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Mechanische Kompensation der Magnetisierungsänderung von warmen Eisen durch temperaturbedingte Positionsverschiebung in einem MR-Tomographen

IP.com Disclosure Number: IPCOM000018378D
Original Publication Date: 2002-Jun-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-23
Document File: 4 page(s) / 2M

Publishing Venue

Siemens

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Ralph Kimmlingen: AUTHOR [+4]

Abstract

Zur Kompensation der magnetischen Störeinflüsse in der Umgebung eines MR-Systems (MR – Magnetre- sonanz) sowie der Fertigungstoleranzen der Grund- feldmagnetspulen ist es derzeit üblich, eine definierte Menge magnetisierbaren Materials an geeignete Positionen in der Nähe des Homogenitätsvolumens des Grundfeldmagneten anzubringen, d.h. zu shim- men. Die derart erzeugte Magnetisierung führt zu einer Homogenisierung des Grundmagnetfeldes in der Größenordnung von 1 ppm. Obwohl bei den derzeit üblichen Feldstärken von 1-3 Tesla die Sätti- gungsmagnetisierung der verwendeten Shimmateria- lien erreicht wird, reicht die verbleibende geringe Temperaturabhängigkeit aus, um eine bildwirksame Änderung des Grundmagnetfeldes zu bewirken. Eine derartige Temperaturänderung wird bei heutigen Systemen durch große Verlustleistungen in der Gra- dientenspule verursacht. Wenn die Shimbleche in- nerhalb der Gradientenspule positioniert sind, dann tritt zur Entmagnetisierung durch Temperaturerhö- hung eine Feldänderung durch wärmeausdehnungs- bedingte Positionsverschiebung der Shimbleche gleicher Größenordnung hinzu. Die radiale Ver- schiebung liefert dabei einen wesentlichen Beitrag zur Feldänderung. Es werden nachfolgend fünf neue Verfahren zur mechanischen Korrektur der temperaturinduzierten Positionsänderung von Shimmaterialien in einem MR-System dargestellt. In Kombination mit einer Temperaturstabilisierung des Shimmaterials oder einer Lageregelung des Shimeisens kann damit die Grundfelddrift eines vollastbetriebenen MR-Systems mit Shimblechen innerhalb der Gradientenspule auf die Größenordnung von 10 Hz/h reduziert werden.

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Mechanische Kompensation derMagnetisierungsänderung vonwarmen Eisen durch temperatur-bedingte Positionsverschiebung ineinem MR-Tomographen

Gesundheit

Idee: Ralph Kimmlingen, Erlangen;

Dr. Andrew Dewdney, Erlangen;Dr. Thorsten Feiweier, Erlangen;Mario Bechthold, Erlangen

Zur Kompensation der magnetischen Störeinflüsse inder Umgebung eines MR-Systems (MR – Magnetre-sonanz) sowie der Fertigungstoleranzen der Grund-feldmagnetspulen ist es derzeit üblich, eine definierteMenge magnetisierbaren Materials an geeignetePositionen in der Nähe des Homogenitätsvolumensdes Grundfeldmagneten anzubringen, d.h. zu shim-men. Die� derart� erzeugte� Magnetisierung� führt� zueiner� Homogenisierung� des� Grundmagnetfeldes� inder� Größenordnung� von� 1� ppm. Obwohl bei denderzeit üblichen Feldstärken von 1-3 Tesla die Sätti-gungsmagnetisierung der verwendeten Shimmateria-lien erreicht wird,� reicht� die� verbleibende� geringeTemperaturabhängigkeit aus, um eine bildwirksameÄnderung des Grundmagnetfeldes zu bewirken. Einederartige Temperaturänderung wird bei heutigenSystemen durch große Verlustleistungen in der Gra-dientenspule verursacht.� Wenn� die� Shimbleche� in-nerhalb der Gradientenspule positioniert sind, danntritt� zur� Entmagnetisierung durch Temperaturerhö-hung eine Feldänderung durch wärmeausdehnungs-bedingte Positionsverschiebung der Shimblechegleicher Größenordnung� hinzu.� Die� radiale� Ver-schiebung� liefert� dabei� einen� wesentlichen� Beitragzur Feldänderung.

Es� werden� nachfolgend� fünf� neue Verfahren zurmechanischen� Korrektur� der� temperaturinduziertenPositionsänderung von� Shimmaterialien� in� einemMR-System� dargestellt.� In� Kombination� mit� einerTemperaturstabilisierung des Shimmaterials odereiner Lageregelung des Shimeisens kann damit dieGrundfelddrift eines vollastbetriebenen MR-Systemsmit Shimblechen innerhalb der Gradientenspule aufdie Größenordnung von 10 Hz/h reduziert werden.

Die ersten drei Verfahren erlauben die mechanischeKompensation� mindestens� der� radialen Verschie-bung, welche ohne externe Steuerung auskommen.Die letzten beiden Verfahren ermöglichen eine Steu-erung� und� Regelung� von� außen. Die Steuer- bzw.Regelgröße wird mindestens aus der GC-Temperaturoder der Gradientensequenz bzw. aus beiden erzeugt.

Verfahren 1:

Hierbei wird� ein � Festkörper� mit� geeignet� hoherWärmeausdehnung in das zur Aufnahme des Shim-materials vorgesehene Volumen eingelegt. Das orts-und zeitabhängige Temperaturprofil� der� GC� wirddamit direkt in eine gegenläufige Verschiebung desShimmaterials umgesetzt. Sofern die auf die Eisen-bleche wirkenden Kräfte zum Zentrum der Gradien-tenspule gerichtet sind, können alternativ Materialienmit negativem thermischen Ausdehnungskoeffizien-ten in gleicher Weise zur Kompensation eingesetztwerden� wie� Materialien� mit� anisotropen� Ausdeh-nungskoeffizienten.

Verfahren 2:

Es hier wird ein elastischer, mit Flüssigkeit gefüllterBehält...