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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochfrequenzspulenvorrichtung für eine Magnetresonanzvorrichtung, welche einen Aufnahmebereich zur Aufnahme eines Patienten aufweist, sowie eine Magnetresonanzvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Hochfrequenzspulenvorrichtung.
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Magnetresonanzvorrichtungen weisen in einem Betrieb hohe Betriebsgeräusche auf, die sich unangenehm auf einen Patienten, der sich für eine Untersuchung in einem Aufnahmebereich der Magnetresonanzvorrichtung aufhält, auswirken können. Insbesondere an einer Oberfläche einer Hochfrequenzspulenvorrichtung, die den Aufnahmebereich für den Patienten umgibt, treten große Vibrationsamplituden auf, die eine große Lärmabstrahlung für den Patienten zur Folge haben. Zudem können innerhalb des Aufnahmebereichs akustische Resonanzen auftreten, die eine zusätzliche Lärmbelastung darstellen können. Herkömmliche Magnetresonanzvorrichtungen weisen eine steife, fest installierte Gehäuseschaleneinheit auf mit einer hohen Lärmabstrahlung.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2006 008 724 A1 ist beispielsweise eine Magnetresonanzanlage mit einem ein statisches Magnetfeld erzeugenden Magneten bekannt, in dessen Hohlraum eine im wesentlichen röhrenförmige Innenverkleidung angeordnet ist, in die eine Patientenlagerungsvorrichtung einbringbar ist. Bei derartigen Anlagen wurde bereits versucht, durch zusätzliche Dämmmaßnahmen an der Innenverkleidung den Geräuschpegel im Innenraum der Röhre zu senken. Die zusätzlichen Dämmmittel reduzieren jedoch auch das freie Volumen im Inneren der Röhre.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 41 41 514 A1 ist ein Gradientenspulensystem für ein Kernspin-Tomographiegerät bekannt. Die einzelnen Gradientenspulen sind auf einem Tragrohr befestigt, das aus zwei konzentrischen Schalen aufgebaut ist. Die beiden Schalen sind in Längsrichtung über Verbindungselemente schubsteif miteinander verbunden. Damit wird das Eigenschwingungsverhalten des Gradientenspulensystems auf kleinere Schwingungsamplituden und höhere Frequenzen abgestimmt, wobei dann mit Schalldämm-Maßnahmen eine Wirkungsvolle Dämpfung erzielt werden kann.
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Der vorliegenden Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Hochfrequenzspulenvorrichtung für Magnetresonanzvorrichtung bereitzustellen, bei der ein effektiver Lärmschutz in einem Aufnahmebereich für den Patienten erreicht wird, wobei gleichzeitig ein möglichst großes freies Volumen für den Patienten im Inneren der Hochfrequenzspulenvorrichtung erhalten wird. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
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Eine erfindungsgemäße Hochfrequenzspulenvorrichtung für eine Magnetresonanzvorrichtung weist einen Aufnahmebereich zur Aufnahme eines Patienten auf, Rippenelemente, welche den Aufnahmebereich außenumfänglich umgeben, sowie Flächenelemente, welche sich zwischen den Rippenelementen derart erstrecken, dass der Aufnahmebereich von den Flächenelementen außenumfänglich umschlossen ist. Die erfindungsgemäße Hochfrequenzspulenvorrichtung umfasst darüber hinaus eine Hochfrequenzstruktur, welche an einem Rippenelement angeordnet ist. Die Flächenelemente sind biegeweich und dazu ausgelegt, Schwingungen zu dämpfen und akustische Abstrahlung zu minimieren.
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Die Rippenelemente bilden dabei ein Skelett, das den Aufnahmebereich für den Patienten umschließt. Zwischen den Rippenelementen erstrecken sich die Flächenelemente und schließen den Aufnahmebereich außenumfänglich derart ab, dass ein Patient im Inneren des Aufnahmebereichs bei einer Untersuchung mittels einer Magnetresonanzvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Hochfrequenzspulenvorrichtung von der umgebenden Magnetresonanzvorrichtung durch die Flächenelemente getrennt ist. Dabei ist es von Vorteil, dass die biegeweichen Flächenelemente geeignet sind, Schwingungen zu dämpfen und so den Patienten vor den durch einen Abtastvorgang in der Magnetresonanzvorrichtung erzeugten Geräuschen zumindest teilweise zu schützen. Gleichzeitig wird durch die Rippenelemente die notwendige konstruktive Festigkeit bereitgestellt, um den Patienten in dem Aufnahmebereich in einer gewünschten Position zu halten und die Hochfrequenzstruktur in einer konstanten Position für eine Messung anzuordnen. Dabei ist es vorteilhaft, dass die Hochfrequenzstruktur als mögliche Schwingungsquelle unter dem Einfluss der wechselnden Magnetfelder mechanisch durch die schwingungsdämpfenden Flächenelemente von dem Aufnahmebereich getrennt ist.
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Die Erfindung betrifft auch eine Magnetresonanzvorrichtung mit einer Magneteinheit, die einen Hauptmagneten, eine Gradientenspule und eine erfindungsgemäße Hochfrequenzspulenvorrichtung umfasst.
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Diese ist aufgrund der bereits beschriebenen Merkmale der erfindungsgemäßen Hochfrequenzspulenvorrichtung in der Lage, Untersuchungen mittels Magnetresonanz mit einer reduzierten Schallbelastung für den Patienten durchzuführen.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Hochfrequenzspulenvorrichtung bilden die Flächenelemente eine durchgehende, geschlossene Fläche auf der dem Aufnahmebereich zugewandten Seite der Flächenelemente.
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Die durchgehende Fläche weist vorteilhafter Weise keine Kanten oder Unterbrechungen ab, die zu einer unerwünschten Schallabstrahlung beitragen. Darüber hinaus ist leichter möglich, eine durchgehende Oberfläche zu reinigen und den Hygieneanforderungen zu entsprechen. In einer möglichen Ausführungsform weisen die Rippenelemente einen Querschnitt auf, dessen Abmessung in Richtung parallel zu der den Aufnahmebereich begrenzenden Fläche, die von den Flächenelementen gebildet ist, kleiner ist als die Abmessung in senkrechter Richtung zu der Fläche. Es ist dabei von Vorteil, dass die Rippenelemente eine höhere Steifigkeit in Richtung auf das Innere des Aufnahmebereichs aufweisen und damit Kräften in dieser Richtung, hervorgerufen durch das Gewicht des Patienten und durch Magnetfelder, besonders gut widerstehen können. Gleichzeitig ist damit die effektive Abstrahlungsfläche für Schallwellen der Rippenelemente in Richtung auf das Innere des Aufnahmebereichs reduziert.
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In einer Ausführungsform ist es auch denkbar, dass die Rippenelemente von einem schwingungsdämpfenden Material umgeben sind.
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Dieses dämpft vorteilhafter Weise direkt in den Rippenelementen angeregte Schwingungen und reduziert darüber hinaus die Abstrahlung in die Luft. So kann der Lärmpegel im Aufnahmebereich weiter gesenkt werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Rippenelemente und/oder die Flächenelemente einen geringen Absorptionskoeffizienten für Hochfrequenz auf, insbesondere in dem für die Magnetresonanz-Bildgebungsverfahren relevanten Frequenzbereich zwischen 10 MHz und 150 MHz.
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So wird auf vorteilhafte Weise sichergestellt, dass ein möglichst großer Anteil der von der Hochfrequenzspulenvorrichtung abgestrahlten HF-Energie in den Aufnahmebereich gelangt und ebenso ein möglichst großer Anteil des von dem Untersuchungsobjekt bzw. Patienten emittierten Signals wieder die Hochfrequenzstruktur der Hochfrequenzspulenvorrichtung erreicht.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen.
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Es zeigen:
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1 eine Magnetresonanzvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Hochfrequenzspulenvorrichtung in einer schematischen Darstellung;
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2 eine perspektivische Ansicht von schräg oben einer ersten Ausführung einer Hochfrequenzspulenvorrichtung mit halbtransparent dargestellten Elementen und
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3 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Hochfrequenzspulenvorrichtung entlang der Schnittlinie III-III der 2.
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In 1 ist eine erfindungsgemäße Magnetresonanzvorrichtung 10 schematisch dargestellt. Die Magnetresonanzvorrichtung 10 umfasst eine Magneteinheit 11 mit einem Hauptmagneten 12 zu einem Erzeugen eines starken und insbesondere konstanten Hauptmagnetfelds 13. Zudem weist die Magnetresonanzvorrichtung 10 einen zylinderförmigen Aufnahmebereich 14 auf zu einer Aufnahme eines Patienten 15, wobei der Aufnahmebereich 14 in einer Umfangsrichtung von der Magneteinheit 11 umschlossen ist. Der Patient 15 kann mittels einer Patientenliege 16 der Magnetresonanzvorrichtung 10 in den Aufnahmebereich 14 geschoben werden. Die Patientenliege 16 ist hierzu bewegbar innerhalb der Magnetresonanzvorrichtung 10 angeordnet. Des Weiteren weist die Magnetresonanzvorrichtung 10 eine die Magneteinheit 11 umgebende Gehäuseeinheit 30 auf.
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Die Magneteinheit 11 weist weiterhin eine Gradientenspule 17 zu einer Erzeugung von Magnetfeldgradienten auf, die für eine Ortskodierung während einer Bildgebung verwendet wird. Die Gradientenspule 17 wird mittels einer Gradientensteuereinheit 18 gesteuert. Des Weiteren weist die Magneteinheit 11 eine zylinderförmige Hochfrequenzspulenvorrichtung 40 und eine Hochfrequenzsteuereinheit 20 zu einer Anregung einer Polarisation, die sich in dem von dem Hauptmagneten 12 erzeugten Hauptmagnetfeld 13 einstellt, auf. Die Hochfrequenzspulenvorrichtung 40 wird von der Hochfrequenzsteuereinheit 20 gesteuert und strahlt hochfrequente Magnetresonanzsequenzen in einen Untersuchungsraum, der im Wesentlichen von dem Aufnahmebereich 14 gebildet ist, ein. Hierdurch wird die Magnetisierung aus ihrer Gleichgewichtslage ausgelenkt. Zudem werden mittels der Hochfrequenzspulenvorrichtung 40 Magnetresonanzsignale empfangen.
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Zu einer Steuerung des Hauptmagneten 12, der Gradientensteuereinheit 18 und zur Steuerung der Hochfrequenzsteuereinheit 20 weist die Magnetresonanzvorrichtung 10 eine von einer Recheneinheit gebildete Steuereinheit 21 auf. Die Recheneinheit steuert zentral die Magnetresonanzvorrichtung 10, wie beispielsweise das Durchführen einer vorbestimmten bildgebenden Gradientenechosequenz. Steuerinformationen wie beispielsweise Bildgebungsparameter, sowie rekonstruierte Magnetresonanzbilder können auf einer Anzeigeeinheit 22, beispielsweise auf zumindest einem Monitor, der Magnetresonanzvorrichtung 10 für einen Bediener angezeigt werden. Zudem weist die Magnetresonanzvorrichtung 10 eine Eingabeeinheit 23 auf, mittels der Informationen und/oder Parameter während eines Messvorgangs von einem Bediener eingegeben werden können.
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Die dargestellte Magnetresonanzvorrichtung 10 kann selbstverständlich weitere Komponenten umfassen beziehungsweise aufweisen, die Magnetresonanzvorrichtungen 10 gewöhnlich aufweisen. Eine allgemeine Funktionsweise einer Magnetresonanzvorrichtung 10 ist zudem dem Fachmann bekannt, so dass auf eine detaillierte Beschreibung der allgemeinen Komponenten verzichtet wird.
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In 2 ist eine erfindungsgemäße Hochfrequenzspulenvorrichtung 40 in perspektivischer Ansicht dargestellt, wie sie erfindungsgemäß in einer Magnetresonanzvorrichtung der 1 verwendet wird. Dabei sind einzelne Elemente 43 halbtransparent dargestellt, um dahinter verborgene Strukturen 42 sichtbar zu machen.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäße Hochfrequenzspulenvorrichtung 40 weist als Strukturelemente 42 mehrere Rippenelemente 42 auf.
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Die in der 2 dargestellten Ausführungsform umfasst unter anderem zwei Trägerelemente 41. Die Trägerelemente 41 sind in einer axialen Richtung orientiert, die der Längsorientierung des Aufnahmebereichs 14 entspricht. Befindet sich die Hochfrequenzspulenvorrichtung 40 in einer Magnetresonanzvorrichtung 10, so ist diese axiale Richtung 50 in Richtung des Hauptmagnetfelds 13 ausgerichtet. Es sind aber auch Abweichungen von dieser Ausrichtung denkbar.
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Die Trägerelemente 41 weisen einen Querschnitt quer zu der axialen Richtung auf, der in einer ersten Richtung in einer Ebene quer zur axialen Richtung größer ist als in einer zweiten Richtung in dieser Ebene. Befindet sich die Hochfrequenzspulenvorrichtung 40 in einer Magnetresonanzvorrichtung 10, so ist die erste Richtung im wesentlichen in radialer Richtung 51 und parallel zur Schwerkraftrichtung ausgerichtet, sodass das Trägerelement für Schwerekräfte und radial wirkende Kräfte eine größere Steifigkeit als für tangentiale Kräfte in der zweiten Richtung im wesentlichen parallel zur tangentialen Richtung 52 aufweist. Die Trägerelemente verformen sich daher unter dem Eigengewicht und dem Gewicht eines Patienten 16 geringer, gleichzeitig ist die Fläche der Trägerelemente 41 geringer, die auf den Aufnahmebereich gerichtet ist und zur Schallabstrahlung zur Verfügung steht.
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Seitlich von den Trägerelementen 41 erstrecken sich die Rippenelemente 42. In der dargestellten Ausführungsform erstrecken sich die Rippenelemente 42 kreisbogenförmig um den zylinderförmigen Aufnahmebereich 14 geschlossen herum. Es ist aber auch denkbar, dass der Aufnahmebereich einen anderen Querschnitt hat, wie beispielsweise eine Ellipse oder ein Vieleck, und dass die Rippenelemente eine entsprechende Form aufweisen. Es ist auch denkbar, dass die Rippenelemente 42 keine geschlossene Form aufweisen, sondern nur einen Teil des Aufnahmebereichs 14 umschließen. Weiterhin ist es denkbar, dass Rippenelemente 42a sich auch in axialer Richtung 50 erstrecken, beispielsweise um einen besseren Zugang an den peripheren Enden des Aufnahmebereichs zu erlauben.
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Außer der dargestellten Ausführungsform sind aber auch andere Formen und Anordnungen von Rippenelementen denkbar, beispielsweise Gitter aus Dreiecken, Rauten, Vielecken oder Wabenstrukturen, die den Aufnahmebereich 14 außenumfänglich umgeben.
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Die Rippenelemente 42 können mit üblichen Befestigungsmitteln wie Klebstoff, Schrauben, Nieten oder ähnlichem seitlich in tangentialer Richtung 52 oder auch auf der von dem Aufnahmebereich 14 abgewandten Seite der Trägerelemente 41 befestigt sein. Es ist auch denkbar, dass Träger und Rippenelemente einstückig gefertigt werden.
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Auch die Rippenelemente 42 weisen in einer Ausführungsform einen Querschnitt quer zur Erstreckungsrichtung auf, der in der radialen Richtung 51 größer ist als in der axialen Richtung 50. Dadurch ist die Fläche der Rippenelemente 42 geringer, die auf den Aufnahmebereich 14 gerichtet ist und zur Schallabstrahlung zur Verfügung steht. Gleichzeitig ist auch die Steifigkeit für radiale Belastungen erhöht.
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Dieser asymmetrische Querschnitt ist auch bei anderen Ausführungsformen mit anderen Strukturelementen denkbar.
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Zwischen den Rippenelementen 42 und/oder den Trägerelementen 41 sind biegeweichen Flächenelemente 43 angeordnet. Die Flächenelemente 43 sind dabei derart angeordnet, dass sie den Aufnahmebereich 14 außenumfänglich umschließen, sodass die Rippenelemente 42 und/oder die Trägerelemente 41 in dem Aufnahmebereich 14 nicht freiliegen und dort unmittelbar keinen Schall abstrahlen können.
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Die Flächenelemente 43 können aus verschiedenen schalldämpfenden Materialien wie elastischen Schaumstoffen oder anderem gefertigt sein. Dabei ist es bevorzugt, wenn die Flächenelemente 43 glatte Oberflächen aufweisen, da diese einfacher zu reinigen sind und die Hygieneanforderungen leichter zu erfüllen sind. Es wäre auch denkbar, dass die Flächenelemente 43 mit einer zusätzlichen glatten Oberfläche aus einem anderen Material versehen sind.
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Die Flächenelemente 43 können derart gestaltet sein, dass sie nur Bereiche zwischen einzelnen Rippenelementen 42 überspannen oder auch mehrere Rippenelemente 42 zugleich. Dabei ist es vorgesehen, dass an Stoßkanten zwischen einzelnen Flächenelementen Übergangselemente vorgesehen sind, die es erlauben, eine durchgängige Oberfläche ohne Stoßkanten zu schaffen. So könnte jeweils ein Flächenelement 43 eine Lasche aufweisen, die entlang der Stoßkante verläuft, über ein benachbartes Flächenelement 43 hinüber ragt und dort mit einem Befestigungsmittel, beispielsweise einem Klettverschluss befestigt wird. Durch die geschlossene Oberfläche wird die Reinigung erleichtert und die Schallabstrahlung minimiert.
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In einer Ausführungsform können die Flächenelemente 43 an den Rippenelementen 42 und/oder den Trägerelementen 41 mit verschiedenen Befestigungsmitteln befestigt werden. So ist es denkbar, dass die Flächenelemente 43 verklebt werden. Es ist aber auch denkbar, dass mechanische Befestigungselemente wie Laschen, Schrauben Klettverschlüsse oder ähnliches Verwendung findet. Es ist weiterhin denkbar, dass bei geeigneter Wahl der Form der Flächenelement 43 und Rippenelement 42 allein durch eine Rückstellkraft des biegeweichen Flächenelements dieses durch Kraft- und/oder Formschluss in Eingriff mit dem Rippenelement 42 gehalten wird. An den Rippenelementen 42 ist eine Hochfrequenzstruktur 44 angeordnet. Die Hochfrequenzstruktur 44 kann verschiedene Formen aufweisen, wie beispielsweise Sattelspulen, oder auch Zylinderspulen, die den Aufnahmebereich außenumfänglich umgeben. Die Hochfrequenzstruktur 44 kann beispielsweise an nur einem Rippenelement 42 angeordnet sein oder sich über mehrere Rippenelemente 42 erstrecken. Die Struktur aus den Rippenelementen 42 und den Trägerelementen 41 bildet ein steifes Gerippe aus, das für die Hochfrequenzstruktur 44 eine genaue und unveränderliche Positionierung gegenüber dem Aufnahmebereich 14 ermöglicht. Auch ist die Struktur aus den Rippenelementen 42 und den Trägerelementen 41 in der Lage, Kräfte aufzunehmen, die durch wechselnde Magnetfelder auf die Hochfrequenzstruktur 44 ausgeübt werden. Da diese Kräfte auch Schwingungen in den Rippenelementen 42 und den Trägerelementen 41 verursachen können, ist es von Vorteil, dass die Rippenelemente 42 und/oder Trägerelemente 41 nicht frei in dem Aufnahmebereich 14 liegen und so nicht unmittelbar zur Schallabstrahlung beitragen. Die Flächenelemente mit ihrer schallabsorbierenden Konsistenz dämpfen zum einen die Schwingungen der Rippenelemente 42, übertragen aber auch gleichzeitig nur in geringem Maß den Schall in den Aufnahmebereich 14.
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Wie im Querschnitt der 3 dargestellt, können darüber hinaus die Rippenelemente 42 und/oder die Trägerelemente 41 mit einer schwingungsdämpfenden Beschichtung 45 versehen werden. Dies kann beispielsweise ein Kunststoffschaum mit entsprechenden Dämpfungseigenschaften sein.
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In der bevorzugten Ausführungsform der 3 ist eine Patientenliege 16 in dem Aufnahmebereich 14 anordenbar. Die Trägerelemente 41 sind dazu parallel zueinander in Längsrichtung des Aufnahmebereiches 14 in einem unteren Teilbereich 19 des Aufnahmebereiches 14 angeordnet. Die Patientenliege 16 und/oder die Trägerelemente 41 weisen Transportmittel auf, die eine Bewegung der Patientenliege 16 in und aus dem Aufnahmebereich 14 erlauben. Dazu kann beispielsweise die Oberseite der Trägerelemente 41 schienenartig ausgebildet sein, sodass Räder auf der Unterseite der Patientenliege 16 ein Rollen der Liege erlauben, wobei gleichzeitig eine seitliche Führung gewährleistet ist. Es sind aber auch andere Transportmittel wie Gleitschienen, Axialkugellager oder ähnliches denkbar.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
