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Dokumentenidentifikation DE102007030136A1 03.01.2008
Titel Vorrichtung und Verfahren zum Schaffen eines gerichteten Luftstroms auf die Fläche einer Gradientenspule
Anmelder General Electric Co., Schenectady, N.Y., US
Erfinder Deller, Michael B., Florence, S.C., US;
Belinski, Robert A., Florence, S.C., US
Vertreter Rüger und Kollegen, 73728 Esslingen
DE-Anmeldedatum 27.06.2007
DE-Aktenzeichen 102007030136
Offenlegungstag 03.01.2008
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.01.2008
IPC-Hauptklasse G01R 33/385(2006.01)A, F, I, 20070627, B, H, DE
IPC-Nebenklasse A61B 5/055(2006.01)A, L, I, 20070627, B, H, DE   H01F 5/02(2006.01)A, L, I, 20070627, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schaffen eines gerichteten Luftstroms auf eine Fläche einer zylindrischen Gradientenspule (50) in einer zylindrischen Magnetanordnung (52), die einen zylindrischen Magneten (54) und einen ersten ringförmigen Spalt (78) zwischen der Gradientenspule (50) und dem Magneten (54) umfasst, wobei die Gradientenspule (50) innerhalb des Magneten (54) angeordnet ist und wobei die Vorrichtung ein erstes Verteilerrohr (102) aufweist, das eine ringförmige Gestalt aufweist und in dem ersten ringförmigen Spalt (78) zwischen der Gradientenspule (50) und em Magneten (54) angeordnet ist. Das erste Verteilerrohr (102) weist mindestens einen Einlass (114) auf einer ersten Seite des Verteilerrohrs (102) und mehrere Auslassöffnungen (115) auf einer zweiten Seite des ersten Verteilerrohrs (102) auf. Die Vorrichtung beinhaltet ebenfalls eine Luftquelle (108), die mit dem mindestens einen Einlass (114) des ersten Verteilerrohrs (102) verbunden ist und aufgebaut ist, um einen Luftstrom für das erste Verteilerrohr (102) bereitzustellen. In einer Ausführungsform kann ein zweites Verteilerrohr (104) in einem zweiten ringförmigen Spalt (80) zwischen der Gradientenspule (50) und der HF-Spule (56) angeordnet sein.

Beschreibung[de]
GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Magnetresonanz-Bildgebungs-Vorrichtungen (MR-Bildgebungsvorrichtungen) und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Schaffen eines gerichteten Luftstroms auf eine Fläche einer Gradientenspule in einer Magnetanordnung einer MR-Bildgebungsvorrichtung.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

MR-Bildgebungs-Scanner, die in verschiedenen Gebieten verwendet werden, wie beispielsweise der medizinischen Diagnose, nutzen typischerweise einen Computer, um Bilder auf der Basis des Betreibens eines Magneten, einer Gradientenspulenanordnung und einer Hochfrequenzspule oder Hochfrequenzspulen zu erzeugen. Der Magnet erzeugt ein gleichförmiges Hauptmagnetfeld, das Kerne, wie beispielsweise Wasserstoffkerne, dazu veranlasst auf eine Hochfrequenzanregung zu reagieren. Die Gradientenspulenanordnung überlagert ein Hauptmagnetfeld mit einer Reihe von gepulsten, räumlichen Gradientenmagnetfeldern, um jedem Punkt in dem bildgebend darzustellenden Volumen eine räumliche Identifizierung zu geben, die zu einem einzigartigen Satz von Magnetfeldern während der bildgebenden Impulssequenz gehört. Die Hochfrequenzspule erzeugt einen Anregungsimpuls, der temporär eine oszillierende transversale Magnetisierung erzeugt, die durch eine Hochfrequenzspule detektiert wird und einen Computer verwendet, um das Bild zu erzeugen. Ein Bild kann unter Verwendung einer von vielen bekannten Rekonstruktionstechniken erzeugt werden. Typischerweise weist eine zylindrische MR-Bildgebungsvorrichtung eine Hochfrequenzspule und eine Gradientenspulenanordnung innerhalb des Magnetes auf.

Während eines Patienten-Scans gibt die Gradientenspule(n) der Gradientenspulenanordnung, die das Gradientenmagnetfeld erzeugt, eine hohe Wärmemenge ab. Die Wärme, die durch die Gradientenspulen erzeugt wird, kann aus der Gradientenanordnung durch flüssigkeitsgefüllte Kühlröhren oder Kühlschlagen abgeführt werden, die in einer vorgegebenen Entfernung von den Wärmeleitern angeordnet sind. Ein flüssiges Kühlmittel, wie beispielsweise Wasser, Ethylen oder eine Propolglykolgemisch absorbiert die Wärme aus den Gradientenspulen, da dieses durch die Kühlröhren gepumpt wird, und transportiert die Wärme an einen entfernten Wärmetauscher. Die Wärme wird dann durch den Wärmetauscher in die Atmosphäre geleitet.

Bei den modernen Hochleistungs-MR-Bildgebungsvorrichtungen ist es jedoch zunehmend schwieriger, die Wärme zu entfernen, die durch die Gradientenspulen erzeugt wird. Dies erhöht demzufolge das Risiko der Patienten in der MR-Bildgebungsvorrichtung überhitzt zu werden. Deshalb besteht ein Bedarf dafür, zusätzliche eine ng für die Gradientenspulen in dem MR-Bildgebungsscanner zu schaffen. Insbesondere gibt es einen Bedarf daran, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, um eine gerichtete Luftkühlung für die Gradientenspule zu schaffen. Es wäre vorteilhaft, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, dass einen gerichteten Luftstrom auf eine Fläche einer Gradientenspule bereitstellt, um die Gradientenspule zu kühlen. Der gerichtete Luftstrom kann für sich oder zusätzlich zu einem flüssigen Kühlsystem oder einem anderem Kühlsystem bereitgestellt werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ERINDUNG

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung enthält eine Vorrichtung zur Schaffung eines gerichteten Luftstroms auf eine Fläche der Gradientenspule in einer zylindrischen Magnetanordnung einen zylindrischen Magneten und einen ersten ringförmigen Spalt zwischen der Gradientenspule und dem Magneten, wobei die Gradientenspule innerhalb des Magneten angeordnet ist, und ein erstes Verteilerrohr mit einer ringförmigen Gestalt aufweist und an dem ersten ringförmigen Spalt zwischen der Gradientenspule und dem Magneten angeordnet ist, wobei das erste Verteilerrohr mindestens einen Einlass auf einer ersten Seite des ersten Verteilerrohres und mehrere Auslassöffnungen auf der zweiten Seite des ersten Verteilerrohres aufweist. Die Vorrichtung enthält ebenfalls eine Luftquelle, die mit mindestens einem Einlass des ersten Verteilerrohres verbunden ist und konfiguriert ist, um einen Luftstrom für das erste Verteilerrohr bereitzustellen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält eine Vorrichtung zur Schaffung eines gerichteten Luftstroms auf die Fläche der zylindrischen Gradientenspule in der zylindrischen Magnetanordnung eine zylindrische Hochfrequenz-Spule, die innerhalb der Magnetanordnung angeordnet ist, und einen ringförmigen Spalt zwischen der Gradientenspule und der HF-Spule, ein Verteilerrohr enthält, das eine ringförmige Gestalt aufweist und in dem ringförmigen Spalt zwischen der Gradientenspule und der HF-Spule angeordnet ist, und wobei das Verteilerrohr mindestens einen Einlass auf einer ersten Seite des Verteilerrohres und mehrere Auslassöffnungen auf einer zweien Seite des Verteilerrohres aufweist. Die Vorrichtung enthält ebenfalls eine Luftquelle, die mit mindestens einem Einlass des Verteilerrohres verbunden ist und so konfiguriert ist, dass ein Luftstrom für das Verteilerrohr geschaffen wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält ein Verfahren zum Schaffen eines gerichteten Luftstroms auf eine Fläche einer zylindrischen Gradientenspule, die in einer zylindrischen Magnetanordnung einen zylindrischen Magneten und eine zylindrische HF-Spule enthält, die Schaffung eines Verteilerrohres in einem ringförmigen Spalt benachbart zu der Gradientenspule, wobei das Verteilerrohr mindestens einen Einlass aufweist und mehrere Auslassöffnungen und einen Luftstrom für das Verteilerrohr über mindestens einen Einlass liefert.

BESCGREIBUNG DER ZEICHNUNG

Die Erfindung wird an Hand der nachfolgenden Beschreibung besser verstanden, die in Verbindung mit der nachfolgenden Zeichnung betrachtet wird, worin gleiche Bezugszeichen gleiche Gegenstände bezeichnen, und in der:

1 ein schematisches Blockdiagramm einer Magnetresonanz-Bildgebungsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist;

2 ein schematisches Diagramm einer Magnetresonanz-Bildgebungsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist;

3 ein schematisches Diagramm einer Querschnittsansicht der Magnetanordnung von 2 gemäß einer Ausführungsform ist, die entlang der Linie 3-3 in 2 genommen ist;

4 ein schematisches Diagramm einer Querschnittsansicht der Magnetanordnung ist, die eine Vorrichtung enthält zum Schaffen eines gerichteten Luftstromes auf eine Fläche der Gradientenspule gemäß einer Ausführungsform;

5 ein schematisches Diagramm einer Querschnittsansicht der Magnetanordnung, die ein Verteilerrohr enthält, gemäß einer Ausführungsform ist;

6 ein schematisches Diagramm einer perspektivischen Ansicht ist, die ein Verteilerrohr gemäß einer Ausführungsform enthält;

7 ein schematisches Diagramm einer Querschnittsansicht eines Verteilerrohres ist, das in einen ringförmigen Spalt in der Magnetanordnung gemäß der Ausführungsform angeordnet ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

1 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Magnetresonanz-Bildgebungsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Die Bedienung der MR-Bildgebungsvorrichtung 10 wird von einer Bediener-Konsole 12 gesteuert, die eine Tastatur oder eine andere Eingabeeinrichtung 13, ein Kontroll-Panel 14 und ein Display 16 enthält. Die Konsole 12 kommuniziert durch eine Verbindung 18 mit einem separaten Computersystem 20, das es einem Bediener ermöglicht die Erzeugung und die Darstellung von Bildern auf dem Bildschirm 16zu kontrollieren. Das Computersystem 20 enthält eine Anzahl von Modulen, die miteinander durch die Backplane 20a kommunizierten. Diese enthält einen Bildprozessormodul 22, einen CPU-Modul 24 und ein Speichermodul 26. Das Speichermodul 26 kann beispielsweise ein im Stand der Technik bekannter Frame-Puffer zur Speicherung der Bilddatenarrays sein. Das Computersystem 20 ist mit einem Plattenspeicher 28 und einem Bandgerät 30 zum Speichern von Bilddaten und Programmen verbunden und kommuniziert mit einem separaten Kontrollsystem 32 mittels einer seriellen Hochgeschwindigkeitsverbindung 34. Die Eingabeeinrichtung 13 kann eine Maus, einen Joystick, ein Keyboard, einen Trackball, einen aktiven Bildschirm, eine Lichtwand, eine Stimmeingabe oder jede andere ähnliche oder gleichwertige Eingabeeinrichtung sein und kann verwendet werden, um interaktiv Geometrievorschriften einzugeben.

Die Systemkontrolle 32 enthält einen Satz von Modulen, der zusammen mit einer Backplane 32a verbunden ist. Diese enthält ein CPU-Modul 36 und einen Pulsgenerator 38, der mit der Bedienerkonsole 12 durch eine serielle Verbindung 40 verbunden ist. Durch die serielle Verbindung 40 empfängt die Systemkontrolle 32 Befehle von dem Bediener, um die Scan-Sequenz anzuzeigen, die durchgeführt wird. Das Pulsgenerator-Modul 38 bedient die Systemkomponenten, um die gewünschte Scan-Sequenz durchzuführen und Daten zu erzeugen, die das Timing, die Stärke und die Gestalt der erzeugten HF-Pulse und das Timing und die Länge des Datenakquisitionsfensters anzuzeigen. Das Pulsgenerator-Modul 38 ist mit einem Satz von Gradientenverstärkern 42 verbunden, um das Timing und die Gestalt der Gradientenimpulse anzuzeigen, die während des Scans erzeugt werden. Das Pulsgenerator-Modul 38 kann ebenfalls Patientendaten von einem physiologischen Akquisitionskontroller 44 empfangen, der Signale von einer Anzahl von verschiedenen Sensoren empfängt, die mit dem Patienten verbunden sind, wie beispielsweise EKG-Signale von an dem Patienten befestigten Elektroden. Das Pulsgeneratormodul 38 ist mit einer Scan-Raum-Schnittstellenschaltung 46 verbunden, die Signale von verschiedenen Sensoren empfängt, die den Zustand des Patienten des Magnetsystems betreffen. Durch die Scan-Raum-Schnittstellenschaltung 46 empfängt ebenfalls ein Patientenpositionierungssystem 48 Befehle, um den Patienten in eine gewünschte Position zum Scannen zu bewegen.

Die Gradientenkurvenformen, die von dem Pulsgenerator-Modul 38 erzeugt werden, werden in ein Gradientenverstärkersystem 42 mit Gx, Gy, Gz-Verstärkern eingegeben. Jeder Gradientenverstärker regt eine zugehörige physikalische Gradientenspulenanordnung an, die allgemein mit der Bezugsziffer 50 bezeichnet ist, um die Magnetfeldgradienten für die räumliche Kodierung des akquirierten Signals zu verwenden. Die Gradientenspulenanordnung 50 bildet einen Teil einer Magnetanordnung 52, die einen polarisierenden Magneten 54 und eine Ganzkörper-HF-Spule 56 enthält. Ein Patient oder das bildgebend darzustellende Objekt 70 kann innerhalb eines zylindrischen bildgebend darzustellenden Volumens 72 der Magnetanordnung positioniert werden. 2 zeigt ein schematisches Diagramm einer Seitenansicht im Querschnitt einer Magnetanordnung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Das zylindrische bildgebende Volumen 72 ist von einer die Apertur oder Bohrung für den Patienten bildenden Röhre 74 umgeben. Ein Patient oder ein bildgebend darzustellendes Objekt (nicht dargestellt) kann in die Magnetanordnung 52 auf einem Tisch oder Schlitten (nicht gezeigt) entlang einer zentralen Achse 76 eingeschoben werden. Die zentrale Achse 76 ist entlang der Röhrenachse der Magnetanordnung 52 parallel zu der Richtung des B0-Magnetfeldes ausgerichtet, das durch den Magnet 54 erzeugt wird. Die HF-Spule 56 wird verwendet, um die Hochfrequenzmagnetfeldimpulse auf den Patienten oder das Objekt zu applizieren und um die Informationen der MR-Bildgebung zurück von dem Objekt zu empfangen, so wie dies im Stand der Technik der MR-Bildgebung bekannt ist. Die Gradientenspulenanordnung 50 erzeugt zeitabhängige Gradientenmagnetfeldimpulse in bekannter Art und Weise.

Die Magnetanordnung 52 ist bezüglich ihrer Gestalt zylindrisch und ringförmig. 3 ist ein schematisches Diagramm einer Querschnittsansicht entlang der Linie 3-3 von 2 der Hauptkomponenten der Magnetanordnung von 2 gemäß einer Ausführungsform. Wie bereits erwähnt, sind die Hauptkomponenten der Magnetanordnung 52 ein supraleitender Magnet 54, eine Gradientenspulenanordnung 50 und eine HF-Spule 56. Verschiedene andere Elemente, wie beispielsweise eine Unterstützung oder Halterung, Aufhängungselemente, Endkappen, Befestigungsarme, usw. sind aus 3 aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen. Die HF-Spule 56 ist auf einer äußeren Fläche der die Apertur für den Patienten bildenden Röhre 74 und innerhalb der Gradientenspulenanordnung 50 angeordnet. Die Gradientenspulenanordnung 50 ist in koaxialer Beziehung um die HF-Spule 56 beabstandet angeordnet und die Gradientenspulenanordnung 50 umgibt die HF-Spule 56 umfänglich. Die Gradientenspule 50 ist innerhalb des Magnetes 54 angeordnet und ist umfänglich von dem Magneten 54 umgeben. Die Anordnung der verschiedenen Zylinder in der Magnetanordnung 52 enthält zwei ringförmige Zwischenräume oder Spalte. Der erste ringförmige Zwischenraum oder Spalt 78 ist zwischen dem Magneten 54 und der Gradientenspulenanordnung 50 angeordnet. Der zweite ringförmige Zwischenraum oder Spalt 80 ist zwischen der Gradientenspulenanordnung und der HF-Spule 56 angeordnet.

Zurückkehrend zu 1, ist ein Sender/Empfänger-Modul 58 in der Vorrichtungskontrolle 32 gezeigt, das Impulse erzeugt, die durch den HF-Verstärker 60 verstärkt werde, und mit der HF-Spule 56 durch eine Sender/Empfängerschalter 62 verbunden sind. Die resultierenden Signale, die durch die angeregten Kerne in dem Patienten emittiert werden, können durch die selbe HF-Spule 56 erfasst werden und durch die Sender/Empfänger-Schalter 62 mit einem Vorverstärker verbunden werden. Die verstärkten MR-Signale werden in dem Empfängerbereich des Sender/Empfängers 58 demoduliert, gefiltert und digitalisiert. Der Sender/Empfänger-Schalter 62 wird durch ein Signal von dem Pulsgenerator-Modul 38 gesteuert, um den HF-Verstärker elektrisch mit der HF-Spule 56 während des Sendemodus zu verbinden und um den Vorverstärker 64 mit der Spule während des Empfangsmodus zu verbinden. Der Sender/Empfänger-Schalter 62 kann ebenfalls eine Separate HF-Spule aktivieren (beispielsweise eine Oberflächenspule), die entweder im Sende- oder im Empfangsmodus verwendet wird.

Die MR-Signale, die durch die HF-Spule empfangen werden, werden durch das Sender/Empfänger-Modul 58 digitalisiert und in ein Speicher-Modul 66 in der Systemkontrolle 32 übertragen. Ein Scan ist vollständig, wenn für jedes Bild ein Array von Rohdaten im k-Raum in das Speicher-Modul 66 akquiriert wurde. Diese Rohdaten im k-Raum werden in separate Datenarrays im k-Raum für jedes zu rekonstruierende Bild umgeordnet und jedes dieser wird in einen Arrayprozessor 68 eingegeben, der arbeitet, um die Daten in ein Array von Bilddaten einer Fouriertransformation zu unterziehen. Diese Bilddaten werden durch die serielle Verbindung 34 in das Computersystem 20 geleitet, in dem diese im Speicher gespeichert werden, wie beispielsweise auf dem Plattenspeicher 28. Als Antwort auf die empfangenen Anweisungen, die von der Bedienerkonsole 12 empfangen werden, können diese Bilddaten in einem Langzeitspeicher gespeichert werden, wie beispielsweise einem Bandlaufwerk 30, oder weiter in dem Bildprozessor 22 bearbeitet werden und zu der Bedienerkonsole 12 weitergeleitet und auf dem Display 16 dargestellt werden.

Während des Betriebs erzeugt die Gradientenspulenanordnung 50 eine große Wärmemenge. Die Magnetanordnung 52 kann eine Flüssigkeitskühlungsstruktur (nicht gezeigt) enthalten, wie diese im Stand der Technik bekannt ist. Zusätzlich zu einer Flüssigkeitskühlungsstruktur oder als Alternative zu einer Flüssigkeitskühlungsstruktur, kann eine Vorrichtung verwendet werden, um einen gerichteten Luftstrom auf die Gradientenspule 50 zu leiten, um eine Kühlung der Gradientenspule 50 zu schaffen. 4 ist ein schematisches Diagramm einer Querschnittsansicht einer Magnetanordnung, die eine Vorrichtung zum Schaffen eines gerichteten Luftstroms auf eine Fläche einer Gradientenspule gemäß einer Ausführungsform zeigt. Wie vorstehend in Bezug auf 3 diskutiert wurde, enthält die Magnetanordnung 52 zwei ringförmige Spalte oder Zwischenräume. Ein erster ringförmiger Spalt 78 ist zwischen dem Magneten 54 und der Gradientenspulenanordnung 50 angeordnet. Ein zweiter ringförmiger Spalt 80 ist zwischen der Gradientenspulenanordnung 50 und der HF-Spule 56 angeordnet. Ein erstes ringförmiges Verteilerrohr 102 kann in dem ersten ringförmigen Spalt 78 angeordnet sein oder ein zweites ringförmiges Verteilerrohr 104 kann in dem ersten ringförmigen Spalt 80 angeordnet sein. In einer Ausführungsform kann die Magnetanordnung 52 beides enthalten sowohl das erste Verteilerrohr 102 als auch das zweite Verteilerrohr 104, wie dies in 4 gezeigt ist. In alternativen Ausführungsformen kann nur ein Verteilerrohr, beispielsweise entweder in dem ersten ringförmigen Spalt 78 oder in dem zweiten ringförmigen Spalt 80 in der Magnetanordnung 52 verwendet werden.

Das erste Verteilerrohr 102 ist konfiguriert, um einen gerichteten Luftstrom auf die äußere Fläche der Gradientenspule 50 zu leiten. Das Verteilerrohr 102 hat eine ringförmige Gestalt mit einer Breite kleiner als die Länge des Zylinders der Gradientenspule 50. Bevorzugt ist das Verteilerrohr 102 aus einem elastomeren Material, wie beispielsweise natürlicher oder synthetischer Gummi, hergestellt. Das Verteilerrohr 102 ist um den äußeren Durchmesser der Gradientenspule 50 an einem Ende des Zylinders der Gradientenspule 50 angeordnet. In einer Ausführungsform wird das Verteilerrohr 102 um den äußeren Durchmesser der Gradientenspule 50 während der Herstellung der Gradientenspule 50 gespannt. In 4 ist das Verteilerrohr 102 als mit Luft ausgedehnt gezeigt. In einer Ausführungsform kann eine Ausnehmung 112 in der Gradientenspulenanordnung 50 geschaffen sein, wie dies in 5 gezeigt ist. Demzufolge kann das Verteilerrohr 102 in der Ausnehmung 112 angeordnet sein. In 5 ist das Verteilerrohr 102 nicht ausgedehnt (beispielsweise ist keine Luft vorhanden) und liegt flach gegen die äußere Fläche der Gradientenspule 50.

Zurückkehrend zu 4, enthält das Verteilerrohr 102 mindestens einen Einlass 114 auf der ersten Seite des Verteilerrohrs 102. Der Einlass 114 ist mit einer Luftquelle 108 verbunden, beispielsweise durch einen langen Schlauch 106. Die Luftquelle 108 kann eine bekannte Quelle von Luft sein, wie beispielsweise ein Bläser. Das Verteilerrohr 102 enthält ebenfalls mehrere Auslassöffnungen 115 auf einer zweiten Seite des Verteilerrohrs 102. Bevorzugt sind die Auslassöffnungen 115 auf der gegenüberliegenden Seite des Einlasses 114des Verteilerrohrs 102 angeordnet. 6 ist ein schematisches Diagramm einer perspektivischen Ansicht eines Verteilerrohrs gemäß einer Ausführungsform. Das Verteilerrohr 116 enthält mindestens einen Einlass (nicht gezeigt), der mit einer Luftquelle (nicht gezeigt) verbunden sein kann. Eine beispielhafte Anzahl von Auslassöffnungen 118 ist in 6 gezeigt. In alternativen Ausführungsformen können unterschiedliche Anzahl und Größe von Auslassöffnungen 118 in dem Verteilerrohr 116 angeordnet sein. Bevorzugt ist die Größe und die Anzahl der Auslassöffnungen 118 so optimiert, dass das Verteilerrohr 116 sich gut ausdehnen kann und einen ausreichenden Luftdurchsatz bereitstellt, beispielsweise Öffnungen mit einem Durchmesser von R Inch pro Inch.

Zurückkehrend zu 4, sind die Auslassöffnungen 115 des Verteilerrohrs 102 konfiguriert, um einen Luftstrom 110 entlang des ringförmigen Spalts 78 zwischen der Gradientenspule 50 und dem supraleitenden Magneten 54 zu leiten. 7 ist ein schematisches Diagramm einer Seitenansicht eines Verteilerrohrs im Querschnitt, das in einen ringförmigen Spalt einer Magnetanordnung gemäß einer Ausführungsform angeordnet ist. Wenn die Luftquelle 108 eingeschaltet wird, wird das Verteilerrohr 102 sich in ihrer Größe ausdehnen, entsprechend dem Anwachsen des internen Luftdrucks in dem Verteilerrohr 102. Die Luft von der Luftquelle 108 wird mittels eines Schlauches 106 (oder einer anderen geeigneten Verbindung) dem Verteilerrohr 102 und dem Einlass 114 zur Verfügung gestellt. Wenn das Verteilerrohr 102 sich auf eine bestimmte Größe ausdehnt, wird das Verteilerrohr 102 den ringförmigen Spalt 78 zwischen der Gradientenspule 50 und dem Magneten 54 blockieren oder ausfüllen. Sobald das Verteilerrohr 102 sich ausgedehnt hat, um den ringförmige Spalt 78 auszufüllen, wird die Luft in dem Verteilerrohr 102 gezwungen durch die Auslassöffnungen 115 in den ringförmigen Spalt 78 und entlang der Länge der Gradientenspule 50 und des Zylinders des Magneten 54 zu strömen. Die Richtung des Luftstromes ist mit dem Pfeil 110 gezeigt. Der Luftstrom 110 bewegt sich entlang der Länge des Zylinders der Gradientenspule 50 und wird an dem entgegen gesetzten Ende des ringförmigen Spalts 78 in die Atmosphäre ausgestoßen. Die Luft absorbiert Wärme von der Gradientenspule 50, wenn diese durch den ringförmigen Spalt 78 und entlang der äußeren Fläche der Gradientenspule strömt. Demzufolge dient der Luftstrom 110 dazu die Gradientenspule 50 zu kühlen. Wenn ausgedehnt, kann das Verteilerrohr 102 ebenfalls dazu dienen, das akustische Geräusch, das von der Magnetanordnung erzeugt wird, zu dämpfen, indem ein Ende des ringförmigen Spalts 78 blockiert wird. Wie vorstehend erwähnt, wenn die Luftquelle ausgeschaltet ist, ist das Verteilerrohr 102 nicht ausgedehnt und liegt an der Gradientenspule 50 an, wie dies beispielsweise in 5 gezeigt ist.

Bezugnehmend auf 4, kann ein zweites ringförmiges Verteilerrohr 104 in einem zweiten ringförmigen Spalt 80 zwischen der Gradientenspule 50 und der HF-Spule 56 angeordnet sein. Das zweite Verteilerrohr 104 ist so aufgebaut, dass es einen gerichteten Luftstrom auf die Innenseite der Fläche der Gradientenspule 50 richtet. Das Verteilerrohr 104 ist von ringförmiger Gestalt mit einer Breite, die kleiner als die Länge des Zylinders der HF-Spule 56 ist. Bevorzugt ist das Verteilerrohr 104 aus einem elastomeren Material hergestellt. Das Verteilerrohr 104 ist um den äußeren Durchmesser der HF-Spule 56 an einem Ende des Zylinders der HF-Spule 56 angeordnet. In einer Ausführungsform wird das Verteilerrohr 104 während der Herstellung um den äußeren Durchmesser der HF-Spule 56 gespannt. In 4 ist das Verteilerrohr 104 als mit Luft ausgedehnt gezeigt. In einer Ausführungsform kann eine Ausnehmung (nicht gezeigt) an der HF-Spule 56 geschaffen sein. Demzufolge kann das Verteilerrohr 104 in der Ausnehmung angeordnet sein. Wenn nicht ausgedehnt, liegt das Verteilerrohr 104 flach an der Fläche der HF-Spule an.

Das Verteilerrohr 104 enthält mindestens einen Einlass 114 auf einer ersten Seite des Verteilerrohrs 104. Der Einlass 114 ist mit einer Luftquelle 108 verbunden, beispielsweise durch die Länge eines Schlauches 106. Das Verteilerrohr enthält ebenfalls mehrere Auslassöffnungen 115 auf einer zweiten Seite des Verteilerrohrs 104. Bevorzugt sind die Auslassöffnungen 115 an der dem Einlass 114 gegenüberliegenden Seite des Verteilerrohrs 104 angeordnet. Die Auslassöffnungen 115 des Verteilerrohrs 104 sind so aufgebaut, dass diese einen Luftstrom 110 entlang dem ringförmigen Spalt 80 zwischen der Gradientenspule 50 und der HF-Spule 56 leiten. Wenn die Luftquelle 108 eingeschaltet wird, wird das Verteilerrohr 104 seine Größe entsprechend dem internen Druck in dem Verteilerrohr 104 ausdehnen. Wenn das Verteilerrohr 104 auf eine bestimmte Größe ausgedehnt ist, wird das Verteilerrohr 104 den ringförmige Spalt 80 zwischen der Gradientenspule 50 und der HF-Spule 56 blockieren oder ausfüllen. Sobald das Verteilerrohr 104 sich ausgedehnt hat, um den ringförmige Spalt 80 auszufüllen, wird die Luft in dem Verteilerrohr 104 gezwungen durch die Auslassöffnungen 115 in den ringförmigen Spalt 80 und entlang der Länge der Gradientenspule 50 und der HF-Spule 56 zu strömen. Die Richtung des Luftstromes ist mit dem Pfeil 110 gezeigt. Der Luftdurchsatz 110 bewegt sich entlang der Länge des Zylinders der Gradientenspule 50 und wird auf dem gegenüber liegenden Ende des ringförmigen Spalts in die Atmosphäre gestoßen. Die Luft absorbiert Wärme von der Gradientenspule 50, wenn diese durch den ringförmigen Spalt 80 und entlang der inneren Fläche der Gradientenspule 50 strömt.

Demzufolge bewirkt der Luftdurchsatz 110, dass die Gradientenspule 50 gekühlt wird. Wenn das Verteilerrohr 104 ausgedehnt ist, kann es ebenfalls dazu dienen akustische Geräusche, die von der Magnetanordnung hervorgerufen werden zu verringern, indem das eine Ende des ringförmigen Spalts 80 blockiert wird.

Diese schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung zu offenbaren, einschließlich des besten Betriebsmodus, und ermöglicht es jedem Fachmann die Erfindung auszuführen und zu verwenden. Der geschützte Umfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann andere Beispiele und Ausführungsformen enthalten, die dem Fachmann offensichtlich sind. Derartige andere Beispiele sind beabsichtigt innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche, wenn diese strukturelle Elemente aufweisen, die sich von der wörtlichen in den Ansprüchen verwendeten Sprache unterscheiden oder wenn diese äquivalente strukturelle Elemente enthalten mit unwesentlichen Unterscheidungsmerkmalen von dem wörtlichen Sprachgebrauch in den Patentansprüchen. Die Reihenfolge und der Ablauf jedes Prozesses oder Verfahrensschrittes können gemäß alternativer Ausführungsformen verändert werden oder neu geordnet werden.

Viele andere Änderungen und Abwandlungen können in der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden, ohne den Schutzumfang dieser zu verlassen. Der Schutzumfang dieser und anderer Änderungen wird offensichtlich in den nachfolgenden Patentansprüchen.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schaffen eines gerichteten Luftstromes auf eine Fläche einer zylindrischen Gradientenspule 50 in einer zylindrischen Magnetanordnung 52, die einen zylindrischen Magneten 54 und einen ersten ringförmigen Spalt 78 zwischen der Gradientenspule 50 und dem Magneten 54 umfasst, wobei die Gradientenspule 50 innerhalb des Magneten 54 angeordnet ist, und wobei die Vorrichtung ein erstes Verteilerrohr 102 aufweist, das eine ringförmige Gestalt aufweist, und in dem ersten ringförmigen Spalt 78 zwischen der Gradientenspule 50 und dem Magneten 54 angeordnet ist. Das erste Verteilerrohr 102 weist mindestens einen Einlass 114 auf einer ersten Seite des Verteilerrohrs 102 und mehrere Auslassöffnungen 115 auf einer zweiten Seite des ersten Verteilerrohrs 102 auf. Die Vorrichtung beinhaltet ebenfalls eine Luftquelle 108, die mit dem mindestens einen Einlass des ersten Verteilerrohrs 102 verbunden ist und aufgebaut ist, um einen Luftdurchsatz für das erste Verteilerrohr 102 bereitzustellen. In einer Ausführungsform kann ein zweites Verteilerrohr 102 in einem zweiten ringförmigen Spalt 80 zwischen der Gradientenspule 50 und der HF-Spule 56 angeordnet sein.

Fig. 1
10
MR-Bildgebungsvorrichtung
12
Bedienerkonsole
13
Eingabeeinrichtung
15
Kontrollpanel
16
Display
18
Verbindung
20
Computersystem
20a
Backplane
22
Bildprozessor-Modul
24
CPU-Modul
26
Speicher-Modul
28
Plattenspeicher
30
Bandlaufwerk
32
Kontrollsystem
32a
Backplane
34
serielle Hochgeschwindigkeitsverbindung
36
CPU-Modul
38
Pulsgenerator-Modul
40
serielle Verbindung
42
Gradientenverstärker
44
physiologischer Akquisitionskontroller
46
Schnittstellenschaltung des Scan-Raums
48
Patientenpositionierungssystem
50
Gradientenspulenanordnung
52
Magnetanordnung
54
polarisierender Magnet
56
HF-Spule
58
Sender/Empfänger-Modul
60
HF-Verstärker
62
Sender/Empfänger-Schalterung
64
Vorverstärker
66
Speicher-Modul
68
Array-Prozessor
70
Patienten oder Bildgebungsobjekt
72
zylindrisches Bildgebungsvolumen
Fig. 2
50
Gradientenspulenanordnung
52
Magnetanordnung
54
Magnet
56
HF-Spule
72
zylindrisches Bildgebungsvolumen
74
Röhre der den Patienten aufnehmenden Apertur
76
zentrale Achse
Fig. 3
50
Gradientenspulenanordnung
52
Magnetanordnung
54
Magnet
56
HF-Spule
74
Röhre der den Patienten aufnehmenden Apertur
78
erster ringförmiger Spalt oder Gap
80
zweiter ringförmiger Spalt oder Gap
Fig. 4
50
Gradientenspulenanordnung
52
Magnetanordnung
54
Magnet
56
HF-Spule
74
Röhre der den Patienten aufnehmenden Apertur
78
erster ringförmiger Spalt
80
zweiter ringförmiger Spalt
102
erstes Verteilerrohr
104
zweites Verteilerrohr
106
Schlauch
108
Luftquelle
110
Luftdurchsatz
114
Einlass
115
Auslassöffnungen
Fig. 5
50
Gradientenspulenanordnung
54
Magnet
56
HF-Spule
78
erster ringförmiger Spalt oder Gap
80
zweiter ringförmiger Spalt oder Gap
102
erstes Verteilerrohr
112
Ausnehmung
Fig. 6
116
Verteilerrohr
118
Auslassöffnungen
Fig. 7
50
Gradientenspulenanordnung
54
Magnet
78
erster ringförmiger Spalt oder Gap
102
erstes Verteilerrohr
106
Schlauch
108
Luftquelle
110
Luftstrom
114
Einlass
115
Auslassöffnungen


Anspruch[de]
Vorrichtung zum Schaffen eines gerichteten Luftstromes auf eine Fläche einer zylindrischen Gradientenspule (50) in einer zylindrischen Magnetanordnung (52), die einen zylindrischen Magneten (54) und einen ersten ringförmigen Spalt (78) zwischen der Gradientenspule (50) und dem Magneten (54) umfasst, wobei die Gradientenspule (50) innerhalb des Magneten (54) angeordnet ist und wobei die Vorrichtung aufweist:

ein erstes Verteilerrohr (102), das eine ringförmige Gestalt aufweist und in dem ersten ringförmigen Spalt (78) zwischen der Gradientenspule (50) und dem Magneten (54) angeordnet ist, wobei das erste Verteilerrohr (102) aufweist:

mindestens einen Einlass (114) auf einer Seite des Verteilerrohrs (102); und

mehrere Auslassöffnungen (115) auf einer zweiten Seite des ersten Verteilerrohrs (102); und

eine Luftquelle (108), die mit dem mindestens einen Einlass (114) des ersten Verteilerrohrs (102) verbunden ist und aufgebaut ist, um einen Luftstrom für das erste Verteilerrohr (102) bereitzustellen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, worin das erste Verteilerrohr (102) um den äußeren Durchmesser der Gradientenspule (50) an einem Ende der zylindrischen Gradientenspule (50) befestigt ist und das erste Verteilerrohr (102) in Kontakt mit einer Außenfläche der Gradientenspule (50) ist. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, worin die zylindrische Magnetanordnung (52) ferner eine zylindrische HF-Spule (56), die innerhalb der Gradientenspule (50) angeordnet ist, und einen zweiten ringförmigen Spalt (80) aufweist, der zwischen der Gradientenspule (50) und der HF-Spule (56) angeordnet ist, wobei die Vorrichtung ferner aufweist:

ein zweites Verteilerrohr (104), das eine ringförmige Gestalt aufweist, und in dem zweiten ringförmigen Spalt (80) zwischen der Gradientenspule (50) und der HF-Spule (56) angeordnet ist, wobei das zweite Verteilerrohr (104) mit der Luftquelle (108) verbunden ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 3, worin das zweite Verteilerrohr (104) aufweist:

mindestens einen Einlass (114) auf einer ersten Seite des Verteilerrohrs (104), wobei der mindestens eine Einlass (114) mit der Luftquelle (108) verbunden ist; und

mehrere Auslassöffnungen (115) auf einer zweiten Seite des zweiten Verteilerrohrs (104).
Vorrichtung gemäß Anspruch 3, worin das zweite Verteilerrohr (104) um den äußeren Durchmesser der HF-Spule (56) an einem Ende der zylindrischen HF-Spule (56) angeordnet ist und das zweite Verteilerrohr (104) in Kontakt mit einer Außenfläche der HF-Spule (56) ist. Vorrichtung zum Schaffen eines gerichteten Luftstroms auf eine Fläche einer zylindrischen Gradientenspule (50) in einer zylindrischen Magnetanordnung (52), die eine HF-Spule (56), die innerhalb der Gradientenspule (50) angeordnet ist und einen ringförmigen Spalt (80) zwischen der Gradientenspule (50) und der HF-Spule (56) aufweist, wobei die Vorrichtung aufweist:

ein Verteilerrohr (104), das eine ringförmige Gestalt aufweist, und in dem ersten ringförmigen Spalt (80) zwischen der Gradientenspule (50) und dem Magneten (54) angeordnet ist, wobei das Verteilerrohr (104) aufweist:

mindestens einen Einlass (114) auf einer Seite des Verteilerrohrs (104); und

mehrere Auslassöffnungen (115) auf einer zweiten Seite des ersten Verteilerrohrs (104); und

eine Luftquelle (108), die mit dem mindestens einen Einlass (114) des Verteilerrohrs (104) verbunden ist und aufgebaut ist, um einen Luftdurchsatz für das erste Verteilerrohr (104) bereitzustellen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 6, worin das Verteilerrohr (104) um den Außendurchmesser der Gradientenspule (50) an einem Ende der zylindrischen Gradientenspule (50) befestigt ist und das Verteilerrohr (104) in Kontakt mit einer Außenfläche der Gradientenspule (50) ist. Verfahren zum Schaffen eines gerichteten Luftstroms auf eine Fläche einer zylindrischen Gradientenspule (50) in einer zylindrischen Magnetanordnung (52), die einen zylindrischen Magneten (54) und eine zylindrische HF-Spule (56) umfasst, wobei das Verfahren aufweist:

Bereitstellen eines Verteilerrohr (102, 104) in einem ringförmigen Spalt (78, 80) benachbart zu der Gradientenspule (50), wobei das Verteilerrohr (102, 104) mindestens einen Einlass (114) und mehrere Auslassöffnungen (115) aufweist; und

Bereitstellen eines Luftstromes für das Verteilerrohr (102, 104) mittels des mindestens einen Einlasses (114).
Verfahren gemäß Anspruch 8, worin der ringförmige Spalt (78) zwischen der Gradientenspule (50) und dem Magneten (54) angeordnet ist und das Verteilerrohr (102) aufgebaut ist, um einen Luftdurchsatz durch mehrere Auslassöffnungen (115) auf den ringförmigen Spalt (78) und entlang einer Außenfläche der Gradientenspule (50) zu leiten. Verfahren gemäß Anspruch 8, worin der ringförmige Spalt (80) zwischen der Gradientenspule (50) und dem Magneten (54) angeordnet ist und das Verteilerrohr (104) aufgebaut ist, um einen Luftstrom durch mehrere Auslassöffnungen (115) auf den ringförmigen Spalt (80) und entlang einer Innenfläche der Gradientenspule (50) zu leiten.






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