CN114740412A - 一种医用磁共振成像系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种医用磁共振成像系统，包括：磁体单元、梯度单元、射频单元以及升降组件；所述磁体单元包括用于提供B0场的无液氦磁体，所述梯度单元包括梯度线圈，所述射频单元包括射频发射线圈、射频功率放大器以及射频接收线圈，所述梯度线圈及所述射频发射线圈由外向内设置在所述无液氦磁体的里侧；所述无液氦磁体固定安装，所述升降组件设置在所述无液氦磁体内部并能够相对所述无液氦磁体升降移动。通过设置的无液氦超导磁体能够实现任意方向的磁体患者成像孔径朝向，相较于只能靠压缩患者成像空间提升场强的永磁型磁体，无液氦超导磁体可以通过改变磁体的外形设计保证高场强和磁场均匀性的同时，实现足够满足坐/立姿势的患者成像空间。

Description

一种医用磁共振成像系统

技术领域

本申请涉及医疗设备技术领域，具体而言，涉及一种医用磁共振成像系统。

背景技术

磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，简称MRI)作为核磁共振科学的一个分支，是利用空间编码技术对磁共振信号进行图像重建，以反映被测物质及区域的相关特性的技术，它是现代多种自然科学技术的结晶。

磁共振成像技术在医学临床上的应用，为医学影像学带来了一场革命，现已经成为当今世界上最重要的医学影像设备之一，在临床领域具有广阔的应用前景。目前可以进行全身人体临床扫描的磁共振成像系统绝大部分只能对人体水平躺卧姿势进行磁共振成像，然而在人们的生活中，有三分之二的时间处于坐姿或立姿状态下，仅有三分之一的时间处于水平躺卧的姿态，由于人体内部脏器以及结构由于重力的原因，在不同体位情况下受到的压力或形态状况均不同，所以对于人体坐/立姿态的磁共振成像研究是非常有必要的。

由于患者空间的限制，极少部分磁共振成像系统可以进行立式成像，这些立式磁共振成像设备由于传统的有液氦超导型磁体的摆放方向限制，只能采用永磁型磁共振成像系统进行成像，由于永磁型磁共振成像系统场强和磁场均匀性的限制，无法实现高质量的磁共振成像结果。

发明内容

本申请的目的是提供一种医用磁共振成像系统，该成像系统通过采用大孔径成像空间，高场强及高磁场均匀性的无液氦磁体，实现人体在坐/立姿态下高质量的磁共振成像。

为了实现上述目的，本发明提供了一种医用磁共振成像系统，包括：磁体单元、梯度单元、射频单元以及升降组件；

所述磁体单元包括用于提供B0场的无液氦磁体，所述梯度单元包括梯度线圈，所述射频单元包括射频发射线圈，所述梯度线圈及所述射频发射线圈由外向内设置在所述无液氦磁体的里侧；

所述无液氦磁体固定安装，所述升降组件设置在所述无液氦磁体内部并能够相对所述无液氦磁体升降移动。

在可选的实施方式中，所述梯度单元还包括梯度功率放大器，所述梯度功率放大器与所述梯度线圈电连接。

在可选的实施方式中，所述射频单元还包括射频功率放大器及射频接收线圈，所述射频功率放大器与所述射频发射线圈电连接。

在可选的实施方式中，所述射频接收线圈佩戴于人体上，所述射频发射线圈用于提供B1场，所述射频接收线圈用于采集磁共振信号。

在可选的实施方式中，还包括谱仪及控制单元，所述控制单元与所述谱仪电连接，所述谱仪分别与所述梯度功率放大器及所述射频功率放大器电连接。

在可选的实施方式中，所述无液氦磁体安装在支撑组件上，所述支撑组件包括分散设置在所述无液氦磁体底部的支座。

在可选的实施方式中，所述无液氦磁体竖直设置，包括位于顶底两侧的开口，所述无液氦磁体的侧部设置有台阶。

在可选的实施方式中，所述无液氦磁体为圆柱筒状结构或者回字形结构。

在可选的实施方式中，所述无液氦磁体为侧部开口的C形结构。

在可选的实施方式中，所述升降组件包括设置在地面上的驱动部以及连接在所述驱动部上的升降平台，所述升降平台在竖直方向上沿直线移动。

本发明中磁体单元的无液氦磁体为无液氦超导磁体，通过设置的无液氦超导磁体能够实现任意方向的磁体患者成像孔径朝向，相较于只能靠压缩患者成像空间提升场强的永磁型磁体，无液氦超导磁体可以通过改变磁体的外形设计保证高场强和磁场均匀性的同时，实现足够满足坐/立姿势的患者成像空间。

本申请的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例1中医用磁共振成像系统的结构示意图；

图2为本申请实施例2中无液氦超导磁体的结构示意图；

图3为本申请实施例3中无液氦超导磁体的结构示意图。

图标：

1-无液氦超导磁体；

2-梯度线圈；

3-射频发射线圈；

4-梯度功率放大器；

5-射频功率放大器；

6-谱仪；

7-计算机；

8-支座；

9-台阶；

10-升降组件。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本发明提供的医用磁共振成像系统，主要用于对人体进行磁共振成像，解决现有技术中的磁共振成像系统不能有效对坐立姿态的人体进行磁共振的问题。

通过设置无液氦磁体的磁体形式，突破现有永磁型磁共振成像系统只能依靠压缩人体成像空间提升场强的限制，满足人体坐立姿态下的成像需求，更加贴合于人体大部分处于坐姿或者立姿的状态，从而能够更加真实地反应人体内部器官的成像。

在现有的有液氦的超导磁体中，主要是将超导线圈全部浸泡在液氦中，液氦能够迅速带走超导线圈中的热量，使其稳定在超导状态。在带走热量的同时，一部分液氦会汽化成氦气，这部分氦气在冷头的制冷下，重新转化为液态。由于重力的影响，有液氦的超导磁体一般只能采用直立的方向设计以保证液氦均匀浸泡超导线圈，因此有液氦超导磁体只能实现水平朝向的患者孔径和磁场。

无液氦超导磁体采用固体传导制冷技术，是采用制冷机作为冷源，高热导的固体作为导热介质。超导线圈工作时产生的热量可被热介质直接传导至冷头，超导线圈则一直维持在超导状态。由此，无液氦磁体与传统的有液氦磁体维持低温方式是完全不同的。由于无液氦磁体不使用液氦，不论是在工作状态、失超状态还是室温状态，超导线圈始终在真空中由热介质传导制冷，因此无液氦磁体室温孔朝向不受限制，可实现任意角度的磁体朝向设计。

实施例1

参见图1，本发明中的医用磁共振成像系统，主要包括磁体单元、梯度单元、射频单元、升降组件10以及其他附属结构。

磁体单元包括用于提供B0场的无液氦磁体，无液氦磁体具体为无液氦超导磁体1，相较于有液氦超导型磁体，本发明中的磁体单元能够在不影响场强以及磁场均匀性的前提下，通过改变形状满足人体坐/立姿态下的磁共振成像要求。

本发明中的无液氦超导磁体1能够提供一个均匀的B0场，梯度单元用于提供空间编码所需要的梯度磁场，射频单元主要用于提供激发氢核子的B1场以及采集氢核子弛豫时释放的能量即采集磁共振信号。

梯度单元包括梯度功率放大器4和梯度线圈2，提供空间编码所需要的梯度磁场。射频单元包括射频发射线圈3，射频接收线圈(图中未示出)等部件，提供激发氢核子的B1场以及采集氢核子弛豫时释放的能量，即磁共振信号。

梯度线圈2以及射频发射线圈3由外向内地设置在无液氦磁体的里侧，并且紧固在无液氦超导磁体1上。

基于人体坐姿及立姿的扫描成像要求，本发明中的无液氦超导磁体1固定安装，升降组件10设置在无液氦超导磁体1的内部，并且能够相对无液氦超导磁体1升降移动，在成像时，将射频接收线圈佩戴于人体上，并使人体在升降组件10上保持立姿或者坐姿的状态，使升降组件10带动人体在无液氦超导磁体1内部升降，达到磁共振成像的目的。

基于磁共振成像系统的组成，本发明中的梯度单元具体包括梯度线圈2以及梯度功率放大器4，梯度功率放大器4与梯度线圈2电连接，并与控制系统相配合，能够提供空间编码所需要的梯度磁场。

而射频单元具体包括射频功率放大器5、射频发射线圈3以及射频接收线圈，射频功率放大器5与射频发射线圈3电连接，并与控制系统相配合，能够使射频功率放大器5以及射频发射线圈3共同提供激发氢核子的B1场，并通过射频发射线圈3采集氢核子弛豫时释放的能量，即磁共振信号。

为了满足磁共振在运行中的控制，本发明中的磁共振成像系统还包括谱仪6及控制单元，控制单元具体为计算机7的形式，计算机7与谱仪6电连接，同时谱仪6分别与梯度功率放大器4以及射频功率放大器5电连接。在运行过程中，谱仪6输出各脉冲序列波形，通过射频功率放大器5和梯度功率放大器4放大，分别驱动发射线圈和梯度产生空间编码磁共振信号并采集磁共振成像数据。

计算机7为谱仪6提供所需要的脉冲序列信号，另外对谱仪6传送过来的MRI数字信号重建处理，得到最终的MRI图像并显示在显示器上。

从无液氦超导磁体1固定安装的角度，本发明中的无液氦超导磁体1安装在支撑组件上，支撑组件具体包括分散设置在无液氦超导磁体1底部的多个支座8，通过多个分散支座8的支撑，能够保证无液氦超导磁体1的稳固性。优选地，支座8包括均布分散在地面上的四个，能够在周向上形成对无液氦超导磁体1的均匀支撑，以提高整体装置运行时的稳定可靠性。

本实施例中的无液氦超导磁体1为竖直设置的形式，包括位于顶底两侧的开口，位于顶部的开口主要是为了使人体能够从无液氦超导磁体1顶部跨越至位于内侧的升降组件10上，并且在升降组件10上保持立姿或者坐姿，然后通过控制升降组件10的运行来使人体移动至磁体单元中的成像中心，以对扫描部位进行成像扫描。

通过支座8的支撑，位于底部的开口与地面之间留有间隙，间隙高度可依据具体的使用环境以及场景通过支座8的尺寸进行调整，人体可通过间隙从底部钻入无液氦超导磁体1中，以满足日常设备维护的要求。

本实施例中的升降组件10设置在底部开口的部位，包括设置在地面上的驱动部以及连接在驱动部顶部的升降平台，人体以立姿或者坐姿固定于升降平台后能够在驱动部的驱动下，在底部开口与顶部开口之间的成像空间中升降移动，从而控制佩戴有超轻柔性射频接收线圈的人体到达成像中心。

为了确保人体在竖直方向上升降移动的精准性，驱动部包括液压缸及液压杆或者驱动电机配备滚轴丝杠的形式，保证升降平台带动人体在竖直方向上沿直线移动，以达到对于成像部位精准控制的目的。

在正常使用过程中，为了方便人体到达无液氦超导磁体1的顶部开口，在无液氦磁体的侧部还设置有攀登台阶9，攀登台阶9与无液氦超导磁体1具体为分体连接的形式，且在攀登台阶9的底部设置有行走轮，能够方便转移。

本实施例中的无液氦超导磁体1具体为圆柱形的筒状结构，佩戴有射频接收线圈的人体以站姿或者坐姿状态升降移动。

实施例2

参见图2，本实施例中医用磁共振成像系统的结构与实施例1中的结构基本相同，无液氦超导磁体1同样为竖直设置的形式，不同之处在于无液氦超导磁体1的形状为顶底开口的回字形结构，佩戴有射频接收线圈的人体以坐姿状态升降移动。

实施例3

参见图3，本实施例中医用磁共振成像系统的结构与实施例1中的结构基本相同，不同之处在于无液氦超导磁体1的结构形式，具体地，本实施例中的无液氦超导磁体1为侧部开口的C形结构，由于不涉及到顶底两侧的开口，因此并不需要设置攀登台阶9，佩戴有射频接收线圈的人体可从侧部开口直接坐在升降平台上，以坐姿状态升降移动，进一步增加患者成像空间的开放度。

在不需要升降的成像工况中，固定高度的支架可以替代升降平台，以实现对特定扫描部位进行快速成像的技术目的。

需要重点指出的是，通过采用无液氦超导磁体1，并结合无液氦超导磁体1的多种形状结构，能够满足不同工况下的成像要求，极大提高灵活性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种医用磁共振成像系统，其特征在于，包括：磁体单元、梯度单元、射频单元以及升降组件；

所述磁体单元包括用于提供B0场的无液氦磁体，所述梯度单元包括梯度线圈，所述射频单元包括射频发射线圈，所述梯度线圈及所述射频发射线圈由外向内设置在所述无液氦磁体的里侧；

所述无液氦磁体固定安装，所述升降组件设置在所述无液氦磁体内部并能够相对所述无液氦磁体升降移动。

2.根据权利要求1所述的医用磁共振成像系统，其特征在于，所述梯度单元还包括梯度功率放大器，所述梯度功率放大器与所述梯度线圈电连接。

3.根据权利要求2所述的医用磁共振成像系统，其特征在于，所述射频单元还包括射频功率放大器及射频接收线圈，所述射频功率放大器与所述射频发射线圈电连接。

4.根据权利要求3所述的医用磁共振成像系统，其特征在于，所述射频接收线圈佩戴于人体上，所述射频发射线圈用于提供B1场，所述射频接收线圈用于采集磁共振信号。

5.根据权利要求3所述的医用磁共振成像系统，其特征在于，还包括谱仪及控制单元，所述控制单元与所述谱仪电连接，所述谱仪分别与所述梯度功率放大器及所述射频功率放大器电连接。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的医用磁共振成像系统，其特征在于，所述无液氦磁体安装在支撑组件上，所述支撑组件包括分散设置在所述无液氦磁体底部的支座。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的医用磁共振成像系统，其特征在于，所述升降组件包括设置在地面上的驱动部以及连接在所述驱动部上的升降平台，所述升降平台在竖直方向上沿直线移动。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的医用磁共振成像系统，其特征在于，所述无液氦磁体竖直设置，包括位于顶底两侧的开口，所述无液氦磁体的侧部设置有台阶。

9.根据权利要求8所述的医用磁共振成像系统，其特征在于，所述无液氦磁体为圆柱筒状结构或者回字形结构。

10.根据权利要求1-5中任一项所述的医用磁共振成像系统，其特征在于，所述无液氦磁体为侧部开口的C形结构。

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