MRT nie ohne Külung? Was bei Stromausfall?

Wissenschaft Physik
#1

Mahlzeit!

Ist es tatsächlich so, dass MagnetResonanzTomographie-Anlagen ständig eingeschaltet bleiben müssen, egal wie lange sie (z. B. wochenends in einer ambulant untersuchenden Radiologiepraxis) nicht benutzt werden? Bei 10 kW Standbyleistung, wie man sie auf Wikipedia erfährt, wären das ja an einem Wochenende gleich mal 600 kWh quasi für nichts… Zum Haushaltsstromtarif um die 160 €, das summiert sich ja doch…

Was passiert, wenn die Kühlung mal ausfiele, sei es durch Stromausfall oder gewollte Abschaltung? Ist das Gerät danach hinüber oder würde es nur ewig dauern, die zur Supraleitung nötige Temperatur wieder zu erreichen?

MfG,
Marius

#2

Moin,

Was passiert, wenn die Kühlung mal ausfiele, sei es durch
Stromausfall oder gewollte Abschaltung? Ist das Gerät danach
hinüber oder würde es nur ewig dauern, die zur Supraleitung
nötige Temperatur wieder zu erreichen?

die Kühlung von MRT-Geräten erfolgt nicht mit Strom, sondern mit flüssigem Helium und/oder flüssigem Stickstoff und ist erst mal stomunabhängig.
Wenn so ein Magnet zu warm wird, ist es sehr wahrscheinlich, daß er irreperabel geschädigt wird.
Das mag bei neueren Geräten vielleicht nicht mehr so kritisch sein, bei älteren ist das so.

Der Grund für das ständige Angeschaltet sein ist vielmehr, daß es eine ganze Zeit braucht, bis das Magnetfeld stabil und homogen wird und die Justierung und Feineinstellung des Magnetfeldes sehr aufwändig und zeitintensiv ist.
Zudem kann es passieren, daß die Kommunikation der Rechner mit dem MRT-Gerät zerschossen wird und deren Feinabstimmung kann dann auch mal bummelig einen Tag dauern.
Dieses Wissen hab ich gerade von einem NMRler aus unserem Institut gekriegt, wusste ich vorher auch noch nicht.

Gandalf

#3

Hallo,
Ein Grund könnte natürlich sein, dass du beim An bzw. Abschalten alle Geräte und längeren Leitungen in weitem Umkreis in Sicherheit bringen musst, da es dir handelsübliche Computer schon bei 2Volt Überspannung zerschießt. Auch im Gerät selbst kann eine Überspannung und sehr starke Ströme entstehen. Und wo soll die gesamte Energie aus dem Magnetfeld denn hingehen? Die wird komplett in Wärme umgewandelt oder in die Umgebung Induziert.
Bei den Kosten für einen neuen MRT sind die 160€ nichts.

mfg

#4

Was passiert, wenn die Kühlung mal ausfiele

Dann berichtet das Fernsehen darüber: http://www.youtube.com/watch?v=1R7KsfosV-o

#5

Moin,

Was passiert, wenn die Kühlung mal ausfiele, sei es durch
Stromausfall oder gewollte Abschaltung? Ist das Gerät danach
hinüber oder würde es nur ewig dauern, die zur Supraleitung
nötige Temperatur wieder zu erreichen?

die Kühlung von MRT-Geräten erfolgt nicht mit Strom, sondern
mit flüssigem Helium und/oder flüssigem Stickstoff und ist
erst mal stomunabhängig.

Ja, ist klar, denn mit Strom direkt kann man nichts kühlen… Aber ohne strombetriebenes Kühlaggregat wird das Helium nicht lange kalt und flüssig bleiben…

Wenn so ein Magnet zu warm wird, ist es sehr wahrscheinlich,
daß er irreperabel geschädigt wird.
Das mag bei neueren Geräten vielleicht nicht mehr so kritisch
sein, bei älteren ist das so.

Das hieße ja, dass die Dinger schon in diesem extrem kalten Milieu hergestellt werden und auch so transportiert werden müssen!?

Gruß,
Marius

#6

Tach,

Ja, ist klar, denn mit Strom direkt kann man nichts kühlen…
Aber ohne strombetriebenes Kühlaggregat wird das Helium nicht
lange kalt und flüssig bleiben…

nö, die Magnete lagern in einer Art Thermosgefäß und die flüssigen Kühlgase werden eingefüllt und verdampfen mit der Zeit, müssen also regelmäßig nachgefüllt werden.
Es gibt da verschiedene Systeme.
Kühlaggregate wirst Du aber dort keine finden.

Das hieße ja, dass die Dinger schon in diesem extrem kalten
Milieu hergestellt werden und auch so transportiert werden
müssen!?

Dazu kann ich leider nichts sagen.

Gandalf

#7

Ja, ist klar, denn mit Strom direkt kann man nichts kühlen…
Aber ohne strombetriebenes Kühlaggregat wird das Helium nicht
lange kalt und flüssig bleiben…

nö, die Magnete lagern in einer Art Thermosgefäß und die
flüssigen Kühlgase werden eingefüllt und verdampfen mit der
Zeit, müssen also regelmäßig nachgefüllt werden.
Es gibt da verschiedene Systeme.
Kühlaggregate wirst Du aber dort keine finden.

Wie kommt dann der exorbitante Stromverbrauch zustande? Anschlussleistungen von über 100 kW… Die können doch nicht größtenteils im Kühlgefäß beim Magneten freigesetzt werden, sonst würde ja die Füllung förmlich explodieren!

Gruß,
Marius

#8

Das hieße ja, dass die Dinger schon in diesem extrem kalten
Milieu hergestellt werden und auch so transportiert werden
müssen!?

Bei der Herstellung fließt noch kein Strom durch. Der kommt erst rein, wenn die Spule unter die Sprungtemperatur gekühlt wurde. Danach muss sie ständig gekühlt bleiben um einen Quench zu verhindern. Ich weiß zwar nicht, ob man Kryomagnet auch wieder entladen kann, aber es würde mich sehr wundern, wenn das nicht ginge.

#9

Hallo Marius,

Wie kommt dann der exorbitante Stromverbrauch zustande?
Anschlussleistungen von über 100 kW… Die können doch nicht
größtenteils im Kühlgefäß beim Magneten freigesetzt werden,
sonst würde ja die Füllung förmlich explodieren!

Die Magnete werden mit Strömen im Bereich von 1-10kA betrieben, zwar nur mit kleinen Spannungen, aber die Netzteile machen da schon ein paar Watt Verluste!

Dann ist da noch eine komplexe Regelung für das Magnetfeld.

Und so ein Kompressor für die Gasverflüssigung braucht auch noch etwas Strom…

Und wie auch schon geschrieben wurde, wie bei Messgeräten üblich, ist halt nix mit einschalten und schnell mal messen, das muss sich immer alles schön durchtemperieren, bis das driften stoppt.
die thermischen Zeitkonstanten liegen halt im Bereich von Tagen, also bleibt nur, alles voll durchlaufen zu lassen.
Zudem weiss man auch nie, wann ein Notfall reinkommt!

MfG Peter(TOO)

#10

Moin,

Und so ein Kompressor für die Gasverflüssigung braucht auch
noch etwas Strom…

bei den MRT Geräten bin ich mir nicht 100 %ig sicher, aber bei dem NMR-Geräten, die wir Chemiker nutzen gibt es keinen Kompressor, die wären völlig unrentabel. Um Helium zu verflüssigen brauchts schon einen ordentlichen Kompressor.

Damit es sich rechnet braucht man schon so was
http://www.fkp.tu-darmstadt.de/groups/helium/index.d…

Gandalf

#11

Hallo Gandalf,

Und so ein Kompressor für die Gasverflüssigung braucht auch
noch etwas Strom…

bei den MRT Geräten bin ich mir nicht 100 %ig sicher, aber bei
dem NMR-Geräten, die wir Chemiker nutzen gibt es keinen
Kompressor, die wären völlig unrentabel. Um Helium zu
verflüssigen brauchts schon einen ordentlichen Kompressor.

Normalerweise arbeitet man sowieso zweistufig, Vorkühlung mit flüssigem Stickstoff und Hauptkühlung mit flüssigen Helium. Helium alleine ist zu teuer.
Die Anlage für den flüssigen Stickstoff ist recht kompakt.

Allerdings kommt es sehr auf das MRT an, Geräte bis etwa 0.5 Tesla gibt es auch schon mit Permanentmagneten, da entfällt dann eine Kühlung.
In der normalen Medizin geht es bis etwa 3 Tesla und in der medizinischen Forschung gibt es Geräte bis 7 Tesla.
Je nachdem ist auch die Kühlung recht unterschiedlich.

Manche moderne MRT sollen mit einer jährlichen Nachfüllung mit flüssigen Helium auskommen.

MfG Peter(TOO)

#12

Moin,

Allerdings kommt es sehr auf das MRT an, Geräte bis etwa 0.5
Tesla gibt es auch schon mit Permanentmagneten, da entfällt
dann eine Kühlung.

ne, die Dinger gabs bis ca. 2 Tesla (80 MHz-Geräte)

Aber die sind weitestgehend ausgestorben, weil das fast immer CW-Geräte waren
FT war damals noch nicht drin.

Gandalf

#13

Guten Abend,

Soweit ich weiß trägt der Helium-Kompressor auch beträchtlich zum Lärm in der Röhre bei. Die Spulen bestehen in der Regel aus Niob-Legierungen, ein Quench kann durch das schlagartige Aufheizen zu Phasenumwandlungen im Spulenmaterial führen und somit die Supraleitfähigkeit beeinflussen. Auch neuere Geräte werden nur im Notfall oder wenn es unbedingt notwendig sein sollte (Transport) gequencht, danach dauert das Test- und Kalibrierprozedere bis zu mehreren Tagen, wenn man Pech hat überlebt es die Spule trotzdem nicht. Die Heliumtanks haben alle Überdruckventile, eine Explosion bei einem Quench ist also ausgeschlossen.

Gruß
Felix

#14

Moin,

Soweit ich weiß trägt der Helium-Kompressor auch beträchtlich
zum Lärm in der Röhre bei.

waren das nicht die Gradientenänderungen?

Nach einerm Kompressor klingt es jedenfalls nicht. Und meine Birne war schon mehrfach in einem MRT
Zumal es vor und nach der Messung ruhig ist in der Röhre.

Gandalf

#15

Hallo Felix,

Soweit ich weiß trägt der Helium-Kompressor auch beträchtlich
zum Lärm in der Röhre bei.

Das knattern während der Messung kommt durch die Magnetostriktion zu Stande.
http://de.wikipedia.org/wiki/Magnetostriktion

Dieser Effekt sorgt schon für das unvermeidliche Brummen einfacher guter Transformatoren.

MfG Peter(TOO)

#16

N’Abend,

Stimmt, das typische rhythmische Krachen kommt wohl von den Gradientenfeldern, die die Spulen verformen. Soweit ich mal gehört habe soll die Heliumpumpe wohl auch mit zum Lärmpegel beitragen. Kann aber gerade nichts belegen, vielleicht war das auch Geschwätz. Ich habe noch nie in so einer Röhre drin gelegen, nur öfters daneben gestanden.

Gruß
Felix