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Die Erfindung betrifft eine Befestigungsvorrichtung für eine Körperspule eines Magnetresonanzgeräts, ein Magnetresonanzgerät mit einer derartigen Befestigungsvorrichtung, ein Spulenelement mit einer derartigen Befestigungsvorrichtung, sowie ein Verfahren zur Befestigung einer Körperspule eines Magnetresonanzgeräts.
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Eine Körperspule ist ein essentieller Bestandteil jedes Magnetresonanzgeräts. Sie wird zum Senden der Hochfrequenz-Anregungspulse und zum Empfang der Magnetresonanz-Signale eingesetzt. Die Körperspule muss an der Innenseite der tunnelförmigen Magnetöffnung des Magnetresonanzgeräts befestigt werden. Konventionelle Befestigungsvorrichtungen für Körperspulen sehen die Befestigung der Körperspule mittels Schrauben an Schraubbolzen vor, welche mit der Vorder- und Rückseite der Magnetöffnung verschweißt sind.
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Aus der
DE 102 19 767 A1 ist eine Fertigungsweise für eine Körperspule eines Magnetresonanzgeräts bekannt, wobei die Fertigungsweise eine Lagerung oder Aufhängung der Körperspule innerhalb des Magnetresonanzgeräts ermöglicht.
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Aus der
DE 102 45 942 A1 ist ein Magnetresonanzgerät bekannt, welches ein Antennensystem umfasst, wobei das Antennensystem in einer Höhlung eines Gradientenspulensystems des Magnetresonanzgeräts befestigt ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine reversible und universelle Befestigung einer Körperspule in einem Magnetresonanzgerät zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Befestigungsvorrichtung für eine Körperspule eines Magnetresonanzgeräts gelöst, die folgende Elemente aufweist: mindestens einen Spreizring zur Schaffung einer Halterungsmöglichkeit für die Körperspule in einer tunnelförmigen Magnetöffnung des Magnetresonanzgeräts, mindestens eine Aufspreizvorrichtung, welche derart ausgebildet ist, dass sie die Befestigung des Spreizrings an der Innenseite der tunnelförmigen Magnetöffnung des Magnetresonanzgeräts durch Aufspreizen ermöglicht, und mindestens ein Befestigungselement, welches zur mechanischen Lagerung der Körperspule am Spreizring vorgesehen ist.
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Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Magnetresonanzgerät gemäß Anspruch 10, ein Spulenelement gemäß Anspruch 11, sowie ein Verfahren gemäß Anspruch 12 gelöst.
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Der Spreizring weist dabei im nicht aufgespreizten Zustand einen geringeren Durchmesser als die tunnelförmige Magnetöffnung des Magnetresonanzgeräts auf. Das Aufspreizen des Spreizrings führt zu einer Vergrößerung des Durchmessers des Spreizrings. Der Spreizring haftet dann an der Innenseite der tunnelförmigen Magnetöffnung durch Haftreibung.
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Das Befestigungselement des Spreizrings ist dabei auf die Außenseite der Körperspule oder ein auf der Außenseite der Körperspule angebrachtes Gegenstück abgestimmt. Dadurch kann das Befestigungselement des Spreizrings mit der Außenseite der Körperspule oder mit dem an der Körperspule angebrachten Gegenstück in Wechselwirkung treten. Es entsteht dadurch eine stabile mechanische Lagerung der Körperspule, die sich innerhalb der tunnelförmigen Magnetöffnung des Magnetresonanzgeräts befindet.
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Die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung für Körperspulen kann im Gegensatz zu konventionellen Befestigungsvorrichtungen reversibel wieder von der Innenseite der tunnelförmigen Magnetöffnung entfernt werden. Nach Rückführung des Spreizrings in den nicht aufgespreizten Zustand und der Entfernung des Spreizrings bleiben keine bleibenden Änderungen an dem Magnetresonanzgerät zurück. Die Entfernung des Spreizrings kann im Gegensatz zu der Entfernung von konventionellen Befestigungsvorrichtungen für Körperspulen unter einem starken Magnetfeld durchgeführt werden. Hierfür kann spezielles, insbesondere nichtmagnetisches, Werkzeug eingesetzt werden. Weiterhin kann der Spreizring im Gegensatz zu konventionellen Befestigungsvorrichtungen für Körperspulen ohne Schweißarbeiten entfernt werden. Dies ermöglicht eine Entfernung des Spreizrings in Räumlichkeiten, welche keine funken- und spanerzeugenden Metallbearbeitungen erlauben.
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Die Befestigungsvorrichtung für Körperspulen ist insofern universell, da sie eine Befestigung von Körperspulen in den tunnelförmigen Magnetöffnungen von beliebigen Magnetresonanzgeräten ermöglicht. Der Durchmesser des Spreizrings im aufgespreizten Zustand kann dabei an den Durchmesser der jeweiligen tunnelförmigen Magnetöffnung angepasst werden. Insbesondere für Versuchszwecke kann daher mittels der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung eine Körperspule nachträglich in Magnetresonanzgeräten eingebaut werden, die ansonsten keine Befestigungsmöglichkeit für die Körperspule bieten. So ist auch ein Einbau einer Körperspule in ein Magnetresonanzgerät eines anderen Herstellers möglich.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform besteht der Spreizring zumindest teilweise aus Kunststoff. Der Spreizring kann dabei auch komplett aus Kunststoff bestehen. Vorteilhaft ist eine Verwendung von glasfaserverstärktem Kunststoff, beispielsweise Teflon oder Kevlar. Durch die Verwendung von Kunststoff als Material für den Spreizring wird die Beeinflussung der Magnetfelder oder Hochfrequenzwellen im Magnetresonanzgerät vermindert oder ausgeschlossen. Natürlich kann der Spreizring auch aus beliebigen anderen, insbesondere nichtmagnetischen, Materialien, wie beispielsweise Kohlenstofffasern, Hartpapier, Holz oder Aluminium bestehen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform umfasst der Spreizring mindestens zwei Ringsegmente. Die Anzahl der Ringsegmente richtet sich nach dem jeweiligen Innenumfang der tunnelförmigen Magnetöffnung. Bei üblichen Magnetresonanzgeräten kann der Spreizring ungefähr fünf Ringsegmente umfassen. Die Ringsegmente ergeben dabei im aneinandergereihten Zustand den kompletten Umfang des Spreizrings.
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Die Ringsegmente sind gemäß einer weiteren Ausführungsform durch Stiftverbindungen miteinander verbindbar. Hierdurch können die Ringsegmente modular aufgebaut werden und sind dennoch fest aneinander fixiert.
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Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die Aufspreizvorrichtung in einem ersten Zustand derart ausgebildet ist, dass der Spreizring einen ersten Radius aufweist und die Aufspreizvorrichtung in einem zweiten Zustand derart ausgebildet ist, dass sie in eine geänderte Wechselwirkung mit dem Spreizring tritt, dass der Spreizring einen gegenüber dem ersten Radius vergrößerten zweiten Radius aufweist. Die Überführung der Aufspreizvorrichtung von ihrem ersten zu ihrem zweiten Zustand führt zum Aufspreizen des Spreizrings. Durch die Betätigung der Aufspreizvorrichtung kann der Durchmesser des Spreizrings derart vergrößert werden, dass der Spreizring durch Haftreibung an der Innenseite der tunnelförmigen Magnetöffnung des Magnetresonanzgeräts haftet. Die Aufspreizvorrichtung kann nach dem Aufspreizen aus der tunnelförmigen Magnetöffnung entfernt werden. Dann sollte die Aufspreizvorrichtung durch eine Arretierung, welche den Spreizring im aufgespreizten Zustand hält, ersetzt werden. Alternativ kann die Aufspreizvorrichtung auch nach dem Aufspreizen in der tunnelförmigen Magnetöffnung verbleiben und den Spreizring im aufgespreizten Zustand halten.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Aufspreizvorrichtung folgende Elemente auf: Eine Führungsnase welche in den Spreizring integriert ist und mindestens ein Spreizelement und ein damit zusammenwirkendes Verbindungselement, wobei das Spreizelement und das Verbindungselement eine Verschiebung des Spreizelements bezüglich der Führungsnase ermöglichen. Eine Verschiebung der Spreizelemente in Richtung der Führungsnase kann dabei zu einem Auseinanderdrücken eines Ringsegments des Spreizrings entlang der Führungsnase führen. Dies führt wiederum zur Vergrößerung des Durchmessers des Spreizrings und somit zum Aufspreizen des Spreizrings.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform beinhaltet, dass das Befestigungselement als Stützelement ausgebildet ist, wobei das Stützelement an dem zur Innenseite der tunnelförmigen Magnetöffnung zeigenden Ende eine Halterung aufweist, welche derart ausgebildet ist, dass sie eine mechanische Verbindung des Stützelements mit dem Spreizring ermöglicht und das Stützelement an dem in Richtung des Zentrums der tunnelförmigen Magnetöffnung zeigende Enden einen in radialer Richtung verstellbaren Stempel zur mechanischen Fixierung der Körperspule aufweist. Die mechanische Fixierung der Körperspule kann dabei durch Druck des Stempels in Richtung des Zentrums der tunnelförmigen Magnetöffnung gegen die Außenwand der Körperspule erfolgen.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsform weist das Stützelement zwischen der Halterung und dem Stempel eine einstellbare Dämpfung auf. Durch Einstellen der Dämpfung kann die Druckstärke des Stempels gegen die Außenwand der Körperspule reguliert werden. Die Dämpfung kann daher derart ausgebildet sein, dass für die Vibration der Körperspule während der Magnetresonanzbildgebung nur solche Frequenzen auftreten können, welche nicht mit den Bildgebungsfrequenzen in irgendeiner Form, insbesondere durch den Moiré-Effekt, in Wechselwirkung treten.
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Eine erfindungsgemäße Ausführungsform sieht vor, dass das Befestigungselement als Auflagevorrichtung für die Körperspule ausgebildet ist, wobei die Auflagevorrichtung zur mechanischen Verbindung mit dem Spreizring vorgesehen ist und mindestens einen Auflagepunkt für die Körperspule aufweist. Die mechanische Lagerung der Körperspule am Spreizring kann insbesondere durch eine Kombination aus Stützelementen und einer Auflagevorrichtung erfolgen. Das Gewicht der Körperspule wird dann durch die Auflagevorrichtung abgestützt und die Position der Körperspule kann durch Verstellen der Stützelemente eingestellt werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Befestigung einer Körperspule in einem Magnetresonanzgerät, wird die Körperspule mittels mindestens eines Spreizrings derart an der Innenseite der tunnelförmigen Magnetöffnung des Magnetresonanzgeräts befestigt, dass der Spreizring durch Aufspreizen mittels mindestens einer Aufspreizvorrichtung an der Innenseite einer tunnelförmigen Magnetöffnung des Magnetresonanzgeräts befestigt wird und die Körperspule mittels mindestens eines Befestigungselements am Spreizring mechanisch gelagert wird. Der Spreizring kann dabei durch Verbinden mehrerer Ringsegmente mittels Stiftverbindungen in der tunnelförmigen Magnetöffnung aufgebaut werden. Zwischen den Ringsegmenten können beim Aufbau des Spreizrings Befestigungselemente integriert werden. Die Aufspreizvorrichtung ist vorzugsweise bereits in ein Ringsegment des Spreizrings integriert, sie kann allerdings auch zwischen den Ringsegmenten integriert werden.
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Gemäß einer Ausführungsform tritt die Aufspreizvorrichtung durch Betätigung der Aufspreizvorrichtung in eine geänderte Wechselwirkung mit dem Spreizring, so dass der Spreizring einen größeren Radius als vor Betätigung der Aufspreizvorrichtung aufweist. Dieser Vorgang wird als Aufspreizen bezeichnet.
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Eine Ausführung sieht vor, dass das Aufspreizen des Spreizrings durch Gegendrücken eines Spreizelements der Aufspreizvorrichtung gegen eine Führungsnase der Aufspreizvorrichtung erfolgt. Es reicht dabei möglicherweise eine Annäherung des Spreizelements an die Führungsnase, um ein ausreichendes Aufspreizen des Spreizrings zu bewirken.
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Gemäß einer Ausführungsform wird die Körperspule am Spreizring durch Druck eines Stempels des Stützelements in Richtung des Zentrums der tunnelförmigen Magnetöffnung gegen die Außenwand der Körperspule mechanisch gelagert. Es ist auch denkbar, dass der Stempel des Stützelements mit einem dafür vorgesehenen Gegenstück der Körperspule verbunden ist.
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Eine Ausführung sieht vor, dass die Körperspule am Spreizring durch Aufliegen auf einem Auflagepunkt einer Auflagevorrichtung mechanisch gelagert wird. Insbesondere kann die mechanische Lagerung der Körperspule erfolgen, indem die Körperspule gleichzeitig auf dem Auflagepunkt aufliegt und von Stützelementen gestützt wird.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung für eine Körperspule eines Magnetresonanzgeräts,
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2 eine Aufspreizvorrichtung einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung und
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3 ein Stützelement einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung für eine Körperspule 1 eines Magnetresonanzgeräts 4. Die gezeigte Befestigungsvorrichtung weist zwei Spreizringe 2 auf, welche in Längsrichtung an beiden Enden einer tunnelförmigen Magnetöffnung 3 des Magnetresonanzgeräts 4 durch Aufspreizen angebracht sind. In dieser Ansicht sind die Spreizringe 2 aus mehreren Ringsegmenten 6 aufgebaut, welche an den Verbindungsstellen durch Stiftverbindungen 7 miteinander verbunden sind. In ein Ringsegment 6 des gezeigten Spreizrings 2 ist eine Aufspreizvorrichtung 8 integriert. Weiterhin zeigt 1 an jedem Spreizring 2 eine Auflagevorrichtung 12 mit je zwei Auflagepunkten 16 für die Körperspule 1. 1 zeigt auch ein Stützelement 13, welches von der Innenseite der tunnelförmigen Magnetöffnung 3 aus in Richtung des Zentrums 5 der tunnelförmigen Magnetöffnung 3 zeigt.
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Die Spreizringe 2 haften an der Innenseite der tunnelförmigen Magnetöffnung 3 des Magnetresonanzgeräts 4 durch Haftreibung. Alternativ können die Spreizringe 2 auch an der Innenseite eines Gradientenspulensystems des Magnetresonanzgeräts 4 befestigt sein. Die Befestigung an der Innenseite der tunnelförmigen Magnetöffnung 3 ist allerdings insofern vorteilhaft, dass dann die Spreizringe 2 und die an den Spreizringen 2 befestigte Körperspule 1 von der mechanischen Vibration des Gradientenspulensystems entkoppelt sind.
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Die Befestigungsvorrichtung für eine Körperspule 1 kann je nach Bedarf und Anwendung auch nur einen oder mehr als zwei Spreizringe 2 aufweisen. Weist die Befestigungsvorrichtung nur einen Spreizring 2 auf, so ist eine weitere Halterung für die Körperspule 1 vorteilhaft. Auch können die Spreizringe 2 entlang der durch die tunnelförmige Magnetöffnung 3 definierten Längsachse an beliebigen Positionen positioniert sein. Aus Gründen der Stabilität ist eine Positionierung der Spreizringe 2 wie gezeigt vorteilhaft.
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Die Spreizringe 2 können aus einer anderen Zahl von Ringsegmenten 6 als gezeigt bestehen. Vorteilhaft ist dabei die Ausbildung der Spreizringe 2 aus mindestens zwei Ringsegmenten 6. Die Ringsegmente 6 der Spreizringe 2 können sich zusätzlich seitlich an bereits vorhandene Elemente innerhalb der tunnelförmigen Magnetöffnung 3, insbesondere Bolzen, Keile oder das Gradientenspulensystem, abstützen.
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Die gezeigten Auflagevorrichtungen 12 für die Körperspule 1 ermöglichen ein Abstützen des Gewichts der Körperspule 1 auf den Auflagepunkten 16 der Auflagevorrichtungen 12 und somit eine Stabilisierung der Körperspule 1. Eine Auflagevorrichtung 12 kann auch nur einen Auflagepunkt 16 oder mehr Auflagepunkte 16 als gezeigt aufweisen, wobei die Form und Anordnung der Auflagepunkte 16 dann an die Außenfläche der Körperspule 1 angepasst sein können. Auch ist eine mechanische Lagerung der Körperspule 1 an den Spreizringen 2 denkbar, welche gänzlich auf die Verwendung von einer Auflagevorrichtung 12 verzichtet.
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Die mechanische Lagerung der Körperspule 1 an den Spreizringen 2 kann weiterhin mit Stützelementen 13 erfolgen. Gezeigt ist eine Kombination von je einer Auflagevorrichtung 12 und einem Stützelement 13 pro Spreizring 2 zur mechanischen Lagerung der Körperspule 1 an den Spreizringen 2. Vorteilhaft ist allerdings die Verwendung von mehr als einem Stützelement 13 pro Spreizring 2.
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2 zeigt eine Aufspreizvorrichtung 8 einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung für eine Körperspule 1 eines Magnetresonanzgeräts 4. Die Aufspreizvorrichtung weist eine Führungsnase 9 auf, welche in ein Ringsegment 6 des Spreizrings 2 integriert ist. Weiterhin weist die Aufspreizvorrichtung zwei Spreizelemente 10 auf, welche auf gegenüberliegenden Seiten der Führungsnase 9 positioniert sind. Die Spreizelemente 10 sind über ein Verbindungselement 11 miteinander verbunden. Weiterhin zeigt 2 die Stiftverbindungen 7, welche die Ringsegmente 6 des Spreizrings 2 miteinander verbinden.
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Das Verbindungselement 11 kann wie in der Figur gezeigt als Schraube ausgebildet sein. Die Spreizelemente 10 können Keile sein. Die Keile können dabei auf der zur Führungsnase 9 hin zeigenden Seite einen kleineren Querschnitt als auf der von der Führungsnase 9 weg zeigenden Seite aufweisen. Durch Anziehen der Schraube wird der Abstand der beiden Keile verringert und die Keile können seitlich gegen die Führungsnase 9 drücken. Dadurch werden die beiden durch die Führungsnase 9 geteilten Teile des Ringsegments 6 des Spreizrings 2 auseinandergedrückt. Der Spreizring 2 vergrößert seinen Durchmesser und wird gegen die Innenseite der tunnelförmigen Magnetöffnung 3 des Magnetresonanzgeräts 4 gedrückt. Dort hält der Spreizring 2 schließlich durch Haftreibung.
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Es wird für jeden Spreizring 2 mindestens eine Aufspreizvorrichtung 8 benötigt. Vorteilhaft ist eine Implementierung von zwei Aufspreizvorrichtung 8 an diametral gegenüberliegenden Stellen des Spreizrings 2. Auch können drei Aufspreizvorrichtungen 8 verwendet werden, die sternförmig an drei gleichverteilten Punkten auf dem Spreizring 2 angeordnet sein können. Generell ist eine beliebige Anzahl von Aufspreizvorrichtungen 8 je Spreizring 2 denkbar.
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Anders als in 2 gezeigt muss die Aufspreizvorrichtung 8 nicht in den Spreizring 2 integriert sein. Die Aufspreizvorrichtung 8 kann auch zwischen zwei Ringsegmenten 6 des Spreizrings 2 in den Spreizring 2 integriert sein. Sie kann auch nach dem Aufspreizvorgang entfernt werden und durch ein Arretierungselement ersetzt werden, welches den Spreizring 2 im aufgespreizten Zustand hält.
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Das gezeigte Ringsegment 6 des Spreizrings 2 weist an beiden Enden Stiftverbindungen 7 zu den benachbarten Ringsegmenten 6 auf. Die gezeigten Stiftverbindungen 7 weisen jeweils eine Möglichkeit, in diesem Fall ein Bohrloch, zur Aufnahme eines Verbindungsstifts, und einen Verbindungsstift auf. Die Stiftverbindung 7 zwischen zwei Ringsegmenten 6 des Spreizrings kann auch mit einer abweichenden Zahl von Bohrlöchern und Verbindungsstiften implementiert sein.
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3 zeigt ein Stützelement 13 einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung für eine Körperspule 1. Das Stützelement 13 weist an dem zur Innenseite der tunnelförmigen Magnetöffnung 3 zeigenden Ende eine Halterung 14 auf, welche das Stützelement 13 mit einem Ringsegment 6 des Spreizrings 2 verbindet. Das Stützelement 13 weist an dem in Richtung des Zentrums 5 der tunnelförmigen Magnetöffnung 3 zeigenden Ende einen in radialer Richtung verstellbaren Stempel 15 zur mechanischen Fixierung der Körperspule 1 auf. Zwischen Halterung 14 und Stempel 15 ist eine Dämpfung 17 implementiert.
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Im gezeigten Fall ist die Halterung 14 zur mechanischen Verbindung des Stützelements 13 mit dem Spreizring 2 derart implementiert, dass das Stützelement 13 zwischen zwei Ringsegmenten 6 in den Spreizring 2 integriert ist. Alternativ kann das Stützelement 13 auch mit dem Spreizring 2 durch Klemmen oder Verschrauben verbunden werden.
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Die Position des Stempels 15 wird im gezeigten Fall mittels einer Stellschraube eingestellt, welches zwischen Halterung 14 und Dämpfung 17 eingebaut ist. Die Einstellung des Stempels 15 in radialer Richtung kann stufenlos erfolgen. Auch kann das Anzugsmoment der Stellschraube kontrolliert werden, so dass der Stempel 15 mit einer definierten Kraft gegen die Außenfläche der Körperspule 1 drückt.
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Die gezeigte Dämpfung 17 besteht aus zwei aufeinander abgestimmten Federelementen. Die Kontaktfläche zwischen dem Stützelement 13 und der Außenfläche der Körperspule 1 ist im gezeigten Fall verformbar ausgeprägt. Sie kann je nach gewünschter Anwendung auch starr ausgebildet sein.
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Ein gezeigtes Stützelement 13 kann in Kombination mit einer Auflagevorrichtung 12 zur mechanischen Lagerung der Körperspule 1 im Spreizring 2 dienen. Auch können mehr als ein Stützelement 13 verwendet werden. Vorteilhaft ist die Verwendung von mindestens drei, vorzugsweise vier Stützelementen 13, welche an gleichmäßig verteilten Punkten an dem Spreizring 2 befestigt sein können.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung dennoch nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine Befestigungsvorrichtung für eine Körperspule 1 eines Magnetresonanzgeräts 4, ein Magnetresonanzgerät 4 mit einer derartigen Befestigungsvorrichtung, ein Spulenelement mit einer derartigen Befestigungsvorrichtung, sowie ein Verfahren zur Befestigung einer Körperspule 1 eines Magnetresonanzgeräts 4. Ziel der Erfindung ist es, eine reversible und universelle Befestigungsvorrichtung für eine Körperspule 1 in einem Magnetresonanzgerät 4 anzugeben. Dafür weist die Befestigungsvorrichtung folgende Elemente auf:
- – mindestens einen Spreizring 2 zur Schaffung einer Halterungsmöglichkeit für die Körperspule 1 in einer tunnelförmigen Magnetöffnung 3 des Magnetresonanzgeräts 4,
- – mindestens eine Aufspreizvorrichtung 8, welche derart ausgebildet ist, dass sie die Befestigung des Spreizrings 2 an der Innenseite der tunnelförmigen Magnetöffnung 3 des Magnetresonanzgeräts 4 durch Aufspreizen ermöglicht, und
- – mindestens ein Befestigungselement 12, 13, welches zur mechanischen Lagerung der Körperspule 1 am Spreizring 2 vorgesehen ist.
