CN102110510A - 磁共振成像系统的线圈、线圈的冷却装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磁共振成像系统的线圈、线圈的冷却装置及方法。一种磁共振成像系统的线圈，所述线圈由中空导线缠绕形成，且所述中空导线由磁兼容导电材料制成。上述磁共振成像系统的线圈、线圈的冷却装置及方法，线圈由中空导线缠绕形成，增加了圆柱体线圈的横截面积，横截面积增大，减小了趋肤效应，进而减小了线圈的发热功率，达到了产生热量较少的效果，且中空导线采用磁兼容材料制成，减少了对磁场的影响，提高梯度线圈的性能。

Description

磁共振成像系统的线圈、线圈的冷却装置及方法

【技术领域】

本发明涉及一种磁共振成像系统，特别涉及一种磁共振成像系统的线圈、线圈的冷却装置及方法。

【背景技术】

磁共振成像能多方位、多平面、多参数的成像，具有优良的软组织分辨能力，对于组织的早期病变具有很强的检测能力，而且无电磁辐射，磁共振成像技术将会是未来医学影像技术最重要的技术之一。磁共振成像的质量受诸多因素的影像，比如主磁场均匀性，梯度线圈线性度，射频磁场均匀性等。

然而，磁共振成像系统的线圈易产生大量的热，如梯度线圈和射频线圈中流过的电流大，变化快，快速变化的大电流产生感应磁场和涡流，使得梯度线圈和射频线圈产生大量的热，导致自身温度升高。这些热能，不仅对成像的质量有影响，还对病人的安全构成威胁。

【发明内容】

基于此，有必要提供一种可产生热量较少且对磁场影响较小的磁共振成像系统的线圈。

一种磁共振成像系统的线圈，所述线圈由中空导线缠绕形成，且所述中空导线由磁兼容导电材料制成。

优选地，所述中空导线的中空部的横截面形状为圆形。

优选地，所述线圈为梯度线圈、射频线圈或超导体线圈。

此外，还有必要提供一种可产生热量较少且对磁场影响较小的磁共振成像系统的线圈的冷却装置。

一种磁共振成像系统的线圈的冷却装置，包括线圈和压缩机，所述线圈由中空导线缠绕形成，且所述中空导线由磁兼容导电材料制成，所述中空导线和压缩机相连通，组成内部冷却回路，所述压缩机用于提供绝缘冷却介质在所述内部冷却回路内流动的动力。

优选地，所述中空导线的中空部的横截面形状为圆形。

优选地，还包括导管，所述导管设置在所述压缩机和中空导线之间，所述压缩机、导管和中空导线依次相连通，组成所述内部冷却回路。

优选地，还包括通管，所述通管设置在所述线圈的外侧，所述压缩机和通管相连通，组成外部冷却回路，所述压缩机用于提供绝缘冷却介质在所述外部冷却回路内流动的动力。

优选地，还包括分配器，所述压缩机通过所述分配器与所述导管和通管相连通。

优选地，所述绝缘冷却介质为氦气。

此外，还有必要提供一种可产生热量较少且对磁场影响较小的磁共振成像系统的线圈的冷却方法。

一种磁共振成像系统的线圈的冷却方法，包括以下步骤：

提供线圈，所述线圈由中空导线缠绕形成，且所述中空导线由磁兼容导电材料制成；

驱动绝缘冷却介质在所述中空导线内流动。

优选地，还包括步骤：

提供导管，将所述导管与中空导线相连通；

驱动绝缘冷却介质在所述导管和中空导线内流动。

优选地，还包括步骤：

提供通管，将所述通管设置在所述线圈的外侧；

驱动绝缘冷却介质在所述通管内流动。

上述磁共振成像系统的线圈、线圈的冷却装置及方法，线圈由中空导线缠绕形成，增加了圆柱体线圈的横截面积，横截面积增大，减小了趋肤效应，进而减小了线圈的发热功率，达到了产生热量较少的效果，且中空导线采用磁兼容材料制成，减少了对磁场的影响，提高梯度线圈的性能。

【附图说明】

图1为一个实施例中磁共振成像系统的线圈的截面示意图；

图2为一个实施例中磁共振成像系统的线圈的冷却装置结构示意图；

图3为图2所示冷却装置的线圈与导管相连通的结构示意图；

图4为一个图2所示的使用状态图；

图5为一个实施例中磁共振成像系统的线圈的冷却方法流程图。

【具体实施方式】

下面结合附图及具体的实施例对技术方案进行详细的描述。

如图1，在一个实施例中，一种磁共振成像系统的线圈10，该线圈10为由中空导线缠绕形成，该中空导线由磁兼容导电材料制成，如铜或镍。中空导线的中空部100的形状可为方形、圆形、三角形等等。该实施例中，中空导线的中空部100的横截面形状为圆形，方便与其他管道相连通，且绝缘冷却介质在中空导线内流动阻力较小。线圈10可为磁共振成像系统的梯度线圈、射频线圈或超导体线圈。

线圈10的中空导线采用中空设计，增加了导线的横截面积，横截面积增大，减小了趋肤效应，进而减小了线圈的发热功率。趋肤效应是指由于感应的电动势在闭合电路中产生感应电流，在导线中心的感应电流最大，因感应电流总是在减小原来的电流的方向，它迫使原来的电流只限于靠近导线外表面处，由此引起线圈导线表面电流密度很大的现象。采用中空导线缠绕成的线圈，将线圈的有效横截面积增大，导体的电阻与横截面积成反比，横截面积越大，等效电阻减小，达到相同的电流值，电压值也降低。

如图2所示，在一个实施例中，一种磁共振成像系统的线圈的冷却装置，包括线圈10和压缩机20。线圈10由中空导线缠绕形成，该中空导线由磁兼容导电材料制成，如铜或镍。线圈10的中空导线和压缩机20相连通，组成内部冷却回路。压缩机20用于提供绝缘冷却介质在该内部冷却回路内循环流动的动力。线圈10可为磁共振成像系统的梯度线圈、射频线圈或超导体线圈。该绝缘冷却介质可为惰性气体，如氦气，氦气是一种化学性质及其稳定的气体，不会引起局部短路等情况，安全系数高。

其中，中空导线的中空部100的横截面形状可为方形、圆形、三角形等形状。该实施例中，中空导线的中空部100的横截面形状为圆形，方便与其他管道相连通，且绝缘冷却介质在中空部100内流动阻力较小。线圈10可为磁共振成像系统的梯度线圈、射频线圈或超导体线圈。

压缩机20用于将低温的绝缘冷却介质通入中空导线内，再将经过线圈10吸收热量后的绝缘冷却介质排出，实现对线圈10的内部进行冷却的目的。

该实施例中，上述磁共振成像系统的线圈的冷却装置还包括导管30。导管30设置在中空导线和压缩机20之间，且中空导线、导管30和压缩机20依次相连通，组成内部冷却回路。压缩机20通过导管30更容易与中空导线的中空部100相连通。导管30的一端口的孔径与中空导线的中空部100口径相适配，另一端口的孔径与压缩机20的孔径相适配，如此方便组装成冷却回路，操作简单。如图3所示，导管30与线圈10相连通，导管30与线圈10相连通处采用机械设计，保证绝缘冷却介质在两者内流动时，两者能稳定连接，供电线11给线圈10提供电能。

该实施例中，上述磁共振成像系统的线圈的冷却装置还包括通管40。通管40设置在线圈10的外侧。压缩机20和通管40相连通，组成外部冷却回路，压缩机20用于提供绝缘冷却介质在外部冷却回路内流动的动力。

该实施例中，上述磁共振成像系统的线圈的冷却装置还包括分配器50。压缩机20通过分配器50分别与导管30和通管40相连通，压缩机20、分配器50导管30和中空导线依次相连通，组成内部冷却回路，压缩机20、分配器50和通管40依次相连通，组成外部冷却回路。如此，绝缘冷却介质在内部冷却回路对线圈10进行冷却，绝缘冷却介质从中空导线的中空部100内对线圈10冷却，大大提高了冷却效果，加上绝缘冷却介质在外部冷却回路对线圈10进行冷却，冷却效果更好。

下面举例说明磁共振成像系统的线圈的冷却装置在磁共振成像系统中的应用。如图4所示，磁共振扫描仪壳体内分为I、II、III三层，I层布置射频线圈，II层布置梯度线圈、III层布置超导体线圈。其中，梯度线圈为中空导线缠绕成的梯度线圈。I、II、III三层均布设有外围通管40，II层还布设有导管30，导管与梯度线圈相连通，压缩机20将绝缘冷却介质压入分配器50，分配器50分别与导管30和通管40相连通，将绝缘冷却介质通过导管30流入梯度线圈的中空导线内从线圈10的中空部100对线圈10进行冷却，同时使得绝缘冷却介质在通管40内流动，从外侧对I、II、III层的线圈进行冷却，冷却后的绝缘冷却介质经过导管30和通管40回流到分配器50，并进一步返回到压缩机20内进行压缩降温。梯度线圈为X、Y方向的马鞍型，直接在梯度线圈两端接入导管30即可，梯度线圈一端流入绝缘冷却介质，另一端流出绝缘冷却介质；梯度线圈为Z方向的麦克斯韦线圈对，在接入导管30时，对梯度线圈进行处理(如打结或扭曲)，以使梯度线圈具有最好的性能，不会因线圈末端接入导管30而影响到Z方向梯度线圈产生梯度磁场的均匀性。

上述磁共振成像系统的线圈及该线圈的冷却装置，线圈10采用中空导线缠绕形成，因导体的电阻与横截面积成反比，横截面积越大，等效电阻减小，达到相同的电流值，电压值也降低；中空部100为圆形，可以改善了线圈10的导电性能；绝缘冷却介质经由线圈内部和外围对其进行同步冷却，提高了冷却效率；绝缘冷却介质采用化学性质极其稳定的氦气，在线圈内部流动时不会引起局部短路，安全性高。

此外，如图5所示，在一个实施例中，一种磁共振成像系统的线圈的冷却方法，包括以下步骤：

步骤S10，提供线圈，该线圈由中空导线缠绕形成，且该中空导线采用磁共振兼容材料制成。

在步骤S10中，线圈10由中空导线缠绕形成，且中空导线采用磁共振兼容材料制成，如铜或镍。中空导线的中空部100的横截面形状可为方形、圆形、三角形等形状。该实施例中，还包括：将所述中空导线的中空部100的横截面制成圆形的步骤。中空导线的中空部100的横截面形状为圆形，方便与其他管道相连通，且绝缘冷却介质在中空线圈内流动阻力较小。该线圈10可为磁共振成像系统的梯度线圈、射频线圈或超导体线圈。

步骤S20，驱动绝缘冷却介质在中空导线内流动。驱动绝缘冷却介质在中空导线中流动，从中空导线的中空部100对线圈10进行冷却，大大提高了冷却效率。该绝缘冷却介质可为惰性气体，如氦气，氦气是一种化学性质及其稳定的气体，不会引起局部短路等情况，安全系数高。通过压缩机20驱动绝缘冷却介质在中空线圈中流动。

优选的实施例中，上述磁共振成像系统的线圈的冷却方法，在步骤S10之后还包括以下步骤：

提供导管，将导管与中空导线相连通。导管30与中空导线的中空部100相连通。

步骤S20变为：驱动绝缘冷却介质在该导管和中空导线内流动。通过压缩机20驱动绝缘冷却介质在导管30和中空导线内流动。

优选的实施例中，上述磁共振成像系统的线圈的冷却方法还提供通管，将通管设置在线圈的外侧。

驱动绝缘冷却介质在通管内流动。绝缘冷却介质在外部对线圈进行冷却。

上述磁共振成像系统的线圈、线圈的冷却装置及方法，线圈10由中空导线缠绕形成，增加了圆柱体线圈的横截面积，横截面积增大，减小了趋肤效应，进而减小了线圈的发热功率，达到了产生热量较少，且中空导线采用磁兼容材料制成，减少了对磁场的影响，提高梯度线圈的性能。

另外，线圈10采用中空导线缠绕形成，将线圈10的有效横截面积增大，导体的电阻与横截面积成反比，横截面积越大，等效电阻减小，达到相同的电流值，电压值也降低；采用中空导线和压缩机20相连通，组成内部冷却回路，对线圈内部进行冷却，达到较好的冷却效果；采用设置线圈10外侧的通管40与压缩机20相连通，组成外部冷却回路，从外部对线圈10进行冷却，也带走热量，降低温度，采用内部冷却回路和外部冷却回路同时进行冷却，效果更佳；采用将导管30设置在线圈10和压缩机20之间，方便安装操作。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种磁共振成像系统的线圈，其特征在于，所述线圈由中空导线缠绕形成，且所述中空导线由磁兼容导电材料制成。

2.根据权利要求1所述的磁共振成像系统的线圈，其特征在于，所述中空导线的中空部的横截面形状为圆形。

3.根据权利要求1所述的磁共振成像系统的线圈，其特征在于，所述线圈为梯度线圈、射频线圈或超导体线圈。

4.一种磁共振成像系统的线圈的冷却装置，其特征在于，包括线圈和压缩机，所述线圈由中空导线缠绕形成，且所述中空导线由磁兼容导电材料制成，所述中空导线和压缩机相连通，组成内部冷却回路，所述压缩机用于提供绝缘冷却介质在所述内部冷却回路内流动的动力。

5.根据权利要求4所述的磁共振成像系统的线圈的冷却装置，其特征在于，所述中空导线的中空部的横截面形状为圆形。

6.根据权利要求4所述的磁共振成像系统的线圈的冷却装置，其特征在于，还包括导管，所述导管设置在所述压缩机和中空导线之间，所述压缩机、导管和中空导线依次相连通，组成所述内部冷却回路。

7.根据权利要求4所述的磁共振成像系统的线圈的冷却装置，其特征在于，还包括通管，所述通管设置在所述线圈的外侧，所述压缩机和通管相连通，组成外部冷却回路，所述压缩机用于提供绝缘冷却介质在所述外部冷却回路内流动的动力。

8.根据权利要求7所述的磁共振成像系统的线圈的冷却装置，其特征在于，还包括分配器，所述压缩机通过所述分配器与所述导管和通管相连通。

9.根据权利要求4所述的磁共振成像系统的线圈的冷却装置，其特征在于，所述绝缘冷却介质为氦气。

10.一种磁共振成像系统的线圈的冷却方法，包括以下步骤：

提供线圈，所述线圈由中空导线缠绕形成，且所述中空导线由磁兼容导电材料制成；

驱动绝缘冷却介质在所述中空导线内流动。

11.根据权利要求10所述的磁共振成像系统的线圈的冷却方法，其特征在于，还包括步骤：

提供导管，将所述导管与中空导线相连通；

驱动绝缘冷却介质在所述导管和中空导线内流动。

12.根据权利要求10所述的磁共振成像系统的线圈的冷却方法，其特征在于，还包括步骤：

提供通管，将所述通管设置在所述线圈的外侧；

驱动绝缘冷却介质在所述通管内流动。

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