CN101216540B - 磁共振成像装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磁共振成像装置，用于防止倾斜磁场线圈的辐射热向受到影响的部位进行传导，为此，本发明的磁共振成像装置具备：静磁场磁铁，产生静磁场；倾斜磁场线圈组件，产生用来与上述静磁场重叠的倾斜磁场；匀磁组件，为了调整上述静磁场，配置于上述静磁场磁铁和上述倾斜磁场线圈组件之间；热屏蔽部件，设置于上述倾斜磁场线圈组件和上述匀磁组件之间，屏蔽来自上述倾斜磁场线圈组件的辐射热。

Description

磁共振成像装置

本申请基于2007年1月5日提交的日本专利申请第2007-000699号，并要求享受其优先权，后一份申请以引用方式全部并入本申请。 

技术领域

本发明涉及一种磁共振成像(MRI)装置，具备通过通电而产生倾斜磁场的倾斜磁场线圈。背景技术

一般来说，MRI装置在被检测者进入的空间和倾斜磁场线圈之间配置圆筒形的绕线管。利用该绕线管，来防止被检测者直接接触倾斜磁场线圈(例如，参见日本特开平8-196518号公报)。 

但是，近年来的MRI装置在倾斜磁场线圈中流动的电流有所增大。其结果为，因通电导致的在倾斜磁场线圈中产生的辐射热也增大。因此，存在因上述的辐射热而致使绕线管发热并且绕线管温度变高的担心，有可能给被检测者带来不舒服感。 

特别是，就近些年的MRI装置而言，为了改善被检测者的舒适感，希望将送入患者的开口直径扩大。为了它的实现，缩减了倾斜磁场线圈和绕线管之间的分离距离，易于因来自倾斜磁场线圈的辐射热而使绕线管温度变高。 

另外，在MRI装置中，有时在静磁场磁铁和倾斜磁场线圈之间配置用来调整静磁场均匀性的铁垫片(Shim)。若该铁垫片因来自倾斜磁场线圈的辐射热而变热，则铁垫片带给静磁场的影响产生变化，存在静磁场均匀性出现变动的担心。 

发明内容

因为这种情况，所以希望防止倾斜磁场线圈的辐射热向因此而受到影响的部位进行传导。 

本发明第1方式的磁共振成像装置具备：静磁场磁铁，产生静磁场；倾斜磁场线圈组件，产生用来与上述静磁场重叠的倾斜磁场；匀磁组件，为了调整上述静磁场，配置于上述静磁场磁铁和上述倾斜磁场线圈组件之间；热屏蔽部件，设置于上述倾斜磁场线圈组件和上述匀磁组件之间，屏蔽来自上述倾斜磁场线圈组件的辐射热。 

本发明第2方式的磁共振成像装置具备：静磁场磁铁，产生静磁场；倾斜磁场线圈组件，产生用来与上述静磁场重叠的倾斜磁场；发送线圈，发送高频脉冲；热屏蔽部件，设置于上述倾斜磁场线圈组件和上述发送线圈之间，屏蔽来自上述倾斜磁场线圈组件的辐射热，并且屏蔽上述高频脉冲。 

本发明的其它目的和优点将在下面的详细说明部分中列出，并且，它们根据说明部分也将是显而易见的，或者可以通过实施本发明来获悉。本发明的目的和优点可以借助于下面具体给出的手段和组合方式来实现和获得。 

附图说明

附图是说明书的一部分，它们示出了本发明当前的优选实施例，并且，与上面给出的概要说明和下面给出的优选实施例详细说明一起，阐明本发明的原理。 

图1是表示本发明一个实施方式所涉及的磁共振成像装置(MRI装置)结构的附图。 

图2是详细表示从图1中的Z方向看上去时的倾斜磁场线圈组件2外围结构的平面图。 

图3是图2中的A-A向剖面图。 

图4是表示热屏蔽部件12、13结构例的附图。 

具体实施方式

下面，参照附图，对于本发明的一个实施方式进行说明。 

图1是表示本实施方式所涉及的磁共振成像装置(MRI装置)100结构的附图。MRI装置100具备静磁场磁铁1、倾斜磁场线圈组件2、倾斜磁场电源3、卧铺4、卧铺控制部5、体线圈6、发送部7、接收线圈8、接收部9及计算机系统10。 

静磁场磁铁1形成中空的圆筒形，在内部的空间里产生同样的静磁场。作为该静磁场磁铁1，例如使用永久磁铁或者超导磁铁等。 

倾斜磁场线圈组件2形成中空的圆筒形，配置于静磁场磁铁1的内侧。倾斜磁场线圈组件2组合有与相互正交的X、Y、Z各轴对应的3种线圈。倾斜磁场线圈组件2其上述的3种线圈从倾斜磁场电源3分别接受电流供应，产生磁场强度沿X、Y、Z各轴产生倾斜的倾斜磁场。还有，Z轴方向例如设为和静磁场方向相同的方向。X、Y、Z各轴的倾斜磁场例如分别对应于切片选择用倾斜磁场Gs、相位编码用倾斜磁场Ge及读出用倾斜磁场Gr。切片(Slice)选择用倾斜磁场Gs用于任意决定拍摄断面。相位编码用倾斜磁场Ge用于按照空间位置对磁共振信号的相位进行编码。读出用倾斜磁场Gr用于按照空间位置对磁共振信号的频率进行编码。 

被检测体200在搭载到卧铺4的平板41上的状态下，被送入倾斜磁场线圈组件2的空洞(拍摄口)内。卧铺4由卧铺控制部5进行驱动，使卧铺4按其长度方向及上下方向进行移动。通常，设置卧铺4以使该长度方向和静磁场磁铁1的中心轴平行。 

体线圈(发送RF线圈)6配置于倾斜磁场线圈组件2的内侧。体线圈6从发送部7接受高频脉冲的供应，产生高频磁场。 

发送部7将与拉莫尔频率对应的高频脉冲发送给体线圈6。 

接收线圈8配置于倾斜磁场线圈组件2的内侧。接收线圈8接收 因上述高频磁场的影响而从被检测体放射的磁共振信号。来自接收线圈8的输出信号被输入接收部9。 

接收部9根据来自接收线圈8的输出信号，生成磁共振信号数据。 

计算机系统10具有接口部101、数据采集部102、重新构成部103、存储部104、显示部105、输入部106及控制部107。 

在接口部101上，连接倾斜磁场电源3、卧铺控制部5、发送部7、接收线圈8及接收部9等。接口部101用来输入输出在这些连接的各单元和计算机系统10之间收发的信号。 

数据采集部102通过接口部101采集从接收部9输出的数字信号。数据采集部102将所采集的数字信号，也就是磁共振信号数据存储于存储部104中。 

重新构成部103对存储部104中所存储的磁共振信号数据，执行后处理，也就是傅里叶变换等的重新构成，并求取被检测体200内期望核自旋的频谱数据或图像数据。 

存储部104按每名患者存储磁共振信号数据和频谱数据或图像数据。 

显示部105在控制部107的控制之下显示频谱数据或图像数据等的各种信息。作为显示部105，可以利用液晶显示器等的显示设备。 

输入部106接受来自操作员的各种指令和信息输入。作为输入部106，可以适当利用鼠标或跟踪球等的指示设备、模式切换开关等的选择设备或者键盘等的输入设备。 

控制部107具有未图示的CPU或存储器等，为了实现众所周知的MRI装置具备的众所周知的功能，总体控制MRI装置100的各单元。 

图2及图3是详细表示倾斜磁场线圈组件2外围结构的附图，图2是从Z方向看到的平面图，图3是图2中的A-A向剖面图。还有，在图3中，各单元内部结构的图示予以省略，只表示出截面的轮廓。 另外，图2及图3所示的要件一部分在图1中省略了图示。再者，在图2及图3中，夸大表示出一部分要件的厚度，并且各要件的厚度比例和实际有所差异。 

倾斜磁场线圈组件2是所谓的主动屏蔽式倾斜磁场线圈(activelyshielded gradient coil：ASGC)。如图3所示，倾斜磁场线圈组件2具有从内圆方按顺序叠层了主线圈层21、垫片层22、屏蔽层23及冷却层24的结构。 

主线圈层21将与X、Y、Z各轴对应的上述3种线圈(X-主线圈、Y-主线圈、Z-主线圈)用树脂模制成圆筒状，来形成。 

在垫片层22上，在沿Z轴排列的状态下，用树脂来模制为圆筒状以形成图2所示的多个垫片空穴22a及多个冷却管22b。垫片空穴22a是沿X轴的细长空间，在其内部适当配置未图示的铁垫片。在冷却管22b内，流动用来冷却倾斜磁场线圈组件2的冷却液。 

屏蔽层23接受来自倾斜磁场电源3的电流供应，并且用树脂来模制为圆筒状以形成产生下述磁场的3种屏蔽线圈(X-屏蔽线圈、Y-屏蔽线圈、Z-屏蔽线圈)，该磁场用来屏蔽来自主线圈层21的泄漏磁场。 

冷却层24在沿Z轴排列的状态下，用树脂来模制为圆筒状以形成图2所示的多个冷却管24a。在冷却管24a内，流动用来冷却倾斜磁场线圈组件2的冷却液。 

还有，倾斜磁场线圈组件2的各层既可以分别形成，也可以用树脂进行整体模制来形成。 

倾斜磁场线圈组件2由在静磁场磁铁1的两侧端部分别安装了2个的支承组件15来支承。而且，倾斜磁场线圈组件2利用支承组件15和在倾斜磁场线圈组件2的两侧端部分别安装了4个的调节组件16，在和静磁场磁铁1之间形成空间。在该空间内，铁垫片14安装于静磁场磁铁1中，进行适当配置。 

在倾斜磁场线圈组件2的内侧，在和倾斜磁场线圈组件2的内面之间形成空间的状态下配置圆筒形的绕线管11。绕线管11例如采用玻璃环氧树脂来形成。体线圈6安装到绕线管11的内面上。 

倾斜磁场线圈组件2配置于静磁场磁铁1的内侧表面和绕线管11的外侧表面之间形成的空间内。该空间为真空。 

在倾斜磁场线圈组件2上，分别安装热屏蔽部件12、13，使之覆盖其内面及外面的整个面。还有，热屏蔽部件12、13不需要一定覆盖倾斜磁场线圈组件2内面及外面的整个面，例如也可以构成为，在端部等的一部分上不覆盖倾斜磁场线圈组件2的表面。 

在热屏蔽部件12、13中，为了屏蔽倾斜磁场线圈组件2的辐射热，使用反射远红外线的材料。因此，在热屏蔽部件12、13中，例如可以使用金属性的材料。但是，优选的是，热屏蔽部件12、13对倾斜磁场脉冲是透明的，以使由倾斜磁场线圈组件2产生的脉冲磁场而产生的涡电流不流过。在作为热屏蔽部件12、13使用金属性的材料时，通过充分增大其电阻，就可以对小于等于倾斜磁场脉冲频率的频率成为透明。具体而言，可以使热屏蔽部件12、13的厚度，小于等于与倾斜磁场脉冲的最大频率对应的集肤深度。众所周知，倾斜磁场脉冲的频率例如最高是200KHz左右，并且与该频率对应的集肤深度是约250μm。从而，可以使用厚度小于等于250μm的金属片，来作为热屏蔽部件12、13。另一方面，热屏蔽部件12、13如果使其厚度大于等于与磁共振频率对应的集肤深度，则还能够作为高频屏蔽部件(RF屏蔽部件)来共同使用。例如，静磁场的强度为1.5T时的磁共振频率是64MHz。众所周知，与该磁共振频率对应的集肤深度是约8μm。从而，在上述条件的情况下，通过使用厚度大于等于8μm的金属片，热屏蔽部件12、13还能够作为RF屏蔽部件来发挥作用。但是，虽然用来作为RF屏蔽部件使之发挥作用的金属片厚度在理论上可以设为集肤深度，但是实际上为了可靠实现作为RF屏蔽 部件的功能，优选的是，设为集肤深度的3倍厚度。从而，在上述条件的情况下，优选的是，使用厚度大于等于24μm的金属片。再者，如果确保余量，使用了厚度为30～50μm左右的金属片，则热屏蔽部件12、13作为RF屏蔽部件良好地发挥作用。 

还有，应由热屏蔽部件12、13屏蔽的RF脉冲例如在体线圈6上产生。因此，只要热屏蔽部件12作为RF屏蔽部件良好地发挥作用，就不需要将热屏蔽部件13作为RF屏蔽部件使之发挥作用。因此，在MRI装置100中，热屏蔽部件12的厚度是作为RF屏蔽部件良好地发挥作用的厚度，热屏蔽部件13与热屏蔽部件12相比进一步减小了厚度。 

还有，有时只采用厚度满足上述条件的金属片，无法充分屏蔽倾斜磁场线圈组件2的辐射热。这种情况下，如图4所示，通过将满足上述条件的多片金属片12a、13a，隔着利用绝缘薄膜等的绝缘层12b、13b进行叠层，来构成热屏蔽部件12、13。这样一来，因为可以由多片金属片12a、13b分别屏蔽倾斜磁场线圈组件2的辐射热，所以热屏蔽的效果得到提高，而且因为各个金属片12a、13b之间已被电绝缘，所以对倾斜磁场脉冲或RF脉冲呈现上述性质。 

如此，根据本实施方式，因为倾斜磁场线圈组件2的周围为真空，所以在来自倾斜磁场线圈组件2的发热之中，辐射热是决定使绕线管11或铁垫片14的温度上升的主要原因。但是，倾斜磁场线圈组件2的辐射热通过热屏蔽部件12被屏蔽，到绕线管11的到达量得以减低。其结果为，因倾斜磁场线圈组件22的辐射热导致的绕线管11温度上升得到抑制。另外，倾斜磁场线圈组件2的辐射热通过热屏蔽部件13被屏蔽，到铁垫片14的到达量得以减低。其结果为，因倾斜磁场线圈组件2的辐射热导致的铁垫片14温度变动得到抑制，并且可以抑制伴随铁垫片14温度变动的静磁场变动。 

倾斜磁场线圈组件2的辐射热不向倾斜磁场线圈组件2外排放， 而驻留于内部。但是，通过下述冷却液的冷却作用，来防止倾斜磁场线圈组件2的温度上升，该冷却液在倾斜磁场线圈组件2内部所配置的冷却管22b、24a内流动。 

而且，因为热屏蔽部件12、13设定了厚度，以便全都对倾斜磁场脉冲成为透明，所以不对倾斜磁场的形成带来影响。再者，因为热屏蔽部件12设定了厚度，以便对RF脉冲成为不透明，所以能够屏蔽在体线圈6等上产生的RF脉冲。因此，尽管不另行设置RF屏蔽部件，仍能够将RF脉冲有效照射于被检测体200上。 

本实施方式可以实现如下的各种变通实施。 

也可以只设置热屏蔽部件12、13的某一个。 

作为匀磁组件，既可以取代配置铁垫片14的结构，而使用由匀磁线圈来产生修正磁场的结构，或者还可以使用共同利用它们的结构。 

冷却倾斜磁场线圈组件2的机构也可以不内置于倾斜磁场线圈组件2内。 

对于本领域技术人员来说，其他优点和变通是很容易联想得到的。因此，本发明就其较宽方面而言，并不限于本申请给出和描述的具体细节和说明性实施例。因此，在不偏离所附权利要求及其等同物定义的总发明构思精神或保护范围的前提下，可以做出各种修改。 

Claims (13)

1.一种磁共振成像装置，其特征为，

具备：

静磁场磁铁，产生静磁场；

倾斜磁场线圈组件，产生用来与上述静磁场重叠的倾斜磁场；

匀磁组件，为了调整上述静磁场，配置于上述静磁场磁铁和上述倾斜磁场线圈组件之间；以及

热屏蔽部件，设置于上述倾斜磁场线圈组件和上述匀磁组件之间，屏蔽来自上述倾斜磁场线圈组件的辐射热。

2.根据权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征为：

上述匀磁组件至少配置1个磁性垫片。

3.根据权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征为：

上述热屏蔽部件包含下述厚度的金属片，该厚度小于等于供应给上述倾斜磁场线圈组件的倾斜磁场的脉冲频率上的集肤深度。

4.根据权利要求3所述的磁共振成像装置，其特征为：

通过分别隔着绝缘膜将多个上述金属片叠层，来构成上述热屏蔽部件。

5.根据权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征为：

还具备冷却组件，冷却上述倾斜磁场线圈组件。

6.根据权利要求5所述的磁共振成像装置，其特征为：

上述倾斜磁场线圈组件内置有上述冷却组件。

7.根据权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征为：

上述倾斜磁场线圈组件配置于真空中。

8.一种磁共振成像装置，其特征为，

具备：

静磁场磁铁，产生静磁场；

倾斜磁场线圈组件，产生用来与上述静磁场重叠的倾斜磁场；

发送线圈，发送高频脉冲；

热屏蔽部件，设置于上述倾斜磁场线圈组件和上述发送线圈之间，屏蔽来自上述倾斜磁场线圈组件的辐射热，并且屏蔽上述高频脉冲。

9.根据权利要求8所述的磁共振成像装置，其特征为：

上述热屏蔽部件包含下述厚度的金属片，该厚度小于等于供应给上述倾斜磁场线圈组件的倾斜磁场脉冲频率上的集肤深度，且大于等于上述高频脉冲频率上的集肤深度。

10.根据权利要求9所述的磁共振成像装置，其特征为：

上述热屏蔽部件是分别隔着绝缘膜将多个上述金属片叠层构成的。

11.根据权利要求8所述的磁共振成像装置，其特征为：

还具备冷却组件，冷却上述倾斜磁场线圈组件。

12.根据权利要求11所述的磁共振成像装置，其特征为：

上述倾斜磁场线圈组件内置有上述冷却组件。

13.根据权利要求8所述的磁共振成像装置，其特征为：

上述倾斜磁场线圈组件配置于真空中。

Images