Ein Kühlungsausfall beginnt oft unbemerkt — und kann ohne frühzeitige Erkennung schnell zu einem teuren Problem werden. Wie hoch die Kosten werden, hängt davon ab, wie schnell reagiert wird.
Fällt der Kompressor aus, steigt die Temperatur des Heliums im Magneten allmählich an. Das flüssige Helium verdampft, der Druck steigt und wird über ein Überdruckventil abgebaut. Das entwichene Helium ist unwiederbringlich verloren.
Die Kühlung fällt aus. Als Konsequenz kann der Magnet Helium verlieren. Noch kein kritischer Schaden, aber sofortiger Handlungsbedarf.
Ein Kühlungsausfall beginnt nicht im Magneten — sondern meist auf dem Dach. Die externe Klimaanlage, die den Wasserkühlkreislauf des MRTs mit Kälte versorgt, fällt aus. Das Wasser im Kreislauf erwärmt sich. Überschreitet die Wassertemperatur einen definierten Grenzwert, schaltet sich der Heliumkompressor automatisch ab — zum Selbstschutz.
Die Klimaanlage ist dabei die häufigste Ursache — aber nicht die einzige. Auch verstopfte Filter im Wasserkühlkreislauf, ein Stromausfall oder ein defekter Kompressor selbst können dazu führen, dass der Magnet nicht mehr ausreichend gekühlt wird. Das Ergebnis ist in jedem Fall dasselbe: Der Kaltkopf stoppt, das Helium erwärmt sich.
Ohne Kompressor steht auch der Kaltkopf still. Er kann das Helium im Magneten nicht mehr auf Temperatur halten. Das flüssige Helium beginnt sich langsam zu erwärmen — und dabei allmählich zu verdampfen. Der Druck im Magneten steigt und wird über ein Überdruckventil abgebaut. Das entwichene Helium ist unwiederbringlich verloren.
In dieser Phase ist das Magnetfeld noch intakt. Das MRT läuft — aber der stille Verlust hat bereits begonnen. Je früher der Ausfall erkannt wird, desto geringer der Schaden. Wird innerhalb weniger Stunden reagiert, reicht oft das Nachfüllen von Helium. Bleibt der Ausfall unbemerkt, eskaliert die Situation — Stufe für Stufe.
Mag-Guard erkennt den Ausfall sofort — in dem Moment, in dem der Kompressor stoppt.
Meist die Konsequenz eines länger anhaltenden Kühlungsausfalls. Ein Quench tritt ein: Der Magnet baut schlagartig sein Magnetfeld ab. Dabei geht eine größere Menge Helium verloren. Bei 3T-Geräten geht das gesamte Helium verloren — unabhängig von der vorherigen Füllmenge.
Das starke Magnetfeld eines MRTs wird durch Spulen im Inneren des Magneten erzeugt. In diesen Spulen kreist elektrischer Strom — und bewegte Elektronen erzeugen ein Magnetfeld. Je stärker der Strom, desto stärker das Magnetfeld. Der entscheidende Vorteil: Die Spulen sind supraleitend, das heißt, bei der richtigen Temperatur haben sie keinen elektrischen Widerstand. Der Strom fließt ohne Verluste — dauerhaft.
Für diese Temperatur — −269 °C (4 Kelvin) — sorgt das flüssige Helium im Inneren des Magneten. Fällt die Kühlung aus, erwärmt sich das Helium allmählich. Irgendwann erreichen die Spulen einen Punkt, an dem sie ihre Supraleitfähigkeit verlieren.
Jetzt setzt eine Kettenreaktion ein: Durch den plötzlich auftretenden elektrischen Widerstand entsteht Wärme. Diese Wärme überträgt sich auf das flüssige Helium — es ändert schlagartig seinen Aggregatzustand von flüssig zu gasförmig. Dabei dehnt es sich um den Faktor 700 aus: Aus einem Liter flüssigem Helium werden in Sekundenbruchteilen 700 Liter Heliumgas.
Was dabei passiert, folgt dem Energieerhaltungssatz: Die in den Spulen enthaltene Energie wandelt sich in Wärme um und wird an das umgebende Helium abgegeben. Das Helium ist dabei nicht nur Kühlmittel, sondern auch Puffer: Es nimmt diese Energie auf und verdampft kontrolliert durch das Quenchrohr nach draußen.
Das ist übrigens einer der Gründe, warum ein Magnet stets ein Mindestmaß an Helium enthalten muss. Ohne diesen Puffer würde die freiwerdende Energie direkt in den Spulen verbleiben — sie würden verbrennen, und der Magnet wäre unwiederbringlich verloren.
Dieses Gas sucht sich seinen Weg nach draußen — über das dafür vorgesehene Quenchrohr außen am Gebäude. Erkennbar an der weißen Dampfwolke, die dabei entsteht. Bei 3T-Systemen geht auf diesem Weg 100 % des Heliums verloren — unwiederbringlich.
Bleibt der Quench unbemerkt — nachts oder am Wochenende — beginnt der Magnet ohne Helium zu erwärmen. Dann droht das nächste Szenario: der Thermocycle.
Mag-Guard erkennt den Quench sofort und alarmiert Sie — bevor der Magnet zu warm wird.
Der Quench bleibt unbemerkt. Ohne Helium erwärmt sich der Magnet — bereits nach 2 Stunden kann die kritische Temperatur überschritten werden. Ab diesem Punkt ist ein normales Kaltfahren mit flüssigem Helium nicht mehr möglich. Ein Thermocycle wird nötig: ein langwieriger Prozess, bei dem der Magnet über mehrere Wochen wieder kaltgefahren wird. Das Gerät fällt für Wochen aus.
Je nach Magnettyp und Alter des Geräts kann die kritische Temperatur bereits nach wenigen Stunden ohne Kühlung erreicht werden — in manchen Fällen schon nach 2 Stunden. Die kritische Grenze liegt bei ca. −200 °C. Ab diesem Punkt ist ein normales Befüllen mit flüssigem Helium nicht mehr möglich: Das eingefüllte Helium würde sofort verdampfen und durch das Quenchrohr entweichen.
Ab hier ist ein spezielles Verfahren erforderlich: der Thermocycle. Zunächst wird der Magnet vollständig auf Raumtemperatur aufgewärmt. Dabei werden die äußeren Wände des Heliumkessels sehr kalt — die Gradientenspule ist dabei gefährdet und muss in der Regel entfernt werden, um Schäden zu vermeiden.
Sobald Raumtemperatur erreicht ist, kann damit begonnen werden, das Vakuum neu zu ziehen. Das Vakuum befindet sich in einer Schicht zwischen dem inneren Heliumkessel und der Außenwand des Magneten — es dient dazu, den Magneten thermisch von der Außenwelt zu isolieren und ist Voraussetzung für ein effizientes Kaltfahren.
Dann beginnt das Kaltfahren: Mehrere Kaltköpfe werden parallel eingesetzt. Helium wird in den Magneten gefüllt, verdampft dabei, wird aufgefangen, rückverflüssigt und erneut eingefüllt — ein geschlossener Kreislauf, der den Magneten schrittweise auf −269 °C (4 Kelvin) bringt. Danach kann der Magnet wieder mit flüssigem Helium befüllt und auf Feld gebracht werden.
Der gesamte Vorgang dauert mindestens 4 Wochen. In dieser Zeit sind keinerlei Untersuchungen möglich. Aufgrund der Komplexität, der vielen Spezialgeräte und der Notwendigkeit eines permanent anwesenden Technikers ist ein Thermocycle eine außerordentlich kostspielige Angelegenheit.
Mag-Guard hilft Ihnen, dieses Szenario zu vermeiden.
Wochenende. Ausfall der Klimaanlage auf dem Dach. Durch Zufall wird am Samstag eine Reinigungskraft auf den akustischen Alarm aufmerksam und informiert den Radiologen — dennoch konnte ein Quench nicht mehr verhindert werden.
Reparaturkosten: 88.000 € — plus Ausfallzeiten.
Ohne die schnelle Reaktion der Reinigungskraft wäre der Quench unbemerkt geblieben und hätte zum Erwärmen des Magneten geführt — Thermocycle.
Sobald die Kühlung ausfällt, werden Sie per SMS und E-Mail alarmiert — egal ob Tag, Nacht oder Wochenende. Bevor aus Stufe 1 eine Stufe 3 wird.