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Die Erfindung betrifft ein Magnetresonanzgerät mit einer
Baueinheit, die eine Aussparung aufweist, in der eine Gradientenspuleneinheit
befestigt ist.
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Die Magnetresonanztechnik ist eine
bekannte Technik beispielsweise zur Gewinnung von Schnittbildern
eines Untersuchungsobjekts mithilfe von Kernresonanzsignalen. Dabei
werden in einem Magnetresonanzgerät einem statischen Grundmagnetfeld,
das von einem Grundfeldmagneten erzeugt wird, schnell geschaltete
Gradientenfelder überlagert,
die von einem Gradientensystem erzeugt werden. Ferner umfasst das
Magnetresonanzgerät
ein Hochfrequenzsystem, das zum Auslösen von Magnetresonanzsignalen
Hochfrequenzsignale in das Untersuchungsobjekt einstrahlt und das
die ausgelösten
Magnetresonanzsignale aufnimmt. Ein Beispiel für ein solches Hochfrequenzsystem
ist eine sogenannte Körperspuleneinheit,
die es ermöglicht, Magnetresonanzsignale
aufzunehmen, aus denen relativ große Magnetresonanzbilder erstellt
werden können.
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Die Erzeugung der hohen Gradientenfelder, die
schnell an- und ausgeschaltet werden, führt zu starken Vibrationen
des Gradientensystems und zu einer erheblichen Lärmemission.
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Zur Befestigung eines Gradientensystems
in einem Magnetresonanzgerät
werden z.B. harte GFK-Keile verwendet.
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Aus
DE 19 722 481 C2 ist ein Kernspintomograph
bekannt, bei dem eine Geräuschminderungseinrichtung
zum Dämpfen
der Schwingungen einer Gradientenspulenbaugruppe und/oder zum Versteifen
der Gradientenspulenbaugruppe in flächigem Kontakt mit einer ersten
und einer zweiten Fläche
angeordnet ist, wobei eine Magnetbaugruppe die erste Fläche und
eine Gradientenspulenbaugruppe die zweite Fläche aufweisen.
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Aus der
US 5,185,576 ist eine sogenannte lokale
Gradientenspuleneinheit bekannt, die mit einer lokalen Hochfrequenzantenne
kombiniert ist. Dabei ist die lokale Gradientenspuleneinheit mit
integrierter lokaler Hochfrequenzantenne für einen speziellen Bereich
des Untersuchungsobjekts, beispielsweise dem Kopf eines Patienten,
ausgebildet. Dadurch weist die lokale Gradientenspuleneinheit gegenüber dem
fest angebauten Gradientenspulensystem kleinere Abmessungen auf.
Dies bringt unter anderem hinsichtlich den erzielbaren Gradientenstärken und Leistungsanforderungen
an einen die Gradientenspuleneinheit speisenden Gradientenverstärker Vorteile.
Die lokale Gradientenspuleneinheit mit integrierter lokaler Hochfrequenzantenne
ist dabei derart auf der Lagerungsvorrichtung befestigbar, dass
die lokale Gradientenspuleneinheit bei Betreiben des Magnetresonanzgeräts und den
dabei wirkenden Kräften
sich nicht gegenüber
der Lagerungsvorrichtung bewegt.
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Üblicherweise
wird eine lokale Gradientenspuleneinheit an einer sie umgebenden
Baueinheit befestigt. Diese ist im Standardaufbau normalerweise
die Körperspuleneinheit,
welche möglichst
nah am Untersuchungsobjekt angeordnet ist. Auch die während der
Erzeugung der Gradientenfelder vibrierende lokale Gradientenspuleneinheit
ist eine starke Lärmquelle.
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Aus
EP 1 262 788 A2 ist ein Magnetresonanzgerät mit einer
verfahrbaren Gradientenspuleneinheit bekannt. Dabei wird die verfahrbare
Gradientenspuleneinheit mit Mitteln, die zwischen der Gradientenspuleneinheit
und einer den Untersuchungsraum umgebenden Komponente des Magnetresonanzgeräts angeordnet
sind, in wenigstens einer Stellung im Magnetresonanzgerät gegen
die Komponente abgestützt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Magnetresonanzgerät
mit einer reduzierten Lärmemission
anzugeben.
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Diese Aufgabe wird durch ein Magnetresonanzgerät mit einer
Baueinheit, die eine Aussparung aufweist, in der eine Gradientenspuleneinheit
mit schwingungsentkoppelnden Befestigungsmitteln befestigt ist,
gelöst.
Mithilfe der schwingungsentkoppelnden Befestigungsmittel wird die
Baueinheit von der vibrierenden Gradientenspuleneinheit schwingungstechnisch
entkoppelt. Vorzugsweise wird die Entkopplung in einem Frequenzbereich
erfolgen, in dem bei beispielsweise „lauten" Untersuchungssequenzen die Gradientenspuleneinheit
schwingt. Dieser liegt bei einsetzbaren Gradientenspuleneinheiten,
d.h. bei Gradientenspuleneinheiten, die zusätzlich in das Magnetresonanzgerät ein- und
wieder ausgebaut werden können,
in höheren
Frequenzen als es bei einer fest eingebauten nicht ausbaubaren Gradientenspuleneinheit
der Fall ist. Letztere weist bei lauten Untersuchungssequenzen Lärm ab einer Grundfrequenz
von ca. 250 Hz auf. Eine einsetzbare Gradientenspuleneinheit benötigt dagegen
eine Schwingungsentkopplung ab Frequenzen größer z.B. ca. 500 Hz.
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Im Fall einer einsetzbaren Gradientenspuleneinheit
hat dies zusätzlich
den Vorteil, dass für
tiefe Frequenzen keine Entkopplung stattfindet und dass somit die
einsetzbare Gradientenspuleneinheit starr mit der Baueinheit verbunden
und damit statisch stabil fixiert ist.
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Vibrationen der Gradientenspuleneinheit werden
an die zur Befestigung benutzte Baueinheit übertragen, so dass diese ebenfalls
zu einer Lärmquelle
werden kann. Weist die Baueinheit ein erheblich kleineres Gewicht
als die Gradientenspuleneinheit auf, – dies ist z.B. beim Einbau
einer einsetzbaren Gradientenspuleneinheit in eine Körperspuleneinheit
beispielsweise der Fall – so
führen
die Vibrationen der Gradientenspuleneinheit zu Schwingungen der
Baueinheit mit zum Teil größeren Schwingungsamplituden.
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Weist die Baueinheit zusätzlich eine
große Oberfläche wie
bei der Körperspuleneinheit
auf, so trägt
die Baueinheit erheblich zur Lärmemission
des Magnetresonanzgeräts
bei.
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Da der relativ kleine Durchmessers
der einsetzbaren Gradientenspuleneinheit zu einer verstärkte Lärmbelastung
eines zu untersuchenden Patienten führt, ist in diesem Fall eine
Lärmreduzierung
besonders vorteilhaft.
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Neben der Schwingungsentkopplung
der Gradientenspuleneinheit im lärmerzeugenden
Frequenzbereich ist es notwendig, dass die Gradientenspuleneinheit
fest eingebaut ist. So muss eine Lokalisation der Gradientenspuleneinheit
im Bereich von Bruchteilen eines Millimeters gewährleistet sein, um eine reproduzierbare
Erzeugung von Kernresonanzsignalen und damit von Magnetresonanzaufnahmen zu
ermöglichen.
Daher muss die Befestigung der Gradientenspuleneinheit Starkörperkräften, die
sich beispielsweise in Z-Richtung, d.h. in Richtung des Magnetfeldes,
aufgrund der Magnetfeldinhomogenität aufbauen, entgegenwirken.
Zusätzlich
muss sie auftretende Drehmomente kompensieren. Eine schwingungsentkoppelnde
Befestigung nach der Erfindung wird beiden Anforderungen gerecht.
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Die Befestigungsmittel können beispielsweise
symmetrisch um die Gradientenspuleneinheit angeordnet werden und
in verschiedenen Dicken an den jeweiligen Abstand zwischen Gradientenspuleneinheit
und Baueinheit angepasst sein.
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In einer besonders vorteilhaften
Ausführungsform
weisen die Befestigungsmittel zwei Bauteile auf, zwischen denen
eine Entkopplungsschicht angeordnet ist, wobei jeweils nur ein Bauteil
mit entweder der Gradientenspuleneinheit oder der Baueinheit in
Kontakt steht. Ist beispielsweise eines der Bauteile keilförmig ausgebildet,
so kann ein Befestigen der Gradientenspule durch Verklemmen bewirkt werden.
Dabei wird auch die Entkopplungsschicht durch die beiden Bauteile
eingeklemmt. Die Entkopplungsschicht ist beispielsweise eine vis koselastische Schicht,
die eine Entkopplung von akustischen Frequenzen, insbesondere von
Frequenzen größer 250 Hz,
bewirkt. Eine Gummischicht von ca. 1 mm Dicke und einem Shore-Härtegrad zwischen 20 und 80
ermöglicht
z.B. eine solche Entkopplung.
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In einer besonders vorteilhaften
Ausführungsform
sind die beiden Bauteile mit Mitteln zum Fixieren in ihrer relativen
Lage zueinander fixiert. Beispielsweise können die Mittel zum Fixieren
einen Stift umfassen, der durch je eine an ihn angepasste Bohrung
in den Bauteilen diese miteinander verbindet. Somit ist kein Verschieben
der Bauteile gegeneinander mehr möglich und die schwingungsentkoppelnde Aufbau
der Befestigungsmittel ist fixiert.
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In einer Weiterbildung weist der
Stift ebenfalls Mittel zur Schwingungsentkopplung auf, so dass keine
Körperschallübertragungen über den
Stift von der Gradientenspuleneinheit auf die Baueinheit erfolgt.
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In einer besonders vorteilhaften
Ausführungsform
ist eines der Bauteile an die Gradientenspuleneinheit oder die Baueinheit
angeschraubt. Ein durch Anschrauben bewirktes oder durch Einklopfen bewirktes
und mit einer Schrauben gesichertes Einführen der Befestigungsmittel
führt zum
Verklemmen der Gradientenspuleneinheit in der Baueinheit. Dazu ist
vorzugsweise ein Bauteil oder die Formgebung der Baueinheit oder
der Gradientenspuleneinheit im Bereich der Befestigung keilförmig ausgebildet.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen
der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.
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Es folgt die Erläuterung eines Ausführungsbeispiels
der Erfindung anhand der 1 bis 6. Es zeigen:
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1 eine
Frontansicht eines Magnetresonanzgeräts, in das eine einsetzbare
Gradientenspuleneinheit mit Befestigungsmitteln nach der Erfindung
eingebaut ist,
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2 einen
Schnitt durch das Magnetresonanzgerät aus 1,
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3 eine
Seitenansicht eines beispielhaften Befestigungsmittels,
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4 eine
Aufsicht auf das Befestigungsmittel aus 3,
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5 einen
im Befestigungsmittel aus 3 verwendbaren
Stift und
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6 eine
weitere Seitenansicht des Befestigungsmittels aus 3.
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1 zeigt
eine Frontansicht eines Magnetresonanzgeräts 1 mit einer Körperspuleneinheit 3. Die
Körperspuleneinheit 3 umgibt
einen Untersuchungsbereich 5, der als Aussparung im Magnetresonanzgerät 1 zylinderförmig ausgebildet
ist. Führungsschienen 7 ermöglichen
das Einbringen eines Patienten mithilfe einer Patientenliege, die
sich auf den Führungsschienen 7 bewegen
lässt.
Beim Einbau einer einsetzbaren Gradientenspuleneinheit 9 wird
diese z.B. ebenfalls mithilfe der Führungsschienen 7 eingebaut
und positioniert.
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Die Körperspuleneinheit und die Gradientenspuleneinheit
sind aus Glasfaser in Epoxyharzmatrix und Kupfer aufgebaut, das
Gewicht der Körperspuleneinheit
beträgt
ca. 50 bis 80 kg und das der Gradientenspuleneinheit ca. 300 kg.
Die Körperspuleneinheit
ist trotz einer Wanddicke von ca. 10 mm sehr steif ausgebildet.
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Die Gradientenspuleneinheit 9 ermöglicht beispielsweise
hoch auflösende
Aufnahmen eines Kopfes 11 des zu untersuchenden Patienten,
da die Gradientenfelder näher
und entsprechend stärker und
genauer im Untersuchungsbereich erzeugt werden können. Zur Untersuchung des
Kopfes 11 wird dieser in die Gradientenspuleneinheit hineingebracht.
Um den Empfang zu verbessern wird zusätzlich eine den Kopf 11 umgebende
Kopfspuleneinheit 13 verwendet.
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Soll die Gradientenspuleneinheit 9 in
relativ kleinem Abstand zur Körperspuleneinheit 3 angeordnet
werden, so kann sie aufgrund der Führungsschienen nicht zentrisch,
sondern nur asymmetrisch in den Untersuchungsbereich 5 eingebaut
werden. Der Einbau erfolgt mithilfe von Befestigungsmitteln 15A,...15D,
die im Spalt zwischen Gradientenspuleneinheit 9 und Körperspuleneinheit 3 angeordnet
sind und von denen beispielhaft vier in 1 dargestellt sind. Der Spalt ist in 1 zur Verdeutlichung überproportional
groß ausgebildet
dargestellt. Aufgrund der ungleichmäßigen Spaltdicke sind die Befestigungskomponenten 15A,...15D entsprechend
in ihrer Größe angepasst.
Sie werden mithilfe von Schrauben 17A, 17B an
der Gradientenspuleneinheit 9 befestigt.
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2 zeigt
einen Schnitt durch das Magnetresonanzgerät 1 aus 1. Innerhalb des den Untersuchungsbereich 5 umgebenden
Gehäuses
ist neben der Körperspuleneinheit 3 der
Grundfeldmagnet 19 zu erkennen. Die Gradientenspuleneinheit 9 wird
mithilfe der Befestigungsmittel 15B, 15D, 15E, 15F innerhalb
des Untersuchungsbereichs 5 befestigt.
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Dazu werden an beiden Enden der Gradientenspuleneinheit 9 die
Befestigungsmittel 15A,...15F mit Schrauben 17A,...17C derart
in den Spalt eingeklopft und angeschraubt, dass sich die Befestigungskomponenten 15A,...15F zwischen
Gradientenspuleneinheit 9 und Körperspuleneinheit 3 verklemmen. Die
Klemmwirkung wird vorzugsweise durch eine keilförmige Ausbildung der Befestigungsmittel 15A,...15F verstärkt. Die
Befestigungsmit tel 15A,...15F sind in ihren Ausmaßen an die
Dicke 21A, 21B des Spalts zwischen Gradientenspuleneinheit 9 und
Körperspuleneinheit 3 angepasst.
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Zur Lärmerzeugung führen unter
anderem Längsbiegeschwingungen
der Gradientenspuleneinheit 9. Ein beispielhafter schwingungsentkoppelnder Aufbau
eines Befestigungsmittels 15 wird in den folgenden Figuren
verdeutlicht. Er kann eine Lärmreduzierung
von ca. 20 – 30
dB bewirken.
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3 zeigt
eine Seitenansicht eines beispielhaften Befestigungsmittels 15.
Es besteht aus zwei Bauteilen 21, 23, zwischen
denen einer Entkopplungsschicht 25 angeordnet ist.
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Das Befestigungsmittel 15 ist
vorzugsweise aus nicht magnetischem und nicht leitendem Material aufgebaut,
so dass keine Beeinflussung des Magnetfeldes im Magnetresonanzgerät 1 erfolgt
und die Qualität
der Bildgebung nicht gestört
wird. Beispielsweise sind die Bauteile 21, 23 aus
Kunststoff (hartes GFK) oder aus Metall. Die Entkopplungsschicht 25 ist beispielsweise
eine Gummischicht mit einem Shore-Härtegrad zwischen beispielsweise
20 und 80. Alternativ kann die Entkopplungsschicht auch auf einen
oder beiden Bauteilen 21, 23 vulkanisiert werden.
Bei Schwingungsfrequenzen von ca. 500 Hz bis 1800 Hz ist die Schwingungsamplitude
der ca. 300 kg schweren Gradientenspuleneinheit ca. einige μm. Entsprechend
ist in diesem Fall beispielsweise eine Schichtdicke der Entkopplungsschicht 25 von
im eingebauten Zustand ca. 1 mm ausreichend.
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Das Bauteil 21 weist eine
Keilform mit einem Winkel α auf,
wobei der Winkel α eine
selbsthaltende Verklemmung bewirken soll, d.h., vorzugsweise ist α ein spitzer
Winkel. Die Dicke 27 des Befestigungsmittels 15 variiert
beispielsweise zwischen 3 und 20 mm, und ist an den zu überbrückenden
Spalt angepasst.
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Alternativ kann auch Silikongummi
oder Silikonschaum als Entkopplungsschicht verwendet werden.
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4 zeigt
eine Aufsicht auf das Befestigungsmittel 15 aus 3. Man erkennt zwei Bohrungen 31,
in die Stifte eingepasst sind, die ein relatives Verschieben oder
Verscheren der Bauteile zueinander verhindern. Die Länge 33 des
Bauteiles 15 ist beispielsweise 100 mm und die Breite 35 ist
beispielsweise 40 mm.
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5 zeigt
einen Stift 41, der in eine Bohrung 31 einbringbar
ist. Vorzugsweise wird er von einer schwingungsentkoppelnden Schicht 43 umgeben,
so dass kein Körperschall über den
Stift 41 vom Bauteil 21 auf das Bauteil 23 übertragen
wird. Beispielsweise wird der Stift 41 dazu vor dem Einbau
mit einem Silikonschlauch 43 umhüllt. Die Schwingungsentkoppelung
kann auch durch Vulkanisieren des Stifts 41 erzielt werden.
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6 zeigt
das Befestigungsmittel 15 in einer weiteren Seitenansicht.
Deutlich erkennt man den Schichtaufbau aus den Bauteilen 21, 23 und
der Entkopplungsschicht 25. Das Bauteil 21 weist
ein Langloch 51 auf, das zum Durchführen einer Schraube und zur
Befestigung des Befestigungsmittels 15 an der Gradientenspuleneinheit 9 dient.