DE10333796A1

DE10333796A1 - Verfahren und Vorrichtung zum optimalen Shimen von MR-Scannern

Info

Publication number: DE10333796A1
Application number: DE2003133796
Authority: DE
Inventors: Georg Görtler; Rainer Kuth; Frank Supplieth
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2003-07-24
Filing date: 2003-07-24
Publication date: 2004-11-04

Abstract

Verfahren zur Bewertung der Umgebungsbedingungen des Aufstellungsortes eines MR-Scanners zur Bestimmung der notwendigen Shimbleche, wobei vorzugsweise am Aufstellort ein resistiver MR-Magnetsimulator aufgestellt und kurzzeitig auf das Magnetfeld des MR-Scanners hochgefahren wird und dass aus den mittels Magnetfeldsonden in der Umgebung gemessenen lokalen BO-Feldern das Abschirmverhalten und die Rückwirkungen auf den MR-Magneten bestimmt werden, aus denen eine entsprechende Raumplanung und/oder die notwendigen Shim-Maßnahmen ermittelt werden.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bewertung der Umgebungsbedingungen des Aufstellungsortes eines MR-Scanners zur Bestimmung der notwendigen Shimbleche sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

MR-Magnete erzeugen auch in ihrer näheren Umgebung erhebliche magnetische Felder. Hierdurch kommt es zu einer bidirektionalen Wechselwirkung des Magneten mit der Umgebung. Dynamische Wechselwirkungen treten auf bei großen ferromagnetischen bewegten Objekten, so zum Beispiel Aufzügen, die in kurzer Entfernung am Magnet vorbeifahren. Solche Einflüsse auf das Magnetfeld im Inneren des Magneten werden zum Beispiel durch die EFI kompensiert, siehe EP 459268 und US 5329266 . Hinzu kommen statische Wechselwirkungen durch ortsfeste ferromagnetische Objekte in der Umgebung. Diese verändern auch das magnetische Feld im Inneren des MR-Magneten, insbesondere verringern sie dessen Homogenität. Statische und dynamische Einflüsse auf das Magnetfeld im Inneren des Magneten, auf das sogenannte Messvolumen, müssen durch Maßnahmen so stark kompensiert werden, dass sie keinen merklichen Einfluss auf die Bildqualität haben. Dabei sind alle solche Maßnahmen relativ billig, die im Werk vor der Auslieferung eingebracht werden können. Sehr teuer sind aber alle Maßnahmen in der Regel dann, wenn sie nach Installation beim Kunden oder sogar nach Inbetriebnahme erforderlich werden.

Es sind zwar bereits Verfahren bekannt, bei denen an einem oder mehreren möglichen künftigen Aufstellorten für einen MR-Scanner mit einer Magnetfeldsonde Schwankungen des lokalen Erdmagnetfeldes erfasst und bewertet werden und gegebenenfalls Maßnahmen zu später erforderlichen Kompensation eingeleitet werden können. Statische Effekte aufgrund von Eisen oder anderen ferromagnetischen Werkstoffen im Gebäude werden dabei allerdings nicht erfasst, sondern müssen erst nach Aufstellung des MR-Scanners durch Installation von Shimblechen oder durch zusätzliche Ströme (Shimströme) ausgeglichen werden. Dies ist aber ein sehr zeitaufwändiger Prozess und hat darüber hinaus den Nachteil, dass bei sehr großen Eisenmengen in der Umgebung der Shimbereich häufig nicht hinreichend ist. Damit sind auch bautechnische Maßnahmen nur ungenau planbar.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, welches statische Wechselwirkung mit der Umgebung zuverlässig vor der Abgabe eines Angebotes an den Kunden festzustellen gestattet.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass am Aufstellort ein resistiver MR-Magnetsimulator aufgestellt und kurzzeitig auf das Magnetfeld des MR-Scanners hochgefahren wird und dass aus den mittels Magnetfeldsonden in der Umgebung gemessenen lokalen BO-Feldern das Abschirmverhalten und die Rückwirkungen auf den MR-Magneten bestimmt werden, aus denen eine entsprechende Raumplanung und/oder die notwendigen Shim-Maßnahmen ermittelt werden.

Der erfindungsgemäß MR-Magnetsimulator erzeugt aufgrund seiner Bauform ein Magnetfeld, welches dem späteren MR-Magneten sehr nahe kommt. Dabei kann dieser MR-Simulator als billiger und leicht transportierbarer resistiver Magnet aufgebaut sein, wobei die das Magnetfeld erzeugenden Ströme nur kurzzeitig hochgefahren werden, sodass eine Überhitzung vermieden wird, während die gegebenenfalls in der Umgebung vorhandenen Eisenteile magnetisiert werden. Durch in der Umgebung aufgestellte Magnetfeldsensoren kann jeweils das lokale BO-Magnetfeld registriert und aus diesen gemessenen Magnetfeldern die Rückwirkungen aufgrund von ferromagnetischen Bauteilen in der Umgebung (Aufzüge, Bewehrungseisen od. dgl.) bestimmt werden.

In Ausgestaltung der Erfindung kann dabei vorgesehen sein, dass aus der gemessenen Feldverteilung anhand eines Finite Element Verfahrens in einem iterativen Prozess der erforderliche Shim für den Magneten berechnet wird, wobei dies vorzugsweise in der Weise ausgenutzt wird, dass der erforderliche Shim in Form von entsprechenden Shimblechen oder eingebauten Permanentmagneten bereits werksseitig in dem MR-Magneten eingebaut wird.

Darüber hinaus bietet das erfindungsgemäße Verfahren auch die Möglichkeit, aus der ermittelten Feldverteilung einen Shim für den Raum zu berechnen und am Aufstellort des MR-Scanners bauseits entsprechende Shimbleche zu installieren. Eine Kombination beider Verfahren, nämlich der Shimung des MR-Magneten und des Aufstellraums gibt die Möglichkeit, praktisch alle denkbar auftretenden Probleme am Aufstellort wirklich vollständig zu kompensieren, da in ungünstigen Fällen eine Shimung des Magneten alleine anhand der großen ferromagnetischen Eisenmengen der Gebäudebewehrung manchmal gar nicht möglich wäre.

Anstelle des Vorsehens einer Vielzahl von Magnetfeldsensoren kann in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass der MR-Magnetsimulator mehrfach kurzzeitig hochgefahren wird und dass das äußere Streufeld mit einem mobilen BO-Messgerät bestimmt wird, wobei in allen Fällen vorteilhafter Weise eine automatische Synchronisation zwischen dem hochgefahrenen Simulations-Magnetfeld und der Streufeldmesswerterfassung erfolgen sollte.

Schließlich liegt es auch im Rahmen der Erfindung, dass der MR-Magnetsimulator als Entmagnetisierungsspule zur Beseitigung der Remanenz in den Stahlteilen des Gebäudes betrieben wird.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass der MR-Magnetsimulator einen Luftspulenmagneten umfasst, der im Wesentlichen eine 1:1 Abbildung des supraleitenden MR-Magneten darstellt.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Dieses zeigt den Grundriss eines Aufstellraums für einen MR-Scanner, der mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens hinsichtlich der Wechselwirkung mit vorhandenen ferromagnetischen Bauteilen vermessen werden soll.

Der im nicht genau rechteckigen Raum 1 am Aufstellort des MR-Scanners angeordnete MR-Magnetsimulators 2, vorzugsweise in Form eines einfachen Luftspulenmagneten, erzeugt innerhalb des Raums sowie auch außerhalb dieses Raums Magnetfelder, die mithilfe der verteilt angeordneten Magnetfeldsonden 3 gemessen werden. Die außerhalb des Raums angeordneten Magnetfeldsonden sollen dabei herausfinden, ob der vorhandene Baustahl bereits eine hinreichende Schirmung nach außen liefert, oder ob die Einbringung zusätzlichen Stahls zur Schirmung der öffentlich zugänglichen Flächen erforderlich ist. Zusätzlich wird das Streufeld innerhalb der Kabine an verschiedenen Orten gemessen. Daraus kann errechnet werden, ob mit den Standardtechniken ein Shim überhaupt möglich ist und optional welcher Shim erforderlich ist, sodass dieser bereits in der Fabrik installiert werden kann. Sollte eine solche vollständige, also optimale Shimung des Magneten nicht möglich sein, so können entsprechende bauseitige Maßnahmen noch vorgesehen werden, die zusätzlich zur Shimung des Magneten dann tatsächlich alle Probleme beseitigen. Solche gegebenenfalls notwendigen zusätzlichen bauseitigen Maßnahmen sind natürlich praktisch nicht mehr durchführbar, wenn man wie bisher beim Stand der Technik erst den MR-Scanner aufstellt und dann bei Messungen feststellt, welche Shimmaßnahmen erforderlich wären. Selbst wenn die Shimung des Magneten durch Einstecken entsprechender Shimbleche in hierfür vorgesehene Kanäle des MR-Magneten noch möglich ist, so sind diese nachträglichen Maßnahmen zur Shimung eines MR-Scanners am Aufstellort um ein Mehrfaches teuerer, als der werkseitige Einbau der durch das erfindungsgemäße Vermessen des Aufstellorts mithilfe eines MR-Magnetsimulators ermöglicht wird.

Claims

Verfahren zur Bewertung der Umgebungsbedingungen des Aufstellungsortes eines MR-Scanners zur Bestimmung der notwendigen Shimbleche, dadurch gekennzeichnet, dass am Aufstellort ein resistiver MR-Magnetsimulator aufgestellt und kurzzeitig auf das Magnetfeld des MR-Scanners hochgefahren wird und dass aus den mittels Magnetfeldsonden in der Umgebung gemessenen lokalen BO-Feldern das Abschirmverhalten und die Rückwirkungen auf den MR-Magneten bestimmt werden, aus denen eine entsprechende Raumplanung und/oder die notwendigen Shim-Maßnahmen ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus der gemessenen Feldverteilung anhand eines Finite Element Verfahrens in einem iterativen Prozess der erforderliche Shim für den MR-Magneten berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erforderliche Shim in Form von entsprechenden Shimblechen oder Permanentmagneten bereits werksseitig in den MR-Magneten eingebaut wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass aus der ermittelten Feldverteilung ein Shim für den Raum berechnet und am Aufstellort des MR-Scanners bauseits Shimbleche installiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der MR-Magnetsimulator mehrfach kurzzeitig hochgefahren wird und das äußere Streufeld mit einem mobilen BO-Messgerät bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine automatische Synchronisation zwischen dem hochgefahrenen Simulations-Magnetfeld und der Streufeldmesswerterfassung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der MR-Magnetsimulator als Entmagnetisierungsspule zur Beseitigung der Remanenz in den Stahlteilen des Gebäudes betrieben wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass der MR-Magnetsimulator einen Luftspulenmagneten umfasst, der im Wesentlichen eine 1:1 Abbildung des supraleitenden MR-Magneten darstellt.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur energetischen Speisung des MR-Magnetsimulators ein Marxgenerator verwendet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Marxgenerator mit Avalanche Transistoren betrieben wird.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie für den Marxgenerator mit Ultracap-Kondensation bereitgestellt wird.