CN109073719A

CN109073719A - 磁共振辐射屏蔽和被屏蔽的主磁体

Info

Publication number: CN109073719A
Application number: CN201780025665.XA
Authority: CN
Inventors: T·E·阿姆托尔; C·洛斯勒
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2016-04-25
Filing date: 2017-04-25
Publication date: 2018-12-21
Also published as: EP3449268A1; US11249156B2; US20200355769A1; EP3449268B1; WO2017186687A1; JP2019516447A; JP7010842B2

Abstract

本发明提供一种辐射屏蔽(204)，特别是用于屏蔽磁共振成像系统(110)的主线圈(202)，其中，所述辐射屏蔽(204)包括用于容纳至少一个主线圈(202)的腔体(214)，其中，所述腔体(214)被形成于基本上彼此同心地布置的内圆柱形壁(206)、外圆柱形壁(208)以及将所述内圆柱壁(206)和所述外圆柱壁(208)互连的两个环形底壁(212)之间，其中，所述内圆柱形壁(206)、所述外圆柱形壁(208)和所述两个环形底壁(212)中的至少一个至少部分地被提供有外层(218)和面向所述腔体(214)的内层(216)，其中，所述内层(216)是包括碳纤维增强塑料的层，并且所述外层(216)是包括顺磁性或抗磁性的金属。本发明还提供一种被屏蔽的主磁体(200)，包括至少一个用于在磁共振成像系统(110)中生成静态主磁场的主线圈(200)，以及如上所述的辐射屏蔽(204)，其中，所述至少一个主线圈(202)被容纳在所述辐射屏蔽(204)的腔体(214)中。

Description

磁共振辐射屏蔽和被屏蔽的主磁体

技术领域

本发明涉及磁共振(MR)成像的领域。具体而言，本发明涉及磁共振成像系统的主磁体的辐射屏蔽的领域。

背景技术

磁共振(MR)成像系统通常被用于检查患者，还一般地被称为感兴趣对象。为了检查感兴趣对象(通常是患者)的身体，使用磁共振成像(MRI)系统，不同的磁场，其关于它们的时间和空间特性尽可能精确地针对彼此调谐，被辐射到感兴趣对象。因此，待检查的对象的身体组织的核自旋被静态主磁场B₀对齐。强大的主磁体产生强大的静态主磁场B₀，其通常具有1.5特斯拉或3特斯拉的磁场强度，在一些实施例中具有大于3特斯拉的磁场强度。感兴趣对象的原子核的核自旋由磁射频激励脉冲B1(x,y,z,t)激发，其经由射频天线和/或局部线圈布置而被辐射到原子核中。更进一步地，生成高频激励脉冲并将其引导到射频天线。

MRI系统还包括梯度线圈，利用梯度线圈，在用于选择性切片激励的测量和用于测量信号的空间编码期间，辐射磁梯度场B_G(x,y,z,t)。由待检查的对象中的原子核的受激核自旋发射的信号至少由RF接收线圈接收、放大、进一步处理和数字化。记录的测量数据被数字化并作为复数值存储在k空间矩阵中。可以通过例如多维傅立叶变换从包含复数值的k空间矩阵重建关联的MR图像。

在MR成像中，弛豫信号暴露于梯度磁场，以使得结果的共振局部化。弛豫信号被接收并重建成一维或多维图像。此外，在MR谱系统中，进一步评估关于在共振信号的频率分量中承载的组织的组成的信息以获得额外的信息。

主磁体包括一组主线圈，通常是超导磁体线圈，其必须保持在非常低的温度以实现超导。因此，主线圈安装在作为低温容器的辐射屏蔽内。为了使主线圈保持在超导温度，主线圈与液态致冷剂接触。致冷剂通常被提供为具有低沸点温度的液体，例如在氦气的情况下沸点温度为约4.2K。辐射屏蔽的冷却由低温泵执行，该低温泵通过其表面上的一个或多个点处的热导体连接。除了主线圈之外，主磁体通常包括有源屏蔽线圈，其定位于辐射屏蔽内并且在主线圈的同轴外，并且在与主线圈相反的方向上电连接。

典型的辐射屏蔽由铝制成，其用作热辐射的反射器。然而，铝是一种相当昂贵的材料，并且预期价格未来会上涨。在现有技术的主磁体中，辐射屏蔽的铝具有大约～200kg的重量，使得辐射屏蔽显著地贡献于MR成像系统的系统重量。辐射屏蔽的铝的另一个缺点是铝具有大的热负载，这增加了MR成像系统的冷却时间。

此外，由铝制成的辐射屏蔽易受由梯度切换引起的涡电流的影响。因此，切换梯度线圈在辐射屏蔽的金属中感生涡电流，这会引起耗散并触发机械振动。此外，在淬火期间由主磁场引起的涡电流导致高机械力和应力，因此需要坚固的机械设计。这使得主磁体的设计更加复杂，沉重且昂贵。此外，涡电流创建磁场，其可能影响MR成像系统的图像质量。

为了减少良好导电的辐射屏蔽(例如由铝制成的辐射屏蔽)中的涡电流，需要良好屏蔽的梯度线圈，其使得梯度线圈昂贵并且增加了梯度线圈的重量和复杂性，从而进一步增加了MR成像系统的总体重量。

国际申请WO2015/074809公开了一种铝或铜的辐射屏蔽。提供干摩擦区域以抑制由于梯度切换而引起的机械振动。

发明内容

本发明的目的是提供一种辐射屏蔽，特别是用于屏蔽磁共振成像系统的主线圈，包括至少一个主线圈的被屏蔽的主磁体，磁共振成像系统和用于产生辐射屏蔽的方法，其克服了上述缺点中的至少一些。具体而言，本发明的一个目的是提供一种辐射屏蔽，特别是用于屏蔽磁共振成像系统的主线圈，包括至少一个主线圈的被屏蔽的主线圈，磁共振成像系统，和用于产生辐射屏蔽的方法，其使得能够改善磁共振成像系统的图像质量并减轻重量，同时增强和便于主线圈的冷却。

该目的通过辐射屏蔽来实现，特别是用于屏蔽磁共振成像系统的主线圈，其中，辐射屏蔽包括用于容纳至少一个主线圈的腔体，其中，所述腔体被形成于基本上彼此同心地布置的内圆柱形壁和外部圆柱形壁以及将所述内圆柱壁和所述外圆柱壁互连的两个环形底壁之间，其中，所述内圆柱形壁、所述外圆柱形壁和所述两个环形底壁中的至少一个至少部分地被提供有外层和面向所述腔体的内层，其中，所述内层是包含碳纤维增强塑料的层，并且所述外层包括顺磁性或抗磁性的金属。

该目的还通过一种被屏蔽的主磁体来实现，所述主磁体包括至少一个用于在磁共振成像系统中产生静态主磁场的主线圈，以及如上所述的辐射屏蔽，其中，所述至少一个主线圈被容纳在所述辐射屏蔽的腔体中。

该目的还通过包括如上所述的被屏蔽的主磁体的磁共振成像系统来实现。

该目的还通过一种用于产生辐射屏蔽的方法来实现，特别是用于屏蔽磁共振成像系统的主线圈，包括以下步骤：提供用于容纳至少一个主线圈的腔体，其中，所述腔被形成于基本上彼此同心设置内部圆柱形壁和外圆柱形壁以及将所述内圆柱形壁和所述外圆柱形壁连接两个环形底壁之间，并且所述内圆柱形壁、所述外圆柱形壁和所述两个环形底壁中的至少一个被至少部分地被提供有外层以及面向所述腔体的内层，其中，所述内圆柱形壁、所述外圆柱形壁和所述两个环形底壁中的至少一个被至少部分地提供有面向所述腔体的所述内层的步骤包括用碳纤维增强塑料提供所述内层的步骤，并且所述内圆柱形壁、所述外圆柱形壁和所述两个环形底壁中的至少一个被至少部分地提供有所述外层的步骤包括用顺磁性或抗磁性的金属提供所述外层的步骤。

本发明的基本思想是提供一种辐射屏蔽，特别是用于磁共振(MR)成像系统的主线圈，包括至少一个主线圈的被屏蔽的主磁体，包括上述被屏蔽的主磁体的磁共振成像系统以及用于产生辐射屏蔽的方法，其中，所述辐射屏蔽具有双层设置，其中，所述内层包括碳纤维增强塑料，并且所述外层包括顺磁性或反磁性的金属。因此，所述辐射屏蔽是基于碳纤维技术的。一方面，碳纤维增强塑料(CFRP)具有类似于例如铝的导热性，其便于被提供在辐射屏蔽内的主线圈的冷却。辐射屏蔽内的热传递基本上由CFRP的特性限定。另一方面，CFRP材料是不良电导体，其固有地减少了涡电流的发生。碳纤维增强塑料提供高的比模量和强度。因此，包括CFRP的内层使得能够提供高刚度和低重量的辐射屏蔽，从而可以减小辐射屏蔽的总体重量，从而减小整个MR成像系统的总重量。此外，CFRP的电导率相当低，特别是与当前在辐射屏蔽中使用的铝相比。因此，内层不承载显著的涡电流。此外，CFRP的使用使得辐射屏蔽的内层的制造过程在机械设计中具有增加的灵活性。CFRP在制造过程中的应用是简单的。因此，碳纤维复合材料，即CFRP，提供了高的各向异性的导热性、低的各向异性的导电性、低重量和高机械强度的组合。

优选地，所述内层包括多层CFRP。不同的层使得能够容易地制造内层以及内层的形状简单的调整。此外，可以基于辐射屏蔽的内层的不同层来控制机械强度和散热。

由具有顺磁性或反磁性的金属制成的外层以与例如由铝制成的传统辐射屏蔽的表面相同的方式提供对热辐射的良好反射率。涡电流的出现限制到外层，使得可以减少基于辐射屏蔽中的涡电流的出现的磁场的影响。外层使用的金属实现良好的热反射以及与内层的良好热耦合。金属通常在热辐射的整个光谱范围内提供对热的良好反射。顺磁性和抗磁性通常是合适的，仅排除铁之类的铁磁性金属，因为铁磁性材料对MR成像系统的磁场的影响通常是不确定的。

总体地，可以减少由于切换梯度线圈而在辐射屏蔽中出现涡电流，从而可以减少耗散和机械振动。特别是，可以减小淬火的影响，使得可以减小在辐射屏蔽中引起的力。因此，可以降低对辐射屏蔽的机械强度的要求。此外，可以减少在辐射屏蔽中金属的使用，这减少了辐射屏蔽的重量和成本。已知辐射屏蔽的铝壁的另一个缺点是铝具有大的热负载，这增加了冷却时间。随着辐射屏蔽中的涡电流的减小，可以减少或甚至省略梯度线圈的屏蔽，这使得梯度线圈的构造便宜并且减小了梯度线圈的重量和复杂性。基于CFRP的热性质，可以改善辐射屏蔽内的主线圈的冷却时间。辐射屏蔽的冷却由低温泵执行，该低温泵通过辐射屏蔽的圆柱表面上的一个或多个点处的热导体连接。碳纤维的导热性使得能够进行有效的热化。同时，总热负载小于传统铝制圆柱体的热负载，从而减少了冷却时间。

对于具有未屏蔽的梯度线圈的MR成像系统和/或对于应用具有大于3T的磁场强度的非常高磁场的MR成像系统，上述优点变得尤其重要。

根据优选的实施例，内层的碳纤维增强塑料的纤维通常在一个方向上对齐。由于碳纤维具有高的导热性，因此它们的复合材料可用作热控材料。碳纤维单向复合材料表现出各向异性的导热性，其在纤维方向上高并且在垂直于纤维的方向上低。因此，纵向导热率可以大到甚至大于400W/mK。因此，可以在纤维方向上实现与铜相当的导热率。同时，CFRP的热容通常约为1J/(gK)，这与铝的热容相似。因此，当CFRP的纤维在一个方向上排列时，内层作为整体可以为不同的方向提供不同的导热率。因此，可以提供具有改进的冷却能力的辐射屏蔽的良好热隔离。

根据优选的实施例，内圆柱形壁和外圆柱形壁中的至少一个被至少部分地提供有有外层和面向腔体的内层，并且内层的碳纤维增强塑料的纤维通常在相应的内圆柱壁和外圆柱壁的轴向方向上对齐。具有CFRP的纤维在辐射屏蔽的轴向方向上对齐，可以改善从外部到与低温泵的连接的热流。基于碳纤维单向复合材料的各向异性导热系数，辐射屏蔽在其轴向上的良好导热性可用于有效冷却辐射屏蔽内的主线圈。然而，基于垂直于纤维的方向上的低导热率，在辐射屏蔽的径向方向上的热传递是低的。特别地，冷却器件可以设置在辐射屏蔽的纵向端部处，以有效地完全冷却辐射屏蔽。

根据优选的实施例，所述外层被提供为所述内层上的涂层。涂层可以容易地施加到内层上以直接在其上形成外层。这使得内层与外层之间能够紧密地机械连接。此外，由内层提供了外层的刚性，因此外层可以具有小的厚度。再另外，通过将外层直接作为涂层设置在内层上，可以实现与内层的良好热耦合。

根据优选的实施例，所述外层是溅射在所述内层上的层。溅射可用于施加材料的薄层。替代地，可以通过首先施加特殊涂料的薄层来将外层施加在内层上，这使得能够随后电镀(镀锌)金属涂层作为外层。

根据优选的实施例，所述外层是由铝或包含铝的合金制成的层。铝是顺磁性材料，在顺磁性金属的组中具有低的重量。此外，热反射高并且可以容易地加工铝以提供辐射屏蔽的外层。类似地，在替代的实施例中，外层可由铜或银制成，或者由包含铜和银中的至少一种的合金制成。

根据优选的实施例，所述外层是具有小于1mm的厚度的层，优选地是具有小于100μm的厚度的层，更优选地是具有小于20μm的厚度的层。通过减小外层的厚度，可以减少辐射屏蔽的重量和成本，从而减少整个MR成像系统的重量和成本。重要的仅是，在辐射屏蔽中保持反射热辐射的能力。进一步优选地，外层是厚度为约10μm的层。

根据优选的实施例，内层是厚度小于10mm的层，优选地是具有小于5mm厚度的层，进一步优选地是具有小于3mm厚度的层。为了实现辐射屏蔽的良好稳定性，期望提供具有小厚度的内层。无论如何，需要提供稳定的辐射屏蔽，其适于将例如主线圈和有源屏蔽线圈(如果有在的话)安装在其上，使得必须提供一定的厚度。特别地，可以通过提供不同数量的CFRP内层来控制内层的厚度。厚度不必是均匀的。辐射屏蔽可以在不同区域中设置有不同的厚度，例如，用于根据需要来加强辐射屏蔽或提供安装结构，例如用于安装主线圈、有源屏蔽线圈或连接到MR成像系统中的辐射屏蔽的其他部件。通常，厚度在给定参数内，即使当辐射屏蔽的整个内层的厚度不均匀时也是如此。

根据优选的实施例，所述外层被提供有狭缝以防止涡电流。狭缝提供涡电流的中断。优选地，狭缝将外层分成单独的片，这些片彼此电分离，使得涡电流的出现可以限制到这些片。狭缝的形状，设计和布置可根据需要变化。即，狭缝的宽度、以及它们的长度和方向可以变化。狭缝可以被提供为基本上直的狭缝，或者具有任何其他形式。狭缝可以被提供为中断、间隙或其他。此外，个体狭缝可以根据需要以不同的取向相对于彼此布置。狭缝可以相对于彼此布置以彼此交叉。优选地，狭缝被提供为细缝，从而防止涡电流发展并提供对内层的良好覆盖以反射热辐射。减小的涡电流减少了感应耗散和机械力，并且改善了MR成像系统的图像质量。

根据优选的实施例，内圆柱形壁和外圆柱形壁中的至少一个的外层被提供有沿辐射屏蔽的纵向方向延伸的轴向狭缝。轴向狭缝优选地在外层的整个长度上延伸。优选地，轴向狭缝在辐射屏蔽的圆周方向上间隔开。优选地，轴向狭缝在圆周方向上等距地间隔开。

根据优选的实施例，内圆柱形壁、外圆柱形壁和两个环形底壁中的至少一个的外层被提供有沿辐射屏蔽的圆周方向延伸的环形狭缝。环形狭缝可以例如沿着内圆柱壁和/或外圆柱形壁被提供。因此，环形狭缝可以在辐射屏蔽的纵向方向上间隔开。优选地，环形狭缝等距地间隔开。此外，环形狭缝可以例如沿着底壁提供。特别地，环形狭缝可以在底壁处被提供为同心圆。

根据优选的实施例，至少一个环形底壁的外层相对于相应的环形底壁的中心被提供有径向狭缝。径向狭缝适合于减少辐射屏蔽的底壁中的涡电流。径向狭缝优选地在辐射屏蔽的圆周方向上等距地间隔开。

附图说明

参考本文下文中所描述的实施例，本发明的这些和其他方面将显而易见并将得以阐述。这样的实施例不一定表示本发明的完全范围，然而，并且因此参考权利要求书和本文以解释本发明的范围。

在附图中：

图1是根据第一实施例的磁共振(MR)成像系统的通用实施例的一部分的示意性图示，

图2示出了根据第一实施例的作为沿其纵轴的剖视图的具有辐射屏蔽的被屏蔽的主磁体和辐射屏蔽内布置的主线圈和有源屏蔽线圈，

图3示出了根据第一实施例的被屏蔽的主磁体的横截面图，

图4以横截面视图示出了根据第一实施例的辐射屏蔽的圆柱形壁的详细视图，

图5作为俯视图示出了根据具有纵向狭缝的第二实施例的辐射屏蔽的圆柱形壁的表面，

图6作为俯视图示出了根据具有纵向和方位角狭缝的第三实施例的辐射屏蔽的圆柱形壁的表面，

图7作为俯视图示出了根据具有径向狭缝的第四实施例的辐射屏蔽的底壁的表面，

图8示出了针对具有在稍微移位的辐射屏蔽的在淬火期间的最大轴向力的标准20K辐射屏蔽的淬火特性图，

图9示出了指示标准20K辐射屏蔽在沿其纵轴(z轴)淬火期间的不同时间的环向应力的曲线图，

图10示出了根据图2至图7的实施例的针对略微移位的辐射屏蔽的在淬火期间具有最大轴向力的20K辐射屏蔽的淬火特性的图，并且

图11示出了表示根据图2至图7的实施例的20K辐射屏蔽的在淬火期间在不同时间沿着其纵轴(z轴)的环向应力的曲线图。

附图标记列表

110 磁共振(MR)成像系统

112 磁共振(MR)扫描器

116 RF检查空间

118 中心轴

120 感兴趣对象

122 梯度线圈系统

124 RF屏蔽

126 磁共振成像系统控制单元

128 监视器

130 MR图像重建单元

132 控制线

134 RF发射器单元

136 RF切换单元

138 控制线

140 射频(RF)天线设备

200 被屏蔽的主磁体

202 主线圈

203 有源屏蔽线圈

204 辐射屏蔽

206 内圆柱壁

208 外圆柱壁

210 纵轴，轴向

212 底壁

214 腔体

216 内层

218 外层

220 轴向狭缝

222 环形狭缝

224 径向狭缝

具体实施方式

图1示出了根据第一优选的实施例的磁共振(MR)成像系统110的一部分的示意图。MR成像系统110包括MR扫描器112。MR成象系统110在这里一般地被描述为用于所有进一步的实施例的基础。

MR成像系统110包括被提供用于生成静态磁场的被屏蔽的主磁体200。被屏蔽的主磁体200具有中心膛，其为感兴趣对象120(通常是患者)提供围绕中心轴118的检查空间。在该实施例中，中心膛116并且因此，被屏蔽的主磁体200的静态磁场根据中心轴线118具有水平取向。在备选的实施例中，被屏蔽的主磁体200的取向可以是不同的，例如，以提供具有垂直取向的静态磁场。此外，MR成像系统110包括磁梯度线圈系统122。磁梯度线圈系统122包括一组梯度线圈，用于生成叠加到由被屏蔽的主磁体200提供的静磁场的梯度磁场。如本领域己知的，磁梯度线圈系统122被同心地布置在被屏蔽的主磁体200的膛内。下面参照图2至4提供被屏蔽的主磁体200的详细描述。

此外，MR成象系统110包括射频(RF)线圈140，其被设计为具有管状主体的全身线圈。在备选的实施例中，RF线圈140被设计为头部线圈或者用于在磁共振成像系统110中使用的任何其它合适的线圈类型。RF线圈140提供了用于在RF发射阶段将RF磁场施加到检查空间116以激励应当由MR图像覆盖的感兴趣对象120的原子核。RF线圈140也被提供为在RF接收期间从激发的原子核接收MR信号。在MR成像系统110的操作状态中，RF发射阶段和RF接收阶段以相继的方式发生。RF线圈140在主磁体114的膛116内同心地布置。如本领域中己知的，圆柱形金属射频屏蔽124被同心地布置于被屏蔽的主磁体200与RF线圈之间。

在该背景下，应当注意的是，RF线圈140已被描述为发射和接收线圈。然而，RF线圈140也可以被提供为仅发射或仅接收线圈。在一些实施例中，可以省略RF线圈140。

此外，MR成象系统110包括MR图像重建单元130和具有监视器单元128的MR成象系统控制单元126，MR图像重建单元130被提供用于从所采集的MR信号重磁共振图像并，MR成象系统控制单元126被提供用于控制MR扫描器112的功能，如通常在本领域中己知的。控制线132被安装在磁共振成像系统控制单元126和RF发射器单元134之间，RF发射器单元134被提供为在RF功率发送阶段经由RF切换单元136将MR射频的RF功率馈送到RF天线设备140。RF切换单元136继而也由MR成象系统控制单元126控制，并且另一控制线138被安装在MR成像系统控制单元126与RF切换单元136之间以服务于该目的。在RF接收阶段期间，RF切换单元136将MR信号在前置放大之后从RF线圈140导向到MR图像重建单元130。

图2至图4涉及根据用于在上述MR成像系统110中使用的第一优选的实施例的被屏蔽的主磁体200。被屏蔽的主磁体200包括一组主线圈202，用于在MR成像系统110中生成静磁场。在该实施例中，被屏蔽的主磁体200除了主线圈202之外还包括一组有源屏蔽线圈203，它们同轴地定位于主线圈202的外侧，并且在与主线圈202相反的方向上电连接。

被屏蔽的主磁体200还包括辐射屏蔽204。辐射屏蔽204包括沿着共同的纵向轴线210基本上彼此同心地布置的内圆柱形壁206和外圆柱形壁208，以及将内圆柱形壁206和外圆柱形壁208互连的两个环形底壁212。辐射屏蔽204包括腔体214，腔体214被提供在内圆柱壁206、外圆柱壁208和两个环形底壁212之间。主线圈202和有源屏蔽线圈203被容纳在腔体214中。

从图4中可以最清楚地看出，内圆柱形壁206、外圆柱形壁208和两个环形底壁212被提供有外层218和面向腔214的内层216。内层216是包括碳纤维增强塑料的层，其中，内层216包括多层CFRP。通过在彼此的顶部上施加多层CFRP来制造内层216，以获得所需形状的内层216。在制造过程中，内层216的碳纤维增强塑料的纤维通常在内圆柱壁216和外圆柱壁218的纵向轴线210的方向上对齐。在该实施例中，内层216被提供有小于3mm的均匀厚度。

外层218包括顺磁性或抗磁性的金属。在该实施例中，所述金属是铝。在另一个实施例中，外层金属被选择为银或铜。根据该实施例，外层218被提供为内层216上的涂层。因此，将涂层施加到内层216上以直接在其上形成外层218。在该实施例中，外层218被溅射在内层216上。在替代的实施例中，通过首先施加薄的特殊涂料层并且随后电镀(镀锌)金属涂层作为外层218来将外层218施加在内层216上。在该实施例中，外层218被提供有大约10μm的厚度。

图5至7涉及基于第一实施例的辐射屏蔽204的辐射屏蔽204的详细实施例。因此，第一实施例的辐射屏蔽204的特征同样适用于实施例2至4的辐射屏蔽204。仅讨论了其他实施例的辐射屏蔽204的额外特征。

如图5中关于第二实施例所示，内圆柱形壁206和外圆柱形壁208的外层218被提供有沿着辐射屏蔽204的纵向方向210在其整个长度上延伸的轴向狭缝220。轴向狭缝220在圆周方向上等距地间隔开。

如图6中关于第三实施例所示，内圆柱形壁206和外圆柱形壁208的外层218被提供有沿辐射屏蔽204的圆周方向延伸的环形狭缝222。环形狭缝222沿内圆柱形壁206和/或外圆柱形壁208被提供。环形狭缝222在辐射屏蔽204的纵向方向210上间隔开。环形狭缝222沿着辐射屏蔽204的纵向轴线等距地间隔开。

如图7中关于第四实施例所示，环形底壁212的外层218相对于环形底壁212的中心被提供有径向狭缝224。径向狭缝224在辐射屏蔽204的圆周方向上等距地间隔开。

根据第一实施例的用于制造辐射屏蔽204的方法包括以下步骤：提供用于容纳主线圈202的腔体214，其中，腔体214形成在内圆柱壁206、外圆柱壁208与两个环形底壁212之间，并且为内圆柱形壁206、外圆柱形壁208和两个环形底壁212提供外层218和面向腔体214的内层216。更详细地，为内圆柱形壁206、外圆柱形壁208和两个环形底壁212提供内层216的步骤包括为内层216提供碳纤维增强塑料的步骤，并且为内圆柱形壁206、外圆柱形壁208和两个环形底壁212提供外层218的步骤包括为外层218提供顺磁性或抗磁性的金属的步骤。

在该实施例中，提供用于容纳主线圈202的腔体214的步骤包括容纳有源屏蔽线圈203。

根据第二至第四实施例，该方法包括在内圆柱形壁206、外圆柱形壁208和/或两个底壁212中提供轴向狭缝220、环形狭缝222和/或径向狭缝224的额外步骤，如上面关于相应的第二至第四实施例所讨论。

根据优选的实施例，为内圆柱形壁206、外圆柱形壁208和两个环形底壁212提供外层218的步骤包括提供外层218作为内层216上的涂层的步骤。优选地，在内层216上提供外层218作为涂层的步骤包括在内圆柱形壁206、外圆柱形壁208和/或两个底壁212中施加具有轴向狭缝220、环形狭缝222和/或径向狭缝224的外层218，如上面关于相应的第二至第四实施例所讨论。

作为根据第一实施例的被屏蔽的主磁体200和辐射屏蔽204的有效性的示例，图8至图11示出了在淬火期间针对不同辐射屏蔽作用在20K上的计算的力和压力。图8指示与使用传统辐射屏蔽时的完美对称定位相比，辐射屏蔽沿着纵向轴线210稍微移位的圆柱体的净轴向力。图9指示使用传统辐射屏蔽的径向环向应力。可以看出，对于由铝制成的传统辐射屏蔽，在淬火的情况下，辐射屏蔽沿着纵向轴210不对称地定位，使得在两侧引起不同的电流，从而产生沿着纵向方向210的净力。因此，出现的力要求牢固的安装和增加的材料厚度以避免损坏。

图10指示当使用根据第一实施例的辐射屏蔽204时，与完全对称定位相比，辐射屏蔽204沿纵向轴线210稍微移位的圆柱体的净轴向力。图11示出了使用根据第一实施例的辐射屏蔽204的径向环向应力。从根据第一实施例的辐射屏蔽204可以看出，在淬火的情况下，根据图10和11，根据第一实施例的辐射屏蔽204所呈现的力小2-3个数量级。这显著降低了被屏蔽的主磁体200和辐射屏蔽204上的机械负载。

已经对第一实施例的辐射屏蔽进行了图10和11的净轴向力的计算。因此，外层218没有被提供狭缝220、222、224。因此，当根据第二、第三和第四实施例为外层218提供狭缝220、222、224时，力将变得更小。

尽管已经在附图和前面的描述中详细例示和描述了本发明，但这样的例示和描述应当被认为是例示性或示范性的，而非限制性的。本发明不限于公开的实施例。本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求书，在实践请求保护的本发明时能够理解并且实现对所公开的实施例的其他变型。在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。尽管特定措施是在互不相同的从属权利要求中记载的，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的集合。权利要求书中的任何附图标记不应被解释为对范围的限制。

Claims

1.一种辐射屏蔽(204)，特别是用于屏蔽磁共振成像系统(110)的主线圈(202)，其中，

所述辐射屏蔽(204)包括用于容纳至少一个主线圈(202)的腔体(214)，其中，所述腔体(214)被形成于基本上彼此同心地布置的内圆柱壁(206)、外圆柱壁(208)以及将所述内圆柱壁(206)和所述外圆柱壁(208)互连的两个环形底壁(212)之间，其中，

所述内圆柱形壁(206)、所述外圆柱形壁(208)和所述两个环形底壁(212)中的至少一个至少部分地被提供有外层(218)和面向所述腔体(214)的内层(216)，其中，

所述内层(216)是包括碳纤维增强塑料的层，并且所述外层(218)是包括顺磁性或抗磁性的金属。

2.根据权利要求1所述的辐射屏蔽(204)，其中，

所述内层(216)的所述碳纤维增强塑料的纤维共同在一个方向上对齐。

3.根据前述权利要求1或2中的任一项所述的辐射屏蔽(204)，其中，

所述内圆柱形壁(206)和所述外圆柱形壁(208)中的至少一个至少部分地被提供有外层(218)和面向所述腔体(214)的内层(216)，并且

所述内层(216)的所述碳纤维增强塑料的所述纤维共同在相应的内圆柱壁(206)和所述外圆柱壁(208)的轴向方向(210)上对齐。

4.根据前述权利要求1至3中的任一项所述的辐射屏蔽(204)，其中，

所述外层(218)被提供为所述内层(216)上的涂层。

5.根据权利要求4所述的辐射屏蔽(204)，其中，

所述外层(218)是溅射在所述内层(216)上的层。

6.根据前述权利要求1至5中的任一项所述的辐射屏蔽(204)，其中，

所述外层(218)是由铝或包括铝的合金制成的层。

7.根据前述权利要求1至6中的任一项所述的辐射屏蔽(204)，其中，

所述外层(218)是具有小于1mm的厚度的层，优选地是具有小于100μm的厚度的层，更优选地是具有小于20μm的厚度的层。

8.根据前述权利要求1至7中的任一项所述的辐射屏蔽(204)，其中，

所述内层(216)是具有小于10mm的厚度的层，优选地是具有小于5mm厚度的层，更优选地是具有小于3mm厚度的层。

9.根据前述权利要求1至8中的任一项所述的辐射屏蔽(204)，其中，

所述外层(218)被提供有狭缝(220、222、224)以防止涡电流。

10.根据权利要求9所述的辐射屏蔽(204)，其中，

所述内圆柱形壁(206)和所述外圆柱形壁(208)中的至少一个的所述外层(218)被提供有沿着所述辐射屏蔽(204)的纵向轴线(210)延伸的轴向狭缝(220)。

11.根据前述权利要求9或10中的任一项所述的辐射屏蔽(204)，其中，

所述内圆柱形壁(206)、所述外圆柱形壁(208)和所述两个环形底壁(212)中的至少一个的所述外层(218)被提供有环形狭缝(222)，所述环形狭缝在所述辐射屏蔽(204)的圆周方向上延伸。

12.根据前述权利要求9至11中的任一项所述的辐射屏蔽(204)，其中，

所述环形底壁(212)中的至少一个的所述外层(218)被提供有关于相应的环形底壁(212)的中心的径向狭缝(224)。

13.一种被屏蔽的主磁体(200)，包括：

-至少一个主线圈(200)，其用于在磁共振成像系统(110)中生成静态主磁场，以及

-根据前述权利要求1至12中的任一项所述的辐射屏蔽(204)，其中，

-所述至少一个主线圈(202)被容纳在所述辐射屏蔽(204)的腔体(214)中。

14.一种磁共振(MR)成像系统(110)，包括：

-根据权利要求13所述的被屏蔽的主磁体(200)。

15.一种用于产生辐射屏蔽(204)的方法，特别是用于屏蔽磁共振成像系统(110)的主线圈(202)，所述方法包括以下步骤：

-提供用于容纳至少一个主线圈(202)的腔体(214)，其中，所述腔体(214)被形成于基本上彼此同心地布置的内圆柱壁(206)、外圆柱壁(208)以及将所述内圆柱壁(206)和所述外圆柱壁(208)互连的两个环形底壁(212)之间，并且，

-为所述内圆柱形壁(206)、所述外圆柱形壁(208)和所述两个环形底壁(212)中的至少一个至少部分地提供外层(218)和面向所述腔体(214)的内层(216)，其中，

-为所述内圆柱形壁(206)、所述外圆柱形壁(208)和所述两个环形底壁(212)中的至少一个至少部分地提供内层(216)的步骤包括用碳纤维增强塑料提供所述内层(216)的步骤，并且

-为所述内圆柱形壁(206)、所述外圆柱形壁(208)和所述两个环形底壁(212)中的至少一个至少部分地提供所述外层(218)的步骤包括用顺磁性或抗磁性的金属提供所述外层(218)的步骤。