CN111913143A - 扫描设备及磁共振成像系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种扫描设备及磁共振成像系统。包括第一筒体、第二筒体、冷却设备、散热部件及导热部件。第二筒体套设于所述第一筒体。所述第二筒体与所述第一筒体之间形成容纳腔。冷却设备设置于所述第一筒体。散热部件设置于所述容纳腔，减少了散热部件与外界环境的热交换，可有效保持散热部件工作于稳定的低温环境中，提高了散热部件的信噪比，且通过导热部件与所述冷却设备连接，所述导热部件将散热部件产生的热量传递至所述冷却设备，使得散热部件工作在稳定的低温环境中，降低了其噪声系数。并且散热部件与第一筒体共用冷却设备，无需外部的制冷机为散热部件提供冷源，节省了设备的复杂度。

Description

扫描设备及磁共振成像系统

技术领域

本申请涉及医用设备技术领域，特别是涉及一种扫描设备及磁共振成像系统。

背景技术

现代磁共振系统主要包含磁体，梯度线圈，射频发射/接收线圈，接收链路几个子系统。由超导磁体产生一个均匀的静态磁场，通过射频发射线圈激发氢核自旋进动产生磁共振信号，利用梯度线圈对信号进行空间信息编码。由射频接收线圈采集上述磁共振信号，经过接收链路转换为数字信号，最终使用计算机重建得到磁共振图像。

射频接收线圈作为磁共振系统的一个重要组成部分，对磁共振系统图像质量具有决定性作用。目前广泛使用阵列式接收线圈，具有信噪比高，覆盖范围灵活，使用方便等特性。

传统的磁共振系统是磁体使用自身的冷却装置(制冷机)，而射频接收电路置于设备间或者磁体间，采用风冷、水冷或者自然冷却的方式，射频接收电路处于常温或者高温的环境中，因此其噪声系数无法降低，造成信噪比的降低。

发明内容

基于此，有必要针对传统的磁共振系统中接收机噪声系数高的问题，提供一种扫描设备及磁共振成像系统。

一种扫描设备，包括：

第一筒体；

第二筒体，套设于所述第一筒体，所述第二筒体与所述第一筒体之间形成容纳腔；

冷却设备，设置于所述第一筒体；以及

散热部件，设置于所述容纳腔；

导热部件，一端与所述散热部件连接，另一端与所述冷却设备连接，用于将所述散热部件的热量传导至所述冷却设备。

在其中一个实施例中，还包括：

检修窗口，设置于所述第二筒体的周向外表面。

在其中一个实施例中，还包括：

接线孔，设置于所述第二筒体的周向外表面，与所述检修窗口间隔设置，连接所述散热部件的线缆穿过所述接线孔与后端控制器连接。

一种磁共振成像系统，包括用于产生主磁场的主线圈，容纳所述主线圈的第一筒体，其特征在于，还包括：

套设于所述第一筒体外部的第二筒体，所述第一筒体和所述第二筒体之间形成容纳腔；

冷却设备，穿设于所述第一筒体的外表面，以为所述第一筒体内部的制冷介质提供冷却环境；

接收电路，设置于所述容纳腔内，用于接收来自接收线圈的磁共振信号；

导热部件，一端与所述接收电路连接，另一端与所述冷却设备连接，用于将所述接收电路的热量传导至所述冷却设备。

在其中一个实施例中，所述冷却设备包括：

冷头部件，设置于所述第一筒体的周向外表面，所述冷头部件开设凹槽，所述导热部件的冷头接触部设置于所述凹槽内。

在其中一个实施例中，所述导热部件与所述第一筒体之间具有间隙。

在其中一个实施例中，还包括：

隔热带，设置于所述导热部件与所述第一筒体之间的所述间隙。

在其中一个实施例中，还包括：

所述凹槽内壁与所述冷头接触部之间设置有导热垫。

在其中一个实施例中，还包括：

连接器，设置于所述第二筒体的轴向端面，所述连接器的一端与所述接收电路电连接，所述连接器的另一端与接收线圈电连接。

在其中一个实施例中，还包括：

真空抽气接口，设置于所述第二筒体的周向外表面，用于连接抽气设备。

在其中一个实施例中，所述容纳腔为真空容纳腔。

在其中一个实施例中，所述接收电路包括：

放大器，通过线缆与所述连接器电连接。

上述扫描设备，包括第一筒体、第二筒体、冷却设备、散热部件及导热部件。第二筒体套设于所述第一筒体。所述第二筒体与所述第一筒体之间形成容纳腔。冷却设备设置于所述第一筒体。散热部件设置于所述容纳腔，减少了散热部件与外界环境的热交换，可有效保持散热部件工作于稳定的低温环境中，提高了散热部件的信噪比，且通过导热部件与所述冷却设备连接，所述导热部件将散热部件产生的热量传递至所述冷却设备，使得散热部件工作在稳定的低温环境中，降低了其噪声系数。并且散热部件与第一筒体共用冷却设备，无需外部的制冷机为散热部件提供冷源，节省了设备的复杂度。

附图说明

图1为本申请一个实施例提供的扫描设备立体结构图；

图2为本申请一个实施例提供的扫描设备剖视图；

图3为本申请一个实施例提供的扫描设备右视图；

图4为本申请一个实施例提供的扫描设备主视图；

图5为本申请一个实施例提供的接收电路结构连接图。

主要元件附图标号说明

第一筒体110 第二筒体120 容纳腔101

导热部件102 冷却设备130 冷头部件131

放大器141 混频器142 信号处理器143

载体150 连接器160 检修窗口170

接线孔180 真空抽气接口190 接收电路140

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多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申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

磁共振成像(MRI，Magnetic Resonance Imaging)技术可以直接作出横断面、矢状面和冠状面的体层图像，已经成为医学临床诊断和研究的重要工具之一，尤其是应用于放射治疗时的患者体内肿瘤的定位。MRI系统通过射频线圈发射电磁波对人体组织进行激发，人体组中产生共振信号，被接收线圈接收，然后经接收电路进行信号放大滤波等处理后送入计算机系统进行呈现,因此接收电路是成像系统的一个重要元件，接收电路的工作环境对成像质量有举足轻重的作用，直接影响图像信噪比。本申请提供一种扫描设备，接收电路与磁体共用冷却设备，使得接收电路工作在稳定的低温环境中，降低了其噪声系数，并且，无需外部的制冷机为接收部分提供冷却，节省了设备的复杂度。

请参见图1，本申请提供一种扫描设备。所述扫描设备包括第一筒体110、第二筒体120、冷却设备130、散热部件以及导热部件102。所述第二筒体120套设于所述第一筒体110。所述第二筒体120与所述第一筒体110之间形成容纳腔101。所述冷却设备130设置于所述第一筒体110。所述散热部件设置于所述容纳腔101，通过导热部件102与所述冷却设备130连接。

可以理解的是，所述扫描设备可以为磁共振成像扫描设备、CT扫描设备或者其他扫描。当所述扫描设备为磁共振成像扫描设备时，所述散热部件为接收电路140。所述容纳腔101为真空容纳腔。

可以理解的是，所述第二筒体120可以完全环绕所述第一筒体110，以形成一个圆筒(环)状地所述容纳腔101。所述第二筒体120还可以部分环绕所述第一筒体110，只要将可以容纳所述冷却设备130和所述散热部件即可。可以理解的是，当所述扫描设备为磁共振扫描设备时，所述冷却设备130包括冷头部件131、气体发生器(氦气压缩机组)以及用于连接冷头和气体发生器的连接管道。所述气体发生器位于所述扫描设备的外部，所述冷头需要穿设于所述第一筒体110，并穿过所述第二筒体120的外壁与所述气体发生器连接。因此，当所述扫描设备为磁共振扫描设备时，所述冷却设备部分设置于所述容纳腔。在一个可选的实施例中，所述容纳腔101为真空容纳腔。

可以理解的是，所述扫描设备还可以包括壳体，用于放置所述第一筒体110和所述第二筒体120，以对所述第一筒体110和所述第二筒体120起到保护作用，所述壳体形成可容纳患者的扫描空间。所述壳体上可以设置带有盖子的窗口，以便于走线和检修、维护。

具体的，所述第一筒体110大致呈圆柱形。所述第一筒体110用于以盛装冷却物质，在这里，所述冷却物质可以为液氦，所述超导线圈浸泡在所述液氦内(所述液氦的温度为4.2K(Kelvin)，从而使所述超导线圈处于低温超导的运行环境。所述超导线圈用于产生磁共振成像系统成像时所需的主磁场。

所述第二筒体120大致呈圆柱形。所述第二筒体120内部用以安装所述第一筒体110、所述冷却设备130以及所述接收电路140。所述第二筒体120的半径大于所述第一筒体110的半径，以使得在所述第二筒体120与所述第一筒体110之间形成容纳腔101。具体地，所述第二筒体120套设所述第一筒体110外，所述第二筒体120与所述第一筒体110之间抽真空设置，以形成所述容纳腔101。优选地，所述第二筒体120的轴线与所述第一筒体110的轴线重合设置。

可以理解的是，所述冷却设备130可以包括冷头部件131，所述冷头部件131可以为GM制冷机的冷头，也可以为斯特林制冷机的冷头。本实施例中，所述冷却设备130的其他部分未示出。示例性的，所述冷头部件131相对于所述第一筒体110的径向方向倾斜设置。倾斜角度可以为30°-60°。这样能够降低所述冷却设备130在所述第一筒体110上的位置，进而所述冷却设备130从所述第一筒体110中拔出时，倾斜设置的所述冷却设备130能够降低其拔出高度；相应的，在安装时，所述冷却设备130的安装高度也相应的降低，从而降低对医院现场安装的要求。同时，倾斜设置的所述冷却设备130还能够增加其与天花板之间的空间，该空间能够足够容纳所述冷却设备130，无需采用加高天花板的方式进行拆卸与安装，方便安装与拆卸，提高效率。

所述冷却设备130上设有一级制冷级以及二级制冷级，所述一级制冷级的温度大致在50K(Kelvin)左右。所述二级制冷级的温度大致在4.2K(Kelvin)左右。请参见图2，所述冷却设备130一端与所述第一筒体110连接，用以使所述第一筒体110的温度维持在低温的环境，进而使得所述超导线圈稳定地处于低温超导的运行环境。所述冷却设备130另一端通过所述导热部件102与所述接收电路140连接，用于使得所述接收电路140工作在低温环境下。

示例性的，所述导热部件102为导热软带，进一步地，所述导热部件102由高热导材料制成，如氮化铝、陶瓷材料、等无磁或弱磁材料。可选地，所述导热部件102与所述第一筒体110之间具有间隙，以防止所述导热部件102上的热量传递给所述第一筒体110。进一步地，所述导热部件102与所述第一筒体110之间的间隙可以设置隔热带。所述隔热带用于减少导热部件102与第一筒体110之间的热传导。所述隔热带还用于保证导热部件102结构上的稳定性。

可选地，所述导热部件102的冷头接触部与所述冷头部件131之间可以通过无磁固定材料进行固定，以防止震动时，所述导热部件102从所述冷头部件131上脱离。如所述导热部件102与所述冷头部件131之间设置导热垫，所述导热垫采用强导热的弱磁或无磁材料，如氮化铝、压电陶瓷等。

可选地，所述冷头部件131开设凹槽，所述导热部件102的冷头接触部设置于所述凹槽内。即所述导热部件102的冷头接触部的所有的面均与所述冷头部件131接触，以增大所述导热部件102与所述冷头部件131的接触面积，进而增大所述导热部件102的导热效率。可选地，所述凹槽内壁与所述冷头接触部之间设置有所述导热垫，以防止震动时，所述导热部件102从所述冷头部件131上脱离。

本实施例中，上述扫描设备，包括第一筒体110、第二筒体120、冷却设备130、散热部件及导热部件。所述第二筒体120套设于所述第一筒体110。所述第二筒体120与所述第一筒体110之间形成容纳腔101。所述冷却设备130设置于所述第一筒体110。所述散热部件设置于所述容纳腔101，通过导热部件102与所述冷却设备130连接，使得所述散热部件工作在稳定的低温环境中，降低了其噪声系数。并且所述散热部件与所述第一筒体110共用所述冷却设备130，无需外部的制冷机为所述散热部件提供冷源，节省了设备的复杂度。

在其中一个实施例中，所述扫描设备还包括载体150。所述载体150固定设置于所述第一筒体110的周向外表面，所述接收电路140设置于所述载体150。所述载体150的材质为无磁或弱磁材料。所述接收电路140的热量可以传导至所述载体150。所述载体150可以与所述导热部件102连接，通过所述导热部件102将热量传递至冷头部件131处。以确保所述接收电路140的温度维持在较低的状态，以降低所述接收电路140噪声系数。

请继续参见图3，在其中一个实施例中，所述扫描设备还包括连接器160。所述连接器160设置于所述第二筒体120的轴向端面。示例性的，所述连接器160设置于靠近所述扫描空间进口处。所述连接器160可以为气密性较好的可拆卸连接器。所述连接器160的一端通过低温线缆与所述接收电路140电连接，所述连接器160的另一端与接收线圈电连接。可选的，所述连接器160数量为多个，多个所述连接器160阵列排布。示例性的，多个所述连接器160设置于靠近所述扫描空间进口的周缘上。所述连接器160与所述接收电路140连接的所述低温线缆置于所述容纳腔101的内部，无需额外的外部走线。并且，所述连接器160直接置于靠近所述扫描空间进口处，无需通过病床下的长线缆以及导链等装置，使得设备线缆的复杂度降低。

可以理解，所述扫描设备上设置有显示器(图中未示出)，该显示器与系统的控制器相连，用于显示磁共振系统的工作状态、对象信息以及供医师选择的协议等。可以理解的，显示器还可与所述扫描设备通过有线或无线连接，以接收磁共振线圈组件采集的磁共振信号与接收信号；或者，显示器与磁共振系统的控制器连接，以接收在控制器中处理得到的信号。示例性地，磁共振系统的工作状态可以是正在执行的扫描序列、磁体运行的状态、梯度的运行状态、扫描时间、人体特定比吸收率等中的一种或多种，对象信息可以是对象的身高、体重、性别、待扫描部位以及对象的呼吸运动状态、心脏运动状态等中的一种或多种，供医师选择的协议可以以列表或者人形图的形式显示，或者以两种混合的形式显示。

请一并参见图4，在其中一个实施例中，所述扫描设备还包括检修窗口170。所述检修窗口170设置于所述第二筒体120的周向外表面，通过所述检修窗口170对所述接收电路140进行检修。示例性的，所述检修窗口170正对所述接收电路140设置，以便于对所述接收电路140进行检修。所述检修窗口170具有盖板，以确保所述容纳腔101为真空容纳腔。所述盖板与所述第二筒体120之间可拆卸连接。所述盖板与所述第二筒体120之间可拆卸连接方式可以为卡扣连接或者滑动可拆卸连接。此时，所述壳体上的带有盖子的窗口可以与所述检修窗口170相对应，以便于对所述接收电路140进行检修。

在其中一个实施例中，所述扫描设备还包括接线孔180。所述接线孔180设置于所述第二筒体120的周向外表面，与所述检修窗口170间隔设置，连接所述接收电路140的线缆穿过所述接线孔180与后端控制器连接。示例性的，所述接线孔180设置于所述第二筒体120的下方位置。经过所述接收电路140放大滤波等处理之后的信号通过线缆连接至所述接线孔180，出线可以走地线连接至后续的采设置像设备。

在其中一个实施例中，所述扫描设备还包括真空抽气接口190。所述真空抽气接口190设置于所述第二筒体120的周向外表面，与所述检修窗口170和所述接线孔180均间隔设置，用于连接抽气设备。示例性的，所述真空抽气接口190与所述接线孔180可以设置于所述第二筒体120的两侧。所述真空抽气接口190与所述接线孔180还可以设置于所述第二筒体120的相邻的位置。抽气设备通过所述真空抽气接口190对所述容纳腔101进行抽真空工作。

请参见图5，在另一个实施例中，所述接收电路140包括放大器141、混频器142以及信号处理器143。

所述放大器141通过低温线缆与所述连接器160电连接。所述混频器142与所述放大器141电连接。所述信号处理器143与所述混频器142电连接。接收天线接收射频信号，通过所述放大器141放大后传输给所述混频器142，与所述其他射频信号混频，后续通过所述信号处理器143将相关信号提取得到接收信号，并通过所述信号传输装置将所述接收信号传入后端控制器。本实施例将接收电路140设置在磁体侧，将接收并放大后的射频信号再经过线缆传递到设备间进行采集，由于已经经过了第一级的放大和滤波，因此再经过长线缆的损耗带来的信噪比的损失将会大大减小。在本发明另外一个实施例中，还可以设置模数转换器，将初步放大后的模拟信号转换为数字信号，进而通过有线、无线或光线传输的方式传递到设备间的后端控制器，进一步提高信噪比。

可以理解的，所述接收电路140还可以仅包含放大器141。低温环境可以大大提高所述放大器141的信噪比。所述接收电路140可以包含的电路结构是可以灵活设置的，比如混频器142和信号处理器143，可以根据电路设置的需求放在前端(磁体侧)，也可以放置在设备间的图像处理器中，(磁共振设备位于扫描间；而图像处理设备位于设备间中)。本申请中所述放大器141包含一个滤波器，以提高接收信号的质量。

所述信号处理器143可独立于所述接收电路140，而设置在后端处理器中，所述接收电路140获得的射频信号经所述混频器142处理后得到接收信号，所述接收信号与磁共振接收线圈接收的磁共振信号一同通过所述信号传输装置被发送至磁共振系统的后端处理器处理。

可选地，所述混频器142与所述信号处理器143可以独立于所述接收电路140，而设置在后端处理器中，所述接收电路140获得的射频信号经所述放大器141放大后得到接收信号，所述接收信号与磁共振接收线圈接收的磁共振信号一同通过所述信号传输装置被发送至磁共振系统的后端处理器处理。

可以理解的是，所述后端处理器包括图像处理器，所述图像处理器可以为利用来自接收电路140的信号对数据进行处理，并进行图像重建，进而输出重建图像的计算机。

本申请提供一种磁共振成像系统。所述磁共振成像系统包括如上述实施例中任一项所述的扫描设备。所述磁共振成像系统利用其本身的冷却设备130使得所述接收电路140工作在稳定的低温环境中，降低了其噪声系数。并且所述接收电路140与所述第一筒体110共用所述冷却设备130，无需外部的制冷机为所述接收电路140提供冷却，节省了设备的复杂度。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种扫描设备，其特征在于，包括：

第一筒体；

第二筒体，套设于所述第一筒体，所述第二筒体与所述第一筒体之间形成容纳腔；

冷却部件，设置于所述第一筒体朝向所述第二筒体的一侧；以及

散热部件，设置于所述容纳腔；

导热部件，一端与所述散热部件连接，另一端与所述冷却部件连接。

2.根据权利要求1所述的扫描设备，其特征在于，还包括：

检修窗口，设置于所述第二筒体的周向外表面。

3.根据权利要求2所述的扫描设备，其特征在于，还包括：

接线孔，设置于所述第二筒体的周向外表面，与所述检修窗口间隔设置，连接所述散热部件的线缆穿过所述接线孔与后端控制器连接。

4.一种磁共振成像系统，包括用于产生主磁场的主线圈，以及容纳所述主线圈的第一筒体，其特征在于，还包括：

套设于所述第一筒体外部的第二筒体，所述第一筒体和所述第二筒体之间形成容纳腔；

冷却设备，穿设于所述第一筒体的外表面；

接收电路，设置于所述容纳腔内，用于接收来自接收线圈的磁共振信号；

导热部件，一端与所述接收电路连接，另一端与所述冷却设备连接，用于将所述接收电路散发的热量传导至所述冷却设备。

5.根据权利要求4所述的磁共振成像系统，其特征在于，所述冷却设备包括：

冷头部件，设置于所述第一筒体的周向外表面，所述冷头部件开设凹槽，所述导热部件的冷头接触部设置于所述凹槽内。

6.根据权利要求5所述的磁共振成像系统，其特征在于，所述导热部件与所述第一筒体之间具有间隙。

7.根据权利要求6所述的磁共振成像系统，其特征在于，还包括：

隔热带，设置于所述导热部件与所述第一筒体之间的所述间隙。

8.根据权利要求7所述的磁共振成像系统，其特征在于，

所述凹槽内壁与所述冷头接触部之间设置有导热垫。

9.根据权利要求4所述的磁共振成像系统，其特征在于，还包括：

连接器，设置于所述第二筒体的轴向端面，所述连接器的一端与所述接收电路电连接，所述连接器的另一端与所述接收线圈电连接。

10.根据权利要求4所述的磁共振成像系统，其特征在于，还包括：

真空抽气接口，设置于所述第二筒体的周向外表面，用于连接抽气设备。

11.根据权利要求4所述的磁共振成像系统，其特征在于，所述容纳腔为真空容纳腔。

12.根据权利要求4所述的磁共振成像系统，其特征在于，所述接收电路包括：

放大器，通过线缆与所述连接器电连接。

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