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Die Erfindung betrifft einen Magnetresonanztomographen mit einer Mehrzahl an Steuerungen und einer Kontrolleinrichtung sowie ein Verfahren zum Betrieb des Magnetresonanztomographen.
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Magnetresonanztomographen sind bildgebende Vorrichtungen, die zur Abbildung eines Untersuchungsobjektes Kernspins des Untersuchungsobjektes mit einem starken äußeren Magnetfeld ausrichten und durch ein magnetisches Wechselfeld zur Präzession um diese Ausrichtung anregen. Die Präzession bzw. Rückkehr der Spins aus diesem angeregten in einen Zustand mit geringerer Energie wiederum erzeugt als Antwort ein magnetisches Wechselfeld, das über Antennen empfangen wird.
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Mit Hilfe von magnetischen Gradientenfeldern wird den Signalen eine Ortskodierung aufgeprägt, die nachfolgend eine Zuordnung von dem empfangenen Signal zu einem Volumenelement ermöglicht. Das empfangene Signal wird dann ausgewertet und eine dreidimensionale bildgebende Darstellung des Untersuchungsobjektes bereitgestellt.
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Aufgrund der Komplexität des Systems ist dieses üblicherweise in Subsysteme wie Magneteinheit, Gradienteneinheit, Hochfrequenzeinheit und Bildrekonstruktion unterteilt, die üblicherweise eigene Steuerungen aufweisen, die zur Bilderfassung miteinander kommunizieren.
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Einzelne dieser Subsysteme steuern auch potenziell gefährliche Vorgänge, die nicht einfach unterbrochen werden dürfen bzw. die Steuerung nicht einfach abgeschaltet werden darf. Beispielsweise ist das Herauf- oder Herunterfahren des Magnetfeldes des supraleitenden Magneten wegen der gespeicherten Energien kritisch. Auch können dabei fließende Ströme bei fehlerhaften Bauteilen zu Folgeschäden an der ganzen Vorrichtung oder auch in der Umgebung führen. Üblicherweise werden daher derartige sicherheitskritische Vorgänge von und unter Überwachung durch Servicepersonal ausgeführt.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Bedienung eines Magnetresonanztomographen einfacher und sicherer zu gestalten.
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Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren nach Anspruch 10 gelöst.
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Der erfindungsgemäße Magnetresonanztomograph weist eine Mehrzahl an Steuerungen auf. Als Steuerungen werden dabei Prozessoren oder Logikschaltungen angesehen, die für einzelne Subsysteme, wie beispielsweise supraleitender, statischer Feldmagnet, Gradientenspulen oder Hochfrequenzsender die für eine Bilderfassung durch den Magnetresonanztomographen erforderlichen Signale bereitstellen und/oder überwachen. Als Steuerungen werden weiterhin Prozessoren und Logikschaltungen angesehen, die Magnetresonanzsignale erfassen und aufbereiten, wie die Steuerungen des bzw. der Empfänger und die Bildrekonstruktion. Als Steuerung kann weiterhin ein Prozessor angesehen werden, der die Aktivitäten der Subsysteme koordiniert und synchronisiert und/oder eine Bedienoberfläche für einen Nutzer bereitstellt.
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Der erfindungsgemäße Magnetresonanztomograph weist weiterhin eine Kontrolleinrichtung auf, die in Signalverbindung mindestens einer Steuerung steht. Die Signalverbindung kann beispielsweise durch eine Busstruktur, eine sternartige oder baumartige hierarchische Kommunikationsstruktur realisiert sein. Vorzugsweise weist die Kontrolleinrichtung selbst einen Prozessor und/oder eine Logikschaltung auf und ist permanent in Betrieb, um die anderen Steuerungen jederzeit zu überwachen. Die Kontrolleinrichtung ist ausgelegt, die Steuerung bzw. die Steuerungen kontrolliert herunterzufahren. Als kontrolliert heruntergefahren wird dabei insbesondere angesehen, dass die Kontrolleinrichtung das Herunterfahren der Steuerungen in Abhängigkeit von deren Zustand und/oder einem von au-ßen vorgegebenem Zustand ausführt. Als äußere Zustände können beispielsweise Zustand von Klimaanlage, Stromversorgung, Gebäude oder auch eine Bedieneingabe angesehen werden. Der Zustand der Steuerung kann beispielsweise die Stärke des Magnetfeldes oder Temperatur des supraleitenden Magneten, ein Fortschritt eines Herauf- oder Herunterfahrens des Magnetfeldes, der Zustand einer Antenne oder einer Leistungsendstufe des Senders oder der Gradientensteuerung sein.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum Betrieb des erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographen vorgesehen. Das Verfahren weist einen Schritt auf, ein Kontrollsignal durch die Kontrolleinrichtung zu empfangen. Dies kann beispielsweise ein Steuersignal eines Bedieners über eine Bedienoberfläche oder ein Bedienelement. Denkbar ist aber auch ein Signal durch eine Überwachungseinrichtung für den Magnetresonanztomographen oder die Umgebung, wie nachfolgend in den Unteransprüchen ausgeführt.
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In einem weiteren Schritt sendet die Kontrolleinrichtung ein Abschaltsignal an eine oder mehrere Steuerungen in Abhängigkeit von dem Kontrollsignal. Wird beispielsweise eine Unterbrechung einer externen Stromversorgung erkannt oder von dem Bediener ein Abschalten initiiert, so ergeht ein Abschaltsignal an alle Steuerungen, währen beispielsweise bei Ausfall der Kühlung ein Abschaltsignal auch nur an die Magnetsteuerung ergehen kann.
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In einem weiteren Schritt führt die Steuerung bzw. führen die Steuerungen den Abschaltvorgang aus. Bei der Magnetsteuerung kann dies beispielsweise ein Herunterfahren des supraleitenden Magneten sein, bei Störungen aber auch umgekehrt ein Unterbrechen des Herunterfahrens und Schließen der supraleitenden Brücke.
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In einem weiteren Schritt erfasst die Kontrolleinrichtung einen Zustand der Steuerung bzw. Steuerungen. Dies kann z.B. über einen Signalaustauch mit der Steuerung oder auch durch separate Sensoren erfolgen. Insbesondere erfasst die Kontrolleinrichtung, ob das Abschalten der Steuerung erfolgreich war oder ein korrektes Abschalten eventuell nicht möglich ist.
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In einem weiteren Schritt unterbricht die Kontrolleinrichtung eine Energieversorgung der Steuerung in Abhängigkeit von dem Zustand der Steuerung. Vorzugsweise erfolgt dies, wenn das Abschalten der Steuerung bzw. der Steuerungen erfolgreich war. Denkbar ist es aber auch, dass ein Abschalten durch Unterbrechung der Energieversorgung zwangsweise erfolgt, wenn das Abschalten durch die Steuerung nicht erfolgreich war, zu lange dauert oder durch ein Problem in der Steuerung Gefahr besteht.
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Auf vorteilhafte Weise bietet die Kontrolleinrichtung einen einzelnen, übergreifenden Kontrollpunkt an, über den der Magnetresonanztomograph ausgeschaltet bzw. heruntergefahren werden kann. Darüber hinaus wird durch die Berücksichtigung des Zustandes der einzelnen Steuerungen sichergestellt, dass durch das Herunterfahren kein vermeidbarer Schaden in der bzw. den Steuerungen, den kontrollierten Untereinheiten oder der Umgebung entsteht bzw. ein Schaden minimiert wird.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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In einer denkbaren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographen ist eine der Steuerung eine Magnetsteuerung. Als Magnetsteuerung wird dabei eine Steuerung bezeichnet, die den Zustand des supraleitenden Feldmagneten überwacht und steuert, insbesondere auch in der Lage ist, die Feldstärke des supraleitenden Magneten durch Herauf- und/oder Herunterfahren zu verändern. Diese Veränderung des Magnetfeldes erfolgt dabei automatisch in dem Sinne, dass keine permanente Überwachung durch eine Bedienperson erfolgt, vorzugsweise auch der Beginn und das Ende des Vorgangs ohne direkten Eingriff eines Bedieners erfolgt. Insbesondere kann die Veränderung zu einem vorbestimmten Zeitpunkt ohne Bedieneingriff automatisch gestartet werden. Denkbar ist es auch, dass eine Veränderung durch ein äußeres Ereignis angestoßen wird, beispielsweise, wenn die Magnetfeldstärke unter einen Schwellwert absinkt bzw. die damit verbundene Larmorfrequenz.
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Die Magnetsteuerung ist aufgrund der in dem Magneten gespeicherten Feldenergie besonders gefährdet. Insbesondere das Herauf- oder Herunterfahren des Feldmagneten ist hier kritisch, da hohe Ströme durch konventionelle Leiter und Bauelemente geleitet werden, sodass dies üblicherweise durch Servicetechniker durchgeführt wird. Eine automatische Magnetsteuerung erlaubt jedoch vorteilhafterweise, in Notfällen wie Kühlungsausfall oder zum Abstimmen der Larmorfrequenz insbesondere bei Niederfeldsystemen durch selbsttätige Vorgänge die Bedienung zu erleichtern.
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In einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographen ist die Magnetsteuerung ausgelegt, auf ein Signal der Kontrolleinrichtung den supraleitenden Magneten zu quenchen, ein Herauf- oder Herunterfahren zu stoppen oder den Magneten von einer Energieversorgung zu trennen. Das Signal kann beispielsweise zeitabhängig sein oder abhängig von einem Sensor oder einer Messung von der Kontrolleinrichtung an die Magnetsteuerung ergehen. Denkbar wäre als Sensor eine Überwachung der Kühlung, einer externen Stromversorgung, eines Feuermelders und/oder eine Frequenzmessung.
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Auf vorteilhafte Weise ist der erfindungsgemäße Magnetresonanztomograph in der Lage, in Abhängigkeit von dem aktuellen Zustand bzw. Aktivität des Magneten bzw. der Magnetfeldsteuerung und einem weiteren Signal wie einem Warnsignal über eine äußere Zustandsänderung eine Aktion vorzunehmen, die eine Gefahr minimiert oder beseitigt.
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In einer denkbaren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographen weist dieser einen Rauchmelder in Signalverbindung mit der Kontrolleinrichtung auf. Die Kontrolleinrichtung ist ausgelegt, auf bzw. in Abhängigkeit von einem Signal des Rauchmelders eine oder mehrere der Steuerungen herunterzufahren. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Signal um ein Warnsignal, mit dem der Rauchmelder das Vorhandensein von Rauch mitteilt. Vorzugsweise ist dabei die Kontrolleinrichtung ausgelegt, zumindest die Steuerung herunterzufahren, von der eine mögliche Ursache des von dem Rauchmelder detektierten Rauchs gesteuert wird. Denkbar ist es aber auch, dass alle Steuerungen heruntergefahren werden, nur jene Steuerungen, die potenziell gefährliche System kontrollieren und/oder nur Steuerungen, deren gesteuerte System schnell wieder hochfahrbar sind, d.h. in weniger als 1 min, 10 min. oder einer Stunde.
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Auf vorteilhafte Weise behebt die erfindungsgemäße Kontrolleinrichtung die Ursache der Rauchbildung und/oder minimiert Folgeschäden.
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In einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographen ist der Rauchmelder ausgelegt, eine Magnetsteuerung des Magnetresonanztomographen zu überwachen. Darunter ist zu verstehen, dass der Rauchmelder so angeordnet ist, dass er von der Magnetsteuerung ausgehenden Rauch im Störfall detektieren kann, beispielsweise indem der Rauchmelder in einem Gehäuse oder Kabinett der Magnetsteuerung angeordnet ist. Es ist aber auch denkbar, dass Kanäle oder Öffnungen mittels passiver Konvektion oder durch aktiven Fluidstrom Rauch von der Magnetsteuerung zu dem Rauchmelder transportieren.
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Da in konventionellen Magnetresonanztomographen ein Herauf- oder Herunterfahren des Magneten unter Überwachung von Servicepersonal erfolgt, sind für die erforderlichen Stromquellen automatische Überwachungen nicht erforderlich. Die erfindungsgemäße Kontrolleinrichtung mit dem Rauchmelder im Einzugsbereich der Magnetsteuerung hingegen erlaubt es, derartige Vorgänge automatisiert ohne Personal auszuführen, ohne die Sicherheit zu reduzieren.
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In einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographen ist die Kontrolleinrichtung ausgelegt, die Magnetsteuerung bei einem Signal des Rauchmelders nicht herunterzufahren, wenn die Magnetsteuerung in einem stromlosen Zustand ist. Als stromloser Zustand wird es dabei angesehen, wenn die Magnetsteuerung von dem Stromfluss durch den supraleitenden Feldmagneten insofern abgekoppelt ist, dass der durch den supraleitenden Feldmagneten kreisende Strom nicht durch die Magnetsteuerung fließt, diese also insbesondere nicht in einem Ramp-Up oder Ramp-Down des supraleitenden Feldmagneten involviert ist. Die ist üblicherweise der Fall, wenn der supraleitende Schalter/Kontakt die Windungen des supraleitenden Magneten kurschließt und den statischen, supraleitenden Kreisstrom zur Erzeugung des statischen Magnetfeldes B0 nur innerhalb des Magneten kreisen lässt. Als Herunterfahren der Magnetsteuerung wird hierbei auch das Herunterfahren des supraleitenden Magneten durch verringern des durch ihn fließenden Stromes (Ramp-Down) angesehen, dass im Notfall zur Beschleunigung auch ein Quenchen des Feldmagneten umfassen kann.
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Die Magnetsteuerung ist besonders gefährdet, wenn der Strom des supraleitenden Feldmagneten mit Beträgen bis zu einigen Hundert Ampere während des Herauf- oder Herunterfahrens (Ramp-Up, Ramp-Down) durch verlustbehaftete konventionelle Leitungen und Bauelemente der Magnetsteuerung geführt werden muss, die bei Versagen dann eine Brandgefahr darstellen. Das Herauffahren des supraleitenden Feldmagneten ist jedoch aufwändig und erfordert Zeiträume von Stunden bis zu Tagen. Ist der supraleitende Feldmagnet im statischen Zustand und die supraleitende Wicklung intern durch einen supraleitenden Kontakt kurzgeschlossen, so ist das Risiko für einen Kurzschluss mit Brandgefahr in der Magnetsteuerung erheblich reduziert, sodass es von Vorteil sein kann, die Magnetsteuerung und insbesondere den Magneten nicht herunterzufahren bzw. in einen feld- und energiefreien Zustand zu bringen
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In einer denkbaren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographen ist die Kontrolleinrichtung ausgelegt, eine Energieversorgung einer oder mehrerer Steuerungen zu unterbrechen. Dazu kann die Kontrolleinrichtung beispielsweise in Signalverbindung mit Schützen, Relais oder anderen Schaltern stehen, mittels derer die Energieversorgung der jeweiligen Steuerung verbunden ist.
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Auf vorteilhafte Weise stellt eine unterbrochene Energieversorgung sicher, dass ein Energieverbrauch im Ruhezustand des Magnetresonanztomographen minimiert wird und im Fehlerfall eine Gefahr durch den Magnetresonanztomographen.
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In einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographen weist der Magnetresonanztomograph eine unterbrechungsfreie Energieversorgung auf. Die unterbrechungsfreie Energieversorgung ist elektrisch mit der Kontrolleinrichtung verbunden und versorgt diese zumindest bei einem Ausfall einer externen Stromversorgung mit Strom bzw. Energie und stellt so eine permanente Funktion der Kontrolleinrichtung sicher. Vorzugsweise ist die unterbrechungsfreie Energieversorgung dabei auch ausgelegt, die Steuerungen solange mit Energie zu versorgen, dass ein kontrolliertes Abschalten durch die Kontrolleinrichtung möglich ist.
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Auf vorteilhafte Weise stellt die unterbrechungsfreie Energieversorgung eine permanente Überwachung durch die Kontrolleinrichtung auch bei Stromausfall sicher.
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In einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Schritte des Aussendens eines Abschaltsignals bis hin zum Schritt des Unterbrechens einer Energieversorgung für eine Mehrzahl an Steuerungen wiederholt. Mit anderen Worten, die Kontrolleinrichtung führt das Verfahren für mehrere Steuerungen durch, wobei dies sequenziell, parallel oder auch in einer Mischform erfolgen kann. Eine parallele Ausführung reduziert dabei die gesamte Ausführungszeit, während eine sequentielle Ausführung eine vorbestimmte Abfolge aufweisen kann und somit funktionale Abhängigkeiten der Steuerungen berücksichtigen kann.
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Auf vorteilhafte Weise wird so auch das Abschalten mehrerer oder aller Systeme eines Magnetresonanztomographen unterstützt.
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In einer denkbaren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens empfängt die Kontrolleinrichtung als Steuersignal ein Warnsignal eines Rauchmelders.
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Durch das Signal des Rauchmelders kann auf vorteilhafte Weise ein möglicher Brand erkannt und weiterer Schaden durch ein gezieltes Abschalten minimiert werden.
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Es ist dabei denkbar, dass die Kontrolleinrichtung zunächst überprüft, ob die Magnetsteuerung in einem Ramp-Vorgang ist, damit von hohen und potentiell branderzeugenden Strömen durchflossen wird, und nur dann die Kontrolleinrichtung ein Abschaltsignal an die Magnetsteuerung sendet. Somit kann vermieden werden, dass beispielsweise bei einem Fehlalarm durch Staub oder Zigarettenrauch der in statischem Zustand mit geschlossenem, supraleitendem Stromkreis nicht brandgefährliche supraleitende Feldmagnet zeitaufwändig herunter- und anschließend wieder heraufgefahren werden muss
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In einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens empfängt die Kontrolleinrichtung als Steuersignal eine Eingabe einer Bedienperson über ein Eingabegerät. Beispielsweise kann über eine Bedienoberfläche, aber auch über einen Notabschaltknopf ein Abschalten des Magnetresonanztomographen eingeleitet und durch das Verfahren von der Kontrolleinrichtung ausgeführt werden. Denkbar wäre aber auch ein Steuersignal über eine Fernbedienungseinrichtung, z.B. über ein Kommunikationsnetzwerk, oder eine Zeitschaltvorrichtung zu einer vorbestimmten Zeit.
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Auf vorteilhafte Weise macht das erfindungsgemäße Verfahren die Bedienung einfacher und sicherer.
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In einer denkbaren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist eine Steuerung eine Steuerung eine Teilsteuerung auf. Als Teilsteuerung im Sinne der Erfindung wird dabei eine Einheit angesehen, die ausgelegt ist, selbstständig Vorgänge mittels von ihr gesteuerten Funktionen bzw. Funktionselemente oder Aktoren auszuführen und einen Zustand der Teilsteuerung selbst oder der untergeordneten Einheiten der Steuerung zu signalisieren. Die Teilsteuerung steht dazu vorzugsweise in Signalverbindung mit der Steuerung, um den Zustand zu melden und/oder Steuersignale von der übergeordneten Steuerung zu empfangen. In einem Schritt des Verfahrens sendet die Steuerung ein Abschaltsignal an die Teilsteuerung. In einem weiteren Schritt führt die Teilsteuerung einen Abschaltvorgang in Abhängigkeit von dem Abschaltsignal aus. Mit anderen Worten erhält die Teilsteuerung ein von der Steuerung über die Signalverbindung einen Befehl oder ein Kommando, dass sie veranlasst, den Abschaltvorgang zu starten. Als Abschaltvorgang wird dabei insbesondere ein Vorgang angesehen, die der Teilsteuerung untergeordneten Einheiten in einen Zustand geringeren Energieverbrauchs zu versetzen und/oder in einen Sicherheitszustand, in dem das Risiko für Folgeschäden für Umgebung und den Magnetresonanztomographen minimiert ist. Dies kann auch ein Trennen von einer Energieversorgung umfassen. Bei dem Abschaltvorgang können von der Teilsteuerung auch Daten in einem nichtflüchtigen Speicher gesichert werden, die eine spätere Wiederinbetriebnahme beschleunigen.
In einem weiteren Schritt erfasst die Steuerung einen Zustand der Teilsteuerung und stellt in Abhängigkeit von dem Zustand der Teilsteuerung einen eigenen Zustand der Steuerung ein. Vorzugsweise überprüft dabei die Steuerung, ob die Teilsteuerung den Abschaltvorgang bereits erfolgreich ausgeführt hat und nimmt erst dann einen Zustand ein bzw. meldet diesen an die Kontrolleinrichtung, in dem die Steuerung selbst von der Kontrolleinrichtung abgeschaltet werden kann.
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Auf vorteilhafte Weise kann so die Kontrolleinrichtung auch komplexe und hierarchische Systeme aus Steuerungen und Teilsteuerungen sicher herunterfahren bzw. abschalten.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemä-ßen Magnetresonanztomographen;
- 2 eine schematische Darstellung von Steuerungen und der erfindungsgemäßen Kontrolleinrichtung eines erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographen mit ihren Signalverbindungen;
- 3 einen schematischen Ablaufplan einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographen 1.
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Die Magneteinheit 10 weist einen Feldmagneten 11 auf, der ein statisches Magnetfeld B0 zur Ausrichtung von Kernspins von Proben bzw. des Patienten 100 in einem Aufnahmebereich erzeugt. Der Aufnahmebereich zeichnet sich durch ein äußerst homogenes statisches Magnetfeld B0 aus, wobei die Homogenität insbesondere die Magnetfeldstärke bzw. den Betrag betrifft. Der Aufnahmebereich ist nahezu kugelförmig und in einem Patiententunnel 16 angeordnet, der sich in einer Längsrichtung 2 durch die Magneteinheit 10 erstreckt. Eine Patientenliege 30 ist in dem Patiententunnel 16 von der Verfahreinheit 36 bewegbar. Üblicherweise handelt es sich bei dem Feldmagneten 11 um einen supraleitenden Magneten, der magnetische Felder mit einer magnetischen Flussdichte von bis zu 3T, bei neuesten Geräten sogar darüber, bereitstellen kann. Für geringere Feldstärken können jedoch auch Permanentmagnete oder Elektromagnete mit normalleitenden Spulen Verwendung finden.
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Weiterhin weist die Magneteinheit 10 Gradientenspulen 12 auf, die dazu ausgelegt sind, zur räumlichen Differenzierung der erfassten Abbildungsbereiche in dem Untersuchungsvolumen dem Magnetfeld B0 variable Magnetfelder in drei Raumrichtungen zu überlagern. Die Gradientenspulen 12 sind üblicherweise Spulen aus normalleitenden Drähten, die zueinander orthogonale Felder in dem Untersuchungsvolumen erzeugen können.
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Die Magneteinheit 10 weist ebenfalls eine Körperspule 14 auf, die dazu ausgelegt ist, ein über eine Signalleitung zugeführtes Hochfrequenzsignal in das Untersuchungsvolumen abzustrahlen und von dem Patient 100 emittierte Resonanzsignale zu empfangen und über eine Signalleitung abzugeben.
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Eine Steuereinheit 20 versorgt die Magneteinheit 10 mit den verschiedenen Signalen für die Gradientenspulen 12 und die Körperspule 14 und wertet die empfangenen Signale aus.
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So weist die Steuereinheit 20 eine Gradientenansteuerung 21 auf, die dazu ausgelegt ist, die Gradientenspulen 12 über Zuleitungen mit variablen Strömen zu versorgen, welche zeitlich koordiniert die erwünschten Gradientenfelder in dem Untersuchungsvolumen bereitstellen.
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Weiterhin weist die Steuereinheit 20 eine Hochfrequenzeinheit 22 auf, die ausgelegt ist, einen Hochfrequenz-Puls mit einem vorgegebenen zeitlichen Verlauf, Amplitude und spektraler Leistungsverteilung zur Anregung einer Magnetresonanz der Kernspins in dem Patienten 100 zu erzeugen. Dabei können Pulsleistungen im Bereich von Kilowatt erreicht werden. Die Anregungspulse können über die Körperspule 14 oder auch über eine lokale Sendeantenne in den Patienten 100 abgestrahlt werden.
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Auf dem Patienten 100 ist eine Lokalspule 50 angeordnet, die über eine Anschlussleitung 33 mit der Hochfrequenzeinheit 22 verbunden ist.
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Eine Magnetsteuerung 24 überwacht den Feldmagneten 11. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Magnetsteuerung 24 auch ausgelegt, das Feld B0 des supraleitenden Magneten gesteuert hinauf und herunter zu fahren.
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Eine Steuerung 23 kommuniziert über einen Signalbus 25 mit der Gradientensteuerung 21, der Hochfrequenzeinheit 22 und der Magnetsteuerung 24 und koordiniert deren Aktivitäten insbesondere bei der Bilderfassung.
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Die Steuereinheit 20 weist weiterhin eine Kontrolleinrichtung 60 auf, die in Signalverbindung mit einer oder mehrerer der Steuereinheiten wie Gradientensteuerung 21, der Hochfrequenzeinheit 22 und der Magnetsteuerung 24 steht.
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Zumindest ein Rauchmelder 63 ist so angeordnet, dass er eine Rauchentwicklung in der Magnetsteuerung 24 erfassen kann und über eine Signalverbindung an die Kontrolleinrichtung 60 weitergibt.
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In 2 sind die Steuerungen und ihre Signalverbindungen näher dargestellt.
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Die Steuerung 23 ist mit der Gradientensteuerung 21, der Hochfrequenzeinheit 22 bzw. deren Steuerung, und der Magnetsteuerung 24 in Signalverbindung. Üblicherweise handelt es sich dabei um elektrische Verbindungen, denkbar sind aber auch beispielsweise optische Verbindungsleitungen. Anstelle des in 1 dargestellten Signalbusses 25 sind auch Punktzu-Punkt-Verbindungen wie in 2 dargestellt oder auch andere Netzwerktopologien, wie z.B. ein Ring, denkbar. Die Steuerung 23 koordiniert bzw. synchronisiert und überwacht auf diese Weise eine Magnetresonanzuntersuchung. Dabei muss die Verzögerung der Signalübertragung möglichst gering und konstant oder zumindest vorhersehbar sein. Aus Sicherheitsgründen muss auch durch die Signalverbindung eine zuverlässige Übertragung erfolgen, dies kann teilweise auch durch höhere Protokollebenen der logischen Signalübertragung erfolgen.
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In 2 steht beispielhaft auch die Kontrolleinrichtung 60 über separate Signalverbindungen sternförmig mit der Steuerung 23, der Gradientensteuerung 21 der Hochfrequenzeinheit 22 bzw. deren Steuerung und der Magnetsteuerung 24 in Signalverbindung. Eine derartige sternförmige Topologie stellt vorzugsweise sicher, dass die Verbindungen sich nicht gegenseitig durch einen einzelnen Fehler blockieren können. Es wäre aber auch möglich, dies durch geeignete Übertragungsprotokolle und/oder Redundanzen der Signalverbindungen bereitzustellen.
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Die Kontrolleinrichtung 60 steht auch mit einem Bedienelement 64 in Signalverbindung, hier beispielhaft als Notausschaltknopf dargestellt. Denkbar sind auch andere bzw. mehrere Bedienelemente wie Tastaturen oder gar graphische Bedienoberflächen oder Fernbedienvorrichtungen mit Anbindung an ein Kommunikationsnetz. Über die die Kontrolleinrichtung 60 kann ein Bediener von einer zentralen Stelle und mit minimalem Aufwand ein koordiniertes und sicheres Herunterfahren des Magnetresonanztomographen 1 veranlassen.
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Die Kontrolleinrichtung 60 steht weiterhin mit einem Rauchmelder 63 in Signalverbindung, der eine Rauchentwicklung an der Magnetsteuerung 24 erkennen kann, die wegen der hohen Ströme beim Herauf- oder Herunterfahren des Feldmagneten 11 besonders gefährdet ist und bei einer Automatisierung dieser Vorgänge besonders überwacht werden muss. Im Fehlerfall kann die Kontrolleinrichtung 60 auch hier für ein sicheres Herunterfahren der Magnetsteuerung 24 und geg. Falls des gesamten Magnetresonanztomographen sorgen. Möglich wären auch weitere Signalverbindungen der Kontrolleinrichtung 60 zu anderen Sensoren für Umgebungsbedingungen, die beispielsweise zu hohe Temperaturen, einen Ausfall eines externen Energieversorgungsnetztes oder einer Kühlung signalisieren können und die dann zu einer Sicherheitsabschaltung durch die Kontrolleinrichtung 60 führen.
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Die Kontrolleinrichtung 60 erhält Energie von einer Energieversorgung 61. Diese ist vorzugsweise unterbrechungsfrei, sodass die Kontrolleinrichtung 60 immer, auch bei externen Unterbrechungen, in der Lage ist, eine sichere Abschaltung des Magnetresonanztomographen 1 auszuführen. Vorzugsweise ist die unterbrechungsfreie Energieversorgung auch in der Lage, die anderen Steuerungen für die Dauer der Abschaltung mit Energie zu versorgen. In einer Ausführungsform ist die Kontrolleinrichtung 60 auch in Verbindung mit einem Schalter, beispielsweise einem Hauptschütz 62, mit dem eine Energieversorgung der übrigen Steuerungen und Komponenten des Magnetresonanztomographen 1, die nicht im Ruhezustand erforderlich sind oder auch eine potentielle Gefahr darstellen, unterbrochen werden kann. Dies erfolgt vorzugsweise nachdem die Kontrolleinrichtung 60 die Steuerungen geordnet heruntergefahren hat, kann aber auch bei einer Notabschaltung unmittelbar stattfinden.
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Weiterhin ist es denkbar, dass die Kontrolleinrichtung 60 auch ausgelegt ist, über die Signalverbindung zu einer oder mehreren Steuerungen einen Reset dieser Steuerungen zu bewirken. Denkbar wäre es beispielsweise, dass die Kontrolleinrichtung im Sinne eines Watchdog auch Nachrichten von den einzelnen Steuerungen über die Signalverbindungen erhält und diese bei Ausbleiben der Nachrichten nach einer vorbestimmten Dauer zurücksetzt.
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In einer denkbaren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kontrolleinrichtung 60 ist die Kontrolleinrichtung 60 auch ausgelegt, ein Protokoll bzw. ein Logfile über ausgewählte oder alle Aktivitäten in einem über eine Schnittstelle auslesbaren Speicher anzulegen. So kann beispielsweise über eine Bedienschnittstelle festgestellt werden, ob während eines Stromausfalls der Feldmagnet 11 heruntergefahren werden musste.
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In 3 ist ein schematischer Ablaufplan einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.
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In einem Schritt S10 empfängt die Kontrolleinrichtung 60 eines Kontrollsignal über eine Signalverbindung. Das Kontrollsignal kann beispielsweise von einer Bedienoberfläche, einem Eingabegerät bzw. Bedienelement wie einem Notaus-Taster 64 oder einem Sensor wie einem Rauchmelder 63 über die Signalverbindung an die Kontrolleinrichtung 60 gesendet werden.
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In einem Schritt S20 sendet die Kontrolleinrichtung 60 in Abhängigkeit von dem Kontrollsignal ein Abschaltsignal an eine Steuerung oder auch mehrere Steuerungen des Magnetresonanztomographen 1. Das Abschaltsignal kann beispielsweise ein analoges Signal, ein logischer Pegel oder eine digital codierte Information sein. Die Kontrolleinrichtung 60 ist dabei vorzugsweise in einer nachprüfbaren Weise realisiert in dem Sinne, dass deterministisch die Funktionsweise verifiziert werden kann. Dies kann beispielsweise durch eine analoge Schaltung realisiert sein, eine fest verdrahtete Logik, eine programmierbare Logikschaltung oder durch ein geeignetes Soft- und Hardwaredesign, die eine entsprechende Überprüfung ermöglichen.
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Es ist dabei auch denkbar, dass die Kontrolleinrichtung 60 weitere Zustandsparameter oder Sensoren überprüft, bevor ein Abschaltsignal an die Steuerung ausgesendet wird. Beispielsweise ist es in einem Schritt S21 denkbar, dass die Kontrolleinrichtung bei einem Signal des Rauchmelders 63 an der Magnetsteuerung 24 überprüft, ob die Magnetsteuerung 24 gerade einen Ramp-Up oder Ramp-Down ausführt und stromdurchflossen ist. Nur dann besteht erhöhte Brandgefahr, während der ein Herauf- und Herunterfahren des supraleitenden Feldmagneten 11 im Rahmen einer Notabschaltung einen erheblichen Zeitaufwand bedeutet. Ist die Magnetsteuerung 24 in diesem Sinne stromlos, kann es daher vorteilhaft sein, kein Abschaltsignal an die Magnetsteuerung 24 zu senden.
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In einem weiteren Schritt S30 des erfindungsgemäßen Verfahrens empfängt die Steuerung das Abschaltsignal der Kontrolleinrichtung 60 über die Signalverbindung und führt einen Abschaltvorgange in Abhängigkeit von dem Abschaltsignal aus. In Abhängigkeit bedeutet dabei insbesondere, dass eine Kausalität zwischen Abschaltsignal und Ausführung des Abschaltens in der Steuerung vorliegt. Vorzugsweise erfolgt das Abschalten auch zeitlich unmittelbar, d.h. dass keine weiteren, für das Abschalten nicht mehr erforderlichen oder dieses verzögernde Aktivitäten mehr von der Steuerung ausgeführt werden.
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In einem weiteren Schritt S40 des erfindungsgemäßen Verfahrens erfasst die Kontrolleinrichtung 60 einen Zustand der Steuerung. Dies kann beispielsweise durch ein Signal oder eine Nachricht über die Signalverbindung zwischen Kontrolleinrichtung 60 und der Steuerung erfolgen. Denkbar ist es aber auch, dass die Steuerung 23 der Steuereinheit 20 des Magnetresonanztomographen 1 zentral die Zustände der Gradientensteuerung 21, der Hochfrequenzeinheit 22 oder der Magnetsteuerung 24 und möglicher anderer Steuerungen erfasst und zu einem Systemzustand koordiniert, der über eine Signalverbindung an die Kontrolleinrichtung 60 weitergeleitet wird.
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In einem weiteren Schritt S50 unterbricht die Kontrolleinrichtung 60 eine Energieversorgung 61 der zuvor mit einem Abschaltsignal zum Abschalten angehaltenen Steuerung in Abhängigkeit von dem Zustand der Steuerung. Dies kann beispielsweise durch einen Hauptschütz 62 erfolgen. Vorzugsweise erfolgt das Abschalten der Energieversorgung 61 erst dann, wenn die Steuerung ein ordnungsgemäßes und/oder vollständiges Abschalten signalisiert hat und in einem Zustand ist, der ein Unterbrechen der Energieversorgung erlaubt, ohne die Sicherheit des Magnetresonanztomographen oder gespeicherter Daten zu gefährden. Es ist aber auch denkbar, dass bei einem kritischen Zustand, durch den die Umgebung gefährdet würde, die Unterbrechung der Energieversorgung unmittelbar erfolgt.
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Die Schritte S20 vom Aussenden eines Abschaltsignals bis zu Schritt S50, dem Unterbrechen einer Energieversorgung, können auch für mehrere Steuerungen nacheinander oder vorzugsweise zur Beschleunigung des Vorgangs zeitlich verschränkt für eine Mehrzahl an Steuerungen widerholt werden, beispielsweise für Gradientensteuerung 21, Hochfrequenzeinheit 22 und die Magnetsteuerung 24.
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Es ist auch denkbar, dass die bzw. eine der Steuerungen, die von der Kontrolleinrichtung 60 in dem erfindungsgemäßen verfahren abgeschaltet werden, selbst wieder Teilsteuerungen in Untereinheiten aufweist, die mit der übergeordneten Steuerung in Signalverbindung stehen. Die übergeordnete Steuerung sendet dann ihrerseits, nachdem sie in Schritt S20 das Abschaltsignal empfangen hat, in einem Schritt S22 ein Abschaltsignal an die Teilsteuerung. Diese führt dann entsprechend in einem Schritt S31 ein Abschalten für die von ihr kontrollierten Systeme. Die übergeordnete Steuerung erfasst in einem Schritt S41 einen Zustand der Teilsteuerung und stellt in Abhängigkeit von dem Zustand der Teilsteuerung einen Zustand der Steuerung ein. Vorzugsweise wird in dem Schritt S41 überprüft, ob die untergeordnete Teilsteuerung bereits abgeschaltet ist. Es ist aber auch denkbar, dass die übergeordnete Steuerung den Fortschritt beim Abschalten überwacht oder auf diese Weise Probleme erkennt. Die übergeordnete Steuerung kann dann die Zustände konsolidieren bzw. zu einem eigenen Gesamtzustand zusammenfassen, der in Schritt S40 an die Kontrolleinrichtung gesendet wird. Dabei ist es denkbar, dass beispielsweise bei einer sicherheitstechnisch unkritischen Teilsteuerung die übergeordnete Steuerung, deren Abschalten sich verzögert, einen Zustand „bedingt abschaltbar“ einnimmt, bei dem eine Notabschaltung und Unterbrechung der Energieversorgung ohne Folgeschäden oder Gefährdung der Umgebung erfolgen kann.
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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.
