CN107076814A - 能够快速地进行场斜变的磁共振成像系统 - Google Patents

Abstract

提供了用于使超导磁体的磁场快速斜变的系统和方法，所述超导磁体诸如适用于磁共振成像系统的超导磁体。通过改变超导磁体中的电流密度同时监测和控制超导磁体的温度以保持在转变温度以下，可以使磁场迅速地斜升或斜降。超导开关用于在所连接的电路中连接超导磁体和电源。然后调节由电源产生的电流，以增加或减小超导磁体中的电流密度，以便以受控的方式分别使磁场强度斜升和斜降。基于超导磁体的操作参数和由电源产生的电流来确定和优化磁场强度改变的斜变速率。

Description

能够快速地进行场斜变的磁共振成像系统

发明背景

本发明的领域是用于磁共振成像(“MRI”)的系统和方法。更具体地，本发明涉及用于MRI的系统和方法，其中MRI扫描仪的磁场可以根据需要快速地斜升和斜降。

MRI系统通常利用两种类型的磁体组件中的一种来产生用于成像的强主磁场。一种类型使用永磁体产生主磁场。这种类型的系统不太受欢迎，因为利用这种系统可以实现的磁场强度有限。此外，这些系统倾向于非常沉重，并且对温度波动非常敏感。永磁体也不能关闭，因此没有办法去除磁场。

第二类型的MRI系统使用超导电磁体来产生主磁场。使用超导磁体允许高电流密度通过电磁体的导体而没有功率耗散，这进而使得能够实现高磁场强度。对于要超导的磁体，磁体线圈必须被冷却到极低的温度(例如，约4K)。

用于将超导磁体线圈冷却到这种低温的一种方法是通过将导体浸入液氦浴中来进行。因为液体致冷剂(例如，液氦)的高成本，所以这些超导系统趋于非常昂贵。此外，不容易快速地打开或关闭由这些系统产生的磁场。例如，为了快速关闭磁场，通常需要加热导电磁体线圈，使得它们产生可以耗散其存储的能量的电阻。该电阻产生热量，这使得提供冷却的液体致冷剂转化为快速膨胀的气体。液态制冷剂的这种蒸发去除了系统的冷却能力，并且因此去除了由磁体线圈产生的磁场。但是，该磁场不能重新生成，直到液体制冷剂被更换并且磁体线圈被冷却回到超导温度，该过程通常涉及数日和可观的费用。

或者，可以非常缓慢地去除或添加电流到超导磁体系统，而不引起足够的加热以使液体制冷剂蒸发。在这些情况下，完全添加或去除电流需要很多个小时，以这种方式快速打开或关闭磁场是不可行的。

出于安全原因，MRI扫描仪能够将磁场快速关闭将是有益的。例如，被强磁场吸引的大金属物体是与这些装置相关联的主要风险之一。传统的超导磁体已经实施了一种在紧急情况下通过以上述方式对磁体“淬火”来快速关闭磁场的机构，其中所有液体低温制冷剂非常快速地蒸发。然而，对磁体淬火需要在重新建立磁场之前进行的耗时且昂贵的液体致冷剂的更换。

使MRI系统的磁场快速斜升和斜降而没有损失和更换昂贵液体致冷剂这些昂贵花费的能力对于介入和移动成像应用将是非常有用的。在这些情况下，使MRI系统的磁场斜降是有利的，这样其可以被安全地存储(例如，在手术套间中)或被运输，同时允许根据需要快速地(例如，在几分钟内)斜升磁场供使用。

发明内容

本发明通过提供用于使由超导磁体(例如，适于在磁共振成像(“MRI”)系统中使用的超导磁体)产生的磁场快速地斜升和斜降的系统和方法来克服上述缺点。

因此，本发明的一个方面是提供一种用于使与机械制冷机热接触的超导磁体的磁场斜变(ramping)的控制系统。该控制系统通常包括超导开关，该超导开关选择性地将超导磁体连接到电源，并且具有打开状态和关闭状态。当处于关闭状态时，超导开关在所连接的电路中连接超导磁体和电源。控制系统还包括控制器，该控制器被编程为通过选择限定至少一个斜变速率的斜变函数来将由超导磁体产生的磁场从当前磁场强度斜变到目标磁场强度；将由电源产生的电流设置为初始电流值；激活超导开关到其关闭位置，从而在所连接的电路中连接超导磁体和电源；根据所选择的斜变函数调节由电源产生的电流；以及当达到目标磁场强度时，将超导开关激活到其打开位置，从而将超导磁体和电源从所连接的电路断开，并且将超导磁体置于闭合电路中。

本发明的另一方面是提供一种用于控制超导磁体的斜降或斜升的方法。该方法包括监测指示产生具有当前磁场强度的磁场的超导磁体的当前状态的至少一个操作参数值，以及基于所述至少一个操作参数值确定斜变函数。然后将指令提供给控制器，以通过选择性地激活超导开关以在所连接的电路中将超导磁体连接到电源，来基于所述至少一个操作参数值来使由超导磁体产生的磁场斜变。当在所连接的电路中时，根据确定的斜变函数调节由电源产生的电流，以将由超导磁体产生的磁场从当前磁场强度调节到目标磁场强度。

本发明的另一方面是提供一种MRI系统，其磁场可以快速地斜降和斜升。MRI系统通常包括磁体线圈、电源、超导开关、机械制冷机和控制器。磁体线圈产生磁场并且由超导材料构成。超导开关选择性地将磁体线圈连接到电源，并且具有打开状态和关闭状态。当处于关闭状态时，超导开关在所连接的电路中连接磁体线圈和电源。机械制冷机与磁体线圈热接触，并且可操作以降低磁体线圈的温度并且保持磁体线圈的温度在超导材料的转变温度以下。控制器被编程为通过选择限定至少一个斜变速率的斜变函数来将由磁体线圈产生的磁场从当前磁场强度斜变到目标磁场强度；将由电源产生的电流设置为初始电流值；激活超导开关到其关闭位置，从而在所连接的电路中连接磁体线圈和电源；根据所选择的斜变函数调节由电源产生的电流；以及当达到目标磁场强度时，将超导开关激活到其打开位置，从而所述磁体线圈和电源从所连接的电路断开，并且将磁体线圈置于闭合电路中。

本发明的前述和其它方面和优点将从以下描述中显现。在描述中，参考形成说明书的一部分的附图，在附图中通过图解说明示出了本发明的优选实施例。然而，这样的实施例不一定代表本发明的全部范围，因此，参考权利要求和本文来解释本发明的范围。

附图说明

图1是能够进行快速磁场斜变的示例磁共振成像(“MRI”)系统的框图。

图2是阐述用于控制MRI系统(例如，图1的MRI系统)以使MRI系统的磁场强度快速斜变的示例方法的步骤的流程图。

图3是包括第一斜变周期和第二斜变周期的示例斜变函数，在第一斜变周期期间，超导磁体的温度增加到低于阈值温度的温度，在第二斜变周期期间，超导磁体的温度下降，并且其中限定第二斜变周期的一个或多个斜变速率比限定第一斜变周期的一个或多个斜变速率更缓慢。

图4是另一示例斜变函数，其包括第一斜变周期和第二斜变周期，在第一斜变周期期间，超导磁体的温度增加到低于阈值温度的温度，在第二斜变周期期间，超导磁体的温度根据基于温度的导数来调节的平滑变化的斜变速率而下降。

具体实施方式

这里描述了用于在包括由机械制冷机冷却的超导磁体的磁共振成像(“MRI”)系统中进行快速磁场斜变的系统和方法。

最近，已经在超导体和超导磁体设计方面取得了进展，其目的在于减少实现和保持超导性能所需的昂贵的液体致冷剂的量。这些进展包括开发高温超导体，高温超导体是在高于4K的温度下变得超导的导体。目前，合理的高温超导体可在10K下操作；但是一些材料可以在高达30K的温度下表现出超导性能。此外，近来提出了关于使用制冷机通过热接触来冷却磁体线圈导体的无致冷剂磁体设计。

这里描述的系统和方法基于使用其中主磁场可以在短时间内打开和关闭的传统或高温超导体的机械超导磁体设计。例如，可以以与在MRI系统中准备一个对象成像所花费的典型时间量(例如，大约10-15分钟)相当的时间量来打开和关闭磁场。

这里描述的MRI系统使用与超导磁体中的导体热接触的机械制冷机来将它们冷却至接近4K的温度。这里，热接触可以包括直接或间接接触，热能可以通过热接触被传递或传导。用于磁体设计的超导材料优选地在高达接近10K的温度下维持超导性能。在所描述的系统中，可以通过将电源引入到电路(例如，通过超导开关)中来以快速方式增加或消除来自磁线圈的导电绕组的电流密度。将该电流供应给磁体线圈会将热量引入系统中，所述热量可以使用机械制冷机的热冷却能力来消除。

在该系统中，可以控制电流变化率(以及因此控制磁场变化率)，使得导体的温度不超过磁体线圈材料的超导转变点。以这种方式，导体中没有快速的电阻变化来引起不受控制的磁场损失(即，淬火)。此外，这里描述的控制系统提供简单的用户交互用于接通和关断磁场，监测在磁场斜变期间及之后的导体的温度，并且能够调节斜变函数或斜变速率，调节接通和关断磁场之间的间隔，或两者，以便维持足够冷的温度以维持磁体线圈的超导特性。

现在参考图1。磁共振成像系统10通常包括磁体组件12，该磁体组件12用于在孔16内提供大致均匀的磁场14，该孔16可保持对象18或其它待成像的对象。磁体组件12支撑射频(“RF”)线圈(未示出)，该RF线圈可以向位于孔16内的物体或对象(未示出)中的核自旋提供射频(“RF”)激励。该RF线圈与RF系统20通信，产生必要的电波形，如本领域所理解的。

磁体组件12还支持本领域中已知类型的三个轴的梯度线圈(未示出)，并且其与相应的梯度系统22通信，梯度系统22向梯度线圈提供电功率以随着时间的推移产生磁场梯度G_x、G_y和G_z。

数据采集系统24连接到被支撑在磁体组件12内或被定位在孔16内的RF接收线圈(未示出)。

RF系统20、梯度系统22和数据采集系统24均与控制器26通信，控制器26产生包括来自RF系统20的RF脉冲和来自梯度系统22的梯度脉冲的脉冲序列。数据采集系统24接收来自RF系统20的磁共振信号，并将磁共振信号提供给数据处理系统28，数据处理系统28操作以处理磁共振信号并从磁共振信号重建图像。重建的图像可以被提供给显示器30以向用户显示。

磁体组件12包括被容纳在真空壳体34中的一个或多个磁体线圈32，该壳体通常为磁体线圈32提供低温恒温器，并且所述一个或多个磁体线圈32通过机械制冷机36例如Gifford-McMahon(“GM”)制冷机或脉冲管制冷机进行机械制冷。在一个示例配置中，制冷机可以是由Sumitomo Heavy Industries(日本)制造的型号RDK-305Gifford-McMahon制冷机。通常，制冷机36与磁体线圈32热接触，并且可操作以降低磁体线圈32的温度并且维持磁体线圈32和期望的操作温度。在一些实施例中，制冷机36包括与真空壳体34热接触的第一级和与磁体线圈32热接触的第二级。在这些实施例中，制冷机36的第一级将真空壳体34维持在第一温度，并且制冷机36的第二级将磁体线圈32维持在低于第一温度的第二温度。

磁体线圈32由超导材料构成，因此提供超导磁体。超导材料优选地选择为具有合适临界温度的材料，使得磁体线圈32能够在合适温度范围内实现期望的磁场强度。作为一个示例，超导材料可以是具有约9.2K的转变温度的铌(“Nb”)。作为另一个示例，超导材料可以是铌钛(“NbTi”)，其具有约10K的转变温度。作为又一个示例，超导材料可以是铌三锡(“Nb₃Sn”)，其具有约18.3K的转变温度。

超导材料的选择将限定可利用磁体组件12实现的磁场强度的范围。优选地，选择超导材料使得在可以由制冷机36适当地实现的温度范围内可以实现在约0.0T至约3.0T的范围内的磁场强度。然而，在一些配置中，可以选择超导材料以提供高于3.0T的磁场强度。

制冷机36可操作以将磁体线圈32维持在磁体线圈32是超导的操作温度，诸如低于构成磁体线圈32的材料的转变温度或临界温度的温度。作为一个示例，较低的操作温度限制可以是大约4K，并且操作温度上限可以处于或接近构成磁体线圈32的超导材料的转变温度或临界温度。

本发明的MRI系统10中的磁体线圈32中的电流密度是可控的，以使由磁体组件12产生的磁场14快速地斜升或斜降，同时利用制冷机36控制磁体线圈32的温度以将温度保持在构成磁体线圈32的超导材料的转变温度以下。作为一个示例，磁场14可以在大约几分钟(例如，十五分钟或更短)内斜升或斜降。

通常，可以通过将磁体线圈32连接到具有电源38(电源38经由开关40与磁线圈32电通信)的电路并且操作电源38以增加或减少在所连接的电路中的电流来增加或减小磁体线圈32中的电流密度。开关40通常是可在第一关闭状态和第二打开状态之间操作的超导开关。

当开关40处于其断开状态时，磁体线圈32处于闭合电路中，这有时被称为“持久模式”。在该配置中，只要磁体线圈32的温度保持在等于或低于构成它们的超导材料的转变温度的温度，磁体线圈32就处于超导状态。

然而，当开关40处于关闭状态时，磁体线圈32和电源38可以被置于所连接的电路中，并且由电源38提供的电流和磁体线圈32中的电流将试图平衡。例如，如果电源38被操作以向所连接的电路供应更多的电流，则磁体线圈32中的电流将增加，这将增加磁场14的强度。另一方面，如果电源38被操作减小所连接的电路中的电流，则磁体线圈32中的电流将减小，这将降低磁场14的强度。

本领域技术人员将理解，任何合适的超导开关可以用于选择性地将磁体线圈32和电源38连接到所连接的电路中；然而，作为一个非限制性示例，开关40可以包括并联连接到磁体线圈32和电源38的一定长度的超导线。为了将这种开关40控制到其关闭状态，操作与开关40热接触的加热器以将超导线的温度升高到其转变温度以上，这进而使得所述线与磁体线圈32的电感性阻抗相比具有高电阻。结果，非常少的电流将流过开关40。然后可以将电源38与磁体线圈32一起置于所连接的电路中。当在该所连接的电路中时，电源38和磁体线圈32中的电流将试图平衡；因此，通过调节由电源38提供的电流，可以增加或减少磁体线圈32中的电流密度，以分别使磁场14斜升或斜降。为了将开关40操作为其断开状态，开关40中的超导线被冷却到其转变温度以下，这将磁体线圈32放回到闭合电路中，从而断开电源38并允许所有电流流经磁线圈32。

当磁体线圈32与电源38一起处于所连接的电路中时，磁体线圈32的温度将随着所连接的电路中的电流平衡而增加。因此，应当监测磁体线圈32的温度，以确保磁体线圈32的温度保持在构成它们的超导材料的转变温度以下。因为将磁体线圈32与电源38一起放置在所连接的电路中将倾向于增加磁体线圈32的温度，所以磁场14可以斜升或斜降的速率将部分地取决于制冷机36的冷却能力。例如，当磁体线圈32与电源38一起处于所连接电路中时，具有较大冷却能力的制冷机将能够从磁体线圈32更快速地去除热量。

电源38和开关40在控制器26的控制下操作，以在电源38处于与磁体线圈32的连接电路中时向磁体线圈32提供电流。电流监测器42测量从电源38流向磁体线圈32的电流，并且可以向控制器26提供电流的测量以控制磁场14的斜升或斜降。在一些配置中，电流监测器42被集成到电源38中。

温度监测器44与磁体组件12热接触并且操作以实时地测量磁体线圈32的温度。作为一个示例，温度监测器44可以包括热电偶温度传感器、二极管温度传感器(例如，硅二极管或GaAlAs二极管)、电阻温度检测器(“RTD”)、电容式温度传感器等。基于RTD的温度传感器可以由陶瓷氮氧化物、锗、或钌氧化物组成。监测磁体线圈32的温度并且可以将该温度提供给控制器26以控制磁场14的斜升或斜降。

在操作中，控制器26被编程为响应于来自用户的指令而使磁体组件12的磁场14斜升或斜降。如上所述，通过经由受控制器26控制的开关40从电源38向磁体线圈32供应电流，通过降低磁体线圈32中的电流密度，可以使磁场14斜降。同样，通过经由受控制器26控制的开关40从电源38向磁体线圈32提供电流，通过增加磁体线圈32中的电流密度，可以使磁场14的强度斜升。

控制器26还被编程为在磁场14斜升或斜降之前、期间及之后监测与MRI系统10相关联的各种操作参数值。作为一个示例，如上所述，控制器26可以通过从电流监测器42接收的数据监测由电源38供应给磁体线圈32的电流。作为另一示例，如上所述，控制器26可以通过从温度监测器44接收的数据来监测磁体线圈32的温度。作为又一个示例，控制器26可以诸如通过从诸如霍尔探头等的磁场传感器接收数据来监测磁场14的强度，所述磁场传感器定位在磁体组件12的孔16中或靠近磁体组件12的孔16。

如现在将更详细地描述的，控制器26可以单独地或共同地监测操作参数值，以控制磁场14的斜升或斜降，所述操作参数值例如供应给磁体线圈32的电流(I)、磁体线圈32的温度(T)、以及由磁体线圈32产生的磁场强度(B₀)。

现在参照图2，示出了一个流程图，其示出了用于使由上面关于图1描述的MRI系统产生的磁场斜变的示例方法的步骤。一般来说，将基于定义超导磁体应该斜变到的期望磁场强度的设定点来使磁场斜升或斜降。

为此，由控制器26设置一个设定点，如步骤202所示。该设定点通常基于用户提供的指令来选择，例如，用户定义的超导磁体应该斜变到的目标磁场强度。例如，用户可以向控制器26提供指令，以将磁场强度从当前磁场强度斜降至零，从而“关闭”MRI系统10的磁场。作为另一示例，用户可以向控制器26提供指令，以将磁场从第一磁场强度斜降到比第一磁场强度弱的第二磁场强度。例如，指令可以是将磁场从3.0T向下斜变到1.5T，以实现在不同的场强下的不同的成像应用。类似地，指令可以是使磁场斜升，例如从1.5T到3.0T，或从零场到期望的磁场强度。

在已经建立了所述设定点之后，将与MRI系统10相关联的当前操作参数值提供给控制器26，如步骤204所示。这些操作参数共同描述了MRI系统10的或MRI系统10内的部件(诸如磁体组件12或磁体线圈32)的当前状态。作为一个示例，磁体线圈32的温度和当前磁场强度可以由控制器26接收。

在步骤206中进行当前操作参数值的检查。例如，可以检查磁体线圈32的温度、当前磁场强度或两者，以确认是否应该实施使磁场斜变的指令。作为一个示例，如果磁体线圈32的温度使得不适合于使磁场斜变，则斜变过程终止或以其它方式暂停，直到磁体线圈32的温度适当地改变为止。例如，如果磁体线圈32的温度为(或高于)MRI系统10的操作温度上限(例如，磁体线圈超导材料的临界或转变温度)，则其将不适合于进一步增加磁体线圈32的温度，并且应当终止或暂停磁场斜变，直到制冷机36能够将磁体线圈32的温度下降到适当的温度为止。

然后在步骤208中进行检查以确认电源38的当前设置。例如，检查电源38的当前设置以确认电源38中的电流接近目标工作电流。当使磁场斜升时，目标工作电流为零电流或接近零电流，并且当使磁场斜降时，目标工作电流为磁体线圈32中的预期电流或接近磁体线圈32中的预期电流。如果电源38中的当前电流电源不接近目标工作电流，则调节电源38的设置以使当前电流达到目标工作电流。

在确认电源38的当前设置之后，控制器26发送指令以将开关40控制到其关闭状态，使得电流可以从电源38流到磁体线圈32，如步骤210所示。控制器26根据限定至少一个斜变速率的斜变函数来控制磁场的斜变。

在开关40处于其关闭状态的情况下，电源38和磁体线圈32被置于所连接的电路中。然后，如步骤212所示，由电源38供应的电流缓慢地增加或减少，以分别使磁场斜升和斜降。当磁体线圈32和电源38处于所连接的电路中时，因电源38中的增加或减少而引起的能量改变将产生使磁体线圈32的温度升高的热量。因此，在斜变过程期间，监测磁体线圈32的温度，如步骤214所示。

作为一个示例，磁体线圈32的当前温度可以由温度监测器44测量并且被监测以确认磁体线圈32的温度是否被维持在操作限制内(例如，磁体线圈32的温度被维持在构成磁体线圈32的超导材料的转变温度以下)。除了温度之外，可以监测MRI系统10的其它操作参数值，包括可以通过霍尔探针或其他合适的传感器测量的磁场强度。优选地，监测磁场强度以确认是否已经达到磁场设定点。作为又一个示例，由电源38供应的电流可以由电流监测器42测量并且被监测以确认适当水平的电流被供应给磁体线圈32。

在判定框216处，基于对MRI系统10的操作参数的监测，确定是否已经达到设定点。如果还没有达到设定点，则继续监测操作参数，直到达到设定点为止。在监测操作参数的同时，还在判定框218处基于电流正被添加到磁体线圈或从磁体线圈去除的速率来确定磁体线圈32是否冒过热的风险(例如，被加热到接近或高于转变温度)。如果磁体线圈32的温度接近升高到转变温度以上，则可以如步骤220所示的那样调节电源38设置，以临时停止改变所连接的电路中的电流，或者以其他方式减慢斜变速率。减慢或以其他方式停止斜变过程将减少对磁体线圈32的加热，并且允许制冷机36将磁体线圈32的温度下降到更合适的温度。一旦温度已经降低到更合适的水平，就可以再次调节电源38的设置，以继续增加或减少磁体线圈32中的电流密度，直到达到设定点为止。

当达到设定点时，由控制器26发送指令以将开关40控制到其打开状态，如步骤222所示。在开关40处于其打开状态之后，MRI系统10的操作参数仍然被监测，如步骤224所示，直到磁体线圈32的温度下降到合适的操作温度为止，如在判定框226处所确定的。当磁体线圈32达到稳定的操作温度时，MRI系统10准备好执行扫描，如步骤228所示。

在一些实施例中，斜变函数或斜变速率可以是用户定义的。在一些其它实施例中，可以基于MRI系统10的当前操作参数和用户选择的设定点来优化斜变函数或斜变速率以减少总斜变时间。如图3和图4所示，斜变函数50通常包括第一斜变周期和第二斜变周期，在第一斜变周期期间，磁体线圈32的温度增加到低于阈值温度的温度，在第二斜变周期期间，磁体线圈32的温度下降。第一斜变周期可以由初始斜变速率来定义，并且第二斜变周期可以由一个或多个比初始斜变速率更缓慢的斜变速率来定义。

现在具体地参考图3。可以通过使用以快速初始斜变速率开始的斜变函数50来缩短总斜变时间，使得在该特定斜变速率下的磁体线圈32的平衡温度不超过预定阈值温度。接下来，一旦磁体线圈32已经达到平衡温度，或者当磁体线圈32中的电流已经达到预定水平时，斜变速率减小一定量，使得磁体线圈32将具有新的、较低的平衡温度。该过程可以重复，直到磁体线圈32以期望的电流被加载能量为止(即，达到目标磁场强度)。

可以调节初始“快速”斜变周期、个别的斜变速率和斜坡步长，使得实现以下效果之一：(1)在最短时间量内达到期望电流以及因此达到目标磁场强度，或者(2)最终的斜坡平衡温度接近或大致类似于在持久模式下磁体线圈32的平衡温度。

此外，如图4所示，可以监测磁体线圈32的温度的导数，并且以更精细的斜变速率步长更频繁地调节斜变函数50，使得斜变函数50中的温度衰减曲线平滑地变化。如上所述，斜变函数或斜变速率也可以在斜变过程期间基于对操作参数的监测来控制。

已经根据一个或多个优选实施例描述了本发明，并且应当理解，除了明确陈述的那些之外，许多等同物、替代物、变化和修改是可能的并且在本发明的范围内。

Claims (21)

1.一种用于使与机械制冷机热接触的超导磁体的磁场斜变的控制系统，包括：

超导开关，其将超导磁体选择性地连接到电源并且具有打开状态和关闭状态，其中当处于关闭状态时，所述超导开关在被连接的电路中连接所述超导磁体和所述电源；

控制器，其被编程为通过以下操作将由所述超导磁体产生的磁场从当前磁场强度斜变到目标磁场强度：

(i)选择限定至少一个斜变速率的斜变函数；

(ii)将由所述电源产生的电流设置为初始电流值；

(iii)将所述超导开关激活到其关闭位置，从而在所述被连接的电路中连接所述超导磁体和所述电源；

(iv)根据所选择的斜变函数调节由所述电源产生的电流；以及

(v)当达到所述目标磁场强度时，将所述超导开关激活到其打开位置，从而将所述超导磁体和所述电源从所述被连接的电路断开，并且将所述超导磁体置于闭合电路中。

2.如权利要求1所述的控制系统，其中所述初始电流值为零，并且当所述电源处于所述被连接的电路中时，调节由所述电源产生的所述电流包括增加由所述电源产生的所述电流。

3.如权利要求1所述的控制系统，其中所述初始电流值大致类似于所述超导磁体中的预期电流，并且当所述电源处于所述被连接电路中时，调节由所述电源产生的电流包括减小由所述电源产生的所述电流。

4.如权利要求1所述的控制系统，其中所述控制器被编程为接收指示所述超导磁体的当前状态的至少一个操作参数值，并且基于所述至少一个操作参数值和所述目标磁场强度选择所述斜变函数。

5.如权利要求4所述的控制系统，其中所述至少一个操作参数值是所述超导磁体的温度或由所述超导磁体产生的磁场的当前磁场强度。

6.如权利要求5所述的控制系统，还包括与所述超导磁体热接触的温度监测器，以便测量所述超导磁体的温度。

7.如权利要求5所述的控制系统，其中所述控制器被编程为选择所述斜变函数，以使达到所述目标磁场强度所需的时间最小或使得在所述目标磁场下所述超导磁体的温度大致类似于在持久模式下所述超导磁体的平衡温度中的至少一种。

8.如权利要求7所述的控制系统，其中所述斜变函数包括第一斜变周期和第二斜变周期，在所述第一斜变周期期间，所述超导磁体的温度根据初始斜坡速率增加，在所述第二斜变周期期间，所述超导磁体的温度根据比所述初始斜变速率缓慢的至少一个斜变速率下降。

9.一种用于控制超导磁体的斜降或斜升的方法，所述方法的步骤包括：

(i)监测指示超导磁体的当前状态的至少一个操作参数值，所述超导磁体产生具有当前磁场强度的磁场；

(ii)基于所述至少一个操作参数值确定斜变函数；

(iii)向控制器提供指令，以通过选择性地激活超导开关以将所述超导磁体连接到被连接的电路中的电源，来基于所述至少一个操作参数值使由所述超导磁体产生的磁场斜变；并且

其中当在所述被连接的电路中时，根据所确定的斜变函数调节由所述电源产生的电流，以将由所述超导磁体产生的所述磁场从所述当前磁场强度调节到目标磁场强度。

10.如权利要求9所述的方法，其中所述至少一个操作参数值是所述超导磁体的温度或所述当前磁场强度中的至少一个。

11.如权利要求10所述的方法，其中所述斜变函数被确定为使达到所述目标磁场强度所需的时间最小或使得在所述目标磁场下所述超导磁体的温度大致类似于在持久模式下所述超导磁体的平衡温度中的至少一种。

12.一种磁共振成像(MRI)系统，包括：

磁体线圈，其用于产生磁场，其中所述磁体线圈由超导材料构成；

电源；

超导开关，其选择性地将所述磁体线圈连接到所述电源并且具有打开状态和关闭状态，其中当处于所述关闭状态时，所述超导开关在被连接的电路中连接所述磁体线圈和所述电源；

机械制冷机，其与所述磁体线圈热接触并且可操作以将所述磁体线圈的温度下降并且保持在所述超导材料的转变温度以下；

控制器，其被编程为通过以下步骤将由所述磁体线圈产生的磁场从当前磁场强度斜变到目标磁场强度：

(i)选择限定至少一个斜变速率的斜变函数；

(ii)将由所述电源产生的电流设置为初始电流值；

(iii)将超导开关激活到其关闭位置，从而在所述被连接的电路中连接所述磁体线圈和所述电源；

(iv)根据所述选择的斜变函数调节由所述电源产生的所述电流；以及

(v)当达到所述目标磁场强度时，将所述超导开关激活到其打开位置，从而将所述磁体线圈和所述电源从所述被连接的电路断开，并且将所述磁体线圈置于关合电路中。

13.如权利要求12所述的MRI系统，其中所述初始电流值为零，并且当所述电源处于所述被连接的电路中时，调节由所述电源产生的所述电流包括增加由所述电源产生的所述电流。

14.如权利要求12所述的MRI系统，其中所述初始电流值大致类似于所述磁体线圈中的预期电流，并且当所述电源处于所述被连接的电路中时，调节由所述电源产生的所述电流包括减小由所述电源产生的所述电流。

15.如权利要求12所述的MRI系统，其中所述控制器被编程为接收指示所述MRI系统的当前状态的至少一个操作参数值，并且基于所述至少一个操作参数值和所述目标磁场强度选择所述斜变函数。

16.如权利要求15所述的MRI系统，还包括温度监测器，所述温度监测器与所述磁体线圈热接触，以便测量所述磁体线圈的所述温度，并且其中所述至少一个操作参数值包括所述磁体线圈的所述温度。

17.如权利要求16所述的MRI系统，其中所述控制器被编程为选择所述斜变函数，以使达到所述目标磁场强度所需的时间最小或者使得在所述目标磁场下所述磁体线圈的温度大致类似于在持久模式下所述磁体线圈的平衡温度中的至少一种。

18.如权利要求15所述的MRI系统，还包括磁场传感器，所述磁场传感器靠近所述磁体线圈，以便测量由所述磁体线圈产生的所述磁场的所述当前磁场强度，并且其中所述至少一个操作参数值包括所述当前磁场强度。

19.如权利要求15所述的MRI系统，还包括电流监测器，所述电流监测器与所述电源电通信，以便测量由所述电源产生的电流，并且其中所述至少一个操作参数值包括由所述电源产生的电流。

20.如权利要求12所述的MRI系统，其中所述磁体线圈由铌、铌钛或铌三锡中的至少一种构成。

21.如权利要求12所述的MRI系统，其中所述机械制冷机包括Gifford-McMahon(GM)制冷机或脉冲管制冷机中的一种。