, so dass während des Ausführens der
Bildgebungssequenz vom Boden 140 ausgehende mechanische
Schwingungen, beispielsweise mit einer Fre quenz zwischen etwa 1
bis 15 Hz, von der Dämpfervorrichtung 120 hocheffektiv
gedämpft werden.
Somit wird ein Übertragen
der Schwingungen auf die Basiseinheit 111 samt Lagerungsvorrichtung 112 und
Patient 100 verhindert und die Qualität der mit der Bildgebungssequenz
erzeugten Magnetresonanzbilder nicht beeinträchtigt.
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Nach
Abschluss der Magnetresonanzbildaufnahme und vor einem Ausfahren
der Lagerungsvorrichtung 112 zum Aussteigen des Patienten 100 oder
einem Verfahren in eine andere Position wird die Feststellvorrichtung 130 wieder
aktiviert und wird erst unmittelbar vor einem Start einer nächsten Bildgebungs- oder Spektroskopiesequenz
wieder deaktiviert.
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Die 3 zeigt
als ein weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung eine Skizze einer steuerbaren Dämpfervorrichtung 320 mit
einem aktiv steuerbaren Dämpfermodul 324 und
einer Feststellvorrichtung 330 mit einer Magnetspule 332.
Dabei sind die Dämpfervorrichtung 320 und
die Feststellvorrichtung 330 ähnlich wie die Vorrichtungen 120 und 130 der 1 und 2 zum
Verbinden einer Basiseinheit 311 eines Magnetresonanzgeräts mit einem
Boden 340 eines Aufstellungsraums des Magnetresonanzgeräts vierteilig
ausgebildet. Dabei ist in
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3 ausschnittsweise
einer der vier Teile der Vorrichtungen 320 und 330 dargestellt.
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Die
Feststellvorrichtung 330 umfasst dabei einen verfahrbaren
Stempel 333 sowie eine Magnetspule 332. Dabei
ist der Stempel 333 als ein bewegbarer Kern der Magnetspule 332 ausgebildet,
so dass der Stempel 333 durch ein entsprechendes Bestromen
oder Nichtbestromen der Magnetspule 332 mit hohem Druck
gegen den Boden 340 ausfahrbar ist oder vom Boden 340 weg
angehoben werden kann. Die 3 zeigt
dabei den Stempel 333 in der vom Boden 340 weg
angehobenen Stellung. Für
vorgenanntes Bestromen bzw. Nichtbestromen der Magnetspule 332 ist
die Magnetspule 332 mit einer in einem Steuersystem 315 des
Magnetresonanzgeräts angeordneten
Steuereinheit 327 verbunden. Dabei umfasst die Steuereinheit 327 einer
Spannungsquelle 339 sowie einen Schalter 338,
mit dem die Magnetspule 332 zum Bestromen oder Nichtbestromen
mit der Spannungsquelle 339 verbunden oder von ihr getrennt
werden kann.
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Die
Dämpfervorrichtung 320 umfasst
das aktiv steuerbare Dämpfermodul 324,
beispielsweise aus piezoelektrischen Elementen, und ein passives Dämpfermodul 322 aus
schwingungsdämpfendem Material,
insbesondere Gummi. Dabei ist das passive Dämpfermodul 322 beispielsweise
mit seiner Resonanzfrequenz auf ca. 15 Hz abgestimmt, wohingegen das
aktiv gesteuerte Dämpfermodul 324 zur
Dämpfung
von Schwingungen im Frequenzbereich zwischen 1 und 40 Hz ausgelegt
ist. Dabei ist das aktive Dämpfermodul 324 derart
steuerbar mit dem Steuersystem 315 verbunden, so dass die
Dämpfervorrichtung 320 für ein hocheffektives
Dämpfen
auf eine sich verändernde
Frequenz der zu dämpfenden Schwingung
reagieren kann.
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Die 4 zeigt
als ein weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung eine Skizze einer steuerbaren Dämpfervorrichtung 420 nach
dem Luftkissenprinzip. Dabei ist die Dämpfervorrichtung 420 zum Verbinden
einer Basiseinheit 411 eines Magnetresonanzgeräts mit einem
Boden 440 eines Aufstellungsraums des Magnetresonanzgeräts ähnlich wie
die Dämpfervorrichtung 120 in
den 1 und 2 viergeteilt ausgebildet. Die 4 zeigt
dazu ausschnittsweise einen der vier Teile der Dämpfervorrichtung 420.
Dabei ist der dargestellte Teil der Dämpfervorrichtung 420 im
wesentlichen als ein Luftkissen ausgebildet, das zum Steuern eines
Druckes innerhalb des Kissens mit einer Steuereinheit 427 eines
Steuersystems 415 des Magnetresonanzgeräts verbunden ist.
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Die 5 zeigt
als ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung eine steuerbare Vorrichtung 530 mit einer elektrorheologischen
Flüssigkeit 533,
deren Viskosität
durch Anlegen eines elektrischen Feldes steuerbar ist. Dabei ist
die steuerbare Vorrichtung 530 ähnlich den Vorrichtungen 120 und 130 der 1 und 2 zum
Verbinden einer Basiseinheit 511 eines Magnetresonanzgeräts mit einem
Boden 540 eines Aufstellungsraums des Magnetresonanzgeräts vierteilig
ausgebildet. Dabei ist in 5 ausschnittsweise
nur eines der vier Teile der steuerbaren Vorrichtung 530 dargestellt.
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Die
steuerbare Vorrichtung 530 umfasst dabei für die Flüssigkeit 533 einen
Behälter 532 und zum
Erzeugen des elektrischen Feldes wenigstens zwei Elektroden 534 und 535.
In einem ersten Steuerzustand zum festen und möglichst ungedämpften Verbinden
der Basiseinheit 511 mit dem Boden 540 ist durch
ein Anlegen einer elektrischen Spannung an die Elektroden 534 und 535 über ein
damit einhergehendes elektrisches Feld zwischen den Elektroden 534 und 535 die
Viskosität
der Flüssigkeit 533 entsprechend
steuerbar.
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In
einem zweiten Steuerzustand wird die Basiseinheit 511 durch
die steuerbare Vorrichtung 530 hinsichtlich mechanischer
Schwingungen isoliert gehalten, indem eine andere elektrische Spannung
angelegt wird, so dass die Viskosität der Flüssigkeit 533 für ein Dämpfen insbesondere
niederfrequenter mechanischer Schwingungen optimal ist. Für ein entsprechendes
Steuern einer elektrischen Spannung zwischen den Elektroden 534 und 535 sind
die Elektroden 534 und 535 mit einer in einem
Steuersystem 515 des Magnetresonanzgeräts angeordneten Steuereinheit 537 verbunden.
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In
einer anderen Ausführung
kann die steuerbare Vorrichtung 530 auch rein als eine
Feststellvorrichtung in Kombination mit einer separaten Dämpfervorrichtung
eingesetzt werden.
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In
einer anderen Ausführung
kann die steuerbare Vorrichtung
530 anstatt mit einer elektrorheologischen
Flüssigkeit
533 und
dem zugehörigen
steuernden elektrischen Feld auch mit einer magnetorheologischen
Flüssigkeit
und einem zugehörigen
steuernden magnetischen Feld entsprechend ausgebildet sein und betrieben
werden. Der Einsatz von elektrorheologischen und magnetorheologischen
Flüssigkeiten
bei Schwingungsdämpfern
ist dabei beispielsweise aus der
DE 198 20 570 A1 bekannt.