CN107768064B - 一种超导磁体组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超导磁体组件，包括主磁体线圈、梯度线圈、低温保持器，所述低温保持器包括内筒壁、外筒壁以及连接内筒壁和外筒壁的一对封头，所述内筒壁和外筒壁之间形成环筒状的容纳腔，所述内筒壁的内侧为筒状的收容腔，所述主磁体线圈布置于低温保持器的容纳腔中，所述超导磁体组件还包括布置于收容腔中的遮蔽罩，所述遮蔽罩包括筒壁和端壁，所述梯度线圈布置于所述遮蔽罩和低温保持器之间，且至少所述遮蔽罩的筒壁具有中空腔体；本发明的超导磁体组件通过将梯度线圈设置在遮蔽罩内，具有较低的噪声。

Description

一种超导磁体组件

【技术领域】

本发明涉及磁共振成像技术，具体涉及一种用于磁共振成像的超导磁体组件。

【背景技术】

磁共振成像设备已广泛应用于医疗诊断领域，其基本原理是利用磁体产生均匀的强磁场，在由梯度线圈产生特定的梯度场的配合下，将诊断对象体内的氢原子极化，然后由射频线圈发射无线电射频脉冲激发氢原子核，引起核共振，并吸收能量。在停止射频脉冲后，氢原子核按特定频率发出射电信号，并将吸收的能量释放出来，被体外的接收器收录，经电子计算机处理后获得图像。

当前常用的磁体为超导磁体，它与射频线圈、梯度线圈一样，都是环筒状，且基本同轴。三者的空间方位为：射频线圈在最内层，梯度线圈在射频线圈外层，超导磁体在梯度线圈外层。射频线圈中中空内腔即为检测空间，为了减少患者的幽闭感，通常要尽量扩大检测空间，减少各部件间的间隔。

由于MRI系统的需要，在成像过程中，梯度线圈通常通入快速变化的大交变电流，其在磁体强磁场的作用下，会产生交变的电磁作用力，使得梯度线圈在磁体内腔内剧烈振动，产生较强的噪音，并引起系统上其他部件的振动。梯度噪音是MRI系统的主要噪音来源，往往引起患者和使用者的不安和反感。

当前常用的改善措施主要分无源噪音控制、有源噪音控制和系统级噪音控制三种。最常见的无源噪音控制方法是让患者戴上隔音耳机，以及在系统上布置各种吸音棉等材料，在传播过程中吸收或阻隔噪音的传播；有源噪音控制则常采用噪音对消耳机，主动消减MRI噪音；系统级噪音控制则是通过优化MR扫描序列、射频等系统参数，降低系统噪音。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题是提供一种较低噪声的用于磁共振成像的超导磁体组件。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是：一种超导磁体组件，包括主磁体线圈、梯度线圈、低温保持器，所述低温保持器包括内筒壁、外筒壁以及连接内筒壁和外筒壁的一对封头，所述内筒壁和外筒壁之间形成环筒状的容纳腔，所述内筒壁的内侧为筒状的收容腔，所述主磁体线圈布置于低温保持器的容纳腔中，所述超导磁体组件还包括布置于收容腔中的遮蔽罩，所述遮蔽罩包括筒壁和端壁，所述梯度线圈布置于所述遮蔽罩和低温保持器之间，且至少所述遮蔽罩的筒壁具有腔体。

可选的，所述遮蔽罩的筒壁环绕形成检查腔。

可选的，所述遮蔽罩包括外层壳、内层壳，所述外层壳、内层壳在轴向或径向上间隔布置，且所述外层壳、内层壳之间的腔体被抽真空。

可选的，所述外层壳和内层壳上布置数个环状的加强筋部。

可选的，所述外层壳或内层壳的厚度为1-10mm。

可选的，所述屏蔽罩由金属材料或者纤维增强的复合材料制成。

可选的，所述屏蔽罩与低温保持器的内筒壁的端部连接。

可选的，所述收容腔的开口部设有倒角或圆角。

可选的，所述屏蔽罩的端壁的自由末端延伸入所述收容腔的开口部。

可选的，所述遮蔽罩由两个或多个遮蔽罩组件通过机械连接的方式组合在一起。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明的超导磁体组件的遮蔽罩具有中空腔体，将梯度线圈布置在其中，可有效阻隔梯度噪音向检查腔内传播，为一种低噪音磁共振设备；遮蔽罩便于安装和拆卸、可重复利用；遮蔽罩为结构紧凑简单、占用空间小的降噪结构；遮蔽罩对梯度线圈的影响较低，不影响其安装和维护。

【附图说明】

图1为本发明实施例的一种超导磁体组件的立体结构示意图；

图2为图1中超导磁体组件部分结构移除后的结构示意图；

图3为图1中的超导磁体组件的剖面图；

图4为图3的局部区域放大图；

图5为本发明另一实施例的超导磁体组件的剖面图；

图6为图5中的遮蔽罩的放大图；

图7为图6中的遮蔽罩的两个遮蔽罩组件及低温保持器的连接示意图。

【具体实施方式】

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

磁共振成像用超导磁体组件通常是在低温保持器的罐体内充注液氦浸没超导线圈，使得超导线圈保持低温超导状态，线圈励磁后即产生稳定的强磁场。

请参阅图1-4，本发明实施例的一种可用于磁共振成像的超导磁体组件100包括：主磁体线圈2、梯度线圈3、低温保持器1，所述低温保持器1包括内筒壁11、外筒壁12以及连接内筒壁11和外筒壁12的一对封头13、14，所述内筒壁11和外筒壁12之间形成环筒状的容纳腔102，所述内筒壁11的内侧为筒状的收容腔103，所述主磁体线圈2布置于低温保持器的容纳腔102中，所述超导磁体组件还包括布置于收容腔103中的遮蔽罩5，所述遮蔽罩5包括筒壁51和端壁52，所述梯度线圈3布置于所述遮蔽罩5和低温保持器1之间，且所述遮蔽罩5的筒壁51或者筒壁51及端壁52具有腔体50。可选的，射频线圈(未图示)也布置于遮蔽罩和低温保持器之间，所述射频线圈位于梯度线圈的内侧。

遮蔽罩5的筒壁51大致为圆筒状，所述端壁52为圆环状。遮蔽罩5的筒壁51环绕形成位于其内侧的检查腔4，用于容纳被扫描对象。遮蔽罩5包括外层壳501、内层壳502及位于遮蔽罩端部的两个端部块504、505，外壳501、内壳502之间封闭围成为腔体(中空结构)50。外层壳501、内层壳502在轴向或径向上间隔布置，且所述外层壳、内层壳之间的中空腔体被抽真空。

优选的，收容腔103的开口部设有倒角或圆角，屏蔽罩5的端壁52的自由末端延伸入开口部中，从而可减小屏蔽罩5在轴向上的尺寸。本实施例中，遮蔽罩5的两端部块504和505延伸入收容腔103的开口部；并与低温保持器1的内筒壁11端部111和112连接，从而与低温保持器1形成一独立的腔体18，梯度线圈3即被包裹在此腔体18内。优选的，可在端部连接处布置有减振密封件17，以将整个腔体18密封。

梯度线圈3与低温保持器的内筒壁11间具一定的间隔，一般为1-8mm，优选在该间隔布置阻尼材料，常为阻尼较大的减震垫或气袋等，以避免梯度线圈3与低温保持器1的直接接触，并能减小系统振动。

同样，遮蔽罩5的内层壳502与梯度线圈3之间也具有一定的间隔，一般为1-10mm；优选地，内层壳502面向梯度线圈3的内壁面上布置有吸音材料。

为了有效隔音，遮蔽罩5上带有抽真空接口，腔体50预先抽真空，使其压力远低于大气压力，一般小于1帕斯卡。这样，遮蔽罩5的外层壳501、内层壳502将分别承受内压和外压作用，压强值即为腔体50与大气压的压差。

通常遮蔽罩5由金属材料焊接而成，材料优选为不锈钢等金属材料，其中，奥氏体不锈钢具有较低的磁性和电导率，不影响成像质量，并能有效降低涡流。同时，奥氏体不锈钢具有较高的强度，使得外层壳501和内层壳502只需要较小的厚度，就能抵抗作用在其壁面的压力，其厚度一般为1-10mm；遮蔽罩5也可由复合材料等通过模压、缠绕或注塑成型等其他工艺加工而成。

优选地，在保证强度的前提下，为了降低遮蔽罩5的材料厚度，可以在外层壳501和内层壳502上布置一定数量的环状加强筋(加强圈)；另外，还可预先校核遮蔽罩5的固有频率，也可通过局部加强的方式调整遮蔽罩5的固有频率，避免其在扫描时与系统发生共振，从而进一步降低噪音。

通常，遮蔽罩5的两端壁52上布置有用于连接梯度线圈3的电流接头和冷却水管接头，这些接头具有密封连接结构(feed-through)。

从上述描述可知，梯度线圈3被包裹在腔体18内，即便此时腔体18不抽真空，通过端部密封件17密封，但由于屏蔽罩5的腔体50的真空隔离作用，其向位于收容腔103的传播被阻隔，故被检查者能听到的噪音也将大大降低。

上述实施例中的腔体18不抽真空即可达到一定的降噪效果，但作为本发明的另一实施例，将腔体18同时抽真空，可进一步降噪。此时，遮蔽罩5的端部密封件17需满足真空密封的要求，也可在腔体18外布置小型的真空泵，持续或定时对腔体18抽真空，以维持其真空度。

上述实施例中的遮蔽罩5为整体式结构，其仅具有一个真空腔50。这种结构能达到较好的隔音效果，但是该遮蔽罩5的装配过程须在梯度线圈3上完成(通过焊接、铆接、粘结等方式)，显然工艺过程比较复杂，维护也稍困难。本发明的又一实施例可解决此问题。

请参阅图5-7并结合图1-4，遮蔽罩5’分为第一屏蔽罩组件与第二屏蔽罩组件，两者通过机械连接的方式组合在一起，其中第一屏蔽罩组件由端壁52’与筒壁51’组成，其内部具有腔体520’；第二屏蔽罩组件的端壁53’也具有独立设置的腔体530’。

遮蔽罩5’的两端部块504和505分别与低温保持器1的内筒壁11端部111和112连接，同时第一遮蔽罩组件、第二屏蔽罩组件在两者邻近的端部块506、507处进行连接，三连接处均布置有端部密封件17、17’，这样，遮蔽罩5’同样与低温保持器1形成一独立的空腔18，梯度线圈即被包裹在此空腔内。虽然噪音可部分通过端部块506、507的连接处向检查腔内传播，但总体噪音水平依然可以大幅降低。

进一步的，本发明同时提供了一种简单的遮蔽罩安装方式，该步骤简述为：安装好梯度线圈3，匀场完成后，推入遮蔽罩的第一遮蔽罩组件，后安装第二遮蔽罩组件，通过螺钉8将第一遮蔽罩组件、第二遮蔽罩组件机械连接在一起，进一步的，通过螺钉8将第一遮蔽罩组件、第二遮蔽罩组件机械连接至低温保持器1上；这样，梯度线圈的安装维护以及匀场操作完全不受遮蔽罩的影响。

当然，根据实际效果，本发明的遮蔽罩5’的腔体可分成更多部分，在此不再赘述。

本发明同时提供了一种紧凑型遮蔽罩密封结构。低温保持器1的内筒壁11围成的收容腔103处带有倒角或圆角，形成两个向外的喇叭口25、26，该喇叭口处布置有带有相同倒角或圆角特征的环27、28，环27、28与低温保持器1同轴，且环27、28的内径应不小于低温保持器的内腔直径；两环27、28通过焊接或铆接等方式连接并与低温保持器1密封，同时两环27、28上还有与遮蔽罩5的两端部块504和505密封的配合面和密封槽。上述密封结构在径向不影响梯度线圈的安装，在轴向不需要额外的空间，可实现遮蔽罩5的紧凑安装。

本发明的超导磁体组件的遮蔽罩具有腔体，将梯度线圈布置在其中，可有效阻隔梯度噪音向检查腔内传播，为一种低噪音磁共振设备；本发明的遮蔽罩便于安装和拆卸、可重复利用；本发明的遮蔽罩为结构紧凑简单、占用空间小的降噪结构；本发明的遮蔽罩对梯度线圈的影响较低，不影响其安装和维护。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (6)

1.一种超导磁体组件，包括主磁体线圈、梯度线圈、低温保持器，所述低温保持器包括内筒壁、外筒壁以及连接内筒壁和外筒壁的一对封头，所述内筒壁和外筒壁之间形成环筒状的容纳腔，所述内筒壁的内侧为筒状的收容腔，所述主磁体线圈布置于低温保持器的容纳腔中，其特征在于：所述超导磁体组件还包括布置于收容腔中的遮蔽罩，所述遮蔽罩包括筒壁和端壁，所述梯度线圈布置于所述遮蔽罩和低温保持器之间，且至少所述遮蔽罩的筒壁具有腔体；所述遮蔽罩包括外层壳、内层壳，所述外层壳、内层壳在轴向和径向上间隔布置，且所述外层壳、内层壳之间的腔体被抽真空；所述收容腔的开口部设有倒角或圆角，形成向外的喇叭口；屏蔽罩的端壁的自由末端延伸入所述收容腔的开口部，所述屏蔽罩与低温保持器的内筒壁的端部连接；所述梯度线圈被包裹在由所述屏蔽罩的筒壁、端壁及低温保持器的内筒壁所构成的独立的腔体内。

2.根据权利要求1所述的超导磁体组件，其特征在于，所述遮蔽罩的筒壁环绕形成检查腔。

3.根据权利要求1所述的超导磁体组件，其特征在于，所述外层壳和内层壳上布置数个环状的加强筋部。

4.根据权利要求1所述的超导磁体组件，其特征在于，所述外层壳或内层壳的厚度为1-10mm。

5.根据权利要求1所述的超导磁体组件，其特征在于，所述屏蔽罩由金属材料或者纤维增强的复合材料制成。

6.根据权利要求1所述的超导磁体组件，其特征在于，所述遮蔽罩由两个或多个遮蔽罩组件通过机械连接的方式组合在一起。

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