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MRT-System mit Brennstoffzelle

IP.com Disclosure Number: IPCOM000211437D
Original Publication Date: 2011-Oct-05
Included in the Prior Art Database: 2011-Oct-05
Document File: 2 page(s) / 72K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Die MagnetResonanzTomographie (MRT) ist ein bildgebendes Verfahren, das vor allem in der medizinischen Diagnostik zur Darstellung von Organen sowie Gewebestruktur und -funktion im Körper eingesetzt wird. Es basiert physikalisch auf den Prinzipien der Kernspinresonanz und wird daher auch als Kernspintomographie bezeichnet. MRT-Systeme nutzen sehr starke Magneten um das für die Kernspinresonanz notwendige Grundmagnetfeld zu erzeugen. Diese Magnete sind üblicherweise supraleitend und werden mit flüssigem Helium gekühlt. Supraleitende Magnete benötigen stabile thermische Verhältnisse um ihre Eigenschaften beizubehalten. Wenn dieses Gleichgewicht gestört wird, kann es zu einem Quench kommen. Quench (engl.: to quench: abfangen, löschen, tilgen) bezeichnet den plötzlichen Übergang eines Supraleiters vom supraleitenden in den normalleitenden Zustand. Dabei wird viel Wärme freigesetzt, was bis zur Zerstörung des Supraleiters bzw. des Supraleitenden Magneten führen kann. Das bei einem Quench verdampfende Kühlmittel kann durch den entstehenden Überdruck das Kryostatgefäß sprengen.

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MRT-System mit Brennstoffzelle

Idee: Dr. Sebastian Schmidt, DE-Erlangen; Dr. Björn Heismann, DE-Erlangen; Dr. Markus Vester,

DE-Erlangen; Dr. Stephan Biber, DE-Erlangen; Dr. Volker Matschl, DE-Erlangen

Die MagnetResonanzTomographie (MRT) ist ein bildgebendes Verfahren, das vor allem in der medizinischen Diagnostik zur Darstellung von Organen sowie Gewebestruktur und -funktion im Körper eingesetzt wird. Es basiert physikalisch auf den Prinzipien der Kernspinresonanz und wird daher auch als Kernspintomographie bezeichnet. MRT-Systeme nutzen sehr starke Magneten um das für die Kernspinresonanz notwendige Grundmagnetfeld zu erzeugen. Diese Magnete sind üblicherweise supraleitend und werden mit flüssigem Helium gekühlt. Supraleitende Magnete benötigen stabile thermische Verhältnisse um ihre Eigenschaften beizubehalten. Wenn dieses Gleichgewicht gestört wird, kann es zu einem Quench kommen. Quench (engl.: to quench: abfangen, löschen, tilgen) bezeichnet den plötzlichen Übergang eines Supraleiters vom supraleitenden in den normalleitenden Zustand. Dabei wird viel Wärme freigesetzt, was bis zur Zerstörung des Supraleiters bzw. des Supraleitenden Magneten führen kann. Das bei einem Quench verdampfende Kühlmittel kann durch den entstehenden Überdruck das Kryostatgefäß sprengen.

In der konventionellen Bauform eines MRT-Systems befindet sich das gesamte supraleitende Spulensystem zur Erzeugung der benötigten Magnetfelder in einem Bad aus flüssigem Helium, welches sich in einem entsprechend isoliertem Gefäß, dem sog. Kryostatgefäß, befindet. Das Helium wird durch einen entsprechenden Kühler kalt gehalten. Dabei stellt das Helium selbst einen Energiepuffer bereit der einen Ausfall des Kühlers über einige Zeit (Wochen) kompensieren kann, ohne das der Supraleiter des Magneten über die Sprungtemperatur erwärmt wird, was einen Quench zur Folge hätte. Ein Quench des Magneten ist aus den o.g. Gründen auf jeden Fall zu vermeiden. Aufgrund der hohen Kosten des verwendeten Heliums werden zunehmend MRT-System Bauformen entwickelt, die mit deutlich geringeren Heliummengen auskommen. Dabei werden die Spulen über Rohre mit flüssigem Helium gekühlt, oder die Wärme wird mittels eines Wärmerohres (engl. heat pipe) o.ä. abgeführt. Insbesondere bei dieser neuen Bauform eines MRT-Systems ist es wichtig bei einem möglichen Ausfall der Stromversorgung ein überschreiten der Sprungtemperatur zu vermeiden. Das Helium im System kann auf Grund der verringerten Menge keinen Energiepuffer mehr bereit stellen um ein quenchen während eines Stromausfalls zu verhindern. Daher ist eine ständige Stromversorgung des Kühlers erforderlich. Dies gilt auch für den Transport des Gerätes sowie für mobile Einsatzszenarien. Darüber hinaus sollen sich MRT-Systeme auf dem Transport und bevorzugt auch nach dem Einbau autark verhalten, d.h. die Notstromversorgung sollte sich direkt am System befinden oder mit diesem verbunden sein. Konvention...