CN108523888A - 磁共振成像系统的冷却系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种磁共振成像系统的冷却系统及方法，该磁共振成像系统包括梯度线圈、制冷剂压缩机以及多个信号放大器，该冷却系统包括冷却液供应设备、第一循环回路和第二循环回路。第一循环回路和第二循环回路均连通至冷却液供应设备以接收冷却液供应设备输出的具有第一温度的冷却液，第一循环回路接收的上述具有第一温度的冷却液经过所述梯度线圈后返回冷却液供应设备，第二循环回路接收的上述具有第一温度的冷却液先经过制冷剂压缩机、再经过多个信号放大器、最后返回冷却液供应设备。
Description
技术领域
本发明涉及医疗成像领域，尤其涉及一种磁共振成像系统的冷却系统及方法。
背景技术
磁共振成像系统通常包括设置在扫描间的磁体、射频线圈、梯度线圈等，还包括设置在设备间的各种电子设备，该电子设备包括用于放大射频激发信号和射频接收信号的射频放大器，还包括用于放大梯度信号的梯度放大器。
为了消除扫描间的射频线圈、梯度线圈以及设备间的电子设备在工作过程中产生的热量，磁共振成像系统还需要用以对上述扫描间和设备间的部件进行冷却的冷却系统。
扫描间和设备间一般具有不同的工作温度要求，因此，传统的冷却系统分别针对扫描间和设备间设置单独的冷却循环回路。各冷却循环回路流通至共同的冷却液存储设备，该冷却液存储设备用于向各冷却循环回路提供具有特定温度的冷却液，每个冷却循环回路上都需要设置换热器、阀门、集热灌、泵等冷却器件，以将该特定温度的冷却液转化为需要的温度后再流通至设备间或扫描间，之后返回冷却液存储设备，以此循环。
上述冷却系统的一个缺点在于：需要专门的机柜以容纳上述冷却器件，因此，医院必须具有足够大的空间来安装磁共振成像系统。需要分别为设备间和扫描间的冷却循环回路配置各自的一套冷却器件，具有较高的成本。
因此，需要提供一种新的磁共振成像系统的冷却系统，以能够节省空间和成本。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种新的磁共振成像系统的冷却系统，以节省空间和成本。
本发明的示例性实施例提供了一种磁共振成像系统的冷却系统，该磁共振成像系统包括梯度线圈、制冷剂压缩机以及多个信号放大器组件。该冷却系统包括冷却液供应设备、第一循环回路和第二循环回路。第一循环回路和第二循环回路均连通至冷却液供应设备以接收冷却液供应设备输出的具有第一温度的冷却液，第一循环回路接收的上述具有第一温度的冷却液经过所述梯度线圈后返回冷却液供应设备，第二循环回路接收的上述具有第一温度的冷却液先经过制冷剂压缩机、再经过多个信号放大器组件、最后返回冷却液供应设备。
本发明的示例性实施例还提供了一种磁共振成像系统的冷却方法，该磁共振成像系统包括梯度线圈、制冷剂压缩机以及多个信号放大器组件。该冷却方法包括：通过冷却液供应设备输出具有第一温度的冷却液；将上述具有第一温度的冷却液分别流通至第一循环回路和第二循环回路，其中第一循环回路中的冷却液流经梯度线圈后返回冷却液供应设备，第二循环回路中的冷却液先流经制冷剂压缩机、再流经多个信号放大器组件、最后返回冷却液供应设备。
通过下面的详细描述、附图以及权利要求，其他特征和方面会变得清楚。
附图说明
通过结合附图对于本发明的示例性实施例进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：
图1为本发明第一实施例提供的磁共振成像系统的冷却系统的结构示意图；
图2为本发明第二实施例提供的磁共振成像系统的冷却系统的结构示意图；
图3为本发明第三实施例提供的磁共振成像系统的冷却系统的结构示意图；
图4为本发明第四实施例提供的磁共振成像系统的冷却方法的流程图。
具体实施方式
以下将描述本发明的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本公开的内容不充分。
除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，也不限于是直接的还是间接的连接。
本发明的实施例提供了一种磁共振成像系统的冷却系统。本领域技术人员应当理解，上述磁共振成像系统可以包括用于产生静磁场的主磁体(例如超导磁体)、用于冷却诸如液态氦等制冷剂的制冷剂压缩机、用于对用于产生叠加于静磁场的梯度场的梯度线圈(例如X轴梯度线圈、Y轴梯度线圈和Z轴梯度线圈)、用于发出射频激发信号以激发人体产生磁共振信号的射频线圈、用于发出脉冲序列的脉冲序列发生器、用于放大射频信号的射频放大器、用于放大梯度信号的梯度放大器(例如X轴梯度放大器、Y轴梯度放大器和Z轴梯度放大器)、用于提供电源的梯度放大器电源、用于进行图像重建的图像处理器、用于进行人机交互的计算机控制台、用于显示图像的的显示器等。上述主磁体、制冷剂压缩机、梯度线圈和射频线圈设置在扫描间，射频放大器、梯度放大器、梯度放大器电源等设置在设备间，图像处理器、计算机控制台、显示器等设置在操作间。
图1为本发明第一实施例提供的一种磁共振成像系统的冷却系统的结构示意图，该冷却系统用于对设置在扫描间的各部件和设置在设备间的各部件进行冷却以使各部件能够达到要求的温度。如图1所示，该冷却系统包括冷却液供应设备300以及连通至冷却液供应设备300的第一循环回路100和第二循环回路200。第一循环回路100和第二循环回路200均用于接收冷却液供应设备300输出的具有第一温度的冷却液，其中，第一循环回路100接收的具有第一温度的冷却液经过梯度线圈10后返回冷却液供应设备300，第二循环回路200接收的具有第一温度的冷却液先经过制冷剂压缩机20、再经过多个信号放大器组件30、最后返回冷却液供应设备。
也就是说，第一循环回路100可以用于冷却梯度线圈10，流入第一循环回路100的具有第一温度的冷却液在对梯度线圈10进行冷却后温度升高，进而返回冷却液供应设备300以将其温度重新降至第一温度。第二循环回路200可以用于冷却制冷剂压缩机20和多个信号放大器组件30，流入第二循环回路200的具有第一温度的冷却液先后对制冷剂压缩机20和多个信号放大器组件30进行冷却后温度升高，进而返回冷却液供应设备300以将其温度重新降至第一温度。
上述冷却液可以为冷却水或其他能够用于冷却的介质。
上述冷却液供应设备300可以包括冷却液存储设备310，本领域技术人员可以理解，为了能够向外部输出具有第一温度的冷却液，该冷却液存储设备310中可以设置有进行温度管理的热处理组件、进行液体流动管理的泵等组件。本实施例中，冷却液存储设备310可以直接输出具有第一温度的冷却液，这种情形中，不需要在冷却液存储设备的液体出口和第一循环回路100/第二循环回路200之间设置其它的热处理组件(例如换热器)和液体流动管理组件(例如三通控制阀、集气罐、泵等)，第一循环回路100/第二循环回路200可以直接接收到冷却液存储设备310输出的冷却液，相较现有技术中的通过两组热处理组件将冷却液存储设备310输出的冷却液调整到不同的温度，再经过两组液体流动管理组件将调整温度后的冷却液分别输送到两个循环回路中的方式，节省了大量的空间和成本。在其它实施例中，当医疗机构的安装空间足够的情况下，也可以沿用医疗机构原有的空间配置方案，仅基于成本进行优化，这种实施方式将在第三实施方式中进行详细描述。
由于避免了采用额外的冷却柜组件进行温度调节，冷却液供应设备300输出的冷却液的温度(即第一温度)可以直接与梯度线圈10和致冷剂压缩机20所需的散热效果进行匹配，并且，为了使第一温度的冷却液经过制冷剂压缩机20后能够与信号放大器组件30所需的散热效果相匹配，将第一温度设置为大于15摄氏度，更具体地，该第一温度可小于或等于25摄氏度。
可选地，第二循环回路200中的冷却液经过制冷剂压缩机20加热后温度升高至恒定温度，例如30摄氏度，以达到信号放大器组件30所需的散热效果。
上述多个信号放大器组件30可以包括射频放大器35、多个梯度放大器和梯度放大器电源34。该多个梯度放大器可以包括例如图1所示的X轴梯度放大器31、Y轴梯度放大器32和Z轴梯度放大器33。在一种实施方式中，该多个信号放大器组件30串行地设置在第二循环回路200上，即，第二循环回路200中的冷却液在经过致冷剂压缩机20后，再按照先后顺序一一流经该多个信号放大器组件30，上述先后顺序可以根据各放大器所需的散热效果或者安装位置预先进行设置，例如，在一种实施方式中，第二循环回路200中的冷却液在经过致冷剂压缩机20加热后，可以按照先后顺序流经射频放大器35、X轴梯度放大器31、Y轴梯度放大器32、Z轴梯度放大器33以及梯度放大器电源34。
在本实施例中，为了进一步优化信号放大器组件的散热效果，第二循环回路200中的冷却液先流经射频放大器35，再流经与射频放大器串行设置的梯度放大器和梯度放大器电源34，例如先依次流经梯度放大器31-33，再流经梯度放大器电源34。
在其它实施方式中，也可以将多个信号放大器组件中的一部分串行地设置后再与其它信号放大器组件并行设置在第二循环回路200上，这种方式将在第二实施方式中进行详细描述。
图2为本发明第二实施例提供的一种磁共振成像系统的冷却系统的结构示意图。如图2所示，本实施例的冷却系统与图1所示的冷却系统的结构、原理类似，区别可以在于：
上述多个信号放大器组件30被分为多个组，该多个组并行地设置在第二循环回路200上，其中每个组中的信号放大器组件30串行地设置在第二循环回路200上。即，第二循环回路200中的冷却液在流经致冷剂压缩机20后可以流通至多个支流，进入每个支流的冷却液按照先后顺序一一流经一个组中的各信号放大器组件，最后返回冷却液供应设备300。
通过上述方式，使得可以根据每个信号放大器组件的散热需求，合理地安排冷却液的流向，在节省成本的基础上，优化各个部件的散热效果。
在本实施例中，为了进一步优化信号放大器组件的散热效果，第二循环回路200中的冷却液先流经射频放大器35，再流经与射频放大器35串行设置的其它信号放大器组件，例如与射频放大器35处于同一支流的梯度放大器32和梯度放大器电源34。
图3为本发明第二实施例提供的磁共振成像系统的冷却系统的结构示意图。如图3所示，本实施例的冷却系统与第一实施例或第二实施例的冷却系统的结构、原理类似，区别可以在于：
冷却液供应设备300包括冷却液储存设备310，还包括与冷却液储存设备310连通的冷却柜组件320，冷却液储存设备301用于输出具有第二温度的冷却液，冷却柜组件320用于将该具有第二温度的冷却液进行热交换处理以输出具有第一温度的冷却液。
本实施例中，第二温度可以小于第二温度，例如，第二温度可以小于15摄氏度，例如，为5-15摄氏度。
上述冷却柜机组320包括依次连接的换热器321，三通控制阀322、集气罐323和泵324。本领域技术人员应当理解，换热器321用于对第二温度的冷却液进行热交换以将其冷却，三通控制阀322用于控制冷却液的流向及温度，集气罐用于冷却液储存及排除冷却液中的空气，泵324用于驱动冷却液的流动。
相较第一、第二实施例，本实施例的冷却系统虽然依然需要安装冷却柜组件，因此需要占用一定的安装空间，但是对于安装空间足够的医疗机构来说，可以无需改变冷却液储存设备310输出的冷却液的温度，使得可以保持原有冷却液储存设备310的工作模式，无需进行额外的操作。对于冷却柜来说，也仅需要去掉一组冷却柜组件并稍微进行管路调节即可，相较现有技术，只需要进行一次热交换处理，即仅通过一组热交换处理组件以将冷却液储存设备310输出的冷却液从第二温度调节至第一温度，该第一温度的冷却液既可以流通至梯度线圈10，也可以流通至致冷剂压缩机20。因此，本实施例的冷却系统具有成本低、易于实现等优点。
图4为本发明第四实施例提供的一种磁共振成像系统的冷却方法的流程图，如图4所示，该方法包括以下步骤：
步骤S41：通过冷却液供应设备300输出具有第一温度的冷却液；
步骤S43：将上述具有第一温度的冷却液分别流通至第一循环回路100和第二循环回路200，其中第一循环回路100中的冷却液流经梯度线圈10后返回冷却液供应设备300，第二循环回路中的冷却液先流经制冷剂压缩机20、再流经多个信号放大器组件30、最后返回冷却液供应设备300。
可选地，步骤S41包括：通过冷却液储存设备310输出具有第一温度的冷却液。
可选地，步骤S41包括：通过冷却液储存设备310输出具有第二温度的冷却液；以及，通过热交换处理机组对冷却液储存设备310输出的冷却液进行热交换处理以输出该具有第一温度的冷却液。
上述热处理组件包括依次连接的换热器、三通阀、集气罐和泵。
可选地，上述第一温度大于15摄氏度，更具体地，第一温度可以小于25摄氏度。
可选地，第二循环回路200中的冷却液流经制冷剂压缩机加热后温度升高至恒定温度。
作为一种可选的方式，第二循环回路200中的冷却液流经制冷剂压缩机20后再按照先后顺序依次流经上述多个信号放大器组件30。
作为另一种可选方式，第二循环回路200中的冷却液流经制冷剂压缩机20后流通至多个并行的支流，每个支流中的冷却液按照先后顺序依次流经一组信号放大器组件中的一个或多个信号放大器组件30。
进一步地，为了优化各信号放大器组件30的散热效果，第二循环回路200中的冷却液先流经射频放大器35，再流经与射频放大器串行设置的其它信号放大器组件。
本发明实施例的磁共振成像系统的冷却系统及方法摒弃了现有的针对设备间和扫描间分别提供不同温度的冷却液的方式，而是通过重新布局循环回路，并向不同的循环回路提供相同温度的冷却液来实现磁共振成像系统的散热，可以无需在冷却液储存设备和待散热部件之间设置用于热管理和流动管理的冷却柜组件，能够大大节省空间和成本。即使医疗机构想要沿用已有的空间布局，例如保留冷却柜组件的空间，也可以在不对冷却液储存设备进行改动的情况下，仅采用一组热交换管理组件和流动管理组件来实现散热，能够节省成本并优化散热效果。另外，通过合理地安排冷却液流经的各部件的先后顺序和输出适当温度的冷却液，可以进一步优化散热效果。
上面已经描述了一些示例性实施例，然而，应该理解的是，可以做出各种修改。例如，如果所描述的技术以不同的顺序执行和/或如果所描述的系统、架构、设备或电路中的组件以不同方式被组合和/或被另外的组件或其等同物替代或补充，则可以实现合适的结果。相应地，其他实施方式也落入权利要求的保护范围内。
Claims (22)
1.一种磁共振成像系统的冷却系统，所述磁共振成像系统包括梯度线圈、制冷剂压缩机以及多个信号放大器组件，所述冷却系统包括：
冷却液供应设备；
第一循环回路和第二循环回路，所述第一循环回路和第二循环回路均连通至所述冷却液供应设备以接收所述冷却液供应设备输出的具有第一温度的冷却液，所述第一循环回路接收的所述具有第一温度的冷却液经过所述梯度线圈后返回所述冷却液供应设备，所述第二循环回路接收的所述具有第一温度的冷却液先经过所述制冷剂压缩机、再经过所述多个信号放大器组件、最后返回所述冷却液供应设备。
2.如权利要求1所述的磁共振成像系统的冷却系统，其特征在于，所述冷却液供应设备包括冷却液储存设备，所述冷却液储存设备用于输出所述具有第一温度的冷却液。
3.如权利要求1所述的磁共振成像系统的冷却系统，其特征在于，所述冷却液供应设备包括冷却液储存设备和与所述冷却液储存设备连通的冷却柜组件，所述冷却液储存设备用于输出具有第二温度的冷却液，所述冷却柜组件用于将所述具有第二温度的冷却液进行热处理以输出所述具有第一温度的冷却液。
4.根据权利要求3所述的磁共振成像系统的冷却系统，其特征在于，所述第二温度小于或等于15摄氏度。
5.根据权利要求3所述的磁共振成像系统的冷却系统，其特征在于，所述冷却柜组件包括依次连接的换热器、三通控制阀、集气罐和泵。
6.根据权利要求1所述的磁共振成像系统的冷却系统，其特征在于，所述第一温度大于15摄氏度。
7.根据权利要求6所述的磁共振成像系统的冷却系统，其特征在于，所述第一温度小于或等于25摄氏度。
8.根据权利要求6所述的磁共振成像系统的冷却系统，其特征在于，所述第一循环回路中的冷却液经所述制冷剂压缩机加热后温度升高至恒定温度。
9.根据权利要求1所述的磁共振成像系统的冷却系统，其特征在于，所述多个信号放大器组件串行地设置在所述第二循环回路上。
10.根据权利要求1所述的磁共振成像系统的冷却系统，其特征在于，所述多个信号放大器组件分为多个组，所述多个组并行地设置在所述第二循环回路上，其中每组中的信号放大器组件串行地设置在所述第二循环回路上。
11.根据权利要求9或10所述的磁共振成像系统的冷却系统，其特征在于，所述多个信号放大器组件包括射频放大器、多个梯度放大器以梯度放大器电源，第二循环回路中的冷却液先流经所述射频放大器，再流经与所述射频放大器串行设置的其它信号放大器组件。
12.一种磁共振成像系统的冷却方法，所述磁共振成像系统包括梯度线圈、制冷剂压缩机以及多个信号放大器组件，所述冷却方法包括：
通过冷却液供应设备输出具有第一温度的冷却液；
将所述具有第一温度的冷却液分别流通至第一循环回路和第二循环回路，其中第一循环回路中的冷却液流经梯度线圈后返回冷却液供应设备，第二循环回路中的冷却液先流经所述制冷剂压缩机、再流经所述多个信号放大器组件、最后返回所述冷却液供应设备。
13.根据权利要求12所述的磁共振成像系统的冷却方法，其特征在于，所述“通过冷却液供应设备输出具有第一温度的冷却液”包括：通过冷却液储存设备输出具有第一温度的冷却液。
14.根据权利要求12所述的磁共振成像系统的冷却方法，其特征在于，所述“通过冷却液供应设备输出具有第一温度的冷却液”包括：
通过冷却液储存设备输出具有第二温度的冷却液；
通过热处理机组对冷却液储存设备输出的冷却液进行热交换处理以输出所述具有第一温度的冷却液。
15.根据权利要求14所述的磁共振成像系统的冷却方法，其特征在于，所述第二温度小于或等于15摄氏度。
16.根据权利要求14所述的磁共振成像系统的冷却方法，其特征在于，所述热处理机组包括依次连接的换热器、三通控制阀、集气罐和泵。
17.根据权利要求12所述的磁共振成像系统的冷却方法，其特征在于，所述第一温度大于15摄氏度。
18.根据权利要求17所述的磁共振成像系统的冷却方法，其特征在于，所述第一温度小于或等于25摄氏度。
19.根据权利要求17所述的磁共振成像系统的冷却方法，其特征在于，所述第二循环回路中的冷却液经所述制冷剂压缩机加热后温度升高至恒定温度。
20.根据权利要求12所述的磁共振成像系统的冷却方法，其特征在于，所述第一循环回路中的冷却液流经所述制冷机压缩机后再按照先后顺序依次流经所述多个信号放大器组件。
21.根据权利要求12所述的磁共振成像系统的冷却方法，其特征在于，所述第二循环回路中的冷却液流经所述制冷剂压缩机后流通至多个并行的支流，每个支流中的冷却液按照先后顺序依次流经一组信号放大器组件中的一个或多个信号放大器组件。
22.根据权利要求20或21所述的磁共振成像系统的冷却方法，其特征在于，所述多个信号放大器组件包括射频放大器、多个梯度放大器以及梯度放大器电源，所述第二循环回路中的冷却液先流经所述射频放大器，再流经与所述射频放大器串行设置的其它信号放大器组件。
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