1. Integratie uitdagingen
van
Magnetic Resonance Imaging Systemen
-
Case St d
C Study
Mark van Helvoort
Philips Healthcare, Magnetic Resonance Imaging
May 25, 2010
2. Disclaimer
• Deze presentatie heeft tot doel discussie op te wekken en mag niet
p p g
gezien worden als een officiele uiting van het Philips beleid.
Philips Healthcare, Magnetic Resonance Imaging, Mark van Helvoort, May 25, 2010 2
3. Magnetic Resonance Imaging
g g g
• Wat willen onze klanten?
• Wat is daarvoor nodig?
Philips Healthcare, Magnetic Resonance Imaging, Mark van Helvoort, May 25, 2010 3
4. Systeemontwikkeling – waterval-model
y g
1 a 2 jaar
‘Product proposal’ ‘Validation and transfer’
‘Definition’ ‘Verification’
‘Design & Implementation’
Philips Healthcare, Magnetic Resonance Imaging, Mark van Helvoort, May 25, 2010 4
5. Early supplier involvement & Early integration
y pp y g
• Waterval-model (V-model)
( ) • Spiraalmodel
p
– Eenvoudig – Leercurve voor systeemhuis en
– Goede weergave systeem ‘rijpheid’ leverancier
– Vereist perfecte specificatie – Feitelijke gang van zaken op
– Lange tijd tussen specificatie en componentniveau
• Hoge innovatiegraad
integratie (test)
• Niet op voorhand kwantificieerbare
interacties
1 a 2 jaar
Feasibility Model
y
Functional Model
Prototype
PreProduction Model
Product Model
Philips Healthcare, Magnetic Resonance Imaging, Mark van Helvoort, May 25, 2010 5
6. Case study: voeding voor RF spoelen
y g p
• Trend: vermogensvraag RF spoelen neemt toe
• P bl
Probleem: spanningszwaai over voedingskabel
i i di k b l
∆V = ∆I * R
RF spoel
Philips Healthcare, Magnetic Resonance Imaging, Mark van Helvoort, May 25, 2010
7. Vorige g
g generatie scanners
Techniekruimte
kast PS
tafel
magneet
Onderzoeksruimte RF spoel
Philips Healthcare, Magnetic Resonance Imaging, Mark van Helvoort, May 25, 2010
8. Huidige g
g generatie scanners
Techniekruimte
kast
PS
tafel
magneet
Onderzoeksruimte RF spoel
Philips Healthcare, Magnetic Resonance Imaging, Mark van Helvoort, May 25, 2010
9. Volgende g
g generatie scanners
Techniekruimte
PS
kast
PS
tafel
magneet
Onderzoeksruimte RF spoel
Philips Healthcare, Magnetic Resonance Imaging, Mark van Helvoort, May 25, 2010
10. Volgende g
g generatie scanners
• Wensen/eisen vanuit Operatie
• H dh f h idi l
Handhaaf huidige leverancier(s)
i ( ) PS
• Voeding is geen core: black box
(Commericial Of The Shelf)
• Plaatsing op magneet
PS
tafel
magneet
Onderzoeksruimte RF spoel
Philips Healthcare, Magnetic Resonance Imaging, Mark van Helvoort, May 25, 2010
11. Early Supplier Involvement –
y pp
Analyse huidige voeding
• Leverancier
• Levensduur van ventilatoren is beperkt
• Ventilatoren in MR toepassing slijten sneller dan gebruikelijk
• Hypothese Philips
• Ventilatoren slijten sneller in een magneetveld
Philips Healthcare, Magnetic Resonance Imaging, Mark van Helvoort, May 25, 2010 11
12. Volgende g
g generatie scanners
• Wensen/eisen
• H dh f h idi l
Handhaaf huidige leveranciers
i PS
• Voeding is geen core: black box
(Commercial Of The Shelf)
• Plaatsing op magneet
• Integratie in tafel
PS
PS
tafel
magneet
Onderzoeksruimte RF spoel
PS
Philips Healthcare, Magnetic Resonance Imaging, Mark van Helvoort, May 25, 2010
13. Volgende g
g generatie scanners
• Integratie in tafel
• B t k tafel-leverancier
Betrek t f l l i
• Volume beperking
• hogere vermogensdichtheid
• Schakelende voeding
PS
tafel
magneet
Onderzoeksruimte RF spoel
PS
Philips Healthcare, Magnetic Resonance Imaging, Mark van Helvoort, May 25, 2010
14. Intermezzo - Magnetic Resonance Imaging
g g g
Z
NET MAGNETISATION
Y
X
Pulse sequence MR Response Contrast
B1: 27 uT B0: 1.5T 3.5 fT – 35 nT
Gradient: 80 mT/m
Philips Healthcare, Magnetic Resonance Imaging, Mark van Helvoort, May 25, 2010 14
15. Intermezzo - Magnetic Resonance Imaging
g g g
Externe
storing
MR Response “Zipper” artefact
Zipper
3.5 fT – 35 nT
= ruis
Oude paradigma: geen schakelende elektronica in de onderzoeksruimte
Philips Healthcare, Magnetic Resonance Imaging, Mark van Helvoort, May 25, 2010 15
16. Specificatie p
p probleem
• Kwantificatie toelaatbare emissieniveau
– Vertalen van MR Image Quality naar elektrische specificatie
– In-sourcing van Philips Apptech mensen en materiaal
– Nauwe samenwerking met IQ specialist
g p
• Specificatie: EM emissie 100 dB lager dan IEC eisen
Alleen mogelijk met extra afscherming
Philips Healthcare, Magnetic Resonance Imaging, Mark van Helvoort, May 25, 2010 16
17. Volgende g
g generatie – ‘product p p
p proposal’
• Handhaaf huidige leveranciers
•I t
Integratie in tafel
ti i t f l
• Schakelende voeding
• EMC afscherming
PS
tafel
magneet
Onderzoeksruimte RF spoel
PS
Philips Healthcare, Magnetic Resonance Imaging, Mark van Helvoort, May 25, 2010
18. ‘Product Proposal’
p
• Handhaaf huidige leveranciers
“Proof of Principle”
p
•I t
Integratie in tafel
ti i t f l
→ eerste integratie
• Schakelende voeding
• EMC afscherming
Feasibility Model
Philips Healthcare, Magnetic Resonance Imaging, Mark van Helvoort, May 25, 2010
19. ‘Definition’ - Uitdagingen
g g
• Combineren ventilatoren van voeding en behuizing?
• Wi k de b h i i ontwerpen?
Wie kan d behuizing t ?
• Kan alumium voor de behuizing gebruikt worden?
• Wie kan de samengestelde voeding testen ?
• Kan het interfacebord geintegreerd worden in de samenstelling?
Philips Healthcare, Magnetic Resonance Imaging, Mark van Helvoort, May 25, 2010
20. ‘Definition’ - Uitdagingen
g g
• Combineren ventilatoren van voeding en behuizing?
• Wi k d b h i i ontwerpen?
Wie kan de behuizing t ?
• Kan alumium voor de behuizing gebruikt worden?
• Wie kan de samengestelde voeding testen ?
• Kan het interfacebord geintegreerd worden in de samenstelling?
• Ja!
• Commercial Of The Shelf
• Customized Of The Shelf
Philips Healthcare, Magnetic Resonance Imaging, Mark van Helvoort, May 25, 2010
21. ‘Definition’ - Uitdagingen
g g
• Combineren ventilatoren van voeding en behuizing?
• Wi k de samengestelde voeding ontwerpen?
Wie kan d t ld di t ?
• Kan alumium voor de behuizing gebruikt worden?
• Wie kan de samengestelde voeding testen ?
• Kan het interfacebord geintegreerd worden in de samenstelling?
• Geen van de partijen alleen
• Aanpak: co-development
co development
• Regie en EMC ontwerp in huis
• Insourcing mechanica design (Philips Apptech)
• Outsourcing mechanica engineering en modelbouw (Inno)
Philips Healthcare, Magnetic Resonance Imaging, Mark van Helvoort, May 25, 2010
22. ‘Definition’ - Uitdagingen
g g
• Combineren ventilatoren van voeding en behuizing?
• Wi k de samengestelde voeding ontwerpen?
Wie kan d t ld di t ?
• Kan alumium voor de behuizing gebruikt worden?
• Wie kan de samengestelde voeding testen ?
• Kan het interfacebord geintegreerd worden in de samenstelling?
• Aanpak
• Inno: aluminium of messing maakt geen verschil in ontwerp
• Bouw functioneel model met aluminium
• Outsourcing onderzoek naar metalurgische aspecten (Apptech)
Philips Healthcare, Magnetic Resonance Imaging, Mark van Helvoort, May 25, 2010
23. ‘Definition’ - Uitdagingen
g g
• Combineren ventilatoren van voeding en behuizing?
• Wi k de samengestelde voeding ontwerpen?
Wie kan d t ld di t ?
• Kan alumium voor de behuizing gebruikt worden?
• Wie kan de samengestelde voeding testen ?
• Kan het interfacebord geintegreerd worden in de samenstelling?
• Aanpak
• Standaard meetapparatuur is niet toereikend
• Verificatie en validatie door MR op systeemniveau
• Testen kale voeding door Astec in vastgelegde opstelling
(verhoogd reproduceerbaarheid)
• Procescontrole bij Inno
Philips Healthcare, Magnetic Resonance Imaging, Mark van Helvoort, May 25, 2010
24. ‘Definition’ - Uitdagingen
g g
• Combineren ventilatoren van voeding en behuizing?
• Wi k de samengestelde voeding ontwerpen?
Wie kan d t ld di t ?
• Kan alumium voor de behuizing gebruikt worden?
• Wie kan de samengestelde voeding testen ?
• Kan het interfacebord geintegreerd worden in de samenstelling?
• Ja
• Met passen en meten
• En 2 extra leveranciers
Philips Healthcare, Magnetic Resonance Imaging, Mark van Helvoort, May 25, 2010
25. ‘Definition’ - Resultaat
• Behuizing voldoet niet
• ASIC met beperkte functionaliteit
tb kt f ti lit it
Functional Model
Philips Healthcare, Magnetic Resonance Imaging, Mark van Helvoort, May 25, 2010
26. ‘Design & implementation’ - Uitdagingen
g p g g
• Behuizing voldoet niet
•MMessing i
i i.p.v. aluminium
l i i
• Dichten van kieren en gaten
• Andere montage ventilatoren
• Aanpassen regelbereik voeding
Philips Healthcare, Magnetic Resonance Imaging, Mark van Helvoort, May 25, 2010
27. ‘Design & Implementation’ - Resultaat
g p
• Behuizing voldoet niet
•MMessing i
i i.p.v. aluminium
l i i
• Dichten van kieren en gaten
• Andere montage ventilatoren
• Aanpassen regelbereik voeding
Prototype
Philips Healthcare, Magnetic Resonance Imaging, Mark van Helvoort, May 25, 2010
28. ‘Verification’
• Verschil tussen ‘instelbaar’ en ‘programmeerbaar’
•O
Opgelost met firmware-update in voeding
l t t fi d t i di
• Klaar voor serie-productie!
PreProduction Model
Philips Healthcare, Magnetic Resonance Imaging, Mark van Helvoort, May 25, 2010
29. ‘Transfer’
• Verwachte productie-looptijd: 4 jaar (typisch 7 jaar, varieert 1 .. 30 jaar)
•S i l
Service leveringen: 10 j
i jaar na l t t reguliere l
laatste li levering
i
• Onderhoudsperiode: 14 jaar
Product Model
Philips Healthcare, Magnetic Resonance Imaging, Mark van Helvoort, May 25, 2010
30. En verder .. CSI
• Europees project: Central nervous Study Imaging
•PPrecompetitief
titi f
• Doel
• Miniaturisatie RF spoel electronica
• Nieuwe power architectuur
RF spoel
Research result: 90-element in a 96 channel system
R h lt 90 l ti h l t
[Wiggins, C. et al, ISMR13:671, 2005]
PS
Philips Healthcare, Magnetic Resonance Imaging, Mark van Helvoort, May 25, 2010
31. En verder .. CSI
• Tussentijds resultaat Product
• ‘P i t of l d’ regeling i spoel
‘Point f load’ li in l
• Vereenvoudigde voeding Voorontwikkelmodel
• Verwachting slechts 1 a 2 iteraties
voor 2de generatie voeding
Philips Healthcare, Magnetic Resonance Imaging, Mark van Helvoort, May 25, 2010
32. Conclusie
• Problemen
– Maken dekkende specificatie door systeemhuis lastig
– Interpreteren specificatie door leverancier vereist veel kennis
– V ll di t t d
Volledig testen door l
leverancier vaak niet mogelijk
i k i t lijk
• Oplossingen
– Early involvement & early integration
• Grote wijzigingen vroeg in het traject, later alleen kleine
– Combineer kennis van jezelf en toeleveranciers
– Goede communicatie tussen alle partijen
– Bereidheid van allen om problemen op te lossen
Essentie: ‘Samen leren’ & ‘Lange termijn relatie’
Philips Healthcare, Magnetic Resonance Imaging, Mark van Helvoort, May 25, 2010 32
33. Met dank aan:
• De betrokken leveranciers
– Apptech EMC, Mechanica en Metallurgie
– Arcotronics (Kemet)
– A t (Emerson)
Astec (E )
– Inno Assembly & Inno Metaal
– NEC
– Neways Advanced Applications
• Mijn Healthcare collega’s
collega s
– Het Power Supply Design Team
– Ad Machielsen & Filip Vugts
– Bert de Vries, Erik Heerkens & Wim Evers
Philips Healthcare, Magnetic Resonance Imaging, Mark van Helvoort, May 25, 2010 33
34. Discussie
Philips Healthcare, Magnetic Resonance Imaging, Mark van Helvoort, May 25, 2010 34
38. Key products and service of Philips Healthcare
yp p
Providing comprehensive support
Philips Healthcare, Magnetic Resonance Imaging, Mark van Helvoort, May 25, 2010