DE69915316T2

DE69915316T2 - Temperaturstabilisierung von permanentmagnetanordnungen in einem gerät der bildgebenden magnetischen resonanz

Info

Publication number: DE69915316T2
Application number: DE69915316T
Authority: DE
Inventors: Jan Marcel KRUIP; David Nicholas PARKER
Original assignee: Oxford Magnet Technology Ltd
Current assignee: Siemens Magnet Technology Ltd
Priority date: 1998-09-11
Filing date: 1999-08-23
Publication date: 2005-03-17
Anticipated expiration: 2019-08-24
Also published as: US6566880B1; JP2003524445A; GB2341449B; EP1112507A1; DE69915316D1; WO2000016116A1; EP1112507B8; CN1145043C; GB2341449A; EP1112507B1; GB9819740D0; CN1326551A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Stabilisierung eines Magnetfeldes eines Magnetresonanztomographen, das von Permanentmagneten erzeugt wird, bezüglich einer Temperaturänderung infolge des Betriebs von Gradientenspulen.
Ein Magnetfeld mit einem hohen Grad an Stabilität und Homogenität ist für die erfolgreiche Anwendung einer Reihe von analytischen Methoden wie etwa der MRT (Magnetresonanztomographie, Kernspintomographie) wesentlich. Für die Erzeugung eines solchen Magnetfeldes können Baugruppen verwendet werden, die aus großen Mengen von permanentmagnetischem Material bestehen.
Die meisten permanentmagnetischen Stoffe, die eine ausreichende Energiedichte besitzen, um für diese Anwendungen geeignet zu sein, sind im Allgemeinen empfindlich gegenüber Temperaturänderungen. Magnetresonanztomographen erfordern eine gesteuerte und schnelle zeitliche oder räumliche Änderung der Hauptmagnetfeldkomponente. Dies wird durch sogenannte Gradientenspulen erreicht. Die Gradientenspulen sind normalerweise in der Nähe der Polstücke angeordnet, welche das permanentmagnetische Material enthalten. Die Gradientenspulen können eine beträchtliche Menge an Wärme abgeben. Obwohl die Gradientenspulen mit Luft oder mit einer Flüssigkeit wie etwa Wasser gekühlt werden, ist es schwierig, einen Temperaturanstieg nach dem Betrieb der Gradientenspulen zu vermeiden. Dieser Temperaturanstieg hat einen Wärmefluss in den übrigen Teil der magnetischen Struktur zur Folge und führt zu einer Erhöhung der Temperatur des permanentmagnetischen Materials. Die Temperaturerhöhung bewirkt eine Drift des Magnetfeldes, welche sich negativ auf die Qualität des Bildes auswirkt.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, Mittel bereitzustellen, um Schwankungen der Temperatur der permanentmagnetischen Baugruppen beim Betrieb von Gradientenspulen auf ein Minimum zu begrenzen.
In JP-A-5212012 wird ein Magnetresonanztomographie-System offenbart, in welchem ein Permanentmagnet auf einer vorgegebenen Temperatur gehalten wird. Es ist ein Rückkopplungssystem vorgesehen, welches einen Sensor und Mittel zur Temperaturregelung umfasst, um den Permanentmagneten auf der vorgegebenen Temperatur zu halten. Die Mittel zur Temperaturregelung umfassen wärmeleitende Mittel in Gestalt einer Vielzahl von Wärmerohren, die an eine Rippen-Anordnung angeschlossen sind, welche entsprechend der erfassten Temperatur entweder von einer in sie eingebauten Heizvorrichtung erwärmt oder von einem Lüfter gekühlt werden können. Der Sensor ist an einem der Wärmerohre angebracht, um die Temperatur zu erfassen, die durch Wärmeerzeugung an einer Gradientenmagnetfeldspule hervorgerufen wird, und liefert Signale zur Steuerung der zwischen der Gradientenspule und dem Permanentmagneten vorgesehenen wärmeleitenden Mittel, um die vorgegebene Temperatur aufrechtzuerhalten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Magnetresonanztomograph bereitgestellt, welcher umfasst: Gradientenspulen; ein Joch; eine Anzahl von am Joch angebrachten Permanentmagnet-Baugruppen; wobei sich jede Permanentmagnet-Baugruppe in Wärmekontakt mit einer Platte befindet, die eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist und zwischen den besagten Permanentmagnet-Baugruppen und den besagten Gradientenspulen angeordnet ist; einen oder mehrere Temperaturfühler, die mit der besagten Platte verbunden sind; und einen Steuerkreis; und welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass das Gerät ferner umfasst: Strommessmittel zum Messen des Stroms, der den besagten Gradientenspulen zugeführt wird, und eine Vielzahl von thermoelektrischen Wärmepumpvorrichtungen, welche an die besagte Platte angeschlossen sind und welche von dem besagten Steuerkreis entsprechend Eingangssignalen von den besagten Temperaturfühlern und den besagten Strommessmitteln so gesteuert werden, dass die von den besagten thermoelektrischen Wärmepumpvorrichtungen und den besagten Gradientenspulen erzeugte Gesamtwärme konstant gehalten wird und durch das besagte Joch abgeführt wird.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die thermoelektrischen Wärmepumpvorrichtungen auf einer Seite der Platte zwischen den Gradientenspulen und dem permanentmagnetischen Material angebracht.
Bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die thermoelektrischen Wärmepumpvorrichtungen an einer Seitenkante der besagten Platte angebracht.
Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:
1 eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
2 eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Es wird auf 1 Bezug genommen; eine Permanentmagnet-Baugruppe 1 besteht aus einer Schicht aus permanentmagnetischem Material 2. Die Gradientenspulen 3 befinden sich zwischen dem permanentmagnetischen Material 2 und dem Raum 4, in dem eine gute Qualität des Feldes erforderlich ist. Das permanentmagnetische Material 2 befindet sich in einem guten Wärmekontakt mit einer Platte 5, die gute Wärmeleiteigenschaften aufweist. Zwischen den Gradientenspulen 3 und der Platte 5 befindet sich eine wärmedämmende Schicht 6. Die Platte 5 ist mit einem oder mehreren Temperaturfühlern 7 ausgestattet, wie etwa Thermistoren oder Wärmewiderstandsgeräten. Die Temperaturfühler liefern ein Eingangssignal für einen Steuerkreis 8. Der Steuerkreis 8 steuert den Strom, der den thermoelektrischen Wärmepumpvorrichtungen 9 zugeführt wird, welche an der Platte 5 befestigt sind. Für diesen Zweck wären im Handel erhältliche selbstklebende Heizkissen geeignet, aufgrund der Einfachheit der Anbringung und der relativ geringen Dicke der thermoelektrischen Wärmepumpvorrichtungen, was bedeutet, dass die magnetische Wirksamkeit des Kreises nicht wesentlich beeinträchtigt wird. Wenn Übergangseffekte nicht mit in Betracht gezogen werden, ist der Steuerkreis so beschaffen, dass er die Summe der von den thermoelektrischen Wärmepumpvorrichtungen zugeführten Wärme und der von den Gradientenspulen zugeführten Wärme konstant hält. Der Wärmefluss von der Platte 5 fließt dann durch das permanentmagnetische Material und wird in ein Joch 10 eingeleitet. Die Temperatur des Joches wird in ausreichendem Maße konstant gehalten, so dass sich der von dem Wärmefluss erzeugte Temperaturgradient im Laufe der Zeit nicht wesentlich ändert. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass die Temperatur des Joches 10 gemessen wird und als Eingang für den Temperaturregelungs-Algorithmus verwendet wird.
Eine andere Anordnung ist in 2 dargestellt. Bei dieser Anordnung können, anstelle der Anbringung der thermoelektrischen Wärmepumpvorrichtungen 9 auf der flachen Seite der Platte 5, die Wärmepumpvorrichtungen an der Seitenkante der Platte 5 angebracht sein. Dies ermöglicht einen besseren Zugang zu den Wärmepumpvorrichtungen, was die Verwendung der thermoelektrischen Wärmepumpvorrichtungen 9 erleichtert, da diese Anordnung den Anschluss von Wärmequellen/-senken an die thermoelektrischen Wärmepumpvorrichtungen ermöglicht. Die von den Gradientenspulen erzeugte Wärme ist von der Stromstärke und der zeitlichen Struktur der Stromversorgung der Gradientenspulen abhängig. Dieser Strom kann mit verschiedenen Mitteln gemessen werden, zum Beispiel mittels eines ohmschen Shunts 12 oder eines Gleichstromtransformators.
Die vorliegende Erfindung stellt in der beschriebenen Form ein schnelles und wirksames Mittel dar, um in einer Magnetbaugruppe, welche Permanentmagneten umfasst, die Drift des Feldes infolge des Betriebs der Gradientenspulen auf ein Minimum zu begrenzen.

Claims

Magnetresonanztomograph, welcher umfasst: Gradientenspulen (3); ein Joch (10); eine Anzahl von am Joch (10) angebrachten Permanentmagnet-Baugruppen (1); wobei sich jede Permanentmagnet-Baugruppe (1) in Wärmekontakt mit einer Platte (5) befindet, die eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist und zwischen den besagten Permanentmagnet-Baugruppen (1) und den besagten Gradientenspulen (3) angeordnet ist; einen oder mehrere Temperaturfühler (7), die mit der besagten Platte (5) verbunden sind; und einen Steuerkreis (8); dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät ferner umfasst: Strommessmittel (12) zum Messen des Stroms, der den besagten Gradientenspulen (3) zugeführt wird, und eine Vielzahl von thermoelektrischen Wärmepumpvorrichtungen (9), welche an die besagte Platte (5) angeschlossen sind und welche von dem besagten Steuerkreis (8) entsprechend Eingangssignalen von den besagten Temperaturfühlern (7) und den besagten Strommessmitteln (12) so gesteuert werden, dass die von den besagten thermoelektrischen Wärmepumpvorrichtungen (9) und den besagten Gradientenspulen (3) erzeugte Gesamtwärme konstant gehalten wird und durch das besagte Joch (10) abgeführt wird.
Gerät nach Anspruch 1, wobei die besagten thermoelektrischen Wärmepumpvorrichtungen (9) auf einer Seite der besagten Platte (5) zwischen den besagten Gradientenspulen (3) und dem permanentmagnetischen Material (1) angebracht sind.
Gerät nach Anspruch 1, wobei die besagten thermoelektrischen Wärmepumpvorrichtungen (9) an einer Seitenkante (5) der besagten Platte angebracht sind.