-
Die Erfindung betrifft ein Magnetresonanzgerät und ein
Verfahren zu dessen Herstellung.
-
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.
-
Zum Erzeugen von Gradientenfeldern
sind in Gradientenspulen des Gradientenspulensystems entsprechende
Ströme
einzustellen. Dabei betragen die Amplituden der erforderlichen Ströme bis zu
mehreren 100 A. Die Stromanstiegs- und -abfallraten betragen bis
zu mehreren 100 kA/s. Auf diese sich zeitlich verändernden
Ströme
in den Gradientenspulen wirken bei vorhandenem Grundmagnetfeld in
der Größenordnung
von 1 T Lorentzkräfte,
die zu Schwingungen des Gradientenspulensystems führen. Diese
Schwingungen werden über
verschiedene Ausbreitungswege an die Oberfläche des Geräts weitergegeben. Dort werden
diese Mechanikschwingungen in Schallschwingungen umgesetzt, die schließlich zu
an sich unerwünschtem
Lärm führen.
-
Aus der
DE 199 27 494 A1 ist für ein Magnetresonanzgerät ein rohrförmiges Gradientenspulensystem
bekannt, an dessen Enden zum Lärmreduzieren
dem Rohrquerschnitte ähnliche
Ringe aus Materialien hoher Dichte fest mit dem Gradientenspulensystem
verbunden sind.
-
Aus der
DE 101 56 770 A1 ist ein
Magnetresonanzgerät
mit einem Gradientenspulensystem bekannt, bei dem eine elektrisch
leitfähige
Struktur derart angeordnet und ausgebildet ist, dass wenigstens innerhalb
eines Abbildungsvolumens des Magnetresonanzgeräts ein von einem Gradientenfeld über Induktionseffekte
hervorgerufenes Magnetfeld der Struktur dem Gradientenfeld ähnlich ist.
Dabei ist in einer Ausführungsform
wenigstens ein Teil der Struktur als ein Bestandteil eines Grundfeldmagneten fassmantelförmig ausgebildet.
Dadurch ist unter anderem mit Vorteil das Gradientenspulensystem
ohne Sekundärspulen
ausbildbar, da die an sich unerwünschten
Folgen der geschalteten Gradientenfelder aufgrund der Ähnlichkeit
des durch die Struktur hervorgerufenen Magnetfelds durch eine Vorverzerrung nahezu
vollständig
beherrschbar sind.
-
Eine Aufgabe der Erfindung ist es,
ein verbessertes Magnetresonanzgerät und ein Verfahren zu dessen
Herstellung zu schaffen, so dass das Magnetresonanzgerät insbesondere
geringe Lärmemissionswerte
aufweist.
-
Diese Aufgabe wird hinsichtlich dem
Magnetresonanzgerät
durch den Gegenstand des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens
zum Herstellen durch den Gegenstand des Anspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
-
Gemäß Anspruch 1 beinhaltet ein
Magnetresonanzgerät
folgende Merkmale:
- – Ein Grundfeldmagnet mit einer
Höhlung,
die eine Ausbauchung aufweist, und
- – eine
Masseeinrichtung, umfassend Füllstoffe und
ein Harz, mit dem die Ausbauchung ausgegossen ist.
-
Mittels der Masseeinrichtung wird
dabei die Masse des zum Schwingen neigenden Systems derart vergrößert, dass
die Amplitude von Vibrationen und damit auch der Lärm reduziert
wird. Ferner weisen die miteinander verbundenen Komponenten eine hohe
Gesamtsteifigkeit auf, so dass das Lärmemissionsverhalten des Magnetresonanzgeräts nicht
nur hinsichtlich der Amplitude, sondern auch hinsichtlich der Frequenzen
von Lärmspitzen
positiv beeinflusst wird.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der
Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen
der Erfindung anhand der Figuren. Dabei zeigen:
-
1 einen
Längsschnitt
durch ein Magnetresonanzgerät
mit einer Masseeinrichtung und
-
2 einen
Längsschnitt
durch einen inneren Mantel eines im Wesentlichen hohlzylinderförmigen Vakuumbehälters, in
dessen Höhlung
für ein Ausgießen mit
einem Harz ein Formkörper
angeordnet ist, auf dem zu vergießende Komponenten eines Gradientenspulensystems
angeordnet sind.
-
Die 1 zeigt
als ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung einen Längsschnitt
durch ein Magnetresonanzgerät.
Dabei umfasst das Magnetresonanzgerät zum Erzeugen eines möglichst
homogenen statischen Grundmagnetfelds innerhalb eines Abbildungsvolumens 15 einen
supraleitenden Grundfeldmagneten, dessen im Wesentlichen hohlzylinderförmiger Vakuumbehälter 10 als
elektrisch leitfähige
Struktur in der 1 dargestellt
ist. In der Höhlung
des Vakuumbehälters 10 ist
ein nicht aktiv geschirmtes, im Wesentlichen hohlzylinderförmiges Gradientenspulensystem 20 angeordnet.
Aus Gründen
der Übersichtlichkeit
sind weitere Komponenten des Magnetresonanzgeräts, beispielsweise ein Antennensystem
zum Senden von Hochfrequenzsignalen und Empfangen von Magnetresonanzsignalen nicht
dargestellt.
-
Entsprechend dem Konzept der eingangs genannten
DE 101 56 770 A1 sind
die Gradientenspulen des Gradientenspulensystems
20 im
Zusammenspiel mit dem Vakuumbehälter
10 derart
gestaltet, dass sich unmittelbar nach einer Stromänderung in
einer der Gradientenspulen ein aus dem direkten magnetischen Feld
der Gradientenspule und einem Wirbelstromfeld des Vakuumbehälters
10 resultierendes
Feld im Abbildungsvolumen
15 einstellt, das die gewünschte räumliche
Verteilung als ein streng lineares Gradientenfeld aufweist. Dazu
ist die Höhlung des
Vakuumbehälters
10 zum
Umsetzen des Konzepts der
DE
101 56 770 A1 im Mittenbereich im Wesentlichen fassmantelartig
ausgebaucht. Unter Zuhilfenahme des Mittels der Vorverzerrung ist
damit ein unverzerrtes resultierendes Feld im Abbildungsvolumen
15 einstellbar.
-
Da insbesondere in den die Höhlung bildenden
Bereichen des Vakuumbehälters 10 bei
Betrieb des Magnetresonanzgeräts
bestimmungsgemäß Wirbelströme induziert
werden, wirken auf diese Bereiche ähnlich wie auf die stromdurchflossenen
Gradientenspulen Lorentzkräfte,
so dass diese Bereiche des Vakuumbehälters 10 ohne gegensteuernde Maßnahmen
zum Schwingen und damit zum Verursachen von Lärm neigen. Als gegensteuernde
Maßnahme
ist im Bereich der Ausbauchung der Höhlung zwischen Vakuumbehälter 10 und
Gradientenspulensystem 20 eine Masseeinrichtung 30 eingebracht,
die als strategische Masse die Schwingungsamplituden reduziert.
Das Material der Masseeinrichtung 30 weist dabei eine hohe
Dichte größer in etwa
1500 kg/m3 und niedrige Materialkosten auf
und ist des Weiteren einfach zu verarbeiten.
-
Da die Masseeinrichtung 30 in
eine Auskammerung, also aufgrund einer Hinterschneidung durch einen Öffnungsdurchmesser,
der kleiner ist als ein Durchmesser der Masseeinrichtung 30 selbst,
einzubringen ist, wird die Masseeinrichtung 30 durch einen Gießprozess
hergestellt, indem der auszufüllende Hohlraum
direkt mit einem geeigneten Material ausgegossen wird. Dazu fungiert
ein innerer Mantel des Vakuumbehälters 10 gleichzeitig
als ein Teil einer Vergussform. Dabei wird nach innen hin die Vergussform
vor einem Einbringen des Gradientenspulensystems 20 durch
einen Formkörper,
beispielsweise einen Spreizdorn gebildet.
-
In die Vergussform wird dann ein
flüssiges Gießharz eingefüllt, das
dann zu einem duroplastischen Kunststoff ausgehärtet wird. Je nachdem, ob ein
kalt- oder warmhärtendes
Gießharz
verwendet wird, erfolgt die Aushärtung
bei Raumtemperatur oder erhöhter
Temperatur. Dabei weisen Gießharze beim
Aushärten
einen Reaktionsschwund auf, der bei großen Wandstärken zu unerwünschten
Verformungen und sogar zu Rissen und Lunkern im Bauteil führen kann.
Zur Vermeidung dieser Probleme wird mit Vorteil ein füllstoffhaltiges
Gießharz 34 verwendet.
Der Füllstoffgehalt
liegt dabei zwischen dreißig und
siebzig Volumenanteilen. Als Füllstoffe
kommen insbesondere elektrisch isolierende Materialien, wie Quarz,
Quarzgut, Aluminiumoxid und/oder Bariumsulfat in partikelförmiger Ausbildung
im Submillimeterbereich in Betracht. Negative Auswirkungen des Reaktionsschwundes
werden weiter dadurch minimiert, dass der Hohlraum der Vergussform
vor Verguss durch geeignete stückige
oder partikelförmige Füllstoffe 36 aus
inerten Materialien im Millimeterbereich aufwärts zu einem großen Teil
ausgefüllt
wird. Das Gießharz 34 füllt dann
beim Verguss nur noch die Zwischenräume aus und bewirkt bei der
Aushärtung
eine sichere Verbindung der eingefüllten Materialien.
-
Nach dem Entformen liegt die Masseeinrichtung 30 ohne
weitere aufwendige Nachbearbeitung in der gewünschten Form vor. Außerdem ist
damit die Masseeinrichtung 30 derart im Vakuumbehälter 10 fixiert,
dass bei Betrieb des Magnetresonanzgeräts keine zusätzliche
unerwünschte
Geräuschentwicklung
und kein Abrieb infolge von Vibrationen auftritt, und eine Gesamtsteifigkeit
der verbundenen Komponenten mit Vorteil erhöht wird. Das abschließend in die
Höhlung
mit der Masseeinrichtung 30 einzubringende Gradientenspulensystem 20 wird ebenfalls
sowohl mit dem Vakuumbehälter 10 als
auch der Masseeinrichtung 30 fest verbunden.
-
In einer anderen Ausführungsform
wird die Masseeinrichtung zusammen mit zu vergießenden Komponenten 22' eines Gradientenspulensystems gegossen,
wobei ein innerer Mantel 12' eines
im Wesentlichen hohlzylinderförmigen
Vakuumbehälters
eines supraleitenden Grundfeldmagneten auf der einen Seite und ein
entsprechend geformter Formkörper 40' auf der anderen
Seite eine Vergussform bilden. Die 2 zeigt
dazu einen Längsschnitt
durch den inneren Mantel 12',
in dessen Höhlung
der Formkörper 40' angeordnet
ist, auf dem die zu vergießenden
Komponenten 22' des
Gradientenspulensystems angeordnet sind. Wie vorausgehend bei der 1 beschrieben, wird dann
in die Vergussform das Gießharz
eingebracht. Dabei ist es aus fertigungstechnischer Sicht insbesondere
günstig
dieses Vergießen vorzunehmen,
bevor der innere Mantel 12' mit
weitern Teilen des Vakuumbehälters
verbunden wird, da somit ein einfacheres Handling beim Vergießen sichergestellt
ist.