CN102998633B - 一种磁共振成像超导磁体中心区磁场测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磁共振成像超导磁体中心区磁场测量装置，包括：测磁探头以及调节支撑架。调节支撑架包括：与超导磁体内筒同轴设置的轴向调节杆、用于安装轴向调节杆的径向支承部件以及与设置于轴向调节杆上的高度调节部件。其中，轴向调节杆与高度调节部件联合作用，能够使得测磁探头在空间任意方位上进行磁场测量，扩展了调节装置的调节能力。
Description
技术领域
本发明涉及磁共振成像技术领域，更具体地说，特别涉及一种磁共振成像超导磁体中心区磁场测量装置。
背景技术
磁共振成像（MRI）已经成为现代医学成像的主要手段之一。其成像质量和工作效率的高低很大程度上取决于磁体中心成像区基础磁场均匀度的好坏。
一般医学全身成像的超导磁共振成像磁体需要在磁场中心直径为50cm的球域内具有匀一的静磁场，磁场偏差的均方根值要达到10ppm左右。然而由于磁体实际制造过程中所带来的偏差，对于设计优良并仔细装配完成的磁共振成像超导磁体，其主磁场不均匀度也只能达到均方根100ppm左右。因此，超导磁共振成像磁体在励磁之后必须通过匀场，才能使磁体的主磁场均匀度达到成像要求。
在对磁体匀场过程中，我们首先需要准确测量匀场区目标球域表面上的磁场分布，用测量得到的数据计算磁场不均匀度，判断是否达到匀场要求。中心匀场区位置的选择将决定着最终匀场效果的好坏，而现有的磁共振成像超导磁体中心区磁场测量装置（中心区磁场测量装置）在对于磁场中心位置的寻找上调节范围有限（寻找中心区时，调节能力有限），且费时费力，很难保证位置调节的精度。
因此本发明所给出的用于磁共振成像超导磁体中心区的磁场测量装置，通过调整固定于超导磁体内筒或相配的梯度线圈中的径向可调支撑架及轴向可调转轴，在保证位置调整精度的条件下可以快速方便地寻找到成像区磁场中心位置并进行磁场测量，极大提高了磁共振成像区主磁场的匀场效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题为提供一种磁共振成像超导磁体中心区磁场测量装置，在本发明中，该磁共振成像超导磁体中心区磁场测量装置通过其结构设计，能够使得测磁探头在任意空间方位上进行磁场测量。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种磁共振成像超导磁体中心区磁场测量装置，安装于超导磁体内筒中，包括用于进行磁场测量的测磁探头，
还包括调节支撑架，所述调节支撑架设置于超导磁体内筒中用于安装所述测量探头；
所述调节支撑架包括：与超导磁体内筒同轴设置的轴向调节杆、用于安装所述轴向调节杆的径向支承部件以及与设置于所述轴向调节杆上的高度调节部件；
所述轴向调节杆可转动地设置于所述径向支承部件上；
所述高度调节部件可滑动地设置于所述轴向调节杆上；
所述测磁探头可滑动地设置于所述高度调节部件上。
优选地，所述径向支承部件包括安装套环以及设置于所述安装套环外缘处的径向支承杆；所述轴向调节杆可转动地设置于所述安装套环上；所述径向支承杆为三个，并相邻的所述径向支承杆垂直设置；所述径向支承杆与超导磁体内筒的内壁抵接。
优选地，轴向调节杆的杆端设置有转动把手，所述安装套环上固定设置有刻度盘，所述转动把手位于所述刻度盘的一侧。
优选地，所述径向支承杆为可伸缩杆。
优选地，所述径向支承杆包括主杆和调节套管，所述主杆与所述安装套环连接，所述调节套管与超导磁体内筒的内壁抵接并和所述主杆螺纹连接。
优选地，所述轴向调节杆上套设有安装套；所述安装套上具有沿所述轴向调节杆的轴线方向开设的滑动孔；所述高度调节部件上设置有定位螺栓，所述定位螺栓穿过所述滑动孔与所述轴向调节杆抵接。
优选地，所述安装套上沿所述滑动孔的长度方向设置有长度调节刻度。
优选地，所述高度调节部件上开设有安装槽，所述测磁探头可滑动地设置于所述安装槽中，所述高度调节部件上设置有固定套环，所述固定套环通过螺栓定位于所述高度调节部件上。
优选地，所述高度调节部件沿其长度方向设置有刻度。
本发明还提供了一种磁共振装置，包括超导磁体内筒，所述超导磁体内筒上设置有梯度线圈，还包括如上述的磁共振成像超导磁体中心区磁场测量装置，所述磁共振成像超导磁体中心区磁场测量装置的调节支撑架设置于所述超导磁体内筒中。
本发明提供了一种磁共振成像超导磁体中心区磁场测量装置，包括：测磁探头以及调节支撑架。
调节支撑架用于对测量探头进行空间位置的调节，调节支撑架设置于超导磁体内筒内，其上安装有测量探头，从而能够实现对超导磁体内筒中各个空间位置的磁场测量。
调节支撑架包括：与超导磁体内筒同轴设置的轴向调节杆、用于安装轴向调节杆的径向支承部件以及与设置于轴向调节杆上的高度调节部件。
轴向调节杆上设置有用于安装测磁探头的高度调节部件，高度调节部件能够随轴向调节杆进行转动，高度调节杆上安装的测磁探头形成一个圆形的运动轨迹。通过调节测磁套头于高度调节杆上的安装位置，能够使得测磁探头相对于轴向调节杆不同半径距离的空间进行磁场测量。
轴向调节杆可转动地设置于径向支承部件上，高度调节部件可滑动地设置于轴向调节杆上，结合测磁探头可滑动地设置于高度调节部件上的结构设计，能够使得测磁探头在超导磁体内筒中的无死角测量，扩展了调节装置的调节能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明一种实施例中磁共振成像超导磁体中心区磁场测量装置的安装后结构示意图；
图2为本发明一种实施例中磁共振成像超导磁体中心区磁场测量装置的结构示意图；
图3为本发明一种实施例中径向支承杆的局部结构示意图；
图4为本发明一种实施例中轴向调节杆的局部结构示意图；
图5为本发明另一种实施例中轴向调节杆的局部结构示意图；
图1至图5中部件名称与附图标记的对应关系为：
轴向调节杆1；安装套1a；
高度调节部件2；
径向支承杆3；主杆31；调节套管32；
超导磁体内筒a。
具体实施方式
本发明的核心为提供一种磁共振成像超导磁体中心区磁场测量装置，在本发明中，该磁共振成像超导磁体中心区磁场测量装置通过其结构设计，能够使得测磁探头在任意空间方位上进行磁场测量。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1和图2，其中，图1为本发明一种实施例中磁共振成像超导磁体中心区磁场测量装置的安装后结构示意图；图2为本发明一种实施例中磁共振成像超导磁体中心区磁场测量装置的结构示意图。
本发明提供了一种磁共振成像超导磁体中心区磁场测量装置，用于对磁共振成像装置中心区磁场的磁场分布进行测量。对于目前现有技术中所使用的磁共振成像装置，其包括具有励磁作用的超导磁体内筒a，本发明提供的磁共振成像超导磁体中心区磁场测量装置（为了便于描述，下面简称为：测量装置）安装于超导磁体内筒a中。
在本发明中，测量装置包括：测磁探头以及调节支撑架，其中：
测磁探头采用现有技术中所使用常规测磁探头，用于进行磁场测量，例如磁电阻传感器等，其具体结构在此不进行赘述。
调节支撑架用于对测量探头进行空间位置的调节，调节支撑架设置于超导磁体内筒a内，其上安装有测量探头，从而能够实现对超导磁体内筒a中各个空间位置的磁场测量。
在本发明中的一个具体实施例中，调节支撑架包括：与超导磁体内筒a同轴设置的轴向调节杆1、用于安装轴向调节杆1的径向支承部件以及与设置于轴向调节杆1上的高度调节部件2。
超导磁体内筒a采用圆筒形结构设计，其上适配安装有梯度线圈，因此，超导磁体内筒a中的磁场是以其轴线为对称中心进行分布的。因此，轴向调节杆1的轴线与超导磁体内筒a的轴线同轴设置，当轴向调节杆1进行转动，能够实现对超导磁体内筒a内部的球形面（圆柱面）的磁场测量。
径向支承部件的作用为支撑轴向调节杆1，保证轴向调节杆1稳定地设置于超导磁体内筒a中，提高其测量精度。
轴向调节杆1上设置有用于安装测磁探头的高度调节部件2，高度调节部件2能够随轴向调节杆1进行转动，高度调节杆上安装的测磁探头形成一个圆形的运动轨迹。测磁探头可滑动地设置于高度调节部件2上，通过调节测磁套头于高度调节杆上的安装位置（相当于调节其运动轨迹的旋转半径），能够使得测磁探头相对于轴向调节杆1不同半径距离的空间进行磁场测量。
轴向调节杆1可转动地设置于径向支承部件上，高度调节部件2可滑动地设置于轴向调节杆1上，结合测磁探头可滑动地设置于高度调节部件2上的结构设计，能够使得测磁探头在超导磁体内筒a中的无死角测量。其具体实现如下述。
首先拟定坐标系，以轴向调节杆1的轴线为Z轴，在垂直于轴向调节杆1的平面内形成X-Y平面，且假定X-Y平面可随高度调节部件2变化，保证测磁探头始终位于X-Y平面内；
高度调节部件2可滑动地设置于轴向调节杆1上，高度调节部件2上安装有测磁探头，如此实现了测磁探头于Z轴上移动；
轴向调节杆1能够带动高度调节部件2旋转，且测磁探头可滑动地设置于高度调节部件2上，如此实现了测磁探头在X-Y平面内任意调节；
综上所述，由于测磁探头在超导磁体内筒a能够实现X-Y-Z三维方向上的调节，使得测磁探头能够在超导磁体内筒a中任意空间方位上的调节，扩展了调节装置的调节能力。
具体地，在本实施例中，径向支承部件包括安装套1a环以及设置于安装套1a环外缘处的径向支承杆3；轴向调节杆1可转动地设置于安装套1a环上；径向支承杆3为三个，并相邻的径向支承杆3垂直设置；径向支承杆3与超导磁体内筒a的内壁抵接。
在上述实施例中，径向支承杆3为三个，其中，两个采取水平设置，另一个采取竖直，如此径向支承部所形成“T”型结构设计。为了能够实现对轴向调节杆1的稳定支撑，径向支撑部设置为两个，并分设于轴向调节杆1的两端。径向支撑部搭接于（径向支承杆3与超导磁体内筒a的内壁抵接）超导磁体内筒a中，使得本发明的安装较为方便。在使用时，仅需要将测量装置直接放置于超导磁体内筒a中即可。
由于轴向调节杆1能够进行转动，从而使得测量探头进行磁场的圆周测量操作。为了提高本发明的磁场测量精度，本发明在轴向调节杆1的杆端设置有转动把手，安装套1a环上固定设置有刻度盘，转动把手位于刻度盘的一侧。设置旋转把手的目的在于：便于操作人员转动轴向调节杆1。设置有与安装套1a环固定设置的刻度盘，作为对轴向调节杆1转动的转动参考标准，能够为轴向调节杆1的转动提供尺度依据，可以实现轴向调节杆1周向的等间隔转动，进一步提高本发明测量的精度。
本发明提供的磁共振成像超导磁体中心区磁场测量装置使用要求为：保证轴向调节杆1位于超导磁体内筒a的中心轴线上。但是，由于机械加工不可避免地会出现径向支撑部在加工过程中出现尺寸误差，造成轴向调节杆1偏离超导磁体内筒a的中心轴线，降低了检测数据的可靠性。
为了能够对轴向调节杆1进行对中操作，使其与超导磁体内筒a同轴，本发明提供的径向支承杆3采用了可伸缩杆结构设计。通过调节径向支承杆3的长度，对轴向调节杆1进行空间位置上的调节。
请参考图3，其中图3为本发明一种实施例中径向支承杆的局部结构示意图。
在本发明的一个具体实施方式中，径向支承杆3包括主杆31和调节套管32，主杆31与安装套1a环连接，调节套管32与超导磁体内筒a的内壁抵接并和主杆31螺纹连接。
在本发明的另一个具体实施方式中，径向支承杆3包括主杆31和调节套管32，调节套管32上开设有多个调节孔或者是具有长形的调节孔，主杆31上设置有具有定位作用的螺栓，螺栓穿过调节孔能够对调节套管32施加作用力，从而使得调节套管32与主杆31之间固定；松开螺栓则能够调节调节套管32与主杆31之间的长度。
请参考图4，图4为本发明一种实施例中轴向调节杆的局部结构示意图。
具体地，轴向调节杆1上套设有安装套1a；安装套1a上具有沿轴向调节杆1的轴线方向开设的滑动孔；高度调节部件2上设置有定位螺栓，定位螺栓穿过滑动孔与轴向调节杆1抵接。高度调节部件2与定位螺栓螺纹连接，高度调节部件2在安装套1a上滑动，当高度调节部件2移动至合适的位置后，拧紧定位螺栓使得高度调节部件2固定。
作为对上述设计的一个结构优化设计方案：高度调节部件2上可以设置有卡子，卡子能够夹持于轴向调节杆1上，实现高度调节部件2的固定。
具体地，安装套1a上沿滑动孔的长度方向设置有长度调节刻度，用于对高度调节部件2的调节提供尺寸参照，达到提高本发明的测量精度的目的。
在本实施例中，高度调节部件2的具体结构为：其上开设有安装槽，测磁探头可滑动地设置于安装槽中，高度调节部件2上设置有固定套环，固定套环用于将测磁探头固定于安装槽中，固定套环通过螺栓定位于高度调节部件2上。
如上述结构设计相同，高度调节部件2沿其长度方向设置有刻度。
磁共振装置是一种用于进行磁共振成像的设备，包括超导磁体内筒a，超导磁体内筒a上设置有梯度线圈。在使用本发明提供的磁共振成像超导磁体中心区磁场测量装置进行磁场检测时，磁共振成像超导磁体中心区磁场测量装置的调节支撑架设置于超导磁体内筒a中。
由于磁共振成像超导磁体中心区磁场测量装置的特殊结构设计，能够使得测磁探头在超导磁体内筒a中进行无死角测量，解决了现有技术中调节范围有限的问题。
请参考图5，图5为本发明另一种实施例中轴向调节杆的局部结构示意图。
在本发明中，还可以采用半圆环形多探头测磁仪器进行磁场测量，半圆环形多探头测磁仪器通过螺栓固定在轴向调节杆1的中间部位，同时使得半圆环形多探头测磁仪器的中心与轴向调节杆1中心重合，利用轴向调节杆1旋转便可完整测量到中心区所要求固定大小球面上的磁场分布。
在初次得到所要求的基础磁场分布后，进行数据分析，来确定初始的中心位置是否为磁体的磁场中心，若不是，则根据数据分析的结果，通过磁场测量装置的径向和轴向尺寸可调连接部分进行测量中心的位置调整，得到新的测量数据，再次进行数据分析，重复该步骤，直到寻找到符合要求的磁场中心位置；
若已寻找到符合要求的磁场中心位置，则可进行下一步的匀场工作。
本发明提供的磁共振成像超导磁体中心区磁场测量装置是一种应用于磁场中（由磁共振装置激发），用于对磁场分布进行检测的装置。因此，对于本领域技术人员而言，为了避免对所检测的磁场产生影响，本发明优先选用非磁性材料制成，例如高分子材料（聚丙烯）或者是铝合金。
以上对本发明所提供的一种磁共振成像超导磁体中心区磁场测量装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (6)
1.一种磁共振成像超导磁体中心区磁场测量装置，安装于超导磁体内筒(a)中，包括用于进行磁场测量的测磁探头，其特征在于，
还包括调节支撑架，所述调节支撑架设置于超导磁体内筒(a)中用于安装所述测量探头；
所述调节支撑架包括：与超导磁体内筒(a)同轴设置的轴向调节杆(1)、用于安装所述轴向调节杆(1)的径向支承部件以及与设置于所述轴向调节杆(1)上的高度调节部件(2)；
所述轴向调节杆(1)可转动地设置于所述径向支承部件上；
所述高度调节部件(2)可滑动地设置于所述轴向调节杆(1)上；
所述测磁探头可滑动地设置于所述高度调节部件(2)上；
所述径向支承部件包括安装套(1a)环以及设置于所述安装套(1a)环外缘处的径向支承杆(3)；
所述轴向调节杆(1)可转动地设置于所述安装套(1a)环上；所述径向支承杆(3)为三个，并相邻的所述径向支承杆(3)垂直设置；
所述径向支承杆(3)与超导磁体内筒(a)的内壁抵接；
所述径向支承杆(3)为可伸缩杆；所述径向支承杆(3)包括主杆(31)和调节套管(32)，所述主杆(31)与所述安装套(1a)环连接，所述调节套管(32)与超导磁体内筒(a)的内壁抵接并和所述主杆(31)螺纹连接。
2.根据权利要求1所述的磁共振成像超导磁体中心区磁场测量装置，其特征在于，轴向调节杆(1)的杆端设置有转动把手，所述安装套(1a)环上固定设置有刻度盘，所述转动把手位于所述刻度盘的一侧。
3.根据权利要求1所述的磁共振成像超导磁体中心区磁场测量装置，其特征在于，
所述轴向调节杆(1)上套设有安装套(1a)；
所述安装套(1a)上具有沿所述轴向调节杆(1)的轴线方向开设的滑动孔；
所述高度调节部件(2)上设置有定位螺栓，所述定位螺栓穿过所述滑动孔与所述轴向调节杆(1)抵接。
4.根据权利要求3所述的磁共振成像超导磁体中心区磁场测量装置，其特征在于，所述安装套(1a)上沿所述滑动孔的长度方向设置有长度调节刻度。
5.根据权利要求1至4任一项所述的磁共振成像超导磁体中心区磁场测量装置，其特征在于，所述高度调节部件(2)上开设有安装槽，所述测磁探头可滑动地设置于所述安装槽中，所述高度调节部件(2)上设置有固定套环，所述固定套环通过螺栓定位于所述高度调节部件(2)上。
6.根据权利要求5所述的磁共振成像超导磁体中心区磁场测量装置，其特征在于，所述高度调节部件(2)沿其长度方向设置有刻度。
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