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Die
Erfindung bezieht sich allgemein auf einen supraleitfähigen Magnetresonanz-Bildgebungs (MRI)-Magneten
und insbesondere auf einen derartigen Magneten mit einer offenen
Konstruktion (Design).
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MRI
Systeme, die supraleitfähige
oder andersartige Magneten verwenden, werden in verschiedenen Feldern
benutzt, wie beispielsweise bei medizinischen Untersuchungen. Bekannte
supraleitfähige Magnetkonstruktionen
umfassen geschlossene Magnete und offene Magnete. Geschlossene Magnete haben üblicherweise
eine einzige rohrförmige
supraleitfähige
Spulenanordnung mit einer Bohrung, und sie werden durch flüssiges Helium
oder einen Kryokühler
gekühlt.
Bei einer Kryokühler-Kühlung von einem geschlossenen
Magneten enthält
die supraleitfähige
Spulenanordnung eine supraleitfähige Hauptspule,
die von einer einzelnen thermischen Abschirmung umgeben ist, die
von einem Vakuummantel umgeben ist, und der geschlossene Magnet
enthält
auch einen Kryokühler-Kaltkopf
mit einem Gehäuse,
das an dem Vakuummantel befestigt ist, eine erste Stufe in einem
thermischen Festkörperleitungskontakt
mit der einzelnen thermischen Abschirmung und eine zweite Stufe
in einem thermischen Festkörperleitungskontakt
mit der supraleitfähigen Hauptspule.
Bei einer Flüssighelium-Kühlung von
einem geschlossenen Magneten enthält die supraleitfähige Spulenanordnung
eine supraleitfähige Hauptspule,
die wenigstens teilweise in flüssiges
Helium eingetaucht ist, die in einer Helium-Dewar-Vorrichtung enthalten
ist, die von einer doppelten thermischen Abschirmung umgeben ist,
die von einem Vakuummantel umgeben ist. Es ist bekannt, das Absieden
von Helium in geschlossenen Magneten zu verringern, indem ein Kryokühler hinzugefügt wird,
dessen erste Stufe in einem thermischen Festkörperleitungskontakt mit der äußeren von
den zwei im Abstand angeordneten thermischen Abschirmungen von der
thermischen Doppelabschirmung ist, und dessen zweite Stufe in einem
thermischen Festkörperleitungskontakt
mit der inneren von den zwei im Abstand angeordneten thermischen
Abschirmungen der thermischen Doppelabschirmung ist.
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Bekannte
offene Magnete sind Festkörperleitungs-Kryokühler-gekühlt und
verwenden üblicherweise
zwei im Abstand angeordnete supraleitfähigen Spulenanordnungen, wobei
der offene Raum zwischen den Anordnungen einen Zugang für medizinisches
Personal gestattet für
Operationen oder andere medizinische Verfahren während der MRI Bildgebung, siehe
beispielsweise US-Patent 5,410,287. Der Patient kann in diesem offenen
Raum oder auch in der Bohrung von den toroidförmigen Spulenanordnungen angeordnet
werden. Der offene Raum hilft dem Patienten, irgendwelche Gefühle der
Klaustrophobie zu überwinden,
die in einer geschlossenen Magnetkonstruktion auftreten können. Ein
Kryokühler-Kaltkopf,
der an der einen supraleitfähigen
Spulenanordnung befestigt ist, kann die zweite supraleitfähige Spulenanordnung
durch Leitungskühlung durch
die tragenden Stangen kühlen,
die die im Abstand angeordneten supraleitfähigen Spulenanordnungen aneinander
befestigen. Es sind auch Kryokühler-gekühlte offene
Magnete bekannt, die auch eine Stützspule hinzufügen, die
einen elektrischen Strom in einer entgegengesetzten Richtung zu
derjenigen der supraleitfähigen
Hauptspule führt
und die radial innen von der supraleitfähigen Hauptspule angeordnet
ist, um die Qualität
der MRI Bildgebung zu verbessern. Die Literatur schweigt sich jedoch über Helium-gekühlte offene
Magnete aus, wahrscheinlich weil die supraleitfähige Hauptspule strukturell
nicht longitudinal nahe genug an dem offenen Raum angeordnet werden
kann, damit nur eine kosteneffektive Größe der supraleitfähigen Hauptspule
für die
MRI Bildgebung verwendet werden kann. Was notwendig ist, ist ein
Helium-gekühlter
offener supraleitfähiger MRI
Magnet.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, einen mit einem kryogenen Fluid gekühlten offenen
supraleitfähiger
MRI Magneten bereitzustellen.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung wird ein offener Magnetresonanz-Bildgebungsmagnet
bereitgestellt, enthaltend:
- a) eine erste supraleitfähige Spulenanordnung enthaltend:
- 1) ein toroidförmiges
erstes Spulengehäuse,
das eine erste Bohrung umgibt und eine erste Längsachse aufweist,
- 2) ein erstes kryogenes Fluid, das in dem ersten Spulengehäuse angeordnet
ist, und
- 3) eine ringförmige
erste supraleitfähige Hauptspule,
die im wesentlichen koaxial mit der ersten Achse ausgerichtet ist,
in dem ersten Spulengehäuse angeordnet
ist und in thermischem Kontakt mit dem ersten kryogenen Fluid angeordnet
ist,
- b) eine zweite supraleitfähige
Spulenanordnung enthaltend:
- 1) ein toroidförmiges
zweites Spulengehäuse,
das longitudinal im Abstand von dem ersten Spulengehäuse angeordnet
ist, eine zweite Bohrung umgibt und eine zweite Längsachse
im wesentlichen koaxial ausgerichtet mit der ersten Achse aufweist,
und
- 2) ein zweites kryogenes Fluid, das in dem zweiten Spulengehäuse angeordnet
ist, und
- 3) eine ringförmige
zweite supraleitfähige Hauptspule,
die im wesentlichen koaxial mit der zweiten Achse ausgerichtet ist,
in dem zweiten Spulengehäuse
angeordnet ist und in thermischem Kontakt mit dem zweiten kryogenen
Fluid angeordnet ist,
- c) mehrere Stäbe,
von denen jeweils ein erstes Ende an dem ersten Spulengehäuse befestigt
ist und von denen jeweils ein zweites Ende an dem zweiten Spulengehäuse befestigt
ist, wobei die zweite supraleitfähige
Spulenanordnung im wesentlichen ein Spiegelbild von der ersten supraleitfähigen Spulenanordnung
um eine Ebene ist, die senkrecht zur ersten Achse ist und longitudinal in
der Mitte zwischen den ersten und zweiten Spulengehäusen angeordnet
ist,
- d) ein erstes Dewar, das in und im Absatnd von dem ersten Spulengehäuse angeordnet
ist und das erste kryogene Fluid enthält, und
- e) ein zweites Dewar, das in und im Absatnd von dem zweiten
Spulengehäuse
angeordnet ist und das zweite kryogene Fluid enthält, wobei
die erste supraleitfähige
Hauptspule aussen von und in einem thermischen Festkörperleitungskontakt
mit dem ersten Dewar angeordnet ist und die zweite supraleitfähige Hauptspule
aussen von und in einem thermischen Festkörperleitungskontakt mit dem
zweiten Dewar angeordnet ist.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung wird ein offener Magnetresonanz-Bildgebungsmagnet
bereitgestellt, enthaltend:
- a) eine erste supraleitfähige Spulenanordnung enthaltend:
- 1) ein toroidförmiges
erstes Spulengehäuse,
das eine erste Bohrung umgibt und eine erste Längsachse aufweist,
- 2) ein erstes kryogenes Fluid, das in dem ersten Spulengehäuse angeordnet
ist, und
- 3) eine ringförmige
erste supraleitfähige Hauptspule,
die koaxial mit der ersten Achse ausgerichtet ist, in dem ersten
Spulengehäuse
angeordnet ist und in thermischem Kontakt mit dem ersten kryogenen
Fluid angeordnet ist,
- b) eine zweite supraleitfähige
Spulenanordnung enthaltend:
- 1) ein toroidförmiges
zweites Spulengehäuse,
das longitudinal im Abstand von dem ersten Spulengehäuse angeordnet
ist, eine zweite Bohrung umgibt und eine zweite Längsachse
im wesentlichen koaxial ausgerichtet mit der ersten Achse aufweist,
und
- 2) ein zweites kryogenes Fluid, das in dem zweiten Spulengehäuse angeordnet
ist, und
- 3) eine ringförmige
zweite supraleitfähige Hauptspule,
die im wesentlichen koaxial mit der zweiten Achse ausgerichtet ist,
in dem zweiten Spulengehäuse
angeordnet ist und in thermischem Kontakt mit dem zweiten kryogenen
Fluid angeordnet ist,
- c) mehrere Stäbe,
von denen jeweils ein erstes Ende an dem ersten Spulengehäuse befestigt
ist und von denen jeweils ein zweites Ende an dem zweiten Spulengehäuse befestigt
ist, wobei die zweite supraleitfähige
Spulenanordnung im wesentlichen ein Spiegelbild von der ersten supraleitfähigen Spulenanordnung
um eine Ebene ist, die senkrecht zur ersten Achse ist und longitudinal in
der Mitte zwischen den ersten und zweiten Spulengehäusen angeordnet
ist,
wobei das zweite kryogene Fluid ein gasförmiges kryogenes
Fluid aufweist, wobei die zweite supraleitfähige Spulenanordnung eine thermische
Abschirmung aufweist, die in und im wesentlichen im Abstand von
dem zweiten Spulengehäuse
angeordnet ist und die zweite supraleitfähige Hauptspule im wesentlichen
umgibt und im Abstand davon angeordnet ist, wobei die thermische
Abschirmung die einzige thermische Abschirmung ist, die in dem zweiten
Spulengehäuse
angeordnet ist, und auch ein Wärmetauscherrohr
in Fluidverbindung mit dem gasförmigen kryogenen
Fluid aufweist und um die thermische Abschirmung gewickelt ist und
in einem thermischen Festkörperleitungskontakt
mit dieser ist.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist
ein Dewar (-Gefäß) in jedem
Spulengehäuse
angeordnet, um das kryogene Fluid zu enthalten, und die supraleitfähige Hauptspule
ist außerhalb
von und in einem thermischen Festkörperleitungskontakt mit dem
Dewar angeordnet. In einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel
enthält
jede Spulenanordnung eine einzelne thermische Abschirmung, wobei das
Absieden von Kryogen verringert ist durch die Abschirmung, die in
einem thermischen Festkörperleitungskontakt
mit entweder einer Kaltstufe von einem Kryokühler-Kaltkopf oder einem Wärmetauscherrohr
ist, das in Fluidverbindung mit dem abgesiedeten Kryogen ist.
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Mit
der Erfindung sind mehrere Nutzen und Vorteile erzielbar. Die offene
Magnetkonstruktion der Anmelderin überwindet alle klaustrophobischen
Gefühle
der Patienten und gibt einen Zugang zum Patienten durch medizinisches
Personal für
Operationen oder andere medizinische Verfahren während der MRI Bildgebung. Die
mit kyrogenem Fluid gekühlte Konstruktion
der Anmelderin ist weniger teuer als bekannte Kryokühler-gekühlte Konstruktionen.
Die Konstruktionen der Anmelder mit „Spule-außerhalb-des-Dewars" und „einzelne-thermische-Abschirmung" gestatten, daß die supraleitfähigen Hauptspulen
strukturell longitudinal näher
an dem offenen Magnetraum angeordnet werden können, was die Kosten des Magneten
senkt, indem die Größe der supraleitfähigen Hauptspule
verringert, die für
das Magnetfeld gleicher Stärke
erforderlich ist.
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Die
beigefügten
Zeichnungen stellen mehrere bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung dar,
wobei:
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1 eine
perspektivische Ansicht von einem ersten Ausführungsbeispiel des offenen
MRI Magneten gemäß der Erfindung
ist;
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2 ein
schematischer Seitenschnitt von dem MRI Magneten gemäß 1 ist,
wobei eine Magnetbodenbefestigung hinzugefügt ist;
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3 eine
schematische Querschnittsansicht von dem MRI Magneten gemäß den 1 und 2 entlang
den Linien 3-3 in 2 ist;
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4 eine
Ansicht wie in 2 ist, aber von einem zweiten
bevorzugten Ausführungsbeispiel
des offenen MRI Magneten gemäß der Erfindung;
und
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5 eine
Ansicht wie in 2 ist, aber von einem dritten
bevorzugten Ausführungsbeispiel
des offenen MRI Magneten gemäß der Erfindung.
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Es
wird nun auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen gleiche Bezugszahlen
gleiche Elemente darstellen; 1–3 zeigen
ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel
von einem Magnetresonanz-Bildgebungs (MRI)-Magneten 110 gemäß der Erfindung.
Der Magnet 110 enthält
eine erste supraleitfähige
Spulenanordnung 112 mit einem im allgemeinen toroidförmigen ersten
Spulengehäuse 114,
das eine Bohrung 116 umgibt und das eine im allgemeinen
longitudinale erste Achse 118 aufweist. Der Magnet 110 enthält auch
eine zweite supraleitfähige
Spulenanordnung 120 mit einem im allgemeinen toroidförmigen zweiten
Spulengehäuse 122,
das eine zweite Bohrung 124 umgibt und das eine im allgemeinen
longitudinale zweite Achse 126 aufweist. Das zweite Spulegehäuse 122 ist
longitudinal im Abstand von dem ersten Spulengehäuse 114 angeordnet,
und die zweite Achse 126 ist im allgemeinen koaxial mit der
ersten Achse 118 ausgerichtet. Der Magnet 110 enthält ferner
mehrere tragende Stangen 128, von denen jeweils ein erstes
Ende an dem ersten Spulengehäuse 114 befestigt
ist und von denen jeweils ein zweites Ende an dem zweiten Spulengehäuse 122 befestigt
ist. Vorzugsweise ist die zweite supraleitfähige Spulenanordnung 120 ein
allgemeines Spiegelbild von der ersten supraleitfähigen Spulenanordnung 112 um
eine Ebene 130 (hochkant gesehen als eine gestrichelte
Linie in 2), sie ist senkrecht zu der
Achse 118 orientiert und ist longitudinal in der Mitte
zwischen den ersten und zweiten Spulengehäusen 114 und 122 angeordnet.
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Das
erste Spulengehäuse 114 weist
eine erste im allgemeinen in Umfangsrichtung verlaufende Außenfläche 132,
die im allgemeinen auf die erste Achse 118 gerichtet ist,
und eine zweite im allgemeinen in Umfangsrichtung verlaufende Außenfläche 134 auf,
die radial im Abstand von der ersten in Umfangsrichtung verlaufenden
Außenfläche 132 angeordnet
und von der ersten Achse 118 im allgemeinen weg gerichtet
ist. Das erste Spulengehäuse 114 weist auch
eine erste im allgemeinen ringförmige
Außenfläche 136,
die im allgemeinen auf die Ebene 130 gerichtet ist, und
eine zweite im allgemeinen ringförmige
Außenfläche 138 auf,
die longitudinal im Abstand von der ersten ringförmigen Außenfläche 136 angeordnet
und von der Ebene 130 im allgemeinen weg gerichtet ist.
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Die
erste supraleitfähige
Spulenanordnung 112 weist zusätzlich ein erstes kryogenes
Fluid 140 auf, das in dem ersten Spulengehäuse 114 angeordnet
ist. Die erste supraleitfähige
Spulenanordnung 112 weist auch eine im allgemeinen ringförmige erste supraleitfähige Hauptspule 142 auf,
und enthält
vorzugsweise im allgemeinen ringförmige zusätzliche supraleitfähige Hauptspulen
(nicht gezeigt in den Figuren). Die zusätzlichen supraleitfähigen Hauptspulen
können
erforderlich sein, um eine hohe magnetische Feldstärke innerhalb
des Bildgebungsvolumens des Magneten zu erreichen, ohne die kritische
Stromdichte des verwendeten Supraleiters in den Spulen zu überschreiten,
wie es für
den Fachmann bekannt ist. Die erste supraleitfähige Hauptspule 142 ist
in üblicher
Weise auf einer Spulenform (in den Figuren nicht gezeigt) gehaltert.
Die erste supraleitfähige Hauptspule 142 ist
im allgemeinen koaxial mit der ersten Achse 118 ausgerichtet,
ist in dem ersten Spulengehäuse 114 angeordnet,
ist in thermischem Kontakt mit dem ersten kryogenen Fluid 140 angeordnet und
führt einen
ersten elektrischen Hauptstrom in einer ersten Richtung. Die erste
Richtung ist so definiert, daß sie
entweder eine Uhrzeigerrichtung- oder eine Gegenuhrzeigerrichtung-Umfangsrichtung
um die erste Achse 118 ist, wobei irgendeine leichte longitudinale
Komponente der Stromrichtung ignoriert wird. Die erste supraleitfähige Hauptspule 142 würde üblicherweise
ein supraleitfähiger
Draht oder ein supraleitfähiges
Band sein, die so gewickelt sind, daß die erste supraleitfähige Hauptspule 142 eine
longitudinale Ausdehnung und eine radiale Ausdehnung (d. h. radiale
Dicke) hat, die weit größer als
die entsprechenden Abmessungen des supraleitfähigen Drahtes oder des supraleitfähigen Bandes
sind.
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Wie
zuvor erwähnt
und in den 1 und 2 gezeigt
ist, ist die zweite supraleitfähige
Spulenanordnung 122 im allgemeinen ein Spiegelbild von
der ersten supraleitfähigen
Spulenanordnung 112 um die Ebene 130. Deshalb
enthält
die zweite supraleitfähige
Spulenanordnung 120 zusätzlich
zu dem zweiten Spulengehäuse 122 ein
zweites kryogenes Fluid 146, das in dem zweiten Spulengehäuse 122 angeordnet
ist, und sie enthält
auch eine im allgemeinen ringförmige
zweite supraleitfähige Hauptspule 148,
und vorzugsweise enthält
sie im allgemeinen ringförmige
zusätzliche
supraleitfähige Hauptspulen
(in den Figuren nicht gezeigt). Es sei darauf hingewiesen, daß die zusätzlichen
supraleitfähigen
Hauptspulen für
die zweite supraleitfähige Spulenanordnung 122 erforderlich
sein würden,
um alle zusätzlichen supraleitfähigen Extra-Hauptspulen von
der ersten supraleitfähigen
Spulenanordnung 112 im Gleichgewicht zu halten, wie es
für den
Fachmann verständlich
ist. Die zweite supraleitfähige Hauptspule 148 ist üblicherweise
auf einer Spulenform (in den Figuren nicht gezeigt) gehaltert. Die zweite
supraleitfähige
Hauptspule 148 ist im allgemeinen koaxial mit der zweiten
Achse 126 ausgerichtet, ist in dem zweiten Spulengehäuse 122 angeordnet,
ist in thermischem Kontakt mit dem zweiten kryogenen Fluid 146 und
führt einen
zweiten elektrischen Hauptstrom in der ersten Richtung (d. h. in
der gleichen Richtung wie der elektrische Strom in der ersten supraleitfähigen Hauptspule 142).
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Die
erste supraleitfähige
Spulenanordnung 112 hat einen ersten Dewar 152,
der in und im allgemeinen im Abstand von dem ersten Spulengehäuse 114 angeordnet
ist und das erste kryogene Fluid 140 enthält, und
die zweite supraleitfähige
Spulenanordnung 120 hat einen zweiten Dewar 154,
der in und im allgemeinen im Abstand von dem zweiten Spulengehäuse 122 angeordnet
ist und das zweite kryogene Fluid 146 enthält. In dem
ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel,
wie es in 2 zu sehen ist, ist der erste
Dewar 142 im Abstand von der ersten supraleitfähigen Hauptspule 142 angeordnet
und umgibt diese, und die erste supraleitfähige Hauptspule 142 ist wenigstens
teilweise (und vorzugsweise vollständig) in dem ersten kryogenen
Fluid 140 eingetaucht. In ähnlicher Weise ist das zweite
Dewar 154 im Abstand von der zweiten supraleitfähigen Hauptspule 148 angeordnet
und umgibt diese, und die zweite supraleitfähige Hauptspule 148 ist
wenigstens teilweise (und vorzugsweise vollständig) in das zweite kryogene Fluid 146 eingetaucht.
Wie aus den 1–3 zu sehen
ist, enthalten die tragenden Stangen 128 vorzugsweise eine
untere tragende Stange 128' und eine
obere tragende Stange 128''. Die untere
tragende Stange 128' ist
unterhalb einer horizontalen Ebene 156 (hochkant zu sehen
als eine gestrichelte Linie in 3) angeordnet,
die die erste Achse 118 enthält (zu sehen als eine gestrichelte
Linie in 2 und mit dem Kopf nach vorn
als ein Punkt in 3) enthält, und die untere tragende
Stange 128' hat
eine Leitung 158. Die obere tragende Stange 128'' ist oberhalb der horizontalen
Ebene 158 angeordnet und die obere tragende Stange 128'' hat eine Leitung 160.
Aus 2 kann entnommen werden, daß das zweite kryogene Fluid 146 in
Fluidverbindung mit dem ersten kryogenen Fluid 140 ist
durch die Leitungen 158 und 160 von den unteren
und oberen tragenden Stangen 128' und 128''.
Mit anderen Worten, die Leitungen 158 und 160 verbinden
fluidisch die ersten und zweiten Dewars 152 und 154 miteinander.
Vorzugsweise hat der Magnet 110 zwei untere tragende Stangen 128' und eine obere
tragende Stange 128''.
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In
einem Ausführungsbeispiel
enthält
das erste kryogene Fluid 140 flüssiges kryogenes Fluid 140' und gasförmiges kryogenes
Fluid 140'' und das zweite
kryogene Fluid 146 enthält
flüssiges
kryogenes Fluid 146' und
gasförmiges
kryogenes Fluid 146''. Die Leitung 158 der
unteren strukturellen Stange 128' enthält im wesentlichen nur flüssiges kryogenes
Fluid, und die Leitung 160 von der oberen tragenden Stange 128' enthält im wesentlichen
nur gasförmiges
kryogenes Fluid. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel bestehen die
ersten und zweiten flüssigen
kryogenen Fluids 140' und 146' jeweils aus flüssigem Helium,
und die gasförmigen
ersten und zweiten kryogenen Fluids 140'' und 146'' bestehen jeweils aus gasförmigen Helium,
das aus dem flüssigen
Helium abgesiedet ist. Vorzugsweise enthält die obere tragende Stange 128'' einen Absiedestapel 162 für kryogenes
Fluid, der longitudinal im allgemeinen in der Mitte zwischen den
ersten und zweiten Spulengehäusen 114 und 122 angeordnet
ist.
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Üblicherweise
bilden die zwei Spulengehäuse 114 und 122 und
die eine Leitung enthaltenden tragenden Stangen 128' und 128'' zusammen einen Vakuummantel. Eine
einzelne thermische Abschirmung (aus den Figuren der Klarheit halber
weggelassen) ist im Abstand von jedem Dewar 152 und 154 angeordnet
und umgibt diesen und ist im Abstand von den Leitungen 158 und 160 angeordnet
und umgibt diese, wobei die einzelne thermische Abschirmung selbst
im Abstand von den Spulengehäusen 114 und 122 und
den Wänden
der eine Leitung enthaltenden tragenden Stangen 128' und 128'' angeordnet ist und diese umgibt. Übliche thermisch
isolierende Abstandshalter (nicht gezeigt) trennen im Abstand angeordnete
Elemente, wie es für
den Fachmann bekannt ist. Die supraleitfähigen Hauptspule 142 und 148 des
Magneten 110 erzeugen üblicherweise
ein im allgemeinen kugelförmiges
Bildgebungsvolumen 164 (in 2 als ein
gepunkteter Kreis gezeigt), das im allgemeinen an dem Schnittpunkt
von der Ebene 130 und der ersten Achse 118 zentriert
ist. Es sei darauf hingewiesen, das der Magnet 110 auf
einer üblichen
Magnetbodenbefestigung 166 gehaltert ist.
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Es
wird nun wieder auf die Zeichnungen Bezug genommen; 4 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel
von dem offenen Magnetresonanz-Bildgebungs (MRI)-Magneten 210 gemäß der Erfindung.
Der Magnet 210 gleicht dem Magneten 110 des ersten
Ausführungsbeispiels
der Erfindung, wobei Unterschiede nachfolgend hervorgehoben werden.
Das zweite kryogene Fluid 246 ist fluidisch unabhängig von
dem ersten kryogenen Fluid 240 (d. h. in dem zweiten bevorzugten
Ausführungsbeispiel gibt
es keine Leitungen in den tragenden Stangen 228, um die
zwei Dewars 252 und 254 fluidisch miteinander
zu verbinden).
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Auch
in dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel
enthält
die erste supraleitfähige
Spulenanordnung 212 eine thermische Abschirmung 268,
die in und im allgemeinen im Abstand von dem ersten Spulengehäuse 214 angeordnet
ist und die erste supraleitfähige
Hauptspule 224 im allgemeinen umgibt und im allgemeinen
im Abstand davon angeordnet ist. Die thermische Abschirmung 268 ist
die einzige thermische Abschirmung, die in dem ersten Spulengehäuse 214 angeordnet
ist. Der Magnet 210 enthält auch einen hocheffizienten
Kryokühler-Kaltkopf 270 mit
einer Kaltstufe 272 in einem thermischen Festkörperleitungskontakt
mit der thermischen Abschirmung 268. Dies hilft dabei,
das Absieden von flüssigem
Kryogen zu verhindern, und es gestattet eine einzelne thermische
Abschirmungskonstruktion (anstelle von einer üblichen doppelten thermischen Abschirmungskonstruktion),
wodurch erlaubt wird, daß die
erste supraleitfähige
Hauptspule 242 strukturell longitudinal nahe an dem offenen
Raum 274 des Magneten angeordnet wird (oder, äquivalent,
nahe an der ersten außenseitigen
Ringfläche 236 von
dem ersten Spulengehäuse 214),
wodurch die Kosten des Magneten 210 gesenkt werden, indem
die Größe der Supraleiter-Hauptspule
verkleinert wird, die für
das Magnetfeld gleicher Stärke
erforderlich ist. Die zweite supraleitfähige Spulenanordnung 220 kann
in ähnlicher
Weise eine thermische Abschirmung haben, die durch Festkörperleitung
durch den Kryokühler-Kaltkopf 270 durch
eine oder mehrere der tragenden Stangen 228 gekühlt wird
oder die durch ihren eigenen Kryokühler-Kaltkopf gekühlt wird
(in den Figuren nicht gezeigt).
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Wie
in 4 gezeigt ist, enthält die zweite supraleitfähige Spulenanordnung 220 eine
thermische Abschirmung 276, die in dem und im allgemeinen
im Abstand von dem zweiten Spulengehäuse 222 angeordnet
ist und die zweite supraleit fähige Hauptspule 248 im
allgemeinen umgibt und im allgemeinen im Abstand davon angeordnet
ist. Die thermische Abschirmung 276 ist die einzige thermische
Abschirmung, die in dem zweiten Spulengehäuse 222 angeordnet
ist. Der Magnet 210 enthält auch ein Wärmetauscherrohr 278 in
Fluidverbindung mit dem gasförmigen
kryogenen Fluid 246'' des zweiten
kryogenen Fluids 246 und ist herum gewickelt und in thermischem
Festkörperleitungskontakt
mit der thermischen Abschirmung 276. Dies hilft, das Absieden
von flüssigem
Kryogen zu verringern, und gestattet eine einzelne thermische Abschirmungkonstruktion
(anstelle von einer üblichen
doppelten thermischen Abschirmungskonstruktion), wodurch erlaubt
wird, daß die
zweite supraleitfähige
Hauptspule 248 strukturell longitudinal nahe an dem offenen
Raum 274 des Magneten angeordnet werden kann, was die Kosten
des Magneten 210 senkt, indem die Größe der Supraleiter-Hauptspule
verkleinert wird, die für
das Magnetfeld gleicher Stärke
erforderlich ist. Die erste supraleitfähige Spulenanordnung 212 kann
in ähnlicher Weise
eine thermische Abschirmung haben, die durch ein Wärmetauscherrohr
in Fluidverbindung mit dem gasförmigen
kryogenen Fluid 240'' des ersten kryogenen
Fluids 240 ist (in den Figuren nicht gezeigt).
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Es
wird nun wieder auf die Zeichnungen Bezug genommen; 5 zeigt
ein drittes Ausführungsbeispiel
von dem offenen Magnetresonanz-Bildgebungs (MRI)-Magneten 310 gemäß der Erfindung. Der
Magnet 310 gleicht dem Magneten 110 gemäß dem ersten
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung, wobei Unterschiede nachfolgend hervorgehoben werden.
Das zweite kryogene Fluid 346 ist fluidisch unabhängig von
dem ersten kryogenen Fluid 340 (d. h. in dem dritten bevorzugten
Ausführungsbeispiel
gibt es keine Leitungen in den tragenden Stangen 328, um
die zwei Dewars 350 und 354 fluidisch miteinander
zu verbinden).
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Hier
enthält
die erste supraleitfähige
Spulenanordnung 312 ferner eine erste supraleitfähige Stützspule 380.
Die erste supraleitfähige
Stützspule 380 ist
im allgemeinen koaxial mit der ersten Achse 318 ausgerichtet,
ist in dem ersten Spulengehäuse 314 angeordnet
und ist radial innen von der ersten supraleitfähigen Hauptspule 342 angeordnet.
Die erste supraleitfähige
Stützspule 380 führt einen
elektrischen Strom in einer Richtung entgegengesetzt zu der ersten
Richtung. Weiterhin enthält
die zweite supraleitfähige
Spulenanordnung 320 ferner eine zweite supraleitfähige Stützspule 382.
Die zweite supraleitfähige
Stützspule 382 ist
im allgemeinen koaxial mit der zweiten Achse 326 ausgerichtet,
ist in dem zweiten Spulengehäuse 322 angeordnet
und ist radial innen von der zweiten supraleitfähigen Hauptspule 348 angeordnet.
Die zweite supraleitfähige
Stützspule 382 führt einen
elektrischen Strom in einer Richtung entgegengesetzt zu der ersten
Richtung.
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Anstelle
von Spulen, die in kryogenes Fluid eingetaucht sind, wie in dem
ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel,
ist in dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel die erste supraleitfähige Hauptspule 342 außerhalb
von und in thermischem Festkörperleitungskontakt
mit dem ersten Dewar 352 angeordnet, und die zweite supraleitfähige Hauptspule 348 ist
außerhalb
von und in thermischen Festkörperleitungskontakt
mit dem zweiten Dewar 354 angeordnet. In ähnlicher
Weise ist die erste supraleitfähige
Stützspule 380 außerhalb
von und in thermischem Festkörperleitungskontakt
mit dem ersten Dewar 352 angeordnet, und die zweite supraleitfähige Stützspule 382 ist
außerhalb
von und in thermischem Festkörperleitungskontakt
mit dem zweiten Dewar 354 angeordnet. Eine einzelne thermische Abschirmung
(in 5 der Klarheit halber weg gelassen) umgibt die
Kombination von dem ersten Dewar 352, der ersten supraleitfähigen Hauptspule 342 und der
ersten supraleitfähigen
Stützspule 380.
In ähnlicher
Weise umgibt eine einzelne thermische Abschirmung (aus 5 der
Klarheit halber weg gelassen) die Kombination von dem zweiten Dewar 354,
der zweiten supraleitfähigen
Hauptspule 348 und der zweiten supraleitfähigen Stützspule 382.
Die Anordnung der supraleitfähigen
Hauptspulen 342 und 348 (und der supraleitfähigen Stützspulen 380 und 382) außerhalb
der Dewars 352 und 354, während sie trotzdem gekühlt werden
durch das kryogene Fluid 340 und 346 in den Dewars 352 und 354 durch
Festkörperleitung
von den Wänden
der Dewars 352 und 354, gestattet, daß die ersten
und zweiten supraleitfähigen
Hauptspulen 342 und 348 (und die ersten und zweiten
supraleitfähigen
Stützspulen 380 und 382)
strukturell longitudinal nahe an dem offenen Raum 374 des
Magneten angeordnet werden können,
was die Kosten des Magneten 310 senkt, indem die Größe der Supraleiter-Hauptspule
verkleinert wird, die für
das Magnetfeld gleicher Stärke
erforderlich ist.