CN107123504A - 磁共振磁体降场系统及降场方法 - Google Patents

磁共振磁体降场系统及降场方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种磁共振系统，包括磁共振磁体及收容所述磁共振磁体的存储容器，所述存储容器能够收容吸热液体，磁共振系统还包括第一降场装置，所述第一降场装置通过在外部消耗所述磁共振磁体内的电能对所述磁共振磁体降场。本发明的磁共振磁体降场系统，通过第一降场装置在外部消耗磁共振磁体内的电能，虽然降场时间略长，但是降场成本远远低于利用液氦降场，在使用第一降场装置降场时，无需磁共振系统的维护工程师到医院现场进行磁体降场，该操作可由医院技师完成。本发明还涉及一种磁共振磁体降场系统的降场方法。

Description

磁共振磁体降场系统及降场方法
技术领域
本发明涉及医疗设备领域，尤其涉及磁共振磁体降场系统及降场方法。
背景技术
目前用于临床的核磁共振成像(MRI)系统按磁体种类区分，主要有永磁磁体磁共振和超导磁体磁共振。超导磁体磁场强度很高，通常为1.5特斯拉或3特斯拉，如此高的磁场，只要有铁磁性物质靠近，都会被巨大的磁力吸附到磁体上，只有降场(退磁)后才能取下被吸附的物体。磁共振使用安全须知要求体内有金属植入物者、佩戴心脏起搏器者禁止靠近，铁磁性金属工具等禁止靠近。相关法律法规要求临床MRI用超导磁体必须有紧急降场(退磁)开关。如有紧急情况发生，打开此开关，超导磁体磁场会在很短的时间通常20秒内退磁。
紧急降场(退磁)开关打开后，加热器对超导线圈加热，超导线圈失去超导性能，线圈内部电流在20秒内被超导线电阻消耗完，磁体线圈释放大量热量。由于超导磁体工作温度为4.2K，因此超导线圈通常浸泡在超导磁体低温容器内的液氦中。紧急降场(退磁)后，磁体线圈释放的热量会使大部分液氦挥发，重新对磁体升场(励磁)之前必须补充液氦。而液氦是此较稀缺的资源，非常昂贵，通常，1.5T超导磁体紧急降场(退磁)一次，需要重新补充液氦约花费十多万人民币，而3T超导磁体，紧急降场(退磁)一次需要重新补充的液氦约花费二三十万人民币，从而导致现有技术中的紧急降场设备一次降场的成本太高。
发明内容
基于此，有必要针对现有的紧急降场设备一次降场成本太高的问题，提供一种磁共振磁体降场系统及降场方法。
一种磁共振系统，包括磁共振磁体及收容所述磁共振磁体的存储容器，所述存储容器能够收容吸热液体，磁共振系统还包括第一降场装置，所述第一降场装置通过在外部消耗所述磁共振磁体内的电能对所述磁共振磁体降场。
进一步地，所述第一降场装置包括超导体元件、外部电能能耗器以及用于加热所述超导体元件的第一加热器，所述超导体元件与所述磁共振磁体连接，所述外部电能能耗器与所述超导体元件连接，在所述第一加热器加热所述超导元件时，所述超导体元件电阻变大或者断路，所述外部电能能耗器消耗所述磁共振磁体内的电能。
进一步地，所述磁共振磁体为超导线圈组。
进一步地，还包括第二降场装置，所述第二降场装置通过加热所述磁共振磁体使所述磁共振磁体发热失去超导状态产生电阻，所述磁体电阻消耗磁共振磁体内的电能实现磁体降场。
进一步地，所述第二降场装置包括第二加热器，所述第二加热器用于加热所述磁共振磁体并收纳在所述存储容器内。
进一步地，所述第一加热器与所述超导体元件均收纳在所述存储容器内。
进一步地，所述超导体元件为超导开关。
进一步地，所述第一降场装置包括超导开关、外部电能能耗器，所述超导开关为机械式开关，所述超导开关与所述磁共振磁体连接，所述外部电能能耗器与所述超导开关连接，所述超导开关断开后使所述外部电能能耗器消耗所述磁共振磁体内的电能。
一种磁共振系统，包括磁共振磁体及收容所述磁共振磁体的存储容器，所述存储容器能够收容吸热液体，还包括用于对磁共振磁体降场的第一降场装置及用于对所述磁共振磁体降场的第二降场装置，所述第二降场装置的降场速度大于所述第一降场装置的降场速度。
一种磁共振系统的降场方法，包括以下步骤：
确定需要对磁共振磁体降场的现场状况；
选择第一降场装置与第二降场装置其中之一对磁共振磁体降场。
本发明的磁共振磁体降场系统及降场方法，通过第一降场装置在外部消耗磁共振磁体内的电能，虽然降场时间略长，但是降场成本远远低于利用液氦降场，在使用第一降场装置降场时，无需磁共振系统的维护工程师到医院现场进行磁体降场，该操作可由医院技师完成。
附图说明
图1是本发明实施例的磁共振磁体降场系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，本发明实施例提供一种磁共振磁体降场系统，包括磁共振磁体1及收容磁共振磁体1的存储容器34、用于对磁共振磁体1降场的第一降场装置2及用于对磁共振磁体1降场的第二降场装置3。其中，第二降场装置3的降场速度大于第一降场装置2的降场速度。
在本实施例中，第一降场装置2通过在外部消耗磁共振磁体1内的电能对磁共振磁体1降场，第二降场装置3通过加热磁共振磁体1使磁共振磁体1发热，从而使磁共振磁体1失去超导状态变成一个大电阻，磁体电阻消耗超导磁体电能使磁共振磁体1降场。需要说明的是，存储容器34能够收容吸热液体例如液氦或者液氮，低温的吸热液体可以使磁共振磁体(超导线圈)保持在超导状态。在使用第二降场装置3对磁共振磁体1降场的时候，吸热液体可以吸收磁体电阻消耗超导磁体电能产生的热量。
具体地，磁共振磁体1为超导线圈组，第一降场装置2包括超导体元件22、外部电能能耗器24以及用于加热超导体元件22的第一加热器25，超导体元件22与磁共振磁体1连接，外部电能能耗器24与磁共振磁体1连接，在第一加热器25加超导元件22的时候，超导体元件22电阻变大或者断路，磁共振磁体1与外部电能能耗器24形成回路，外部电能能耗器24消耗磁共振体1内的电能。另外，该外部电能能耗器24的阻值小于磁共振磁体1在非超导状态下的阻值。进一步，该外部电能能耗器24的阻值远小于超导线圈组在非超导状态下的阻值。进一步，该外部电能能耗器24的阻值远小于超导元件22在非超导状态下的阻值。
具体地，在本实施例中，超导体元件22与超导线圈组也就是磁共振磁体1形成回路，第一加热器25与超导线圈组也就是磁共振磁体1也形成回路，在第一加热器25在对超导体元件22加热后，超导体元件22失去超导性能变成阻值极大的电阻。超导体元件22与外部电能能耗器24形成以超导线圈为电源的并联电路，由于超导体元件22在变成电阻后阻值极大，超导线圈内的电流将通过外部电能能耗器24，被外部电能能耗器24消耗掉。在本实施例中，超导体元件22为超导开关，超导开关存储仅存储较少的电能，不会像超导线圈组存储大量的电能。这样超导开关在变成阻值极大的电阻后，超导开关不会产生大量的热量，超导开关与超导线圈组在超导开关导通时所形成的回路中的电能不会因为超导开关发热消耗掉，而是绝大部分通过外部电能能耗器24消耗掉。在其他实施例中，超导体元件22也可以为其他类型的存储较少电能的超导元件。
在本实施例中，第一降场装置2还包括第一降场开关组26及第一电源27，第一降场开关组26、第一电源27及第一加热器25串接在一起形成回路，在闭合第一降场开关组26后，第一电源27为第一加热器25供电，第一加热器25发热并加热超导体元件22。第一降场开关组26包括一个开关或者两个以上个并联在一起的开关，当第一降场开关组26包括两个以上个并联在一起的开关时，多个开关安装在MRI扫描间和操作间等不同位置，方便人们在不同的位置通过操作第一降场开关组26内的开关控制第一降场装置2降场。
在本实施例中，外部电能能耗器24包括多个串联和/或并联在一起的大功率二极管，外部电能能耗器24上优选设置散热片(图未示出)，以方便对外部电能能耗器24散热，更优选地，外部电能能耗器24可以放置于此热容较高的介质内，此如石蜡。石蜡室温凝固，受热融化时会吸收大量热量，保证耗外部电能能耗器24温度不会太高。在本实施例中，外部电能能耗器24、超导体元件22及磁共振磁体1之间均通过超导线4连接，以避免能量损耗或者避免普通导线因发热受损的问题。
在本实施例中，外部电能能耗器24具有钳压功能。电流通过外部电能能耗器24，外部电能能耗器24两端的电压不会高于设定值，此如10V，因此可以保护超导体元件22具体为超导开关不被烧坏，同时控制磁共振磁体1内部电流消耗的速度。
在本实施例中，第二降场装置3包括第二加热器32，第二加热器32用于加热磁共振磁体1并收纳在存储容器34内。可以理解的是，第二加热器32加热磁共振磁体1时，超导线圈组发热后失去超导性能变成阻值极大的电阻，超导线圈组内存储的电流也就电能在短时间内被超导线圈组消耗掉，超导线圈组内的电流变为0的同时释放大量热能，挥发掉大量液氦。
可以理解的是，本发明中的第一降场装置2通过外部电能能耗器24消耗超导线圈组内的电能，由于外部电能能耗器24的电阻远远小于超导线圈组在失去超导性能时的阻值，所以外部电能能耗器24的消耗电能的速度远小于超导线圈组消耗电能的速度，所以通过外部电能能耗器24将超导线圈组内的电能变成0的时间要大于超导线圈组直接将内部的电能变成0的时间，故第一降场装置2的降场速度此第二降场装置3的降场速度要慢，超导线圈组不发热，从而有效的减少液氦的消耗。在本实施例中，第二加热器32的数量为多个，多个第二加热器32可以对不同的超导线圈组加热，当然，在其他实施例中，第二加热器32的数量也可以为一个，一个第二加热器32同时对多超导线圈组加热。
优选地，第一加热器25与超导体元件22均收纳在存储容器34内，这样第一降场装置2在工作时，第一加热器25与超导体元件22所产生的热量会被存储容器34内的液氦吸收，不会散发到MRI设备中，影响MRI设备的使用。
在本实施例，第二降场装置3还包括第二降场开关组35及第二电源36，第二降场开关组35、第二电源36及第二加热器32串接在一起形成回路，在闭合第二降场开关组35后，第二电源36为第二加热器32供电，第二加热器32发热并加热磁共振磁体1。第二降场开关组35包括一个开关或者两个以上个并联在一起的开关，当第二降场开关组35包括两个以上个并联在一起的开关时，多个开关安装在MRI扫描间和操作间等不同位置，方便人们在不同的位置通过操作第二降场开关组35内的开关控制第二降场装置3降场。
在本发明的一些实施例中，对于第一降场装置，可以不采用加热超导元件的方式使磁共振磁体的电能流向外部电能能耗器，可以改为采用例如机械式超导开关的方式。机械式超导开关与磁共振磁体连接，外部电能能耗器与超导开关连接，当需要进行降场时，断开超导开关，使超导开关所在回路断路，此时磁共振磁体与外部电能能耗器形成回路，从而外部电能能耗器消耗磁共振磁体内的电能，实现类似采用加热超导元件的降场效果。
本发明还提供一种磁共振磁体降场系统的降场方法，具体包括，选择第一降场装置2与所述第二降场装置3其中之一对磁共振磁体1降场，可以理解的是，该方法选择的标准是降场所需的时间要求，在没有时间要求的情况下，可以选降场速度较慢且可以节省成本的第一降场装置2，当然时间紧迫，需要快速降场时，需要通过第二降场装置3降场。当然，在其他实施例中，第一降场装置2与第二降场装置3可以同时开起对磁共振磁体1降场。
在不考虑第二降场装置3的情况下，本发明还提供一种磁共振磁体降场系统的降场方法，包括以下步骤：
将超导体元件22与磁共振磁体1连接；
将外部电能能耗器24与超导体元件22连接；以及
利用第一加热器25对超导体元件22加热，使超导体元件22电阻变大或者断路，磁共振磁体1与外部电能能耗器24形成回路，外部电能能耗器24消耗磁共振体1内的电能。
本发明的磁共振磁体降场系统及降场方法，通过设置第一降场装置2与第二降场装置3对磁共振磁体1降场，第二降场装置3的降场速度快但是成本高，用户可以根据需要来选择适当的降场装置对磁共振磁体1，而第一降场装置2通过外部设置外部电能能耗器24消耗磁共振磁体1内的电能，虽然降场时间略长，但是降场成本远远低于利用液氦降场的第二降场装置3。另外，在单独使用第一降场装置2进行降场时，无需磁共振系统的维护工程师到医院现场进行磁体降场，该操作可由医院技师完成。
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 (10)

1.一种磁共振系统，包括磁共振磁体(1)及收容所述磁共振磁体(1)的存储容器(34)，所述存储容器(34)能够收容吸热液体，其特征在于，还包括第一降场装置(2)，所述第一降场装置(2)通过在外部消耗所述磁共振磁体(1)内的电能对所述磁共振磁体(1)降场。
2.根据权利要求1所述的磁共振系统，其特征在于，所述第一降场装置(2)包括超导体元件(22)、外部电能能耗器(24)以及用于加热所述超导体元件(22)的第一加热器(25)，所述超导体元件(22)与所述磁共振磁体(1)连接，所述外部电能能耗器(24)与所述超导体元件(22)连接，在所述第一加热器(25)加热所述超导元件(22)时，所述超导体元件(22)电阻变大或者断路，所述外部电能能耗器(24)消耗所述磁共振磁体(1)内的电能。
3.根据权利要求2所述的磁共振系统，其特征在于，所述磁共振磁体(1)为超导线圈组。
4.根据权利要求3所述的磁共振系统，其特征在于，还包括第二降场装置(3)，所述第二降场装置(3)通过加热所述磁共振磁体(1)使所述磁共振磁体(1)发热失去超导状态产生电阻，所述磁体(1)电阻消耗磁共振磁体内的电能实现磁体降场。
5.根据权利要求4所述的磁共振系统，其特征在于，所述第二降场装置(3)包括第二加热器(32)，所述第二加热器(32)用于加热所述磁共振磁体(1)并收纳在所述存储容器(34)内。
6.根据权利要求2所述的磁共振系统，其特征在于，所述第一加热器(25)与所述超导体元件(22)均收纳在所述存储容器(34)内。
7.根据权利要求2所述的磁共振系统，其特征在于，所述超导体元件(22)为超导开关。
8.根据权利要求1所述的磁共振系统，其特征在于，所述第一降场装置包括超导开关、外部电能能耗器，所述超导开关为机械式开关，所述超导开关与所述磁共振磁体连接，所述外部电能能耗器与所述超导开关连接，所述超导开关断开后使所述外部电能能耗器消耗所述磁共振磁体内的电能。
9.一种磁共振系统，包括磁共振磁体(1)及收容所述磁共振磁体(1)的存储容器(34)，所述存储容器(34)能够收容吸热液体，其特征在于，还包括用于对磁共振磁体(1)降场的第一降场装置(2)及用于对所述磁共振磁体(1)降场的第二降场装置(3)，所述第二降场装置(3)的降场速度大于所述第一降场装置(2)的降场速度。
10.一种利用权利要求9所述的磁共振系统的降场方法，其特征在于，包括以下步骤：
确定需要对磁共振磁体降场的现场状况；
选择第一降场装置(2)与第二降场装置(3)其中之一对磁共振磁体(1)降场。
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