DE69531175T2 - Supraleitende Abschirmungen für Gradienten-Spulen bei Magneten zur Bilderzeugung mittels magnetischer Resonanz - Google Patents

Supraleitende Abschirmungen für Gradienten-Spulen bei Magneten zur Bilderzeugung mittels magnetischer Resonanz Download PDF

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Description

  • Bekanntlich kann eine Magnetspule supraleitend gemacht werden, indem sie in einer extrem kalten Umgebung angeordnet wird, beispielsweise indem sie in einem Kryostat oder einem Druckbehälter eingeschlossen wird, der flüssiges Helium oder ein anderes Kryogen (Kältemischung) enthält. Die extreme Kälte senkt den Widerstand der Magnetspule auf vernachlässigbare Werte, so dass, wenn zunächst eine Energiequelle mit der Spule für eine Zeitperiode verbunden wird, um einen Stromfluss durch die Spule zu leiten, der Strom weiterhin durch die Spule fließt aufgrund des vernachlässigbaren Spulenwiderstandes, selbst nachdem die Energiequelle abgetrennt wird, wodurch ein starkes Magnetfeld aufrechterhalten bleibt. Supraleitende Magnete finden breite Anwendung, beispielsweise auf dem Gebiet von Magnetresonanz-Bildgebung (nachfolgend „MRI" genannt).
  • In einem typischen MRI Magnet werden die supraleitenden Hauptmagnetspulen in einem ringröhrenförmigen Druckbehälter eingeschlossen, der in einem evakuierten Behälter enthalten ist und eine Bildgebungsbohrung in der Mitte bildet. Die Hauptmagnetspulen entwickeln ein starkes Magnetfeld in der Bildgebungsbohrung.
  • Als eine Buchse in dem evakuierten Behälter und in der Bildgebungsbohrung ist eine Gradientenspule angeordnet, um ein zusätzliches zeitveränderliches Magnetfeld in der Bohrung zu pulsen oder zu zünden, um die spezielle axiale Ebene in der Bohrung zu aktivieren oder zu selektieren, entlang der die Bildgebung des Patienten stattfindet. Aufeinander folgende Bilder entlang der Achse ermöglichen, dass ein Computerbild von einem gewählten Bereich oder Organ von dem Patienten gemacht wird, der abgebildet wird. Jedoch kann das zeitveränderliche Magnetfeld, das durch die Gradientenspule erzeugt wird, Wirbelströme in verschiedenen metallischen Strukturen der Hauptmagneteinrichtung und ihrer zugeordneten Kryostaten und in den Hauptma gnetspulen induzieren. Das Ziel des Gradienten- und Magnetsystems ist die perfekte Genauigkeit des Zielfeldes in der Bildgebungsröhre. Das Vorhandensein von Wirbelströmen in den Hauptmagnetstrukturen und Spulen ist höchst unerwünscht bei der MRI, da die Wirbelströme ein Magnetfeld auf die getriebenen Magnetfelder superpositionieren. Die Wirbelstromfelder haben sowohl eine zeitliche als auch räumliche Abhängigkeit. Der ideale Fall für die zeitliche Abhängigkeit besteht darin, unendliche Zeitkonstanten zu haben. In einem derartigen Fall ist das Zielmagnetfeld lediglich das kombinierte getriebene Feld plus die Wirbelstromfelder. Aufgrund des Widerstandes von normalen Metallen klingen jedoch die Wirbelstromfelder während eines Gradientenpulses oder einer Pulssequenz mit einer endlichen Zeitkonstanten ab. Eine Kompensation kann erreicht werden durch eine Vorverzerrung oder Nachverzerrung der Wirbelstromkomponenten mit endlichen Zeitkonstanten, die die gleiche räumliche Abhängigkeit wie das getriebene Feld haben. Es gibt jedoch häufig eine Wirbelstromkomponente, die mit dem getriebenen Feld nicht linear in Beziehung steht. Diese Komponente des Wirbelstroms weist eine räumliche Abhängigkeit höherer Ordnung mit endlichen Zeitkonstanten auf, die nicht kompensiert werden können und eine beeinträchtigte Bildqualität zur Folge haben.
  • Darüber hinaus erzeugt das Vorhandensein von Wirbelströmen in den Hauptmagnetstrukturen und -spulen Wärme in diesen Strukturen aufgrund ihres endlichen elektrischen Widerstandes. Dies sind die so genannten Wechselstrom-Erwärmungseffekte von Wirbelströmen. Der Wechselstrom-Erwärmungsgradient in MRI Systemen kann von einigen Watt bis zu 50 oder mehr Watt reichen, was von den tatsächlichen strukturellen Parametern und Stärken des Gradientenpulses abhängt. Ein derartiger Wechselstrom-Erwärmungsgradient stellt ernsthafte Probleme für eine angemessene Kühlung in durch Wärmeleitung gekühlten MRI Einrichtungen dar und hat ein signifikantes Absieden von Helium im Falle von einer Helium-gekühlten MRI Einrichtung zur Folge.
  • Aufgrund derartiger Probleme einschließlich der Möglichkeit von Bildern mit unakzeptabel schlechter Qualität ist es notwendig, für eine Gradientenabschirmung zwischen der Gradientenspule und den Hauptmagnetstrukturen zu sorgen, um für eine Abschirmung der Hauptmagnetstrukturen und -spulen von dem zeitveränderlichen Magnetfeld zu sorgen, das von der Gradientenspule erzeugt wird. Derartige Anordnungen haben beispielsweise zwei Abschirmungs- oder Gradientenkompensationsspulen enthalten, die in entgegengesetzten Richtungen gewickelt und in Reihe mit der Gradientenspule eingesetzt sind und einen entgegengesetzten elektrischen Stromfluss führen, um Magnetfelder zu erzeugen, die das Magnetfeld der Gradientenspule aufheben und abschirmen, damit sie die Hauptmagnetstrukturen und -spulen nicht nachteilig beeinflussen. Jedoch sind derartige Anordnungen komplex und weniger zufriedenstellend gewesen und erfordern elektronische Verstärker. Darüber hinaus hat sich die Anordnung als eine Vorrichtung mit relativ hoher Fehlerrate gezeigt und erfordert zusätzlich, dass die Kompensationsspulen als eine Buchse in der Hauptmagnetbohrung angeordnet werden, wodurch eine größere Gesamtgröße des Magneten, um die gewünschte Größe für die Patientenbohrung zu erhalten, und einen schwereren und teureren supraleitenden Magneten erforderlich wird.
  • Andere Anordnungen haben beinhaltet, dass Kupferzylinder zwischen dem Heliumbehälter des Hauptmagneten und der Gradientenspule angeordnet werden. Die Kupferabschirmung sorgt jedoch für unerwünschte Leistungsverluste, teilweise aufgrund des parasitären Stromflusses in dem Kupfer, der durch die Magnetfelder, denen die Kupferbuchse ausgesetzt ist, und die Magnetfelddurchdringung des Kupfers induziert wird. Zusätzlich ist die Zeitkonstante der Kupferabschirmung nicht sehr lang, im Allgemeinen weniger als einige Sekunden.
  • Darüber hinaus müssen bestehende Gradientenabschirmungen für jedes Design eines supraleitenden Magneten maßgeschneidert sein.
  • Als eine Folge sind beträchtliche Bemühungen auf die Entwicklung von verbesserten Mitteln zur Ausbildung einer Abschirmung zwischen den Gradientenspulen und Hauptmagnetstrukturen und -spulen in einem supraleitenden MRI Magneten gerichtet würden.
  • Dokument EP-A-0 317 853 beschreibt eine supraleitende Magnetresonanz-Bildgebungs-Magneteinrichtung enthaltend einen Behälter, der auf supraleitende Temperaturen gekühlt ist und eine zentrale Bildgebungsbohrung umgibt, eine supraleitenden Hauptmagnetspule, die in dem Behälter angeordnet ist und die Bildgebungsspule umgibt, eine Gradientenspule, die mit der Bildgebungsbohrung zusammenhängend angeordnet ist, zum Generieren gepulster Bildgebungs-Magnetfelder und eine mit dem Behälter zusammenhängende supraleitende Gradienten-Abschirmung, die auf supraleitende Temperaturen gekühlt ist und zwischen der Hauptmagnetspule und der Gradientenspule angeordnet ist.
  • Aufgaben und Zusammenfassung der Erfindung
  • Es ist eine Aufgabe von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, einen Magnetresonanz-Bildgeber mit verbesserter Abschirmung zwischen der supraleitenden Hauptmagnetstruktur und -spulen und den Gradientenspulen verschiedenartig bereitzustellen;
    eine verbesserte Gradientenspulenabschirmung in einem Magnetresonanz-Bildgeber bereitzustellen, der eine Felddurchdringung von einem zeitveränderlichen Magnetfeld verhindert und Wechselstrom-Erwärmungsverluste minimiert;
    eine Gradientenabschirmung in einem Magnetresonanz-Bildgeber bereitzustellen, der sehr lange und gleichmäßige, im Wesentlichen unendliche Zeitkonstanten hat und der eine Steuerung der Länge der Zeitkonstanten ermöglicht;
    und eine verbesserte Gradientenabschirmung in einem Magnetresonanz-Bildgeber bereitzustellen, der auch für eine Verwendung in entweder Kryogen-gekühlten oder kryogenlosen, Leitungs-gekühlten Magnetresonanz-Bildgebungsmagneten geeignet ist und der auf einfach Weise für Magnete unterschiedlicher Konfiguration angewendet werden kann.
  • Diese Aufgaben werden durch eine Magneteinrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst, wobei die weiteren Ansprüche zusätzliche Merkmale definieren.
  • 1 ist ein Querschnitt von einem supraleitenden MRI Magneten, der ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung enthält.
  • 2 zeigt Details von der Gradientenabschirmung gemäß 1.
  • 3 zeigt Details von den thermische Leitfähigkeit aufweisenden Fingern gemäß 1.
  • Gemäß den 1 und 2 enthält ein Beispiel einer supraleitenden Magnetresonanz-Bildgebungs-Magneteinrichtung 10 einen Druckbehälter 11, der in einem ringröhrenförmigen Vakuumbehälter 21 konzentrisch angeordnet ist und eine zentrale Bildgebungsbohrung 12 um eine Achse 5 bildet. In dem Druckbehälter 11 ist eine Verbundtrommel 4 mit drei Paaren von Hauptmagnetspulen 16, 17 und 18 mit einer abnehmenden axialen Länge in Richtung auf eine Ebene 6 senkrecht zur Achse 5 angeordnet ist. Die Hauptmagnetspulen 16, 17 und 18 sind mit axialem Abstand auf der Verbundtrommel 4 angeordnet und in axiale Nuten auf der Trommel gewickelt. Zusätzliche Spulen, wie beispielsweise Kompensationsspulen 19, sind vorgesehen, um zum Verringern des äußeren Magnetfeldes beizutragen.
  • Äußere elektrische Versorgungs- und Steuerverbindungen sind durch eine Zugangsöffnung 28 durch eine Leitereinrichtung 26 ausgebildet, die einen Verbinder 25 außerhalb des Vakuumbehälters 21 und eine durch eine Platte 27 hindurchführende Verbindung 20 aufweist für eine elektrische Verbindung mit den Komponenten einschließlich der Magnetspulen 16, 17, 18 und 19 innerhalb des Druckbehälters 11. Im Falle einer mit flüssigem Helium gefüllten MRI Magneteinrichtung 10 wird flüssiges Helium durch eine Einlassleitung 8 hindurch dem Druckbehälter 11 zugeführt. Im Falle einer kryogenlosen Kühlung wird eine mechanische Leitungskühlung durch einen thermisch verbundenen mechanischen Kryokühler 8 anstelle des flüssigen Heliums ausgebildet.
  • Eine supraleitende Gradientenabschirmung 14 ist ein zylindrisches Teil, das nachfolgend näher beschrieben wird und das in der Bohrung und in thermischem Kontakt mit dem Druckbehälter 11 zwischen den Hauptmagnetspulen 16, 17, und 18 und in der zentralen Bildgebungsbohrung 12 angeordnet ist. In der Buchse 1 ist gegen die zentrale Bohrung des Druckbehälters 21, der die zentrale Bildgebungsbohrung 12 umgibt, eine Gradientenspule 3 angeordnet, um eine Reihe von bildgebenden „Schnappschussscheiben" entlang der Achse des Patienten in der Bildgebungsbohrung 12 zu pulsen oder zu zünden.
  • Gelegentlich muss die Gradientenabschirmung 14 über ihre supraleitende Übergangstemperatur während der Speisung der Magnetspulen 16, 17, 18 und 19 erwärmt werden für eine Erregung von Korrekturspulen (nicht gezeigt) und zum Beseitigen von Restströmen in der Gradientenabschirmung.
  • Details der supraleitenden Gradientenabschirmung 14 sind in 2 gezeigt. Gemäß 2 ist die supraleitende Gradientenabschirmung 14 aus einem Blech aus supraleitendem Niob-Legierungsmaterial, wie beispielsweise NbTi oder Nb3Sn, hergestellt, das um einen Dorn gebogen ist, wobei Enden 40 und 41 beispielsweise durch Löten verbunden sind, um einen Zylinder 14 zu formen. Eines dieser Materialien kann durch Kühlung mit flüssigem Helium supraleitend gemacht werden. Jedoch kann Nb3Sn mit kryogenloser Leitungskühlung verwendet werden, so dass es für eine Verwendung in einer MRI Einrichtung geeignet und wünschenswert ist, die keine Kühlung mit flüssigem Helium erfordert. Das heißt, NbTi kann zwar bei einer supraleitenden Temperatur von etwa 4°K betrieben werden, aber Nb3Sn kann bei höheren Tempe raturen supraleitend gemacht sein, bis zu einer Temperatur von etwa 10K, die durch eine mechanische Kühleinrichtung 8 ausgebildet werden kann, wodurch das Erfordernis für flüssiges Helium eliminiert wird.
  • Nb3Sn Bänder, wie sie in 2 gezeigt sind, bilden einen Mantel 29, indem sie in einem Gittermuster von vertikalen oder axial verlaufenden Bandsegmenten 31 überlappt sind, die in einer überlappenden Position in Bezug auf die horizontal oder in Umfangsrichtung verlaufenden Bandsegmente, wie beispielsweise 32, angeordnet sind. Die Verbindungen oder der Überlappungsbereich, wie beispielsweise 34, sind durch Lötverbindungen, wie beispielsweise 33, gelötet. Der Mantel 29 wird dann um einen Dorn herum zu einem Zylinder 14 gerollt, wobei Endsegmente 40 und 41 in geeigneter Weise miteinander verbunden werden, wie beispielsweise Löten oder Schweißen. Der Zylinder 14 ist mit Epoxidharz getränkt und in einen Zylinder aus rostfreiem Stahl eingesetzt.
  • Elektrische Energie wird einer Heizeinrichtung oder Widerstands-Heizeinrichtung 43 der Gradientenabschirmung über Anschlüsse 35 und 36 der Heizeinrichtung zugeführt. Die Heizeinrichtung 43 kann eine Film-Heizeinrichtung sein, die sandwichartig zwischen Kapton-Schichten auf dem Zylinder 14 angeordnet ist. Leiter 23 und 24 führen durch die Leiterverbindungseinrichtung 26 hindurch für eine Verbindung mit einer externen Energiequelle 38 und 39, wobei der Leiter 24 über einen Schalter 37 mit der Energiequelle 38 verbunden ist. Der Schalter 37 ist außerhalb des Vakuumbehälters 21 angeordnet. Die supraleitende Gradientenabschirmung 14 könnte aus NbTi Drähten gefertigt sein, die, da sie weniger spröde als Nb3Sn Drähte sind, zu einer axial verlaufenden zylindrischen Spule oder Spulen ohne die Verwendung von Segmenten 31 und 32 geformt sein könnte oder sie könnte aus einem einzelnen kontinuierlichen Blech aus NbTi geformt sein, das zu einem Zylinder geformt ist, indem die Enden 40 und 41 des Bleches 29 verbunden werden. Wie oben erläu tert ist, würde jedoch die Verwendung von NbTi die Verwendung einer Kühlung mit flüssigem Helium erforderlich machen.
  • Um die thermische Leitfähigkeit zwischen der supraleitenden Gradientenabschirmung 14 und dem Druckbehälter 11 genauer und effizienter zu steuern, sind mehrere Beryllium-Kupfer-Finger 50 zwischen und in Kontakt mit der supraleitenden Gradientenabschirmung und dem Druckbehälter angeordnet. Wie in 3 gezeigt ist, enthält der Finger 50 einen im Wesentlichen ebenen Abschnitt 51 mit einer Öffnung 52 in dem Mittelbereich und eine gekrümmte oder gebogene Verlängerung 53, die in einem Rückwärtskurven-Endabschnitt 54 endet. Der Krümmungsradius 56 der gekrümmten Verlängerung 53 ist so gewählt, dass er leicht größer als der radiale Spielraum zwischen den benachbarten Oberflächen von der supraleitenden Gradientenabschirmung 14 und dem Druckbehälter 11 ist, um den Mittelabschnitt 60 der gebogenen Verlängerung 53 des Fingers in Richtung auf seine Mitte der Krümmung 55 zusammenzudrücken und durch die entstehende elastische Federwirkung für eine gute thermische Leitfähigkeit zwischen der supraleitenden Gradientenabschirmung und dem Druckbehälter zu sorgen. Ein geeignetes Befestigungselement, wie beispielsweise ein Niet 58, führt durch die Öffnung 52 in dem ebenen Abschnitt 51 und eine entsprechende Öffnung 59 in der supraleitenden Gradientenabschirmung 14 hindurch und sorgt für eine gute thermische Leitfähigkeit zwischen dem ebenen Abschnitt des Fingers 50 und der supraleitenden Gradientenabschirmung mit einem zusätzlichen Bereich thermischer Leitfähigkeit 57, wo das untere Ende von dem Endabschnitt 54 mit der supraleitenden Gradientenabschirmung in Kontakt ist.
  • Es gibt mehrere Reihen von Fingern 50, die zwischen der supraleitenden Gradientenabschirmung 14 und dem Druckbehälter 11 angeordnet sind, wobei eine Konfiguration 37 Umfangsfinger jeweils in einer axialen Reihe von etwa 175 Fingern pro Reihe oder über 6000 Fingern in einer supraleitenden Magneteinrichtung verwendet, in der der Innen- oder Bohrungsdurchmesser des Druckbehälters 11 0,92 m (36,1 Zoll), der Außendurchmesser der supraleitenden Gradientenabschirmung 14 0,91 m (35,9 Zoll) betragen und der Finger 50 etwa 1,43 cm (9/16 Zoll) lang und 0,64 cm (1/4 Zoll) breit ist mit einem Radius 56 von 0,95 cm (3/8 Zoll).
  • Die Größe, das Material und die Anzahl der Finger 14 können variiert werden, um für eine Steuerung der thermischen Leitfähigkeit und der Kontaktwiderstände der Finger zu sorgen, um die gewünschten thermischen Charakteristiken zwischen der supraleitenden Gradientenabschirmung 14 und dem Druckbehälter 11 zu erhalten. Um einen Wechsel zwischen supraleitendem Betrieb und gelöschtem, nicht-supraleitendem Betrieb zu ermöglichen, sollte die thermische Leitfähigkeit nicht zu niedrig oder zu hoch sein. Wenn die supraleitenden Gradientenabschirmung 14 in die Bohrung des Druckbehälters 11 eingesetzt wird, werden die Finger 50 zusammengedrückt, um für einen guten thermischen Kontakt mit dem Druckbehälter an dem gebogenen Bereich 60 der Finger zu sorgen und für einen zusätzlichen Kontakt mit der supraleitenden Gradientenabschirmung an dem Mittelbereich 57 der gekrümmten Verlängerung 54 zu sorgen.
  • Während des Betriebs der supraleitenden MRI Magneteinrichtung würden die Hauptmagnetspulen 16, 17 und 18 und die zugeordneten Spulen, wie beispielsweise die Hauptkompensationsspulen 19, supraleitend gemacht in der üblichen Art und Weise, indem ein elektrischer Strom durch sie hindurchgeleitet wird, nachdem die Temperatur in dem Druckbehälter 11 auf die geeignete supraleitende Temperatur für das verwendete Material gesenkt ist, und dann der elektrische Stromfluss aus den externen Quellen unterbrochen wird. Es wurde gefunden, dass die supraleitende Gradientenabschirmung 14 keine Felddurchdringung des zeitveränderlichen Magnetfeldes gestattet, das durch das Zünden oder Pulsen der Gradientenspule 3 während der Bildgebung verursacht wird, um eine nachteilige Beeinflussung der homogenen Magnetfelder zu verhindern, die durch die Magnetspulen, wie beispielsweise die Hauptmagnetspulen 16, 17 und 18, in dem Druckbehälter 11 erzeugt werden. Alle zeitveränderlichen Magnetfelder, die durch das Zünden der Gradientenspule 3 hervorgerufen werden, sind daran gehindert, die supraleitende Abschirmung durch Abschirmströme in der Oberfläche des Supraleiters zu durchdringen. Wenn die Abschirmung einen relativ hohen Eigenwiderstand hat, wie beispielsweise an den gelöteten Bandüberkreuzungen 33, werden Feldaufhebungsströme durch induktive Kopplungswirkung erzeugt und Durchdringung (Penetration) wird verzögert gemäß der Verteilung des Feldes über einen Leiter.
  • Eine Zufuhr elektrischer Energie zu der mit der Gradientenabschirmung zusammenhängenden Heizeinrichtung 43 durch Schließen des Schalters 37 während des supraleitenden Betriebs der Magnetspulen, wie beispielsweise der Hauptmagnetspulen 16, 17 und 18, innerhalb des Druckbehälters 11, gefolgt von dem supraleitenden Betrieb der Gradientenabschirmung, ermöglicht die selektive Löschung von irgendwelchen Strömen, die sich auf der Gradientenabschirmung als eine Folge, beispielsweise, der Bildgebung bei mehreren Patienten angesammelt haben können, die derartige Ströme induzieren könnten. Dementsprechend wird die supraleitende Gradientenabschirmung 14 periodisch gelöscht oder dafür gesorgt, dass der supraleitende Betrieb beendet wird, und anschließend wird sie wieder in den supraleitenden Betrieb gebracht ohne Löschen des supraleitenden Betriebs der Hauptmagnetspulen 16, 17 und 18 oder seiner anderen zugeordneten Spulen, wie beispielsweise der Kompensationsspule 19. Weiterhin wird ein supraleitender Betrieb der Gradientenabschirmung 14 normalerweise nicht ausgebildet während des Hochfahrens der Hauptmagnetspulen 16, 17 und 18 in den supraleitenden Betrieb. Diese unabhängige Steuerung wird durch Betätigung des Schalters 37 erreicht, um einen externen Stromfluss durch die Heizeinrichtung 43 der supraleitenden Gradientenabschirmung erneut auszubilden, um die lokalisierte Temperatur der supraleitenden Gradientenabschirmung 14 zu erhöhen, bis der supraleitende Betrieb gelöscht ist.
  • Im Falle von Nb3Sn Bändern, die an ihren Überlappungsbereichen 34 gelötet sind, ist es möglich, bei der Ausgestaltung der supraleitenden Gradientenabschirmung 14 ein Lötmittel zu wählen, das für einen gewünschten elektrischen Widerstand an den gelöteten Verbindungen 33 sorgt, um die Zeitkonstante von der Gradientenabschirmung zu steuern, da die Zeitkonstante proportional zu dem Verhältnis von Induktivität und Widerstand der Gradientenabschirmung ist. Zusätzlich haben die widerstandsbehafteten Lötmittelverbindungen 33 auch die Funktion, restliche Ströme zu dämpfen, um einen eingeschlossenen Fluss zu vermeiden.
  • Die supraleitende Gradientenabschirmung 14 ist nicht komplex und hat ein leichtes Gewicht, erfordert keine Verstärker oder Abgleich, wie er von bekannten aktiven Gradientenabschirmungen gefordert wird, und ist, wie oben ausgeführt wurde, keine verlustbehaftete Abschirmung, die Leistungsverluste und Wärme aus zeitveränderlichen Magnetfeldern erzeugt. Die Bildströme, die in der supraleitenden Gradientenabschirmung 14 erzeugt werden, heben jeden Wirbelstromfluss in der Gradientenabschirmung und entstehende Magnetfelder aus dem Zünden der Gradientenspule 3 auf, indem ein entgegengesetzter Stromfluss in der gegenüberliegenden Oberfläche der Gradientenabschirmung gebildet wird, eine Magnetfeldeindringung in die Hauptmagnetspulen 16, 17 und 18 verhindert und für eine Bildgebung mit verbesserter Genauigkeit des Zielfeldes in der Bildgebungsbohrung 12 gesorgt wird.
  • Die supraleitende Gradientenabschirmung 14 könnte in dem Druckbehälter 11 angeordnet werden. Jedoch würde das Löschen des supraleitenden Betriebs der supraleitenden Gradientenabschirmung 14 die Beaufschlagung mit Wärme durch den Betrieb der Heizeinrichtung 43 in dem Druckbehälter 11 zur Folge haben, wodurch das Absieden von Helium im Falle der Kryogen-Kühlung vergrößert wird oder die Kühlerfordernisse im Falle einer Kryogen-Leitungskühlung erhöht und überbeansprucht werden, die beide nicht wünschenswert sind, insbesondere wenn weitere Anforderungen an ein System mit kryogenloser Leitungskühlung gestellt werden, das nahe seiner vollen Kapazitäten arbeitet. In einer kryogenlosen, durch Wärmeleitung gekühlten supraleitenden Magneteinrichtung kann die supraleitende Gradientenabschirmung 14 thermisch mit einer thermischen Abschirmung verbunden sein, wie beispielsweise der 10K oder eine höhere Temperatur aufweisenden thermischen Abschirmung 61, wie sie in 1 gezeigt ist.
  • Die Erfindung ist zwar in Bezug auf gewisse bevorzugte Ausführungsbeispiele von ihr beschrieben worden, es sollte aber klar sein, dass zahlreiche Abänderungen und Konstruktionsdetails, der Anordnung und Kombination von Teilen und der Art der verwendeten Materialien vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.

Claims (20)

  1. Supraleitende Magnetresonanz-Bildgebungs-Magneteinrichtung (10) enthaltend: einen Behälter (11), der auf supraleitende Temperaturen gekühlt ist, die eine zentrale Bildgebungsbohrung (12) umgeben, wenigstens eine supraleitende Hauptmagnetspule (16, 17, 18), die in dem Behälter angeordnet ist und die Bildgebungsspule umgibt, um ein Magnetfeld in der Bildgebungsbohrung auszubilden, eine Gradientenspule (3), die mit der Bildgebungsbohrung zusammenhängend angeordnet ist, zum Generieren gepulster Bildgebungs-Magnetfelder, eine mit dem Behälter (11) zusammenhängende supraleitende Gradienten-Abschirmung (14), die auf supraleitende Temperaturen gekühlt ist und zwischen der Hauptmagnetspule (16, 17, 18) und der Gradientenspule (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gradientenspule thermisch durch mehrere flexible, thermisch leitfähige Finger (50) verbunden ist, die zwischen und in thermischem Kontakt mit der Gradientenabschirmung und dem Behälter angeordnet sind, wobei die Gradientenabschirmung die Hauptmagnetspule vor Wirkungen des zeitveränderlichen Magnetfeldes abschirmt, das durch die Gradientenspule erzeugt wird.
  2. Magneteinrichtung nach Anspruch 1, wobei die flexiblen Finger einen im wesentlichen geraden Abschnitt (51), der an dem einen Ende an der Gradientenabschirmung befestigt ist, und ferner einen gebogenen elastischen Abschnitt (55) aufweisen, der mit dem Inneren der Bohrung des Behälters in Kontakt ist.
  3. Magneteinrichtung nach Anspruch 2, wobei die flexiblen Finger ferner einen umgekehrten gekrümmten Abschnitt (54) an dem von dem geraden Abschnitt entfernten Ende aufweisen, der in einen Kontakt mit der Gradientenabschirmung gepresst ist, wenn die Abschirmung in der zentralen Bildgebungsbohrung angeordnet ist.
  4. Magneteinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei mehr als 1000 Finger vorgesehen sind.
  5. Magneteinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Finger in axial verlaufenden Reihen um die äussere Oberfläche der Gradientenabschirmung angeordnet sind und mehr als 1600 Finger vorgesehen sind.
  6. Magneteinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Magnet wenigstens eine Wärmeabschirmung (61) aufweist, die den Behälter umgibt, und die Gradientenabschirmung thermisch mit der Wärmeabschirmung verbunden ist.
  7. Magneteinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Gradientenabschirmung ein Zylinder aus einer Nioblegierung ist.
  8. Magneteinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Gradientenabschirmung aus Segmenten (31, 32) aus supraleitendem Band gebildet ist, die in der axialen bzw. azimuthalen Richtung von einem Zylinder verlaufen, und die überlappt sind, so daß die supraleitende Abschirmung ein Gittermuster bildet.
  9. Magneteinrichtung nach Anspruch 8, wobei die Überlappungen gelötet sind (bei 33).
  10. Magneteinrichtung nach Anspruch 8, wobei die überlappenden Segmente eine induktive Kopplung beim Erzeugen das Magnetfeld aufhebender Ströme bilden.
  11. Magneteinrichtung nach Anspruch 9, wobei die Lötung zum Ausbilden eines geeigneten spezifischen Widerstandes gegenüber dem Stromfluss in der Gradientenabschirmung gewählt ist.
  12. Magneteinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Einrichtung (37, 38, 39, 43) zum selektiven Löschen des supraleitenden Betriebs der Gradientenabschirmung und zum anschließenden selektiven Wiederherstellen des supraleitenden Betriebs der Gradientenabschirmung vorgesehen sind, um den induzierten Stromfluss in der Gradientenabschirmung zu löschen.
  13. Magneteinrichtung nach Anspruch 12, wobei die Einrichtung zum selektiven Löschen und zum anschließenden selektiven Wiederherstellen des supraleitenden Betriebs eine Einrichtung (43) aufweist zum Erwärmen der Gradientenabschirmung über die supraleitende Temperatur.
  14. Magneteinrichtung nach Anspruch 13, wobei die Einrichtung zum Erwärmen einen Schalter (37) und eine externe elektrische Energiequell (38, 39) aufweist.
  15. Magneteinrichtung nach Anspruch 14, wobei der Schalter so angeordnet ist, daß er selektiv die elektrische Energie mit einer mit der Gradientenabschirmung zusammenhängenden elektrischen Heizeinrichtung (43) verbindet.
  16. Magneteinrichtung nach Anspruch 15, wobei die Heizeinrichtung eine elektrische Widerstands-Heizeinrichtung ist.
  17. Magneteinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Gradientenabschirmung im supraleitenden Betrieb bewirkt, daß sich Bildströme auf der Gradientenabschirmung entgegengesetzt zur Gradientenspule bilden und die entgegengesetzt zu den zeitveränderlichen Strömen sind, die in der Seite der Gradientenabschirmung neben der Gradientenspule induziert werden.
  18. Magneteinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Kühlen auf supraleitende Temperaturen durch eine mechanische Kühleinrichtung (8) herbeigeführt wird.
  19. Magneteinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Gradientenabschirmung eine Durchdringung der Gradientenabschirmung durch zeitveränderliche Magnetfelder verhindert.
  20. Magneteinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Gradientenabschirmung mit einem Epoxidharz getränkt und in einem Zylinder aus rostfreiem Stahl angeordnet ist.
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