CN105487031B - 磁共振成像系统中与主磁体解耦的二阶轴向超导匀场线圈 - Google Patents

磁共振成像系统中与主磁体解耦的二阶轴向超导匀场线圈 Download PDF

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Abstract

一种磁共振成像系统中与主磁体解耦的二阶轴向超导匀场线圈，所述的二阶轴向超导匀场线圈由正向超导匀场线圈(4)和反向超导匀场线圈(5)组成，与主磁体(3)同中心轴、同中心点。正向超导匀场线圈(4)由两对通正向电流的螺线管线圈(4.1、4.2)组成；反向超导匀场线圈(5)由两对通反向电流的螺线管线圈(5.1、5.2)组成。二阶轴向超导匀场线圈在成像区域(6)内产生的磁场强度与理想磁场强度之间的最大相对误差不大于0.5％；二阶轴向超导匀场线圈与主磁体之间的互感小于3亨。

Description

磁共振成像系统中与主磁体解耦的二阶轴向超导匀场线圈
技术领域
本发明涉及一种磁共振成像系统的二阶轴向超导匀场线圈。
背景技术
在磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)系统中，成像区域的磁场均匀度直接影响了成像质量，因此在高精度磁共振成像系统中会采用超导匀场线圈对成像区域的磁场均匀度进行修正。整套超导匀场线圈系统一般都会包括一阶及二阶超导匀场线圈，根据实际情况选用三阶乃至四阶超导匀场线圈的部分线圈。根据产生的磁场形状，超导匀场线圈一般被分为轴向超导匀场线圈和径向超导匀场线圈。在评估超导匀场线圈与主磁体之间的磁耦合时，通常选用超导匀场线圈与主磁体的互感。奇数阶轴向超导匀场线圈和径向超导匀场线圈在理论上都与主磁体自然解耦，即互感为零，因此，常用的超导匀场线圈中，与主磁体有较大磁耦合的，即互感较大的，主要是二阶轴向超导匀场线圈。
二阶轴向超导匀场线圈与主磁体磁耦合较大会导致以下问题：(1)当主磁体失超时，主磁体的电流短时间内由工作电流降为零，二阶轴向超导匀场线圈中会产生一个相应的感应电流，且该感应电流的大小与磁耦合的大小成正比，当感应电流超过超导线材临界电流时，会导致超导匀场线圈失超，从而损坏超导匀场线圈；(2)在磁场均匀度修正过程中，根据成像区域的实际磁场，计算二阶轴向超导匀场线圈所需的电流。当二阶轴向超导匀场线圈加上匀场电流后，由于主磁体和二阶轴向超导匀场线圈之间磁耦合，因而主磁体中也会出现相应的感应电流，从而导致-主磁场发生漂移。这不仅会已进行的磁场均匀度修正效果减小，导致需要再次磁场均匀度进行修正，还会对成像时的参数设置产生影响，否则成像质量也会受到影响。
目前采用的二阶轴向超导匀场线圈为两对螺线管线圈的结构。该结构的二阶轴向超导匀场线圈通常与主磁体之间的耦合较大，一般大于50亨，并且很难通过优化方法大幅度减少二阶轴向超导匀场线圈与主磁体之间的磁耦合。
发明内容
本发明的目的是解决现有二阶轴向超导匀场线圈与主磁体磁耦合较大且可优化空间较小的问题，提出一种磁共振成像系统中与主磁体解耦的二阶轴向超导匀场线圈。
本发明的二阶轴向超导匀场线圈由正向超导匀场线圈和反向超导匀场线圈组成。
所述的正向超导匀场线圈和反向超导匀场线圈与主磁体同中心轴，且同中心点。正向超导匀场线圈由两对通正向电流的螺线管线圈组成；反向超导匀场线圈由两对通反向电流的螺线管线圈组成。两对通正向电流的螺线管线圈与两对通反向电流的螺线管线圈串联连接，其空间排列顺序为：以主磁体两端作为最外侧，主磁体的中心点作为最内侧，从外到内依次为第一对通正向电流的螺线管线圈、第一对通反向电流的螺线管线圈、第二对通正向电流的螺线管线圈、第二对通反向电流的螺线管线圈。所有的超导匀场线圈的内径和厚度均相等。第一对通正向电流的螺线管线圈的外端不超出主磁体的外端。
所述的二阶轴向超导匀场线圈在成像区域内产生的磁场强度与理想磁场强度之间存在的最大相对误差不大于0.5％。所述的二阶轴向超导匀场与主磁体之间的互感小于3亨。
本发明的技术方案与现有技术方案相比，具有下列有益效果：
(1)采用四对螺线管线圈结构的二阶轴向超导匀场线圈在保证成像区域产生所需精度磁场强度的同时，可以大幅降低超导匀场线圈与主磁体之间的磁耦合。
(2)采用四对螺线管线圈结构的二阶轴向超导匀场线圈在优化过程中能够调整的自由度为采用两对螺线管线圈结构的二阶轴向超导匀场线圈的两倍，给优化提供更多的操作空间。
附图说明
图1本发明实施例的二阶轴向超导匀场线圈的结构示意图；
图2本发明实施例的二阶轴向超导匀场线圈在成像区域以及周围产生的磁场相对误差为0.5％的等高线分布图。
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是本发明二阶轴向超导匀场线圈的实施例。如图1所示，磁共振成像系统中与主磁体解耦的二阶轴向超导匀场线圈由正向超导匀场线圈4和反向超导匀场线圈5组成。
主磁体3为螺管型磁共振磁体，对称轴2是主磁体3的中心轴，中心点1是主磁体3的中心点，成像区域6是以中心点1为球心的球形区域。正向超导匀场线圈4由两对通正向电流的螺线管线圈4.1、4.2组成。反向超导匀场线圈5由两对通反向电流的螺线管线圈5.1、5.2组成。正向超导匀场线圈4和反向超导匀场线圈5均以对称轴2为中心轴，且关于对称平面7正对称分布。正向超导匀场线圈4和反向超导匀场线圈5的中心点均为中心点1。通正向电流的螺线管线圈4.1、4.2和通反向电流的螺线管线圈5.1、5.2串联连接，空间中的排列顺序为：将主磁体3两端作为最外侧，中心点作为最内侧，从外到内依次为第一对通正向电流的螺线管线圈4.1、第一对通反向电流的螺线管线圈5.1、第二对通正向电流的螺线管线圈4.2、第二对通反向电流的螺线管线圈5.2。所有的超导匀场线圈4、5的内径和厚度均相等。第一对通正向电流的螺线管线圈4.1的外端不超出主磁体3外端。
图2是本发明实施例的二阶轴向匀场线圈在成像区域及其周围产生的磁场偏差为0.5％的等高线分布图。二阶轴向超导匀场线圈在成像区域6产生内的磁场强度与理想磁场强度之间的最大相对误差不大于0.5％；所述的二阶轴向超导匀场与主磁体3之间的互感小于3亨。

Claims (2)

1.一种磁共振成像系统中与主磁体解耦的二阶轴向超导匀场线圈，其特征在于：所述的二阶轴向超导匀场线圈由正向超导匀场线圈(4)和反向超导匀场线圈(5)组成；所述的正向超导匀场线圈(4)由两对通正向电流的螺线管线圈(4.1、4.2)组成；所述的反向超导匀场线圈(5)由两对通反向电流的螺线管线圈(5.1、5.2)组成；所述的正向超导匀场线圈(4)和反向超导匀场线圈(5)与主磁体同中心轴，同中心点；
所述的通正向电流的螺线管线圈(4.1、4.2)和通反向电流的螺线管线圈(5.1、5.2)串联连接，空间中的排列顺序为：以主磁体(3)两端作为最外侧，中心点作为最内侧，从外到内依次为第一对通正向电流的螺线管线圈(4.1)、第一对通反向电流的螺线管线圈(5.1)、第二对通正向电流的螺线管线圈(4.2)、第二对通反向电流的螺线管线圈(5.2)；所有的超导匀场线圈(4、5)的内径和厚度相等；第一对通正向电流的螺线管线圈(4.1)的外端不超出主磁体(3)外端。
2.按照权利要求1所述的二阶轴向超导匀场线圈，其特征在于：所述的二阶轴向超导匀场线圈在成像区域(6)内产生的磁场强度与理想磁场强度之间的最大相对误差不大于0.5％；所述的二阶轴向超导匀场线圈与主磁体(3)之间的互感小于3亨。
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