CN1160558C - 磁共振层析仪 - Google Patents

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Abstract

一种磁共振层析仪，尤其是具有热高敏感部件及温度调节器的铁引导或永久磁铁励磁的短式或开式磁共振层析仪，它包括一个带有调节装置的薄膜加热器(6)，该薄膜加热器(6)可逆向于内部动态热源地被调节。

Description

磁共振层析仪
技术领域
本发明涉及一种磁共振层析仪，尤其是铁引导的(eisengefuehrt)或永久磁铁励磁的短式或开式磁共振层析仪(MTR)，它具有热高敏感部件及温度调节器。
背景技术
在铁引导的或永久磁铁励磁的磁共振层析仪中具有热高敏感部件，它们强烈地影响基本磁场的均匀性。它们例如是永久磁铁，衬铁(Schimeisen)或类似物。这些部件必须在温度上保持稳定，因为利用软件来对由这些通常大面积的部件所造成的影响进行补偿，仅在一定条件下才有可能。
例如因室温或冷却水温的波动，以及梯度线圈中与时间有关的电阻损耗或部件本身中的涡流损耗会产生动态热影响。在目前所计划的在一种开式MR系统的应用中，部件温度的波动仅允许小于0.5K/10min。在这样的情况下，人们必需考虑到，目前的功率输入已然达到了200-300W/m2的范围，而预计在未来还会对此有明显更高的要求。
与温度有关的不均匀性问题的出现，一方面在于在短式或开式的MR系统中使用了引导磁场(Feldfuehrung)的铁；另一方面在于在系统中使用了形成磁场用的永久磁铁。此外，有一些应用也要求特别高的磁场均匀度，例如在分光仪中。迄今还未公知具有这种技术规格的装置，因为迄今通过水冷却来稳定温度、或者尤其在永久磁铁系统中通过电热器来稳定温度，不允许进行所必需的灵敏的再调节。
由国际专利申请WO 00/16116 A1可了解到一种开式结构的磁共振层析仪或MRI设备，它的梯度线圈构成内部的动态热源。这些梯度线圈与一块由导热材料制成的大体积板热连接，该导热板又与层析仪的磁轭导热相连。这块板的温度借助一个温度传感器来测得，并借助不连续地安设在这块板上的一些加热元件由一个调节装置逆向于所述热源来调节。这样一种温度调节由于在板及与之热耦连的磁轭上有较大的热量相应比较迟钝和缓慢。因此，在公知的设备上也仅需要在板上离散地安设各单个加热元件，这些加热元件的具体位置(亦即是位于梯度线圈范围内还是位于板的侧面)在此并不重要。实际上不可能对温度进行精细的再调节。
在由美国专利US 5,652,517 A公开的MRI设备中，借助于一相应的调节装置可逆向于内部热源(在此是一磁轭的一部分)地调节温度。该温度调节通过设置在磁轭上的片状的交流和直流加热元件来实现。由于与磁轭热耦连，因此在此也仅可以进行比较缓慢的温度调节，热源的短期波动也仅能得到不完全的平衡。
发明内容
因此本发明的目的在于，改进本文前言所述类型的磁共振层析仪，使得可非常灵敏地调节温度，且可特别精确稳定地保持温度的恒定，并由此保证基本磁场有特别高的均匀度。
本发明的目的通过这样一种磁共振层析仪来实现，它包括
-梯度线圈和衬铁，它们至少部分是构成内部动态热源的热高敏感部件，
-一个水冷却装置，
-一个加热膜形式的薄膜加热器，它在梯度线圈和/或衬铁上伸展，和
-一个借助于一相应的调节装置可逆向于内部动态热源地来调节的温度调节装置。
根据本发明，温度不是通过冷却机构，而是通过一个有源的附加加热器来保持。在原始状态，亦即没有任何动态热源时，水冷却装置就被接通了，它用于使热源保持一定的温度水平。此外，加热器也处于接通状态。在负载工作时，亦即当动态热源将影响相应的部件温度时，通过减少有源加热来平衡因动态热源相应加入的热量。为了保证该平衡的有效性，加热器必须很快地响应，亦即它必须位于分别有待保持在恒定温度上的部件附近并且具有与预期的热干扰相应的局部分布。因此，薄膜加热器至少设置在梯度线圈和/或衬铁的区域内。这些部件要么本身就是热源要么是热高敏感部件。它们的温度恒定由按照本发明设置的薄膜加热器来保证。另外，采用该薄膜加热器并不需要由此加大安装空间，而仅仅在采用水冷却或使用电热器的情况下则需要由此加大安装空间。
在本发明的一个有利设计中，该薄膜加热器由双股线构成，这样，通过所述温度平衡-加热不会引起任何干扰磁场。
为了能对某些干扰热源特别快地作出反应，并通过反向调节来平衡，在本发明的改进设计中，该薄膜加热器有利地设置在衬铁及相邻的梯度线圈之间。
为了能使调节装置保持特别简单，按照本发明的一有利设计，调节装置基于计算出的和/或预定的热量进行预平衡。相宜地按照本发明的进一步改进设计，在调节装置中，通过相应算法由预先已知的梯度线圈的电流序列来确定预期的热量随时间及随位置的变化过程，并由此为薄膜加热器确定为平衡所需的电流特性曲线。因此将仅需要很少的反馈传感器，由此引起的校正同样很小。
本发明通过有源薄膜加热器来调节温度，除了因这种薄膜加热器具有快速热性能及良好的控制调节性能外，还具有这样的优点：即，仅需要很小的位置用量，通过双股线圈结构不会产生干扰磁场，在结构成本低的情况下可获得局部加热功率良好适配的可能性。其中特别有利的是，局部加热功率对存在的各干扰源的适配可能性，这在通过水冷却或通过电热器进行反向调节的情况下是不可能的，更无需说在这种情况下还会产生很大的位置需求。
附图说明
下面借助附图对一个实施例的描述可以得出本发明的其它优点，特征及细节，附图中：
图1为根据本发明的开式磁共振层析仪的一个局部截面图；
图2为图1中区域II的放大断面图。
具体实施方式
在由图1局部示出的磁共振层析仪的张开的C形拱1上设有一个用于产生基本磁场的永久磁铁2，在该磁铁上装有梯度线圈，并用附图标记3表示次级梯度线圈，用附图标记4表示初级梯度线圈。在这两者之间设有衬铁5，除了其它热高敏感部件外，这些衬铁也会特别强地影响系统的基本磁场的均匀度。为了使这里保持必要的恒定温度，在衬铁5与梯度线圈3和4之间分别设置一个薄膜加热器6的加热膜6′和6″，最好为双股线圈，以便在负载运行时通过该加热薄膜的加热退回来平衡干扰热源。附图标记7表示通常的水冷却装置，它设置在梯度线圈中，但为了精确地保持温度的恒定、尤其是热高敏感部件如衬铁的温度恒定，水冷却是不够的。附图标记8表示病人空间10的对称面，而附图标记9表示病人空间10的对称轴。附图标记11表示一些传感器，它们用于精确地调节薄膜加热器的加热电流，该加热电流通过相应的算法早已被预调节到较宽的范围内。通过所述预调节，反馈分量(Feedbackanteil)在精调节时无需费力地形成。

Claims (6)

1.一种铁引导的或永久磁铁励磁的短式或开式磁共振层析仪，它包括
-梯度线圈(3，4)和衬铁(5)，它们至少部分是构成内部动态热源的热高敏感部件，
-一个水冷却装置(7)，
-一个加热膜(6′，6″)形式的薄膜加热器(6)，它在梯度线圈(3，4)和/或衬铁(5)上伸展，和
-一个借助于一相应的调节装置可逆向于内部动态热源地来调节的温度调节装置。
2.根据权利要求1所述的磁共振层析仪，其特征在于：所述薄膜加热器(6)由双股线构成。
3.根据权利要求1或2所述的磁共振层析仪，其特征在于：所述薄膜加热器(6)被设置在衬铁(5)与相邻的梯度线圈(3，4)之间。
4.根据权利要求1或2所述的磁共振层析仪，其特征在于：所述调节装置可基于计算出的和/或预确定的热量进行预平衡。
5.根据权利要求4所述的磁共振层析仪，其特征在于：在所述调节装置中，通过相应算法由预先已知的梯度线圈的电流序列来确定预期的热量随时间及随位置的变化过程，由此为薄膜加热器确定为平衡所需的电流特性曲线。
6.根据权利要求1或2所述的磁共振层析仪，其特征在于：设有用于控制调节装置的反馈传感器。
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