CN109009117B - 一种超低场磁共振成像系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超低场磁共振成像系统，其特征在于：包括下部设有滚动脚轮的无磁移动柜体，无磁移动柜体的上方设有射频屏蔽装置，所述射频屏蔽装置包括截面为“口”字形的框型导磁机架，对称位于框型导磁机架内部上下侧的上磁体和下磁体、上梯度线圈和下梯度线圈，以及位于上梯度线圈和下梯度线圈之间的发射线圈和接收线圈；前屏蔽罩、后屏蔽罩、可开合屏蔽罩，内屏蔽罩的上方设有抽拉式病床板，抽拉式病床板能完全置于病人检测室内。与现有技术相比，本发明的优点在于：整个磁共振系统浓缩在一个无磁移动柜体上，整个射频屏蔽装置结构紧凑，无需搭建大型屏蔽室，适用于急性和超急性脑出血的早期诊断。
Description
技术领域
本发明涉及一种超低场磁共振成像系统。
背景技术
磁共振成像系统以其没有电离辐射，较高的分辨率和对比度，多参数，非侵入性成像等特点，日益成为影像诊断中不可或缺的部分。
常规磁共振成像系统根据磁场强度主要有两类，第一类是高场磁共振成像系统，这里的高场通常是磁场强度1.0T以上的磁共振成像系统，磁体一般采用超导磁体，如市场上常见的1.5T和3.0T的磁共振成像系统。另外一类是中低场磁共振成像系统，往往指磁场强度在0.1T-0.5T的磁共振成像系统，磁体一般采用永磁型磁体或常导电磁体。以上磁共振系统，称之为常规磁共振成像系统。而磁场强度在0.1T以下，往往称之为超低场磁共振成像系统。
常规MRI系统通常需要较大的产生强均匀静磁场(B0)的磁体和相关联的电子器件。超导磁体需要低温设备来保持导体的超导状态，系统的成本非常高，并且尺寸相当大。常规MRI系统，包含磁体室，设备室，操作室等多个房间，超导磁共振系统甚至需要一百平方的安装面积。为了隔离磁共振系统免受外界电磁场的干扰，需要建设专用MRI射频屏蔽室，往往需要较长的工期和较高的费用。常规MRI系统的尺寸和费用通常限制他们对诸如影像中心，大型医院和学术研究中心使用，这些机构有足够的空间和资源来购买和维护他们。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种无需搭建大型屏蔽室、成本较低、体积较小的超低场磁共振成像系统。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种超低场磁共振成像系统，其特征在于：包括下部设有滚动脚轮的无磁移动柜体，无磁移动柜体的上方设有磁体组件，其中磁体组件包括：
截面为“口”字形的框型导磁机架，框型导磁机架的前部具有前开口，框型导磁机架的后部具有后开口；
位于框型导磁机架内部上侧的上磁体；
位于框型导磁机架下侧的、与上磁体对称设置的下磁体；
在上磁体和下磁体作用下，框型导磁机架能形成口字形的导磁回路；
另外，无磁移动柜体上方还设有：
设置在上磁体下方的上梯度线圈；
设置在下磁体上方的下梯度线圈；
设置在上梯度线圈和下梯度线圈之间的截面为“口”字形的框型发射线圈支架，框型发射线圈支架外绕设有发射线圈；
设置在框型发射线圈支架内部的具有开口的“帽型”接收线圈支架，“帽型”接收线圈支架内壁绕设有接收线圈；
设置在框型导磁机架的前开口处、且能将前开口完全覆盖的前屏蔽罩；
设置在框型导磁机架的后开口处、截面也呈“口”字形的后屏蔽罩；
设置在后屏蔽罩后方的内屏蔽罩；
一端转动连接在后屏蔽罩上的可开合屏蔽罩，可开合屏蔽罩在闭合状态下能与内屏蔽罩一起形成密闭的屏蔽室，框型导磁机架内形成的空间、与后屏蔽罩形成的空间与屏蔽室一起形成病人检测室；
可开合屏蔽罩在打开状态下，能使屏蔽室敞开；
内屏蔽罩的上方设有抽拉式病床板，抽拉式病床板能完全置于病人检测室内。
作为改进，所述上磁体和下磁体结构相同，且呈镜像对称设置；所述上磁体包括位于上部的上圆柱形磁钢层，设置在圆柱形磁钢层下方的上极板，设置在上极板下方的上抗涡流盘，以及设置在上极板下方外圈的上匀场环，上匀场环内包围上抗涡流盘；上抗涡流盘内设有自中心向边缘设置的圆形台阶。如此设置抗涡流盘，既能改善磁体抗涡流的性能，也能改善磁体均匀性。
再改进，所述上梯度线圈和下梯度线圈结构相同，均包括主线圈Z+、屏蔽线圈Z-，主线圈Z+和和屏蔽线圈Z-之间的电流方向具有180度相位差。
再改进，所述上梯度线圈还包括X线圈、Y线圈和水冷管，其中上梯度线圈中主线圈Z+位于最下层，X线圈位于主线圈Z+上方，Y线圈位于X线圈上方，屏蔽线圈Z-位于Y线圈上方，水冷管分布在主线圈Z+与X线圈之间，水冷管通过绝缘导热胶水与主线圈Z+与X线圈紧贴，并根据主线圈Z+的电流密度分布情况，与主线圈Z+的电流密度大的部位对应的水管分布密度大于主线圈Z+的电流密度小的部位对应的水管分布密度。
再改进，所述前屏蔽罩上开有多个观察孔。
再改进，所述前屏蔽罩内部设有照明灯。
再改进，所述发射线圈按照螺旋型绕设在框型发射线圈支架上。
再改进，本发明还包括伸缩推杆，伸缩推杆的第一端固定连接在无磁移动柜体上，伸缩推杆的第二端连接在可开合屏蔽罩上。
再改进，抽拉式病床板在完全进入病人检测室情况下，抽拉式病床板的头部能自“帽型”接收线圈支架的开口处进入“帽型”接收线圈支架内部。
再改进，所述无磁移动柜体内部设有电源模块、功放模块和成像模块。
与现有技术相比，本发明的优点在于：整个磁共振系统浓缩在一个无磁移动柜体上，整个射频屏蔽装置结构紧凑，无需搭建大型屏蔽室，适用于急性和超急性脑出血的早期诊断。
附图说明
图1为本发明实施例中超低场磁共振成像系统的立体结构示意图(可开合屏蔽罩关闭状态)。
图2为本发明实施例中超低场磁共振成像系统的立体结构示意图(可开合屏蔽罩打开状态)。
图3为本发明实施例中超低场磁共振成像系统的剖视图(前后方向)。
图4为本发明实施例中磁体组件结构示意图。
图5为本发明实施例中磁体组件的立体剖视图。
图6为本发明实施例中发射线圈及发射线圈支架结构示意图。
图7为本发明实施例中接收线圈支架及接收线圈结构示意图。
图8为本发明实施例中前屏蔽罩结构示意图。
图9为本发明实施例中上梯度线圈的剖视图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1～3所示的超低场磁共振成像系统，包括下部设有滚动脚轮1的无磁移动柜体2，无磁移动柜体2为拼接式组合柜，无磁移动柜体内部设有磁共振成像系统所必须的电源模块、功放模块和成像模块；无磁移动柜体的上方设有磁体组件，其中磁体组件包括
截面为“口”字形的框型导磁机架3，框型导磁机架3由上导磁片31、左导磁片32、下导磁片33和右导磁片34拼接而成，框型导磁机架3的前部具有前开口，框型导磁机架的后部具有后开口；
位于框型导磁机架内部上侧的上磁体4；
位于框型导磁机架下侧的、与上磁体对称设置的下磁体5；在上磁体和下磁体作用下，框型导磁机架能形成口字形的导磁回路；
另外，无磁移动柜体上方还设有：
设置在上磁体下方的上梯度线圈6；
设置在下磁体上方的下梯度线圈7；
设置在上梯度线圈和下梯度线圈之间的截面为“口”字形的框型发射线圈支架8，框型发射线圈支架外绕设有发射线圈9；发射线圈9按照螺旋型绕设在框型发射线圈支架8上，参见图3和图5所示，这种结构相比于传统的双平面螺线管线圈和蝶形线圈，具有高射频场的均匀性，高发射效率，低发射功率，低发射功放的尺寸和制造成本等优势；
设置在框型发射线圈支架内部的具有开口的“帽型”接收线圈支架10，“帽型”接收线圈支架内壁绕设有接收线圈11，参见图3和图7所示；
设置在框型导磁机架的前开口处、且能将前开口完全覆盖的前屏蔽罩12，前屏蔽罩12上开有多个观察孔18，且前屏蔽罩内部设有照明灯19，以满足医生观察和检查室内通风的要求，参见图3和图8所示；
设置在框型导磁机架的后开口处、截面也呈“口”字形的后屏蔽罩13；
设置在后屏蔽罩后方的内屏蔽罩14；
一端转动连接在后屏蔽罩上的可开合屏蔽罩15；
伸缩推杆20，伸缩推杆20的第一端固定连接在无磁移动柜体2上，伸缩推杆20的第二端连接在可开合屏蔽罩上15，可开合屏蔽罩15在闭合状态下能与内屏蔽罩一起形成密闭的屏蔽室，框型导磁机架3内形成的空间、与后屏蔽罩13形成的空间与屏蔽室一起形成病人检测室A；可开合屏蔽罩15在打开状态下，能使屏蔽室敞开；
内屏蔽罩14的上方设有抽拉式病床板16，抽拉式病床板16能完全置于病人检测室内；抽拉式病床板在完全进入病人检测室情况下，抽拉式病床板的头部能自“帽型”接收线圈支架的开口处进入“帽型”接收线圈支架内部，这种结构，能使得接收线圈尽量靠近患者，并优化线圈调谐，提高线圈的灵敏度。
磁体是磁共振成像系统中的核心部件，超低场磁共振成像系统对磁体均匀性更加敏感，本实施例中，上磁体4和下磁体5结构相同，均采用高温度稳定性、高矫顽力的衫钴材料搭建，本使得整个系统的磁场变化在外界温度变化1℃时，保持在80PPM内；并且，框型导磁机架形成口字形导磁回路；上磁体包括位于上部的上圆柱形磁钢层41，设置在圆柱形磁钢层下方的上极板42，设置在极板下方的上抗涡流盘44，以及设置在极上板下方外圈的上匀场环43，上匀场环内包围上抗涡流盘；上抗涡流盘内设有自中心向边缘设置的圆形台阶；下磁体5包括位于下部的下圆柱形磁钢层51，设置在上圆柱形磁钢层51上方的下极板52，设置在下极板52上方的下抗涡流盘54，以及设置在下极板上方的下匀场环53，下匀场环包围在下抗涡流盘外圆；下抗涡流盘内设有自中心向边缘设置的圆形台阶；这种双层结构的涡流层，既能改善磁体抗涡流的性能，也能改善磁体均匀性，参见图4、5所示。
并且为了降低梯度带来的涡流效应，上梯度线圈6和下梯度线圈7结构相同，均包括主线圈Z+61、屏蔽线圈Z-62、X线圈63、Y线圈64和水冷管65，上梯度线圈中主线圈Z+位于最下层，X线圈位于主线圈Z+上方，Y线圈位于X线圈上方，屏蔽线圈Z-位于Y线圈上方，水冷管分布在主线圈Z+与X线圈之间，水冷管通过绝缘导热胶水与主线圈Z+与X线圈紧贴，并根据主线圈Z+的密度分别情况，与主线圈Z+的密度大的部位对应的水管分布密度大于主线圈Z+的密度小的部位对应的水管分布密度；参见图9所示。主线圈和和屏蔽线圈之间的电流方向具有180度相位差。由于主线圈和屏蔽线圈电流相反，综合的效果为，在成像区域侧表现为沿Z方向的成像梯度磁场，在磁体极板一侧，表现为抵消的磁场，从而减少或根本上解决梯度切换在磁体极头上产生的涡流效应。且本实施例中，上磁体和上梯度线圈之间具有间距，下磁体和下梯度线圈之间也具有间距，该间距用来被动匀场。由于梯度线圈电阻较大，通大电流后会产生较大的焦耳热，发热会引起磁体频率的漂移，因此本发明采用水冷的方式，进行热量交换，使得系统更加稳定，水冷效果较好。
Claims (9)
1.一种超低场磁共振成像系统，其特征在于：包括下部设有滚动脚轮的无磁移动柜体，无磁移动柜体的上方设有磁体组件，其中磁体组件包括：
截面为“口”字形的框型导磁机架，框型导磁机架的前部具有前开口，框型导磁机架的后部具有后开口；
位于框型导磁机架内部上侧的上磁体；
位于框型导磁机架下侧的、与上磁体对称设置的下磁体；
在上磁体和下磁体作用下，框型导磁机架能形成口字形的导磁回路；
另外，无磁移动柜体上方还设有：
设置在上磁体下方的上梯度线圈；
设置在下磁体上方的下梯度线圈；
设置在上梯度线圈和下梯度线圈之间的截面为“口”字形的框型发射线圈支架，框型发射线圈支架外绕设有发射线圈；
设置在框型发射线圈支架内部的具有开口的“帽型”接收线圈支架，“帽型”接收线圈支架内壁绕设有接收线圈；
设置在框型导磁机架的前开口处、且能将前开口完全覆盖的前屏蔽罩；
设置在框型导磁机架的后开口处、截面也呈“口”字形的后屏蔽罩；
设置在后屏蔽罩后方的内屏蔽罩；
一端转动连接在后屏蔽罩上的可开合屏蔽罩，可开合屏蔽罩在闭合状态下能与内屏蔽罩一起形成密闭的屏蔽室，框型导磁机架内形成的空间、与后屏蔽罩形成的空间与屏蔽室一起形成病人检测室；
可开合屏蔽罩在打开状态下，能使屏蔽室敞开；
内屏蔽罩的上方设有抽拉式病床板，抽拉式病床板能完全置于病人检测室内。
2.根据权利要求1所述的超低场磁共振成像系统，其特征在于：所述上磁体和下磁体结构相同，且呈镜像对称设置；所述上磁体包括位于上部的上圆柱形磁钢层，设置在圆柱形磁钢层下方的上极板，设置在极板下方的上抗涡流盘，以及设置在极板下方的上匀场环，上匀场环包围上抗涡流盘；上抗涡流盘内设有自中心向边缘设置的圆形台阶。
3.根据权利要求1所述的超低场磁共振成像系统，其特征在于：所述上梯度线圈和下梯度线圈结构相同，均包括主线圈Z+和屏蔽线圈Z-，主线圈Z+和屏蔽线圈Z-之间的电流方向具有180度相位差。
4.根据权利要求3所述的超低场磁共振成像系统，其特征在于：所述上梯度线圈还包括X线圈、Y线圈和水冷管，其中主线圈Z+位于最下层，X线圈位于主线圈Z+上方，Y线圈位于X线圈上方，屏蔽线圈Z-位于Y线圈上方，水冷管分布在主线圈Z+与X线圈之间，水冷管通过绝缘导热胶水与主线圈Z+与X线圈紧贴，并根据主线圈Z+的密度分别情况，与主线圈Z+的密度大的部位对应的水管分布密度大于主线圈Z+的密度小的部位对应的水管分布密度。
5.根据权利要求1所述的超低场磁共振成像系统，其特征在于：所述前屏蔽罩上开有多个观察孔；所述前屏蔽罩内部设有照明灯。
6.根据权利要求1所述的超低场磁共振成像系统，其特征在于：所述发射线圈按照螺旋型绕设在框型发射线圈支架上。
7.根据权利要求1所述的超低场磁共振成像系统，其特征在于：还包括伸缩推杆，伸缩推杆的第一端固定连接在无磁移动柜体上，伸缩推杆的第二端连接在可开合屏蔽罩上。
8.根据权利要求1所述的超低场磁共振成像系统，其特征在于：抽拉式病床板在完全进入病人检测室情况下，抽拉式病床板的头部能自“帽型”接收线圈支架的开口处进入“帽型”接收线圈支架内部。
9.根据权利要求1所述的超低场磁共振成像系统，其特征在于：所述无磁移动柜体内部设有电源模块、功放模块和成像模块。
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