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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung einer Shimeinrichtung
bestehend aus linear hintereinander angeordneten Metallelementen und
nichtmetallischen Abstandselementen für eine Gradientenspule eines
Magnetresonanzgeräts.
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Um
die Homogenität
des Grundmagnetfelds innerhalb des Messvolumens eines zylindrischen Magnetresonanzgeräts zu verbessern,
werden Shimeinrichtungen bestehend aus plättchenförmigen, flächigen Metallelementen, insbesondere
Eisenplättchen
verwendet, die im diskreten spulenseitigen Aufnahmen in Form von
dort eingeformten Taschen der Gradientenspule eingesetzt und auf
einer Zylinderwandfläche
um das Messvolumen herum angeordnet werden. Diese Metall- oder Eisenanordnung
wird als passiver Shim bezeichnet. Eine Shimbelegung kann mehrere
hundert Metallplättchen
umfassen. Die Orte der Eisenplättchen
und deren Anzahl werden in der Regel durch ein iteratives Berechnungsverfahren
bestimmt, wozu die Magnetfeldhomogenität bezogen auf ein Kugelvolumen
gemessen und die benötigte Eisenmenge
für die
Orte der jeweiligen Aufnahmen an der Gradientenspule berechnet werden.
Die Metallelemente, also die sehr dünnen Eisenblechplättchen werden,
wenn die benötigte
Eisenmenge pro Shimeinrichtung bekannt ist, von Hand abgezählt und
in die entsprechenden Aufnahmen des Trägers eingesetzt. Ein solcher
Träger
ist nach Art einer Schublade ausgeführt, in der Aufsicht besitzt
er mehrere, beispielsweise 16 hintereinander ausgeformte, oben offene
und in der Aufsicht rechteckige Abteile, in die die einzelnen Plättchen,
die in ihrer Größe und Dicke
mitunter variieren, um sich möglichst
optimal der berechneten Eisenmenge pro Abteil annähern zu können, eingelegt
werden. Sodann wird jedes Abteil am Träger mit einer Abdeckplatte
manuell verschlossen und die Shimein richtung in die Spulenaufnahme eingeschoben.
Dieses Verfahren ist sehr zeitaufwändig und dauert ca. 2–3 Tage
für eine
Neuinstallation. Fehler sind sehr leicht möglich, da die Plättchen wie ausgeführt von
Hand gezählt
und eingesetzt werden müssen.
Es ist sehr leicht möglich,
zu wenig oder zu viel Plättchen
einzuzählen,
oder Plättchen
der falschen Größe einzulegen
etc. Ein weiterer Nachteil ist, dass die Belegung einer Tasche nur
durch Herausnehmen des gesamten Plättchenpakets kontrolliert werden
kann, von außen
sind die Plättchen,
da übereinander
liegend und in einem Abschnitt angeordnet, nicht sichtbar.
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In
der deutschen Offenlegungsschrifft
DE 10 2005 020 378 A1 der Anmelderin ist
eine neuartige Shimeinrichtung beschrieben, bei der anders als bei bisherigen
Shimeinrichtungen die Metallelemente und die nichtmetallischen Abstandselemente
linear hintereinander angeordnet bzw. gestapelt sind, sie stehen
also mit ihren Flächen
oder Ebenen orthogonal zur Längsachse
des Trägers,
an dem sie zumindest zum Stapeln angeordnet sind, und in der Montagestellung
orthogonal zur Spulenlängsachse.
Die Metallelemente und Abstandshalter, die auch bei dieser neuartigen
Shimeinrichtung in flächiger,
vorzugsweise plättchen- oder scheibenförmiger Geometrie verwendet
werden, sind also nicht mehr radial gesehen übereinander und paketweise
nebeneinander angeordnet, sondern liegen axial hintereinander aufgereiht
vor. Diese neuartige Anordnung bietet insbesondere den Vorteil einer
vereinfachten Herstellung der Shimeinrichtung, darüber hinaus
können
etwaige Stapelfehler ohne weiteres erkannt werden, wie auch Änderungen
im Aufbau bzw. der Abfolge der Anordnung der einzelnen Metall- und
Abstandselemente einfach möglich
sind. Auf die
DE
10 2005 020 378 A1 wird hiermit ausdrücklich Bezug genommen, sie
wird hiermit mit ihrem gesamten Offenbarungsgehalt in die vorliegende
Patentanmeldung mit einbezogen.
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Aus
DE 35 40 080 A1 ist
ein Kernspintomographiegerät
bekannt, bei dem stabförmige
Shimelemente, die aus Teilstäben
unter schiedlicher magnetischer Eigenschaften bestehen, welche Teilstäbe beispielsweise
auf eine Gewindestange aufgeschraubt sind oder selbst Gewindestücke umfassen,
zur Homogenisierung des Grundfelds vorgesehen sind. Die Stäbe werden
in an mehreren hintereinander angeordneten separaten Spannringen
ausgebildete Aufnahmen eingeschoben.
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Der
Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Vorrichtung zur Herstellung
einer eben solchen Shimeinrichtung, bestehend aus linear hintereinander
angeordneten Metallelementen und nichtmetallischen Abstandselementen,
für eine
Gradientenspule eines Magnetresonanzgeräts anzugeben, die einen einfachen
und automatisierten Herstellungsbetrieb ermöglicht.
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Zur
Lösung
dieses Problems ist eine Vorrichtung zur Herstellung einer Shimeinrichtung,
bestehend aus linear hintereinander angeordneten Metallelementen
und nichtmetallischen Abstandselementen, für eine Gradientenspule eines
Magnetresonanzgeräts
vorgesehen, umfassend ein oder mehrere die Metallelemente aufnehmende
erste Magazine und eine oder mehrere die Abstandselements aufnehmende
zweite Magazine, denen jeweils eine Förderstrecke zum Zuführen vereinzelter,
den Magazinen entnommener Metallelemente und Abstandselemente zu
einer diese linear hinter- oder aufeinander anordnenden Stapeleinrichtung,
an der die Förderstrecken
münden,
zugeordnet ist.
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Bei
der erfindungsgemäßen Bestückungsvorrichtung
sind die einzelnen Metallelemente, also beispielsweise die Eisenscheiben,
sowie die Abstandselemente, also beispielsweise die Kunststoffscheiben,
sortenrein in entsprechenden Magazinen aufgenommen, wobei in den
ersten Magazinen z. B. Metallelemente gleicher Scheibengröße, jedoch
verschiedener Scheibendicke sortenrein enthalten sind. Entsprechendes
gilt für
die Abstandselemente. Um nun eine Shimeinrichtung gemäß einem
rechnerisch ermittelten Belegungsplan, der die Reihenfolge der Anordnung
der Metallelemente und der Abstandselemente bezogen auf die letztendliche
Positionierung der Shimeinrichtung in der Gradientenspule vorgibt, aufzubauen,
werden die Metall- und
Abstandselemente gemäß der Planvorgabe
automatisch den jeweiligen Magazinen entnommen und über separate, magazinspezifische
Förderstrecken
einer Stapeleinrichtung zugeführt,
die die Abstandselemente der Reihe nach hintereinander oder aufeinander
aufstapelt, je nachdem, wie die Stapeleinrichtung ausgeführt ist.
Diese Bestückung
geht solange, bis der komplette Belegungsplan abgearbeitet ist,
mithin also alle erforderlichen Metall- und Abstandselemente der
Stapeleinrichtung zugeführt
und von dieser aufgereiht wurden.
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Auf
diese Weise kann automatisch über
eine Steuerungseinrichtung nach dem Belegungsplan gesteuert die
Shimeinrichtung aufgebaut werden, Fehler sind hierbei infolge der
Rechnersteuerung ausgeschlossen. Der Aufbau erfolgt, verglichen
mit der manuellen, sehr zeitaufwändigen
Bestückung,
um ein Vielfaches schneller, Entsprechendes gilt natürlich auch
im Falle einer iterativen Anpassung der Shimeinrichtung bezogen
auf eine Verbesserung der Homogenität des Magnetfelds, wozu iterativ
die Shimeinrichtung in ihrem Aufbau zu verändern ist. Eine neue Shimeinrichtung
kann unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sehr schnell
konfiguriert werden, so dass die gesamte Einrichtung eines Magnetresonanzgeräts unter
Optimierung des Shimsystems wesentlich schneller vonstatten gehen kann.
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Eine
zweckmäßige Erfindungsausgestaltung sieht
vor, dass jede Förderstrecke
an der vertikal stehenden Stapeleinrichtung mündet, an die ein zugeführtes Metallelement
oder Abstandselement abgegeben wird und in der es schwerkraftbedingt
geführt nach
unten fällt.
Es kommt also eine vertikal angeordnete Stapeleinrichtung zum Einsatz,
der die einzelnen Elemente von oben zugeführt werden, und in der sie
schwerkraftbedingt nach unten fallen, mithin also vertikal übereinander
gestapelt werden. Diese Form der Stapelung ist sehr einfach, nachdem
für die
Hintereinanderreihung bis auf die entspre chende Führung der
Elemente in der Stapeleinrichtung keine mechanischen Elemente vonnöten sind.
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Ein
Magazin ist zweckmäßigerweise
oberhalb einer Förderstrecke
angeordnet und direkt mit dieser verbunden, mündet also in diese, so dass
die zumindest im Bereich der Mündung
im Magazin gestapelt angeordneten Metallelemente oder Abstandselemente
direkt aus dem Magazin abziehbar sind. Das zuunterst liegende Element
wird also nach Abgabe aus dem Magazin, wozu beispielsweise ein Öffnungsmechanismus
vorgesehen ist, unmittelbar der Förderstrecke gegeben, alternativ
ist es auch denkbar, dass das Magazin ohne Öffnungsmechanismus unmittelbar
in die Förderstrecke
mündet,
mithin also ein jeweils abzuziehendes Element von Haus aus in der
Förderstrecke
liegt, bis es benötigt
und abgezogen wird.
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Bevorzugt
werden die Metallelemente und die Abstandselemente druckluftgetrieben
von den Magazinen abgezogen und/oder längs der Förderstrecke bewegt. Es kommen
also bei dieser Ausführungsform
keine mechanischen Fördermittel
zum Einsatz, vielmehr erfolgt eine pneumatische Förderung
bzw. ein pneumatischer Abzug. Gleichwohl ist es natürlich auch
denkbar, den Abzug wie auch die Förderung gegebenenfalls mechanisch
zu steuern, z. B. über
entsprechende Auswerfer aus den Magazinen, die die Elemente auf
schrägstehende
Förderstrecken
auswerfen, wo sie beispielsweise schwerkraftbedingt zur Stapeleinrichtung
hinrutschen oder aktiv gefördert
werden.
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Die
Ausgestaltung der Stapeleinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
kann unterschiedlich sein. Eine erste Alternative sieht vor, dass
die Stapeleinrichtung ein vertikal stehendes Stapelrohr oder einen
vertikal stehenden Stapelkäfig
aufweist, in dem die Metallelemente und Abstandselemente fallend
aufeinander gestapelt werden. Die Führung der Elemente in der Stapeleinrichtung
bzw. während
des Falls erfolgt über
die Rohrwand bzw. die Käfigwand, gebildet
durch die den Käfig
bildenden Stäbe.
Um den Fallvorgang kontrollieren zu können, und auch im Falle einer
Fehlstapelung eine solche erkennen zu können, ist es zweckmäßig, wenn
das Stapelrohr transparent ist, in den offenen Käfig kann ohnehin eingesehen
werden.
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Das
Stapelrohr oder der Stapelkäfig
ist vorteilhafterweise aus der Kopplung zu den Förderstrecken lösbar und
als Teil der fertigen Shimeinrichtung, deren Träger bildend, in eine Aufnamebohrung
an der Gradientenspule einsetzbar. Das heißt, das Rohr oder der Käfig bildet
einen integralen Teil der Shimeinrichtung. Nach dem Ende des Beschickungsvorgangs
wird das befüllte
Stapelrohr oder der befüllte Käfig der
Vorrichtung entnommen und komplett in die entsprechende Aufnahmebohrung
an der Gradientenspule eingesetzt. Eine Alternativausführung sieht vor,
das Stapelrohr oder den Stapelkäfig
ebenfalls aus der Kopplung zu den Förderstrecken lösbar auszugestalten,
ihn jedoch mit Anschlussmitteln zu versehen, so dass er mit seinem
offenen Ende mit der Aufnahmebohrung an der Gradientenspule koppelbar
ist, so dass die aufgestapelten Metallelemente und Abstandselemente
aus dem Stapelrohr oder dem Stapelkäfig in die Aufnahmebohrung
einschiebbar sind. Hier bildet das Rohr oder der Käfig also
das Halte- oder Transportmittel, um die gestapelte Elementreihe
zur Gradientenspule zu transportieren, wo das Rohr oder der Käfig mit
der Gradientenspule gekoppelt wird. Anschließend wird die aufgestapelte Elementreihe,
die die Shimeinrichtung bildet, beispielsweise über einen vom hinteren, freien
Ende in das Rohr oder den Käfig
eingeschobenen Stempel aus dem Rohr oder dem Käfig in die Aufnahmebohrung
der Gradientenspule hineingeschoben, wo sie bis zum Ende, wo ein
entsprechender Anschlag vorgesehen ist, geführt wird. Bei dieser Ausgestaltung liegen
die Metall- und Abstandselemente also trägerfrei in der nach dem Einsetzen
an beiden Seiten verschlossenen Aufnahmebohrung vor.
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Eine
weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung
einer Stapeleinrichtung umfasst einen stab- oder rohrförmigen Träger, auf
den die Metallelemente und Abstandselemente beim Fallen aufgefädelt werden.
Dieser Träger,
der bevorzugt im Inneren des Stapelrohrs oder des Stapelkäfigs angeordnet
sein kann und aus diesem samt der aufgereihten Metall- und Abstandselemente
entnehmbar ist, bildet einen Teil der Shimeinrichtung und wird mit
samt den Elementen in die Aufnahmebohrung eingeschoben. Alternativ
zur Anordnung des stab- oder rohrförmigen Trägers im Inneren des Rohrs oder
des Käfigs
ist es natürlich
auch denkbar, diesen quasi freistehend unterhalb des Mündungsbereichs,
in dem die Förderstrecken
zusammenlaufen, zu positionieren, so dass die Elemente nur ein kurzes
Stück bis
sie auf den Träger
aufgenommen sind, geführt
sind und anschließend
ohne Rohr- oder Käfigführung frei
am Träger
herabfallen.
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Wie
bereits beschrieben, ist vorteilhafterweise eine Steuerungseinrichtung
zum Steuern des Entnahme- und Zuführbetriebs der Metallelemente
und der Abstandselemente gemäß einer
vorgegebenen Stapelreihenfolge, die rechnerisch gemäß den Homogenitätsanforderungen
und sonstigen Gegebenheiten der Spule oder des Magnetresonanzgeräts vorgegeben
oder gewünscht
sind, errechnet wurde.
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Eine
weitere vorteilhafte Erfindungsausgestaltung sieht ferner die Zuordnung
einer Sortier- und Verteileinrichtung zum Sortieren und Verteilen
von ihr zugeführter
Metall- und Abstandselemente zu den jeweiligen Magazinen vor. Wird
eine Shimeinrichtung der Gradientenspule im Rahmen eines iterativen
Optimierungsschritts entnommen, so werden die Elemente der Sortier-
und Verteilvorrichtung zugeführt, die
diese sortenrein sortiert und auf die entsprechende Magazine verteilt,
so dass stets hinreichende Elemente im jeweiligen Magazin zur Bildung
eines weiteren Elementstapels vorhanden sind.
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Neben
der Vorrichtung betrifft die Erfindung ferner ein Verfahren zur
Herstellung einer Shimeinrichtung für eine Gradientenspule eines
Magnetresonanzgeräts
unter Verwendung einer Vorrichtung der beschriebenen Art, bei welchem
Verfahren über
eine Steuerungseinrichtung gesteuert Metallelemente und nichtmetallische
Abstandselemente aus jeweiligen Magazinen automatisch entnommen
und gemäß einer
vorgegebenen Reihenfolge linear hinter- oder aufeinander in einer
Reihe gestapelt bzw. angeordnet werden.
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Des
Weiteren betrifft die Erfindung ein Magnetresonanzgerät umfassend
eine Gradientenspule mit mehreren Shimeinrichtungen, hergestellt
nach dem beschriebenen Verfahren. Die Shimeinrichtung kann dabei
entweder einen Träger
umfassen und mit samt dem Träger
in der Aufnahmebohrung der Gradientenspule angeordnet sein. Als
Träger
kann beispielsweise das bereits bezüglich der Vorrichtung beschriebene
Stapelrohr oder der Stapelkäfig
dienen, in denen der Elementstapel aufgebaut wird, und die zusammen
mit dem Elementstapel die Shimeinrichtung bilden und als solche
in die spulenseitige Aufnahmebohrung eingeschoben werden. Alternativ
ist es auch denkbar, den Träger
als Stab oder Rohr auszubilden, auf das die Metall- und Abstandselemente,
die eine entsprechende mittige, vom Träger durchsetzte Durchbrechung
aufweisen, aufgestapelt werden. Dieser Träger bildet hier einen Teil
der Shimeinrichtung und wird insgesamt mit den aufgestapelten Elementen
in die Spulenbohrung eingeschoben, wobei hier die Elemente radial
frei liegen.
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Eine
Alternative sieht vor, dass bei dem erfindungsgemäßen Magnetresonanzgerät die Shimeinrichtung
bestehend aus den Metallelementen und Abstandselementen unmittelbar
ohne einen diesen halternden Träger,
sei es das radial umgebende Rohr oder der Käfig oder der axial durchlaufende
stab- oder rohrförmige
Träger,
in die Aufnahmebohrung der Gradientenspule eingeschoben ist. Bei
diesem Magnetresonanzgerät
sind also die in der Stapeleinrichtung aufgestapelten Elemente,
die beispielsweise zunächst
in dem Rohr oder dem Käfig
aufgestapelt wurden, aus dem Rohr oder dem Käfig heraus- und in die Aufnahmebohrung
eingeschoben worden, liegen dort also trägerfrei, jedoch über die
Aufnahmebohrung oder einen dort integrierten Träger gehaltert vor.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der
Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 eine
Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Herstellung einer Shimeinrichtung, dargestellt als Prinzipskizze,
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2 eine
Prinzipdarstellung eines Ausschnitts der Vorrichtung aus 1 im
Schnitt,
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3 eine
Stirnansicht einer Gradientenspule,
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4 eine
Skizze zur Darstellung der Montagesituation beim Einbringen einer
Shimeinrichtung in die Gradientenspule,
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5 die
Schnittansicht aus 4 mit eingesetzter Shimeinrichtung,
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6 eine
Schnittansicht mit einer Shimeinrichtung, hergestellt mit einer
Vorrichtung gemäß der 1 und 2,
einer zweiten Ausführungsform,
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7 eine
Gradientenspule mit einer eingesetzten Shimeinrichtung, hergestellt
mit einer Vorrichtung nach den 1 und 2,
einer dritten Ausführungsform,
und
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8 eine
Gradientenspule mit einer eingesetzten Shimeinrichtung, hergestellt
mit einer Vorrichtung nach den 1 und 2,
einer vierten Ausführungsform.
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur
Herstellung einer Shimeinrichtung mit linear hintereinander angeord neten
Metall- und Abstandselementen. Die Vorrichtung weist mehrere erste
Magazine 2 sowie mehrere zweite Magazine 3 auf,
in denen jeweils sortenrein Metallelemente und Abstandselemente
aufgenommen sind. In den einzelnen ersten Magazinen 2 können dabei
sortenrein Metallelemente unterschiedlicher Dicke, jedoch jeweils gleicher
Form bzw. Geometrie aufgenommen sein, Entsprechendes gilt für die zweiten
Magazine 3. Über jeweilige
Förderstrecken 4 ist
jedes Magazin 2, 3 mit einer Stapeleinrichtung
5, im gezeigten Ausführungsbeispiel
mit einem vorzugsweisen transparenten Rohr 6 verbunden.
Die einzelnen Förderstrecken 4 münden, siehe 2,
unmittelbar oberhalb und in axialer Verlängerung mit dem Rohr 6 an
die Stapeleinrichtung 5. Die Magazine 2, 3 sind
trichterförmig ausgeführt und
münden
mit ihrer unteren Öffnung
unmittelbar in die jeweilige Förderstrecke.
Die einzelnen Metallelemente 7 bzw. Abstandselemente 8 liegen
zumindest im Mündungsbereich
zur Förderstrecke 4 übereinander
gestapelt vor. Bei der in 2 gezeigten
Ausführungsform
ist die Ausführung
derart, dass jeweils das unterste Metallelement 7 bzw. Abstandselement 8 abzugsbereit
in der Förderstrecke
angeordnet ist. Zum Fördern
entlang der Förderstrecke
und mithin also auch zum Abziehen aus dem jeweiligen Magazin 2, 3 dient
Druckluft, wozu eine Drucklufterzeugungseinrichtung 9 vorgesehen
ist, die mit einer den gesamten Vorrichtungsbetrieb steuernden Steuerungseinrichtung 10 kommuniziert.
Die Drucklufterzeugungseinrichtung 9 ist mit jeder Förderstrecke über eine
entsprechende Druckluftleitung 11 verbunden, wobei jede
Förderstrecke
separat über
nicht näher
gezeigte Ventilelemente angesteuert bzw. mit Druckluft beaufschlagt
werden kann. Der Drucklufteingang befindet sich jeweils endseitig
an der jeweiligen Förderstrecke,
wie durch den Pfeil P dargestellt ist.
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Soll
nun gemäß einem
Belegungsplan, der der Steuerungseinrichtung 10 vorliegt,
eine Shimeinrichtung aufgebaut werden, so steuert diese die Drucklufterzeugungseinrichtung 9 entsprechend
an, so dass diese je nach Ansteuerungsplan das jenige Magazin 2 bzw.
die ihm zugeordnete Förderstrecke 4 mit Druckluft
beaufschlagt, das das benötigte
Element 2 oder 3 enthält. Die einzelnen Elemente
werden also druckluftgesteuert nacheinander dem jeweiligen Magazin
entnommen und über
die Förderstrecke 4 zur
Stapeleinrichtung 5 geführt.
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2 zeigt
exemplarisch den Betrieb. Im gezeigten Beispiel werden die Metallelemente 7 und Abstandselemente 8 über die
Förderstrecke 4 bis zum
Mündungspunkt
mit der Stapeleinrichtung 5 gefördert, wo sie, siehe das Rohr 6,
in dieses eintreten und schwerkraftbedingt nach unten fallen, wo
sie sich am Boden des Rohres, der mit einem Stopfen 12 verschlossen
ist, der Reihe nach aufstapeln, je nach dem geforderten Belegungsplan,
nachdem die Zufuhr der einzelnen Elemente zum Rohr 6 so
gesteuert wird, dass sich die gewünschte Elementreihenfolge aufschichten
lässt.
Auf diese Weise kann also jede beliebige Stapelreihenfolge automatisch
aufgebaut werden.
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1 zeigt
weiterhin eine Sortier- und Verteilvorrichtung 13, der „alte” Shimeinrichtungen,
wie sie beispielsweise im Rohr 6 aufgebaut wurden, und die
einer Gradientenspule entnommen wurden, weil eine neue Shimeinrichtung
eingesetzt werden soll, zugeführt
werden. Die Metall- und Abstandselemente werden der Sortier- und
Verteileinrichtung 13 gegeben, die diese sortenrein sortiert
und über
entsprechende Verteil- oder Fördereinrichtungen 14 dem
jeweiligen Magazin 2, 3 zuführt, so dass dieses stets gefüllt ist,
gleichwohl aber auch sortenrein belegt ist. Der Betrieb der Sortier-
und Verteileinrichtung 13 kann beispielsweise ebenfalls über die
Steuerungseinrichtung 10 gesteuert werden, wie gestrichelt
angedeutet ist.
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3 zeigt
ein erfindungsgemäßes Magnetresonanzgerät 15 in
an sich bekannter Ausführungsform.
Mittels einer Patientenliege 16 ist ein Untersuchungsobjekt 17,
hier ein Mensch, in den Untersuchungsbereich einbringbar. Der Untersuchungsbereich,
der dem Untersuchungsvolumen entspricht, wird mittels eines Grundfeldmagneten 18 mit
einem Grundmagnetfeld beauf schlagt. Das Grundmagnetfeld ist zeitlich
konstant (statisch) und örtlich
so homogen wie möglich.
Es weist eine magnetische Feldstärke
auf, die vorzugsweise 3T oder mehr beträgt. Der Grundfeldmagnet 18 ist
vorzugsweise superleitend ausgebildet. Es sind somit keine weiteren
Ansteuerungen durch eine Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 19, über die
der Anlagenbetrieb gesteuert wird, erforderlich.
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Das
Magnetresonanzgerät 15 ist
ferner eine Gradientenspule 20 auf, mittels der der Untersuchungsbereich
mit Gradientenmagnetfeldern beaufschlagbar ist. Die Gradientenspule 20 ist
von der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 19 ansteuerbar,
so dass in ihr Gradientenströme,
die der Feldausbildung dienen, fließen. Die Gradientenspule 20 weist
ferner mehrere umfangsmäßig verteilte
Shimeinrichtungen 21 auf, die hier gestrichelt dargestellt sind.
Ferner weist das Magnetresonanzgerät 15 eine Körperspule 22 auf,
der in der Regel eine Doppelfunktion zukommt. Sie dient als Sendeantenne
zur Bilderzeugung und als Empfangsantenne zur Aufnahme von Signalen.
Die Körperspule 22 ist
von der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 19 ansteuerbar,
so dass in ihr entsprechende Anregungsströme gemäß dem Anregungsparameter, wie
sie in der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 19 vorliegen fließen. Der
Aufbau eines Magnetresonanzgeräts 15 ist
an und für
sich bekannt und bedarf keiner näheren Erläuterung
mehr.
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4 zeigt
eine Stirnansicht der zylindrischen Gradientenspule 20.
Symmetrisch um den Umfang verteilt sind mehrere Aufnahmen 23 in
Form zylindrischer Bohrungen, die sich über die gesamte Länge der
Gradientenspule beziehungsweise des Vergusskörpers 24 erstrecken.
In jeder Aufnahme 23 wird eine Shimeinrichtung 20 eingesetzt
beziehungsweise eingeschoben.
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5 zeigt
die Situation beim Einsetzen der Shimeinrichtung 24. Das
in 2 gezeigte Rohr 6, das Teil der Stapeleinrichtung 5 ist,
und das bevorzugt aus einem transparenten Kunststoff besteht, so dass
es auch während
der Montage ein sehbar ist und etwaige Stapelfehler und sonstige
Ungleichförmigkeiten
erkannt werden können,
ist von der Vorrichtung 1 beziehungsweise aus dem Verbund
mit den Förderstrecken 4 entnehmbar.
Es wird mit einem Ende 25 an der Aufnahmebohrung 23 angekoppelt, der
Außendurchmesser
des Rohres 6 ist nur geringfügig kleiner als der Innendurchmesser
der Aufnahme 23. Im Inneren der Aufnahme 23 ist
ein axial verlaufendes Halterohr 26 vorgesehen, das der
Ausbildung eines Kühlmittelkanals 27 dient,
der sich axial über
die gesamte Aufnahmelänge
erstreckt, worauf nachfolgend noch eingegangen wird. Das Halterohr 26 ist
an einem Verschlußstopfen 30 gehaltert.
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Nach
Ankopplung des gefüllten
Rohres 6 wird nun über
eine beispielsweise manuelle Schiebeeinrichtung in Form eines Stempels 28 der
Stapelverband aus Metallelementen 7 und Kunststoffelementen 8 axial
in die Aufnahme 23 beziehungsweise das Halterohr 27 eingeschoben.
Die fertig eingesetzte Shimeinrichtung 29 zeigt 6.
Beide Enden der Aufnahme 23 sind über Verschlussstopfen 30 verschlossen.
An dem Kühlmittelkanal 27 sind,
wie durch die Pfeile K dargestellt, ein oder mehrere entsprechende
Zu- und Ablaufanschlüsse
vorgesehen, um Kühlmittel
zu- beziehungsweise abzuführen.
Auf diese Weise kann die Shimeinrichtung 29 gekühlt werden.
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An
dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, dass anstelle zylindrischer
Aufnahmen 23 und zylindrischer Rohre 6 beziehungsweise
zylindrischer Elemente 7, 8 natürlich auch
von der Form her andere, beispielsweise quadratische Aufnahmen und
Elemente beziehungsweise Rohre verwendet werden können.
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7 zeigt
eine weitere Ausführungsform
einer Shimeinrichtung 31, die in eine Gradientenspule 32 als
Teil eines erfindungsgemäßen Magnetresonanzgeräts eingesetzt
ist. Hier wird die Shimeinrichtung 31 sowohl durch die
Metallelemente 7 als auch die Kunststoffelemente 8 gebildet,
als auch durch das Rohr 6, das nach der Entnahme aus der
Vorrichtung 1 mit samt den Elementen 7, 8 komplett
in die Aufnahme 33 eingeschoben wird. Hier sind in der
Aufnahme 33 geeignete axial verlaufende Abstandshalter
vorgesehen, so dass sich Kühlmittelkanäle 34 ausbilden,
in denen Kühlmittel
zirkulieren kann, wobei die entsprechenden Anschlüsse und
Zufuhrmöglichkeiten
ebenfalls über
die Pfeile K dargestellt sind. Das Rohr 6 ist über Stopfen 35 an
beiden Seiten geschlossen. Zur Entnahme ist also das gesamte Rohr 6 samt
Inhalt zu entnehmen und gegen ein Neues auszutauschen, während bei
der Ausführungsform nach 5 und 6 zum
Entnehmen der Shimeinrichtung 29 an der Entnahmeseite ein
Leerrohr anzukoppeln ist, in das dann unter Verwendung des Stempels 28 die
eingesetzten Elemente 7, 8 hineingeschoben werden.
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8 zeigt
eine weitere Shimeinrichtung 36, bei der die Stapeleinrichtung
einen stabförmigen
Träger 37,
beispielsweise einen Kunststoffstab, umfasst, der entweder in dem
Montagerohr 6 gemäß 2 eingesetzt
wird und die jeweils eine mittige Durchbrechung aufweisende Elemente
auf ihn, geführt
durch das radial umgreifende Rohr 6, aufgefädelt werden, oder
der bei einem entsprechend kurzem Rohr 6 unterhalb oder
in diese etwas eingreifend angeordnet ist, so dass die Elemente 7, 8 im
Bereich der Mündung
der Förderstrecken 4 von
dem kurzen Rohr 6 geführt,
auf den Träger
aufgefädelt
und anschließend seitlich
ungeführt,
mittig aber über
den Träger
geführt nach
unten fallen. Der Träger 37 samt
der aufgestapelten Metallelemente 7 und Abstandselemente 8 wird
der Vorrichtung 1 entnommen, also entweder aus dem Montagerohr 6 nach
unten herausgezogen oder, sofern dieses Rohr den Träger nur
kurz übergreift,
dem Übergriff
entnommen. Anschließend
wird auf der der Anschlagplatte 38 am Träger 37 gegenüberliegenden
Seite eine zweite Anschlagplatte 39 im gezeigten Beispiel
angeschraubt, wozu eine entsprechende Innengewindebohrung 40 und
ein Gewindezapfen 41 vorgesehen sind. Hierüber wird
der Elementverbund sicher fixiert und verspannt. Anschließend wird
im gezeigten Beispiel die Shimeinrichtung 36 in die Aufnahme 42 eingeschoben,
wobei bei dieser Ausführungsform
kein Kühlmittelkanal
vorgesehen ist. Ein solcher könnte
gleichermaßen realisiert werden,
wenn entsprechende axial verlaufende Abstandshalter in Form nach
innen vorspringender radial Vorsprünge vorgesehen werden.
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9 zeigt
schließlich
eine weitere Shimeinrichtung 43, die ebenfalls einen Träger 44 aufweist, jedoch
ist dieser als hohles Rohr 45 ausgebildet, das über entsprechende
Anschlussmittel 46 verfügt,
die die Durchleitung eines Kühlmittels
durch das Rohr 45 ermöglichen,
wie durch die Pfeile K dargestellt ist. Dieses Rohr kann beispielsweise
ebenfalls in ein Montagerohr 6 eingesetzt werden, auch
hier werden die Elemente 7, 8 aus den Magazinen
zugeführt
und auf das Rohr 45, frei fallend, aufgefädelt. Sie
legen sich zunächst
an einen Anschlag 47 an. Sind alle Elemente 7, 8 aufgefädelt, wird
das Rohr 45 der Vorrichtung 1 entnommen, also
beispielsweise aus dem Montagerohr 6 herausgezogen, wonach
ein zweiter Anschlag 48 aufgesetzt wird, über den
die Elemente 7, 8 fixiert und gegebenenfalls zusammengepresst werden.
Hierfür
können
beispielsweise entsprechende Umfangseintiefungen, in die die Anschlagelemente 47, 48 z.
B. in Form von Sprengringen eingeschnappt werden, rohrseitig vorgesehen
sein. Anschließend
wird die Shimeinrichtung 43 in die Aufnahmebohrung 49 eingeschoben,
die Kühlung
erfolgt hier von innen.
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Zum
Entnehmen wird wie beschrieben die jeweilige Shimeinrichtung je
nach Ausgestaltung entweder komplett aus der jeweiligen Ausnahme
herausgezogen oder im Falle der Ausführungsform gemäß der 4 und 5 herausgeschoben.
Anschließend
wird, wenn eine neue Shimeinrichtung eingesetzt werden soll, diese
gefertigt und kann eingeschoben werden, um iterativ die Shimwirkung
dem Optimum anzunennen. Die „gebrauchten” Shimeinrichtungen
werden demontiert und die Elemente 7, 8 der Sortier-
und Verteilvorrichtung 13 zugeführt, die die Elemente sortiert
und sortenrein dem entsprechenden Magazinen 2, 3 zuführt. Diese
Sortierung kann z. B. über
Magnete oder dergleichen erfolgen.
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Ein
Vorteil dieser Ausgestaltung der Shimeinrichtung unter Verwendung
linear angeordneter Elemente sowie einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
besteht nicht nur in der einfachen und schnellen sowie fehlerfreien
Herstellung desselben, vielmehr kann auch der Metallgehalt einer
Shimeinrichtung so gering wie möglich
gehalten werden, nachdem die erfindungsgemäße Vorrichtung und der erfindungsgemäße Aufbau
nicht wie im Stand der Technik „additiv” arbeitet, das heißt, dass
bei jedem Iterationsschritt mehr Eisen eingebracht wird, so dass
insgesamt der Eisengehalt deutlich höher liegt als eigentlich überhaupt
benötigt,
vielmehr wird erfindungsgemäß mit sowenig
Eisen wie möglich
gearbeitet, nachdem ein Austausch der Metallelemente aufgrund der
sehr schnellen und exakten Herstellbarkeit der Shimeinrichtungen
ohne weiteres möglich
ist.