CN101299060B - 一种磁共振成像系统的通风方法及通风系统 - Google Patents

一种磁共振成像系统的通风方法及通风系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种磁共振成像系统的通风系统，包括：水动力转动装置、第一冷却水管道、第二冷却水管道、风扇以及出风口，第一冷却水管道的出水端与水动力转动装置的入水口相连，第二冷却水管道的进水端与水动力转动装置的出水口相连；水动力转动装置在来自第一冷却水管道的冷却水的驱动下，带动出风口附近的风扇转动，将冷却水排入第二冷却水管道。此外，本发明还公开了一种MRI的通风方法。借助本发明所提供的系统及方法能有效地提高通风效率。

Description

一种磁共振成像系统的通风方法及通风系统
技术领域
本发明涉及磁共振成像(MRI，Magnetic Resonance Imaging)领域，尤其涉及一种MRI系统的通风方法及通风系统。
背景技术
在MRI系统中，尤其是采用腔型磁体的高场MRI系统，由于其成像质量高，功能齐全等特点，一直是市场主流机型。但高场MRI系统，由于其磁体的结构特点，病人成像区为一封闭的孔洞，使病人具有强烈的幽闭感，影响了临床应用。为了增加躺在封闭磁体孔洞中病人的舒适度，通常都会安装通风系统，向磁体孔洞中的病人提供新鲜空气。
目前，MRI系统的通风系统通常采用电动机驱动风扇的结构形式，如图1所示，图1为现有技术中MRI系统及其通风系统的结构示意图。图1中，MRI系统包括：腔型磁体10、靠近腔形磁体10圈内的梯度线圈20和外壳30，外壳30上靠近病人头部上方的位置开有出风口40。通风系统包括：电动机50、离心风扇60和风道70。其中，电动机50带动离心风扇60转动，将气流通过风道70送入MRI系统的出风口40。但由于电动机50具有大量磁性部件，会严重影响MRI系统磁体10的磁场均匀性，因此只能安装在远离磁体10孔洞中心的地方，如图1所示，这样的话，使得从通风系统到磁体孔洞出风口40之间的风道70较长，因而风阻较大，造成风量的衰减，通风效率较低。
此外，由于电动机工作时会对MRI系统产生严重的电磁干扰，因此必须设计特殊的屏蔽装置，又由于电动机的供电需要专门的供电电源，如交流变压器，整流器，体积较大，并且也必须考虑与磁体的电磁兼容性而设计屏蔽装置，造成系统复杂，成本较高。
发明内容
本发明一方面提供了一种磁共振成像系统的通风系统，另一方面提供了一种磁共振成像系统的通风方法，以便提高通风效率。
本发明提供的磁共振成像系统MRI的通风系统，包括：水动力转动装置、第一冷却水管道、第二冷却水管道、风扇以及出风口，其中，
所述第一冷却水管道的出水端与所述水动力转动装置的入水口相连，所述第二冷却水管道的进水端与所述水动力转动装置的出水口相连；
所述水动力转动装置在来自第一冷却水管道的冷却水的驱动下，带动出风口附近的风扇转动，同时将冷却水排入第二冷却水管道。
其中，所述水动力转动装置通过等速或变速传动机构带动所述风扇转动，或直接带动所述风扇转动。
其中，所述传动机构为传动轴、带传动机构、齿轮传动机构或链传动机构。
较佳地，该系统进一步包括：设置在第一冷却水管道上的调压阀或流量阀，用于根据风速需求，控制所述冷却水流的压力或流量。
此外，该系统进一步包括：冷却水进水主路、冷却水回流主路、分流装置以及集流装置，其中，
所述分流装置将所述冷却水进水主路与所述第一冷却水管道的进水端相连，从冷却水进水主路中分流一部分冷却水，流入第一冷却水管道中；
所述集流装置将所述第二冷却水管道的出水端与所述冷却水回流主路相连，将来自第二冷却水管道的冷却水汇入所述冷却水回流主路中。
或者，该系统进一步包括：冷却水进水主路，所述冷却水进水主路上设置有断点，所述断点的出水端与所述第一冷却水管道相连，所述断点的入水端与所述第二冷却水管道相连。
或者，该系统进一步包括：冷却水进水主路、换向阀以及三通；
所述换向阀安装在所述冷却水进水主路与所述第一冷却水管道之间，根据通风需求，控制所述冷却水进水主路中冷却水进入所述第一冷却水管道中；
所述三通安装在所述冷却水进水主路与所述第二冷却水管道之间，将来自所述第二冷却水管道中的冷却水导入所述冷却水进水主路中。
其中，所述分流装置为：三通或分流阀或铜分水器；所述集流装置为：三通或集流阀。
其中，所述水动力转动装置为叶轮装置或液压涡轮装置。
其中，所述风扇为轴流风扇或离心风扇。
本发明提供的磁共振成像系统MRI的通风方法，预先设置与MRI中的冷却水相通的水动力转动装置，以及设置在出风口附近与所述水动力转动装置相连的风扇；该方法包括：利用所述MRI中的冷却水，驱动所述水动力转动装置带动所述设置在出风口附近的风扇转动。
其中，所述利用MRI中的冷却水驱动所述水动力转动装置带动所述设置在出风口附近的风扇转动为：
从MRI中的冷却水进水主路中分流一部分冷却水流，输入水动力转动装置的入水口，作为动力源驱动水动力转动装置带动设置在出风口附近的风扇转动，同时水流从水动力转动装置的出水口流出，汇入MRI中的冷却水回流主路中。
较佳地，该方法进一步包括：根据风速需求，调节所述冷却水流的压力或流量。
从上述方案可以看出，本发明中利用MRI中已有的冷却水作为动力源，驱动水动力转动装置的转动轴转动，由于该功能机构与磁体具有良好的电磁兼容性，因此，通风风扇可设置在出风口附近，通过水动力转动装置的转动轴带动该风扇转动，给位于磁体孔洞中的病人提供新鲜空气，不仅供能机构简单，而且克服了传统通风系统因为要考虑电动机与磁体之间的电磁兼容性，而必须将通风系统安放在远离磁体孔洞中心的地方所引起的通风风道过长，通风效率较低等缺点，提高了通风效率。
进一步地，通过设置调压阀或流量阀来控制动力源动力的大小，从而达到调节风速的目的，克服了传统通风系统中风速调节电路较为复杂等缺点，调速机构简单灵活，成本低廉。
此外，通过设置变速传动机构，从而灵活实现了动力大小的转换，获得了满足要求的风速。
附图说明
下面将通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其他特征和优点，附图中：
图1为现有技术的一种MRI系统及其通风系统的结构示意图；
图2为本发明MRI系统的通风方法的流程图；
图3(a)至3(c)为本发明MRI系统及其通风系统的几种结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。
本发明实施例中，利用MRI中的冷却水作为动力源，驱动水动力转动装置的转动轴转动；水动力转动装置的转动轴带动设置在出风口附近的风扇转动。
参见图2，图2为本发明MRI系统的通风方法的流程图。如图2所示，该流程包括如下步骤：
步骤201，利用MRI系统中的冷却水作为动力源，驱动水动力转动装置的转动轴转动。
具体实现时，本步骤可具体包括：利用三通或者分流阀，从MRI系统中的冷却水进水主路分流一部分水流，通过第一冷却水管道输入水动力转动装置的入水口，作为动力源驱动水动力转动装置转动，同时水流从水动力转动装置的出水口流出，通过第二冷却水管道以及三通或者集流阀汇入MRI系统中的冷却水回流主路。
此时，为了实现风速的调节，可在第一冷却水管道上设置调压阀或流量阀，通过调节该调压阀或流量阀，控制动力源的动力大小，进而控制风速的大小。或者，若安装分流阀，可通过安装可调节分流流量的分流阀，来实现控制动力源动力大小的目的。因为冷却水驱动叶轮的输出功率与水压及流量成正比，即W∞pwater×fwater，pwater(Pascal＝N/m2)为冷却水压，fwater(m3/s)为冷却水流量。因此风速调节可以简单方便地通过调节冷却水的压力或流量这两种方式来实现。水压可以通过调节调压阀来实现，而流量则可以通过调节流量阀来实现。
或者，本步骤可具体包括：将MRI系统中的冷却水进水主路中的水输入水动力转动装置的入水口，作为动力源驱动水动力转动装置转动，同时水流从水动力转动装置的出水口流出，继续作为MRI系统中的冷却水进行冷却。
此时，可将MRI系统中的冷却水进水主路从中间某一点截断，然后将断点两端分别与水动力转动装置的入水口和出水口连接。或者也可以在MRI系统中的冷却水进水主路和水动力转动装置的入水口之间安装换向阀，在需要为病人通风时，将MRI系统中的冷却水进水主路中的水导向水动力转动装置的入水口，作为动力源驱动水动力转动装置转动，同时水流从水动力转动装置的出水口流出，继续作为MRI系统中的冷却水进行冷却。当无需为病人通风时，则关闭MRI系统中的冷却水进水主路与水动力转动装置的入水口之间的通路。
本实施例中，水动力转动装置可以为叶轮装置，或者也可以为液压涡轮装置。
步骤202，水动力转动装置的转动轴带动设置在出风口附近的风扇转动。
本实施例中，一方面，提供冷却水的制冷柜安装在磁体所在的屏蔽室外面的设备室，与MRI系统及磁体之间具有良好的电磁兼容性；另一方面，通风装置的所有非运动部件都可以采用黄铜，不锈钢，塑料，陶瓷等无磁材料，而运动部件可以采用塑料，陶瓷等无磁非导电材料，与MRI系统及磁体之间同样具有良好的电磁兼容性。因此，无需考虑电磁干扰的情况，水动力转动装置可设置在离出风口较近的地方，而通风风扇可设置在出风口附近，如风扇可以紧贴地安装在磁体孔洞的出风口，风道很短，风速衰减可以忽略不计，通风效率高。
其中，水动力转动装置的转动轴可直接与风扇连接在一起，如可通过类似于连轴器的机械连接结构直接相连，此时，水动力转动装置的转动轴与风扇等速转动。该传动方式结构简单，实现方便，若风速不够，还可以加装变速机构，实现动力大小的转换，其中变速机构可以为有级变速机构，也可以为无级变速机构。
可见，水动力转动装置的转动轴通过等速传动机构，或者变速传动机构带动风扇转动，其中，传动机构可以是传动轴，或带传动机构，或齿轮传动机构，或链传动机构等。
本实施例中，风扇可以是轴流风扇，或离心风扇等通风风扇。
以上对本发明实施例的MRI系统中的通风方法进行了详细描述，下面再对本发明实施例的MRI系统中的通风系统进行详细描述。
参见图3(a)至图3(c)，图3(a)至图3(c)为本发明MRI系统及其通风系统的几种结构示意图。如图3所示，通风系统包括：水动力转动装置80、MRI系统中的第一冷却水管道90、MRI系统中的第二冷却水管道100以及风扇110。
其中，MRI系统中的第一冷却水管道90的出水端与水动力转动装置80的入水口连接，MRI系统中的第二冷却水管道100的进水端与水动力转动装置80的出水口连接，风扇110与水动力转动装置80的转动轴连接。
MRI系统中的冷却水通过第一冷却水管道90输入水动力转动装置80的入水口，作为动力源驱动水动力转动装置80转动，同时水流从水动力转动装置80的出水口流出，流入MRI系统中的第二冷却水管道100。当水动力转动装置80转动时，带动风扇110转动，为磁体10孔洞中的病人提供新鲜空气。
具体实现时，可如图3(a)所示，可通过分流装置140，将MRI系统中的冷却水进水主路120与MRI系统中的第一冷却水管道90的进水端相连，使得从MRI系统中的冷却水进水主路120中分流一部分水流作为驱动水动力转动装置80的动力源，通过集流装置150，将MRI系统中的第二冷却水管道100的出水端与MRI系统中的冷却水回流主路130相连，使得从水动力转动装置80出水口流出的水汇入MRI系统中的冷却水回流主路130中。其中，分流装置140可以为三通或分流阀或铜分水器；集流装置150可以为三通或集流阀。
进一步地，可在第一冷却水管道90上设置调压阀160或流量阀160，通过调节调压阀160或流量阀160，控制水流的压力或流量，从而调节风速大小。若无需调节风速大小，则调压阀160或流量阀160可省略。
或者，具体实现时，可如图3(b)所示，将MRI系统中的冷却水进水主路120从中间的某点断开，即在MRI系统中的冷却水进水主路120上设置断点，断点处的出水端直接与第一冷却水管道90相连，断点处的入水端直接与第二冷却水管道100相连，则将MRI系统中的冷却水进水主路120中的水直接通过第一冷却水管道90输入水动力转动装置80的入水口，作为动力源驱动水动力转动装置80转动，同时水流从水动力转动装置80的出水口流出，通过第二冷却水管道100和三通180进入冷却水进水主路120继续作为MRI系统中的冷却水进行冷却。
或者，具体实现时，可如图3(c)所示，在MRI系统中的冷却水进水主路120和第一冷却水管道90之间安装换向阀170，在MRI系统中的冷却水进水主路120和第二冷却水管道100之间安装三通180，在需要为病人通风时，通过换向阀170将MRI系统中的冷却水进水主路120中的水导向第一冷却水管道90，输入水动力转动装置80的入水口，作为动力源驱动水动力转动装置80转动，同时水流从水动力转动装置80的出水口流出，通过第二冷却水管道100和三通170流入MRI系统中的冷却水进水主路120，继续作为MRI系统中的冷却水进行冷却。当无需为病人通风时，则通过换向阀170关闭MRI系统中的冷却水进水主路120与第一冷却水管道90之间的通路，MRI系统中的冷却水仍按现有技术在MRI系统中的冷却水主路中流通。
此外，当风扇110与水动力转动装置80的转动轴连接时，可通过类似于连轴器的机械连接结构直接相连，此时，水动力转动装置80的转动轴与风扇110等速转动。或者，若风速不够等，还可以加装变速机构，实现动力大小的转换，其中变速机构可以是有级变速机构，也可以是无级变速机构。即传动机构的一端与水动力转动装置80的转动轴连接，另一端与风扇110连接。其中，传动机构可以是传动轴，或带传动机构，或齿轮传动机构，或链传动机构等。
其中，水动力转动装置80可以是叶轮装置，或者也可以是液压涡轮装置等通过水驱动来实现转动的装置。风扇110可以是轴流风扇，或离心风扇等通风风扇。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种磁共振成像系统MRI的通风系统，其特征在于，该系统包括：水动力转动装置(80)、第一冷却水管道(90)、第二冷却水管道(100)、风扇(110)以及出风口(40)，其中，
所述第一冷却水管道(90)的出水端与所述水动力转动装置(80)的入水口相连，所述第二冷却水管道(100)的进水端与所述水动力转动装置(80)的出水口相连；
所述水动力转动装置(80)在来自第一冷却水管道(90)的冷却水的驱动下，带动出风口(40)附近的风扇(110)转动，同时将冷却水排入第二冷却水管道(100)。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述水动力转动装置(80)通过等速或变速传动机构带动所述风扇(110)转动，或直接带动所述风扇(110)转动。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述传动机构为传动轴、带传动机构、齿轮传动机构或链传动机构。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统进一步包括：设置在第一冷却水管道(90)上的调压阀(160)或流量阀(160)，用于根据风速需求，控制所述冷却水流的压力或流量。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统进一步包括：冷却水进水主路(120)、冷却水回流主路(130)、分流装置(140)以及集流装置(150)，其中，
所述分流装置(140)将所述冷却水进水主路(120)与所述第一冷却水管道(90)的进水端相连，从冷却水进水主路(120)中分流一部分冷却水，流入第一冷却水管道(90)中；
所述集流装置(150)将所述第二冷却水管道(100)的出水端与所述冷却水回流主路(130)相连，将来自第二冷却水管道(100)的冷却水汇入所述冷却水回流主路(130)中。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述分流装置(140)为：三通或分流阀或铜分水器；所述集流装置(150)为：三通或集流阀。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统进一步包括：冷却水进水主路(120)，所述冷却水进水主路(120)上设置有断点，所述断点的出水端与所述第一冷却水管道(90)相连，所述断点的入水端与所述第二冷却水管道(100)相连。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统进一步包括：冷却水进水主路(120)、换向阀(170)以及三通(180)；
所述换向阀(170)安装在所述冷却水进水主路(120)与所述第一冷却水管道(90)之间，根据通风需求，控制所述冷却水进水主路(120)中冷却水进入所述第一冷却水管道(90)中；
所述三通(180)安装在所述冷却水进水主路(120)与所述第二冷却水管道(90)之间，将来自所述第二冷却水管道(90)中的冷却水导入所述冷却水进水主路(120)中。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的系统，其特征在于，所述水动力转动装置(80)为叶轮装置或液压涡轮装置。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的系统，其特征在于，所述风扇(110)为轴流风扇或离心风扇。
11.一种磁共振成像系统MRI的通风方法，其特征在于，预先设置与MRI中的冷却水相通的水动力转动装置，以及设置在出风口附近与所述水动力转动装置相连的风扇；该方法包括：
利用所述MRI中的冷却水，驱动所述水动力转动装置带动所述设置在出风口附近的风扇转动。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述利用MRI中的冷却水驱动所述水动力转动装置带动所述设置在出风口附近的风扇转动为：
从MRI中的冷却水进水主路中分流一部分冷却水流，输入水动力转动装置的入水口，作为动力源驱动水动力转动装置带动设置在出风口附近的风扇转动，同时水流从水动力转动装置的出水口流出，汇入MRI中的冷却水回流主路中。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：根据风速需求，调节所述冷却水流的压力或流量。
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