CN102360690A - 一种自屏蔽开放式磁共振成像超导磁体 - Google Patents

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Abstract

一种自屏蔽开放式磁共振成像超导磁体，由匀场线圈(1)，主磁场线圈一(2)，主磁场线圈二(3)，主磁场线圈三(4)和屏蔽线圈(5)组成，沿z坐标上下布置，关于中心对称。离中心点最近的是匀场线圈(1)，向外依次布置主磁场线圈一(2)、主磁场线圈二(3)、主磁场线圈三(4)、屏蔽线圈(5)。主磁场线圈一(2)通反向电流，主磁场线圈二(3)和主磁场线圈三(4)通正向电流，提供主磁场强度。匀场线圈(1)通正向电流，对中心区域的磁场进行补偿，提高磁体在球形区域的磁场均匀度。屏蔽线圈(5)通反向电流，产生与主磁场相反的磁场，补偿空间的杂散磁场。本发明在360mm球域内提供1～1.5T的中心磁场，5高斯杂散场线在5米的范围内。

Description

一种自屏蔽开放式磁共振成像超导磁体
技术领域
本发明涉及一种用于磁共振成像领域的超导磁体，特别涉及一种自屏蔽开放式超导磁体。
背景技术
全身成像的磁共振成像磁体要在大的空间内实现高均匀度磁场，如在40cm均匀区球域空间(均匀区球域空间，DSV)范围内磁场不均匀度小于10ppm(ppm，百万分之一)。一般的磁体结构为隧道形，可以提供高场和高均匀度，目前绝大多数磁体结构都是如此。但是隧道形的磁体结构开放性不好，部分病人会产生幽闭症。虽然近年来许多新型结构磁体系统的出现，如短腔磁体结构，磁体长度在1.3m到1.4m，但是仍然无法满足介入治疗的开放性需求。
从介入治疗以及医学诊断技术的发展来看，需要一种处于完全开放的磁体系统以适应医学介入治疗的需要。当前的完全开放式磁共振成像产品以永磁磁体为主，提供0.7T以下的中心磁场，通常采用”C“形结构。WO/2007/094844提供了一种开放式磁共振成像的永磁磁体结构，中心磁场可达1T。WO/1998/007362提供了一种双面结构的磁共振成像永磁磁体。中国专利02210965提供了一种两立柱开放式C型永磁型磁共振磁体。
少数公司也发展了开放式磁共振超导磁体，场强一般在1.2T以下，如日立公司和飞利浦公司的相关产品。飞利浦公司的中国专利02824552采用一对超导线圈的开放式磁体结构。目前世界上还没有1.5T完全开放式磁共振成像系统。
采用超导线圈的开放式磁共振成像磁体主要难题是：造价偏高和制作技术难度较大。对于采用被动屏蔽的开放式超导磁体结构而言，加入铁磁屏蔽以后磁体系统过于庞大。而主动屏蔽的开放式磁体最高场和中心场比值偏大，如中心磁场为1.5T时，线圈内最高磁场甚至会超过10T，这对于使用NbTi材料的超导线圈达不到可接受的程度，因此需要发明新的磁体结构来克服这种问题。
发明内容
本发明克服现有磁共振超导磁体系统的开放性不足，提出一种自屏蔽开放式的超导磁体，本发明开放式的超导磁体结构可获得较大的开放空间，适合于医疗诊断和介入治疗使用。
本发明超导磁体由五对线圈组成，五对线圈沿z坐标上下布置，关于中心对称。所述的五对线圈包括一对匀场线圈，一对主磁场线圈一，一对主磁场线圈二，一对主磁场线圈三和一对屏蔽线圈。离中心点最近的是匀场线圈，向外依次布置主磁场线圈一，主磁场线圈二，主磁场线圈三，布置在最外层的是屏蔽线圈。
主磁场线圈一通反向电流，主磁场线圈二和主磁场线圈三通正向电流，提供主磁场强度。匀场线圈通正向电流，对中心区域的磁场进行补偿，以提高磁体在均匀区球域空间内的磁场均匀度。屏蔽线圈通反向电流，产生和主磁场反向的磁场，以补偿空间的杂散磁场，使获得磁体的5G线较小。
本发明磁体可以采用低温或高温超导线材实现，并具备以下性能特点：
(1)在360毫米DSV内，不均匀度为5ppm，能够满足全身成像要求。
(2)当中心磁场为1.5T时，最大磁场小于9.5T，小于NbTi超导材料临界磁场(NbTi临界磁场约为10T，4.2K)。在增大屏蔽线圈和主线圈轴向距离的条件下，最大磁场还可以进一步降低。
(3)当中心磁场为1.5T时，5高斯杂散场分布在径向小于5米，轴向约为4.8米的椭球域范围内，因此具有较好的电磁兼容性。
(4)整个磁体结构紧凑，线圈平面之间提供大于0.6米的净空间，不受肥胖病人体形的限制。最大线圈直径小于1.68m，因此磁体对于场地空间要求不高。
附图说明
图1开放式高均匀度超导线圈的电磁结构，1匀场线圈，2主磁场线圈一，3主磁场线圈二，4主磁场线圈三，5屏蔽线圈；
图2直径为360mm DSV的磁场均匀度等位线分布；
图3为中心磁场1.5T时，磁体系统的5G线的分布图；
图4为中心磁场1.5T时，在超导线圈上的磁场分布。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施方式进一步说明本发明。
图1所示是本发明开放式磁共振磁体的结构。本发明由关于中心对称的5对线圈组成，包括匀场线圈1，主磁场线圈一2，主磁场线圈二3，主磁场线圈三4和屏蔽线圈5。离中心点最近的是匀场线圈1，向外依次布置主磁场线圈一2，主磁场线圈二3，主磁场线圈三4，最外布置的是屏蔽线圈5。由主磁场线圈一2、主磁场线圈二3、主磁场线圈三4共同提供主磁场。匀场线圈13对中心区域的磁场进行补偿，以提高磁体在球形区域的磁场均匀度。屏蔽线圈5产生和主磁场反向的磁场，以补偿空间的杂散磁场，从而获得磁体的5G线较小。主磁场线圈一2之间距离最小，为0.6m；屏蔽线圈5直径最大，为1.68m；因此该磁体具有紧凑的线圈结构。
图2是磁体系统的直径为360mmDSV的磁场均匀度计算结果。在区域边缘不均匀度约为5ppm，表明磁体系统能够提供合理的均匀磁场作为医学核磁共振成像使用。
图3磁体系统的5G线的分布特性，当中心磁场为1.5T时，5高斯杂散场分布在径向小于5米，轴向约为4.8米的椭球域范围内。
图4在超导线圈上的磁场分布，由此可以决定各个线圈使用的超导线材的性能。中心磁场为1.5T时，最大磁场为9.35T，最大磁场位于主磁场线圈三4的线圈外表面上。该线圈可以使用NbTi相嵌导体(WIC)实现。

Claims (1)

1.一种自屏蔽开放式磁共振成像超导磁体，其特征在于，所述的超导磁体由五对线圈组成，五对线圈沿z坐标上下布置，关于中心对称；所述的五对线圈包括一对匀场线圈(1)，一对主磁场线圈一(2)，一对主磁场线圈二(3)，一对主磁场线圈三(4)和一对屏蔽线圈(5)；离中心点最近的是匀场线圈(1)，向外依次布置主磁场线圈一(2)、主磁场线圈二(3)、主磁场线圈三(4)、布置在最外层的是屏蔽线圈(5)；主磁场线圈一(2)通反向电流，主磁场线圈二(3)和主磁场线圈三(4)通正向电流，提供主磁场强度；匀场线圈(1)通正向电流，对中心区域的磁场进行补偿，以提高磁体在球形区域的磁场均匀度；屏蔽线圈(5)通反向电流，产生与主磁场相反的磁场，以补偿空间的杂散磁场。
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20120222