DE10235056A1

DE10235056A1 - Gradientenspulensystem und Verfahren zum Herstellen des Gradientenspulensystems

Info

Publication number: DE10235056A1
Application number: DE10235056A
Authority: DE
Inventors: Stefan Stocker
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2002-07-31
Filing date: 2002-07-31
Publication date: 2004-02-12
Also published as: GB2395278B; GB2395278A; US20040085067A1; GB0317748D0

Abstract

Ein Gradientenspulensystem für ein Magnetresonanzgerät beinhaltet folgende Merkmale: DOLLAR A - Eine erste Spule ist auf einer ersten Fläche und eine Leiteranordnung ist auf einer zweiten, zur ersten beabstandeten Fläche angeordnet, DOLLAR A - ein, in einem inneren Bereich der ersten Fläche angeordnetes Leiterende der ersten Spule ist zur zweiten Fläche hin gebogen ausgebildet, und DOLLAR A - das Leiterende ist mit der Leiteranordnung elektrisch leitend verbunden; DOLLAR A und Verfahren zum Herstellen des Gradientenspulensystems.

Description

Gradientenspulensystem und Verfahren zum Herstellen des Gradientenspulensystems Die Erfindung betrifft ein Gradientenspulensystem und ein Verfahren zum Herstellen des Gradientenspulensystems.
Die Magnetresonanztechnik ist eine bekannte Technik, unter anderem zum Gewinnen von Bildern eines Körperinneren eines Untersuchungsobjekts. Dabei werden in einem Magnetresonanzgerät einem statischen Grundmagnetfeld, das von einem Grundfeldmagneten erzeugt wird, schnell geschaltete Gradientenfelder überlagert, die von einem Gradientenspulensystem erzeugt werden. Ferner umfasst das Magnetresonanzgerät ein Hochfrequenzsystem, das zum Auslösen von Magnetresonanzsignalen Hochfrequenzsignale in das Untersuchungsobjekt einstrahlt und die ausgelösten Magnetresonanzsignale aufnimmt, auf deren Basis Magnetresonanzbilder erstellt werden.
Beispielsweise aus der US 6,144,204 ist ein im Wesentlichen aus zwei Scheiben bestehendes, aktiv geschirmtes Gradientenspulensystem für ein Magnetresonanzgerät mit einem zwischen den beiden Scheiben liegenden Abbildungsvolumen bekannt. Dabei werden je Scheibe elektrische Verbindungen zwischen Teilspulen des Gradientenspulensystems dadurch hergestellt, dass Leiterbahnen der Teilspulen finger- bzw. streifenartig über den Scheibenrand hinausragen, diese entsprechend gebogen und miteinander verschweißt werden.
Des Weiteren ist es bekannt, dass bei einem im Wesentlichen aus zwei Scheiben bestehenden, aktiv geschirmten Gradientenspulensystem je Scheibe die Gradienten- und die zugehörige Abschirmspule zum Erzeugen eines Gradientenfeldes mit einem Gradienten senkrecht zur Kreisfläche der Scheiben eine spiralartige Leiterstruktur aufweisen. Dabei sind in etwa in Scheibenmitte gelegene Anschlusspunkte der beiden Spulen durch andere scheibenartige Bereiche des Gradientenspulensystems, beispielsweise für Kühl-, Hochfrequenzabschirmund/oder Shimeinrichtungen, hindurch miteinander elektrisch leitend zu verbinden. Dazu wird beim Herstellen des Gradientenspulensystems zunächst an einem der Anschlusspunkte senkrecht zur Kreisfläche ein Lötverbinder durch Weichlöten angebracht. Danach werden die anderen scheibenartigen Bereiche und die Spule mit dem weiteren Anschlusspunkt, der mit dem Lötverbinder ebenfalls durch Weichlöten verbunden wird, montiert und alles zum Ausbilden der Scheibe mit Epoxydharz vergossen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Gradientenspulensystem zu schaffen, bei dem eine innerhalb des Gradientenspulensystems herzustellende, elektrisch leitfähige Verbindung derart angeordnet ist, dass das Herstellen mit einer möglichst geringen Beeinträchtigung von mechanischen und elektrischen Eigenschaften des Gradientenspulensystems durchführbar ist.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Gemäß Anspruch 1 beinhaltet ein Gradientenspulensystem für ein Magnetresonanzgerät folgende Merkmale:

– Eine erste Spule ist auf einer ersten Fläche und eine Leiteranordnung ist auf einer zweiten, zur ersten beabstandeten Fläche angeordnet,
– ein, in einem inneren Bereich der ersten Fläche angeordnetes Leiterende der ersten Spule ist zur zweiten Fläche hin gebogen ausgebildet, und
– das Leiterende ist mit der Leiteranordnung elektrisch leitend verbunden.

Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass bei dem vorausgehend beschriebenen konventionellen Vorgehen, bei dem ein, an zwei Anschlusspunkten weich zu verlötender Lötverbinder eingesetzt wird, mit dem zweiten Weichlöten die erste oder weitere Lötstellen, die oftmals tiefer und unzugänglich im Gradientenspulensystem angeordnet sind, wieder gelöst werden. Ein mit noch größerer Wärmeentwicklung verbundenes Hartlöten war dadurch erst recht ausgeschlossen, und hätte die Gefahr von Schäden an Isolationsmaterialien, die in unmittelbarer Nähe angeordnet sind, noch weiter erhöht.
Bei dem Gradientenspulensystem gemäß Anspruch 1 ist dahingegen aufgrund des Biegens des Leiterendes die Verbindungsstelle in einen hinsichtlich der Wärme unkritischeren Bereich verlagert und nur eine Verbindung herzustellen. Es entfallen die als gefräste und teuere Einzelteile ausgeführten Lötverbinder, da das Leiterende dreidimensional weitergeführt ist. Durch den Wegfall wenigstens eines Lötschrittes verringert sich auch der Montageaufwand. Des Weiteren entstehen weniger Probleme mit Lotspritzern, die beim Löten anfallen und Kurzschlüsse hervorrufen können.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figuren. Dabei zeigen:
1 in einer perspektivischen Ansicht ein Magnetresonanzgerät mit einem planaren Gradientenspulensystem, das zwei voneinander getrennte Scheiben umfasst,
2 in einer perspektivischen Ansicht eine, in einer der Scheiben angeordnete erste Teilspule,
3 in einer perspektivischen Ansicht eine Trägerplatte mit der daran haftenden ersten Teilspule,
4 einen Längsschnitt durch eine an der Trägerplatte montierte Gesenkbiegevorrichtung in einer Ausgangsstellung,
5 die Gesenkbiegevorrichtung nach erfolgtem Biegen eines Leiterendes der ersten Teilspule und
6 in einer perspektivischen Ansicht, die mit einer zweiten Teilspule verbundene erste Teilspule.
Die 1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein Magnetresonanzgerät, bei dem ein oberes und ein unteres zylinderförmiges Basiselement 10 und 20 durch zwei Säulen 30 und 40 miteinander verbunden sind. Zwischen den Basiselementen 10 und 20 erstreckt sich ein Abbildungsvolumen 75. Des Weiteren umfasst das Magnetresonanzgerät eine Lagerungsvorrichtung 50, mit der ein abzubildender Bereich eines auf der Lagerungsvorrichtung 50 gelagerten Untersuchungsobjektes im Abbildungsvolumen 75 positioniert werden kann. Zum Erzeugen eines innerhalb des Abbildungsvolumens 75 möglichst homogenen, statischen Grundmagnetfeldes umfasst das Magnetresonanzgerät einen Grundfeldmagneten, dessen Teile wenigstens in den Basiselementen 10 und 20 angeordnet sind. Zum Erzeugen von schnell schaltbaren, innerhalb des Abbildungsvolumens 75 möglichst linearen magnetischen Gradientenfeldern umfasst das Magnetresonanzgerät ein aktiv geschirmtes, planares Gradientenspulensystem, das im Wesentlichen aus einer oberen und einer unteren, gießharzvergossenen Scheibe 100 und 190 besteht. Die Scheiben 100 und 190 weisen dabei einen Durchmesser von ca. 1 m und eine Dicke von einigen Zentimetern auf.
Die 2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine in der oberen Scheibe 100 angeordnete erste Teilspule 110 in einem Zwischenschritt bei der Herstellung der oberen Scheibe 100, deren Rand mittels einer gestrichelten Linie angedeutet ist. Dabei ist die erste Teilspule 110 Bestandteil einer Gradientenspule des Gradientenspulensystems zum Erzeugen eines Gradientenfeldes mit einem Gradienten senkrecht zu den Kreisflächen der Scheiben 100 und 190. Die erste Teilspule 110 ist dabei spiralartig auf einer ebenen Fläche ausgebildet. Dazu wird der Leiter der ersten Teilspule 110 in Nuten einer nicht dargestellten Monatehilfe eingelegt, wobei die Nuten entsprechend der gewünschten Leiteranordnung gefräst sind. In etwa in Scheibenmitte befindet sich ein Leiterende 115, das durch weitere scheibenartige Bereiche der oberen Scheibe 100 hindurch mit einer zweiten Teilspule 140 elektrisch leitend zu verbinden ist, wobei die zweite Teilspule 140 einer, zur Gradientenspule zugehörigen Abschirmspule zugeordnet ist.
Auf den in der Montagehilfe liegenden Leiter der ersten Teilspule 110 wird eine elektrisch isolierende Trägerplatte 120 aufgelegt, die über ein Klebeverfahren unter erhöhten Druckund Temperaturbedingungen mit dem Leiter verbunden wird. Die Trägerplatte 120 kann daraufhin mit dem daran haftenden Leiter der Montagehilfe entnommen werden. Die Trägerplatte 120 weist dabei unter anderem in Trägerplattenmitte eine Aussparung 125 auf, die wenigstens von unten und oben einen ungehinderten Zugang zum Leiterende 115 ermöglicht. Die 3 zeigt in einer perspektivischen Ansicht die Trägerplatte 120 mit der an der Unterseite der Trägerplatte 120 klebenden ersten Teilspule 110, wobei die durch die Trägerplatte 120 verdeckten Abschnitte des Leiters der ersten Teilspule 110 gestrichelt dargestellt sind.
Zum Herstellen der elektrischen Verbindung zwischen den beiden Teilpulen 110 und 140 ist das Leiterende 115 derart zu biegen, dass das Leiterende 115 senkrecht zur Trägerplattenfläche nach oben hin zur zweiten Teilspule 140 ausgerichtet ist. Dazu wird in Nähe des Mittelpunkts der Trägerplatte 120 vorübergehend eine Gesenkbiegevorrichtung 200 montiert, die in den 4 und 5 näher dargestellt ist. Dabei wird unter der Trägerplatte 120 und unter dem Leiterende 115 ein Gelenkgrundelement 210 der Gesenkbiegevorrichtung 200 angeordnet, das über zwei in der Trägerplatte 120 eingebrachte Bohrungen 126 und 127 mit einem oben auf der Trägerplatte 120 und über dem Leiterende 115 anzuordnenden Führungselement 220 der Gesenkbiegevorrichtung 200 mittels Zylinderschaftschrauben verschraubt wird. Die passgenauen Bohrungen 126 und 127 in der Trägerplatte 120 bewirken dabei, dass die Gesenkbiegevorrichtung 200 zum wunschgemäßen Biegen des Leiterendes 115 zwangsweise richtig positioniert wird.
Die 4 zeigt einen Längsschnitt durch die montierte Gesenkbiegevorrichtung 200 in einer Ausgangsstellung mit dem noch umgebogenen Leiterende 115. Dabei ist das Leiterende 115 auf dem, eine Vertiefung 215 aufweisenden Gesenkgrundelement 210 aufgelegt, wobei neben den Bohrungen 126 und 127 in der Trägerplatte 120 ein Anschlag 212 des Gesenkgrundelements 210 ein, für das wunschgemäße Biegen richtiges Positionieren der Gesenkbiegevorrichtung 200 sicherstellt. Die Gesenkbiegevorrichtung 200 umfasst ferner einen Stempel 222, der über eine im Führungselement 220 drehbare gelagerte Gewindestange 224 zum Biegen des Leiterendes 115 in die Vertiefung 215 einpressbar ist. Durch ein entsprechendes Drehen der Gewindestange 224 wird der Stempel 222 in die Vertiefung 215 abgesenkt, so dass das Leiterende 115 senkrecht zur Trägerplattenfläche gebogen wird. Die 5 zeigt dazu die Gesenkbiegevorrichtung 200 nach erfolgtem Biegevorgang.
Nachdem das Leiterende 115, wie vorausgehend beschrieben, gebogen worden ist, wird die Gesenkbiegevorrichtung 200 demontiert und auf der Trägerplatte 120 werden weitere scheibenartige Bereiche der oberen Scheibe 100, beinhaltend Kühlund/oder Shimeinrichtungen und auch die zweite Teilspule 140, aufgebaut. Dabei wird das hochgebogene Leiterende 115 der ersten Teilspule 110 mit einem Leiterende 145 der zweiten Teilspule 140 durch Löten elektrisch leitend miteinander verbunden. Vorgenannter Aufbau ist in perspektivischer Ansicht in der 6 entsprechend dargestellt, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit die beiden Teilspulen 110 und 140 explosionszeichnungsartig mit größerem Abstand zueinander dargestellt sind und zwischen den Teilspulen 110 und 140 angeordnete Bereiche, umfassend vorgenannte Kühl- und/oder Shimeinrichtungen, nicht dargestellt sind. Nach einem weiteren Anbau von weiteren Teilspulen für weitere Gradienten- und zugehöri ge Abschirmspulen wird der ganze Aufbau zum Ausbilden der oberen Scheibe 100 gießharzvergossen. Entsprechend wird beim Herstellen der unteren Scheibe 190 des planaren Gradientenspulensystems verfahren.
Vorausgehend Beschriebenes ist in entsprechender Weise mit Vorteil auch auf Teilspulen hohlzylinderförmiger Gradientenspulensysteme anwendbar.

Claims

Gradientenspulensystem für ein Magnetresonanzgerät, beinhaltend folgende Merkmale: – Eine erste Spule ist auf einer ersten Fläche und eine Leiteranordnung ist auf einer zweiten, zur ersten beabstandeten Fläche angeordnet, – ein, in einem inneren Bereich der ersten Fläche angeordnetes Leiterende der ersten Spule ist zur zweiten Fläche hin gebogen ausgebildet, und – das Leiterende ist mit der Leiteranordnung elektrisch leitend verbunden.
Gradientenspulensystem nach Anspruch 1, wobei die Leiteranordnung ebenfalls ein Leiterende aufweist, das zum Verbinden mit dem Leiterende der ersten Spule entsprechend dem Leiterende der ersten Spule gebogen ausgebildet ist.
Gradientenspulensystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Leiteranordnung als eine zweite Spule ausgebildet ist.
Gradientenspulensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Spulen als Teilspulen einer Gradienten- und/oder Abschirmspule ausgebildet sind.
Gradientenspulensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei wenigstens eine der Flächen eben ist.
Gradientenspulensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die elektrische leitende Verbindung durch ein Löten oder ein Verschweißen hergestellt ist.
Gradientenspulensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei wenigstens eine der Spulen eine spiralartige Leiteranordnung aufweist.
Verfahren zum Herstellen eines Gradientenspulensystems nach einem der Ansprüche 1 bis 7, beinhaltend folgende Schritte: – Ein Leiter der ersten Spule wird auf der ersten Fläche in einer vorgebbaren Form angeordnet und – das Leiterende im inneren Bereich der ersten Fläche wird zur zweiten Fläche hin gebogen.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Leiter der ersten Spule zum Ausbilden der vorgebbaren Form in Nuten einer Montagehilfe eingelegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei über ein Klebeverfahren ein Träger mit der ersten Spule verbunden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei das Biegen mit einer Gesenkbiegevorrichtung durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Gesenkbiegevorrichtung aus wenigstens einem Gesenkgrundelement und einem, einen Stempel führenden Führungselement ausgebildet ist, die beiderseits des Leiterendes miteinander verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Träger die Gesenkbiegevorrichtung positionierende Bohrungen aufweist, über die das Gesenkgrundelement und das Führungselement miteinander verschraubt werden.