CN100421618C - 声学阻尼梯度线圈 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种声学阻尼梯度线圈。磁共振成像(MRI)设备包括：一内梯度线圈组件(16)，其邻近患者定位区域(13)；一外梯度线圈组件(14)，其邻近磁体组件(12)；以及一阻尼层(22)，其夹持于该内梯度线圈组件(16)和该外梯度线圈组件(14)之间。
Description
技术领域
总体上，本发明涉及磁共振成像(MRI)系统，更为具体地，本发明涉及包括声学阻尼梯度线圈的MRI系统。
背景技术
常规的MRI设备包括一磁体组件，该磁体组件面向至少一个梯度线圈组件生成磁场，该梯度线圈组件配置为响应该磁场产生磁场梯度。该梯度线圈组件包括多个通常产生三个磁场梯度的线圈，每个线圈以相互垂直的方式定位(例如，沿X、Y和Z轴)。在名为“利用MRI扩容成像的方法和系统(Method and System for Extended Volume Imaging Using MRI)”的美国专利No.6584337中对MRI流程进行了进一步说明，对其全文在此引作参考。
在一个MRI流程中，向该梯度线圈施加一电磁力以使其振动。梯度线圈的振动导致振动声能。通常，该振动声能通过MRI设备传输，从而产生噪声。由梯度线圈的振动产生的噪声可超过环境背景噪声。在MRI流程中产生的过量噪声可令患者不安并使医生和X射线技术员感到不适。
为了降低由梯度线圈的振动产生的噪声量，已在梯度线圈和支撑该梯度线圈的线轴之间设置了橡胶阻尼器。该橡胶阻尼器用作减少从梯度线圈向线轴传输声能。此外，名为“在梯度线圈上具有振动衰减装置的磁共振成像设备(Magnetic Resonance Imaging Apparatus Having Vibration Damping Meanson Gradient Coil)”的美国专利No.5,345,177(‘177专利)公开了置于梯度线圈组件和支撑该梯度线圈的结构之间的振动衰减装置。
此外，名为“具有降低的噪声的核磁共振成像设备(Nuclear MagneticResonance Imaging Apparatus with Reduced Acoustic Noise)”的美国专利No.4,954,781(‘781专利)公开了一种“夹层结构”，其位于将要被检查的身体和主磁体之间。该夹层结构包括由第一和第二夹持部件夹持的粘弹层。
此外，名为“用于磁共振层析设备的降噪结构(Noise ReductionArrangement for a Magnetic Resonance Tomography Apparatus)”的美国专利No.6,107,799(‘799专利)公开了至少一种位于梯度线圈和磁体组件之间的降噪垫。
虽然存在在上述MRI系统内降低噪声量的努力，但是许多MRI系统仍产生令患者和技术人员等不安的噪声水平。从而，就存在有对产生更低噪声的磁共振系统和方法的需求。
发明内容
本发明的一些实施例提供了一种磁共振成像(MRI)设备，其包括：一用于生成磁场的磁体组件；一患者定位区域；一第一梯度线圈组件，其邻近该患者定位区域，并配置为响应磁场的存在而产生磁场强度梯度，其中的磁场是由该磁体组件生成的；一第二梯度线圈组件，其邻近该磁体组件，并配置为阻止由该内梯度线圈组件生成的磁场梯度从MRI设备向往辐射；以及一阻尼层，其夹持在第一和第二梯度线圈组件之间。该阻尼层可包括至少一高模量圆柱，其被夹持在两粘弹层之间。该阻尼层也可包括多个高模量圆柱，从而每个高模量圆柱定位于至少两粘弹层之间。可选择地，该阻尼层可不包括高模量圆柱。
该高模量圆柱可由陶瓷、玻璃丝绕线管(glass filament wound tube)、碳纤维或者任何具有高模量的其他非导电材料组成。每个粘弹层可由橡胶、泡沫塑料或者任何具有显著阻尼系数或粘弹度的其他材料组成。该MRI设备可包括至少一附加阻尼层，其位于第二梯度线圈组件和磁体组件之间。至少一附加阻尼层可置于第一梯度线圈组件和患者定位区域之间。
附图说明
图1显示根据本发明一实施例的磁共振成像(MRI)设备的立体视图。
图2显示沿图1直线2-2的MRI设备局部横截面图。
图3显示根据本发明一实施例的MRI设备制造过程的流程图。
部件列表
磁共振成像(MRI)设备10
磁体组件12
外梯度线圈组件14
内梯度线圈组件16
射频(RF)线圈组件18
患者定位区域13
纵轴20
阻尼层22
高模量圆柱24
外粘弹层26
内粘弹层28
步骤30，32，34，36，38
当结合附图阅读上述概述和下面对本发明一些实施例的具体说明时，将对其有更好的理解。为了图解本发明的目的，在附图中显示一些实施例。然而，应当理解的是，本发明并不局限于附图中的结构和方式。
具体实施方式
图1显示根据本发明一实施例的磁共振成像(MRI)设备的立体视图。MRI设备10包括：磁体组件12，其环绕外梯度线圈组件14；内梯度线圈组件16；和射频(RF)线圈组件18。RF线圈组件18可为一分隔的孤立管，其置于MRI设备10内。患者定位区域13通过MRI设备10的纵轴20在MRI设备10内确定。将阻尼层22置于外梯度线圈组件14和内梯度线圈组件16之间。该阻尼层22可包括一个或者更多高模量圆柱(如图2中所示)。
在运行中，该磁体组件10产生静态磁场，而内梯度线圈组件16生成一磁场梯度，其用于产生磁共振(MR)成像。RF线圈组件18传输射频脉冲并检测从正被成像的对象感应的多个MR信号。外梯度线圈组件14屏蔽或阻止由该内梯度线圈组件16生成的磁场梯度从MRI设备10向往辐射。在成像过程中，置于内梯度线圈组件16和外梯度线圈组件14之间的阻尼层22衰减MRI设备10内产生的振动。更为具体地，该阻尼层22衰减振动声能，并从而衰减噪声，其中的振动声能和噪声是在成像过程中由内梯度线圈组件16和/或外梯度线圈组件14的振动产生的。该噪声衰减量提供了一种更有利患者的系统和磁共振成像方法，其中的噪声是由MRI设备10产生的。
图2显示沿图1直线2-2的MRI设备10的局部横截面图。如上所述，阻尼层22形成于内梯度线圈组件16和外梯度线圈组件14之间。通过环氧胶或其他此类固定剂，可将阻尼层22固结、附着或者固定于内梯度线圈组件16和外梯度线圈组件14上。在阻尼层22中可包括多层。例如，阻尼层22可包括一高模量圆柱24，其夹持于外粘弹层26和内粘弹层28之间。如图2中所示，该内外梯度线圈组件16、14彼此不直接接触。而是，内梯度线圈组件16和外梯度线圈组件14是由阻尼层22分隔的。此外，该阻尼层可包括更多或者更少夹持于粘弹层之间的高模量圆柱24。例如，并非如图2中所示的具有两个粘弹层和一个高模量圆柱，而是该阻尼层22可包括两个高模量圆柱，每个高模量圆柱均置于两粘弹层之间，其中一个粘弹层是两高模量圆柱共有的。可选择地，该阻尼层22可不包括高模量圆柱24。而是，该阻尼层22可由一种或者更多种粘弹材料形成。
粘弹层26和28可为橡胶、泡沫塑料(例如聚酯或聚氨酯泡沫)、各种其他聚合材料或者类似材料。高模量圆柱24可为陶瓷、玻璃丝绕线管、碳纤维等。该阻尼层配置为将高模量圆柱24夹持于粘弹层26和28之间，而有效地衰减内梯度线圈组件16和外梯度线圈组件14之间的振动。已知与单一层或者两具有相同物理性质的相邻层相比，约束层阻尼衰减更多由振动产生的能量，其中将更软层夹持在两更硬层之间，或者将更硬层夹持在两更软层之间。
在成像过程中，内外梯度线圈组件16、14可振动。所得振动的能量是通过MRI设备10传输的。该能量被传入阻尼层22，其吸收振动声能的至少一部分，从而衰减MRI设备10内的振动。因为在阻尼层22内衰减了振动，所以更少振动声能在内外梯度线圈组件16、14中来回传播。也就是说，来自内梯度线圈组件16的振动基本上不传输给外梯度线圈组件14，或者相反，因为该阻尼层22基本上吸收了振动，并且从而基本上降低了声能量或者噪声量，其中的声能和噪声是由所传输的振动在MRI设备10中产生的。
当振动从梯度线圈组件14、16之一传入阻尼层22时，由于梯度线圈组件14、16与阻尼层22具有不同的物理特性的事实，所以在每个梯度线圈组件14、16和阻尼层22之间发生阻抗失配。该振动或者振动声能的传输基本上由阻尼层22吸收。因为内梯度线圈组件16没有任何部分与外梯度线圈组件14直接接触，所以在任一梯度线圈组件14、16内产生的振动基本由阻尼层22吸收并且不在梯度线圈组件14、16之间传输。因为更少的由振动导致的声能在内外梯度线圈组件14、16之间传播，所以该内外梯度线圈组件16、14振动和/或共振得并不像在其间没有置入阻尼层22时那么剧烈。同样，在每个粘弹层26、28和高模量圆柱24之间产生阻抗失配(由于物理特性不同)，从而进一步吸收阻尼层22内的振动声能。从而，由于阻尼层22对振动声能的吸收量，MRI设备10产生更少的噪声。
另外，一阻尼层，如阻尼层22，可定位于内梯度线圈组件16的两侧。此外，一阻尼层，如阻尼层22，可定位于外梯度线圈组件14和磁体组件12之间。
图3显示根据本发明一实施例的MRI设备制造过程的流程图。在步骤30中，将内外梯度线圈固结在圆柱架构内，以形成内外梯度线圈组件。然后，以竖直方式定位该内梯度线圈组件，以使得其一端由水平基础(例如制造设备中的基底)支撑。
在步骤32中，将内梯度线圈组件的第一端固结于外梯度线圈组件的第一端，以使得圆柱腔(或者内部空间)形成于内梯度线圈组件和外梯度线圈组件之间。在该圆柱腔的、邻近水平基础的一端由封闭部件封闭起来，其中封闭部件与内外梯度线圈组件的第一端相连。从而，该圆柱腔可容纳并保持液体材料。
在步骤34中，将液态粘弹材料(例如液态橡胶或泡沫)注入圆柱腔中，即，在内外梯度线圈组件之间确定的内部空间中。可选择地，在将液态粘弹材料注入该圆柱腔之前，可将一高模量圆柱置于该圆柱腔内。该高模量圆柱可定位于该圆柱腔内，以使得内梯度线圈组件和外梯度线圈组件均不与该高模量圆柱接触。在步骤36中，在该圆柱腔内使该粘弹材料固定并硬化，从而形成阻尼层。在步骤38中，内外梯度线圈组件的第二端固结在一起，例如通过另一封闭部件，从而形成于内外梯度线圈组件之间的圆柱腔被密封起来。
从而，通过采用具有整体粘弹层的梯度线圈组件，本发明的实施例降低了在磁共振成像过程中产生的振动声能的量。本发明的实施例可用于所有具有内外组件的梯度线圈，而不考虑每个线圈的形状、尺寸和构成。
虽然参照一些实施例对本发明进行了说明，应当理解的是，在本发明范围内，本领域技术人员可进行各种改变及同等结构替换。此外，在本发明范围内，可进行多种改进以使具体环境或材料适于本发明的示教。从而，本发明并不局限于所公开的具体实施例，而是涵盖落入所附权力要求内的所有实施例。
Claims (10)
1. 一种磁共振成像设备，包括：
内梯度线圈组件，其沿着内梯度线圈组件的水平长度紧邻患者定位区域；
外梯度线圈组件，其沿着外梯度线圈组件的水平长度紧邻磁体组件；以及
阻尼层，其沿着内外梯度线圈组件的水平长度夹持于所述内梯度线圈组件和所述外梯度线圈组件之间，所述阻尼层包括至少两个垂直分离的非接触粘弹层，每个所述粘弹层由橡胶或泡沫至少一种构成，并且至少一个高模量圆柱夹持于所述两个垂直分离的非接触粘弹层之间。
2. 如权利要求1所述的磁共振成像设备，其中所述高模量圆柱包括陶瓷、玻璃丝绕线管和碳纤维中的至少一种材料。
3. 如权利要求1所述的磁共振成像设备，还包括沿着外梯度线圈组件和所述磁体组件的水平长度的至少一附加阻尼层，所述附加阻尼层由位于所述外梯度线圈组件和所述磁体组件之间的泡沫或橡胶至少一种构成。
4. 如权利要求1所述的磁共振成像设备，还包括沿着内梯度线圈组件和所述患者定位区域的水平长度的至少一附加阻尼层，所述附加阻尼层由位于所述内梯度线圈组件和所述患者定位区域之间的泡沫或橡胶至少一种构成。
5. 如权利要求1所述的磁共振成像设备，其中所述阻尼层包括多个高模量圆柱，并且其中每个所述多个高模量圆柱位于由泡沫或橡胶至少一种构成的至少两垂直分离的非接触的粘弹层之间。
6. 如权利要求1所述的磁共振成像设备，其中所述内梯度线圈组件响应磁场的存在而生成一磁场梯度，其中的磁场是由所述磁体组件生成的；并且其中所述外梯度线圈组件屏蔽由所述内梯度线圈组件生成的磁场梯度以免从该磁共振成像设备向外辐射。
7. 一种制造磁共振成像设备的方法，包括：
在第一梯度线圈组件和第二梯度线圈组件之间形成一空间；
将由泡沫或橡胶至少一种构成的液态粘弹材料注入该空间内之前，将至少一高模量圆柱定位在该空间中；
为了在该第一梯度线圈组件和该第二梯度线圈组件之间沿着空间的水平长度形成垂直分离的阻尼层，使该液态粘弹材料在该空间内固化，其中阻尼层包括夹持于至少两个垂直分离的非接触粘弹层之间的至少一高模量圆柱，每个所述粘弹层由泡沫或橡胶至少一种构成。
8. 如权利要求7所述的方法，其中所述高模量圆柱是至少陶瓷、玻璃丝绕线管和碳纤维中的一种。
9. 如权利要求7所述的方法，还包括在所述注入步骤前，将多个高模量圆柱定位在该空间中，使得每个所述多个高模量圆柱不直接接触另一个高模量圆柱、第一梯度线圈和第二梯度线圈。
10. 一种磁共振成像设备，包括：
构造成用于生成磁场的磁体组件；
患者定位区域；
第一梯度线圈组件，其沿着第一梯度线圈组件的长度紧邻所述患者定位区域，其构造成响应由所述磁体组件产生的磁场的存在而生成磁场梯度；
第二梯度线圈组件，其沿着第一梯度线圈组件的长度紧邻所述磁体组件，其构造成用于屏蔽由所述第一梯度线圈组件生成的磁场梯度以免从该磁共振成像设备向外辐射；以及
阻尼层，其沿着所述第一和第二梯度线圈组件的长度夹持于所述第一和第二梯度线圈组件之间，其中所述阻尼层包括夹持于所述两个垂直分离的非接触粘弹层之间的至少一高模量圆柱，所述非接触粘弹层由泡沫或橡胶至少一种构成。
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