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Die
Erfindung betrifft einen Patientenlagerungstisch für eine Magnetresonanzanlage
mit einer ein Magnetfeld von 7T oder mehr erzeugenden Magnetfelderzeugungseinrichtung,
umfassend eine in die und aus der Patientenaufnahme der Magnetresonanzanlage
mittels einer Verfahreinrichtung bewegbare Tischplatte.
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Moderne
Magnetresonanzanlagen sind über ihre
Magnetfelderzeugungseinrichtungen in der Lage, immer stärkere Magnetfelder
zu erzeugen. Anlagen mit einer erzeugten Feldstärke von 7T oder mehr sind bereits
bekannt und im Einsatz. Mit der zunehmenden Magnetfeldstärke nimmt
auch das sich in den Raum außerhalb
der Magnetresonanzanlage erstreckende Streufeld zu. Diesem Streufeld
sind benachbarte Gerätschaften
ausgesetzt. Dieses starke Streufeld ist nun in der Lage, entsprechende
hierauf sensitive Komponenten in ihrer Funktionalität zu beeinflussen,
es kann also gegebenenfalls über
diese Streufeld-Wechselwirkung
zu Funktionsstörungen kommen.
Ein Beispiel hierfür
wären die
elektromotorischen Antriebe des Patientenlagerungstisches, der über den
oder die Elektromotoren horizontal in die und aus der Patientenaufnahme
der Magnetresonanzanlage bewegbar ist. Bei derart starken Magnetresonanzanlagen,
wie sie eingangs definiert wurden, sind solche Elektromotoren für den Tischantrieb nicht
verwendbar, da sie von dem starken Streufeld in ihrer Funktion gestört werden.
Aus diesem Grund ist die Tischplatte des Patientenlagerungstischs
bei derart starken Magnetresonanzanlagen nur manuell bewegbar, was
für das
Personal umständlich
ist, weiterhin ist die Tischplatte gegebenenfalls nicht so exakt positionierbar,
wie dies bei einem automatischen Verfahrbetrieb der Fall wäre.
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Der
Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, einen Patientenlagerungstisch
anzugeben, der eine automatische Tischplattenbewegung auch bei derart
starken Streufeldern der eingangs beschriebenen Magnetresonanzanlagen
ermöglicht.
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Zur
Lösung
dieses Problems ist bei einem Patientenlagerungstisch der eingangs
genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen,
dass die Verfahreinrichtung einen Pneumatikzylinder mit einem Kolben aufweist,
der mit der Tischplatte gekoppelt ist, wobei der Pneumatikzylinder
zwei über
den Kolben getrennte und separat mit einem Arbeitsmedium versorgbare
Arbeitsräume
aufweist.
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Der
erfindungsgemäße Patientenlagerungstisch
weist grundsätzlich
einen pneumatischen Tischplattenantrieb auf. Dieser umfasst einen
Pneumatikzylinder mit einem Kolben, der mit der Tischplatte verbunden
ist. Der Kolben teilt den Zylinder in zwei Arbeitsräume, die
jeweils separat mit dem Arbeitsmedium, beispielsweise einfacher
Pressluft, versorgt werden können.
Je nach dem, welcher Arbeitsraum nun beaufschlagt wird, bewegt sich
der Kolben in die eine oder andere Richtung innerhalb des Pneumatikzylinders.
Der Pneumatikzylinder selbst muss im Hinblick auf die beachtliche
Länge der
Magnetresonanzanlage, deren Magnetfelderzeugungseinrichtung im Hinblick
auf die hohen zu erzeugenden Felder deutlich länger ist als bei weniger starken
Anlagen, entsprechend lang ausgeführt sein, so dass die Tischplatte
vollständig
aus der Patientenaufnahme herausbewegt und auch vollständig in
diese eingefahren werden kann. Der Pneumatikzylinder sollte bevorzugt
im Wesentlichen so lang sein wie die Patientenaufnahme, die bei
einer 7T-Magnetresonanzanlage eine axiale Länge von ca. 6 m aufweist, um
einen entsprechenden Bewegungsweg der Tischplatte zu realisieren.
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Nachdem
hier die Tischplattenbewegung pneumatisch gesteuert erfolgt, existieren
im Bereich des Streufelds keine auf dieses sensitiven elektrischen
oder elektromechanischen Bauelemente, die über das Streufeld beeinflusst
werden könnten.
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Vielmehr
kann unter Verwendung der erfindungsgemäßen pneumatischen Verfahreinrichtung eine
automatische Tischplattenbewegung auch bei extrem starken Magnetresonanzanlagen
realisiert werden. Ein pneumatischer Antrieb ist weiterhin wesentlich
sicherer als ein hydraulischer Antrieb.
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Eine
zweckmäßige Weiterbildung
der Erfindung sieht vor, dass der Pneumatikzylinder ein sich zumindest über einen
Teil seiner Länge
erstreckendes Dichtelement aufweist, das zumindest über einen
Teil seiner Länge
geschlitzt ist und von einem den Kolben mit der Tischplatte verbindenden
Verbindungselement durchsetzt ist. Diese Erfindungsausgestaltung
ermöglicht
den Einsatz eines speziellen Pneumatikzylinders, der vollständig innerhalb
der Patientenaufnahme angeordnet werden kann. Anders als bei einem üblichen
Pneumatikzylinder, bei dem die Kolbenstange an einem Ende des Zylinders axial
aus ihm herausfahrbar ist, durchgreift bei dem erfindungsgemäß verwendeten
Pneumatikzylinder das Verbindungselement den Zylinder radial. Hierzu ist
es erforderlich, dass der Zylinder eine längs laufende Öffnung aufweist,
durch die das Verbindungselement durchtreten kann, wobei diese Öffnung aber, damit
die beiden Arbeitsräume
ausgebildet werden können, über den
Kolben wiederum abgedichtet sein muss, weshalb ein entsprechendes
Dichtelement vorgesehen ist, das diese Öffnung vollständig abdichtet.
Dieses Dichtelement wird von dem Verbindungselement durchsetzt,
es ist also so ausgebildet, dass es sich dort, wo das Verbindungselement
ist, öffnet,
während
es im sonstigen Bereich geschlossen ist. Hierüber kann eine hinreichende
Dichtigkeit im Bereich der Arbeitsräume erreicht werden, gleichwohl
kann eine radiale Verbindung zwischen Kolben und Tischplatte realisiert
werden. Dies ermöglicht
es nun, den Zylinder vollständig
im Inneren der Patientenaufnahme anzuordnen und nicht außerhalb
davon, wie es bei Verwendung eines üblichen, eine axiale Kolbenstange
aufweisenden Zylinders der Fall wäre.
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Die
Länge des
Dichtelements ist zweckmäßigerweise
maximal so lang zu bemessen, wie sie für den Tischplattenverfahrweg
er forderlich ist. Dies kann im Wesentlichen die gesamte Zylinderlänge sein,
aber auch weniger. Denkbar ist es auch, das Dichtelement im Wesentlichen über die
ganze Zylinderlänge
zu führen,
jedoch nur in dem Bereich geschlitzt auszugestalten, in dem sich
das Verbindungselement tatsächlich
bewegt.
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Das
Dichtelement selbst ist zweckmäßigerweise
aus zwei aneinander liegenden oder einander überlappenden Dichtlippen gebildet.
Das Dichtelement bzw. die Dichtlippen bestehen aus einem hinreichend
flexiblen und elastischen Material, das über das Verbindungselement
auseinander bewegt werden kann, das sich aber gleichzeitig unmittelbar
wieder aneinander oder übereinander
in dichte Anlage legt, wenn das Verbindungselement vorbeigeführt wurde.
Denkbar sind entsprechende hinreichend flexible bzw. elastische
Kunststoffdichtlippen, die hinreichend dicht aneinander anliegen
können.
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Der
Kolben selbst weist zweckmäßigerweise zwei über eine
Kolbenstange verbundene Kolbenabschnitte auf, wobei die Tischplatte
mit der Kolbenstange verbunden ist. Die Kolbenabschnitte stellen eine
hinreichende Abdichtung der seitlich davon befindlichen Arbeitsräume zum
Bereich zwischen den Kolbenabschnitten, in dem die das Dichtelement über das
Verbindungselement durchsetzt und geöffnet ist, sicher, während gleichzeitig
die Kolbenstange eine einfache Befestigungsmöglichkeit für das Verbindungselement bietet.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung sieht die Anordnung einer Positionserfassungseinrichtung
zur Ermittlung der Position der Tischplatte vor, wobei in Abhängigkeit
des Erfassungsergebnisses der Betrieb einer Pumpe, die über geeignete
Schlauchverbindungen mit den Arbeitsräumen gekoppelt ist, steuerbar
ist. Hierüber
kann ein vollständig
automatischer und positionsgenauer Verstellbetrieb realisiert werden,
nachdem über
die Positionserfassungseinrichtung zu jedem Zeitpunkt die exakte
Tischplattenposition ermittelbar ist und in Abhängigkeit des Erfassungsergebnisses
unmittelbar der Betrieb einer Pumpe, die den einen Arbeitsraum je
nach Bewegungsrichtung mit Druckluft beaufschlagt und aus dem anderen
Arbeitsraum unter Erzeugung eines Vakuums die Druckluft absaugt,
steuerbar ist. Selbstverständlich
ist eine geeignete Steuerungseinrichtung vorgesehen, über die
der Pumpenbetrieb steuerbar ist, welche Steuerungseinrichtung mit
der Positionserfassungseinrichtung kommuniziert.
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Die
Positionserfassungseinrichtung kann bevorzugt lichtoptischer Natur
sein. Sie umfasst wenigstens einen optischen Sensor, der lagefest
ist, während
an der Tischplatte, beispielsweise der Plattenunterseite, entsprechende
Markierungen in Form von Reflektoren oder dergleichen vorgesehen
sind. Es bildet sich also quasi eine Lichtschranke aus. Nachdem
die Markierungen an der Tischplatte in einem vorbestimmten Wegraster
angeordnet sind, kann auf diese Weise sehr einfach die Ist-Position der
Tischplatte erfasst und der Pumpensteuerung zugrunde gelegt werden.
Neben einer lichtoptischen Positionserfassung oder Abtastung ist
es selbstverständlich
auch denkbar, beispielsweise eine mechanische Positionserfassung
vorzusehen, indem geeignete mechanische Messfühler vorgesehen sind, die eine
entsprechende mechanische Positionsmarkierung in Form von Rastpunkten
oder dergleichen an der Tischplatte erfasst. Diese Aufzählung ist
nicht abschließend,
vielmehr kann jedwede Positionserfassungseinrichtung verwendet werden,
die eine hinreichend genaue Erfassung der Ist-Position der Platte ermöglicht.
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Die
Pumpe selbst ist wie beschrieben über geeignete Schlauchverbindungen
mit den Arbeitsräumen
gekoppelt. Dies bietet die Möglichkeit,
die Pumpe selbst beliebig weit entfernt zur Magnetresonanzanlage
anzuordnen, entsprechend natürlich auch
die zugeordneten Steuerungseinrichtung, so dass keinerlei Gefahr
besteht, dass diese in irgendeiner Form über das Streufeld beeinflusst
werden können.
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Um
die Tischplatte in einer bestimmten Position fixieren zu können, ist
schließlich
zweckmäßigerweise
noch eine Arretiereinrichtung für
die Tischplatte vorgesehen, bei es sich um eine beliebige Arretiereinrichtung
handeln kann. Diese kann beispielsweise im Bereich einer geeigneten
Rollen- oder Schienenführung,
auf welcher die Tischplatte im Bereich der Patientenbohrung oder
an einem geeigneten, sich außerhalb
der Patientenbohrung befindlichen Gestell aufgelagert und geführt ist,
angeordnet sein bzw. damit zusammenwirken.
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Schließlich betrifft
die Erfindung ferner eine Magnetresonanzanlage mit einer ein Magnetfeld
von 7T oder mehr erzeugenden Magnetfelderzeugungseinrichtung, umfassend
einen Patientenlagerungstisch der vorbeschriebenen Art.
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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
Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Magnetresonanzanlage mit
einem erfindungsgemäßen Patientenlagerungstisch
und
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2 eine
Teilansicht der Verfahreinrichtung des Patientenlagerungstisches
aus 1.
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße Magnetresonanzanlage 1,
umfassend eine hier nur prinzipiell dargestellte Magnetfelderzeugungseinrichtung 2 zur
Erzeugung eines Grundmagnetfelds mit einer Feldstärke von
7T oder mehr. Die Magnetresonanzanlage 1 ist von zylindrischer
Bauart und weist eine zylindrische Patientenaufnahme 3 (auch
häufig
Patientenbohrung genannt) auf. In dieser ist ein erfindungsgemäßer Patientenlagerungstisch 4 angeordnet,
umfassend eine Tischplatte 5, die wie durch den Doppelpfeil
A dargestellt ist, in die und aus der Patientenaufnahme 3 verfahrbar
ist. Hierzu ist eine Verfahreinrichtung 6 vorgesehen, umfassend
einen Pneumatikzylinder 7, der zwei Arbeitsräume 8a, 8b aufweist,
die über
einen Kolben 9 voneinander getrennt und abgedichtet sind.
Die Arbeitsräume 8a, 8b können mit
einem Arbeitsmedium, beispielsweise einfacher Druckluft, separat
beaufschlagt werden bzw. es kann Arbeitsmedium aus ihnen zur Erzeugung
eines lokalen Vakuums abgesaugt werden. Hierzu dient eine Pumpe 10,
die mit den beiden Arbeitsräumen über entsprechende
Schlauchverbindungen 11 verbunden ist. Der Pumpe zugeordnet
ist eine Steuerungseinrichtung 12, die den Pumpenbetrieb
steuert.
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Der
Kolben 9 weist zwei Kolbenabschnitte 13a, 13b auf,
die den jeweiligen Arbeitsraum 8a, 8b begrenzen
bzw. abdichten. Beide Kolbenabschnitte 13a, 13b sind über eine
Kolbenstange 14 miteinander verbunden. An der Kolbenstange 14 ist
wiederum ein Verbindungselement 15 angeordnet, das seinerseits
fest mit der Tischplatte 5 verbunden ist. Das heißt, die
Tischplatte 5 ist unmittelbar mit dem Kolben 9 bewegungsgekoppelt,
wird also bei einer Axialbewegung des Kolbens 9 innerhalb
des Pneumatikzylinders 7 unmittelbar mit diesem bewegt.
Es kann also eine pneumatische Plattenverschiebung erfolgen.
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Wie
aus 1 ersichtlich ist, ist das Verbindungselement 12,
das beispielsweise plattenförmig ausgeführt ist,
zur Verbindung mit der Tischplatte 5 aus dem Inneren des
Pneumatikzylinders herausgeführt.
Nachdem die Tischplatte 5 vollständig aus der Patientenaufnahme 5 heraus
und in diese vollständig hereinfahrbar
ist, bewegt sich folglich der Kolben 9 und mit ihm das
Verbindungselement 15 im Wesentlichen über die gesamte Zylinderlänge. Um
diese Bewegung des Verbindungselements, das den Zylinder durchsetzt
zu ermöglichen,
gleichzeitig aber auch die Dichtheit der Arbeitsräume zu gewährleisten,
ist, siehe 2, der Pneumatikzylinder 7 an
seiner Oberseite mit einer sich über
seine wesentliche Länge
erstreckenden Längsausnehmung 16 versehen,
in der ein Dichtelement 17 angeordnet ist, umfassend zwei separate
Dichtlippen 18, von denen die eine an der linken Seite
der Längsausnehmung 16 und
die andere an der rechten Seite der Längsausnehmung befestigt ist.
Beide Dichtlippen liegen in der ursprünglichen, dichtenden Funktion
unmittelbar aneinander, wie in 2 dargestellt
ist. Sie liegen dabei derart aneinander, dass eine hinreichende
Abdichtung des jeweiligen Arbeitsraums 8a, 8b gegeben
ist. Die Anlage ist so fest, dass weder eine beacht liche Druckerhöhung noch
eine beachtliche Druckerniedrigung, wozu es im Rahmen der Verschiebebewegung
bzw. des Pumpenbetriebs kommt, die Dichtlippen 18 auseinander
bewegt und öffnet.
Anstelle einer unmittelbar dichten Anlage ist es selbstverständlich auch denkbar,
dass die Dichtlippen 18 hinreichend überlappen.
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Wie 2 aber
ferner zeigt, werden die Dichtlippen 18 in den Bereichen,
in denen sie von dem Verbindungselement 15 durchsetzt sind,
auseinander gedrückt,
mithin wird das Dichtelement 17 lokal geöffnet. Unmittelbar
vor und hinter dieser Öffnung des
Dichtelements 17 schließen sich die Dichtlippen 18 wieder.
Die Dichtlippen 18 sind hinreichend elastisch, so dass
sie ohne weitere geöffnet
aber gleichermaßen
umgehend wieder relaxieren und in die dichte Anlage aneinander übergehen.
Hierzu bestehen sie aus einem geeigneten flexiblen und elastischen
Kunststoffmaterial und sind entsprechend in ihrer Länge bzw.
Dicke bemessen. Im Bereich der beiden in 2 nur gestrichelt
gezeigten Kolbenabschnitte 13a, 13b liegen die
beiden Dichtlippen 18 wieder dicht aneinander, so dass
die beiden an die Kolbenabschnitte 13a, 13b anschließenden Arbeitsräume 8a, 8b über die
Kolbenabschnitte 13a, 13b vollständig abgedichtet
werden können.
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Wird
nun angenommenermaßen
in den Kolbenraum 13a Druckluft eingepresst und aus dem
Kolbenraum 13b Druckluft abgesaugt, so würde, ausgehend
von 1, der Kolben 9 und damit die Tischplatte 5 nach
links bewegt werden. Bezogen auf 2 würde dies
bedeuten, dass das Verbindungselement 15 ebenfalls nach
links bewegt wird. Mit der Bewegung würde das Dichtelement 17 sukzessive nach
links hin geöffnet
werden, während
sich nach rechts mit dem Vorbeiführen
des Verbindungselements 15 die beiden Dichtlippen 18 wieder
schließen.
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Wie
bereits beschrieben ist die Steuerungseinrichtung 15 zur
Steuerung der Pumpe und mithin des Bewegungsbetriebs der Verfahreinrichtung 6 vorgesehen.
Um eine exakte Positionierung zu ermöglichen, ist ferner eine Positionserfassungseinrich tung 19 vorgesehen,
umfassend einen Sensor 20, der geeignete Positionsmarkierungen 21 an
der Tischplatte 5 detektiert. Im gezeigten Beispiel handelt es
sich bei dem Sensor 20 um einen lichtoptischen Sensor,
der mit den beispielsweise reflektierenden Markierungen 21 eine
Lichtschranke bildet. Der Sensor 20 ist lagefest, infolge
der in einem definierten Raster angeordneten Positionsmarkierungen 21 ist es
damit ohne weiteres möglich,
die exakte Bewegung und Position der Tischplatte 5 zu erfassen.
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Ersichtlich
kommuniziert die Positionserfassungseinrichtung 19 mit
der Steuerungseinrichtung 12. Diese steuert nun den Pumpenbetrieb
in Abhängigkeit
der Positionserfassungsergebnisse, so dass eine exakte Position
angefahren werden kann bzw. auch, wenn sich die Tischplatte der
vorbestimmten Position nähert,
die Geschwindigkeit entsprechend variiert werden kann.
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Die
Tischplatte 5 selbst ist in nicht näher gezeigter Weise an der
Innenwand 22 der Patientenaufnahme 3 bewegungsgelagert,
beispielsweise über geeignete
Führungsschienen,
die auch als Teleskopschienen ausgeführt sein können und die Tischplatte auch
im Bereich außerhalb
der Patientenaufnahme abstützen,
oder in Form von Rollenführungen
etc. Diese Bewegungs- oder Gleitlagerung ist derart, dass das Gewicht
der Tischplatte 5 nicht oder nur zu einem vernachlässigbaren
Teil auf dem Verbindungselement 15 und damit dem Kolben 9 lagert.
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Im
Bereich dieser Bewegungs- oder Gleitführung, aber auch an einer anderen
Stelle, kann eine hier nicht näher
gezeigte Arretiereinrichtung vorgesehen sein, um die Tischplatte 5 in
der eingenommenen Endposition zu arretieren. Das heißt, die
Arretierung erfolgt nicht über
den Pneumatikzylinder 7 bzw. die Verfahreinrichtung 6,
sondern über
ein separates Arretiermittel, beispielsweise in Form einer mechanischen
Arretierung, die beispielsweise in Form eines Arretierzapfens oder
einer Arretierklemmung etc. die Tischplatte fixiert. Die Arretierung
kann auch nach Art einer Anschlagarretierung vor gesehen sein, das heißt, die
Tischplatte 5 wird beispielsweise beim Herausfahren wie
auch beim Hereinfahren gegen entsprechende Endanschläge bewegt,
die dann unmittelbar die Plattenarretierung vornehmen.