DE102008020643B3

DE102008020643B3 - Anordnung zur Einstellung der Homogenität eines Grundmagnetfelds

Info

Publication number: DE102008020643B3
Application number: DE102008020643A
Authority: DE
Inventors: Michael Eberler; Andreas Dr. Krug; Johann Schuster; Stefan Stocker
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2008-04-24
Filing date: 2008-04-24
Publication date: 2009-12-10
Anticipated expiration: 2028-04-25
Also published as: US20090267607A1; US7928731B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Einstellung der Homogenität eines Grundmagnetfelds bei einem Magnetresonanzgerät. Ein Gradientenspulenträger (GST) ist als Träger eines Gradientenspulensystems ausgebildet. Der Gradientenspulenträger (GST) weist zumindest einen Kanal (K11) auf, der zur Aufnahme einer zugeordneten Trägerschublade (ST11) ausgebildet ist. Die Trägerschublade (ST11) ist zur Aufnahme von ferromagnetischen Abstimmelementen an vorbestimmten Positionen ausgestaltet, um eine Homogenität des B0-Magnetfelds einzustellen. Erfindungsgemäß weist die Trägerschublade (ST11) ein mit ihr gekoppeltes erstes Verriegelungselement (VR11) auf. Der Kanal (K11) weist ein zweites Verriegelungselement (VT11) auf, wobei das erste und das zweite Verriegelungselement (VR11, VT11) derart geformt sind, dass beide bei einem aktiven Grundmagnetfeld des Magnetresonanzgeräts miteinander formschlüssig verbunden werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Einstellung der Homogenität eines Grundmagnetfelds bei einem Magnetresonanzgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
DE 10 2006 056 120 A1 offenbart eine gattungsgemäße Anordnung zur Einstellung der Homogenität eines Grundmagnetfeldes bei einem Magnetresonanzgerät.
Bei einem Magnetresonanzgerät ist es notwendig, ein Grundmagnetfeld durch eine Abstimmung zu homogenisieren. Die Abstimmung erfolgt dabei beispielsweise ”passiv” mit Hilfe von ferromagnetischen Materialien.
Die Abstimmung des Grundmagnetfelds ist aufgrund von Ungenauigkeiten bei der Fertigung des Grundfeldmagneten notwendig. Außerdem führen äußere Einflüsse am Aufstellungsort, wie Eisenarmierungen im Gebäude, usw., zu Magnetfeldverzerrungen.
Zur Abstimmung werden im allgemeinen Bleche, die als Shimbleche bezeichnet werden, verwendet. Diese sind beispielsweise als Eisenplättchen ausgebildet und werden in so genannten Trägerschubladen eingebracht und dort positioniert. Diese Trägerschubladen werden als ”Shimtrays” bezeichnet.
Am Gradientenspulen-Träger sind mehrere Kanäle vorgesehen, die zur Aufnahme der Shimtrays ausgebildet sind und die somit zur Anordnung bzw. Positionierung der Shimbleche dienen.
In einem ersten Durchgang wird zum Einstellen der gewünschten Homogenität das Grundmagnetfeld ohne zusätzliche Abstimmungsbleche gemessen. Bei einer unzureichenden Homogenität des Grundmagnetfelds wird dann berechnet, an welche Positionen von einzelnen Trägerschubladen Abstimmbleche eingebracht werden müssen, um die Homogenität zu verbessern.
An diesen Positionen werden die Abstimmungsbleche eingebracht und fixiert. Dann wird das Magnetfeld wieder aufgebaut und dessen Homogenität erneut gemessen.
Dabei ist es notwendig, die jeweiligen Shimtrays bzw. Trägerschubladen gegen Bewegung mit aufwändigen Mitteln zu sichern. Dies erfolgt beispielweise unter Verwendung speziell ausgestalteter Schraubverbindungen.
Dieser erhöhte Aufwand ist notwendig, weil auf die Shimtrays magnetische Kräfte wirken, die die Schraubverbindung lösen könnten. Zum Teil wirken Kräfte von mehreren hundert Newton auf ein einzelnes Shimtray und damit auf die zugeordneten Schraubverbindungen.
Zusätzlich müssen die Shimtrays gegen Vibrationen gesichert werden, die durch die betriebene Gradientenspule verursacht werden.
Ein weiterer Nachteil ergibt sich daraus, dass der Gradientenspulenträger und das daran befestigte Gradientenspulensystem aus unterschiedlichen Materialien bestehen, die unterschiedliche thermische Eigenschaften aufweisen und sich bei Erwärmung unterschiedlich ausdehnen.
Gradientenspulensystem und Gradientenspulenträger bilden eine Baugruppe, die aus Epoxidharz, Glas, Kupfer, usw., besteht. Diese erwärmen sich im Betrieb auf bis zu 80°C und dehnen sich unterschiedlich aus, so dass durch eine relative Lageänderung der Abstimmelemente auch die Homogenität des Magnetfelds mit beeinflusst wird.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung anzugeben, die mit geringem Aufwand eine sichere Einstellung der Homogenität des Grundmagnetfelds bei einem Magnetresonanzgerät ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Anordnung zur Einstellung der Homogenität eines B0-Magnetfelds in einem Magnetresonanzgerät weist einen Gradientenspulenträger auf, der als Träger eines Gradientenspulensystems ausgebildet ist.
Der Gradientenspulenträger weist zumindest einen Kanal auf, der zur Aufnahme einer zugeordneten Trägerschublade ausgebildet ist. Die Trägerschublade ist zur Aufnahme von ferromagnetischen Abstimmelementen an vorbestimmten Positionen ausgestaltet, um eine Homogenität des B0-Magnetfelds einzustellen.
Erfindungsgemäß weist die Trägerschublade ein mit ihr gekoppeltes erstes Verriegelungselement auf. Der aufnehmende Kanal weist ein zweites Verriegelungselement auf, wobei das erste und das zweite Verriegelungselement derart geformt und angeordnet sind, dass beide bei einem aktiven Grundmagnetfeld des Magnetresonanzgeräts miteinander formschlüssig verbunden werden.
Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht eine passive Abstimmung, die keine Schraubverbindungen benötigt und die damit sehr sicher und konstant ist.
Durch die bevorzugt mittige Positionierung der Verriegelungselemente im Kanal bzw. an der Trägerschublade erfolgt auch bei unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen von Elementen der Gradientenspulenbaugruppe eine Abstimmungswirkung vom Zentrum der Baugruppe her. Damit wird die Homogenität des B0-Magnetfeldes zusätzlich vorteilhaft stabilisiert.
Dadurch, dass das Einschalten des Grundmagnetfeldes im allgemeinen während einer Erstinbetriebnahme erfolgt, ist die Abstimmung mittels der erfindungsgemäßen Anordnung sicher und langzeitstabil. Dadurch wird erreicht, dass die Trägerschub laden während der gesamten Lebensdauer des Magnetresonanzgerätes fest verriegelt bleiben.
Durch das ferromagnetisch ausgestaltete erste Verriegelungselement wird dieses beim einschalten des Grundmagnetfelds bezogen auf eine Längsachse des Gradientenspulensystems radial nach außen gezogen und in das zugehörige zweite Verriegelungselement gedrückt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Figur näher erläutert. Dabei zeigt:
1 eine Seiten- und eine Vorderansicht der erfindungsgemäßen Anordnung,
2 mit Bezug auf 1 die erfindungsgemäßer Anordnung in vergrößerter Darstellung, und
3 mit Bezug auf 1 und 2 eine prinzipielle Montagedarstellung.
1 zeigt die erfindungsgemäße Anordnung in einer Seitenansicht als Schnittdarstellung (links) und in einer Vorderansicht (rechts).
In einem Magnetresonanzgerät ist ein Gradientenspulenträger GST vorgesehen, der hier beispielhaft als zylinderförmiger GFK-Träger ausgestaltet ist.
Der Gradientenspulenträger GST trägt drei Spulen eines Gradientenspulensystems, nämlich eine X-Gradientenspule, eine Y-Gradientenspule und eine Z-Gradientenspule (hier nicht näher dargestellt).
Am Gradientenspulenträger GST sind hier beispielhaft acht Kanäle K11 bis K18 vorgesehen, die zur Aufnahme von als ”Shimtray” bezeichneten Trägerschubladen ST1x ausgebildet sind. Die Kanäle K11 bis K18 sind bevorzugt gleichartig ausgestaltet.
Zur Abstimmung der Homogenität eines Magnetfelds werden als ”Shimbleche” bezeichnete, ferromagnetische Abstimmelemente (hier nicht näher dargestellt) verwendet, die an vorbestimmten Positionen einer betrachteten Trägerschublade ST1x angeordnet sind. Mit Hilfe der Position der Abstimmelemente sowie der Abmessungen der Abstimmelemente erfolgt die Einstellung der Homogenität des Magnetfelds des Magnetresonanzgeräts.
In der Seitenansicht ist ein erster Kanal K11 und ein zweiter Kanal K12 zu sehen. Der erste Kanal K11 beinhaltet eine erste Trägerschublade ST11, während der zweite Kanal K12 leer, d. h. unbestückt, ist.
Die erste Trägerschublade ST11 ist bezogen auf die Länge des ersten Kanals K11 bevorzugt mittig im ersten Kanal K11 angeordnet. Die erste Trägerschublade ST11 weist ein Verriegelungselement VR11 auf, das fest mit ihr gekoppelt oder mit ihr verbunden ist.
Dieses Verriegelungselement VR11 ist bezogen auf die Länge der ersten Trägerschublade ST11 bevorzugt mittig angeordnet.
Bezogen auf die Länge des ersten Kanals K11 weist der erste Kanal K11 bevorzugt in seiner Mitte eine Vertiefung VT11 auf.
Diese Vertiefung VT11 dient zur formschlüssigen Aufnahme des Verriegelungselements VR11, das integrierter Bestandteil der ersten Trägerschublade ST11 ist.
Dabei wirkt das erste Verriegelungselement VR11 der ersten Trägerschublade ST11 mit der Vertiefung VT11 des ersten Kanals K11 derart zusammen, dass bei einem aktivierten Grundmagnetfeld das Verriegelungselement VR11 fest und unverrückbar in die Vertiefung VT11 gepresst wird. Damit wird beim aktivierten B0-Magnetfeld die erste Trägerschublade ST11 im ersten Kanal K11 verriegelt.
Durch das aktive Magnetfeld wird das erste Verriegelungselement VR11 also bezogen auf eine Längsachse des Gradientenspulenträgers GST nach ”außen” gezogen, in die erste Vertiefung VT11 gedrückt und dadurch dort verriegelt.
Daher ist das Verriegelungselement VR11 entweder komplett aus einem ferromagnetischen Material hergestellt oder es beinhaltet ein ferromagnetisches Material.
Auch der zweite Kanal weist bezogen auf seine Länge bevorzugt in der Mitte eine Vertiefung VT12 auf. Diese Vertiefung VT12 dient zur formschlüssigen Aufnahme eines hier nicht näher dargestellten Verriegelungselements, das Bestandteil einer Trägerschublade ist, die für den zweiten Kanal K12 vorgesehen ist.
Das Zusammenwirken der Vertiefung VTx einerseits und des zugeordneten Verriegelungselements VRx andererseits wird in 2 näher erläutert.
Die bislang beispielhaft beschriebene Vertiefung im Kanal einerseits sowie das aus der Trägerschublade hervorstehende Verriegelungselement andererseits sind bei Beibehaltung des beschriebenen Verriegelungsprinzips auch durch beliebig anders ausgestaltete Verriegelungen ersetzbar.
2 zeigt mit Bezug auf 1 die erfindungsgemäße Anordnung in vergrößerter Darstellung.
Das Verriegelungselement VR11 ist hier konisch bzw. kegelstumpfförmig geformt. Entsprechend invers ist die zur Aufnahme des Verriegelungselements VR11 bestimmte Vertiefung VT11 trichter- oder linsenförmig ausgebildet.
In einer ersten Ausgestaltung ist das Verriegelungselement VR11 als fester Bestandteil der Trägerschublade ST11 ausgeführt.
Alternativ dazu ist in einer zweiten Ausgestaltung das Verriegelungselement VR11 als separates Bauteil ausgebildet und mit der Trägerschublade ST11 lediglich gekoppelt, so dass dessen Position an der Trägerschublade vorbestimmbar ist.
Bei aktiviertem Grundmagnetfeld wird das Verriegelungselement VR11 in Richtung des Pfeils ”R” in die Vertiefung VT11 gedrückt, so dass die Trägerschublade ST11 innerhalb des Kanals K11 fixiert wird.
3 zeigt mit Bezug auf 1 und 2 eine prinzipielle Darstellung zur Montage der Trägerschublade ST11.
Hier wird die Trägerschublade ST11 zusammen mit einem Druckkissen DK in den Kanal K11 eingeführt. Unter Verwendung von Druckluft wird das Druckkissen DK aufgepumpt, um das Verriegelungselement VR11 in Position gegenüber der zugehörigen Vertiefung VT11 zu bringen.
Dabei kann das Druckkissen DK sowohl direkt als auch indirekt über die Trägerschublade ST11 auf das Verriegelungselement VR11 wirken.
Durch die Druckluft wird die Trägerschublade ST11 im Kanal K11 solange vorpositioniert, bis das Grundmagnetfeld wirkt und die endgültige Verriegelung vornimmt.

Claims

Anordnung zur Einstellung der Homogenität eines Grundmagnetfelds bei einem Magnetresonanzgerät, – bei der ein Gradientenspulenträger (GST) als Träger eines Gradientenspulensystems ausgebildet ist, – bei der der Gradientenspulenträger (GST) zumindest einen Kanal (K11–K18) aufweist, der zur Aufnahme einer zugeordneten Trägerschublade (ST11) ausgebildet ist, – bei der die Trägerschublade (ST11) zur Aufnahme von ferromagnetischen Abstimmelementen an vorbestimmten Positionen ausgestaltet ist, um eine Homogenität des Grundmagnetfelds einzustellen, dadurch gekennzeichnet, – dass die Trägerschublade (ST11) ein mit ihr gekoppeltes erstes Verriegelungselement (VR11) aufweist, – dass der Kanal (K11–K18) ein zweites Verriegelungselement (VT11) aufweist, und – dass das erste und das zweite Verriegelungselement (VR11, VT11) derart ausgestaltet sind, dass beide beim aktiven Grundmagnetfeld des Magnetresonanzgeräts miteinander formschlüssig verbunden werden.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – dass das erste Verriegelungselement (VR11) als Vorsprung der Trägerschublade (ST11) ausgebildet ist, und – dass das zweite Verriegelungselement (VT11) als Vertiefung (VT11) des Kanals ((K11–K18) ausgebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, – dass das erste Verriegelungselement (VR11) konisch oder kegelstumpfförmig geformt ist, und/oder – dass das zweite Verriegelungselement (VT11) zur Aufnahme des ersten Verriegelungselements (VR11) trichter- oder linsenförmig ausgebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verriegelungselement (VR11) aus ferromagnetischem Material gefertigt ist oder zumindest einen Anteil an ferromagnetischem Material aufweist.
Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verriegelungselement (VR11) derart angeordnet ist, dass es bei aktivem Magnetfeld bezogen auf eine Längsachse des Gradientenspulenträgers nach außen gezogen und in das zugeordnete zweite Verriegelungselement (VT11) gedrückt wird.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verriegelungselement (VR11) integrierter, fester Bestandteil der Trägerschublade (ST11) ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verriegelungselement (VR11) als separates Bauteil ausgestaltet und mit der ersten Trägerschublade (ST11) durch Kopplung verbunden ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschublade (ST11) bezogen auf eine Länge des Kanals (K11) mittig im Kanal (K11–K18) angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Verriegelungselement (VT11) bezogen auf die Länge des Kanals (K11–K18) mittig angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verriegelungselement (VR11) bezogen auf die Länge der Trägerschublade (ST11) mittig angeordnet ist.