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Kuehlanordnung fuer ein Magnetresonanzgeraet mit ungeschirmten Gradientenspulen

IP.com Disclosure Number: IPCOM000010264D
Original Publication Date: 2002-Dec-25
Included in the Prior Art Database: 2002-Dec-25
Document File: 2 page(s) / 60K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Aus der DE 101 56 770 A1 ist ein Magnetresonanzgeraet mit einem Gradientenspulensystem bekannt, bei dem eine elektrisch leitfaehige Struktur derart angeordnet und ausgebildet ist, dass wenigstens innerhalb eines Abbildungsvolumens des Magnetresonanzgeraets ein von einem Gradientenfeld ueber Induktionseffekte hervorgerufenes Magnetfeld der Struktur dem Gradientenfeld aehnlich ist. Dabei ist in einer Ausfuehrungsform wenigstens ein Teil der Struktur als ein Bestandteil eines Grundfeldmagneten fassmantelartig ausgebildet. Dadurch ist unter anderem das Gradientenspulensystem ohne Abschirmspulen ausbildbar, da die an sich unerwuenschten Folgen der geschalteten Gradientenfelder aufgrund der Aehnlichkeit des durch die Struktur hervorgerufenen Magnetfeldes durch eine Vorverzerrung vollstaendig beherrschbar sind. Ein supraleitender Grundfeldmagnet entsprechend der DE 101 56 770 A1 weist dazu beispielsweise einen hohlzylinderfoermigen Vakuumbehaelter mit einer zylinderfoermigen Hoehlung auf, die in einem Mittenbereich fassmantelartig ausgebaucht ist. In der Hoehlung ist dann ein hohlzylinderfoermiges Gradientenspulensystem befestigt. Gegenueber den in den Anfaengen der Magnetresonanztomographie auch schon verwendeten Gradientenspulensystemen ohne Abschirmspulen ist bei modernen Gradientenspulensystemen die Performance eine wesentlich hoehere. Bei den anfaenglich verwendeten, nicht aktiv geschirmten Gradientenspulensystemen war daher eine natuerliche, auf Konvektion beruhende Luftkuehlung zum Abfuehren der im Vakuumbehaelter erzeugten wirbelstrombedingten Abwaerme ausreichend. Dahingegen sind die Probleme bei einem modernen, nicht aktiv geschirmten Gradientenspulensystem, das in einen Grundfeldmagneten entsprechend der DE 101 56 770 A1 eingesetzt wird, hinsichtlich der Abfuhr von wirbelstrombedingter Waerme vielfaeltig: Aufgrund der hohen Performance moderner Gradientenspulensysteme ist eine rein natuerliche Luftkuehlung nicht ausreichend. Werden in den zylinderfoermigen Aussenbereichen der Hoehlung Kupferrohre zum Durchleiten eines Kuehlmediums auf der Aussenseite des Vakuumbehaelters angebracht, bewirkt dies einen Temperaturgradienten vom fassmantelartigen Bereich, in dem ein Grossteil der Abwaerme entsteht, hin zu den zylinderfoermigen Aussenbereichen der Hoehlung. Dadurch wuerden in unerwuenschter Weise die Zeitkonstanten von Wirbelstroemen veraendert und somit das Konzept entsprechend der DE 101 56 770 A1 nicht mehr optimal funktionieren. Des Weiteren wuerde die Frequenzstabilitaet des Magnetresonanzgeraets durch eine Temperaturdrift eines passiven Shimsystems im Bereich des Temperaturgradienten negativ beeinflusst werden. Ferner wuerden metallische Kuehlleitungen, die auch im fassmantelartigen Bereich angebracht werden, die Wirbelstrompfade beeinflussen und ebenfalls dazu fuehren, dass das Konzept entsprechend der DE 101 56 770 A1 nicht mehr optimal funktioniert. Nichtmetallische Kuehlleitungen im fassmantelartigen Bereich wuerden Hochfrequenzfelder des Magnetresonanzgeraets stoeren. Schliesslich muessten im fassmantelartigen Bereich auf der Vakuumseite des Vakuumbehaelters angebrachte Kuehlleitungen vakuumdicht nach aussen gefuehrt werden, was mit einem hohen technischen Aufwand verbunden waere. Zur Loesung vorausgehend geschilderter komplexer Problematik wird ein zweistufiges Kuehlkonzept gemaess der Abbildung vorgeschlagen, die einen Laengsschnitt durch ein Magnetresonanzgeraet mit einem Grundfeldmagneten entsprechend der DE 101 56 770 A1 zeigt. Dazu ist auf der Vakuumseite des Vakuumbehaelters des supraleitenden Grundfeldmagneten eine Kuehlanordnung angebracht, deren Kuehlmedium die Waerme vom fassmantelartigen Bereich weg zu den zylinderfoermigen Aussenbereichen abfuehrt, wo die Waerme dann durch Waermeleitung an die, auf der Aussenseite des Vakuumbehaelters angebrachten, ein Kuehlmedium fuehrenden Kuehlleitungen uebertragen wird. Eine schnelle und auch gleichmaessige Verteilung der Waerme auf der Vakuumseite gelingt z.B. durch peristaltisches Pumpen innerhalb der im Vakuumbehaelter einen geschlossenen Kuehlkreis bildenden Kuehlanordnung.

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S

© SIEMENS AG 2002 file: 2002J06671.doc page: 1

Kuehlanordnung fuer ein Magnetresonanzgeraet mit ungeschirmten Gradientenspulen

Idea: Dr. Axel vom Endt, DE-Erlangen; Dr. Ralph Kimmlingen, DE-Nuernberg

Aus der DE 101 56 770 A1 ist ein Magnetresonanzgeraet mit einem Gradientenspulensystem bekannt, bei dem eine elektrisch leitfaehige Struktur derart angeordnet und ausgebildet ist, dass wenigstens innerhalb eines Abbildungsvolumens des Magnetresonanzgeraets ein von einem Gradientenfeld ueber Induktionseffekte hervorgerufenes Magnetfeld der Struktur dem Gradientenfeld aehnlich ist. Dabei ist in einer Ausfuehrungsform wenigstens ein Teil der Struktur als ein Bestandteil eines Grundfeldmagneten fassmantelartig ausgebildet. Dadurch ist unter anderem das Gradientenspulensystem ohne Abschirmspulen ausbildbar, da die an sich unerwuenschten Folgen der geschalteten Gradientenfelder aufgrund der Aehnlichkeit des durch die Struktur hervorgerufenen Magnetfeldes durch eine Vorverzerrung vollstaendig beherrschbar sind. Ein supraleitender Grundfeldmagnet entsprechend der DE 101 56 770 A1 weist dazu beispielsweise einen hohlzylinderfoermigen Vakuumbehaelter mit einer zylinderfoermigen Hoehlung auf, die in einem Mittenbereich fassmantelartig ausgebaucht ist. In der Hoehlung ist dann ein hohlzylinderfoermiges Gradientenspulensystem befestigt.

Gegenueber den in den Anfaengen der Magnetresonanztomographie auch schon verwendeten Gradientenspulensystemen ohne Abschirmspulen ist bei modernen Gradientenspulensystemen die Performance eine wesentlich hoehere. Bei den anfaenglich verwendeten, nicht aktiv geschirmten Gradientenspulensystemen war daher eine natuerliche, auf Konvektion beruhende Luftkuehlung zum Abfuehren der im Vakuumbehaelter erzeugten wirbelstrombedingten Abwaerme ausreichend. Dahingegen sind die Probleme bei einem modernen, nicht aktiv geschirmten Gradientenspulensystem, das in einen Grundfeldmagneten entsprechend der DE 101 56 770 A1 eingesetzt wird, hinsichtlich der Abfuhr von wirbelstrombedingter Waerme vielfaeltig: Aufgrund der hohen Performance moderner Gradientenspulensysteme ist eine rein natuerliche Luftkuehlung nicht ausreichend. Werden in den zylinderfoermigen Aussenbereichen der Hoehlung Kupferrohre zum Durchleiten eines Kuehlmediums auf...