DE10215994A1

DE10215994A1 - Verfahren und System zum Regulieren eines Kühlvorgangs einer medizinischen Abbildungsvorrichtung

Info

Publication number: DE10215994A1
Application number: DE10215994A
Authority: DE
Inventors: Pierre Richard Emeric; Carl Ragnar Hedlund
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2001-04-12
Filing date: 2002-04-11
Publication date: 2002-10-17
Also published as: US6909283B2; US6992483B1; US20020148604A1; JP4190201B2; JP2002320600A

Abstract

Die vorliegende Erfindung sieht ein System (70) und ein Verfahren (110) zum Abführen von Wärme von einer MR-Abbildungsvorrichtung (10) vor, während innere und äußere Temperaturen unterhalb maximaler Betriebsgrenzen aufrechterhalten werden, wodurch sowohl eine Einspeisung von höherer Leistung für ein schnelleres Abbilden bei verbesserter Bildqualität als auch längere Abtastzeiten für Eingriffsprozeduren ermöglicht werden. Das System hat eine Vakuumkammer (74), in der Gradientenspulen (50) untergebracht sind, und eine Vakuumpumpe (78), die mit dieser verbunden ist, um den Druck und die Feuchtigkeit innerhalb der Kammer (74) zu regulieren. Ein Wärmetauscher (96), eine Kühlmittelpumpe (56) und eine Steuervorrichtung (80) sind zum Regulieren der Temperatur eines Kühlmittels vorgesehen und so gestaltet, dass sie Wärme von den Gradientenspulen (50) als Reaktion von zumindest einem Temperatursensor (102) abstrahlen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Kernspintomographie (MRI)-Gerät, und insbesondere auf ein System und ein Verfahren, die für einen verbesserten Kühlvorgang eines MRI-Gerätes sorgen und somit höhere Leistungseinspeisungen für ein schnelleres Abbilden bei verbesserter Bildqualität sowie längere Abtastzeiten ermöglichen.

Wenn eine Substanz wie zum Beispiel menschliches Gewebe einem einheitlichen magnetischen Feld (polarisierendes Feld B₀) ausgesetzt wird, dann trachten die einzelnen magnetischen Momente der Spins in dem Gewebe danach, sich an diesem polarisierenden Feld auszurichten, aber sie bewirken um dieses herum in zufälliger Folge eine Präzession in ihrer charakteristischen Larmor-Frequenz. Falls die Substanz oder das Gewebe einem magnetischen Feld (Erregerfeld B₁) ausgesetzt wird, das in der x-y-Ebene ist und annähernd die Larmor-Frequenz hat, dann kann das resultierende ausgerichtete Moment oder die "Längsmagnetisierung" M_z in der x-y-Ebene gedreht oder "gekippt" werden, so dass ein resultierendes quergerichtetes magnetisches Moment M_t erzeugt wird. Durch die erregten Spins wird ein Signal ausgesendet, nachdem das Erregersignal B₁ beendet wurde, und dieses Signal kann aufgenommen und verarbeitet werden, um so ein Bild zu erzeugen.

Beim Gebrauch dieser Signale zur Erzeugung von Bildern werden magnetische Feldgradienten (G_x G_y und G_z) verwendet.

Üblicherweise wird der abzubildende Bereich durch eine Sequenz von Messzyklen abgetastet, bei denen sich diese Gradienten gemäß dem speziellen verwendeten Lokalisierungsverfahren ändern. Der resultierende Satz der aufgenommenen NMR-Signale wird digitalisiert und verarbeitet, um so das Bild unter Verwendung von einer aus vielen bekannten Rekonstruktionstechniken zu rekonstruieren.

Während der Patientenabtastung strahlen die Gradientenspulen, die die magnetischen Feldgradienten erzeugen, große Wärmemengen üblicherweise in der Größenordnung von mehreren 10 kW ab. Der Großteil dieser Wärme wird mittels Widerstandserwärmung der elektrischen Kupferleitungen erzeugt, die die x, y und z-Achsen- Gradientenspulen bilden, wenn diese Spulen erregt werden. Die erzeugte Wärmemenge ist direkt proportional zu der den Gradientenspulen zugeführten elektrischen Leistung. Die große Leistungsabstrahlung führt nicht nur zu einer erhöhten Temperatur der Gradientenspule, sondern die erzeugte Wärme wird innerhalb der Gradientenspulenbaugruppe oder Resonanzmodulen verteilt und beeinflusst die Temperatur in zwei anderen kritischen Bereichen. Diese beiden Bereiche befinden sich an dem Rand der Gradientenbaugruppe und sie beinhalten die Patientenbohrungsfläche (bzw. die "patient bore surface") und die Warmbohrungsfläche (bzw. die "warm bore surface") angrenzend an dem Kryostat, das die Magneten aufnimmt. Jeder dieser drei Bereiche hat spezifische maximale Temperaturgrenzen. In dem Resonanzmodul gibt es Materialtemperaturgrenzen, wie zum Beispiel die Glasübergangstemperatur. Auch wenn das Kupfer und die faserverstärkte Verstärkung der Spulen Temperaturen von mehr als 120°C aushalten kann, hat das Epoxid, das die Lagen verbindet, üblicherweise eine viel geringere maximale Arbeitstemperatur von ungefähr 70 bis 100°C. An der Patientenbohrungsfläche erzwingen Regulierungsgrenzen eine Spitzentemperatur von 41°C. Die Warmbohrungsfläche hat außerdem eine maximale Temperatur, die auf ungefähr 40°C begrenzt ist, um so einen übermäßigen Wärmeübergang durch die Warmbohrungsfläche und in den Kryostat zu verhindern. Des weiteren verursachen Temperaturänderungen von mehr als 20°C eine Schwankung der Feldhomogenität aufgrund einer Temperaturabhängigkeit des Feldausgleichsmaterials, das eine Änderung der magnetischen Eigenschaft über die Temperatur zeigt.

Üblicherweise wird die durch die Gradientenspulen in den Resonanzmodulen erzeugte Wärme aus der Gradientenbaugruppe durch Kühlröhren abgeführt, die mit Flüssigkeit gefüllt sind und in den Resonanzmodulen in einem vorgegebenen Abstand von den Wärmeleitern eingebettet sind. Ein flüssiges Kühlmittel wie zum Beispiel Wasser, Ethylen oder ein Propylenglykolgemisch tritt in das Resonanzmodul bei einer festen Temperatur und Durchsatzrate ein, absorbiert Wärme von der Gradientenspule, wenn es durch die Kühlröhren gepumpt wird, und transportiert die Wärme zu einen entfernten Wärmetauscher/Wasserkühler. Wärme wird dann mittels dem Wärmetauscher/Kühler in die Atmosphäre abgestrahlt. Jedes Mal, wenn die Kühlmitteltemperatur beim Eintritt in das Resonanzmodul um eine Stufe reduziert wird, dann verringern sich die Spitzentemperaturen von jedem der drei kritischen Bereiche (das Innere des Resonanzmoduls, die Patientenbohrungsfläche und die Warmbohrungsfläche).

Jedoch ist bei den gegenwärtigen Systemen die minimale Temperatur des den Resonanzmodulen zugeführten Kühlmittels durch den Taupunkt der Umgebungsluft begrenzt. Da es erforderlich ist, ein Kondensieren von Wasserdampf in der Luft in den Resonanzmodulen im Allgemeinen und an den Gradientenspulen im Speziellen zu verhindern, muss die Temperatur des Kühlmittels nämlich oberhalb des Taupunktes der Umgebungsluft sein. Die hohen elektrischen Spannungen und elektrischen Ströme, die in den Gradientenspulen eingespeist werden, fordern eine Atmosphäre, die von derartigem Kondensat frei sein muss. Gegenwärtige Umgebungsbedingungen für MR-Räume erfordern 75% relative Feuchtigkeit bei 21°C, was einen Taupunkt von 16°C erfordert. Daher muss die minimale Kühlmitteltemperatur unter diesen Bedingungen über 16°C sein.

Die maximale Leistung, die einem Resonanzmodul zugeführt werden kann, ist daher durch den externen Taupunkt begrenzt. Um die Leistung zu erhöhen, die durch das Resonanzmodul aufgenommen werden kann, ist es notwendig, die minimale Kühlmitteltemperatur abzusenken. Wie dies vorstehend beschrieben ist, ist jedoch die minimale Kühlmitteltemperatur auf über 16°C für einen MR-Raum bei 75% relativer Feuchtigkeit bei 21°C begrenzt. Infolgedessen sind diese gegenwärtigen Systeme nicht dazu in der Lage, Patientenabtastsequenzen mit höherer Leistung durchzuführen, die häufig durch Resonanzmodule gefordert werden.

Bei diesen bekannten Systemen ist die niedrigste zulässige Kühlmitteltemperatur durch Umgebungsbedingungen oder durch den Umgebungstaupunkt vorgegeben. Bei diesen Systemen ist die Kühlmitteltemperatur über dem ungünstigsten Taupunkt auf der Grundlage der gegebenen Temperatur und relativen Feuchtigkeitsspezifikationen in dem Raumgehäuse des MR-Systems festgelegt.

Des weiteren muss ein Überhitzen dieser Systeme vermieden werden. Im Falle von erhöhten Temperaturen des Resonanzmoduls oder der Patientenfläche müssen Abbildungsabtastungen unterbrochen werden oder auf Sequenzen mit niedriger Leistung begrenzt werden, was wiederum den Wirkungsgrad und die Leistungsfähigkeit des MR-Systems reduziert. Dann wird Zeit verloren, da die Abbildungsvorgänge nicht wieder aufgenommen werden können, bis das Resonanzmodul oder die Patientenfläche ausreichend abgekühlt ist.

Es ist daher wünschenswert, ein Verfahren und ein System zu schaffen, bei denen während Abbildungsabtastungen unabhängig von der vorstehend erwähnten minimalen Kühlmitteltemperaturgrenze, die durch den Taupunkt der Umgebungsluft vorgegeben ist, mehr Wärme abgestrahlt wird.

Kurzfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung sieht ein System und ein Verfahren vor, die die vorstehend genannten Nachteile beseitigen, wobei Wärme bei geringeren Kühlmitteltemperaturen in einer Vakuumkammer abgestrahlt wird, die die Gradienten- und RF-Spulen einer Abbildungsvorrichtung aufnimmt, während innere und äußere Temperaturen unter maximalen Arbeitsgrenzen aufrechterhalten werden, wodurch sowohl eine Einspeisung von höheren Leistungen zum schnelleren Abbilden bei verbesserter Bildqualität als auch längere Abtastzeiten für Eingriffsprozeduren ermöglicht werden.

Ein Kühlsystem ist mit einer verbesserten Wärmeabstrahlung für eine MRI-Resonanzvorrichtung versehen. Das Kühlsystem hat eine Vakuumkapsel, einen Sensorsatz für die relative Feuchtigkeit, die Temperatur und den Druck, und ein Steuersystem, das die Temperatur des Kühlmittels in den Kühlröhren dynamisch einstellt, die in dem Resonanzmodul eingebettet sind (hierbei soll der allgemeine Begriff "Steuern" sowohl "Steuervorgänge" als auch "Regelvorgänge" umfassen). Die Temperatur des Kühlfluids erhöht sich, wenn es Wärme von dem Resonanzmodul absorbiert, und es transportiert die Wärme zu einen entfernten Wärmetauscher wie zum Beispiel einen Wasserkühler. Da Luft und Wasserdampf aus der Vakuumkapsel beseitigt werden, die das Resonanzmodul enthält, kann Kondensat in der evakuierten Kapsel verhindert werden. Infolgedessen kann die Kühlmitteltemperatur je nach Bedarf eingestellt werden, um die Wärme abzustrahlen und Temperaturen der Gradientenspule innerhalb zulässiger Bereiche aufrechtzuerhalten.

Darüber hinaus sind der Drucksensor und der Sensor für die relative Feuchtigkeit in der Vakuumkapsel angeordnet, um ein Austreten von Luft und/oder des Kühlmittels zu überwachen, um so den korrekten Betrieb und die Zuverlässigkeit weiter zu verbessern. Um ein Kondensieren von Wasserdampf an den äußeren Flächen der Gradientenspule zu verhindern, sind die Temperatursensoren an der Patientenbohrungsfläche und der Warmbohrungsfläche sowie in der Vakuumkapsel angebracht. Das Steuersystem ist so aufgebaut, dass die niedrigste praktische Kühlmitteltemperatur vorgesehen wird, während gleichzeitig Kondensat an der Patientenbohrungsfläche und an der Warmbohrungsfläche verhindert wird. Zusätzlich kann der Sensor für die relative Feuchtigkeit und der Drucksensor zum Triggern eines Alarms und zum Abschalten der Gradientenspulentreiber als Reaktion auf einen anormalen Betriebszustand verwendet werden.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein System zum Kühlen von elektrischen Spulen vorgesehen. Das System hat eine Kühlröhrenbaugruppe zum Übertragen von Wärme von zumindest einer elektrischen Spule über einen Kühlmittelfluss durch die Spulenbaugruppe und einen Wärmetauscher zum Aufnehmen des Kühlmittels aus der Kühlmittelröhrenbaugruppe. Der Wärmetauscher ist so aufgebaut, dass er Wärme von dem Kühlmittel ableitet, das von der Kühlröhrenbaugruppe aufgenommen wird. Außerdem ist eine Kapsel vorgesehen, die die Kühlröhrenbaugruppe beinhaltet. Die Kapsel ist so gestaltet, dass sie einen inneren Taupunkt hat, der niedriger ist als jener einer umgebenden Atmosphäre. Ein Steuersystem nimmt eine Rückführung auf, die Betriebszustände der elektrischen Spule angibt, und als Reaktion darauf gibt es Steuersignale zu einem Kühler ab, um so die Kühlmitteltemperaturen dynamisch einzustellen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung hat ein Kühlsystem für eine MRI-Vorrichtung einen Satz Kühlröhren, die mit einem Satz Gradientenspulen der RF-Vorrichtung thermisch in Kontakt sind und die einen Kühlmitteldurchlass durch sich hindurch haben. Ein Wärmetauscher ist mit dem Satz Kühlmittelröhren verbunden und so aufgebaut, dass die in dem Kühlmittel mitgeführte Wärme abgestrahlt wird. Eine Vakuumkammer kapselt den Satz Kühlmittelröhren ein. Zumindest ein Temperatursensor ist vorgesehen, der mit der MR-Vorrichtung in thermischen Kontakt ist, um deren Temperatur zu fühlen, und ein Feuchtigkeitssensor ist zum Fühlen der Feuchtigkeit in der Vakuumkammer angeordnet. Das System hat eine Steuervorrichtung, die so angeschlossen ist, dass sie Temperatursignale von dem Temperatursensor aufnimmt und als Reaktion darauf die Kühlmitteltemperatur steuert.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein MRI-Gerät vorgesehen, das ein Kernspintomographie (MRI)-System mit einer Vielzahl Gradientenspulen hat. Die Gradientenspulen sind so aufgebaut, dass sie um eine Bohrung eines Magneten angeordnet sind, um ein polarisierendes magnetisches Feld einzuprägen. Das MRI-System hat des weiteren ein RF- Sendeempfängersystem und einen RF-Schalter, die durch ein Pulsmodul gesteuert sind, um RF-Signale zu einer RF- Spulenbaugruppe zu übertragen, um so MR-Bilder zu erfassen. Das MRI-Gerät hat außerdem ein Kühlsystem, um Wärme von der Vielzahl Gradientenspulen abzustrahlen. Das Kühlsystem hat einen Temperatursensor, der so angeordnet ist, dass er eine Gradientenspulentemperatur fühlt, und einen Satz Kühlmittelröhren, die einen Kühlmitteldurchlass durch sich hindurch haben und mit den Gradientenspulen des MR-Systems in thermischen Kontakt sind. Ein Wärmetauscher ist mit den Kühlmittelröhren verbunden, um Wärme aus dem Kühlmittel abzustrahlen, wobei die Kühlmittelröhren in einer Vakuumkammer eingekapselt sind. Eine Vakuumpumpe, die mit der Vakuumkammer verbunden ist, ist zum Aufrechterhalten eines Vakuums innerhalb der Kammer vorgesehen. Das MRI-Gerät hat außerdem zumindest einen Drucksensor, der so aufgebaut ist, dass er einen Druck innerhalb der Vakuumkammer fühlt. Eine Steuervorrichtung ist zum Aufnehmen von Signalen von dem Drucksensor und zum Senden von Steuersignalen zu der Vakuumpumpe angeschlossen. Die Steuervorrichtung ist außerdem so angeschlossen, dass sie Signale von den Temperatursensoren aufnimmt und als Reaktion darauf eine Kühlmitteltemperatur steuert. Auf diese Art und Weise kann das System eine stationäre Gradientenspulentemperatur durch Ändern der Kühlmitteltemperatur aufrechterhalten.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist außerdem ein Verfahren zum Kühlen einer MRI-Vorrichtung vorgesehen. Das Verfahren hat die Schritte zum Erzeugen einer abgedichteten Kapsel um einen Satz Gradientenspulen und zum Beseitigen von Feuchte aus der abgedichteten Kapsel. Das Verfahren hat außerdem einen Schritt zum Zirkulieren eines Kühlmittels durch eine Reihe von Kühlröhren in der abgedichteten Kapsel und durch einen Wärmetauscher. Danach wird ein Messwert einer Gradientenspulentemperatur während eines MR-Betriebs überwacht und die Temperatur des Kühlmittels wird als Reaktion auf den Messwert der Gradientenspulentemperatur eingestellt.

Verschiedene andere Merkmale, Gesichtspunkte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung und den Zeichnungen ersichtlich.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die Zeichnungen stellen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dar, das gegenwärtig zum Ausführen der Erfindung betrachtet wird.

Zu den Zeichnungen:

Fig. 1 zeigt eine schematische Blockdarstellung eines MRI- Abbildungssystems zum Gebrauch bei der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine schematische Zeichnung eines Kühlsystems zum Gebrauch mit dem in der Fig. 1 gezeigten MRI-Abbildungssystem.

Fig. 3 zeigt eine Flusskarte der Schritte einer Wärmesteuerungstechnik zum Gebrauch bei der vorliegenden Erfindung.

Nähere Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 sind Hauptkomponenten des bevorzugten Kernspintomographie (MRI)-Systems 10 gezeigt, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird. Der Betrieb des Systems wird von einer Bedienkonsole 12 gesteuert, die eine Tastatur oder eine andere Eingabevorrichtung 13, eine Steuerkonsole 14 und eine Anzeigevorrichtung 16 aufweist. Die Konsole 12 ist durch eine Leitung 18 mit einem getrennten Computersystem 20 in Verbindung, das einem Bediener die Steuerung der Erzeugung und das Anzeigen der Bilder an dem Bildschirm 16 ermöglicht. Das Computersystem 20 hat eine Anzahl Module, die durch eine Busleiterplatte 20a miteinander in Verbindung sind. Diese beinhalten ein Bildverarbeitungsmodul 22, ein CPU-Modul 24 und ein Speichermodul 26, die aus dem Stand der Technik als ein Rahmenpuffer zum Speichern von Bilddaten-Arrays bekannt sind. Das Computersystem 20 ist mit einer Plattenspeichervorrichtung 28 und einem Bandlaufwerk 30 zum Speichern der Bilddaten und Programme verbunden, und es ist mit einer getrennten Systemsteuerung 32 mittels einer seriellen Hochgeschwindigkeitsverbindung 34 in Verbindung. Die Eingabevorrichtung 13 kann eine Maus, einen Joystick, eine Tastatur, einen Trackball, einen Touchscreen, einen Lesestift, eine Sprachsteuerung oder irgendeine ähnliche oder äquivalente Eingabevorrichtung aufweisen, und sie kann für eine interaktive Geometriebestimmung verwendet werden.

Die Systemsteuerung 32 hat einen Satz Module, die miteinander durch eine Busleiterplatte 32a verbunden sind. Diese beinhalten ein CPU-Modul 36 und ein Pulsgeneratormodul 38, das durch eine serielle Verbindung 40 mit der Bedienkonsole 12 verbunden ist. Durch die Verbindung 40 nimmt die Systemsteuerung 32 Befehle von dem Bediener auf, die angeben, dass die Abtastsequenz durchzuführen ist. Das Pulsgeneratormodul 38 betreibt die Systemkomponenten so, dass diese die gewünschte Abtastsequenz durchführen, und es erzeugt Daten, die die Zeitgebung, die Stärke und die Form der erzeugten RF-Pulse sowie die Zeitgebung und Länge des Datenerfassungsfensters angeben. Das Pulsgeneratormodul 38 ist mit einem Satz Gradientenverstärker 42 verbunden, um die Zeitgebung und Form der Gradientenpulse anzugeben, die während des Abtastvorgangs erzeugt werden. Das Pulsgeneratormodul 38 kann außerdem Patientendaten von einer physiologischen Erfassungssteuervorrichtung 44 aufnehmen, die Signale von einer Anzahl verschiedener Sensoren aufnimmt, die mit dem Patienten verbunden sind, wie zum Beispiel EKG-Signale von Elektroden, die an dem Patienten angebracht sind. Und schließlich ist das Pulsgeneratormodul 38 mit einer Abtastraumschnittstellenschaltung 46 verbunden, die Signale von verschiedenen Sensoren aufnimmt, die mit dem Zustand des Patienten und des Magnetsystems verknüpft sind. Durch die Abtastraumschnittstellenschaltung 46 nimmt ein Patientenpositioniersystem 48 Befehle auf, um den Patienten zu der gewünschten Position für die Abtastung zu bewegen.

Die durch das Pulsgeneratormodul 38 erzeugten Gradientenwellenformen werden auf das Gradientenverstärkungssystem 42 mit G_x, G_y, G_z-Verstärkern eingespeist. Jeder Gradientenverstärker erregt eine entsprechende physikalische Gradientenspule in einer im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 50 bezeichneten Gradientenspulenbaugruppe, um magnetische Feldgradienten zu erzeugen, die für ein räumliches Kodieren der erfassten Signale verwendet werden. Die Gradientenspulenbaugruppe 50 bildet einen Teil einer Magnetbaugruppe 52, die einen Polarisierungsmagneten 54 und eine Ganzkörper-RF-Spule 56 hat. Ein Sendeempfängermodul 58 in der Systemsteuerung 32 erzeugt Pulse, die durch einen RF- Verstärker 60 verstärkt werden und der RF-Spule 56 durch einen Übertragungs-/Aufnahmeschalter 62 übermittelt werden. Die durch die erregten Zellkerne in dem Patienten ausgesendeten resultierenden Signale können durch dieselbe RF-Spule 56 gefühlt werden und durch den Übertragungs-/Aufnahmeschalter 62 einem Vorverstärker 64 übermittelt werden. Die verstärkten MR-Signale werden in dem Aufnahmebereich des Sendeempfängers 58 demoduliert, gefiltert und digitalisiert. Der Übertragungs-/Aufnahmeschalter 62 wird durch ein Signal von dem Pulsgeneratormodul 38 gesteuert, um den RF-Verstärker 60 mit der Spule 56 während der Übertragungsbetriebsweise elektrisch zu verbinden, und um den Vorverstärker 64 mit der Spule 56 während der Aufnahmebetriebsweise zu verbinden. Der Übertragungs-/Aufnahmeschalter 62 kann außerdem ermöglichen, dass eine getrennte RF-Spule (z. B. eine Flächenspule) entweder bei der Übertragungsbetriebsweise oder der Aufnahmebetriebsweise verwendet wird.

Die durch die RF-Spule 56 aufgenommenen MR-Signale werden durch das Sendeempfängermodul 58 digitalisiert und einem Speichermodul 66 in der Systemsteuerung 32 übermittelt. Ein Abtastvorgang ist abgeschlossen, wenn ein Array von k-Raum-Rohdaten in getrennte K-Raumdaten-Arrays für jedes zu rekonstruierende Bild reorganisiert werden, und jedes von diesen wird in einen Array- Prozessor 68 eingegeben, der eine Fouriertransformation der Daten zu einem Bilddatenarray bewirkt. Diese Bilddaten werden durch die serielle Verbindung 34 dem Computersystem 20 übermittelt, wo sie in dem Speicher wie zum Beispiel dem Plattenspeicher 28 gespeichert werden. Als Reaktion auf Befehle, die von der Bedienkonsole 12 aufgenommen werden, können diese Bilddaten in einen Langzeitspeicher wie zum Beispiel das Bandlaufwerk 30 aktiviert werden, oder sie können durch den Bildprozessor 22 weiterverarbeitet werden und zu der Bedienkonsole 12 übermittelt und an der Anzeigevorrichtung 16 dargestellt werden.

Die vorliegende Erfindung sieht ein System und ein Verfahren zum Verbessern einer Wärmeableitung von dem Gradientenspulengehäuse oder dem Resonanzmodul einer Abbildungsvorrichtung vor, während innere und äußere Temperaturen unter maximalen Betriebsgrenzen aufrechterhalten werden, wodurch sowohl Einspeisungen von größeren Leistungen für ein schnelleres Abbilden bei verbesserter Bildqualität als auch längere Abtastzeiten für Eingriffsprozeduren ermöglicht werden.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 ist ein Kühlsystem 70 vorgesehen und so aufgebaut, dass es Wärme reduziert, die durch die Gradientenspulen eines Kernspintomographie (MRI)-Systems 10 erzeugt wird. Das Abstrahlen der innerhalb einer MRI-Vorrichtung 10 erzeugten Wärme ist hervorragend dazu geeignet, ein Überwärmen und eine potentielle Beschädigung der Gradientenspulen zu vermeiden. Die MRI-Vorrichtung 10 hat einen Kryogenbehälter 71, um den Hauptmagneten (nicht gezeigt) und einen Abbildungsvolumenraum 72 für ein Subjekt wie zum Beispiel einen medizinischen Patienten aufzunehmen, der sich einer Abbildungsprozedur unterzieht. Das Abbildungsvolumen ist durch eine Pumpvakuumkapsel oder ein Resonanzmodul 74 definiert, das so aufgebaut ist, dass es die Gradientenspulen und die RF-Spulen aufnimmt. Wie dies vorstehend angegeben ist, werden die Gradientenspulen durch einen entsprechenden Gradientenverstärker erregt, um so magnetische Feldgradienten zu erzeugen, die für räumlich kodierte Signale verwendet werden, die durch die RF- Spulen erfasst werden und die zum Rekonstruieren eines Bildes in einer bekannten Art und Weise verwendet werden.

In der Vakuumkammer 74 ist des weiteren eine Anzahl Kühlröhre 76 eingekapselt, die so aufgebaut sind, dass sie ein flüssiges Kühlmittel wie zum Beispiel Wasser, Ethylen oder ein Propylenglykolgemisch zirkulieren, um so die durch die Erregung der Gradientenspulen erzeugte Wärme zu reduzieren. Beim Erzeugen der magnetischen Feldgradienten erzeugen die Gradientenspulen infolge der Widerstandswirkungen ihrer Kupferzusammensetzung sehr viel Wärme im Üblichen in der Größenordnung von mehreren 10 kW, die zum Gewährleisten eines korrekten Betriebs des MRI- Systems 10 abgestrahlt werden muss. Um die Wärmeabstrahlung zu unterstützen, wird das Kühlmittel durch die in dem Resonanzmodul 74 eingebetteten Kühlröhren 76 zirkuliert, wie dies kurz erläutert wird.

Wie dies vorstehend angegeben ist, wird das Resonanzmodul 74 in einem Vakuumzustand aufrechterhalten. Das Einkapseln des Resonanzmoduls 74 in einem Vakuum bewirkt eine Beseitigung von jedwelcher Luft und Wasserdampf, die sich in dem Resonanzmodul ansammeln. Wie dies gut bekannt ist, kann das Zirkulieren einer Flüssigkeit mit einer Temperatur unterhalb der Temperatur der Umgebung dazu führen, dass sich in der resultierenden Umgebung Kondensat bildet. Und zwar kann das Zirkulieren des Kühlmittels durch die Röhren 76 zum Abstrahlen von Wärme aus den Gradientenspulen in einer Nicht-Vakuum-Kammer dazu führen, dass sich Kondensat an der Fläche der Gradientenspulen ausbildet, falls die Kühlmitteltemperatur unterhalb des Taupunkts in der Kammer ist. Da das Kondensat nicht an der Fläche der Gradientenspulen gebildet werden darf, haben frühere Kühlsysteme die Temperatur des Kühlmittels oberhalb des Taupunktes aufrechterhalten.

Das Aufrechterhalten eines Vakuumzustands innerhalb der gekapselten Vakuumkammer 74 beseitigt die Möglichkeit einer Kondensierung an den Gradientenspulen des MR-Geräts. Die vorliegende Erfindung sieht eine Vakuumpumpe 78 vor, die in einer Strömungsverbindung mit jeder Vakuumkammer 74 ist. Die Vakuumpumpe ist so aufgebaut, dass sie jedwelche Luft und/oder Feuchtigkeit in der Vakuumkammer 74 regelmäßig beseitigt, indem ein Vakuumzustand von ungefähr 10^-1 bis 10^-2 Torr (13,332236 Pa bis 1,3332236 Pa) aufrechterhalten wird. Die Vakuumpumpe 78 wird durch ein Steuersystem wie zum Beispiel ein Computer oder eine Steuervorrichtung 80 gesteuert, die so aufgebaut ist, dass sie den Betrieb der Vakuumpumpe 78 steuert. Und zwar kann der Computer/die Steuervorrichtung 80 ein Signal zu der Vakuumpumpe zum Verringern oder Erhöhen des Drucks innerhalb der Kapsel 74 senden. Unter erneuter Bezugnahme auf die Fig. 2 und der vorstehenden Beschreibung kann sich Kondensat an der Fläche der Gradientenspulen als Reaktion auf die Zirkulation des Kühlmittels bilden, das unter dem Taupunkt der Umgebung ist, falls kein gleichmäßiger Vakuumzustand innerhalb der Kammer 74 ist. Das Kühlmittel tritt in das Resonanzmodul oder in die Kammer 74 durch Einlassanschlüsse 82 und 84 ein. Das Kühlmittel wird zu dem Resonanzmodul 74 durch eine Kühlmittelpumpe 86 zugeführt, die mit den Einlassanschlüssen 82, 84 durch externe Fluidleitungen 88 und 90 in einer Fluidverbindung ist. Um das Aufrechterhalten der gewünschten Kühlmitteltemperatur zu unterstützen, sind die Kühlmittelleitungen 88 und 90 hinreichend isoliert, um irgendeine Änderung der Temperatur des Kühlmittels zu begrenzen, wenn es in das vakuumgepumpte Resonanzmodul 74 eintritt, und um Kondensat in Nicht-Vakuum-Bereichen zu vermeiden. Obwohl zwei Einlass- und Auslassanschlüsse für das Kühlmittel in der Fig. 2 gezeigt sind, kann es in anderen Ausführungsbeispielen nur einen geben, da die Kühlröhren 76 um das Abbildungsvolumen 72 herum gekrümmt sind, oder es kann mehr als zwei geben, um eine gleichmäßigere Strömungszirkulation zu erhalten.

Die Kühlmittelpumpe 86 zirkuliert das Kühlmittel bei einer von den Erfordernissen des Systems abhängigen Temperatur, und entsprechend der vorliegenden Erfindung bei einer Kühlmitteltemperatur, die unabhängig von der Taupunkttemperatur der Umgebung ist. Durch die Beseitigung von jedwelcher Feuchtigkeit in der Vakuumkapsel 74 kann das Kühlmittel durch Anschlüsse 82 und 84 bei jeder gewünschten Temperatur eingegeben werden. Und zwar werden die Kondensationswirkungen, die aus der Beziehung zwischen der Kühlmitteltemperatur und der Umgebungstemperatur resultieren, durch die Evakuierung von Feuchtigkeit aus der Vakuumkapsel 74 durch die Vakuumpumpe 78 und durch die geeignete Steuerung 80 unterbunden werden.

Kühlmittel, das in das Resonanzmodul 74 eintritt, wandert durch die Kühlröhren 76, und dabei absorbiert es Wärme von den Spulen. Das Kühlmittel transportiert die mit sich führende Wärme von den Gradientenspulen ab und tritt aus dem Vakuumresonanzmodul 74 durch Auslassanschlüsse 92 und 94 aus, die das erwärmte Kühlmittel zu einem Kühler/Wärmetauscher 96 durch Rückführungsleitungen 98, 100 transportieren. Der Kühler 96 ist so aufgebaut, dass er in dem Kühlmittel absorbierte Wärme unter Verwendung eines Wärmetauschers und eines Verdichters (nicht gezeigt) in einer bekannten Technik abstrahlt und die Kühlmitteltemperatur auf eine gewünschte Temperatur absenkt, die durch den Computer/die Steuervorrichtung 80 vorgegeben ist.

Der Betrieb des Kühlers 96 wird durch den Computer/die Steuervorrichtung 80 so gesteuert, dass die Temperatur des flüssigen Kühlmittels auf einen gewünschten Wert geführt wird. Das Regulieren der Kühlmitteltemperatur gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht ein dynamisches Einstellen der Kühlmitteltemperatur, um die Patientenfläche und andere Resonanzmodultemperaturen wie zum Beispiel die Warmbohrungsflächentemperatur angrenzend an dem Resonanzmodul innerhalb spezifischer Grenzen zu halten. Wenn die Forderungen nach einer Wärmeabstrahlung ansteigen, dann kann nämlich die Temperatur des Kühlmittels unterhalb der Taupunkttemperatur je nach Bedarf abgesenkt werden. Falls des weiteren die Wärme- oder Leistungsabstrahlung reduziert werden muss, dann kann die Temperatur des Kühlmittels erhöht werden, so dass die dadurch auf den Kühler 96 aufgebrachte Energiemenge verringert wird. Infolgedessen werden Stillstandzeiten des MRI-Geräts 10 zum Ermöglichen einer Abkühlung des Systems vermieden, und das MRI- Gerät 10 kann des weiteren mit Anwendungen und Abbildungssequenzen implementiert werden, die eine höhere Leistungseingabe in die Gradientenspulen erfordern. Ein Verfahren zum Regulieren der Kühlmitteltemperatur wird insbesondere mit Bezugnahme auf die Fig. 3 beschrieben.

Unter erneuter Bezugnahme auf die Fig. 2 ist eine Anzahl von Betriebssensoren vorgesehen, um die Temperatur, den Druck und die relative Feuchtigkeit der Vakuumkapsel 74 und verschiedener Flächen des MR-Geräts 10 zu überwachen. Temperatursensoren 102 sind dazu angeordnet, die Temperatur des Resonanzmoduls 74, der Patientenfläche 75 und der Warmbohrungsfläche 77 zu messen. Des weiteren sind Sensoren 104, 106 für den Druck und für die relative Feuchtigkeit innerhalb des Resonanzmoduls 74 angeordnet, um den Vakuumdruck und Kondensationseigenschaften innerhalb des Resonanzmoduls 74 zu messen. Die gefühlte relative Feuchtigkeit und der gefühlte Druck werden zu dem Computer/der Steuervorrichtung 80 übertragen, die wiederum Steuersignale zu der Vakuumpumpe 78 sendet, um den Druck in dem Resonanzmodul 74 zu erhöhen oder zu verringern. Temperatursensoren 102 übertragen Temperaturdaten des Resonanzmoduls 74, der Patientenbohrungsfläche 75 und der Warmbohrungsfläche 77. Als Reaktion auf die aufgenommenen Temperatursignale überträgt der Computer 80 Steuersignale zu dem Kühler 96. Wenn sich die Temperatur der Bohrungsflächen und des Resonanzmoduls 74 erhöhen, dann überträgt der Computer/die Steuervorrichtung 80 Instruktionen zu dem Kühler 96, um die Temperatur des flüssigen Kühlmittels einzustellen, das in dem Resonanzmodul 74 strömt. Alternativ oder in Verbindung mit der Temperatureinstellung kann der Computer/die Steuervorrichtung 80 außerdem die Durchsatzrate der Kühlmittelpumpe 86 einstellen, wenn sich die Forderung zum Abstrahlen von Wärme von den Gradientenspulen ändert, um so die Temperaturen in der MR-Vorrichtung 10 auf eine gewünschte Temperatur zu erhöhen oder zu verringern. Darüber hinaus können die Sensoren 102, 104, 106 für die Temperatur, den Druck und die relative Feuchtigkeit außerdem so implementiert sein, dass sie den Computer/die Steuervorrichtung 80 so ansteuern, dass die Gradientenspulentreiber ausgeschaltet werden, falls ein anormaler Zustand erfasst wird.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 ist ein Algorithmus 110 zum dynamischen Regulieren der Kühlmitteltemperatur vorgesehen, um durch die Erregung der Gradientenspulenbaugruppe erzeugte Wärme abzustrahlen. Der Algorithmus 110 startet bei 112 mit einem Lesen des Drucks innerhalb des Resonanzmoduls 114 und der Feuchtigkeit 116, und falls entweder der Drucksensor oder der Feuchtigkeitssensor einen Druckverlust oder ein bestimmtes Feuchtigkeitsniveau innerhalb des Resonanzmoduls angibt 118, 120, dann wird die Leistung in den Gradientenspulen begrenzt, und das System wird abgeschaltet und sendet eine Warnsignal zu der Bedienperson ab 122, wobei das System zu diesem Zeitpunkt dazu in der Lage ist, zu dem Start der Steuerung 112 zurückzuschleifen und den Druck und die Feuchtigkeit fortlaufend zu überwachen. Falls weder eine Feuchtigkeit noch ein Druckverlust vorhanden ist 118, 124, dann wird eine aktive Steuerung 126 der Kühlmitteltemperaturen eingeschaltet, die ein Lesen von Temperatursignalen von den Temperatursensoren an der Patientenfläche 128, in dem Resonanzmodul 130 und an der Warmbohrungsfläche 132 beinhaltet. Falls alle Temperaturen innerhalb festgelegter Grenzen sind 134, 136, dann ist keine Handlung erforderlich 138, und der Steuerungsalgorithmus schleift zu dem Start 112 zurück und arbeitet so weiter, wie dies vorstehend beschrieben ist. Wenn jedoch die Temperaturen nicht innerhalb der festgelegten Grenzen sind 134, 140, dann wird die Kühlmitteltemperatur eingestellt 142, wie dies durch die Temperaturen vorgegeben ist, die an der Patientenfläche, in dem Resonanzmodul und an der Warmbohrungsfläche gefühlt sind. Alternativ oder in Verbindung damit kann außerdem die Durchsatzrate des Kühlmittels eingestellt werden 142. Nach dem Einstellen des Kühlmittels und/oder der Durchsatzrate 142 schleift das System zu dem Start des Algorithmusses 112 zurück und wiederholt fortlaufend die vorstehend erwähnte Instruktionssequenz.

Ist die neue Kühlmitteleinlasstemperatur und/oder Durchsatzrate einmal bestimmt, dann wird die Kühlmitteltemperatur durch den Kühler oder den Wärmetauscher 96 gemäß der Fig. 2 eingestellt, und/oder die Kühlmitteldurchsatzrate wird durch die Kühlmittelpumpe 86 gemäß der Fig. 2 eingestellt. Obwohl die Kühlmitteltemperatur und/oder Durchsatzrate eingestellt wurden, um eine maximale und eine minimale Temperatur innerhalb eines spezifischen Bereiches aufrechtzuerhalten, ist der Steuerungsprozess der vorliegenden Erfindung so aufgebaut, dass er die Temperaturen fortlaufend überwacht, so dass weitere Einstellungen der Kühlmitteltemperatur und/oder Durchsatzrate durchgeführt werden können, um den Temperaturbereich innerhalb spezifischer Anforderungen aufrechtzuerhalten. Nachdem das Abtasten abgeschlossen wurde, können die Kühlmitteleinlassdurchsatzrate und die Kühlmitteltemperaturen auf Voreinstellwerte zurückgesetzt werden.

Die vorliegende Erfindung beinhaltet ein System zum Kühlen von elektrischen Spulen, die eine Kühlröhrenbaugruppe zum Übertragen von Wärme von zumindest einer elektrischen Spule durch ein Kühlmittel aufweist, welches durch die Kühlröhrenbaugruppe hindurchwandert. Ein Wärmetauscher ist des weiteren zum Aufnehmen des Kühlmittels von der Kühlröhrenbaugruppe und zum Abführen von Wärme aus dieser vorgesehen. Das System hat außerdem eine Kapsel, in der eine Kühlbaugruppe ist, und es hat einen internen Taupunkt unter jenem einer Umgebung. Ein Steuersystem nimmt eine Rückführung auf, die Betriebszustände der elektrischen Spule angibt, und als Reaktion darauf führt es dem Wärmetauscher Signale zu, um die Kühlmitteltemperatur dynamisch einzustellen.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hat ein Kühlsystem für eine MRI-Vorrichtung einen Satz Kühlröhren, die mit einem Satz Gradientenspulen der MRI- Vorrichtung in thermischem Kontakt sind und einen Kühlmitteldurchlass durch sich hindurch haben. Ein Wärmetauscher ist mit dem Satz Kühlröhren zum Abführen von Wärme aus dem Kühlmittel und mit einer Vakuumkammer verbunden, die den Satz Kühlröhren einkapselt. Das System hat außerdem zumindest einen Temperatursensor, der mit der MR-Vorrichtung zum Fühlen der Temperatur in thermischem Kontakt ist, und einen Feuchtigkeitssensor, der zum Fühlen einer Feuchtigkeit in der Vakuumkammer angeordnet ist. Eine Steuervorrichtung ist so angeschlossen, dass sie Temperatursignale von dem Temperatursensor aufnimmt und als Reaktion darauf die Kühlmitteltemperatur steuert.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein MRI-Gerät vorgesehen, das ein Kernspintomographiesystem mit einer Vielzahl Gradientenspulen aufweist, die um eine Bohrung eines Magneten angeordnet sind, um ein polarisierendes magnetisches Feld zu erzeugen. Das Kernspintomographiesystem hat des weiteren ein RF- Sendeempfängersystem und einen RF-Schalter, der durch ein Pulsmodul gesteuert ist, um so RF-Signale zu einer RF- Spulenbaugruppe zum Erfassen von MR-Bildern zu übertragen. Das MRI-Gerät hat außerdem ein Kühlsystem mit einem Temperatursensor, der zum Fühlen von gemessenen Gradientenspulentemperaturen angeordnet ist, einen Satz Kühlmittelröhren, die einen Kühlmitteldurchlass durch sich hindurch haben und in thermischem Kontakt mit dem Gradientenspulen des MRI-Systems sind, und einen Wärmetauscher, der mit den Kühlmittelröhren verbunden ist, um Wärme aus dem Kühlmittel abzuführen. Eine Vakuumkammer kapselt die Kühlmittelröhren ein und hat eine Vakuumpumpe, die mit diesen verbunden ist. Zumindest ein Drucksensor ist vorgesehen und zum Fühlen eines Drucks innerhalb der Vakuumkammer angeschlossen. Das MRI-Gerät hat des weiteren eine Steuervorrichtung, die zum Aufnehmen von Signalen von dem Drucksensor und zum Senden von Signalen zu der Vakuumpumpe angeschlossen ist, um ein Vakuum innerhalb der Vakuumkammer zu steuern und aufrechtzuerhalten. Die Steuervorrichtung ist außerdem so angeschlossen, dass sie Signale von dem Temperatursensor aufnimmt und als Reaktion darauf die Kühlmitteltemperatur steuert, um dadurch eine stationäre Temperatur in und um das Resonanzmodul aufrechtzuerhalten.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hat ein Verfahren zum Kühlen eines MRI einen Schritt zum Erzeugen einer abgedichteten Kapsel um einen Satz Gradientenspulen. Das Verfahren hat des weiteren Schritte zum Beseitigen von Feuchtigkeit aus der abgedichteten Kapsel und zum Zirkulieren eines Kühlmittels durch eine Reihe Kühlröhren in der abgedichteten Kapsel und durch einen Wärmetauscher. Danach wird eine Darstellung einer Gradientenspulentemperatur während eines MRI-Betriebs überwacht. Des weiteren hat das Verfahren einen Schritt zum Einstellen der Temperatur des Kühlmittels als Reaktion auf die Darstellung der Gradientenspulentemperatur.

Die Erfindung ist insbesondere daran angepasst, die stehende MR- Scanner nachzurüsten, und sie hat demgemäss einen Kühlmittelsteuersystembausatz, der an eine MR-Vorrichtung anpassbar ist und einen Feuchtigkeitssensor aufweist, der zum Fühlen einer Feuchtigkeit in einem Resonanzmodul angeordnet ist und zumindest einen Temperatursensor aufweist, der mit einem Abschnitt der MR-Vorrichtung zum Fühlen der Temperatur in thermischem Kontakt ist. Der Bausatz hat des weiteren eine Steuervorrichtung, die so angeschlossen ist, dass sie Temperatursignale von dem Temperatursensor aufnimmt und als Reaktion darauf eine Kühlmitteltemperatur steuert.

Die vorliegende Erfindung wurde bezüglich des bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben, und es sollte klar sein, dass Äquivalente, Alternativen und Abwandlungen neben diesem explizit beschriebenen Beispiel möglich sind und innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche sind.

Claims

1. Kühlsystem (70) mit:
einer Kühlröhrenbaugruppe (76) zum Übertragen von Wärme von zumindest einer elektrischen Spule durch ein Kühlmittel, das durch die Kühlröhrenbaugruppe (76) hindurchströmt;
einem Wärmetauscher (96) zum Aufnehmen des Kühlmittels von der Kühlröhrenbaugruppe (76) und zum Abführen von Wärme von diesem, wobei der Wärmetauscher (96) einen Kühler (96) hat, um das Kühlmittel auf eine gewünschte Temperatur zu führen;
einer Kapsel (74), in der die Kühlröhrenbaugruppe (76) ist und die einen inneren Taupunkt hat, der unter jenem einer umgebenden Atmosphäre ist; und
einem Steuersystem (80), das eine Rückkopplung aufnimmt, die Betriebszustände der elektrischen Spule angibt, und das als Reaktion darauf Steuersignale zu dem Kühler (96) sendet, um die Kühlmitteltemperatur dynamisch einzustellen.

2. Kühlsystem (70) gemäß Anspruch 1, das des weiteren eine Feuchtigkeitsbeseitigungsvorrichtung (78) aufweist, die mit der Kapsel (74) verbunden ist, um Feuchtigkeit aus dieser zu beseitigen und um einen Unterdruck in der Kapsel (74) aufrechtzuerhalten.

3. Kühlsystem (70) gemäß Anspruch 2, das in einem MRI-Scanner (10) eingebaut ist, um Temperaturen innerhalb eines Resonanzmoduls (74), an einer Patientenbohrungsfläche (75) und an einer Warmbohrungsfläche (77) angrenzend an einer Magnetkapsel (71) zu steuern.

4. Kühlsystem (70) gemäß Anspruch 2, wobei die Feuchtigkeitsbeseitigungsvorrichtung (78) Folgendes aufweist:
eine Vakuumpumpe (78) zum Beseitigen von Feuchtigkeit aus der Kapsel;
einen Drucksensor (104) zum Überwachen eines Innendrucks in der Kapsel (74); und
eine Steuervorrichtung (80), um den Innendruck in der Kapsel (74) zu überwachen und um als Reaktion darauf die Vakuumpumpe (78) zu steuern.

5. Kühlsystem (70) gemäß Anspruch 1, wobei das Steuersystem des weiteren Folgendes aufweist:
einen Temperatursensor (102) zum Fühlen einer Temperatur der elektrischen Spule;
einen Feuchtigkeitssensor (106) zum Fühlen einer Feuchtigkeit innerhalb der Kapsel (74); und
einen Computer (80), um den inneren Taupunkt in der Kapsel (74) als Reaktion auf die gefühlte Feuchtigkeit zu steuern und um die Temperatur der elektrischen Spule als Reaktion auf die gefühlte Temperatur der elektrischen Spule zu steuern.

6. Kühlsystem (70) gemäß Anspruch 5, wobei der Computer (80) die Temperatur der elektrischen Spule durch dynamisches Einstellen der Temperatur des Kühlmittels aus dem Kühler (96) steuert, um die Temperatur der elektrischen Spule relativ konstant aufrechtzuerhalten.

7. Kühlsystem (70) gemäß Anspruch 4, das des weiteren eine Rückführungsschleife zum Aufrechterhalten einer stationären Temperatur der elektrischen Spule durch dynamisches Einstellen der Temperatur des Kühlmittels in der Kühlröhrenbaugruppe (76) als Reaktion auf die Temperatur der elektrischen Spule aufweist, und wenn die Temperatur der elektrischen Spule eine gegebene Temperatur überschreitet, dann wird die Kühlmitteltemperatur unterhalb einer Temperatur eines Umgebungstaupunktes je nach Bedarf eingestellt.

8. Kühlsystem (70) gemäß Anspruch 1, das des weiteren eine Kühlmittelpumpe (86) aufweist, die mit dem Steuersystem (80) verbunden ist und durch dieses gesteuert ist, um eine Durchsatzrate als Reaktion auf die Rückführung zu dem Steuersystem (80) einzustellen.

9. Kühlsystem (70) gemäß Anspruch 3, wobei das Steuersystem (80) so angeschlossen ist, dass es als Reaktion auf einen anormalen Zustand einen Alarm erklingen lässt oder eine Warnmeldung anzeigt und die elektrischen Spulen abschaltet.

10. Kühlsystem (70) für eine MRI-Vorrichtung mit:
einem Satz Kühlmittelröhren (76), die mit einem Satz Gradientenspulen (50) der MR-Vorrichtung (10) in thermischen Kontakt sind und einen Kühlmitteldurchlass durch sich hindurch haben;
einem Wärmetauscher (96), der mit dem Satz Kühlmittelröhren (76) zum Abführen von Wärme aus dem Kühlmittel verbunden ist;
einer Vakuumkammer (74), die den Satz Kühlmittelröhren (76) einkapselt;
zumindest einem Temperatursensor (102), der zum Fühlen einer Temperatur der MR-Vorrichtung (10) in thermischen Kontakt ist; und
einer Steuervorrichtung (80), die so angeschlossen ist, dass sie Temperatursignale von dem Temperatursensor (102) aufnimmt und als Reaktion darauf eine Kühlmitteltemperatur steuert.

11. Kühlsystem (70) gemäß Anspruch 10, das des weiteren Folgendes aufweist:
einen Feuchtigkeitssensor (106), der zum Fühlen einer Feuchtigkeit in der Vakuumkammer (74) angeordnet ist; und
wobei die Steuervorrichtung (80) so angeschlossen ist, dass sie Feuchtigkeitssignale aufnimmt und eine Leistung zu der MRI- Vorrichtung (10) begrenzt, wenn die Feuchtigkeit in der Vakuumkammer (74) ein Taupunktniveau überschreitet.

12. Kühlsystem (70) gemäß Anspruch 10, das des weiteren Folgendes aufweist:
eine Vakuumpumpe (78), die mit der Vakuumkammer (74) verbunden ist;
zumindest einen Drucksensor (104), der zum Fühlen eines Drucks innerhalb der Vakuumkammer (74) angeschlossen ist; und
wobei die Steuervorrichtung (80) so angeschlossen ist, dass sie Drucksignale von dem Drucksensor (104) aufnimmt und als Reaktion darauf eine Vakuumpumpe (78) steuert, um ein Vakuum innerhalb der Vakuumkammer (74) aufrechtzuerhalten.

13. Kühlsystem (70) gemäß Anspruch 10, das des weiteren ein Kühlmittelmengenventil (86) aufweist, das so angeschlossen ist, dass es Steuersignale von der Steuervorrichtung (80) aufnimmt und einen Kühlmitteldurchsatz zu dem Kühlsystem steuert.

14. Kühlsystem (70) gemäß Anspruch 10, das einen ersten Temperatursensor (102), der in thermischen Kontakt mit einer Patientenbohrungsfläche (75) der MRI-Vorrichtung (10) ist, einen zweiten Temperatursensor (102), der in thermischen Kontakt mit einem Resonanzmodul (74) ist, und einen dritten Temperatursensor (102) hat, der in thermischen Kontakt mit einer äußeren Bohrungsfläche (77) ist, wobei jeder Temperatursensor (102) so angeschlossen ist, dass er Temperatursignale zu der Steuervorrichtung (80) überträgt, damit die Steuervorrichtung (80) Temperaturen für jeden Sensor (102) aufrechterhält.

15. Kühlsystem (70) gemäß Anspruch 10, das des weiteren eine Rückführungsschleife aufweist, um die Kühlmitteltemperatur als Reaktion auf einen Anstieg der Gradientenspulentemperatur abzusenken.

16. Kühlsystem (70) gemäß Anspruch 15, wobei die Rückführungsschleife und die Temperatursteuervorrichtung die Gradientenspulentemperatur ungeachtet von Leistungsänderungen in den Gradientenspulen (50) konstant aufrechterhalten.

17. MRI-Gerät mit:
einem Kernspintomographie (MRI)-System (10) mit einer Vielzahl Gradientenspulen (50), die zum Einprägen eines polarisierenden Magnetfelds um eine Bohrung eines Magneten (52) angeordnet sind, und mit einem RF-Sendeempfängersystem (58) und einem RF-Schalter, die durch ein Pulsmodul (38) so gesteuert sind, dass sie RF-Signale zu einer RF-Spulenbaugruppe (56) übertragen, um MR-Bilder zu erfassen; und
einem Kühlsystem (70) mit:
einem Temperatursensor (102), der zum Fühlen eines Messwerts einer Gradientenspulentemperatur angeordnet ist;
einem Satz Kühlmittelröhren (76), die einen Kühlmitteldurchlass durch sich hindurch haben und in thermischem Kontakt mit den Gradientenspulen (50) des MR-Systems (10) sind;
einem Wärmetauscher (96), der mit den Kühlmittelröhren (76) zum Abführen von Wärme aus dem Kühlmittel verbunden ist;
einer Vakuumkammer (74), die die Kühlmittelröhren (76) einkapselt;
einer Vakuumpumpe (78), die mit der Vakuumkammer (74) verbunden ist;
zumindest einem Drucksensor (104), der zum Fühlen eines Drucks innerhalb der Vakuumkammer (74) angeschlossen ist; und
einer Steuervorrichtung (80), die so angeschlossen ist, dass sie Signale von dem Drucksensor (104) aufnimmt und Signale zu der Vakuumpumpe (78) sendet, um ein Vakuum innerhalb der Vakuumkammer (74) zu steuern und aufrechtzuerhalten, und die so angeschlossen ist, dass sie Signale von dem Temperatursensor (102) aufnimmt und als Reaktion darauf eine Kühlmitteltemperatur steuert, um dadurch eine stationäre Gradientenspulentemperatur in und um die Vakuumkammer (74) aufrechtzuerhalten.

18. MRI-Gerät gemäß Anspruch 17, das des weiteren Folgendes aufweist:
einen Satz Kühlmittelzuführungs-/Rückführungsleitungen (88, 90, 98, 100), die über sich eine thermische Isolierung haben und den Wärmetauscher (96) mit dem Satz Kühlmittelröhren (76) verbinden;
einen Feuchtigkeitssensor (106), der zum Fühlen einer Feuchtigkeit in der Vakuumkammer (74) angeordnet ist und mit der Steuervorrichtung (80) verbunden ist, wobei die Steuervorrichtung (80) so programmiert ist, dass sie eine Leistung in die Gradientenspulen (50) begrenzt, falls die gefühlte Feuchtigkeit in der Vakuumkammer (74) einen Taupunkt überschreitet.

19. MRI-Gerät gemäß Anspruch 17, das des weiteren einen ersten Temperatursensor (102), der in thermischen Kontakt mit einer Patientenbohrungsfläche (75) des MRI-Systems (10) ist, einen zweiten Temperatursensor (102), der in thermischen Kontakt mit einem Resonanzmodul (74) ist, und einen dritten Temperatursensor (102) aufweist, der in thermischen Kontakt mit einer äußeren Bohrungsfläche (77) ist.

20. MRI-Gerät gemäß Anspruch 17, das des weiteren ein Kühlmittelmengenventil (86) aufweist, das so angeschlossen ist, dass es Steuersignale von der Steuervorrichtung (80) aufnimmt, um einen Kühlmitteldurchsatz zu dem Kühlsystem (70) einzustellen.

21. Verfahren zum Kühlen eines MRI, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Erzeugen einer abgedichteten Kapsel (74) um einen Satz Gradientenspulen (50);
Beseitigen von Feuchte aus der abgedichteten Kapsel (74);
Zirkulieren eines Kühlmittels durch eine Reihe Kühlröhre (76) in der abgedichteten Kapsel (74) und durch einen Wärmetauscher (96);
Überwachen eines Messwerts einer Gradientenspulentemperatur während eines MR-Betriebs (128, 130, 132); und
Einstellen einer Temperatur des Kühlmittels als Reaktion auf den Messwert der Gradientenspulentemperatur (142).

22. Verfahren gemäß Anspruch 21, das des weiteren folgende Schritte aufweist:
Vorsehen des Messwerts der Gradientenspulentemperaturrückführung in Echtzeit; und
Absenken der Kühlmitteltemperatur unterhalb eines Umgebungstaupunktes je nach Bedarf, um höhere Leistungsniveaus in den Gradientenspulen (134, 140, 142) zu ermöglichen.

23. Verfahren gemäß Anspruch 22, das des weiteren folgende Schritte aufweist:
Überwachen eines Feuchtigkeitsniveaus (116) in der abgedichteten Kapsel (74); und
Begrenzen einer Leistung (122) in die Gradientenspulen (50) auf der Grundlage des überwachten Feuchtigkeitsniveaus, falls das erforderliche Kühlmittelniveau Kondensat in der abgedichteten Kapsel (74) erzeugen würde.

24. Verfahren gemäß Anspruch 21, wobei der Schritt zum Beseitigen von Feuchte durch Erzeugen eines Vakuums in der abgedichteten Kapsel (74) bewirkt wird.

25. Kühlmittelsteuersystembausatz, der an eine MR-Vorrichtung (10) anpassbar ist, mit:
einem Feuchtigkeitssensor (106), der zum Fühlen einer Feuchtigkeit in einem Resonanzmodul (74) angeordnet ist;
zumindest einem Temperatursensor (102), der zum Fühlen einer Temperatur eines Abschnitts der MR-Vorrichtung (10) in thermischen Kontakt ist; und
einer Steuervorrichtung (80), die so angeschlossen ist, dass sie Temperatursignale von dem Temperatursensor (102) aufnimmt und als Reaktion darauf eine Kühlmitteltemperatur steuert.

26. Kühlmittelsteuersystembausatz gemäß Anspruch 25, wobei der zumindest eine Temperatursensor (102) einen ersten Temperatursensor (102), der in thermischen Kontakt mit einer Patientenbohrungsfläche (75) der MRI-Vorrichtung (10) ist, einen zweiten Temperatursensor (102), der in thermischen Kontakt mit einem Resonanzmodul (74) ist, und einen dritten Temperatursensor (102) aufweist, der in thermischen Kontakt mit einer äußeren Bohrungsfläche (77) ist, wobei jeder Temperatursensor (102) so angeschlossen ist, dass er Temperatursignale zu der Steuervorrichtung (80) überträgt, damit die Steuervorrichtung (80) Temperaturen für jeden Sensor innerhalb eines gegebenen Bereiches aufrechterhält.

27. Kühlmittelsteuersystembausatz gemäß Anspruch 25, wobei ein Feuchtigkeitssensor (106) zum Fühlen von Feuchtigkeit in der Vakuumkammer (74) angeordnet ist und wobei die Steuervorrichtung (80) so angeschlossen ist, dass sie Feuchtigkeitssignale aufnimmt und eine Leistung in die MRI-Vorrichtung (10) begrenzt, wenn die Feuchtigkeit in der Vakuumkammer ein Taupunktniveau überschreitet.

28. MR-Kühlsystem mit:
einer Einrichtung zum Übertragen von Wärme von zumindest einer elektrischen Spule durch ein Kühlmittel, das durch diese hindurchströmt;
einer Einrichtung zum Aufnehmen des Kühlmittels aus der Einrichtung zum Übertragen von Wärme und zum Beseitigen von diesem;
einer Kapsel (74), in der die Einrichtung zum Übertragen von Wärme ist und die einen inneren Taupunkt hat, der niedriger ist als jener einer umgebenden Atmosphäre; und
einer Steuereinrichtung (80), um eine Rückführung aufzunehmen, die Betriebszustände der elektrischen Spule angibt, und um als Reaktion darauf eine Kühlmitteltemperatur dynamisch einzustellen.

29. MR-Kühlsystem gemäß Anspruch 28, das des weiteren Folgendes aufweist:
eine Einrichtung zum Beseitigen von Feuchtigkeit aus der Kapsel;
eine Drucksensoreinrichtung (104) zum Überwachen eines Innendrucks in der Kapsel; und
eine Steuereinrichtung (80), um den Innendruck in der Kapsel zu überwachen und um als Reaktion darauf die Einrichtung zum Beseitigen von Feuchtigkeit zu steuern.

30. MR-Kühlsystem gemäß Anspruch 28, das des weiteren Folgendes aufweist:
eine Einrichtung (102) zum Fühlen einer Temperatur der elektrischen Spule;
eine Einrichtung (106) zum Fühlen einer Feuchtigkeit innerhalb der Kapsel; und
eine Einrichtung (80), um den inneren Taupunkt in der Kapsel als Reaktion auf die gefühlte Feuchtigkeit zu steuern und um die Temperatur der elektrischen Spule als Reaktion auf die gefühlte Temperatur der elektrischen Spule zu steuern.