DE10147745A1

DE10147745A1 - Magnetresonanz-Tomographiegerät mit Lärmunterdrückung durch Dämpfung von mechanischen Schwingungen

Info

Publication number: DE10147745A1
Application number: DE10147745A
Authority: DE
Inventors: Rainer Kuth
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2001-09-27
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2003-04-10
Anticipated expiration: 2021-09-28
Also published as: DE10147745C2; GB0222279D0; CN1409124A; US20030088172A1; GB2384859A

Abstract

Lärmunterdrückung durch starke Dämpfung von mechanischen Schwingungen in MRT-Geräten, insbesondere Gradientenspulen und Magnetgefäßen durch Einsatz von zusammengesetzten Materialien, die Zentren elektrostriktiver Eigenschaft enthalten. DOLLAR A Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf die Kernspintomographie (Synonym: Magnetresonanztomographie - MRT) wie sie in der Medizin zur Untersuchung von Patienten Anwendung findet. Dabei bezieht sich die vorliegende Erfindung insbesondere auf ein Kernspintomographiegerät, bei dem Schwingungen von Gerätekomponenten, die sich in vielen Aspekten negativ auf das Gesamtsystem auswirken, reduziert bzw. Lärmübertragungswege verringert werden. DOLLAR A Das erfindungsgemäße Kernspintomographiegerät weist einen Grundfeldmagnet (1) auf, der von einer Magnethülle (12) umgeben ist, die einen Innenraum (15) umgibt und begrenzt, wobei sich in diesem Innenraum (15) ein Gradientenspulensystem (2) befindet. Auf einer den Innenraum (15) begrenzenden Innenseite der Magnethülle (12) sind zur Absorption akustischer Schwingungen, welche beim Umschalten des Gradientenspulensystems (2) erzeugt werden, Dämpfungselemente (14) aus einem Material mit elektrostriktiver Eigenschaft vorgesehen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf die Kernspintomographie (Synonym: Magnetresonanztomographie, MRT) wie sie in der Medizin zur Untersuchung von Patienten Anwendung findet. Dabei bezieht sich die vorliegende Erfindung insbesondere auf ein Kernspintomographiegerät, bei dem Schwingungen von Gerätekomponenten, die sich in vielen Aspekten negativ auf das Gesamtsystem auswirken, reduziert werden.
Die MRT basiert auf dem physikalischen Phänomen der Kernspinresonanz und wird als bildgebendes Verfahren seit über 15 Jahren in der Medizin und in der Biophysik erfolgreich eingesetzt. Bei dieser Untersuchungsmethode wird das Objekt einem starken, konstantem Magnetfeld ausgesetzt. Dadurch richten sich die Kernspins der Atome in dem Objekt, welche vorher regellos orientiert waren, aus. Hochfrequenzwellen können nun diese "geordneten" Kernspins zu einer bestimmten Schwingung anregen. Diese Schwingung erzeugt in der MRT das eigentliche Messsignal, welches mittels geeigneter Empfangsspulen aufgenommen wird. Durch den Einsatz inhomogener Magnetfelder, erzeugt durch Gradientenspulen, kann dabei das Messobjekt in alle drei Raumrichtungen räumlich kodiert werden. Das Verfahren erlaubt eine freie Wahl der abzubildenden Schicht, wodurch Schnittbilder des menschlichen Körpers in alle Richtungen aufgenommen werden können. Die MRT als Schnittbildverfahren in der medizinischen Diagnostik, zeichnet sich in erster Linie als "nicht-invasive" Untersuchungsmethode durch ein vielseitiges Kontrastvermögen aus. Aufgrund der hervorragenden Darstellbarkeit des Weichgewebes hat sich die MRT zu einem der Röntgen-Computertomographie (CT) vielfach überlegenen Verfahren entwickelt. Die MRT basiert heute auf der Anwendung von Spinecho- und Gradientenecho-Sequenzen, die bei Messzeiten im Bereich von Sekunden bis Minuten eine exzellente Bildqualität ermöglichen.
Die ständige technische Weiterentwicklung der Komponenten von MRT-Geräten, und die Einführung schneller Bildgebungssequenzen eröffnete der MRT immer mehr Einsatzgebiete in der Medizin. Echtzeitbildgebung zur Unterstützung der minimalinvasiven Chirurgie, funktionelle Bildgebung in der Neurologie und Perfussionsmessung in der Kardiologie sind nur einige wenige Beispiele.
Der grundsätzliche Aufbau eines der zentralen Teile eines solchen MRT-Gerätes ist in Fig. 4 dargestellt. Sie zeigt einen supraleitenden Grundfeldmagneten 1 (z. B. ein axialer supraleitender Luftspulenmagnet mit aktiver Streufeldabschirmung) der in einem Innenraum ein homogenes magnetisches Grundfeld erzeugt. Der supraleitende Grundfeldmagnet 1 besteht im Inneren aus Spulen die sich in flüssigem Helium befinden. Der Grundfeldmagnet ist von einem zweischaligen Kessel 12 (Fig. 1), der in der Regel aus Edelstahl ist, umgeben. Der innere Kessel, der das flüssige Helium beinhaltet und zum Teil auch als Windungskörper für die Magnetspulen dient, ist über schwach wärmeleitende Gfk-Stäbe (Rods) an dem äußeren Kessel, der Raumtemperatur hat, aufgehängt. Zwischen innerem und äußerem Kessel herrscht Vakuum. Den inneren und äußeren Kessel bezeichnet man als Magnetgefäß.
Mittels Tragelementen 7 ist die zylinderförmige Gradientenspule 2 in den Innenraum des Grundfeldmagneten 1 in das Innere eines Tragrohrs konzentrisch eingesetzt. Das Tragrohr ist nach Außen durch eine äußere Schale 8, nach Innen durch eine innere Schale 9 abgegrenzt. Die Funktion der Schale 10 wird später erläutert.
Die Gradientenspule 2 besitzt drei Teilwicklungen, die ein dem jeweils eingeprägten Strom proportionales, räumlich jeweils zueinander senkrechtes Gradientenfeld erzeugen. Wie in Fig. 5 dargestellt umfaßt die Gradientenspule 2 eine x-Spule 3, eine y-Spule 4 und eine z-Spule 5, die jeweils um den Spulenkern 6 gewickelt sind und so ein Gradientenfeld zweckmäßigerweise in Richtung der kartesischen Koordinaten x, y und z erzeugen. Jede dieser Spulen ist mit einer eigenen Stromversorgung ausgestattet um unabhängige Strompulse entsprechend der in der Pulssequenzsteuerung programmierten Folge amplituden- und zeitgenau zu erzeugen. Die erforderlichen Ströme liegen im Bereich bis etwa 250 A.
Innerhalb der Gradientenspule befindet sich der Hochfrequenz- Resonator (HF-Spule oder Antenne; in Fig. 4 und 5 nicht dargestellt). Er hat die Aufgabe die von einem Leistungssender abgegebenen HF-Pulse in ein elektromagnetisches Wechselfeld zur Anregung der Atomkerne umzusetzen und anschließend das von dem präzedierenden Kernmoment ausgehende Wechselfeld in eine dem Empfangszweig zugeführte Spannung zu wandeln.
Da die Gradientenschaltzeiten so kurz wie möglich sein sollen, sind Stromanstiegsraten in der Größenordnung von 250 kA/s nötig. In einem außerordentlich starken Magnetfeld wie es der Grundfeldmagnet 1 erzeugt (typischerweise zwischen 0,2 bis 1,5 Tesla) sind mit derartigen Schaltvorgängen aufgrund der dabei auftretenden Lorentzkräfte starke mechanische Schwingungen verbunden. Alle mechanisch an das Gradientensystem angekoppelten Systemkomponenten (Gehäuse, Abdeckungen, Kessel des Grundfeldmagneten bzw. Magnethülle, HF-Körperspule usw.) werden zu erzwungenen Schwingungen angeregt.
Da die Gradientenspule in aller Regel von leitfähigen Strukturen umgeben ist (z. B. Magnetgefäß aus Edelstahl), werden in diesen durch die gepulsten Felder Wirbelströme angeworfen, die durch Wechselwirkung mit dem Grundmagnetfeld Kraftwirkungen auf diese Strukturen ausüben und diese ebenfalls zu Schwingungen anregen.
Diese Schwingungen der verschiedenen MRT-Gerätekomponenten wirken sich in vielen Aspekten negativ auf das MRT-System aus:

1. Es wird starker Luftschall erzeugt (Lärm) der sich als Belästigung des Patienten, des Bedienpersonals und anderen Personen in der Nähe der MRT-Anlage darstellt.
2. Die Vibrationen der Gradientenspule sowie des Grundfeldmagneten und deren Übertragung auf den HF-Resonator und die Patientenliege im Innenraum des Grundfeldmagneten bzw. der Gradientenspule äußern sich in unzureichender klinischer Bildqualität, die sogar zu Fehldiagnosen führen kann (z. B. bei funktioneller Bildgebung, fMRI).
3. Wenn sich die Schwingungen des äußeren Kessels über die Gfk-Stäbe auf den inneren Kessel übertragen, bzw. der Supraleiter selbst zu Schwingungen angeregt wird, erfolgt - ähnlich wie bei einem Ultraschall-Zerstäuber - im Inneren des Kessels eine erhöhte Heliumabdampfung, so daß eine entsprechend größere Menge flüssigen Heliums nachgeführt werden muß, was höhere Kosten nach sich zieht.
4. Hohe Kosten entstehen auch durch die Notwendigkeit einer schwingungsdämpfenden Systemaufstellung - ähnlich wie ein optischer Tisch - um eine Übertragung der Schwingungen auf den Boden bzw. umgekehrt zu unterbinden.

Im Stand der Technik wird der Übertragung von Schwingungsenergie zwischen Gradientenspule und den weiteren Komponenten des Tomographen (Magnetgefäß, Patientenliege, etc.) durch den Einsatz von mechanischen und/oder magnetomechanischen Schwingungsdämpfern entgegengewirkt. Üblicherweise kommen folgende Methoden zum Einsatz:

A) Durch den Einsatz passiv wirkender schwingungsabsorbierende Materialien (z. B. Gummilager oder viskose Dämmstoffe) wird die Schwingungsenergie in Wärme umgewandelt. Insbesondere der Lärm-Entstehungsweg über das Innere des MRT-Gerätes, d. h. Produktion von Lärm durch Vibration der Gradientenspule und Übertragen des Lärms auf das in der Gradientenspule befindliche Tragrohr (8, 9 Fig. 2), welches diesen nach Innen an den Patienten und den Innenraum abstrahlt, wird gemäß dem US-Patent 4954781 durch eine dämpfende viskoelastische Schicht 10 (Fig. 2) in dem doppellagigen Inneren des Tragrohrs blockiert. Weiterhin ist bekannt die oben genannte Blockierung des Lärm-Entstehungsweg durch Einbringen schallabsorbierender sogenannter akustischer Schäume in den Bereich zwischen Tragrohr und Gradientenspule zu erreichen.
B) mechanische Entkopplung, beispielsweise durch die in Fig. 2 dargestellten Tragelemente 7,
C) Vakuum bzw. Kapselung der Vibrationsquelle durch welche die in Fig. 1 erwähnte innere Schale von der äußeren Schale des Vakuumkessels entkoppelt ist,
D) gezielte Versteifung von schwingungsbehafteten Strukturen beispielsweise durch den Einsatz dicker und schwerer Materialien bzw. mittels von "Außen" aufgebrachte Dämpfungsschichten (z. B.: Teer)
E) generell integrierte Magnetostriktoren die eine elastische Formänderung in einem sich ändernden Magnetfeld erfahren.

Nichtsdestotrotz ist die akustische Abstrahlung eines heute üblichen MRT-Gerätes immer noch sehr hoch.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Lärmübertragung beim Betrieb eines MRT-Gerätes weiter zu verringern.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter.
Es wird also ein Kernspin-Tomographiegerät vorgeschlagen, das einen Grundfeldmagnet aufweist, umgeben von einer Magnethülle die einen Innenraum umgibt und begrenzt, wobei in diesen Innenraum ein Gradientenspulensystem über Tragelemente befestigt und in dessen Innenraum wiederum ein Hochfrequenz-Resonator angeordnet ist. Zwischen wenigstens zwei konzentrischen Schichten sind Dämpfungselemente vorgesehen zur Absorption akustischer Schwingungen sind, welche beim Umschalten des Gradientenspulensystems erzeugt werden. Erfindungsgemäß enthalten die Dämpfungselemente ein Material, welches die Eigenschaft der Elektrostriktion aufweist.
Vorteilhafterweise umfassen die Dämpfungselemente ein Material, welches mit elektrostriktiven Flüssigkristall-Elastomeren dotiert ist.
Dabei stellt das dotierte Material eine elastomere bzw. Gummi-artige Substanz dar.
Die Eigenschaft der Elektrostriktion besteht in einer mechanischen Deformation, also einer Längenänderung, eines Materials - im allgemeinen eines Isolators - wenn man das elektrische Feld, in dem es sich befindet, ändert. Der umgekehrte Effekt ist der Piezo-Effekt bei dem eine elektrische Polarisation, also eine Spannungsänderung, erfolgt, wenn man ein entsprechendes Material deformiert.
Es gibt verschiedene Einsatzbereiche bzw. Anordnungsmöglichkeiten für die erfindungsgemäßen Dämpfungselemente:

- Anordnung der Dämpfungselemente zwischen dem Gradientenspulensystem und der Magnethülle,
- Anordnung der Dämpfungselemente zwischen dem Gradientenspulensystem und dem Hochfrequenz-Resonator,
- Anordnung der Dämpfungselemente zwischen der Magnethülle und dem Boden,
- Implementierung weiterer Dämpfungselemente aus Material mit elektrostriktiver Eigenschaft in der Gradientenspule.

Vorteilhafterweise sind die Dämpfungselemente als Platten, Ringe oder Ringsegmente usw. oder aus einer dünnen Schicht ausgebildet.
Weiterhin ist erfindungsgemäß auf einer den Innenraum begrenzenden Innenseite der Magnethülle eine dämpfende Schichtblechstruktur vorgesehen, die aus mindestens zwei Blechen mit jeweils dazwischen befindlichen Dämpfungselementen besteht.
Dabei besteht die Möglichkeit, daß die dämpfende Schichtblechstruktur ein offenes System darstellt, bei dem ein inneres Blech die vakuumtragende Innenwand der Magnethülle bildet und ein äußeres Blech mit dem zwischen den beiden Blechen und liegenden Dämpfungselement eine dämpfende Außenwand der Magnethülle bildet.
Unter Umständen erstreckt sich dieses offene System nur über die dem Innenraum zugewandte Teilfläche der Magnethülle.
Die andere Möglichkeit der Ausführung besteht darin, daß die dämpfende Schichtblechstruktur ein geschlossenes System darstellt, bei dem sowohl das innere Blech sowie das äußere Blech die vakuumtragende Wand der Magnethülle bilden und sich zwischen den beiden Blechen und als Dämpfungselement befindet.
In diesem Fall ist es möglich, daß das geschlossene System sich nur über die dem Innenraum zugewandte Teilfläche der Magnethülle oder aber über die gesamte Fläche der Magnethülle erstreckt.
Genauso kann es von Vorteil sein, wenn die dämpfende Schichtblechstruktur in einem Mehrschichtaufbau ein geschlossenes System aus mehreren Blechen mit den dazwischen liegenden Dämpfungselementen bildet.
Die Energie für die Ansteuerung der elektrostriktiven Dämpfungselemente kann dabei aus der Spannungsversorgung für die Gradientenspulen entnommen werden.
Dabei werden die elektrostriktiven Dämpfungselemente erfindungsgemäß von einer lernfähigen Elektronik gesteuert.
Erfindungsgemäß wird ferner die Verwendung eines elektrostriktiven Materials zum Schwingungsdämpfen in einem Kernspin-Tomographiegerät vorgeschlagen, das einen Grundfeldmagnet aufweist umgeben von einer Magnethülle, die einen Innenraum umgibt und begrenzt, wobei in diesen Innenraum ein Gradientenspulensystem über Tragelemente konzentrisch eingehängt ist. In dessen Innenraum ist wiederum ein Hochfrequenz-Resonator konzentrisch eingehängt, wobei zwischen wenigstens zwei konzentrischen Schichten Dämpfungselemente zur Absorption akustischer Schwingungen, welche beim Umschalten des Gradientenspulensystems erzeugt werden, vorgesehen sind, die dieses elektrostriktive Material enthalten.
Vorteilhafterweise ist die Verwendung dieses Materials dadurch gekennzeichnet, daß das Material aus dem die Dämpfungselemente bestehen, mit elektrostriktiven Flüssigkristall- Elastomeren dotiert ist.
Eine vorteilhafte Art der Verwendung dieses Materials kann . ferner darin bestehen, daß das dotierte Material eine elastomere bzw. Gummi-artige Substanz darstellt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden nun anhand von Ausführungsbeispielen bezugnehmend auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen schematischen Schnitt durch den Grundfeldmagneten und den Komponenten des Innenraums den er umschließt.
Fig. 1a zeigt einen Schnitt durch die dämpfende Schichtblechstruktur, die ein offenes System darstellt,
Fig. 1b zeigt einen Schnitt durch die dämpfende Schichtblechstruktur, die ein geschlossenes System darstellt das sich nur über der dem Innenraum zugewandten Teilfläche der Magnethülle erstreckt,
Fig. 1c zeigt einen Schnitt durch die dämpfende Schichtblechstruktur, die ein geschlossenes System darstellt das sich über die gesamte Fläche der Magnethülle erstreckt,
Fig. 1d zeigt einen Schnitt durch die dämpfende Schichtblechstruktur, die ein geschlossenes System aus mehreren Blechen mit dazwischen befindlichen Dämpfungsebenen bildet,
Fig. 2a zeigt einen Schnitt durch die Magnethülle an der Stirnseite unter Verwendung von radial angeordneten Versteifungen,
Fig. 2b zeigt die Frontansicht auf die Stirnseite des Grundfeldmagneten unter Verwendung von radial angeordneten Versteifungen,
Fig. 3 stellt die Patientenliege dar, die durch Integration von dämpfenden Schichten in die Tragstruktur schwingungsgedämpft ist,
Fig. 4 zeigt eine perspektivische Darstellung des Grundfeldmagneten, und
Fig. 5 zeigt eine perspektivische Darstellung der Gradientenspule mit den drei Teilwicklungen.
Fig. 1 zeigt einen schematischen Schnitt durch den Grundfeldmagneten 1 eines MRT-Gerätes und durch weitere Komponenten des Innenraums den dieser umschließt. Der Grundfeldmagnet 1 enthält supraleitende Magnetspulen die sich in flüssigem Helium befinden und ist von einer Magnethülle 12 in Form eines zweischaligen Kessels umgeben. Für eine Konstanthaltung der Temperatur ist der außen an der Magnethülle 12 angebrachte sogenannte Kaltkopf 15 verantwortlich. In dem von der Magnethülle 12 (auch Magnetgefäß genannt) umschlossenen Innenraum ist über Tragelemente 7 die Gradientenspule 2 konzentrisch eingehängt. Im Innern der Gradientenspule 2 ist wiederum der Hochfrequenz-Resonator 13 ebenfalls konzentrisch eingebracht. Dieser hat die Aufgabe, die von einem Leistungssender abgegebenen HF-Pulse in ein magnetisches Wechselfeld zur Anregung der Atomkerne des Patienten 18 umzusetzen und anschließend das von dem präzedierenden Kernmoment ausgehende Wechselfeld in eine dem Empfangszweig zugeführte Spannung zu wandeln. Der Patient 18 wird auf einer Patientenliege 19, die sich auf einer Gleitschiene 17 befindet, über auf dem HF-Resonator 13 angebrachte Rollen 20 in die Öffnung bzw. den Innenraum des Systems eingefahren. Die Gleitschiene ist auf einem vertikal verstellbaren Tragrahmen 16 gelagert. Außerdem zeigt Fig. 1 exemplarisch einige Verkleidungsteile 11 sowie den Boden 22 auf dem das MRT-Gerät steht.
Das schematisch in Fig. 1 dargestellte System hat nun zwei . Vibrations-Quellen bzw. Schwingungszentren. Das ist zum einen der Kaltkopf 15, zum anderen die Gradientenspule 2.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es die Lärmübertragung durch den Einsatz von speziellen Dämpfungselementen 14 bzw. Dämpfungsschichten E an bestimmten strategischen Stellen zu vermindern.
Die angesprochenen strategischen Stellen, an denen die Dämpfungselemente 14 eingesetzt werden sollen, sind die Schnittstellen zwischen Gradientenspule 2 und dem Magnetgefäß 12, insbesondere der besonders schwingungssensitive Bereich der Magnetinnenseite 14a (Warmbore), der Bereich um den Kaltkopf 15, die Patientenliege 16, 17,19, bzw. zwischen dem Magnetgefäß 12 und dem Boden 22, sowie zwischen Hochfrequenz-Resonator 13 und der Gradientenspule 2.
Es wird vorgeschlagen eine geregelte mechanische Dämpfung zwischen der Gradientenspule 2 und dem Magnetgefäß 12 bzw. zwischen dem Magnetgefäß 12 und dem Boden 13 sowie zwischen Hochfrequenz-Resonator 13 und der Gradientenspule 2 durch Verwendung von Materialien zu realisieren die elektrostriktive Eigenschaften aufweisen.
In der Natur vorkommende elektrostriktive Materialien, bei welchen also die durch das elektrische Feld erzeugte Verformung der Feldstärke - wie oben beschrieben - quadratisch von der Feldstärke abhängt, sind Kristalle mit einer (oder mehreren) polaren Achse, z. B. Quarz (SiO₂), Turmalin, Bariumtitanat, Seignette-Salz. Sogenannte Elektrostriktionswerkstoffe lassen sich aber auch künstlich erzeugen, zum Beispiel durch sintern ausgewählter Keramiken (Perowskite). Letztere weisen Längenänderungen von 1 pro mille bei ca. 2 kV/mm auf.
Einen deutlich größeren Zug erreicht man mit Elektrostriktion von Flüssigkristall-Molekülen (Mesogene) die in Elastomere eingebaut sind. Flüssigkristall-Moleküle können zwar in einem elektrischen Feld leicht ausgerichtet werden, verhalten sich aber wie eine Flüssigkeit, d. h. sie können mechanischen Zug weder aushalten noch ausüben. Um sie am Fließen zu hindern wurden sie in ein Elastomer eingebaut. Elastomere wie Kautschuk oder Gummi bestehen aus Polymeren, die ein 3-dimensionales Netzwerk bilden, weshalb die Polymerketten bei Deformation nicht aneinander abgleiten können. Die überaus große Formstabilität des mit Mesogenen dotierten Elastomers stabilisiert die Ordnung, läßt den Mesogenen jedoch genügend Raum für die elektrisch induzierte Ausrichtung.
Das vorgeschlagene Dämpfungsmaterial eignet sich aufgrund ihres stabilen Funktionsprinzips besonders gut für den Einsatz in MRT-Geräten, insbesondere in Gradientenspulen und Magnetgefäßen. Ihre sehr hohe Dämpfungswirkung - ein ultradünner (<100 nm) Flüssigkristall-Elastomer-Film besitzt einen Zug von 4% bei nur 1,5 MV/m - erlaubt eine effiziente Unterdrückung der mechanischen Schwingungen und trägt damit zur Unterdrückung der unerwünschten Lärmentstehung bzw. Lärmübertragung bei.
Ebenfalls wird vorgeschlagen, dieses Material zur Dämpfung der Schwingungen innerhalb der Gradientenspule 2 selbst zu verwenden. Vorteilhafterweise wird das Material dabei so angeordnet, daß es an dem Ort der Schwingungsbäuche angeordnet ist, um die Schwingungsamplitude zu verringern.
Erfindungsgemäß sind verschiedene Ausführungen realisierbar:
Fig. 1a zeigt ein System das nur an der den Innenraum 21 begrenzenden Innenseite 14 der Magnethülle 12 zweischichtig ist. Die innere Schicht A hat, wie die Stirnseite K zur Aufgabe das Vakuum im Inneren der Magnethülle 12 gegenüber dem außen herrschenden Luftdruck aufrechtzuerhalten. Dies erfordert eine ausreichende mechanische Steifigkeit um der statischen Unterdrucklast standzuhalten. In dem in Fig. 1a dargestellten System ist nur die den Innenraum 21 begrenzende Innenseite 14 der Magnethülle 12 mit einer weiteren Blechschicht B versehen. Diese muß nicht vakuumdicht sein. Sie hat zur Aufgabe die Steifigkeit sowie die Dämpfung der Innenseite 14 zu erhöhen. Die eigentliche Dämpfung jedoch bewirkt eine Dämpfungsschicht, die zwischen den beiden Blechschichten A und B als Mittelschicht E dargestellt ist. Diese ist mit den angrenzenden Metallschichten A und B haftend verbunden.
Durch Änderung einer an der Schicht E angelegten Spannung kann einer Deformation der Schicht A - beispielsweise bedingt durch Induktive Kräfte die durch das Schalten des Gradientensystems entstehen - entgegengewirkt werden.
Da in Fig. 1a die äußere Schicht B keine tragende Funktion hat, wird die dargestellte Struktur der Magnethülle 12 als offenes System bezeichnet.
Fig. 1b zeigt dagegen ein geschlossenes System. Hier besteht die den Innenraum 21 begrenzende Innenseite 14 der Magnethülle 12 ebenfalls aus einer inneren Schicht C und einer äußeren Schicht D. Zwischen beiden Schichten befindet sich ebenfalls eine Dämpfungsschicht E. Der Unterschied zu dem offenen System in Fig. 1a ist jedoch der, daß mit der inneren Schicht C auch die äußere Schicht D wie die Stirnfläche K dem Ultrahochvakuum im Inneren der Magnethülle 12 standhalten muß. Die beiden Schichten bzw. Bleche C und D sind daher miteinander und mit der Schale K verschweißt und bilden somit eine geschlossene konstruktive Einheit in Form einer Sandwichkonstruktion. Dieses geschlossene System ist zwar kostenaufwendiger, hat aber von Grund auf eine höhere Steifigkeit. Daher wird in diesem Anordnungsbeispiel weniger Anforderung an die Längen- bzw. Dickenänderung der elektrostriktiven Schicht E gestellt.
Die Blechdicken der jeweiligen Schichten kann in beiden Systemen gleich oder aber unterschiedlich sein. In den Ausführungsformen der Fig. 1a und 1b ist ein schichtweiser Aufbau durch eine elektrostriktive Zwischenschicht ausschließlich in dem besonders schwingungssensitiven Bereich des Warmbores 14 (Fig. 1) dargestellt. Genauso ist aber auch eine dämpfende Schichtblechstruktur über die gesamte Magnethülle 12 denkbar wie in Fig. 1c dargestellt.
Eine zwar kostenaufwendigere aber noch effektivere Dämpfung erreicht man durch einen schichtweisen Aufbau mit mehr als zwei wie in Fig. 1d z. B. drei Blechschichten G, H, J.
Wie oben erwähnt wird durch einen Mehrschichtaufbau die Effektivität einer aktiven Gegensteuerung auf Grund mehrerer elektrostriktiver Schichten bezüglich der gesamten Oberfläche erhöht. Eine noch höhere Steifigkeit insbesondere an der Stirnseite der Magnethülle 12 erhält man durch Anbringen zusätzlicher radial angeordneter Versteifungen F (Fig. 2a Schnittbild und 2b Frontansicht). Die Dämpfungsschichten E können einzeln oder im Kollektiv angesteuert werden.
Die eben aufgeführten Ausführungsmöglichkeiten sind dazu geeignet, bei entsprechend angepaßter Integration, die Ausbreitung von Vibrationen zu verhindern und zwar durch ringförmige Isolation der Vibrationsquelle, wie sie beispielsweise der Kaltkopf darstellt.
In Fig. 3 ist eine Patientenliege dargestellt. Ein muldenförmiges Brett 19, auf dem der Patient liegt, ist auf eine Gleitschiene 17 montiert. Die Gleitschiene 17, selbst horizontal beweglich, befindet sich auf einem vertikal verstellbaren Tragrahmen 16, durch den die Liege mit dem Patienten auf Höhe der Roll-Lager 20 gebracht werden und in die Öffnung des Systems eingefahren werden kann.
Eine Vibrationsübertragung des Magneten bzw. des HF-Resonators auf die Patientenliege 16, 17,19 kann ebenfalls durch Integration von dämpfenden Schichten E in die Tragstruktur der Liege, das heißt in das Brett 19 und die Gleitschiene 17 bzw. zwischen beide Teile, zwischen Tragrahmen 16 und Gleitschiene 17 sowie durch ein dämpfendes Roll-Lager 20 verhindert werden.
Die Energie für das Anlegen einer Spannung an die elektrostriktive Schicht bzw für eine Spannungs-Änderung kann z. B. über einen Transformator aus der Spannungsversorgung für die Gradientenspulen entnommen werden.
Die elektrostriktiven Dämpfungs-Elemente, bzw. -Schichten werden von einer lernfähigen Elektronik angesteuert. Nach der entsprechenden Reaktions- bzw. Totzeit regelt diese Ansteuerung die schwingungsbehafteten Bereiche auf minimalen Lärm.

Claims

1. Kernspin-Tomographiegerät, aufweisend einen Grundfeldmagnet (1) umgeben von einer Magnethülle (12) die einen Innenraum (21) umgibt und begrenzt, wobei in diesen Innenraum (21) ein Gradientenspulensystem (2) über Tragelemente (7) befestigt ist und in dessen Innenraum wiederum ein Hochfrequenz- Resonator (13) angeordnet ist, wobei Dämpfungselemente (14) zur Absorption akustischer Schwingungen, welche beim Umschalten des Gradientenspulensystems (2) erzeugt werden, vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungselemente (14) ein Material enthalten, welches die Eigenschaft der Elektrostriktion aufweist.

2. Kernspin-Tomographiegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungselemente (14) ein Material umfassen, welches mit elektrostriktiven Flüssigkristall-Elastomeren dotiert ist.

3. Kernspin-Tomographiegerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das dotierte Material eine elastomere bzw. Gummi-artige Substanz darstellt.

4. Kernspin-Tomographiegerät nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungselemente (14) zwischen dem Gradientenspulensystem (2) und der Magnethülle (12) angeordnet sind.

5. Kernspin-Tomographiegerät nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungselemente (14) zwischen dem Gradientenspulensystem (2) und dem Hochfrequenz-Resonator (13) angeordnet sind.

6. Kernspin-Tomographiegerät nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungselemente (14) zwischen der Magnethülle (12) und dem Boden (13) angeordnet sind.

7. Kernspin-Tomographiegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gradientenspule (2) weitere Dämpfungselemente aus Material mit elektrostriktiver Eigenschaft aufweist.

8. Kernspin-Tomographiegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungselemente (14) als Platten, Ringe, Ringsegmente usw. oder aus einer dünnen Schicht gebildet sind.

9. Kernspin-Tomographiegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer den Innenraum (21) begrenzenden Innenseite (14) der Magnethülle (12) eine dämpfende Schichtblechstruktur (A- E-B, C-E-D) vorgesehen ist, die aus mindestens zwei Blechen mit jeweils dazwischen befindlichen Dämpfungselementen (14) besteht.

10. Kernspin-Tomographiegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die dämpfende Schichtblechstruktur ein offenes System darstellt, bei dem ein inneres Blech (A) die vakuumtragende Innenwand der Magnethülle (12) bildet und ein äußeres Blech (B) mit dem zwischen den beiden Blechen (A) und (B) liegenden Dämpfungselement (E) eine dämpfende Außenwand der Magnethülle (12) bildet.

11. Kernspin-Tomographiegerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das offene System sich nur über die dem Innenraum (21) zugewandte Teilfläche (14) der Magnethülle (12) erstreckt.

12. Kernspin-Tomographiegerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die dämpfende Schichtblechstruktur ein geschlossenes System darstellt, bei dem sowohl das innere Blech (C) sowie das äußere Blech (D) die vakuumtragende Wand der Magnethülle (12) bilden und sich zwischen den beiden Blechen (C) und (D) als Dämpfungselement (E) befindet.

13. Kernspin-Tomographiegerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das geschlossene System sich nur über die dem Innenraum (21) zugewandte Teilfläche (14) der Magnethülle (12) erstreckt.

14. Kernspin-Tomographiegerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß sich das geschlossene System über die gesamte Fläche der Magnethülle (12) erstreckt.

15. Kernspin-Tomographiegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dämpfende Schichtblechstruktur aus zwei Blechen (A-B bzw. C-D) mit dem dazwischen liegenden Dämpfungselement (E) gebildet ist.

16. Kernspin-Tomographiegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dämpfende Schichtblechstruktur in einem Mehrschichtaufbau (3) ein geschlossenes System aus mehreren Blechen (G- H-J) mit den dazwischen liegenden Dämpfungselementen (E1-E2) gebildet ist.

17. Kernspin-Tomographiegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie für die Ansteuerung der elektrostriktiven Dämpfungselemente (14); (E) aus der Spannungsversorgung für die Gradientenspulen entnommen wird.

18. Kernspin-Tomographiegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrostriktiven Dämpfungselemente (14); (E) von einer lernfähigen Elektronik gesteuert werden.