CN100501438C - 开放式磁共振成像(mri)磁体系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在医疗成像系统中使用的开放式磁共振成像(MRI)磁体系统(1)。该开放式MRI磁体系统具有两个主线圈单元，这两个主线圈单元分别容纳在第一壳体(2)和第二壳体(3)内并彼此相隔一定的距离。在两个壳体之间设置成像体积(6)，在其中放置要成像的患者。对着成像体积的梯度线圈单元(9，10)设置成靠近两个壳体的每个壳体的一侧。梯度线圈单元(9，10)的功能性连接比如电源输送线(13，14)和冷却流道(15，16)提供在两个壳体中的每个壳体中设置的中央通道(4，5)中。结果，这些功能性连接不减小在成像体积中患者可用的空间。中央通道和在其中提供的电源输送线平行于开放式MRI磁体系统的主磁场的方向，因此限制了施加在电源线上的洛伦兹力。

Description

开放式磁共振成像(MRI)磁体系统
发明领域
本发明涉及开放式磁共振成像(MRI)磁体系统，该MRI磁体系统包括彼此平行延伸并相隔一定的距离并在其间形成了成像体积的第一主要环形的主线圈单元和第二主要环形的主线圈单元、分别容纳第一主线圈单元和第二主线圈单元的第一壳体和第二壳体，至少第一壳体具有中央通道，该开放式MRI磁体系统进一步包括分别与第一主线圈单元和第二主线圈单元关联的第一梯度线圈单元和第二梯度线圈单元，该第一梯度线圈单元和第二梯度线圈单元分别设置在关联的主线圈单元和成像体积之间，每个梯度线圈单元具有功能性连接。
本发明进一步涉及包括开放式磁共振成像(MRI)磁体系统的医疗成像系统。
背景技术描述
如开始段落中所述的开放式MRI磁体系统和医疗成像系统公开在欧洲专利申请EP-A1-0770883中。在这个专利文献中描述的开放式MRI磁体系统具有两个同轴对齐的环形壳体，每个壳体容纳一个浸入在低温流体中的环形超导主线圈单元。一般非永久地磁化的铁磁环位于每个关联的壳体的内角。两个壳体之间的中央设有一个球形成像体积。为能够进行医疗诊断形成患者的图像，这个患者应该位于这个成像体积中。这种开放式MRI磁体系统的开放式结构防止或减少了在使用所谓的封闭式磁体系统时患者更可能发生的幽闭恐怖症感觉，该封闭式磁体系统在单个的管状线圈组件内具有成像体积.尽管两个主线圈单元在成像体积内在它们之间形成能够产生目标(比如在成像体积内的患者)的图像所必需的磁场，但是仍然提供一般非永久地磁化的铁磁环以使在成像体积内的磁场进一步均匀化。
通常，这种开放式MRI磁体系统包括具有功能性连接(例如电连接)的梯度线圈单元。梯度线圈单元一般用于形成可切换的磁场，这种磁场在成像体积内多少具有空间线性，这是本领城的普通技术人员所公知的。通常，功能性连接提供在成像体积内，结果减小了可用于患者的空间。在这方面，通过增加在主线圈单元之间的距离以便增加在成像体积中的可用的空间可以实现这些，但与开放式MRI磁体系统相关的成本也急剧地增加了。
发明概述
本发明的一个目的是提供一种在开始段落中所提及的类型的开放式MRI磁体系统和医疗成像系统，其中提供功能性连接以使目标可用的空间(一般地或者更具体地说是患者可用的空间)最佳化而不需要增加在单元的主线圈之间的距离。
为了实现这一目的，根据本发明的开放式MRI磁体系统的特征在于第一梯度线圈单元的功能性连接中的至少一个功能性连接延伸通过第一壳体的中央通道。
为了实现这一目的，根据本发明的医疗成像系统的特征在于在其中所使用的开放式MRI磁体系统是一种根据本发明的开放式MRI磁体系统.
这样，第一梯度线圈单元的至少一个功能性连接不必穿过在两个壳体之间的空间，由此给目标(比如患者)留下了可用的最大量的空间。这在可用的空间方面和这些功能性连接可能导致的安全性和噪声方面都是有利的。
根据本发明的优选实施例，第一梯度线圈单元的至少一个功能性连接包括给第一梯度线圈单元提供电能的电连接。这样，电连接(例如通过电力线缆实施)与主线圈单元的场线平行。这意味着在操作的过程中作用在电连接上的洛伦兹力(Lorenz force)将几乎为零.这样电连接在操作的过程中仍然保持静止，这就减小了线缆连接器的机械疲劳和对为减小机械限制和噪声而进行的经常性测量的需要。
根据本发明的另一优选实施例，第一梯度线圈单元的至少一个功能性连接包括传输冷却介质以冷却第一梯度线圈单元的冷却连接。除了上文所述的非常有效地利用可用的空间的优点之外，这还具有的附加优点是冷却介质(比如水或空气)能够接近第一梯度线圈单元中央以使这种梯度线圈单元均匀冷却。
为了能够使用较短的功能性连接和尽可能有效地使用可用的空间，第一梯度线圈单元的至少一个功能性连接优选在第一梯度线圈单元背离成像体积的侧面上连接到第一梯度线圈单元.
如果第一梯度线圈单元基本关闭中央通道通向成像体积的侧面，则这个第一梯度线圈单元将能够执行在成像体积内以甚至更佳的方式产生可切换的磁场的任务，这个可切换的磁场在空间上多少是线性的。
由于某些原因，如果第一梯度线圈单元包括具有直径小于10厘米的进一步的中央通道则更加有利.在第一梯度线圈单元中的这种进一步的中央通道有几个有用的应用。例如，激光束可以通过这个进一步的中央通道传输，由此通过激光束可以指到患者身体的某一位置。另一有用的应用涉及使用延伸通过在第一梯度线圈单元中的进一步的中央通道的线缆等第二梯度线圈单元的机械控制.
可取的是，该中央通道具有小于50厘米的直径。中央通道的直径相对较小，因为其中不需要输送患者到成像体积，如在根据EP0 770 883
A1中的开放式MRI磁体系统。这意味着主线圈单元设置得相对接近它的环形轴线，因为在成像体积内形成均匀的磁场更加不困难。仅提供中央通道以容纳功能部件，因此它的直径与中央通道将要容纳的功能部件相适应。
在第一梯度线圈单元为基本盘形时实现了在构造上非常简单的结构。
可替换的是，第一梯度线圈单元可以是基本上圆锥形的。
现在参考附图通过举例描述本发明。
附图1所示为根据本发明的开放式MRI磁体系统的第一优选实施例的示意图，
附图2所示为根据本发明的开放式MRI磁体系统的第二优选实施例的示意图。
实施例的详细描述
附图1示意性地示出了根据本发明的开放式MRI磁体系统的第一优选实施例。开放式MRI磁体系统1是根据本发明的医疗成像系统的一个部件。医疗成像系统的其余部件包括框架、患者支撑单元和控制单元没有在附图1中示出，它们可以是本领域的普通技术人员所公知的通常类型。开放式MRI磁体1在水平和垂直上基本镜面对称，并且包括上壳体2和下壳体3。壳体2，3为主要环形并且每个都具有中央圆柱形通道4，5。这些通道的直径大约为30厘米。在壳体2和3之间设置具有大约40厘米的直径的球形成像体积6。目标比如患者可以置于在两个壳体2和3之间的成像体积6中并能够在其中移动以便能够借助于开放式MRI磁体系统1形成目标的图像。为了这个目的，开放式MRI磁体系统1包括多个线圈单元以在成像体积6内形成适合的磁场。在每个壳体2，3内，设置主线圈单元，在附图1中没有示出这些主线圈单元。在面对的两侧上，壳体2，3每个都具有盘形凹进部分7，8。圆柱形通道4，5与盘形凹进部分7，8开放式连接。在每个盘形凹进部分7，8内，设置梯度线圈单元9，10和RF线圈单元11，12。主线圈单元、梯度线圈单元9，10和RF线圈单元11，12的功能对于本领域的普通技术人员来说都是公知的，因此不再作任何进一步的描述。虽然主线圈单元产生永久性的主磁场，但梯度线圈单元9，10仍然被通以电以形成主磁场梯度。为了这个目的，对于每个梯度线圈单元9，10，电缆13，14连接到关联的梯度线圈单元9，10。电缆13，14连接到梯度线圈单元9，10背离成像体积6的侧面上并自这些点延伸通过平行于它的中心轴线的圆柱形通道4，5。由于这种结构的缘故，电缆平行于主磁场线进行，由此使在操作的过程中作用在电缆上的洛伦兹力几乎为零。这就减小了声噪声并使电缆13，14的机械疲劳更小.除了电缆13，14之外，冷却流道15，16也基本同轴地延伸过平行于磁轴的圆柱形通道4，5。通过这些冷却流道15，16，冷却介质比如水输送到梯度线圈单元9，10和自梯度线圈单元9，10输送出以进行冷却。连接到关联的梯度线圈单元9，10的冷却流道15，16也在梯度线圈单元9，10背离成像体积6的侧面上。由于缆3，4和流道15，16没有一个穿过成像体积6，因此最大量的体积可用于患者，由此允许在壳体2和3之间的相对有限的距离。在这种情况下这个距离大约是45厘米。
如附图2所示的根据本发明的开放式MRI磁体系统21的第二优选实施例在一定程度上对应于附图1的开放式MRI磁体系统1的优选实施例。与开放式MRI磁体系统1类似，开放式MRI磁体系统21包括上壳体22和下壳体23，每个壳体具有圆柱形通道24，25。在壳体22，23之间设置成像体积26，将患者置于成像体积6中。在每个壳体22，23中设置主线圈单元(没有示出)。此外，开放式MRI磁体系统21具有两个梯度线圈单元29，30和主要包围着梯度线圈单元29，30的两个RF线圈单元31，32。梯度线圈单元29，30与RF线圈单元31，32的组件成圆锥形，以及为了能够容纳这些组件，壳体2，3每个都在彼此面对的壳体22，23的侧面上具有圆锥形凹进部分27，28。电缆33，34和冷却流道35，36连接到在它的圆锥形顶部上的梯度线圈单元29，30。正如开放式MRI磁体系统1的盘形梯度线圈单元9，10一样，圆锥形梯度线圈单元29，30关闭在成像体积26的侧面上的中央圆柱形通道24，25。
虽然参考在附图1和2中的具有水平取向与垂直磁场取向的开放式MRI磁体系统已经描述了本发明，但是应该理解的是具有垂直取向与水平磁场取向的MRI磁体系统也被包括在本发明的范围内。
虽然在附图1和2中没有示出，但应该注意使用两个壳体中的至少一个壳体的中央通道作为给RF线圈单元11，12提供能量的RF电缆馈送也可在本发明的范围内。在这个通道内也可以容纳铁垫片或补偿线圈。此外中央通道能够进一步使能唯一附着特征以便于梯度线圈单元附着到关联的壳体。为此在梯度线圈单元和关联的壳体之间可以设置弹性部件。最后，注意中央通道本身也可以用作开放式MRI磁体系统或者更具体地说是梯度线圈单元的冷却管路本身，或者它可以容纳冷却管道以冷却空气。

Claims (8)

1、一种开放式磁共振成像(MRI)磁体系统，包括：彼此平行延伸并相隔一定的距离并在其间形成了成像体积的第一主要环形的主线圈单元和第二主要环形的主线圈单元；分别容纳第一主线圈单元和第二主线圈单元的第一壳体和第二壳体，至少第一壳体具有中央通道，该开放式MRI磁体系统进一步包括：分别与第一主线圈单元和第二主线圈单元关联的第一梯度线圈单元和第二梯度线圈单元，该第一梯度线圈单元和第二梯度线圈单元分别设置在关联的主线圈单元和成像体积之间，每个梯度线圈单元被提供有功能性连接，其特征在于：
该功能性连接包括用于给第一梯度线圈单元提供电能的电连接和用于输送冷却介质以冷却第一梯度线圈单元的冷却连接，
所述第一梯度线圈单元的电连接和冷却连接延伸通过第一壳体的中央通道，
所述电连接被引导与主线圈单元的场线平行。
2、如权利要求1所述的开放式MRI磁体系统，其特征在于第一梯度线圈单元的至少一个功能性连接在第一梯度线圈单元背离成像体积的侧面上连接到第一梯度线圈单元。
3、如权利要求1所述的开放式MRI磁体系统，其特征在于第一梯度线圈单元基本关闭通向成像体积的中央通道的侧面。
4、如权利要求3所述的开放式MRI磁体系统，其特征在于第一梯度线圈单元包括直径小于10厘米的进一步的中央通道。
5、如权利要求1所述的开放式MRI磁体系统，其特征在于该中央通道具有小于50厘米的直径。
6、如权利要求1所述的开放式MRI磁体系统，其特征在于第一梯度线圈单元为基本盘形。
7、如权利要求1所述的开放式MRI磁体系统，其特征在于第一梯度线圈单元为基本圆锥形。
8、一种包括开放式磁共振成像(MRI)磁体系统的医疗成像系统，其特征在于该开放式MRI磁体系统是如权利要求1，2，3，4，5，6或7所述的开放式MRI磁体系统。
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