DE10219767B4 - Kernspintomographiegerät mit einer vakuumvergossenen Körperspule - Google Patents

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Abstract

Kernspintomographiegerät, aufweisend einen Magnetkörper (1), umgeben von einer Magnethülle (12), die einen Innenraum umgibt und begrenzt, wobei sich in diesem Innenraum ein Gradientenspulensystem (2) und in diesem wiederum ein eine HF-Antenne und ein Tragrohr aufweisende vakuumvergossene Körperspule (28) als innerer Kapselungszylinder befinden, und die Magnethülle (12) und das Gradientenspulensystem (2) von der Körperspule (28) und einer Blende (29) an den Stirnseiten und im Innenraum (21) sowohl optisch als auch akustisch abgeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Körperspule (28) so gegossen ist, dass sie bei gleichzeitig trichterförmiger Aufweitung im oberen Bereich an einer oder an beiden Stirnseiten über die Gradientenspule hinaus verlängert ist und Funktionselemente (22, 23) aufweist, die mit der Körperspule (28) zu einer Einheit vergossen sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf die Kernspintomographie (Synonym: Magnetresonanztomographie; MRT) wie sie in der Medizin zur Untersuchung von Patienten Anwendung findet. Dabei bezieht sich die vorliegende Erfindung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 auf ein Kernspintomographiegerät, dessen Trägerrohr der Körperspule (engl.: Body-Coil) durch Vakuumguss- bzw. Vakuumdruckguss-Verfahren erzeugt wird, siehe DE 198 38 390 A1 .
  • Die MRT basiert auf dem physikalischen Phänomen der Kernspinresonanz und wird als bildgebendes Verfahren seit über 15 Jahren in der Medizin und in der Biophysik erfolgreich eingesetzt. Bei dieser Untersuchungsmethode wird das Objekt einem starken, konstantem Magnetfeld ausgesetzt. Dadurch richten sich die Kernspins der Atome in dem Objekt, welche vorher regellos orientiert waren, aus. Hochfrequenzwellen können nun diese "geordneten" Kernspins zu einer bestimmten Schwingung anregen. Diese Schwingung erzeugt in der MRT das eigentliche Messsignal, welches mittels geeigneter Empfangsspulen aufgenommen wird. Durch den Einsatz inhomogener Magnetfelder, erzeugt durch Gradientenspulen, kann dabei das Messobjekt in alle drei Raumrichtungen räumlich kodiert werden. Das Verfahren erlaubt eine freie Wahl der abzubildenden Schicht, wodurch Schnittbilder des menschlichen Körpers in allen Richtungen aufgenommen werden können. Die MRT als Schnittbildverfahren in der medizinischen Diagnostik, zeichnet sich in erster Linie als "nicht-invasive" Untersuchungsmethode durch ein vielseitiges Kontrastvermögen aus. Die MRT verwendet heute Anwendungen mit hoher Gradientenleistung, die bei Messzeiten in der Größenordnung von Sekunden und Minuten eine exzellente Bildqualität ermöglichen.
  • Die ständige technische Weiterentwicklung der Komponenten von MRT-Geräten, und die Einführung schneller Bildgebungssequenzen eröffnete der MRT immer mehr Einsatzgebiete in der Medizin. Echtzeitbildgebung zur Unterstützung der minimalinvasiven Chirurgie, funktionelle Bildgebung in der Neurologie und Perfussionsmessung in der Kardiologie sind nur einige wenige Beispiele.
  • 5 zeigt einen schematischen Schnitt durch ein MRT-Gerät nach Stand der Technik. Der Schnitt zeigt weitere Komponenten des Innenraums den der Grundfeldmagnet 1 umschließt. Der Grundfeldmagnet 1 enthält supraleitende Magnetspulen die sich in flüssigem Helium befinden und ist von einer Magnethülle 12 in Form eines zweischaligen Kessels umgeben. Für eine Konstanthaltung der Temperatur ist der außen an der Magnethülle 12 angebrachte sogenannte Kaltkopf 15 verantwortlich. In dem von der Magnethülle 12 (auch Magnetgefäß genannt) umschlossenen Innenraum ist über Tragelemente 7 die Gradientenspule 2 konzentrisch eingehängt. Im Innern der Gradientenspule 2 ist wiederum ein Tragrohr mit der darauf aufgebrachten Hochfrequenz-Antenne ebenfalls konzentrisch eingebracht. Tragrohr und HF-Antenne werden im Folgenden als HF-Resonator oder als "Körperspule" (engl.: Body-Coil, BC) 13 bezeichnet. Gradientenspule 2 und Körperspule 13 stellen somit zwei ineinandergeschobene Zylinder dar, deren radialer Abstand – in Form eines Luftspalts – nur etwa 3cm beträgt. Die HF-Antenne hat die Aufgabe, die von einem Leistungssender abgegebenen HF-Pulse in ein magnetisches Wechselfeld zur Anregung der Atomkerne des Patienten 18 umzusetzen und anschließend das von dem präzedierenden Kernmoment ausgehende Wechselfeld in eine dem Empfangszweig zugeführte Spannung zu wandeln. Der obere Teil der Körperspule 13 ist über eine aus designtechnischen Gründen trichterförmige Verkleidung 29 mit der Magnethülle 12 mechanisch verbunden. An den unteren Teil der Körperspule 13 sind angrenzend sogenannte Zungen 30 montiert (siehe 6) über die die Körperspule 13 wiederum über eine Verkleidung 29 sowie mittels Tragelementen 7 mit dem unteren Teil der Mag nethülle 12 mechanisch verbunden ist. Die Zungen 30 sowie die Körperspule 13 sind mit Liegenschienen 33 mechanisch verstärkt. Unter Umständen werden zur Körperspule 13 die Zungen 30 hinzugerechnet. Der Patient 18 wird auf einer Patientenliege 19 über Gleitschienen 17 in die Öffnung bzw. den Innenraum des Systems eingefahren. Die Patientenliege ist auf einem vertikal verstellbaren Tragrahmen 16 gelagert.
  • Die Gradientenspule 2 besteht ebenfalls aus einem Tragrohr 6 das auf der Außenseite drei Teilwicklungen (Teilspulen) aufweist, die ein dem jeweils eingeprägten Strom proportionales, räumlich jeweils zueinander senkrechtes Gradientenfeld erzeugen. Auf der Innenseite des Tragrohrs 6 ist ein sogenannter Hochfrequenzschirm (HF-Schirm) 20 aufgebracht, der die Teilspulen gegen das Hochfrequenzfeld der HF-Antenne abschirmt. Wie in 7 dargestellt umfaßt die Gradientenspule 2 eine x-Spule 3, eine y-Spule 4 und eine z-Spule 5, die jeweils um das Tragrohr 6 gewickelt sind und so ein Gradientenfeld zweckmäßigerweise in Richtung der kartesischen Koordinaten x, y und z erzeugen. Jede dieser Spulen ist mit einer eigenen Stromversorgung ausgestattet um unabhängige Strompulse entsprechend der in der Pulssequenzsteuerung programmierten Folge amplituden- und zeitgenau zu erzeugen. Die erforderlichen Ströme liegen bei etwa 250 A. Da die Gradientenschaltzeiten so kurz wie möglich sein sollen, sind Stromanstiegsraten in der Größenordnung von 250 kA/s nötig. In einem außerordentlich starken Magnetfeld wie es der Grundfeldmagnet 1 erzeugt (typischerweise zwischen 0,22 bis 1,5 Tesla) sind mit derartigen Schaltvorgängen aufgrund der dabei auftretenden Lorentzkräfte starke mechanische Schwingungen verbunden die zu erheblichem Lärm führen.
  • Insbesondere der Lärmentstehungsweg über das Innere des MRT-Gerätes, d.h. Produktion von Lärm durch Vibration der Gradientenspule und Übertragen des Lärms auf das in der Gradientenspule befindliche Tragrohr, welches diesen nach Innen an den Patienten und den Innenraum abstrahlt, wird gemäß der bereits zitierten DE 198 38 390 A1 durch ein schallschluckendes Material, welches den Zwischenraum zwischen Tragkörper und Gradientenfeld-Magnetsystem ausfüllt, blockiert. Demgemass weist das MRT-Gerät ein Grundfeld-Magnetsystem auf, welches mit einer Schalldämmanordnung verbunden ist und das Gradientenfeld-Magnetsystem gegenüber dem (Patienten-)Innenraum lärmtechnisch abkapselt.
  • Weiterhin ist es bekannt, Lärmentstehung durch einen kompakteren Aufbau und dadurch verbundener höherer mechanischer Festigkeit zu vermindern. So offenbart die DE 198 36 588 A1 ein Überprüfungsverfahren zum Überprüfen der elektromechanischen Stabilität des Vergusses von vergossenen Leiterstrukturen insbesondere in den entsprechenden Bereichen von Gradientenspulen, Bodyresonatoren (Body-Coils bzw. Körperspulen) sowie Kombinationen derselben.
  • Die DE 197 22 211 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen einer aktiv geschirmten Gradientenspulenanordnung, deren verbesserte Steifigkeit durch miteinander vergossenen Gradientenspulen und gegebenenfalls zusätzlichen Funktionseinheiten und Versteifungskomponenten erreicht wird.
  • In der nachveröffentlichten WO 03/087862 A1 ist ein Kernspintomographiegerät mit einem Gradientenspulensystem beschrieben, dessen Körperspule im oberen und unteren Bereich der vorderen Stirnseite mit einer trichterförmigen Aufweitung über die Gradientenspule hinaus verlängert ist.
  • Folgende Anforderungen werden an die Körperspule 13 eines MRT-Gerätes gestellt:
    Aus Platzgründen kann nur eine Rohrwandstärke bis zu 10mm toleriert werden. Das Material der Körperspule sollte eine möglichst geringe Leistungsabsorption von HF-Leistung aufweisen, muß also elektrisch nichtleitend sein. Die Körperspule muß MR-kompatibel sein, d.h. nicht-bildgebend im Sinne der Magnetresonanz (es darf beispielsweise kein Wasser enthalten).
  • Da die Körperspule die Patientenliege mit Patient tragen soll muß die Körperspule eine hohe mechanische Formstabilität aufweisen. Um den vorwiegend von der Gradientenspule erzeugten Lärm bestmöglich abzuschirmen, soll die Körperspule möglichst lang sein ohne Unterbrechungen aufzuweisen. Aus designtechnischen Gründen soll die trichterförmige Aufweitung (Verkleidung 29) des Patiententunnels allerdings auch soweit innen wie möglich beginnen, was aber zu einer sehr kurzen Körperspule führt und die lärmtechnischen Anforderungen nicht erfüllt.
  • Bei den bisherigen Lösungen nach dem Stand der Technik werden für eine Körperspule kurze zylindrische Gfk-Rohre aus Epoxid-Harz verwendet, auf welche die Funktionselemente der HF-Antenne in Form von flächigen Kupferleitern aufgebracht werden. Zur Herstellung solcher Rohre wird ein Dorn unter Rotation mit harzgetränkten Glasfasersträngen (Rovings) umwickelt und (eventuell unter Wärmeeinbringung) ausgehärtet. Bei dieser Lösung handelt es sich um Kompromisse, die jeweils einen klaren Nachteil bezüglich einem der beiden Aspekte Lärm oder Design haben: Die Körperspule ist zwar kurz, die trichterförmige Aufweitung ist jedoch nicht Teil der Körperspule sondern besteht aus einem eigenen Kunststoffteil (Verkleidung 29). Dieses erfüllt die lärmreduzierenden Anforderungen nur unzureichend, da ihm die notwendige Masse und Steifigkeit fehlen. Zum andern stellt auch die Schnittstelle zwischen Körperspule und trichterförmiger Verkleidung eine akustische Schwachstelle dar.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Lärm← und Design-Eigenschaften sowie die elektro-mechanische Stabilität eines Kernspintomographiegerätes zu optimieren.
  • Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter.
  • Es wird ein Kernspintomographiegerät beansprucht, welches einen Magnetkörper aufweist. Dieser ist umgeben von einer Magnethülle die einen Innenraum umgibt und begrenzt, wobei sich in diesem Innenraum ein Gradientenspulensystem und in diesem wiederum eine eine HF-Antenne und ein Tragrohr aufweisende vakuumvergossene Körperspule als innerer Kapselungszylinder befindet und die Magnethülle und das Gradientenspulensystem von der Körperspule und einer Blende an den Stirnseiten und im Innenraum sowohl optisch als auch akustisch abgeschlossen sind. Erfindungsgemäß ist die Körperspule so gegossen, dass sie bei gleichzeitig trichterförmiger Aufweitung im oberen Bereich an einer oder an beiden Stirnseiten über die Gradientenspule hinaus verlängert ist und Funktionselemente aufweist, die mit der Körperspule zu einer Einheit vergossen sind.
  • Eine derartig hergestellte Körperspule bringt eine weitere Anzahl von Vorteilen mit sich.
  • Zum einen erlaubt eine so vergossene Körperspule bei der Formgebung wesentlich mehr Freiheitsgrade.
  • Falls im unteren Bereich der Körperspule Zungen und/oder Liegenschienen vorgesehen sind können diese erfindungsgemäß mit der Körperspule zu einer Einheit vergossen werden was zu einer erheblich besseren mechanischen Gesamtstabilität führt.
  • Die Funktionsweise der HF-Antenne bzw. deren Abschirmung durch den HF-Schirm kann durch die Herstellung der Körperspule mittels Vakuumguss- oder Vakuumdruckgussverfahren stark verbessert werden, indem Funktionselemente der HF-Antenne der Körperspule auf beliebigem Radius mit der Körperspule vergos sen ist. Genauso können Kapazitäten der HF-Antenne als konkrete Bauelemente oder sich überlappende Strukturen eingegossen werden und sind dadurch gegen äußere Überschläge oder andere störende Effekte optimal geschützt.
  • Durch die Herstellung der Körperspule mittels Vakuumguss← oder Vakuumdruckgussverfahren können auch Kühlelemente in die Körperspule eingegossen werden, welche somit einen weitaus höheren Wirkungsgrad besitzen als Kühlelemente die auf die Oberfläche der Körperspule aufgebracht sind.
  • In Tragrohr-Bereichen hoher elektrischer Feldintensität kann bei der Herstellung der Körperspule mittels Vakuumguss- oder Vakuumdruckgussverfahren in die Gussform lokal Material mit kleiner Dielektrizitätskonstante eingebracht und anschließend vergossen werden, wodurch dielektrische Verluste gering gehalten werden bzw. die kapazitive Ankopplung des HF-Feldes an den Patienten verbessert wird.
  • Vorteilhaft können mechanisch schwache Bereiche der Oberfläche der Körperspule beispielsweise dadurch verstärkt werden, indem die Verstärkung bereits vor dem Vergießen in die Gussform eingebracht wird.
  • Zur Verstärkung werden erfindungsgemäß Rovings und/oder Gewebematten und/oder Prepregs verwendet.
  • Ebenso vorteilhaft kann das Vergussmaterial durch Zugabe von Füllstoffen optimiert werden.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden nun anhand von Ausführungsbeispielen bezugnehmend auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert.
  • 1 zeigt einen schematischen Schnitt durch ein MRT-Gerät mit einer erfindungsgemäßen Körperspule,
  • 2 zeigt einen schematischen Schnitt durch die erfindungsgemäße in die Gradientenspule eingehängte Körperspule im Detail,
  • 3a zeigt einen ersten Schnitt durch die Lagerung der Körperspule nach dem Stand der Technik die in Form eines Spritzgussteiles auf die gewickelte Körperspule aufgeklebt wird,
  • 3b zeigt die Draufsicht der Lagerung als aufzuklebendes Spritzgussteil,
  • 3c zeigt einen zweiten Schnitt durch die Lagerung,
  • 4a zeigt einen Schnitt durch eine Lagerung der erfindungsgemäßen Körperspule die mit der Körperspule vergossen ist,
  • 4b zeigt die Draufsicht auf die Lagerung der erfindungsgemäßen Körperspule,
  • 5 stellt gemäß dem Stand der Technik einen schematischen Schnitt durch ein MRT-Gerät mit herkömmlicher Körperspule dar,
  • 6 zeigt eine perspektivische Darstellung der Körperspule nach dem Stand der Technik und
  • 7 zeigt eine perspektivische Darstellung der Gradientenspule mit den drei Teilwicklungen und dem HF-Schirm.
  • 1 zeigt einen schematischen Schnitt durch ein MRT-Gerät mit einer Körperspule 28 die erfindungsgemäß mittels Vakuumguss- bzw. Vakuumdruckgusstechnologie hergestellt wurde. Die Herstellungstechnologie erlaubt eine Verlängerung der Körperspule 28 über die dahinterliegende Gradientenspule 2 hinaus bei gleichzeitig trichterförmiger einseitiger Aufweitung des obe ren Teiles. Ebenso sind die Zungen 30 mit den stabilisierenden Liegenschienen 33 in der Körperspule 28 vergossen. Die Blende 29 im oberen Teil des MRT-Gerätes ist entsprechend verkürzt. Alle weiteren Komponenten des MRT-Gerätes, wie sie bereits in 5 gezeigt sind, bleiben unverändert.
  • 2 zeigt einen schematischen Schnitt durch die erfindungsgemäße in die Gradientenspule 2 eingehängte Körperspule 28 im Detail. Mechanische Schwachstellen 31 werden durch Einbringen mechanisch stabilisierender Elemente in die entsprechenden Bereiche der Gussform verstärkt. Stabilisierende umlaufende Versteifungen 23 bzw. Lagerungen 22 die gemäß bisheriger Technologie nach Wickelung der Körperspule 13 auf diese aufgeklebt bzw. aufgetragen wurden sind mittels Vakuum- bzw. Vakuumdruckgusstechnologie mit der Körperspule 28 fest vergossen.
  • Der Unterschied zwischen der Wickeltechnik nach dem Stand der Technik und der Vakuum- bzw. Vakuumdruckgusstechnik wird anhand der 4a und 4b, sowie der 3a, 3b und 3c weiter verdeutlicht:
  • 3b stellt die Draufsicht auf ein mechanisches Bauteil 24 dar. Nach dem Stand der Technik ist dies ein Spritzgussteil welches zur Lagerung bzw. Aufhängung des HF-Resonators 13 dient. Zu diesem Zweck ist eine Messingbuchse mit Innengewinde 25 mittig eingegossen. Nach herkömmlichem Verfahren wird – wie in 3a dargestellt ist – das Spritzgussteil 24 auf den HF-Resonator 13 aufgeklebt. Um eine bessere Verbindung zwischen Spritzgussteil 24 und HF-Resonator 13 zu schaffen, sind konzentrisch um die Buchse 25 Hinterschneidungen 27 vorgesehen, welche HF-Resonator-seitig kleinere Durchmesser 26 aufweisen. Der Klebstoff dringt beim Aufkleben durch die kleineren Öffnungen 26 ein und füllt einen Teil der voluminöseren Hinterschneidungen 27 aus, wodurch sich nach Trocknen des Klebstoffes eine Art "Nieteffekt" ergibt, der für eine festere Verbindung zwischen Spritzgussteil 24 und HF-Re sonator 13 sorgt, als es bei einer rein flächigen Verbindung der beiden Teile der Fall wäre.
  • Bei einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung sind derartige Hinterschneidungen 26, 27 nicht mehr notwendig (4b), da auch ein Kleben nicht mehr erforderlich ist. Die Lagerung 22 wird in die Gussform (Dorn oder Mantel) aufgenommen, die Gewindebuchse 25 mit Fixierhilfen (z.B. Schrauben) an der Gussform befestigt. Nach dem Verguss ist die Lagerung 22 mit Gewindebuchse 25 fester Bestandteil der Körperspule 28 und bildet mit dieser eine kompakte Einheit (4a).
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird also vorgeschlagen, die Körperspule mittels einer speziellen Vakuumguss- oder Vakuumdruckgusstechnologie herzustellen. Als Vergussmaterial können Epoxid-Harz sowie andere Harze oder andere gussfähige Werkstoffe verwendet werden. Die Vergusseigenschaften des jeweils verwendeten Materials können durch die Zugabe von Füllstoffen (z.B. Quarzmehl) optimiert werden. Die mechanische Festigkeit kann durch Einbringen von Rovings und/oder Gewebematten und/oder Prepregs (Preimpregated Materials) in die Gussform erhöht werden. Prepregs sind (mit Harz) vorbehandelte gewebte Glasfaser-, Aramid- oder Kohlefaser-Matten die nach der gewünschten Formgebung bzw. Positionierung unter hoher Temperatur ausgehärtet werden.
  • Erfindungsgemäß wird eine Vergussform verwendet, die auf der Innenseite aus einem Dorn und auf der Außenseite aus einem Mantel besteht. Beide Stirnseiten werden durch Flansche abgeschlossen. Funktionselemente (später noch genauer beschrieben) werden mit Fixierhilfen (z.B. aus Gfk-Material) in die Form eingebracht und an gewünschter Stelle platziert oder in den Dorn oder Mantel von vornherein integriert.
  • Im Falle einer Vakuumgusstechnik wird die Vergussform vor dem Vergießen evakuiert. Am höchsten Punkt der Vergussform befin det sich ein Überlauf. Bei beispielsweise senkrecht aufgestellter Vergussform erfolgt die Evakuierung am unteren Flansch, der obere Flansch enthält den Überlauf. Bei ebener Oberkante kann die Oberseite auch offen sein. In diesem Fall ist ein Flansch mit Überlauf nicht notwendig. Eine geschlossene Oberseite mit Überlauf jedoch macht eine beliebige nichtebene Abschlusskante möglich. Letzteres ist beispielsweise dann notwendig, wenn auch die Zungen 30 vergusstechnisch in die Körperspule 28 integriert werden sollen.
  • Diese neue Herstellungsweise der Körperspule eines MRT-Gerätes bringt eine Vielzahl von Vorteilen mit sich, die nun im einzelnen dargelegt werden:
    • 1. Im Gegensatz zur bisherigen Wicklungstechnik ist es mit der Vergusstechnik möglich die Körperspule über die Gradientenspule hinaus zu Verlängern und diese Verlängerung trichterförmig aufgeweitet zu gestalten. Ebenso ist es möglich, auch die Zungen, unter Umständen sogar beidseitig, in die Gussform der Körperspule aufzunehmen. Eine derartig modifizierte Körperspule ist in 1 schraffiert dargestellt. Die trichterförmige Aufweitung an dem einen Ende und im oberen Bereich der Körperspule erfüllt die bereits erwähnten designtechnischen Anforderungen. Die Gesamtlänge überragt beide Stirnseiten der Gradientenspule und sorgt so für eine bestmögliche Lärmabschirmung. Die Zungen, welche die Patientenliege aufnehmen, sind entsprechend verkürzt und integraler Bestandteil der neuartigen Körperspule.
    • 2. Die Vergusstechnik erlaubt wesentlich mehr Freiheitsgrade bei der Formgebung: Im Gegensatz zum gewickelten Rohr erhält man – falls gewünscht – exakt gleiche Wandstärken, ohne dass ein mechanisches Nacharbeiten erforderlich ist. Darüber hinaus sind Abweichungen von wickelbaren Formen möglich wie beispielsweise variable Außendurchmesser, beliebige Außenkonturen (siehe Ansicht G-H in 2) oder (trichterförmige) Aufweitungen des Durchmessers (siehe den vorderen Bereich der Körperspule in 1 und 2). Lokale Schwachstellen 31 können durch Aufdicken der Wandstärke (z.B. durch verstärkende Fasern mittels Rovings, Gewebematten oder Prepregs) auf einfache Weise verstärkt werden. Die mechanischen Eigenschaften der entsprechenden Schwachstelle 31 (z.B. Durchbiegung bei Belastung) können durch optimale Ausrichtung der verstärkenden Fasern sowie durch Wahl der entsprechenden Maschenweite wesentlich verbessert werden, ohne dass man an einen bestimmten Wickelwinkel gebunden ist.
    • 3. Durch die Vakuum- bzw. Vakuumdruckgusstechnik können Funktionselemente (mechanische Bauteile wie z.B. Buchsen), insbesondere der Antenne (Kupfer-Streifen bzw. -Stäbe, Platinen mit leitfähigen Strukturen usw.), auf einen beliebigen Radius innerhalb der Wandung definiert eingebracht werden. Insbesondere beim Aufbringen der HF-Antenne auf die Oberfläche erspart es das nachträgliche Aufkleben wie es derzeit durchgeführt wird. Da die Eigenschaften der Antenne unter anderem auch stark von dem radialen Abstand zum Patienten sowie zum umgebenden HF-Schirm abhängen, kann eine Optimierung hinsichtlich Einstrahlung und Abschirmung des HF-Feldes durch geeignete Platzierung der Antenne innerhalb der Körperspule erfolgen.
    • 4. Kapazitäten der HF-Antenne können als konkrete Bauelemente (z.B. Kondensatoren) oder sich überlappende Strukturen (z.B. aus Kupfer) mit eingegossen werden und sind dadurch gegen äußere Überschläge oder andere störende Effekte (wie z.B. Corona-Entladungen) optimal geschützt.
    • 5. Unter Umständen ist es sinnvoll bzw. notwendig die elektrischen Eigenschaften der Körperspule bereichsweise unterschiedlich zu gestalten. Zum Beispiel können dielektrische Verluste gering gehalten werden oder die kapazitive Ankopplung des HF-Feldes an den Patienten verbessert werden, indem lokal, in den Bereichen hoher elektrischer Felder, Material mit kleiner Dielektrizitätskonstante (z.B. Hartschaum mit großen geschlossenen Poren) eingebracht wird. Ein solches Vorgehen ist mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren einfach durchführbar, ohne die für die mechanischen Eigenschaften wichtigen (Außen-)Schichten zu schwächen.
    • 6. Bei der Vakuum- bzw. Vakuumdruckgusstechnik können auch Kühlelemente einfach integriert werden. So können beispielsweise Kunststoffschläuche zur Luftkühlung oder Kühlschläuche zur Kühlung mit MR-neutralen Flüssigkeiten ebenso wie Kupferröhren zur Wasserkühlung auf einfache Weise eingegossen werden. Integrierte Kühlelemente besitzen einen weitaus höheren Wirkungsgrad als Kühlelemente, die auf die Außenfläche der Körperspule aufgebracht werden wie es derzeit erfolgt.
    • 7. Die Vakuum- bzw. Vakuumdruckgusstechnik ermöglicht ferner die Integration weiterer Funktionselemente wie Liegenschienen 33, Auftragungen 23, Befestigungs- bzw. Lagerungselemente 22, usw. Derartige Komponenten werden bisher auf die Körperspule aufgeklebt. Im Vergleich zum Aufkleben vereinfacht ein Eingießen dieser Bauteile in das Vergussteil den Fertigungs← bzw. Montageprozess und erhöht die mechanische Festigkeit. Dazu werden die Komponenten beim Aufbau mit Klebeband oder Verschraubung am Mantel bzw. Dorn befestigt. Ebenso ist es auch möglich, das entsprechende Bauteil in die Form (Mantel oder Dorn) aufzunehmen.
  • Die Vakuum- bzw. Vakuumdruckgusstechnik zur Herstellung der Körperspule 28 führt letztendlich zu einem erfindungsgemäß modifizierten MRT-Gerät wie es in 1 dargestellt ist. Durch eine derartige erfindungsgemäße Umbildung der Körperspule 28 wird eine Lärmreduktion erreicht. Insgesamt wird der Fertigungs- und Montageprozess unter Berücksichtigung der akustischen und designtechnischen Randbedingungen vereinfacht.
  • 1
    Magnetkörper, Grundfeldmagnet
    2
    Gradientenspule (Gradient-Coil GC)
    3
    x-Spule
    4
    y-Spule
    5
    z-Spule
    6
    Tragrohr der Gradientenspule
    7
    Tragelement
    12
    Magnethülle
    13
    Hochfrequenz-Resonator (Körperspule, engl.:Body-Coil, BC) (HF-Antenne auf gewickeltem Tragrohr)
    15
    Kaltkopf
    16
    Tragrahmen
    17
    Gleitschiene
    18
    Patient
    19
    Patientenliege
    20
    HF-Schirm
    22
    in den Verguß integrierte Lagerung
    23
    umlaufende Versteifung
    24
    Lagerung als Spritzgußteil (aufgeklebt)
    25
    Gewindebuchse (aus Messing)
    26
    Durchtritts-Öffnung für Klebstoff
    27
    Hinterschneidung für Nieteffekt (zum Einkrallen des Klebstoffes)
    28
    vakuumgegossene Körperspule (Body-Coil)
    29
    optische Verblendung (aus dünnem Kunststoff)
    30
    Zunge
    31
    Materialaufdickung an stark belasteter Stelle
    33
    Liegenschiene

Claims (12)

  1. Kernspintomographiegerät, aufweisend einen Magnetkörper (1), umgeben von einer Magnethülle (12), die einen Innenraum umgibt und begrenzt, wobei sich in diesem Innenraum ein Gradientenspulensystem (2) und in diesem wiederum ein eine HF-Antenne und ein Tragrohr aufweisende vakuumvergossene Körperspule (28) als innerer Kapselungszylinder befinden, und die Magnethülle (12) und das Gradientenspulensystem (2) von der Körperspule (28) und einer Blende (29) an den Stirnseiten und im Innenraum (21) sowohl optisch als auch akustisch abgeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Körperspule (28) so gegossen ist, dass sie bei gleichzeitig trichterförmiger Aufweitung im oberen Bereich an einer oder an beiden Stirnseiten über die Gradientenspule hinaus verlängert ist und Funktionselemente (22, 23) aufweist, die mit der Körperspule (28) zu einer Einheit vergossen sind.
  2. Kernspintomographiegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Körperspule (28) insgesamt eine Länge aufweist, die größer ist als die dahinterliegende Gradientenspule (2).
  3. Kernspintomographiegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Körperspule (28) im unteren Bereich Zungen (30) aufweist, die mit der Körperspule (28) zu einer Einheit vergossen ist.
  4. Kernspintomographiegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dass die Körperspule (28) im unteren Bereich Liegenschienen (33) aufweist, die mit der Körperspule (28) zu einer Einheit vergossen sind.
  5. Kernspintomographiegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Funktionselemente (22, 23) der HF-Antenne der Körperspule (28) auf beliebigem Radius im Inneren der Körperspule (28) vergossen sind.
  6. Kernspintomographiegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Kühlelemente in der Körperspule (28) eingegossen sind.
  7. Kernspintomographiegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Körperspulen-Bereichen hoher elektrischer Feldintensität lokal Material mit kleiner Dielektrizitätskonstante eingebracht und vergossen ist.
  8. Kernspintomographiegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mechanisch schwache Bereiche der Oberfläche der Körperspule (28) durch eine Verstärkung verstärkt sind.
  9. Kernspintomographiegerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung bereits vor dem Vergießen in die Gussform eingebracht worden ist.
  10. Kernspintomographiegerät nach Anspruch 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verstärkung Rovings und/oder Gewebematten und/oder Prepregs verwendet sind.
  11. Kernspintomographiegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergussmaterial durch Zugabe von Füllstoffen optimiert ist.
  12. Kernspintomographiegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Kapazitäten der HF-Antenne als konkrete Bauelemente oder sich überlappende Strukturen in die Körperspule (28) eingegossen sind.
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