DE19621393A1 - Injektionsgerät für die Magnetresonanztomographie - Google Patents
Injektionsgerät für die MagnetresonanztomographieInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Injektionsgerät zum Einsatz in der
Magnetresonanztomographie, mit dem ein in einem Behälter befindliches Injektionsmittel
abgegeben werden kann, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Die Bedeutung der Magnetresonanztomographie oder Kernspintomographie als
bildgebendes Verfahren hat in den letzten Jahren für die medizinische Diagnostik
kontinuierlich an Bedeutung gewonnen. Maßgebliche Gründe hierfür sind der Wegfall der
Strahlenbelastung für den Patienten und die ständig verbesserte Bildqualität. In früheren
Untersuchungen wurde ausschließlich nativ, d. h. ohne die Verabreichung von
Kontrastmitteln, durchgeführt. Um die Bildqualität zu steigern, wurden in letzter Zeit
vermehrt Magnetresonanz-Kontrastmittel mit paramagnetischen Substanzen
(Gadoliniumverbindungen) eingesetzt. Solche Kontrastmittel haben sich mittlerweile als
wirksam erwiesen und sind zugelassen worden.
Aufgrund der Entwicklung, dem Patienten für die Magnetresonanztomographie
Injektionsmittel, wie z. B. Kontrastmittel, zu verabreichen, besteht ein zunehmender Bedarf
an geeigneten Injektionsgeräten für die maschinelle Applikation der Injektionsmittel.
Wegen der besonderen Umgebungsbedingungen in den Untersuchungsräumen der
Magnetresonanztomographie-Anlagen können jedoch Injektionsgeräte, wie sie für die
Computertomographie oder Angiographie zur Verfügung stehen, nicht verwendet werden,
da der Grundfeldmagnet des Magnetresonanztomographen ein magnetisches Streufeld
erzeugt, dessen magnetische Feldstärke je nach Gerätetyp bis zu 4 Tesla betragen kann.
Die Verwendung ferromagnetischer Werkstoffe bei herkömmlichen Injektoren führt
außerdem zu enormen Anziehungskräften, die den sicheren Stand des Gerätes gefährden.
Ferner führen die Mikroprozessorsteuerungen herkömmlicher Geräte zu Störungen der
Bildauswertung.
Aufgrund dieser problematischen Randbedingungen wurden Injektionsgeräte für die
Magnetresonanztomographie entwickelt, die sowohl auf einen elektrischen Antrieb als
auch auf eine elektronische Steuerung verzichten. Statt dessen kommt ein pneumatischer
Vorschubzylinder zum Einsatz, der zur Regulierung der Vorschubgeschwindigkeit seines
Arbeitskolbens mit einem hydraulischen Bremszylinder gekoppelt ist. Die
Injektionsvolumina werden dabei über mechanische Anschläge bzw. über das
Aufziehvolumen voreingestellt, die Injektionsgeschwindigkeit wird durch eine
Veränderung der Strömungsverhältnisse des Hydraulikfluides im Inneren des
Bremszylinders variiert. Beide Parameter können nach dem Start der Injektion nicht mehr
verändert werden. Ein Abbruch der Injektion aus dem Kontrollraum ist nicht möglich, so
daß der Injektionsvorgang ggfs. durch eine im Untersuchungsraum verbleibende Person
überwacht werden muß. Geräte dieser Bauart erfordern daher im Vergleich zu
Injektionsgeräten mit elektrischen Antrieben einen höheren Bedien- und Kontrollaufwand.
Ferner sind Injektionsgeräte für die Magnetresonanztomographie-Applikation bekannt
geworden, die nach dem Prinzip der Schlauchpumpe arbeiten. Dabei wird das
Injektionsmittel über einen Schlauch verabreicht, wobei das Injektionsmittel von einer zu
dem Tomographen entfernten Pumpe durch den Schlauch zum Patienten gepumpt wird.
Derartige Geräte verfügen jedoch nur über einen unzureichenden Schutz gegen das
magnetische Streufeld des Magnetresonanztomographen, so daß sie erst ab einem Abstand
von 2-3 Meter zum Tomographen störungsfrei betrieben werden können. Hierdurch
werden lange Injektionsleitungen notwendig, die zu entsprechenden Verlusten von dem
meist teuren Injektionsmittel bei jedem Patientenwechsel führen. Desweiteren weisen
derartige Geräte bauartbedingte Nachteile auf, wie einen niedrigen Förderdruck, geringe
Injektionsgeschwindigkeit sowie eine problematische Entlüftung des Systems.
Bei einem weiteren bekanntgewordenen Injektionsgerät handelt es sich um einen
Kolbeninjektor mit austauschbaren Injektionszylindern. Bei diesem Gerät bilden der
elektrische Antrieb und die Injektionsvorrichtung getrennte Baugruppen. Die Steuerung
des Gerätes erfolgt über eine separate Elektronikkonsole. Über eine biegsame Welle wird
die Motorleistung von der Antriebseinheit auf die Injektionsvorrichtung übertragen.
Dadurch kann der Antriebsmotor den unmittelbaren Einflußbereich des Streufeldes des
Magnetresonanztomographen ferngehalten werden. Nachteilig an diesem Gerät ist, daß die
biegsame Welle ein sehr empfindliches Transmissionselement ist, welches bei Druck und
Knickbelastungen nicht störungsfrei arbeitet. Außerdem treten bei der Übertragung durch
die biegsame Welle beträchtliche Reibungsverluste und torsionsbedingte Hystereseeffekte
auf. Ferner ist die Handhabung dieses Injektionsgerätes sehr unpraktisch, da die
Injektionsvorrichtung nicht unabhängig von der an ihr befestigten biegsamen Welle bewegt
werden kann.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Injektionsgerät zum Einsatz in der
Magnetresonanztomographie zu schaffen, mit dem ein Injektionsmittel gesteuert abgegeben
werden kann und das auch in geringem Abstand vom Magnetresonanztomographen
störungsfrei arbeitet.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst, wobei sich
weitere Ausgestaltungen aus den Merkmalen der Unteransprüche ergeben.
Das erfindungsgemäße Injektionsgerät weist einen Basisteil und einen Injektionsteil auf.
Das Injektionsteil beinhaltet die Injektionsvorrichtung mit einem Betätigungsglied zur
Abgabe eines in einem Behälter befindlichen Injektionsmittels. Das Basisteil ist von dem
Injektionsteil beabstandet, so daß bei der Injektion das Magnetfeld des
Magnetresonanztomographen am Ort des Basisteils geringer ist als am Ort des
Injektionsteils. Als Antrieb für die Injektionsvorrichtung ist am Basisteil ein elektrischer
Motor vorgesehen. Ferner weist das Injektionsgerät für den Antrieb der
Injektionsvorrichtung zwischen dem Motor und der Injektionsvorrichtung
Übertragungselemente auf. Der elektrische Motor ist gegen magnetische Felder von einem
ihn umgebenden Gehäuse abgeschirmt.
Durch diesen Aufbau des Injektionsgerätes kann gewährleistet werden, daß das Gerät in
einem beliebigen, insbesondere auch bei einem sehr geringen Abstand vom
Magnetresonanztomographen störungsfrei betreibbar ist. Dies wird vor allem dadurch
erreicht, daß der elektrische Motor an einem Ort möglichst geringem Magnetfeldes,
welches von dem Magnetresonanztomographen erzeugt wird, angeordnet ist und ferner der
Motor durch ein Gehäuse abgeschirmt ist. Besonders vorteilhaft an dem
erfindungsgemäßen Injektionsgerät gegenüber den bekanntgewordenen Injektionsgeräten
ist, daß die Injektionsvorrichtung elektrisch betrieben wird und daß der elektrische Antrieb
dabei in das Injektionsgerät integriert werden konnte. Ein elektrischer Antrieb ist deshalb
besonders vorteilhaft, da er im geforderten Leistungsbereich den anderen oben erwähnten
Antriebsarten bezüglich Positioniergenauigkeit, Positioniergeschwindigkeit und
Ansteuerbarkeit, insbesondere unter dem Kostenaspekt, weit überlegen ist. Durch die
Integration des Antriebes in das Injektionsgerät wird eine Kraftübertragung auf die
Hubmechanik der Injektionsvorrichtung besonders störungsfrei möglich.
Ferner besteht bei dem erfindungsgemäßen Injektionsgerät eine feste geometrische
Zuordnung zwischen dem Motor und der Injektionsvorrichtung. Hierdurch wird im
Vergleich zu den bekanntgewordenen Injektionsgeräten eine besonders gute
Kraftübertragung und eine geringe Störanfälligkeit erreicht.
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Injektionsgerätes ist das Injektionsteil
gegenüber dem Basisteil schwenkbar. Beispielsweise ist der Injektionsteil so aus der
Vertikalen, bei der die Kolbenstange mit ihrem Betätigungsende nach oben weist,
schwenkbar, daß die Kolbenstangenachse bis zu 15° aus der Horizontalen nach unten
geneigt werden kann. Vorteilhaft an dieser Ausbildung ist, daß bei der vertikalen Stellung
des Injektionsteils nach dem Befüllen mit Injektionsmittel der Injektionszylinder und die
Patientenzuleitung besonders einfach entlüftet werden kann. Damit der Injektionsteil für
die Injektion immer in Richtung der Magnetresonanztomograph-Öffnung geschwenkt
werden kann, gleichgültig, ob er an der rechten oder linken Seite des Patienten betrieben
wird, ist er aus der Vertikalen nach beiden Seiten um jeweils 105° neigbar.
In einer Ausbildung der Übertragungselemente des erfindungsgemäßen Injektionsgerätes
greift ein Riemen einerseits am Abtrieb des Motors und andererseits an einer
Zwischenwelle an. Das Injektionsteil ist dabei um die Achse der Zwischenwelle
schwenkbar. Die Zwischenwelle greift in die Eingangsseite eines Winkelgetriebes ein und
eine Gewindespindel greift in die Ausgangsseite des Winkelgetriebes ein. Das
Winkelgetriebe kann beispielsweise so ausgebildet sein, daß die Zwischenwelle und die
Gewindespindel einen Winkel von 90° einschließen. Mit der Gewindespindel ist eine
Spindelmutter im Eingriff, die wiederum mit einer Kolbenstange, die als Betätigungsglied
dient, verbunden ist. Durch die Bewegung der Kolbenstange wird das Injektionsmittel
abgegeben. Vorteilhaft an der so ausgebildeten Übertragung der Antriebsleistung des
Motors auf die Kolbenstange ist, daß sie schlupf- und hysteresefrei arbeitet. Dadurch wird
eine exakte und stets reproduzierbare Dosierung des Injektionsmittels während der
gesamten Injektionsdauer gewährleistet. Vorteilhaft an der Ausbildung des
Injektionsgerätes als Kolbeninjektor ist, daß dieser bauartbedingt besonders hohe
Injektionsdrücke und damit hohe Injektionsgeschwindigkeiten erreicht. Ferner erlaubt ein
Kolbeninjektor im Vergleich zu Schlauchpumpen dynamischere Injektionsprofile.
Desweiteren können problemlos alle Einwegartikel nach Behandlung des Patienten mit
vergleichsweise geringen Verlusten an Injektionsmittel ausgetauscht werden, so daß auch
den hygienischen Anforderungen entsprochen werden kann.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung kann die Zwischenwelle von einer lösbaren
Kupplung unterbrochen sein, so daß die Injektionsvorrichtung von den weiteren
Übertragungselementen gelöst werden kann. Vorteilhaft an dieser Ausbildung ist, daß
durch die lösbare Kupplung die Injektionsvorrichtung in Verbindung mit verschiedenen
Antriebseinheiten bei verschiedenen Applikationen eingesetzt werden kann.
In einer Ausbildung der Abschirmung des elektrischen Motors ist das Abschirmgehäuse
aus einer inneren und einer äußeren Schale aus Magnetweicheisen vorteilhafterweise aus
einem ferromagnetischen Metall aufgebaut. Dabei weist das Gehäuse höchstens zwei
Öffnungen für die Abtriebswelle des elektrischen Motors und elektrische Anschlüsse auf.
Vorteilhafterweise umschließt die äußere Schale die innere von allen Seiten bis auf die
Seite, an der die Abtriebswelle des Motors austritt. Durch diese Ausbildung des Gehäuses
kann eine Abschirmung des elektrischen Motors erreicht werden, die ausreicht, um einen
störungsfreien Betrieb des Motors zu gewährleisten, auch wenn das erfindungsgemäße
Injektionsgerät in unmittelbarer Nähe zu dem Magnetresonanztomographen positioniert ist.
In einer weiteren Ausbildung des erfindungsgemäßen Injektionsgerätes weist dieses ein
fahrbares Gestell auf, dessen Fußbereich den Basisteil, an dem der elektrische Motor
befestigt ist, bildet und dessen Kopfbereich den Injektionsteil mit der Injektionsvorrichtung
bildet. Die Energieversorgung des elektrischen Motors kann dabei über integrierte
Akkumulatoren erfolgen. Ferner ist benachbart zu dem elektrischen Motor eine
Steuerelektronik vorgesehen, die gegen eine Abstrahlung elektromagnetischer Wellen
abgeschirmt ist. Die Steuerung ist vorteilhafterweise programmierbar und
mikroprozessorbasiert, so daß sie dem hohen Sicherheitsstandard für Medizinprodukte
genügt. Ferner erlaubt eine solche Steuerung ein Arbeiten mit programmgesteuerten
Injektionen und ermöglicht dadurch die Realisierung beliebiger Injektionsprofile.
Zusätzlich kann das Injektionsgerät allein durch die Aktualisierung seiner Betriebssoftware
künftigen Anforderungen der Magnetresonanzdiagnostik bzw. der Entwicklung neuer
Magnetresonanzkontrastmittel angepaßt werden. Die integrierte Steuerung und die
integrierten Akkumulatoren machen jede elektrische Zuleitung zu dem Injektionsgerät
überflüssig. Dies ist deswegen besonderes vorteilhaft, da solche externen Leitungen nur
mit hohem Aufwand gegen die Emission elektromagnetischer Wellen abzuschirmen sind,
da sie sonst eine Beeinträchtigung der Bildrekonstruktion des Magnetresonanztomographen
bewirken würden und zum anderen auch die Mobilität des Injektionsgerätes bei
Ortsveränderungen einschränken würde. Die Akkumulatoren sollten dabei eine
ausreichende Kapazität für mindestens eine Arbeitsschicht aufweisen. Ferner ist bei der
Verwendung von Akkumulatoren vorteilhaft, daß die Spannungsumwandlung von Netz auf
Betriebsspannung und die damit verbundene Emission elektromagnetischer Wellen entfällt.
Im Folgenden soll ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Bezug zu den
angefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Injektionsgerätes mit
Verkleidungsteilen,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Injektionsgerätes in
einer offenen Ansicht ohne Verkleidungsteile,
Fig. 3 einen horizontalen Schnitt durch das Gehäuse des elektrischen Motors und
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des elektrischen Motors mit Gehäuse.
Fig. 1 zeigt das erfindungsgemäße Injektionsgerät in einem Ausführungsbeispiel mit einem
fahrbaren Gestell. Dabei ist eine Gerätesäule 20 auf einem Fußgestell 21 mit Lenkrollen
aufgebaut, so daß sich das Injektionsgerät problemlos bewegen läßt. Im unteren Teil der
Gerätesäule 20 befindet sich das Basisteil 19 des Injektionsgerätes. Im Kopfbereich des
Injektionsgerätes befindet sich der Injektionsteil 18, in dem die Injektionsvorrichtung
untergebracht ist. Am Ende des Injektionsteils 18 befindet sich eine Vorrichtung 4 zur
Aufnahme von Injektionszylindern, die vorteilhafterweise für den Einsatz in der
Hochdruckinjektion ausgebildet ist. Ferner ist ein Bedienungspult 22 mit einer Tastatur
und LCD-Anzeige vorgesehen, welches den Abschluß der Gerätesäule 20 nach oben bildet.
Durch dieses Bedienungspult 22 wird die Ausführung sämtlicher Bedienoperationen, wie
beispielsweise das Füllen und Entlüften des Injektionszylinders, sowie das Erstellen,
Wählen und Abspeichern von Injektionsprogrammen unmittelbar am Injektionsgerät
ermöglicht. Letztere Operationen sowie Start, Unterbrechung und Abbruch der Injektion
können wahlweise auch über eine drahtlose Infrarot-Fernbedienung vom Kontrollraum aus
vorgenommen werden.
Der innere Aufbau des erfindungsgemaßen Injektionsgerätes ist in Fig. 2 gezeigt. Die
allgemeine Funktionsweise des Injektionsgerätes ist wie folgt: In einem Rezipienten der
Vorrichtung 4 ist ein Injektionszylinder, welcher das Injektionsmittel enthält und in
welchem ein Kolben vor- und zurück bewegt werden kann, um dabei das Injektionsmittel
anzusaugen oder zu injizieren, aufgenommen. Ist der Injektionszylinder von der
Vorrichtung 4 aufgenommen, ist der Kolben des Injektionszylinders fest mit der
Kolbenstange 15 der Injektionsvorrichtung des Injektionsgerätes verbunden. Zur Injektion
des Injektionsmittels wird die Kolbenstange mittels eines Antriebes bewegt.
Als Antrieb ist ein elektrischer Motor 5 am Basisteil 19 des Injektionsgerätes vorgesehen.
Diese Anordnung wurde aufgrund der Feldstärke des Streufeldes des Grundfeldmagneten
des Magnetresonanztomographen gewählt, da diese aufgrund von Abschirmmaßnahmen,
wie z. B. verschiedene Arten der magnetischen Flußrückführung oder Aktivschirme, im
Bereich vor der Magnetöffnung am höchsten ist und von dort mit der dritten Potenz
(Dipolfeld) bzw. mit der fünften Potenz (Quadrupolfeld) des Abstandes abnimmt. Das
bedeutet, daß der Injektionsteil durchaus der vollen Feldstärke des Streufeldes ausgesetzt
sein kann, da sich seine Position während der Injektion annähernd in Höhe der
Magnetöffnung befindet, während der Fußbereich des Injektionsgerätes einer geringeren
Feldstärke ausgesetzt ist. Durch diese Anordnung in Verbindung mit der später
erläuterten Abschirmung ist es möglich, einen elektrischen Motor für das Injektionsgerät
zu verwenden, der in das Injektionsgerät integriert ist und dabei auch in einem geringen
Abstand zu einem Magnetresonanztomographen störungsfrei arbeitet. Vorteilhafterweise ist
der Motor ca. 20 cm oberhalb des Bodenbereiches im Inneren der Gerätesäule 20
angeordnet.
Mit Bezug zu den Fig. 3 und 4 wird die zweischalige Abschirmung des elektrischen
Motors 5 erläutert. Das Abschirmgehäuse weist eine innere 2 und eine äußere Schale 3
auf. Die innere Schale 2 umschließt den Motor 5 vollständig bis auf die Öffnung 24 für die
Abtriebswelle 23 des Motors und die Öffnung 25 für die elektrischen Anschlüsse des
Motors 5. Über das innere Gehäuse 2 ist formschlüssig das äußere Gehäuse 3 gesteckt,
welches einzig an der Seite geöffnet ist, an der die Abtriebswelle 23 des Motors 5 aus dem
inneren Gehäuse 2 austritt. Ferner weist auch das äußere Gehäuse die Öffnung 25 für
elektrische Anschlüsse auf. Die innere 2 und äußere Schale 3 besteht aus
Magnetweicheisen vorteilhafterweise aus einem ferromagnetischen Teil. Auf der
Abtriebswelle 23 des Motors 5 ist ein Riemen- oder Zahnriemenrad 8 vorgesehen. Zur
Regulierung der Zahnriemenspannung ist das Abschirmgehäuse 2, 3 des Antriebsmotors 5
in einem seitlich angeordneten Lagerblock 6 drehbar gelagert.
Im Folgenden wird die Übertragung des elektrischen Motorantriebes auf die Kolbenstange
15 mit Bezug zu Fig. 2 erläutert. Die Übertragung der Antriebsleistung des Motors erfolgt
durch formschlüssige und damit schlupffrei arbeitende Übertragungselemente. Um das
Riemenrad 8 auf der Abtriebswelle 23 des Motors 5 ist ein Riemen 9, wie z. B. ein
Zahnriemen, gewickelt. Das andere Ende des geschlossenen Riemens 9 ist um ein
Riemenrad 7 einer Zwischenwelle 14 gewickelt. Anstatt des Riemenantriebs wäre auch ein
Antrieb über eine Welle mit doppelten Winkelgetrieben möglich. Die Lagerung der
Zwischenwelle 14 erfolgt mit Hilfe eines fest mit der Gerätesäule 20 verschraubten
Lagergehäuses. Dabei ist die Drehachse der Zwischenwelle 14 identisch mit einer
Drehachse für die Schwenkbewegung des Injektionsteils 18 gegenüber dem Basisteil 19.
Durch diese Schwenkbewegung kann die Injektionsvorrichtung aus ihrer vertikalen
Stellung, die zum Entlüften des Injektionszylinders benötigt wird, nach beiden Seiten nach
unten geschwenkt werden. Vorteilhafterweise ist eine Schwenkbewegung nach beiden
Seiten um 105° aus der Vertikalen heraus möglich. Durch das Zusammenfallen der
Drehachse der Zwischenwelle und der Drehachse der Schwenkbewegung ist sichergestellt,
daß sich bei einer Schwenkbewegung der Achsabstand von der Abtriebswelle 23 des
Motors 5 und der Zwischenwelle 14 nicht ändert, so daß eine gleichbleibende
Riemenspannung ohne zusätzliche Spannrollen bzw. die Verwendung einer starren
Antriebswelle ohne Längenausgleich möglich wird.
Die Zwischenwelle 14 ist über eine Kupplung 10 mit der Eingangswelle eines
Winkelgetriebes 11 verbunden. Dabei ist die Drehachse dieser Eingangswelle mit der
Drehachse der Zwischenwelle 14 und somit auch mit der Drehachse für die
Schwenkbewegung identisch. Durch die Kupplung 10 kann die Injektionsvorrichtung z. B.
für Wartungs- oder Einstellarbeiten problemlos von der Gerätesäule 20 abgenommen und
wieder angebaut werden. Durch das Winkelgetriebe 11 wird die Drehbewegung der
Zwischenwelle 14 um 90° umgelenkt und anschließend auf eine Gewindespindel 16
übertragen. Als Winkelgetriebe 11 wurde ein Schneckengetriebe gewählt, da sein
Bauvolumen gegenüber einem vergleichbaren Kegelradgetriebe bei einer Untersetzung von
5 : 1 deutlich geringer ausfällt. Die Drehzahlreduktion an dieser Stelle ist aus folgendem
Grund notwendig: Aus Sicherheitsgründen ist der Antrieb so konzipiert, daß der Motor
beim Stillstand des Injektors ein permanentes Haltemoment erzeugt, das den
Antriebsstrang blockiert. Daher bewirkt jede Schwenkbewegung des Injektionsteils 18
innerhalb des Winkelgetriebes 11 eine Abwälzbewegung des Abtriebsrades auf dem
feststehenden Antriebsrad und damit eine Drehbewegung der Gewindespindel 16 mit
entsprechender Kolbenbewegung. Diese Kolbenbewegung sollte wegen des Verlustes von
austretendem Injektionsmittel bzw. dem Ansaugen von Luft (abhängig von der gewählten
Richtung der Schwenkbewegung, durch die der Injektionsteil 18 aus der zum Entlüften des
Injektionszylinders notwendigen vertikalen Stellung entweder in die rechte oder linke
Injektionsstellung gedreht wird), so gering wie möglich sein. Diese Problematik tritt
naturgemäß bei herkömmlichen Injektoren, deren Antriebsmotor im Injektionsteil integriert
ist, nicht auf. Zur Vermeidung störender Kolbenbewegungen beim Schwenken des
Injektionsteils ist daher im Winkelgetriebe 11 ein möglichst großes Untersetzungsverhältnis
zwischen Getriebeein- und -ausgangswelle anzustreben. Beschränkend hierfür ist allerdings
das nötige Gesamtübersetzungsverhältnis, das unter Einbeziehung aller
Übertragungselemente so gewählt werden muß, daß sich die geforderten
Injektionsgeschwindigkeiten mit den zulässigen Motordrehzahlen realisieren lassen. Durch
eine Übersetzung im primären Antrieb (Motor/Zwischenwelle) kann die Untersetzung im
Winkelgetriebe 11 teilweise kompensiert und damit das Gesamtuntersetzungsverhältnis auf
den richtigen Wert gebracht werden. Die Verwendung eines spielarmen
Schneckengetriebes mit einer Untersetzung von 5 : 1 macht es möglich, das erwünschte
Hubvolumen bei der Schwenkung des Injektionsteils um 105° auf einen Wert von 0,2 ml
zu beschränken. Eine Übersetzung im Primärantrieb von 1,64 : 1 sorgt für das richtige
Gesamtübersetzungsverhältnis. Neben dieser rein mechanischen Lösung kann
erforderlichenfalls auch auf eine regelungstechnische Lösungsvariante zurückgegriffen
werden. Hierbei wird die Drehbewegung der Gewindespindel 16 beim Schwenken des
Injektionsteils durch einen Drehwinkelcoder elektronisch erfaßt. Dieses Signal läßt sich
entsprechend auswerten und zur Ansteuerung des Antriebsmotors 5 derart verwenden, daß
die Motorwelle 23 während der Schwenkbewegung unter Berücksichtigung der
Gesamtübersetzung (mit einer vernachlässigbaren Nacheilung) in die zugehörige
Winkelposition nachgeführt wird.
In die Gewindespindel 16 greift eine Spindelmutter ein. Diese Spindelmutter ist fest in eine
axial bewegliche Gleitbrücke 12 eingebaut, die entlang der Führungsstangen 13 geführt
wird. Somit wird die Rotation der Gewindespindel 16 in eine lineare Bewegung der
Gleitbrücke 12 umgesetzt. Mit der Gleitbrücke 12 fest verbunden ist die Kolbenstange 15,
an deren freien Ende sich eine Aufnahme befindet. Hiermit wird der Kolben des
Injektionszylinders bei seinem Ansetzen in die Vorrichtung 4 automatisch mit der
Kolbenstange 15 verbunden und kann in beiden Richtungen axial verschoben werden.
Oberhalb des Antriebsmotors 5 ist die elektronische Steuerung 17 desselben vorgesehen.
Zur Vermeidung von Störungen bei der Bildauswertung des Magnetresonanztomographen
sind aktive Schutzmaßnahmen im Bereich der Steuerelektronik 17 notwendig. Dabei sind
sämtliche Emissionen von elektromagnetischen Wellen im Bereich von 20 bis 60 Mhz
kritisch. Eine Abstrahlung in diesem Frequenzbereich wird von den hochempfindlichen
Empfängerspulen des Bildgebungssystems des Magnetresonanztomographen erfaßt und
erhöht damit den Rauschanteil in der Signalverarbeitung für die Bilddaten. Quellen für
derartige Störimpulse innerhalb der elektronischen Steuerung 17 des Injektors sind die
Oberwellen der Prozessortaktfrequenz und der Motorendstufe. Mit einer zusätzlichen
(EMV-dichten) Kapselung der gesamten Steuerelektronik 17 und der Anordnung
innerhalb der Gerätesäule 20, die einen möglichst großen Abstand zu den
Empfängerspulen des Magnetresonanztomographen sicherstellt, wird der Störeinfluß der
elektronischen Steuerung weitestgehend eliminiert. Zusätzlich kann das Injektionsgerät
durch Betätigung einer speziellen Taste, die sowohl an der Geräte- als auch an der
Fernbedienungstastatur vorgesehen ist, in einen "stand-by"-Modus versetzt werden.
Hierbei werden zunächst automatisch alle aktuellen Injektionsparameter in einem
Hintergrundspeicher abgelegt. Anschließend wird der Prozessortakt ausgeschaltet, so daß
während der Bildauswertung, die entweder vor oder nach erfolgter Injektion des
Injektionsmittels stattfindet, problematische Störsignale völlig auszuschließen sind. Dieser
Zustand kann nach Ablauf einer einstellbaren Wartezeit nach Beendigung der Injektion
auch automatisch über das Betriebsprogramm des Injektors eingeleitet werden. Die
Betätigung einer beliebigen Geräte- oder Fernbedienungstaste aktiviert die
Prozessorsteuerung des Injektionsgerätes wieder und veranlaßt automatisch das Einlesen
der aktuellen Injektionsparameter in den Arbeitsspeicher, so daß ohne Verzögerung mit
dem Gerät weitergearbeitet werden kann.
Zur Gewährleistung einer sicheren bi-direktionalen Datenübertragung zwischen
Fernbedienung und Injektionsgerät unabhängig von seinem jeweiligen Standort können zur
Vermeidung von Abschattungen die Infrarotsignale von der Sende-/Empfangseinheit der
Fernbedienung zunächst auf eine Umsetzerstation übertragen werden, die sich in der
Raummitte des Untersuchungsraumes an der Zimmerdecke befindet, und von dort an das
Injektionsgerät weitergeleitet werden.
Die Energieversorgung des erfindungsgemäßen Injektionsgerätes erfolgt vorteilhafterweise
über Akkumulatoren, deren Kapazität mindestens für einen Injektionsvorgang ausreicht.
Diese Akkumulatoren sind vorteilhafterweise innerhalb der Gerätesäule 20 am Basisteil 19
in unmittelbarer Umgebung des Motors 5 angeordnet.
Claims (16)
1. Injektionsgerät zum Einsatz in der Magnetresonanztomographie mit einem Basisteil (19)
und einem Injektionsteil (18), welcher eine Injektionsvorrichtung (12, 16) mit einem
Betätigungsglied (15) zur Abgabe eines in einem Behälter befindlichen Injektionsmittels
enthält,
dadurch gekennzeichnet,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß das Basisteil (19) von dem Injektionsteil (18) beabstandet ist, so daß bei der Injektion das Magnetfeld des Magnetresonanztomographen am Ort des Basisteils (19) geringer ist als am Ort des Injektionsteils (18),
- - daß als Antrieb für die Injektionsvorrichtung (12, 16) am Basisteil (19) ein elektrischer Motor (5) vorgesehen ist,
- - daß für den Antrieb der Injektionsvorrichtung (12, 16) zwischen dem Motor (5) und der Injektionsvorrichtung (12, 16) Übertragungselemente (9, 7,14) vorgesehen sind und
- - daß ein den elektrischen Motor (5) umgebendes Gehäuse (2, 3) zur Abschirmung magnetische Felder vorgesehen ist.
2. Injektionsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine feste geometrische
Zuordnung zwischen dem Motor (5) und der Injektionsvorrichtung (12, 16) besteht.
3. Injektionsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß das Injektionsteil (18) gegenüber dem Basisteil (19) schwenkbar ist.
4. Injektionsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Übertragungselemente (9, 7, 14) einen Riemen (9) aufweisen.
5. Injektionsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
- - daß der Riemen (9) einerseits am Abtrieb des Motors (5) angreift und andererseits an einer Zwischenwelle (14) angreift und
- - daß das Injektionsteil (18) um die Achse der Zwischenwelle (14) schwenkbar ist.
6. Injektionsgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Zwischenwelle (14) in eine Eingangsseite eines Winkelgetriebes (11) eingreift,
- - daß eine Gewindespindel (16) in eine Ausgangsseite des Winkelgetriebes (11) eingreift,
- - daß eine Spindelmutter (12) im Eingriff mit der Gewindespindel (16) ist und
- - daß die Spindelmutter mit dem als Kolbenstange (15) ausgebildeten Betätigungsglied verbunden ist und dieses zur Abgabe des Injektionsmittels bewegt.
7. Injektionsgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwelle
(14) und die Gewindespindel (16) einen Winkel von 90 Grad einschließen.
8. Injektionsgerät nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Zwischenwelle (14) von einer lösbaren Kupplung (10) unterbrochen ist, so daß die
Injektionsvorrichtung (12, 16) von den Übertragungselementen (9, 7, 14) gelöst werden
kann.
9. Injektionsgerät nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der
Injektionsteil (18) aus der Vertikalen, bei der die Kolbenstange (15) nach oben weist,
derart nach beiden Seiten geschwenkt werden kann, daß die Kolbenstangenachse bis zu 15
Grad aus der Horizontalen nach unten geneigt ist.
10. Injektionsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse aus einer inneren (2) und einer äußeren Schale (3) aus Magnetweicheisen
besteht.
11. Injektionsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (2, 3) aus einem ferromagnetischen Metall besteht.
12. Injektionsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (2, 3) nicht mehr als zwei Öffnungen für die Abtriebswelle des
elektrischen Motors und elektrische Anschlüsse aufweist.
13. Injektionsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die äußere Schale (3) die innere Schale (2) von allen Seiten umschließt, bis auf die
Seite, an der die Abtriebswelle (23) des Motors (5) austritt.
14. Injektionsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß das Injektionsgerät ein fahrbares Gestell aufweist, dessen Fußbereich den Basisteil
bildet und dessen Kopfbereich den Injektionsteil bildet.
15. Injektionsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß am Basisteil (19) benachbart zu dem elektrischen Motor (5) eine Steuerelektronik (17)
vorgesehen ist und daß die Steuerelektronik (17) gegen die Abstrahlung
elektromagnetischer Wellen abgeschirmt ist.
16. Injektionsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Energieversorgung des elektrischen Motors (5) über in das Injektionsgerät
integrierte Akkumulatoren erfolgt.
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