DE102004038619A1

DE102004038619A1 - Verfahren zum Betrieb eines medizinischen Geräts

Info

Publication number: DE102004038619A1
Application number: DE200410038619
Authority: DE
Inventors: Franz Dr. Hebrank; Volker Dr. Weißenberger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2004-08-09
Filing date: 2004-08-09
Publication date: 2006-02-23

Abstract

Verfahren zum Betrieb eines medizinischen Geräts, wobei das Gerät mehrere Betriebsabläufe ausführen kann. Vor der Durchführung eines von einem Benutzer gewählten Betriebsablaufs wird eine erforderliche elektrische Leistung näherungsweise berechnet und zur Bestimmung einer Durchführbarkeit des Betriebsablaufs verwendet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines medizinischen Geräts, wobei das Gerät mehrere Betriebsabläufe ausführen kann.
Bei elektrisch betriebenen medizinischen Geräten kommt der Stromversorgung eine stets wachsende Bedeutung zu. Bei Magnetresonanzgeräten wird beispielsweise zur Ermöglichung schneller Applikationen die Leistungsfähigkeit der Gradienten- und Hochfrequenzsysteme immer weiter ausgebaut. Dadurch erfolgt aber eine beträchtliche Zunahme der benötigten elektrischen Leistung. Die Anschlussleistung von Magnetresonanzgeräten liegt mittlerweile teilweise über 100 kW. Die benötigte Leistung ist insbesondere bei der Auslegung der in dem Gerät verwendeten elektrischen Komponenten und der Kühlanforderungen des Magnetresonanzgeräts zu berücksichtigen. Dies führt einerseits zu einem steigenden Produktionsaufwand, da ein Großteil der verwendeten elektrischen Komponenten auf die erhöhte Leistung ausgelegt werden muss. Zusätzlich ist eine entsprechend ausgebaute Infrastruktur beim Benutzer des Gerätes erforderlich, was einen hohen Installationsaufwand bedeutet.
Im Allgemeinen werden aus Sicherheitsgründen keine Applikationen zugelassen, die die nominelle maximale Leistungsfähigkeit des Magnetresonanzgeräts ausnutzen. Die verwendete Leistung liegt stets deutlich unterhalb der maximal möglichen Leistung. Dadurch wird verhindert, dass es bei der Durchführung von leistungsintensiveren Applikationen zu Störungen des Messablaufs, beispielsweise durch eine Abschaltung wegen einer Überhitzung von elektrischen Komponenten des Magnetresonanzgeräts kommt. So werden beispielsweise Applikationen statt mit der maximal möglichen Gradientenstärke nur mit einer reduzierten Gradientenstärke durchgeführt. Diese Vorge hensweise ist ineffizient und verursacht einen hohen Aufwand für die Produktion von Magnetresonanzgeräten.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein Verfahren anzugeben, mittels dem medizinische Geräte nahe ihrer maximalen Leistungsfähigkeit sicher betrieben werden können.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Durch die Berechnung der erforderlichen elektrischen Leistung für einen von einem Benutzer gewählten Betriebsablauf steht ständig eine Voraussage darüber zur Verfügung, ob der jeweils gewählte Betriebsablauf durchgeführt werden kann. Dadurch wird eine Überlastung des medizinischen Geräts schon im Vorfeld des Betriebs vermieden. Zusätzlich kann die maximale Leistungsfähigkeit des Systems ausgenutzt werden.

In einem vorteilhaften Verfahren wird eine voraussichtliche Erwärmung von elektrischen Komponenten des Geräts bei der Bestimmung der Durchführbarkeit des Betriebsablaufs berücksichtigt. Insbesondere bei einem Betriebsablauf mit hohem Leistungsbedarf kann ein Überhitzen von elektrischen Komponenten zu einer Beschädigung oder Abschaltung des Systems führen.

In einem besonders vorteilhaft ausgeführten Verfahren wird eine dem Betriebsablauf vorangegangene Benutzung des Geräts berücksichtigt. Dadurch wird vermieden, dass eine wiederholte Durchführung eines leistungsintensiven Betriebsablaufs das Gerät beschädigt.

In einem besonders vorteilhaften Verfahren wird eine Temperatur der elektrischen Komponenten ermittelt und bei der Bestimmung der Durchführbarkeit berücksichtigt. Dadurch wird die Genauigkeit der Vorhersage weiter erhöht.

In einem besonders vorteilhaften Verfahren wird im Falle eines nicht durchführbaren Betriebsablaufs des Geräts dem Benutzer ein alternativer Betriebsablauf vorgeschlagen. Dies erleichtert die Handhabung des Geräts für den Benutzer, der so den aktuellen Zustand des Geräts einschätzen und die Benutzung planen kann.

Weitere Vorteile und Ausführungen der Erfindung werden anhand des nachfolgenden Ausführungsbeispiels in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 ein schematisches Ablaufdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung am Beispiel eines diagnostischen Magnetresonanzgeräts und
2 eine schematische Darstellung eines Magnetresonanzgeräts.
Gemäß 1 wird in einem ersten Verfahrensschritt S2 eine gewünschte Applikation eines Magnetresonanzgeräts ausgewählt. Dies kann beispielsweise eine spezielle Messsequenz sein. In einem zweiten Verfahrensschritt 54 wird der Leistungsbedarf für die vorher ausgewählte Applikation berechnet. Hier gehen vor allem die für die Gradientenfelder und das Hochfrequenzfeld notwendigen Leistungen ein, da hier der höchste Bedarf vorliegt. In einem dritten Verfahrensschritt S6 wird die Temperatur einiger wichtiger Komponenten des Magnetresonanzgeräts gemessen. Dazu sind Temperatursensoren an den kritischen Bauteilen angebracht, beispielsweise im Kühlwasser und an einer Gradientenspule. Dadurch kann die aktuelle Temperatur in die später erfolgende Ermittlung der voraussichtlichen Aufheizung einbezogen werden. In einem vierten Verfahrensschritt S8 wird eine eventuelle vorangegangene Benutzung des Magnetresonanzgeräts ermittelt. Ebenfalls wird bestimmt, wie viel Zeit seit der Benutzung verstrichen ist. Die in den Verfahrensschritten S6 und S8 ermittelten Parameter werden in einem fünften Verfahrensschritt S10 dazu verwendet, zu berechnen, in wie weit sich die elektrischen Komponenten während der ausgewählten Applikation erwärmen würden. Dabei werden vor allem kritische Komponenten, wie Gradientenspule, Gradientenverstärker, Hochfrequenzverstärker, Netzteile, Wasserkühlung und Schutzschalter berücksichtigt. Bei diesen Komponenten kann es bei zu starker Aufheizung zu Beschädigungen des Magnetresonanzgerätes kommen. Durch die hohe elektrische Leistung an einigen dieser Komponenten sind diese besonders von der Aufheizung betroffen und werden während bei leistungsintensiven Applikationen eine hohe Temperatur erreichen. Wird beispielsweise während der Durchführung einer leistungsintensiven Applikation das Kühlwasser zu warm, so ist eine ausreichende Kühlung der Komponenten nicht mehr gewährleistet. Da eine Überhitzung zu Beschädigungen führen würde, lösen in diesem Fall Schutzschalter eine Abschaltung der betroffenen Komponenten oder des gesamten Magnetresonanzgeräts aus. Da im Verfahrenschritt S6 die Temperatur der Komponenten gemessen wurde, ist eine gute Vorhersage über die nach der Applikation erreichte Temperatur möglich.
Zur Berechnung der Aufheizung werden Modelle eingesetzt, die das Verhalten der Komponenten beschreiben. So kann zum Beispiel der Temperaturverlauf in einer Gradientenspule als Funktion von Gradientenpulsen und der Kühlleistung ermittelt werden. Ebenfalls ist es wichtig, die Auslösekennlinie der verwendeten Schutzschalter zu kennen und bei der Berechnung zu berücksichtigen.
In einem sechsten Verfahrensschritt S12 wird anhand der in den vorangegangenen Verfahrensschritten bestimmten Parameter überprüft, ob bei einer Durchführung der gewünschten Applikation möglicherweise eine Überlastung des Magnetresonanzgerätes auftreten könnte. Ist dies nicht der Fall, so wird in einem siebten Verfahrensschritt S14 die Applikation freigegeben. Würde es jedoch zu einer Überlastung kommen, so wird dem Benutzer in einem achten Verfahrensschritt S16 eine alternative Applikation vorgeschlagen, der die Überlastung verhin dern würde. Dies ist beispielsweise eine der gewählten Messsequenz vergleichbare Sequenz mit einer geringeren Schichtanzahl oder schwächeren Gradientenfeldern. In einem weiteren Verfahrensschritt S18 wird ermittelt, ob die Alternative vom Benutzer akzeptiert wurde. Ist dies der Fall, wird die Alternative in einem Verfahrensschritt S20 freigegeben und die Messung kann erfolgen. Ist der Benutzer mit dem Alternativvorschlag nicht zufrieden, beginnt das Verfahren wieder von vorne mit der Auswahl einer anderen Applikation.
In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung wird das Magnetresonanzgerät automatisch die möglichen Applikationen eingrenzen, so dass innerhalb der wählbaren Applikationen keine Überlastung auftreten kann. So würde bei einer langen Messdauer der gewählten Applikation lediglich eine geringere Gradientenstärke möglich sein. Bei kurzen Messungen hingegen ist es auch möglich, die Gradientenstärken höher zu wählen.
Mit dem beschriebenen Verfahren ist es möglich, das Magnetresonanzgerät kurzzeitig zu überlasten. Auch hier ist eine exakte Kenntnis der voraussichtlichen Erwärmung der Komponenten während der Überlastung erforderlich, damit keine Beschädigungen auftreten.
Durch das hier beschriebene Verfahren ist es möglich, Magnetresonanzgeräte bei der Konstruktion so auszulegen, dass sie nahe ihrer maximalen Leistungsfähigkeit betrieben werden können. Es ist nicht mehr notwendig, das Gerät zur Gewährleistung eines sicheren Betriebs in der Leistungsfähigkeit einzuschränken.
2 zeigt schematisch ein Magnetresonanzgerät, das zur Ausführung des oben beschriebenen Verfahrens befähigt ist. Es besteht aus einem Messsystem 2, das ein Gradientensystem 4 umfasst. Mittels einer verfahrbaren Liege 6 kann ein Patient 8 zur Durchführung einer Untersuchung in das Magnetresonanzgerät gefahren werden. Gesteuert wird das Magnetresonanzgerät über ein Steuersystem 10, welches auch das oben beschriebene Verfahren ausführt. Durch das beschriebene Verfahren wird das Gerät geschont und kann dennoch bis an die Grenze seiner Leistungsfähigkeit betrieben werden. So sind auch kurzzeitig Applikationen möglich, die außerhalb der Spezifikation liegende Gradientenfelder oder Hochfrequenzfelder erfordern. An einer mit dem Steuergerät 10 verbundenen Bedienkonsole 12 kann der Benutzer Applikationen auswählen und dazu gehörende Parameter einstellen. Das Steuergerät 10 überprüft durch Ausführung des oben beschriebenen Verfahrens, ob die gewählte Applikation ohne Beschädigung des Geräts durchführbar ist. Sollte dies der Fall sein, wird die Applikation gestartet. Ist die Applikation nicht durchführbar, so wird dem Benutzer auf einem mit dem Steuergerät 10 verbundenen Anzeigemedium 14 eine alternative Applikation vorgeschlagen, die er über die Bedienkonsole 12 bestätigen kann.

Claims

Verfahren zum Betrieb eines medizinischen Geräts, wobei das Gerät mehrere Betriebsabläufe ausführen kann, bei dem eine erforderliche elektrische Leistung für einen ausgewählten Betriebsablauf näherungsweise berechnet und zur Bestimmung einer Durchführbarkeit des Betriebsablaufs verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Gerät mindestens eine elektrische Komponente umfasst, deren für den Betriebsablauf erforderliche Leistung näherungsweise berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem eine voraussichtliche Erwärmung wenigstens einer der elektrischen Komponenten während des gewählten Betriebsablaufs berechnet und bei der Bestimmung der Durchführbarkeit des Betriebsablaufs berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem eine durch die voraussichtliche Erwärmung erreichte Temperatur der elektrischen Komponenten während des Betriebsablaufs anhand eines Erwärmungsmodells berechnet wird.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, bei dem eine dem Betriebsablaufs vorhergegangene Benutzung des Geräts bei der Bestimmung der Durchführbarkeit berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei dem eine Temperatur wenigstens einer der elektrischen Komponenten ermittelt wird und bei der Bestimmung der Durchführbarkeit berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, bei dem signalisiert wird, ob der Betriebsablauf durchführbar ist.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, bei dem im Falle eines nicht durchführbaren Betriebsablaufs des Geräts ein alternativer Betriebsablauf ermittelt und signalisiert wird.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, bei dem ein nicht durchführbarer Betriebsablauf automatisch verhindert wird und ein alternativer durchführbarer Betriebsablauf durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, bei dem das Gerät ein bildgebendes Diagnosegerät ist.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem das bildgebende Diagnosegerät ein Magnetresonanzgerät ist.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der Betriebsablauf eine Messung wenigstens eines Magnetresonanzbilds umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, bei dem als elektrische Komponente wenigstens eine Gradientenspule des Magnetresonanzgeräts berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, 12 oder 13, bei dem als elektrische Komponente wenigstens ein Gradientenverstärker des Magnetresonanzgeräts berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, bei dem als elektrische Komponente wenigstens ein Hochfrequenzverstärker des Magnetresonanzgeräts berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, bei dem als elektrische Komponente wenigstens ein Netzteil des Magnetresonanzgeräts berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem eine Temperatur der Gradientenspule als Funktion von Gradientenpulsen bei der Bestimmung der Durchführbarkeit des Betriebsablaufs berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, bei dem eine Kühlleistung eines Kühlsystems des Magnetresonanzgeräts ermittelt und bei der Bestimmung der Durchführbarkeit des Betriebsablaufs berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, bei dem eine Auslösekennlinie von Schutzschaltern des Magnetresonanzgeräts bei der Bestimmung der Durchführbarkeit des Betriebsablaufs berücksichtigt wird.