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Die Erfindung betrifft ein Verfahren, ein System, ein Magnetresonanzgerät, ein Computerprogrammprodukt sowie einen elektronisch lesbaren Datenträger zu einem Herunterfahren eines supraleitenden Magneten eines Magnetresonanzgerätes. Bei Magnetresonanzgeräten wird üblicherweise das zu untersuchende Untersuchungsobjekt, beispielsweise ein Patient, mit Hilfe eines supraleitenden Magneten einem relativ hohen Hauptmagnetfeld, beispielsweise von 1,5 oder 3 Tesla, ausgesetzt. Supraleitende Magnete erfordern eine sehr kalte Umgebung, wie beispielsweise einen mit Kühlmedium, typischerweise flüssigem Helium, gefüllten Kryotank. Supraleitende Magnete weisen praktisch keinen Widerstand auf, sodass zur Aufrechterhaltung eines Stromflusses in einer supraleitenden Magnetspule und damit auch zur Aufrechterhaltung des von der Magnetspule erzeugten Magnetfeldes keine Energie benötigt wird. Unter einem Quench eines supraleitenden Magneten wird ein Vorgang verstanden, bei dem ein Teil des supraleitenden Magneten seine supraleitende Eigenschaft verliert und normalleitend wird. Dadurch wird eine im vom supraleitenden Magneten erzeugten magnetischen Feld gespeicherte Energie in thermische Energie umgewandelt, wodurch beispielsweise die Magnetspule und/oder der Kryotank beschädigt werden können. Zusätzlich verdampft typischerweise das Kühlmedium, was insbesondere den Verlust des Heliums bedeuten kann. Ein Quench soll folglich vermieden werden.
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Typischerweise ist zur Sicherstellung der supraleitenden Eigenschaften und damit zur Vermeidung eines Quenches eine Energiezufuhr an den supraleitenden Magneten erforderlich. Demnach sollte eine kontinuierliche Energieversorgung von Magnetresonanzgeräten gewährleistet sein. Ist dies nicht der Fall, so kann das vom supraleitenden Magneten erzeugte magnetische Feld kontrolliert heruntergefahren werden, sodass ein Quench vermieden werden kann.
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DE 10 2013 208 631 B3 beschreibt ein Kühlsystem zur Kühlung einer supraleitenden Magnetspule, das bei einer Störung des Kühlsystems weiterhin eine Kühlung der supraleitenden Hauptmagnetspule gewährleistet.
DE 10 2005 062 581 B3 beschreibt eine Schaltung für einen Quenchschutz für einen supraleitenden Magneten eines Magnetresonanzgerätes.
US 2015/0 255 977 A1 beschreibt einen automatisch herunterfahrenden supraleitenden Magneten mit einem Energiespeicher und einem Sensor.
US 8 027 139 B2 beschreibt eine Vorrichtung zum Herunterfahren eines supraleitenden Magneten, welche entsprechende Leiter und Schalter aufweist.
US 2012/0 182 012 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Schutz eines supraleitenden Magneten für die Magnetresonanztomographie bei einem Quench des supraleitenden Magneten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders zuverlässiges Verfahren zu einem Herunterfahren eines supraleitenden Magneten eines Magnetresonanzgerätes anzugeben. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zu einem Herunterfahren eines supraleitenden Magneten eines Magnetresonanzgerätes mit einer Überwachungseinheit und einem Energiespeicher sieht die folgenden Verfahrensschritte vor:
- – Bestimmung einer im Energiespeicher gespeicherten Speicherenergie zu einem ersten Zeitpunkt,
- – Ermittlung einer für das Herunterfahren erforderlichen Ramp-Energie,
- – Bestimmung eines zweiten Zeitpunktes basierend auf der Speicherenergie und der Ramp-Energie, zu welchem zweiten Zeitpunkt das Herunterfahren des supraleitenden Magneten begonnen wird.
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Der Energiespeicher ist eine Einheit, in welcher Einheit Energie gespeichert werden kann. Die im Energiespeicher gespeicherte Energie ist vorzugsweise unabhängig und/oder autonom von einer weiteren externen Energiequelle im Energiespeicher vorhanden. Initial kann die im Energiespeicher gespeicherte Energie dem Energiespeicher durch eine weitere externe Energiequelle zugeführt werden. Die im Energiespeicher gespeicherte Energie wird vorzugsweise im Fall eines Ausfalls einer kontinuierlichen Energieversorgung des supraleitenden Magneten verwendet, besonders bevorzugt nur in diesem Fall. Die Verwendung der im Energiespeicher gespeicherten Energie erfolgt typischerweise im Fall eines Ausfalls einer kontinuierlichen Energieversorgung des supraleitenden Magneten, indem die Energie dazu verwendet wird, den supraleitenden Magneten über einen bestimmten Zeitraum mit Energie zu versorgen und/oder einen Quench des supraleitenden Magneten durch ein kontrolliertes Herunterfahren sicherzustellen. Durch das kontrollierte Herunterfahren des supraleitenden Magneten wird ein Quench und/oder eine Beschädigung des supraleitenden Magneten und/oder ein unkontrollierter Verlust des Kühlmediums vermieden.
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Unabhängig von dem Herunterfahren durch eine Überwachungseinheit und einen Energiespeicher ist ein supraleitender Magnet typischerweise mit einer Magnetüberwachungseinheit verbunden, welche beispielsweise eine Temperatur innerhalb des Kryotankes überwacht. Die Magnetüberwachungseinheit kann die Überwachungseinheit umfassen und dazu ausgebildet sein, ein erfindungsgemäßes Verfahren zu einem Herunterfahren eines supraleitenden Magneten eines Magnetresonanzgerätes auszuführen. Alternativ und/oder zusätzlich kann die Überwachungseinheit eigenständig und/oder von der Magnetüberwachungseinheit unabhängig sein. Die Überwachungseinheit ist vorzugsweise mit dem supraleitenden Magneten und dem Energiespeicher verbunden, sodass deren gemeinsame Überwachung von der Überwachungseinheit ausgeführt werden kann. Die Überwachungseinheit ist vorzugsweise dazu ausgebildet, die vom Energiespeicher umfasste Energie zu bestimmen. Die Überwachungseinheit kann dazu ausgebildet sein, die vom Energiespeicher umfasste Energie zu überwachen. Die Überwachungseinheit kann beispielsweise ein Signal oder eine Warnung geben und/oder ein Aufladen des Energiespeichers und/oder einen Tausch des Energiespeichers veranlassen, sofern die vom Energiespeicher umfasste Energie einen Schwellwert unterschreitet. So kann die Überwachungseinheit beispielsweise sicherstellen, dass der Energiespeicher eine minimale Menge an Energie umfasst.
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Das Herunterfahren des supraleitenden Magneten bewirkt, dass das vom supraleitenden Magneten erzeugte magnetische Feld abgebaut wird. Das Herunterfahren erfolgt vorzugsweise kontrolliert, so dass der supraleitende Magnet und/oder das Magnetresonanzgerät nicht beschädigt werden und/oder kein unkontrollierter Verlust des Kühlmediums erfolgt.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zu dem ersten Zeitpunkt die Speicherenergie ermittelt. Die Speicherenergie ist dabei die im Energiespeicher zum ersten Zeitpunkt gespeicherte Energie. Die Überwachungseinheit, welche typischerweise mit dem Energiespeicher verbunden ist, führt die Bestimmung der Speicherenergie typischerweise durch. Die Ermittlung der Ramp-Energie erfolgt vorzugsweise anhand der Überwachungseinheit. Die Ramp-Energie hängt typischerweise von dem supraleitenden Magneten und/oder dem Magnetresonanzgerät ab. Die Ramp-Energie kann unabhängig von der Zeit, insbesondere unabhängig vom ersten Zeitpunkt, sein. Die für den im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten supraleitenden Magneten erforderliche Ramp-Energie ist vorzugsweise als Parameter in einer Speichereinheit, mit welcher Speichereinheit die Überwachungseinheit verbunden ist, und/oder in der Überwachungseinheit hinterlegt. Alternativ und/oder zusätzlich kann die Überwachungseinheit die Ramp-Energie vorzugsweise bestimmen. Die Ramp-Energie gibt typischerweise die Energie an, welche Energie benötigt wird, um den supraleitenden Magneten sicher und insbesondere kontrolliert herunterzufahren und/oder das Herunterfahren des supraleitenden Magneten zu initiieren. Typischerweise ist nur für den Beginn des Herunterfahrens des supraleitenden Magneten eine Zufuhr von Energie notwendig, wohingegen während dem Herunterfahren des supraleitenden Magneten keine weitere Zufuhr von Energie erforderlich ist. Gibt die Ramp-Energie nur die Energie an, welche zur Initiierung des Herunterfahrens des supraleitenden Magneten erforderlich ist, so kann die Ramp-Energie auch als Ramp-Initialisierungs-Energie bezeichnet werden; die Ramp-Initialisierungs-Energie ist in diesem Fall gleichbedeutend mit der Ramp-Energie. Die Ermittlung der Ramp-Energie ist vorzugsweise zeitlich unabhängig von der Bestimmung der Speicherenergie.
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Unter Berücksichtigung der Ramp-Energie und der Speicherenergie wird der zweite Zeitpunkt bestimmt. Der zweite Zeitpunkt wird dabei derart gewählt, dass zum zweiten Zeitpunkt das Herunterfahren des supraleitenden Magneten beginnt, wobei der supraleitende Magnet kontrolliert, insbesondere auch bei Abwesenheit einer weiteren Energiequelle, heruntergefahren werden kann. Der zweite Zeitpunkt wird dabei derart gewählt, dass zum zweiten Zeitpunkt die für ein kontrolliertes Herunterfahren des supraleitenden Magneten typischerweise zwingend erforderliche Ramp-Energie vom Energiespeicher umfasst wird. Zum zweiten Zeitpunkt kann der Energiespeicher die Ramp-Energie derart bereitstellen, dass ein kontrolliertes Herunterfahren des supraleitenden Magneten initiiert werden kann. Die Bestimmung des zweiten Zeitpunktes erfolgt vorzugsweise zum ersten Zeitpunkt und/oder instantan nach Abschluss der Bestimmung der Speicherenergie und nach Abschluss der Ermittlungen der Ramp-Energie. Dabei wird insbesondere die Zeitdauer zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt bestimmt, während welcher Zeitdauer der supraleitende Magnet des Magnetresonanzgerätes mittels der Speicherenergie versorgt werden kann. Die Zeitdauer wird typischerweise derart gewählt, dass der Energiespeicher zum zweiten Zeitpunkt zumindest die Ramp-Energie umfasst. Der Energiespeicher kann zum zweiten Zeitpunkt zusätzlich zur Ramp-Energie eine weitere Energie umfassen, welche weitere Energie als Puffer dienen kann, um ein kontrolliertes Herunterfahren des supraleitenden Magneten zu garantieren. Umfasst der Energiespeicher eine Energie, wie beispielsweise die Ramp-Energie, so ist zumindest die Menge der Ramp-Energie im Energiespeicher gespeichert.
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Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass der supraleitende Magnet kontrolliert heruntergefahren werden kann und damit ein Quench vermieden werden kann, insbesondere auch mit einem Energiespeicher, dessen umfasste Energie variabel sein kann. Beispielsweise kann die vom Energiespeicher umfasste Energie im Laufe der Zeit geringer werden, und/oder aufgrund äußerer Umstände geringer als vorgesehen, insbesondere geringer als die maximale vom Energiespeicher umfasste Energie, sein. Ist beispielsweise innerhalb eines kurzen Zeitraumes ein zweimaliges Herunterfahren des supraleitenden Magneten erforderlich, so kann sein, dass der Energiespeicher nur sehr wenig Energie umfasst.
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Durch die Bestimmung der Speicherenergie zum ersten Zeitpunkt kann die aktuelle vom Energiespeicher umfasste Energie bestimmt und im Verfahren, insbesondere für das Herunterfahren des supraleitenden Magneten, berücksichtigt werden. Dadurch können Schwankungen der Speicherenergie berücksichtigt werden und insbesondere auch ein kontrolliertes Herunterfahren des supraleitenden Magneten bei reduzierter Speicherenergie ermöglicht werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht demnach ein besonders zuverlässiges Herunterfahren des supraleitenden Magneten.
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Zusätzlich ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren ein Aufrechterhalten des vom supraleitenden Magneten erzeugten magnetischen Feldes zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt, so dass zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt die Möglichkeit besteht, das Herunterfahren des supraleitenden Magneten zu verhindern. Das Herunterfahren des supraleitenden Magneten kann beispielsweiße dadurch verhindert werden, dass der supraleitende Magnet mit einer weiteren Energiequelle verbunden wird und/oder der Energiespeicher ausgetauscht wird. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da das Herunterfahren und/oder das Herauffahren des supraleitenden Magneten typischerweise zeitintensiv und/oder kostenintensiv ist.
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Des Weiteren kann durch das erfindungsgemäße Verfahren ein Quench des supraleitenden Magneten besonders gut verhindert werden. Dies ist insbesondere bei supraleitenden Magneten, welche mit besonders wenig Kühlmedium, beispielsweise mit weniger als 100 l Helium, gekühlt werden, vorteilhaft, da derartige supraleitende Magnete nach einem Quench besonders warm werden, so dass die Dauer nach dem Quench, welche Dauer für die Kühlung bis zur Erreichung der supraleitenden Temperatur benötigt wird, besonders lang ist. Erst nach Erreichung der supraleitenden Temperatur kann der supraleitenden Magnet wieder hochgefahren werden, so dass der supraleitende Magnet ein magnetisches Feld erzeugt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird typischerweise durchgeführt, wenn das Magnetresonanzgerät nicht im klinischen Betrieb ist, insbesondere wenn mit dem Magnetresonanzgerät keine Patienten untersucht werden. Sofern das Magnetresonanzgerät zum ersten Zeitpunkt im klinischen Betrieb ist und eine Untersuchung eines Patienten mit dem Magnetresonanzgerät durchgeführt wird, wird diese Untersuchung zum ersten Zeitpunkt typischerweise abgebrochen.
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Eine Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass vor Beginn des Herunterfahrens ermittelt wird, ob der supraleitende Magnet mit einer weiteren Energiequelle verbunden ist und das Verfahren bei Absenz einer weiteren Energiequelle fortgeführt wird.
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Die weitere Energiequelle kann beispielsweise das allgemeine Stromnetz am Ort des Magnetresonanzgerätes und/oder ein Generator zur lokalen Stromversorgung sein. Die weitere Energiequelle ist vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass sie im Normalfall, also insbesondere zu mehr als 90%, bevorzugt zu mehr als 95% der Zeit das Magnetresonanzgerät und/oder den supraleitenden Magneten des Magnetresonanzgerätes mit Energie versorgt. Die weitere Energiequelle umfasst typischerweise eine derart große Menge an Energie und/oder ist mit einer Einheit verbunden, welche Einheit Energie generiert, dass das Magnetresonanzgerät mittels der weiteren Energiequelle im klinischen Betrieb benutzt werden kann und insbesondere zur Erzeugung von Bilddaten von Patienten benutzt werden kann. Die weitere Energiequelle kann alternativ auch ein zweiter Energiespeicher sein, welcher das Magnetresonanzgerät beispielsweise bei Ausfall der lokalen Stromversorgung mit Energie versorgt. Die weitere Energiequelle ist dadurch gekennzeichnet, dass sie dem Magnetresonanzgerät und/oder dem supraleitenden Magneten kontinuierlich Energie zuführen kann.
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Die Ermittlung der Absenz einer weiteren Energiequelle erfolgt vorzugsweise mittels der Überwachungseinheit. Diese Ausführungsform des Verfahrens wird vorzugsweise nur bei Absenz einer weiteren Energiequelle fortgeführt. Ebenso ist denkbar, dass diese Ausführungsform des Verfahrens dann ausgeführt wird, wenn die weitere Energiequelle dem Magnetresonanzgerät und/oder dem supraleitenden Magneten weniger Energie als von diesen benötigt zur Verfügung stellt.
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Insbesondere bei Abwesenheit einer weiteren Energiequelle ist das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft. Dies kann beispielsweise bei einem Ausfall der lokalen Stromversorgung oder einem Defekt eines Generators sein. In diesem Fall kann dem Magnetresonanzgerät, insbesondere dem supraleitenden Magneten, typischerweise ausschließlich Energie von dem Energiespeicher zugeführt werden. Gemäß dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der supraleitende Magnet auch in diesem Fall kontrolliert und sicher heruntergefahren werden, sofern dies erforderlich ist. Ebenso kann der zweite Zeitpunkt derart bestimmt werden, dass die Dauer zwischen dem ersten Zeitpunkt und den zweiten Zeitpunkt möglichst lange ist, so dass das Herunterfahren des supraleitenden Magneten nicht unmittelbar bei Absenz einer weiteren Energiequelle eingeleitet wird. Ebenso kann ein unnötiges Herunterfahren supraleitenden Magneten vermieden werden, indem die Energie des Energiespeichers zur Überbrückung eines Zeitraumes verwendet wird, während welchem Zeitraum die weitere Energiequelle wiederhergestellt werden kann und/oder ein weiterer Energiespeicher mit dem Magnetresonanzgerät und/oder dem supraleitenden Magneten verbunden werden kann.
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Erfolgen beispielsweise zwei Stromausfälle innerhalb eines Zeitraumes, in welchem Zeitraum der Energiespeicher nicht ersetzt werden kann oder in welchem Zeitraum dem Energiespeicher keine Energie zugeführt werden kann, so kann der Energiespeicher beispielsweise weniger als 70%, insbesondere weniger als 50% seiner maximal umfassbaren Energie aufweisen, wodurch die Zeitdauer zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt kürzer gewählt werden kann, als wenn der Energiespeicher die maximal umfassbare Energie aufweist. Dadurch kann insbesondere sichergestellt werden, dass bei einem Stromausfall das Magnetresonanzgerät nicht beschädigt wird und/oder nach einem Stromausfall zeitintensiv und/oder kostenintensiv wieder in Betrieb genommen werden muss. Dadurch kann das Magnetresonanzgerät insbesondere auch in Regionen, in welchen Regionen häufig Stromausfälle auftreten, sicher und zuverlässig betrieben werden.
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Des Weiteren kann durch das erfindungsgemäße Verfahren ein Quench des supraleitenden Magneten besonders gut verhindert werden. Insbesondere bei supraleitenden Magneten, welche derart ausgestaltet sind, dass sie mit besonders wenig Kühlmedium gekühlt werden, beispielsweise mit weniger als 100 l Helium, kann durch das erfindungsgemäße Verfahren ein Quench vermieden werden, welcher eintreten würde, wenn das Magnetresonanzgerät länger als 6 Minuten, insbesondere länger als 30 Minuten, insbesondere bevorzugt länger als 2 Stunden nicht mit Energie versorgt werden könnte.
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Eine Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass bei Absenz einer weiteren Energiequelle die Überwachungseinheit nach der Bestimmung des zweiten Zeitpunktes abgeschalten wird und ein Timer das Herunterfahren des supraleitenden Magneten triggert. Ein Timer kann beispielsweise eine Zeiterfassungseinheit, eine Uhr, eine Stoppuhr und/oder ein Wecker sein. Insbesondere ist nach der Initiierung des Herunterfahrens zum zweiten Zeitpunkt typischerweise keine weitere Zufuhr an Energie an den supraleitenden Magneten notwendig. Auf eine Überwachung des Herunterfahrens nach dem zweiten Zeitpunkt durch die Überwachungseinheit kann verzichtet werden, so dass der Beginn des Herunterfahrens des supraleitenden Magneten auch durch einen Timer getriggert werden kann. Die Überwachungseinheit ist typischerweise mit dem Timer verbunden, so dass der von der Überwachungseinheit bestimmte zweite Zeitpunkt dem Timer übermittelt werden kann. Der Timer kann dann zum zweiten Zeitpunkt das Herunterfahren der supraleitenden Magneten veranlassen.
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Der Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass die Überwachungseinheit zu einem früheren Zeitpunkt, insbesondere direkt nach Bestimmung des zweiten Zeitpunktes, abgeschaltet werden kann, wodurch die Überwachungseinheit ab diesem Zeitpunkt nicht weiter mit Energie versorgt werden muss. Insbesondere ist ab diesem früheren Zeitpunkt keine Versorgung der Überwachungseinheit mit Energie durch den Energiespeicher erforderlich, wodurch die Zeitdauer zwischen dem ersten Zeitpunkt und den zweiten Zeitpunkt verlängert werden kann, da typischerweise der Timer im Vergleich zur Überwachungseinheit weniger Energie benötigt.
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Optional kann bei Absenz einer weiteren Energiequelle die Überwachungseinheit instantan nach der Bestimmung der Speicherenergie abgeschalten werden und das Herunterfahren des supraleitenden Magneten kann durch einen Timer getriggert werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Speicherenergie der Ramp-Energie entspricht, oder diese um maximal 100%, vorzugsweise um maximal 50%, besonders bevorzugt um maximal 20% übersteigt. In diesem Fall ist ein unmittelbares Herunterfahren des supraleitenden Magneten nach dem ersten Zeitpunkt vorteilhaft, so dass ein möglichst großer Anteil der zum ersten Zeitpunkt vorhandenen Speicherenergie zum Herunterfahren des supraleitenden Magneten verwendet werden kann. Wird in diesem Fall das Herunterfahren durch einen Timer getriggert, so kann insbesondere auch bei einer niedrigen Speicherenergie ein sicheres und kontrolliertes Herunterfahren des supraleitenden Magneten gewährleistet werden.
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Eine Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass die Bestimmung des zweiten Zeitpunktes eine Bestimmung einer Differenzenergie aus einer Differenz der Speicherenergie und der Ramp-Energie umfasst. Die Differenzenergie kann der Differenz der Speicherenergie und der Ramp-Energie, gegebenenfalls abzüglich einer weiteren Restenergie, welche Restenergie als Puffer für das sichere und kontrollierte Herunterfahren dienen kann, entsprechen. Unter Berücksichtigung der Differenzenergie und einer Ruheleistung, welche das Magnetresonanzgerät und/oder der supraleitende Magnet im Ruhezustand benötigt, kann die Zeitdauer bestimmt werden. Basierend auf dem ersten Zeitpunkt zuzüglich der Zeitdauer kann der zweite Zeitpunkt bestimmt werden. Dadurch kann der zweite Zeitpunkt besonders genau bestimmt werden und das Herunterfahren des supraleitenden Magneten kann besonders zuverlässig gesteuert werden.
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Eine Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass in einem weiteren Verfahrensschritt eine Ermittlung einer für eine Überwachung des Herunterfahrens erforderlichen Ramp-Überwachungs-Energie erfolgt und die Bestimmung des zweiten Zeitpunktes eine Bestimmung einer Differenzenergie aus einer Differenz der Speicherenergie und der Ramp-Energie umfasst, wobei bei einer Differenzenergie, welche größer als die Ramp-Überwachungs-Energie ist, der zweite Zeitpunkt derart gewählt wird, dass der Energiespeicher zum zweiten Zeitpunkt die Ramp-Energie und die Ramp-Überwachungs-Energie umfasst, oder bei einer Differenzenergie, welche kleiner als die Ramp-Überwachungs-Energie ist, der zweite Zeitpunkt derart gewählt wird, dass der Energiespeicher zum zweiten Zeitpunkt die Ramp-Energie umfasst.
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Diese Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass abhängig von der Speicherenergie das Herunterfahren des supraleitenden Magneten von der Überwachungseinheit überwacht wird. Die hierbei für die Überwachungseinheit erforderliche Energie ist die Ramp-Überwachungs-Energie. Hierfür wird typischerweise zunächst die für die Überwachung des Herunterfahrens erforderliche Ramp-Überwachungs-Energie bestimmt. Ist eine Überwachung des Herunterfahrens des supraleitenden Magneten möglich, so wird der zweite Zeitpunkt derart gewählt, dass das Herunterfahren von der Überwachungseinheit überwacht wird. Ist die Speicherenergie zu gering, so dass die Differenzenergie kleiner als die Ramp-Überwachungs-Energie ist, so wird auf eine Überwachung des Herunterfahrens verzichtet. Diese Ausführungsform ermöglicht, dass abhängig von der Speicherenergie ein sicheres Herunterfahren des supraleitenden Magneten gewährleistet wird und die Zuverlässigkeit des Herunterfahrens sich eine Überwachung in den Fällen ausgeführt wird, in denen es möglich ist. Ebenso ist denkbar, dass in Fällen, in welchen Fällen die Differenz Energie geringer ist als die Ramp-Überwachungs-Energie, das Herunterfahren zumindest teilweise überwacht wird.
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Des Weiteren geht die Erfindung aus von einem System umfassend einen supraleitenden Magneten eines Magnetresonanzgerätes, eine Überwachungseinheit und einen Energiespeicher. Das System ist dazu ausgebildet, ein erfindungsgemäßes Verfahren zu einem Herunterfahren eines supraleitenden Magnetes eines Magnetresonanzgerätes auszuführen.
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Dafür ist die Überwachungseinheit typischerweise mit dem Energiespeicher und dem supraleitenden Magneten verbunden. Der Energiespeicher ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass die vom Energiespeicher maximal umfasste Energie zwischen 1 Wh und 10 kWh, bevorzugt zwischen 10 Wh und 1 kWh beträgt. Die Überwachungseinheit weist typischerweise einen Eingang, eine Prozessoreinheit und einen Ausgang auf. Über den Eingang können der Überwachungseinheit im Verfahren benötigte Funktionen, Algorithmen oder Parameter bereitgestellt werden. Der zweite Zeitpunkt und/oder weitere Ergebnisse einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens können über den Ausgang bereitgestellt werden. Zusätzlich kann die Überwachungseinheit vorzugsweise das Herunterfahren des supraleitenden Magneten veranlassen und/oder überwachen. Die hierfür benötigte Energie kann der Überwachungseinheit durch den Energiespeicher bereitgestellt werden. Mit der Überwachungseinheit kann auch ein Timer verbunden sein, welcher Timer gegebenenfalls vom erfindungsgemäßen System umfasst wird. Der Timer kann dazu ausgebildet sein, das Herunterfahren des supraleitenden Magneten zu triggern.
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Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Systems sind analog zu den Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet. Das System kann weitere Steuerungskomponenten aufweisen, welche zum Ausführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens nötig und/oder vorteilhaft sind. Auch kann das System dazu ausgebildet sein, Steuerungssignale zu senden und/oder Steuerungssignale zu empfangen und/oder zu verarbeiten, um ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen. Auf einer Speichereinheit der Überwachungseinheit können Computerprogramme und weitere Software gespeichert sein, mittels derer die Prozessoreinheit der Überwachungseinheit einen Verfahrensablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens automatisch steuert und/oder ausführt.
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Eine Ausführungsform des Systems sieht vor, dass der Energiespeicher zumindest eines der folgenden Bauteile umfasst: eine Batterie, einen Akku, einen Superkondensator, eine Mikro-Brennstoffzelle, ein Schwungrad. Derartige Bauteile sind robust, kommerziell verfügbar und kostengünstig. Diese Bauteile können insbesondere leicht ersetzt werden und/oder sind flexibel einsetzbar. Dadurch kann der Energiespeicher leicht gewartet werden und/oder Verschleißteile des Energiespeichers können leicht ausgetauscht werden. Die Verwendung derartig langlebiger Bauteile für den Energiespeicher macht den Energiespeicher robust. Ein kontrolliertes Herunterfahren des supraleitenden Magneten kann dadurch kontinuierlich gewährleistet werden. Die genannten Bauteile, welche vom Energiespeicher umfasst werden können, sind exemplarisch. Der Energiespeicher kann alternativ oder zusätzlich weitere denkbare Bauteile umfassen, welche Bauteile dazu geeignet sind, Energie zu speichern und/oder bereitzustellen.
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Eine weitere Ausführungsform des Systems sieht vor, dass der Energiespeicher zumindest zwei Speichereinheiten umfasst, wobei zumindest eine der zwei Speichereinheiten redundant ist. Eine Speichereinheit kann dabei einem der genannten Bauteile entsprechen. Vorzugsweise ist für das Herunterfahren des supraleitenden Magneten die von einer ersten Speichereinheit der zumindest zwei Speichereinheiten umfasste Energie ausreichend, so dass eine zweite Speichereinheit der zumindest zwei Speichereinheiten redundant ist. Dadurch kann die Lebensdauer des Energiespeichers erhöht werden, so dass ein Austausch des Energiespeichers weniger häufig erforderlich ist. So kann der für den sicheren Betrieb des Magnetresonanzgerätes erforderliche Aufwand reduziert werden. Dennoch ist ein zuverlässiges und kontrolliertes Herunterfahren des supraleitenden Magneten möglich.
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Zusätzlich geht die Erfindung aus von einem Magnetresonanzgerät, das ein erfindungsgemäßes System umfasst, sodass das Magnetresonanzgerät dazu ausgebildet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren zu einem Herunterfahren des supraleitenden Magneten des Magnetresonanzgerätes auszuführen. Hierfür weist das Magnetresonanzgerät typischerweise sämtliche Komponenten des Systems auf. Typischerweise weist das Magnetresonanzgerät eine Steuerungseinheit zur zentralen Steuerung des Magnetresonanzgerätes auf.
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Die Überwachungseinheit kann in das Magnetresonanzgerät und/oder in die Steuerungseinheit des Magnetresonanzgerätes integriert sein. Die Überwachungseinheit kann auch separat von dem Magnetresonanzgerät und/oder der Steuerungseinheit des Magnetresonanzgerätes installiert sein. Die Überwachungseinheit kann mit dem Magnetresonanzgerät und/oder der Steuerungseinheit des Magnetresonanzgerätes verbunden sein. Der Energiespeicher kann in das Magnetresonanzgerät integriert sein. Der Energiespeicher kann auch separat von dem Magnetresonanzgerät installiert sein. Der Energiespeicher kann mit dem Magnetresonanzgerät verbunden sein.
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Ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt ist direkt in einer Speichereinheit einer programmierbaren Überwachungseinheit ladbar und weist Programmcode-Mittel auf, um ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen, wenn das Computerprogrammprodukt in der Überwachungseinheit ausgeführt wird. Dadurch kann das erfindungsgemäße Verfahren schnell, identisch wiederholbar und robust ausgeführt werden. Das Computerprogrammprodukt ist so konfiguriert, dass es mittels der Überwachungseinheit die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte ausführen kann. Die Überwachungseinheit muss dabei jeweils die Voraussetzungen wie beispielsweise einen entsprechenden Arbeitsspeicher, eine entsprechende Grafikkarte oder eine entsprechende Logikeinheit aufweisen, so dass die jeweiligen Verfahrensschritte effizient ausgeführt werden können. Das Computerprogrammprodukt ist beispielsweise auf einem elektronisch lesbaren Medium gespeichert oder auf einem Netzwerk oder Server hinterlegt, von wo es in den Prozessor einer lokalen Überwachungseinheit geladen werden kann.
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Die Überwachungseinheit kann mit dem Magnetresonanzgerät direkt verbunden oder als Teil des Magnetresonanzgerätes ausgebildet sein kann. Weiterhin können Steuerinformationen des Computerprogrammprodukts auf einem elektronisch lesbaren Datenträger gespeichert sein. Die Steuerinformationen des elektronisch lesbaren Datenträgers können derart ausgestaltet sein, dass sie bei Verwendung des Datenträgers in einer Überwachungseinheit ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführen. Beispiele für elektronisch lesbare Datenträger sind eine DVD, ein Magnetband oder einen USB-Stick, auf welchem elektronisch lesbare Steuerinformationen, insbesondere Software, gespeichert ist. Wenn diese Steuerinformationen (Software) von dem Datenträger gelesen und in einer Überwachungseinheit gespeichert werden, können alle erfindungsgemäßen Ausführungsformen der vorab beschriebenen Verfahren durchgeführt werden. Des Weiteren geht die Erfindung aus von einem elektronisch lesbaren Datenträger, auf dem ein Programm hinterlegt ist, das zu einer Ausführung eines Verfahrens zu einem Herunterfahren eines supraleitenden Magneten eines Magnetresonanzgerätes, vorgesehen ist.
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Die Vorteile des erfindungsgemäßen Systems, des erfindungsgemäßen Magnetresonanzgerätes, des erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukts und des erfindungsgemäßen elektronisch lesbaren Datenträgers entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens zu einem Herunterfahren eines supraleitenden Magneten eines Magnetresonanzgerätes, welche vorab im Detail ausgeführt sind. Hierbei erwähnte Merkmale, Vorteile oder alternative Ausführungsformen können ebenso auch auf die anderen beanspruchten Gegenstände übertragen werden und umgekehrt.
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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 ein erfindungsgemäßes medizinisches Bildgebungsgerät in einer schematischen Darstellung,
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2 ein Ablaufdiagramm einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens, und
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3 ein Ablaufdiagramm einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes Magnetresonanzgerät 11 umfassend ein erfindungsgemäßes System 22 in einer schematischen Darstellung. Sowohl das System 22, als auch das Magnetresonanzgerät 11 sind zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgelegt.
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Das Magnetresonanzgerät 11 umfasst eine von einer Magneteinheit 13 gebildeten Detektoreinheit mit einem supraleitenden Magneten 17 zu einem Erzeugen eines starken und insbesondere konstanten Hauptmagnetfelds 18. Zudem weist das Magnetresonanzgerät 11 einen zylinderförmigen Patientenaufnahmebereich 14 zu einer Aufnahme eines Patienten 15 auf, wobei der Patientenaufnahmebereich 14 in einer Umfangsrichtung von der Magneteinheit 13 zylinderförmig umschlossen ist. Der Patient 15 kann mittels einer Patientenlagerungsvorrichtung 16 des Magnetresonanzgeräts 11 in den Patientenaufnahmebereich 14 geschoben werden. Die Patientenlagerungsvorrichtung 16 weist hierzu einen Patiententisch auf, der bewegbar innerhalb des Magnetresonanzgeräts 11 angeordnet ist.
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Die Magneteinheit 13 weist weiterhin eine Gradientenspuleneinheit 19 auf, die für eine Ortskodierung während einer Bildgebung verwendet werden. Die Gradientenspuleneinheit 19 wird mittels einer Gradientensteuereinheit 28 angesteuert. Des Weiteren weist die Magneteinheit 13 eine Hochfrequenzantenneneinheit 20, welche im gezeigten Fall als fest in das Magnetresonanzgerät 11 integrierte Körperspule ausgebildet ist, und eine Hochfrequenzantennensteuereinheit 29 zu einer Anregung einer Polarisation, die sich in dem von dem supraleitenden Magneten 17 erzeugten Hauptmagnetfeld 18 einstellt, auf. Die Hochfrequenzantenneneinheit 20 wird von der Hochfrequenzantennensteuereinheit 29 angesteuert und strahlt hochfrequente Hochfrequenz-Pulse in einen Untersuchungsraum, der im Wesentlichen von dem Patientenaufnahmebereich 14 gebildet ist, ein.
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Zu einer Steuerung des supraleitenden Magneten 17, der Gradientensteuereinheit 28 und der Hochfrequenzantennensteuereinheit 29 weist das Magnetresonanzgerät 11 eine Steuerungseinheit 24 auf. Die Steuerungseinheit 24 steuert zentral das Magnetresonanzgerät 11, wie beispielsweise das Durchführen von MR-Steuerungssequenzen. Zudem umfasst die Steuerungseinheit 24 eine nicht näher dargestellte Rekonstruktionseinheit zu einer Rekonstruktion von medizinischen Bilddaten, die während der Magnetresonanzuntersuchung erfasst werden. Das Magnetresonanzgerät 11 weist eine Anzeigeeinheit 25 auf. Steuerinformationen wie beispielsweise Steuerungsparameter, sowie rekonstruierte Bilddaten können auf der Anzeigeeinheit 25, beispielsweise auf zumindest einem Monitor, für einen Benutzer angezeigt werden. Zudem weist das Magnetresonanzgerät 11 eine Eingabeeinheit 26 auf, mittels derer Informationen und/oder Steuerungsparameter während eines Messvorgangs von einem Benutzer eingegeben werden können. Die Steuerungseinheit 24 kann die Gradientensteuereinheit 28 und/oder Hochfrequenzantennensteuereinheit 29 und/oder die Anzeigeeinheit 25 und/oder die Eingabeeinheit 26 umfassen.
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Das Magnetresonanzgerät 11 umfasst weiterhin eine Überwachungseinheit 33 und einen Energiespeicher 12. Der Energiespeicher 12 umfasst zumindest eines der folgenden Bauteile: eine Batterie, einen Akku, einen Superkondensator, eine Mikrobrennstoffzelle, ein Schwungrad. Der Energiespeicher 12 kann zumindest zwei Speichereinheiten 10a, 10b umfassen, wobei zumindest eine der zwei Speichereinheiten 10a, 10b redundant ist. Optional kann das Magnetresonanzgerät 11 einen Timer 23 umfassen. Die Überwachungseinheit 33 ist zudem zu einer Ausführung eines Verfahrens zu einem Herunterfahren eines supraleitenden Magneten eines Magnetresonanzgerätes ausgelegt. Hierzu weist die Überwachungseinheit 33 Computerprogramme und/oder Software auf, die direkt in einem nicht näher dargestellten Speichereinheit der Überwachungseinheit 33 ladbar sind, mit Programmmitteln, um ein Verfahren zu einem Herunterfahren eines supraleitenden Magneten eines Magnetresonanzgerätes auszuführen, wenn die Computerprogramme und/oder Software in der Überwachungseinheit 33 ausgeführt werden. Die Überwachungseinheit 33 weist hierzu einen nicht näher dargestellten Prozessor auf, der zu einer Ausführung der Computerprogramme und/oder Software ausgelegt ist. Alternativ hierzu können die Computerprogramme und/oder Software auch auf einem getrennt von der Steuerungseinheit 24 und/oder Überwachungseinheit 33 ausgebildeten elektronisch lesbaren Datenträger 21 gespeichert sein, wobei ein Datenzugriff von der Überwachungseinheit 33 auf den elektronisch lesbaren Datenträger 21 über ein Datennetz erfolgen kann.
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Das dargestellte Magnetresonanzgerät 11 kann selbstverständlich weitere Komponenten umfassen, die Magnetresonanzgeräte 11 gewöhnlich aufweisen. Eine allgemeine Funktionsweise eines Magnetresonanzgeräts 11 ist zudem dem Fachmann bekannt, so dass auf eine detaillierte Beschreibung der weiteren Komponenten verzichtet wird. Das Magnetresonanzgerät 11 ist somit zusammen mit der Überwachungseinheit 33 zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgelegt.
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Der supraleitende Magnet 17, die Überwachungseinheit 33, der Energiespeicher 12 und der optionale Timer 23 werden ebenfalls vom erfindungsgemäßen System 22 umfasst, welches System 22 Teil des Magnetresonanzgerätes 11 sein kann. Das System 22 kann auch separat vom Magnetresonanzgerät 11 installiert sein. Das System 22 kann mit dem Magnetresonanzgerät 11 verbunden sein. Das System 22 ist somit zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgelegt.
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Ein Verfahren zu einem Herunterfahren eines supraleitenden Magneten eines Magnetresonanzgerätes kann auch in Form eines Computerprogrammprodukts vorliegen, das das Verfahren auf die Überwachungseinheit 33 implementiert, wenn es auf der Überwachungseinheit 33 ausgeführt wird. Ebenso kann ein elektronisch lesbarer Datenträger 21 mit darauf gespeicherten elektronisch lesbaren Steuerinformationen vorliegen, welche zumindest ein solches eben beschriebenes Computerprogrammprodukt umfassen und derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers 21 in einer Überwachungseinheit 33 eines Systems 22 oder in einer Überwachungseinheit 33 eines Magnetresonanzgeräts 11 das beschriebene Verfahren durchführen.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zu einem Herunterfahren eines supraleitenden Magneten 17 eines Magnetresonanzgerätes 11. Das Verfahren wird typischerweise von der Überwachungseinheit 33 ausgeführt. Zu Beginn des Verfahrens erfolgt in Verfahrensschritt 110 die Bestimmung einer im Energiespeicher 12 gespeicherten Speicherenergie zu einem ersten Zeitpunkt. Im folgenden Verfahrensschritt 120 erfolgt die Ermittlung einer für das Herunterfahren erforderlichen Ramp-Energie, bevor in Verfahrensschritt 130 ein zweiter Zeitpunkt basierend auf der Speicherenergie und der Ramp-Energie bestimmt wird, zu welchem zweiten Zeitpunkt das Herunterfahren des supraleitenden Magneten 17 begonnen wird. Vorzugsweise beginnt mit dem Eintreten des zweiten Zeitpunktes das Herunterfahren des supraleitenden Magneten 17.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zu einem Herunterfahren eines supraleitenden Magneten 17 eines Magnetresonanzgerätes 11. Zu Beginn des Verfahrens S wird dabei ermittelt, ob der supraleitende Magnet 17 zusätzlich zum Energiespeicher 12 mit einer weiteren Energiequelle verbunden ist. Die Entscheidung 100 sieht dabei vor, dass bei Vorhandensein einer weiteren Energiequelle das Verfahren zu einem Herunterfahren eines supraleitenden Magneten 17 eines Magnetresonanzgerätes 11 vorzeitig beendet wird, also Verfahrensschritt E folgt, und die im Folgenden beschriebenen Verfahrensschritte nicht ausgeführt werden. Bei Absenz einer weiteren Energiequelle wird das Verfahren gemäß den folgenden Verfahrensschritten fortgeführt:
In Verfahrensschritt 110 erfolgt die Bestimmung einer von dem Energiespeicher 12 umfassten Speicherenergie zu einem ersten Zeitpunkt. Im folgenden Verfahrensschritt 120 erfolgt die Ermittlung einer für das Herunterfahren erforderlichen Ramp-Energie. Optional wird in einem zusätzlichen Verfahrensschritt 125 eine für eine Überwachung des Herunterfahrens erforderliche Ramp-Überwachungs-Energie ermittelt. Die Verfahrensschritte 110, 120 und 125 können zeitlich unabhängig voneinander und/oder zumindest teilweise gleichzeitig ausgeführt werden.
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In Verfahrensschritt 130 wird ein zweiter Zeitpunkt basierend auf der Speicherenergie und der Ramp-Energie bestimmt, zu welchem zweiten Zeitpunkt das Herunterfahren des supraleitenden Magneten 17 begonnen wird. Dabei kann eine Differenzenergie aus einer Differenz der Speicherenergie und der Ramp-Energie gebildet werden. Wurde in Verfahrensschritt 125 die Ramp-Überwachungs-Energie ermittelt, so kann in Verfahrensschritt 130 bei einer Differenzenergie, welche größer als die Ramp-Überwachungs-Energie ist, der zweite Zeitpunkt derart gewählt werden, dass der Energiespeicher 12 zum zweiten Zeitpunkt die Ramp-Energie und die Ramp-Überwachungs-Energie umfasst. Ist hingegen die Differenzenergie kleiner als die Ramp-Überwachungs-Energie, so kann der zweite Zeitpunkt in Verfahrensschritt 130 derart gewählt werden, dass der Energiespeicher 12 zum zweiten Zeitpunkt die Ramp-Energie umfasst.
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Optional beginnt mit dem Eintreten des zweiten Zeitpunktes in Verfahrensschritt 140 das Herunterfahren des supraleitenden Magneten 17. Insbesondere kann auch bei Absenz einer weiteren Energiequelle die Überwachungseinheit 33 nach der Bestimmung des zweiten Zeitpunktes, also nach Verfahrensschritt 130, abgeschalten werden und ein Timer 23 kann das Herunterfahren des supraleitenden Magneten 17, also Verfahrensschritt 140, triggern. Alternativ kann bei Absenz einer weiteren Energiequelle die Überwachungseinheit 33 nach Verfahrensschritt 100 instantan abgeschalten werden und das Herunterfahren des supraleitenden Magneten 17 kann von einem Timer 23 getriggert werden.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele 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.
