NL2007758C2

NL2007758C2 - Transporteerbaar magnetisch-resonantiebeeldvormings(mri)-systeem.

Info

Publication number: NL2007758C2
Application number: NL2007758A
Authority: NL
Inventors: Matthew Hobbs; Neil Charles Tigwell
Original assignee: Siemens Plc
Priority date: 2005-11-01
Filing date: 2011-11-09
Publication date: 2012-07-17
Also published as: US20070120631A1; GB2435327B; US7733089B2; GB2435327A; GB0522288D0; CN1957844A; JP2007125384A; NL2000185A1; CN1957844B; NL2007758A; NL2000185C2; JP5094090B2

Description

TRANSPORTEERBAAR M AGNETIS CH-RE S ON ΑΝΊΊΕ-BEELDVORMINGS(MRI)-SYSTEEM

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op systemen voor NMR-5 beeldvorming (NMR = nuclear magnetic resonance = magnetische kemresonantie), of magnetische-resonantie-beeldvorming (magnetic resonance imaging = MRI). In het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op dergelijke systemen die zijn ingericht om getransporteerd te worden in een althans nagenoeg operatieve toestand, en om beschikbaar te zijn om snel gebruikt te worden bij aankomst op een bedoelde installatieplaats.

10 Van systemen voor magnetische-kemresonantie(NMR)-beeldvorming, of magne- tische-resonantie-beeldvorming (MRI) is bekend dat ze waardevolle informatie verschaffen die helpt bij de diagnose en behandeling van diverse medische aandoeningen. Dergelijke apparatuur is echter zeer kostbaar om aan te schaffen, zeer groot en zwaar, en huidige installatiewerkwijzen zijn zeer duur en relatief permanent. De onderhavige 15 uitvinding beoogt om systemen te verschaffen voor magnetische-kemresonantie-(NMR)-beeldvorming, of magnetische-resonantie-beeldvorming (MRI), die eenvoudig en snel ingezet kunnen worden, en snel in een bedrijfstoestand gebracht kunnen worden. Gemeend wordt dat de systemen van de onderhavige uitvinding van bijzonder nut zijn in gevallen waar een magnetisch-kemresonantie(NMR)-beeldvormingssysteem, of 20 magnetisch-resonantie-beeldvormings(MRI)-systeem, dringend, of gedurende een beperkte tijdsperiode, nodig is. De gereduceerde kosten van transport en installatie van de systemen van de uitvinding zullen de kosten van toegang tot dergelijke systemen reduceren.

De systemen van de onderhavige uitvinding zouden gemakkelijk rond de wereld 25 getransporteerd kunnen worden door elke willekeurige geschikte transportwerkwijze, en zouden zelfs per luchtbrug vervoerd kunnen worden naar op afstand gelegen gebieden of gebieden die lijden onder natuurrampen of door de mens veroorzaakte rampen.

De onderhavige uitvinding verschaft tevens een cryostaat die een buitenste vacuüm container omvat, die zelf een cryogeen vat huisvest voor het opnemen van gekoelde 30 apparatuur, waarbij ruimte tussen het cryogene vat en de buitenste vacuüm container geëvacueerd is. De buitenste vacuüm container is in de vorm van ten minste een sectie van een standaard transportcontainer.

2

De bovenstaande, en verdere, doelstellingen, kenmerken en voordelen van de onderhavige uitvinding zullen duidelijker worden aan de hand van de beschouwing van de volgende beschrijving van bepaalde uitvoeringsvormen daarvan, die slechts als voorbeelden worden gegeven, samen met de begeleidende tekeningen.

5 Figuur 1 toont schematisch de hoofdcomponenten van een conventioneel NMR- ofMRI-systeem;

Figuur 2 toont schematisch een axiale doorsnede door een NMR- of MRI-systeem volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding;

Figuur 3 toont schematisch een doorsnede van het NMR- of MRI-systeem van 10 figuur 2, genomen langs de lijn III - III; en

Figuur 4 toont een vergroot gedeelte van figuur 2, waarin een axiale doorsnede door het centrale gedeelte van het systeem van figuur 2 wordt getoond.

Figuur 1 toont schematisch de hoofdcomponenten van een systeem voor magneti-sche-kemresonantie(NMR)-beeldvorming, of magnetische-resonantie-beeldvorming 15 (MRI). Een cryostaat omvat de buitenste vacuüm container 10 die een cryogeen vat 12 omvat, dat een vloeibare cryogene stof 14 en een supergeleidende magneet 16 huisvest, die wordt gekoeld tot het kookpunt van de vloeibare cryogene stof. Een cryogeen koel-apparaat 18 is verschaft om warmte-instroming in het cryogene vat, en alle eventuele warmte die binnen het cryogene vat door bedrijf van de supergeleidende magneet wordt 20 gegenereerd, te bestrijden. Zoals welbekend is zal het systeem veel magnetische spoelen omvatten, voor het genereren van een uniform beeldvormingsveld, een gradiënten-veld en een hoogfrequent HF-veld. Afschermspoelen en andere spoelen kunnen eveneens zijn verschaft. Een centraal patiënt-gat 40 is verschaft, om toegang te verschaffen tot een beeldvormingsgebied waar een patiënt geplaatst kan worden voor beeldvor-25 ming. Warmtestraling-afschermingen 20 zijn verschaft om warmte-instroming in het cryogene vat 12 door straling vanuit de buitenste vacuüm container 10 te reduceren.

Een besturingscomputer 22 wordt kenmerkend gebruikt om stromen te besturen die in de diverse magnetische spoelen vloeien en om beelddata te ontvangen en te verwerken. Een operator 24 bedrijft de computer. Besturingssystemen 26, kenmerkend 30 elektronische systemen, en verdere apparatuur zoals gascompressoren 28, een voorziening van elektrisch vermogen, koelinrichtingen 29 voor koelen van de compressor en mogelijkerwijs ook andere apparatuur, moeten eveneens worden verschaft.

3

Figuur 2 toont een axiale doorsnede door een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding, omvattend een MRJ-systeem dat is gehuisvest binnen een container 30 met afmetingen die identiek zijn aan de afmetingen van een standaard transportcontai-ner. Dergelijke transportcontainers vormen een bekende aanblik overal ter wereld, en 5 verschaffen een geschikte opslag- en vervoerscontainer voor alle soorten goederen. De containers kunnen afzonderlijk op transportwagens of treinwagons worden vervoerd, of in grote hoeveelheden op vrachtschepen. Ze kunnen worden geladen in vliegtuig-laadruimten voor luchtvrachtvervoer. De containers worden kenmerkend verschaft in een standaard lengte van 20 feet (6.1 m) of 40 feet (12,2 m). De containers zijn ken-10 merkend gevormd uit gegolfd plaatstaal, dat is gemonteerd op een frame van stalen delen. De transportcontainer die in de onderhavige uitvinding wordt gebruikt kan een dergelijke kenmerkende container zijn, of kan een speciaal ontworpen en geconstrueerde container zijn die voldoet aan de standaarden van buitenafmetingen en andere vereiste kenmerken van dergelijke standaard transportcontainers, terwijl specifieke ken-15 merken worden verschaft zoals mechanische sterkte zoals vereist is voor de onderhavige uitvinding.

Zoals geïllustreerd is in figuur 2, kan de container 30 zijn onderverdeeld in drie afzonderlijke gebieden 32, 34, 36.

Het eerste gebied 32, waarnaar op geschikte wijze kan worden verwezen als het 20 computergebied, huisvest bij voorkeur de computer 22 en verschaft accommodatie voor de operator 24. Dit gebied heeft tevens toegang tot het patiënt-gat 40 van de magneet van het NMR- of MRI-systeem. Binnen dit computergebied wordt een patiënt 38 ontvangen, voorbereid voor beeldvorming, en wordt in het patiënt-gat 40 naar binnen geleid. De operator 24 bedrijft de computer 22 om te waarborgen dat het systeem correct 25 worden bedreven om beelden te verkrijgen die nuttig zijn voor de diagnose of behandeling van een willekeurige aandoening waar de patiënt 38 aan kan lijden.

Het tweede gebied 34, waarnaar op geschikte wijze kan worden verwezen als het MRI-gebied, huisvest de MRI-magneet 16 zelf, kenmerkend een solenoïde magneet met een centraal patiënt-gat 40 dat is aangebracht langs de lengteas van de container 30 30. Andere oriëntaties zijn natuurlijk mogelijk binnen de mechanische grenzen van de afmetingen van de magneet en de container. Dit gebied zal in meer detail hieronder worden beschreven. Verfraaiende bedekkingen zijn bij voorkeur verschaft om het schutbord 43, en het binnenste van het patiënt-gat 40 te bedekken, om het esthetische 4 aanzien van het MRI-systeem vanuit het gezichtspunt van de operator 24 en de patiënt 38 te verbeteren.

Het derde gebied 36, waarnaar op geschikte wijze kan worden verwezen als het bergkastgebied omvat de resterende apparatuur, zoals elektrische voeding; gascompres-5 sor; koelelement voor de compressor; brandstof-, gas- en watertanks - apparatuur waartoe de operator 24 geen toegang hoeft te nemen gedurende bedrijf van het MRI-systeem.

Figuren 3 en 4 illustreren het MRI-gebied 34 van een bepaalde uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding in meer detail. Volgens deze uitvoeringsvorm van de 10 uitvinding vormt het deel van de container 30 dat het MRI-gebied 34 huisvest, dat wanden van de container en geschikte afgedichte schutborden 42, 43 omvat, een buitenste vacuüm container rond het cryogene vat. De afgedichte schutborden 42, 43 verschaffen een gesloten vacuüm container. De wanden van de container 30 en de schutborden 42, 43 zijn gemaakt uit een elektrisch geleidend materiaal, zoals staal. Dit dient 15 om magnetische afscherming en HF-afscherming van de magneet ten opzichte van externe interferenties te verschaffen, en om lekkage van het magnetische veld van het MRI-systeem uit de container 30 te beperken.

Zoals geïllustreerd in figuur 3 is de magnetische afscherming die is verschaft door het materiaal van de container 30 in dichtere nabijheid dan magnetische afscher-20 ming die kenmerkend wordt gebruikt in conventionele MRI-installaties. Het kan nodig zijn dat het ontwerp van de MRI-magneet moet worden aangepast om rekening te houden met de dichte nabijheid van de magnetische afscherming. Warmtestralings-afschermingen 20 zijn geplaatst tussen de wand van de container en het cryogene vat, en tussen het cryogene vat en het patiënt-gat 40 om warmte-instroming door warmte-25 straling vanuit de wanden van de container 30 te verhinderen. Om de hoeveelheid warmte-instroming door straling vanuit de wanden van de container te stabiliseren, en mogelijkerwijs verder te beperken, is een warmte-isolatie-bedekking 47 bij voorkeur verschaft, aan ofwel de binnen- ofwel de buitenvlakken van de wanden en schutborden van het MRI-gebied.

30 Door gebruik te maken van de containerwanden en schutborden als de buitenste vacuüm kamer voor de cryostaat, kunnen ophangcomponenten 44 die de magneet 16 en het cryogene vat 12 steunen zodanig worden ontworpen dat ze de maximaal mogelijke lengte hebben, langer dan het geval zou zijn voor een concentrische cilindrische buiten 5 ste vacuüm kamer 10 van soortgelijke afmetingen. Dergelijke verlengde ophangcom-ponenten verschaffen een verbeterde warmteweerstand vergeleken met conventionele ophangcomponenten, waardoor de hoeveelheid warmte-instroming in het cryogene vat door geleiding via de ophangelementen wordt gereduceerd.

5 Zoals geïllustreerd in figuur 3 kunnen het cryogene koelapparaat en de servicekap 46 zodanig zijn gemonteerd dat ze toegankelijk zijn vanaf de buitenkant van de container. Dit maakt onderhoud van het systeem aanzienlijk gemakkelijker. De nekbuizen 48 van het systeem, die het cryogene koelapparaat huisvesten en toegang verschaffen tot het cryogene vat voor onderhoud, kunnen worden verlengd vergeleken met nekbuizen 10 die worden verschaft voor MRI-systemen die een conventionele coaxiale cilindrische buitenste vacuüm container 10 hebben. Dit dient om een verbeterde warmteweerstand te verschaffen vergeleken met conventionele nekbuizen, waardoor de hoeveelheid warmteinstroming naar het cryogene vat door geleiding door de nekbuizen wordt gereduceerd.

15 Het kan van voordeel zijn om een uitsparing in het lichaam van de container 30 te verschaffen, om het cryogene koelapparaat en de servicekap 46 zodanig op te nemen dat ze niet significant buiten de afmetingen van de container 30 uitsteken.

Figuur 4 illustreert draagelementen 44 die zijn verschaft om het cryogene vat 12 vast te houden, en om de warmtestralings-afschermingen vast te houden. In de tekenin-20 gen zijn duidelijkheidshalve niet alle componenten geïllustreerd. Een kenmerkende configuratie van supergeleidende spoelen 50 is ook schematisch geïllustreerd in figuur 4.

De magneet kan zijn gemonteerd op anti-vibratie-constructies binnen de container, of de gehele container 30 kan zijn gemonteerd op anti-vibratie-constructies. Door 25 anti-vibratie-constructies voor de gehele container te verschaffen, is het tevens mogelijk om te beschermen tegen vloervibraties binnen gebouwen tegen het nadelig beïnvloeden van de beelden die zijn geproduceerd door het MRI-systeem wanneer dit in bedrijf is.

Het MRI- of NMR-systeem volgens de onderhavige uitvinding kan worden toe-30 gepast in twee hoofdconfiguraties: een mobiele configuratie, en een in-situ-confïguratie.

In de mobiele configuratie wordt het MRI-systeem getransporteerd naar een tijdelijke locatie, kenmerkend door een transportwagen, en wordt bedreven op een althans 6 nagenoeg zelfstandige wijze gedurende een benodigde tijdsperiode, en wordt dan getransporteerd naar een volgende tijdelijke locatie. Een goedkope MRI-service kan worden verschaft door het systeem bij het ziekenhuis/kliniek voor de duur van het verblijf uit te laden, of door de transportwagen te stabiliseren en het systeem aan boord van de 5 transportwagen te bedienen. Op voordelige wijze kan de container op anti-vibratie-constructies worden gemonteerd terwijl hij zich op de transportwagen bevindt, en/of wanneer hij is uitgeladen.

Wanneer het MRI-systeem volgens de uitvinding in een in-situ-configuratie wordt toegepast wordt het geleverd als een modulaire component om ingebouwd te 10 worden in een nieuw of bestaand bouwwerk. Het voordeel van de onderhavige uitvinding in dergelijke installaties is dat de installatietijd ter plekke significant gereduceerd zal worden, en dat de verbindingen tussen de magneet en zijn hulpapparatuur reeds verbonden en getest zullen zijn. Het systeem kan worden geleverd, worden geïnstalleerd op een geschikte locatie, worden verbonden met voorzieningen van elektriciteit 15 en cryogene stof, en kan zeer snel na levering gereed zijn voor gebruik. Op voordelige wijze kan de container, wanneer deze wordt geïnstalleerd, worden gemonteerd op anti-vibratie-constructies.

Over de verdeling van de apparatuur binnen de container 40 dient zorgvuldig nagedacht te worden gedurende het ontwerp van een MRI-systeem volgens de onder-20 havige uitvinding, om een veilige optilling van de container gedurende transport te verschaffen. Dit is in het bijzonder belangrijk indien het systeem gezonden dient te worden door middel van commerciële vrachtdiensten, waarvan de operatoren niet op de hoogte zullen zijn van de inhoud van de container.

Om aan te nemen dat de MRI-magneet bij aankomst op zijn bestemming op zijn 25 bedrijfstemperatuur is, dient het cryogene vat gevuld te zijn met een aanzienlijke hoeveelheid vloeibare cryogene stof; meer dan voldoende om de magneet gedurende de langste beoogde transporttijd op zijn bedrijfstemperatuur te houden, en genoeg om de bedrijfstemperatuur gedurende de gebruikstijd van een mobiel systeem te handhaven, aangezien het moeilijk kan zijn om een toevoer van vloeibare cryogene stof te waar-30 borgen voor bijvulling op de gebruiksplek. Wanneer het cryogene koelapparaat eenmaal in gebruik is, zal dit het systeem koelen, waardoor verdamping van cryogene stof wordt gereduceerd of geëlimineerd.

7

In een voorkeursuitvoeringsvorm is het draagbare MRI- of NMR-systeem van de uitvinding voorzien van een elektrische generator, een gascompressor en een geschikte koelinrichting zodat het cryogene koelapparaat bedreven kan worden terwijl het systeem vervoerd wordt, waardoor verdamping van cryogene stof wordt gereduceerd of 5 geëlimineerd.

Terwijl de onderhavige uitvinding is beschreven met bijzondere verwijzing naar MRI-systemen, kan de onderhavige uitvinding op nuttige wijze worden toegepast op alle willekeurige systemen, in het bijzonder medische systemen, die cryogene koeling van een bepaald onderdeel vereisen. Terwijl de onderhavige uitvinding is beschreven 10 met verwijzing naar systemen die een magneet omvatten die wordt gekoeld door onderdompeling in een cryogeen vat, kan de onderhavige uitvinding op soortgelijke wijze worden toegepast op magneten die worden gekoeld door andere middelen, of zelfs op magneten die geen koeling vereisen. Dergelijke alternatieven vallen binnen de reikwijdte van een of meer van de bij gevoegde conclusies.

15 Standaard transportcontainers zijn beschikbaar in een scala van afmetingen, met inbegrip van de volgende meest gebruikelijke afmetingen. Deze afmetingen zijn gereguleerd door ISO, de International Organization for Standardization.

Transportcontainers worden ontworpen in verscheidene ISO-standaardconfïguraties. Gemeend wordt dat de meest gebruikte transportcontainers in 20 vrachttransportindustrie transportcontainers van 20 ft en 40 ft zijn, waarvan wordt gemeend dat ze samen circa 80-90% uitmaken van het totale aantal bestaande transportcontainers.

De transportcontainer-afmetingen hieronder zijn industrie-standaard, kleine variaties in transportcontainer-afmetingen kunnen echter optreden, afhankelijk ervan welke 25 scheepvaartmaatschappijen worden gebruikt. Andere standaard afmetingen omvatten 45 ft (13,7 m), 48 ft (14,6 m) en 53 ft (16,2 m), in het bijzonder in de Verenigde Staten.

8

Standaard buitenafmetingen van container (10 ft) (20 ft) (30ft) (40 ft)

Container-lengte 3,05 m 6,06 m 9,12 m 12,19 m

Container-breedte 2,44 m 2,44 m 2,44 m 2,44 m

Container-hoo gte: »Standaard 2,59 m 2,59 m 2,59 m 2,59 m »High cube 2,89 m 2,89 m 2,89 m 2,89 m 5

Standaard binnenafmetingen van container

Binnenlengte 2,80 m 5,87 m 8,93 m 12,00 m

Binnenbreedte 2,33 m 2,33 m 2,33 m 2,33 m

Binnenhoogte: »Standaard 2,35 m 2,35 m 2,35 m 2,35 m »High cube 2.65 m 2,65 m 2,65 m 2,65 m

Einddeur- zoals ver- 2,28 m 2,28 m 2,28 m apertuurbreedte: eist

Einddeur- apertuurhoogte: »Standaard zoals ver- 2,26 m 2,26 m 2,26 m eist »High cube zoals ver- 2,56 m 2,56 m 2,56 m eist

Vloeroppervlak 6,69 m2 13,93 m2 21,09 m2 28,33 m2

Ruimte-inhoud: »Standaard 15,89 m3 32,85 m3 49,84 m3 66,83 m3 »High cube 17,84 m3 37,09 m3 56,21 m3 75,32 m3

Gewicht 1,52 ton 2,23 ton 2,84 ton 3,35 ton

Claims

1. Cryostaat omvattend een buitenste vacuüm container (30), die zelf een cryo-geen vat (12) huisvest om gekoelde apparatuur te omvatten, waarbij ruimte tussen het 5 cryogene vat en de buitenste vacuüm container wordt geëvacueerd, met het kenmerk, dat de buitenste vacuüm container in de vorm van ten minste een sectie van een standaard transportcontainer is. 10