DE19531216C2 - Magnetresonanzgerät mit wenigstens einer an einer Halterung befestigten Gradientenspule - Google Patents

Description

Magnetresonanzgeräte haben mehrere Gradientenspulen, die in einem (supraleitenden) Magneten angeordnet sind. Diese Gra­ dientenspulen erzeugen ein Magnetfeld mit einem linearen Gra­ dienten, was für die Erzeugung von Bildsignalen wesentlich ist. Normalerweise sind hierbei drei Gradientenspulen vorge­ sehen, die beim Betrieb des Magnetresonanzgerätes lineare Magnetfeldgradienten erzeugen die senkrecht zueinander ausge­ richtet sind. Die Richtung dieser Gradienten wird üblicher­ weise mit x, y und z angegeben. Die Gradientenspulen sind an einem steifen zylinderförmigen Körper mit einem Epoxidharz festgeklebt, so daß sie einen Verbund bilden, der als Röhre ausgestaltet ein Untersuchungsobjekt aufnehmen kann. Nachtei­ lig an dieser Anordnung ist, daß die Gradientenspulen Gegen­ stand von Körperkräften sind, die als Lorentz-Kräfte bekannt sind und welche aus dem den Gradientenspulen zugeführten Strom und dem statischen Magnetfeld (Bz) resultieren. Die Kraftvektoren (Fig. 1) sind durch F = J × B gegeben, wobei J die Stromstärke und B die Feldstärke angeben. Die Richtung dieser Kräfte an einer typischen x- (oder y-) Gradientenspule ist beispielsweise in der Fig. 1 für eine Stromrichtung ge­ zeigt. Aus der Fig. 1 ergibt sich, daß diese Kräfte in Kombi­ nation zu einer Biegung zumindest der jeweiligen Gradienten­ spule führt. Bei normalen Bildsequenzen werden die Gradien­ tenspulen mit einem gepulsten Strom beaufschlagt, der hin­ sichtlich der Amplitude und Frequenz variiert. Diese oszil­ lierenden Ströme erzeugen unvorteilhafterweise oszillierende Lorentz-Kräfte, aus denen Schwingungen der Gradientenspulen resultieren. Die Amplitude dieser Schwingungen hängt von dem Betriebsmodus und der daraus resultierenden Verteilung der Kräfte ab und führt zu Schwingungsbäuchen beispielsweise im mittleren und Endbereich und zu Schwingungsknoten in etwa in 1/3 und 2/3 der Länge des Gradientenspulensystems (Fig. 1). Analysen haben ergeben, daß die Amplituden der Schwingungen in dieser Schwingungs-Mode-Art ungefähr zehnmal größer sind als die in anderen Schwingungs-Mode-Arten. Solche Schwingun­ gen haben eine Vielzahl von negativen Eigenschaften, bei­ spielsweise akustische Geräusche (Luftschall), die von den Gradientenspulenkörpern ausgehen, strukturelle Geräusche (Körperschall), die von den Gradientenspulen ausgehen und über die Befestigungen auf das gesamte System übertragen wer­ den sowie Bildqualitätsstörungen, die durch exzessive Be­ wegung der Gradientenspulen verursacht werden können. Durch den Trend zukünftig mit immer schnelleren Bildfrequenzen, d. h. mit höheren Pulssequenzen und höheren Strömen arbeiten zu wollen, steigen damit auch die Schwingungen und Geräusche, was unerwünscht ist.

Aus der US-PS 5,084,676 sowie der WO 86/07459 A1 und der EP 0 350 640 A2 ist es zur Vermeidung oder Reduzierung dieser unerwünschten Effekte bereits bekannt, die Gradientenspulen ganzflächig in einem elastischen Material einzubetten, um die beim Betrieb auftretenden Kräfte möglichst großflächig zu verteilen und damit die Geräusche zu reduzieren.

Bei den meisten früheren Lösungsversuchen wurden Konstruk­ tionstechniken verwandt, die die Steifigkeit des Gradienten­ spulensystems erhöhen. In letzter Zeit wurden die Gradienten­ spulen üblicherweise an ihren Enden befestigt, wo die Schwin­ gungsamplituden relativ hoch sind. Es wurden somit Schwin­ gungsdämpfer notwendig, die die Übertragung dieser Schwingun­ gen auf das Magnetresonanzsystem reduzieren. Ohne diese Schwingungsdämpfer können Resonanzerscheinungen die Gradien­ tenspulen von ihrer Halterung lösen, was zu einer unerwünsch­ ten Dejustierung der Gradientenspulen führen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Gradientenspulen der­ art zu befestigen, daß die von ihnen ausgehenden Schwingungen sich nicht nachteilig auf das Magnetresonanzsystem auswirken.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 5 gelöst.

Vorteil der Erfindung ist, daß durch die Befestigung der Gra­ dientenspule ausschließlich im Bereich der Schwingungsknoten einer Eigenschwingung der freien Gradientenspule aufgrund der sich dort aufhebenden Kräfte nahezu keine Schwingungen mehr auf das restliche Magnetresonanzsystem übertragen werden.

Um dennoch eventuell entstehende geringe Schwingungsamplitu­ den zu dämpfen, kann vorteilhaft im Bereich der Schwingungs­ knoten ein Dämpfungsglied vorgesehen werden, über das die Gradientenspule an der Halterung befestigt ist.

Vorzugsweise ist die Gradientenspule bzw. das Gradientenspu­ lensystem im Bereich 1/3 und 2/3 dessen Länge befestigt. Sind mehrere Gradientenspulen vorgesehen, so ist es vorteilhaft, wenn die Befestigungen im Bereich der Schwingungsknoten des gesamten Schwingungssystems befestigt sind.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispie­ les anhand der Zeichnungen in Verbindung mit den Unteran­ sprüchen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Gradientenspulenanordnung,

Fig. 2 Schwingungsbäuche und Schwingungsknoten eines schwin­ genden Gradientenspulensystems, und

Fig. 3 einen Längsschnitt durch das in der Fig. 1 gezeigte Gradientenspulensystem.

In der Fig. 3 sind Gradientenspulen mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnet. Üblicherweise werden diese Gradientenspulen 1 über ein Kunstharz 2 zu einem Gesamtsystem verbunden, das beispielsweise einen Zylinder 3 zur Aufnahme eines zu unter­ suchenden Patienten bildet. Erfindungsgemäß ist wenigstens das von den Gradientenspulen 1 gebildete Gradientenspulen­ system im Bereich der im Betrieb zu erwartenden Schwingungs­ knoten 4 (Fig. 2) befestigt. Aus der Fig. 2 ergeben sich Schwingungsmaxima 5 im Bereich der Enden und im mittleren Teil des Gradientenspulensystems 1. Gemäß der Erfindung kann das Gradientenspulensystem 1 über ein Dämpfungsglied 6 vor­ zugsweise zumindest im Bereich einer die Schwingungsknoten 4 imaginär verbindenden Linie 7 angeordnet sein.

Im Rahmen der Erfindung kann auch jede einzelne Gradienten­ spule im Bereich der sich für diese Gradientenspule im Be­ trieb ergebenden Schwingungsknoten befestigt sein. Die Be­ festigungsbereiche sowohl für das Gradientenspulensystem als auch für eine Gradientenspule können beispielsweise im Bereich 1/3 und 2/3 der Länge des Gradientenspulensystems bzw. der Gradientenspulen liegen.

Als erfindungsgemäß ist auch ein Verfahren zu betrachten, bei dem die Gradientenspule bzw. das Gradientenspulensystem ausschließ­ lich im Bereich der Schwingungsknoten einer Eigenschwingung der freien Gradientenspule bzw. des freien Gradientenspulensystems befestigt werden.

Claims (5)

1. Magnetresonanzgerät mit wenigstens einer an einer Halte­ rung befestigten Gradientenspule, wobei die Gradientenspule ausschließlich im Bereich der Schwingungsknoten einer Eigenschwingung der freien Gradien­ tenspule befestigt ist.

2. Magnetresonanzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gradientenspule über ein Dämpfungsglied an der Halterung befestigt ist.

3. Magnetresonanzgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gradientenspule im Bereich 1/3 und 2/3 ihrer Länge befestigt ist.

4. Magnetresonanzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Gradientenspulen ein Gradientenspulensystem bilden und daß das Gradientenspulensystem ausschließlich im Bereich der Schwingungsknoten einer Eigenschwingung des freien Gradientenspulensystems befestigt ist.

5. Verfahren zum Betrieb eines Magnetresonanzgerätes mit wenigstens einer an einer Halterung befestigten Gradienten­ spule, wonach die Gradientenspule ausschließlich im Bereich der Schwingungsknoten einer Eigenschwingung der freien Gradientenspule befestigt wird.