CN118382818A - 匀场装置、磁场组件、磁共振成像系统及匀场方法 - Google Patents

匀场装置、磁场组件、磁共振成像系统及匀场方法 Download PDF

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CN118382818A CN202280082784.XA CN202280082784A CN118382818A CN 118382818 A CN118382818 A CN 118382818A CN 202280082784 A CN202280082784 A CN 202280082784A CN 118382818 A CN118382818 A CN 118382818A
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杨绩文
刘曙光
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Abstract

一种用于磁共振成像系统的匀场装置、磁场组件、磁共振成像系统及匀场方法,磁共振成像系统包括用于产生主磁场的磁体(200),磁体(200)设有装配腔,匀场装置包括匀场结构,匀场结构用于改善主磁场的磁场均匀性,匀场结构设于装配腔内。当磁共振成像系统更换梯度线圈(300)时,无需同步更换匀场结构,磁共振成像系统无需进行重新匀场操作,大大降低了磁共振成像系统扫描操作的复杂程度。

Description

匀场装置、磁场组件、磁共振成像系统及匀场方法
要求优先权声明
本申请要求2021年12月16日提交的中国申请CN202111543730.2的优先权,在此引用其全部内容。
技术领域
本说明书涉及磁共振成像技术领域,特别是涉及一种匀场装置、磁场组件、磁共振成像系统及匀场方法。
背景技术
磁共振成像系统的核心部件包括磁体,磁体的作用是提供一个稳定的磁场环境。为提高磁共振成像系统的成像质量,需要调配磁共振成像系统的磁场均匀性。为了保证磁共振成像系统的磁场均匀度,磁共振成像系统的调试中最重要的一个步骤就是对磁共振成像系统进行匀场,也即,使磁共振成像系统的磁场强度均匀。
现有的磁共振成像系统包括磁体和梯度线圈,梯度线圈设置在磁体内,现有的被动匀场方案一般在梯度线圈中设置有数个匀场条,各个匀场条具有能够置放匀场片的单元格,通过调整匀场片从而调整磁共振成像系统的磁场均匀性。
而针对超高场动物磁共振成像系统,配备了不同孔径的梯度线圈,针对不同的使用场景和扫描对象需要使用不同的梯度线圈,匀场片设于梯度线圈内部会导致梯度线圈在更换时会一并带走内部的匀场片,从而导致使用新的梯度线圈时,还需要重新进行匀场,操作复杂,效率低。此外,在磁共振成像系统的扫描过程中,梯度线圈会将匀场片加热导致匀场片的场漂严重,影响磁共振成像系统的扫描精度。
发明内容
本说明书实施例的第一方面公开了一种用于磁共振成像系统的匀场装置,所述磁共振成像系统包括用于产生主磁场的磁体,所述磁体设有装配腔,所述匀场装置包括匀场结构,所述匀场结构设于所述装配腔内。
一些实施例中,所述装配腔内用于安装梯度线圈,且所述梯度线圈的外壁与所述磁体的内壁形成一环形的安装间隙,所述匀场结构设于所述安装间隙内。
一些实施例中,所述匀场结构包括多个匀场单元,所述匀场单元沿着所述装配腔的轴向延伸,且多个所述匀场单元沿着所述装配腔的内壁的周向分布。
一些实施例中,所述匀场单元设有多个沿着所述装配腔轴向分布的安置槽,所述安置槽的开口方向朝向远离所述磁体的一侧,所述安置槽用于装设匀场片。
一些实施例中,多个所述安置槽分布于所述匀场单元的长度方向的中间部位。
一些实施例中,每个所述匀场单元包括一个沿着所述装配腔轴向延伸的主匀场条;多个所述匀场单元中的至少部分包括沿着所述装配腔轴向延伸的辅匀场条,且所述辅匀场条装配于所述主匀场条沿着所述装配腔周向的侧面。
一些实施例中,所述匀场单元包括两个所述辅匀场条,两个所述辅匀场条分别装配于所述主匀场条沿着所述装配腔周向的两侧;和/或,所述匀场单元包括一个辅匀场条,一个所述辅匀场条装配于所述主匀场条沿着所述装配腔周向的一侧。
一些实施例中,所述匀场结构还包括固定环,多个所述主匀场条的一端可拆卸安装于所述固定环,所述主匀场条的另一端与辅匀场条连接。
一些实施例中,所述磁体上连接有多个沿着所述磁体的内壁的周向分布的限位条,至少部分相邻的所述限位条与所述磁体的内壁围设形成一沿着所述装配腔的轴向延伸的第一限位槽,至少部分所述匀场单元装设于所述第一限位槽内。
一些实施例中,所述限位条的横截面呈T字形,所述限位条连接于磁体内壁。
本说明书实施例的第二方面公开了一种用于磁共振成像系统的磁场组件,所述磁场组件包括磁体和用于安装匀场单元的限位结构,所述磁体设有装配腔;所述限位结构包括多个限位条,所述限位条沿着所述装配腔的周向分布并与所述磁体的内壁连接,至少部分相邻所述限位条与所述磁体的内壁围设形成一沿着所述装配腔的轴向延伸的第一限位槽,所述第一限位槽用于装设至少部分所述匀场单元。
一些实施例中,所述限位结构还包括至少两个支撑条,所述支撑条沿着所述磁体的内壁的周向分布于所述磁体的内壁沿重力方向的对称轴的两侧,并与所述磁体的内壁连接。
一些实施例中,所述支撑条至少与一个所述限位条相邻设置,所述支撑条和相邻的所述限位条与所述磁体的内壁围设形成一沿着所述装配腔的轴向延伸的第二限位槽,所述匀场单元的至少另一部分装设于所述第二限位槽内。
本说明书实施例的第三方面公开了一种磁共振成像系统,所述磁共振成像系统包括磁体和前述任一实施例所述的匀场装置,所述磁体设有装配腔,所述匀场装置设于所述装配腔内。
一些实施例中,所述磁共振成像系统还包括梯度线圈,所述匀场装置位于磁体和梯度线圈之间,且所述匀场装置与所述梯度线圈之间存在间隙。
一些实施例中,所述磁体上还连接有至少两个沿着所述磁体的内壁的周向分布的支撑条,所述支撑条与所述梯度线圈抵接。
一些实施例中,所述支撑条分布于所述磁体的内壁沿重力方向的对称轴的两侧。
一些实施例中,所述支撑条至少与一个所述限位条相邻设置,所述支撑条和相邻的所述限位条与所述磁体的内壁围设形成一沿着所述装配腔的轴向延伸的第二限位槽,至少部分所述匀场单元装设于所述第二限位槽内。
本说明书实施例的第四方面公开了一种用于磁共振成像系统的匀场方法,采用具有主匀场条和辅匀场条的匀场装置,所述匀场方法包括以下步骤:第一次测量磁体的主磁场的磁场分布情况,根据第一次测得的磁场分布结果,将具有主匀场片的主匀场条安装于所述磁体与梯度线圈之间,第二次测量磁体的主磁场的磁场分布情况,根据第二次测得的磁场分布结果,将具有辅匀场片的辅匀场条安装于主匀场条之间。
一些实施例中,所述第一次测量磁体的主磁场的磁场分布情况在工厂完成,所述第二次测量磁体的主磁场的磁场分布情况在装机现场完成。
附图说明
图1为本说明书一些实施例的磁共振成像系统的结构示意图;
图2为本说明书一些实施例的磁体的结构示意图;
图3为本说明书一些实施例的匀场装置和梯度线圈的装配结构示意图;
图4为本说明书一些实施例的匀场装置的结构示意图;
图5为图4所示B处的放大图;
图6为本说明书一些实施例的匀场装置的分解图;
图7为本说明书一些实施例的匀场单元的结构示意图;
图8为本说明书一些实施例的匀场单元的分解图;
图9为图8所示A处的放大图;
图10为本说明书一些实施例的匀场片的结构示意图;
图11为本说明书一些实施例的槽盖的结构示意图;
图12为本说明书一些实施例的限位条的结构示意图;
图13为本说明书一些实施例的磁场组件的结构示意图;
图14为本说明书一些实施例的支撑条的结构示意图。
附图标记:100、匀场装置;110、匀场结构;111、匀场单元;112、安置槽;113、槽盖;114、主匀场条;114a、第二螺纹孔;114b、第四螺纹孔;114c、第一止挡部;114d、第二止挡部;115、辅匀场条;116、连接片;116a、第一螺纹孔;117、固定环;117a、第三螺纹孔;130、限位结构;120、限位条;120a、卡接部;120b、连接部;121、第一限位槽; 122、第二限位槽;123、支撑条;200、磁体;201、装配腔;300、梯度线圈;400、安装间隙;500、匀场片;500a、主匀场片;500b、辅匀场片。
具体实施方式
下面将结合本说明书实施方式中的附图,对本说明书实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式,而不是全部的实施方式。基于本说明书中的实施方式,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式,都属于本发明保护的范围。
在本说明书的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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,仅是为了便于描述本发明和简化描述,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发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本说明书的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本说明书中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;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或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“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。本文所使用的术语“垂直”、“水平 的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。
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发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的,不是旨在于限制本说明书。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。
磁共振成像系统的核心部件之一是磁体,磁体的作用是提供一个稳定的磁场环境。为提高磁共振成像系统的成像质量,需要调配磁共振成像系统的磁场均匀性。为了保证磁共振成像系统的磁场均匀度,磁共振成像系统的调试中最重要的一个步骤就是对磁共振成像系统进行匀场,也即,使磁共振成像系统的磁场强度均匀。
本说明书一些实施例中,参阅图1-2,提供一种磁共振成像系统,该磁共振成像系统包括磁体200和梯度线圈300。磁体200设有装配腔201,梯度线圈300设置于装配腔201内,且梯度线圈300外壁与装配腔201的内壁围设形成一环形的安装间隙400。在一些实施例中,磁共振成像系统为超高场磁共振成像系统,例如9.4T及以上磁共振成像系统。超高场磁共振成像系统主要用于动物磁共振成像,可应用于小鼠、兔、小型猴等小型动物的活体生命科学研究。在一些实施例中,超高场磁共振成像系统中配备了不同孔径的梯度线圈300,针对不同的扫描对象和场景更换使用不同孔径的梯度线圈300。
请参阅图1-6,本说明书一些实施例还提供一种用于磁共振成像系统的匀场装置100,该磁共振成像系统可以为上述实施例的磁共振成像系统,匀场装置100为被动匀场装置。磁共振成像系统包括用于产生主磁场的磁体200,磁体200设有装配腔201,匀场装置100包括匀场结构110,匀场结构110用于改善主磁场的磁场均匀性,匀场结构110设于装配腔201内。需要说明的是,匀场结构110设于装配腔201内,指的是匀场结构110单独设置于装配腔201内,而不是装设于梯度线圈300上或梯度线圈300内。梯度线圈300与磁体200为可拆卸连接,当磁共振成像系统更换梯度线圈300时,无需同步更换匀场结构110,也即,当磁共振成像系统更换梯度线圈300时,磁共振成像系统无需进行重新进行被动匀场操作,从而大大降低了磁共振成像系统扫描操作的复杂程度。
在磁共振成像系统的扫描过程中,梯度线圈300会将匀场片500加热导致匀场片500的场漂严重,影响磁共振成像系统的扫描精度。在一些实施例中,如图1-图3所示,梯度线圈300设置于装配腔201内,且梯度线圈300外壁与磁体200的内壁围设形成一环形的安装间隙400,在一些实施例中,为了保证磁共振扫描腔的空间尺寸,安装间隙400设置的足 够小,安装间隙400宽度不大于25mm,即磁体200的装配腔201内径(直径)与梯度线圈300的外径(直径)之差不大于50mm。匀场结构110设于安装间隙400内。由于匀场结构110安装于安装间隙400内,也即,匀场结构110安装于梯度线圈300外侧。在一些实施例中,匀场结构110与梯度线圈300之间具有装配间隙,预留装配间隙方便梯度线圈安装和更换,且梯度线圈300不会对匀场片500进行加热,进而有效避免了匀场片500产生场漂的问题。并且,匀场结构110设于梯度线圈300和磁体200之间,也即,梯度线圈300设于匀场结构110背离磁体200的内侧,如此,磁共振成像系统更换梯度线圈300时,直接取出或者放入梯度线圈300,且不会影响到匀场结构110与磁体200的连接装配,大大方便了磁共振成像系统的使用。
为了降低匀场结构110的安装难度。在一些实施例中,如图4和图5所示,匀场结构110包括多个匀场单元111,匀场单元111沿着装配腔201的轴向延伸,且匀场单元111沿着装配腔201内壁的周向分布于安装间隙400内。匀场结构110可通过单个匀场单元111逐一安装至装配腔201内,或者,匀场结构110还可先将多个匀场单元111装配成整个匀场结构110,再将匀场结构110安装至装配腔201内。如此,即可实现匀场结构110的模块化安装,也可实现匀场结构110的整体化安装,大大提高了匀场结构110的安装便捷性,降低了匀场结构110的安装难度。
在一些实施例中,如图7-图10所示,匀场单元111设有多个沿着装配腔201轴向分布的安置槽112,安置槽112的开口方向朝向远离磁体200的一侧,安置槽112用于装设匀场片500。需要说明的是,根据实际匀场需求,单个安置槽112内可以装设一个或者多个匀场片500,当然,有些安置槽112内也可能不需要安装匀场片500。需要安装匀场片的安置槽112的位置和每个安置槽112内匀场片的数量根据实际升场之后测量数据计算得到。并且,单个安置槽112内可放置的匀场片500的最大数量由安置槽112的深度决定,也即,安置槽112的深度越大,安置槽112内可放置的匀场片500的数量越多,其能达到的匀场效果也更好。在一些实施例中,多个安置槽112分布于匀场单元111的长度方向的中间部位。需要说明的是,匀场单元111的长度方向指的是装配腔201的轴向,也即,安置槽112分布于匀场单元111的长度方向的中间部位指的是安置槽112分布于匀场单元111位于装配腔201中间的部位。
在一些实施例中,如图11所示,安置槽112的开口处盖设有槽盖113,槽盖113可拆卸连接于安置槽112的开口处。具体地,当匀场片500放置于安置槽112内之后,槽盖113即可卡接于安置槽112的开口处,也可通过紧固件可拆卸连接于安置槽112的开口处。 更具体地,槽盖113的形状与安置槽112开口处的形状相适配,槽盖113盖设于安置槽112的开口处。
每个所述匀场单元111包括一个沿着所述装配腔201轴向延伸的主匀场条114;多个所述匀场单元111中的至少部分包括沿着所述装配腔201轴向延伸的辅匀场条115,且所述辅匀场条115装配于所述主匀场条114沿着所述装配腔201周向的侧面。多个匀场单元111中的至少部分可以为一个匀场单元111,也可以为两个匀场单元111,也可以为三个或以上匀场单元111,还可以是全部匀场单元111。在一些实施例中,如图7-图9所示,匀场单元111可以包括一个沿着装配腔201轴向延伸的主匀场条114和两个沿着装配腔201轴向延伸的辅匀场条115,且两个辅匀场条115分别装配于主匀场条114沿着装配腔201周向的两侧。如此,可先在主匀场条114内安装主匀场片500a,以对磁共振成像系统进行初步匀场,之后,在辅匀场条115内安装辅匀场片500b,对磁共振成像系统进行二次匀场。如此,大大提高了匀场结构110的匀场精度。并且,两个辅匀场条115分别装配于主匀场条114沿着装配腔201周向的两侧,大大降低了匀场单元111的装配难度。并且,如此设置,充分利用了空间,可以增大匀场厚度,提高匀场效果。在一些实施例中,匀场单元111中的辅匀场条115的数量可以根据实际需求调整。在一些实施例中,一个或多个匀场单元111中的辅匀场条115的数量可以是一个,匀场单元111可以包括一个沿着装配腔201轴向延伸的主匀场条114和一个沿着装配腔201轴向延伸的辅匀场条115,且该一个辅匀场条115装配于主匀场条114沿着装配腔201周向的一侧。在一些实施例中,一个或多个匀场单元111中也可以只设置主匀场条114而不设置辅匀场条115。在一些实施例中,上述具有不同的辅匀场条115数量的匀场单元111可以根据实际需求单独使用或组合使用。
在一些实施例中,安装于主匀场条114的主匀场片500a所用材质为钴钢,且安装于主匀场条114的主匀场片500a通常只有一种规格。安装于辅匀场条115的辅匀场片500b所用材质为钴钢或者碳钢,且安装于辅匀场条115的辅匀场片500b可设置多种规格,以满足辅助匀场的各种不同匀场大小需要。在一些实施例中,单个辅匀场条115的周向尺寸小于单个主匀场条114的周向尺寸,即辅匀场条115比主匀场条114细。相应地,可以将辅匀场片500b的周向的宽度设置为小于主匀场片500a的周向的宽度。可以理解的是,此处周向指的是装配腔的周向。通过将辅匀场条115设置较细,可以在磁体200升场完成的情况下方便拆卸拿出辅匀场条115,从而完成带场的二次匀场操作。
在一些实施例中,如图5和图7所示,辅匀场条115一端设有朝向主匀场条114延伸的连接片116,辅匀场条115通过连接片116可拆卸连接于主匀场条114的一端。辅匀场条 115可从主匀场条114的两侧抽出。具体地,辅匀场条115整体呈L型,且连接片116设有第一螺纹孔116a,主匀场条114对应第一螺纹孔116a设有第二螺纹孔114a,通过紧固螺钉(图未示)依次穿设于第一螺纹孔116a和第二螺纹孔114a实现主匀场条114和辅匀场条115的螺纹连接。
在一些实施例中,如图6所示,匀场结构110还包括固定环117,多个主匀场条114远离连接片116的一端可拆卸安装于固定环117。具体地,固定环117设有第三螺纹孔117a,主匀场条114对应第三螺纹孔117a设有第四螺纹孔114b,通过紧固螺钉(图未示)依次穿设于第三螺纹孔117a和第四螺纹孔114b实现主匀场条114和固定环117的螺纹连接,如此,通过固定环117使得沿着固定环117周向分布的主匀场条114固定连接,结合辅匀场条115可拆卸连接于主匀场条114,如此,使得整个匀场结构110通过固定环117固定安装在一起,提高整个匀场结构110的结构强度。更具体地,主匀场条114呈T字型,主匀场条114设有第一止挡部114c和第二止挡部114d,设于主匀场条114两侧的辅匀场条115远离连接片116的一端分别止挡于第一止挡部114c和第二止挡部114d。T字型的主匀场条114与两个L型的辅匀场条115配合安装,装配方便,且充分利用安装空间。
一些实施例中,如图5和图12所示,磁体200上连接有多个沿着磁体200的内壁的周向分布的限位条120,至少部分相邻的限位条120与磁体200内壁围设形成一沿着装配腔201的轴向延伸的第一限位槽121,至少部分匀场单元111装设于第一限位槽121内。在一些实施例中,限位条120的横截面呈T字型,且限位条120连接于磁体200的内壁。限位条120包括卡接部120a和连接部120b,连接部120b一端连接卡接部120a,另一端固定连接于磁体200内壁。连接部120b为T字型限位条120的肋板,沿磁体200的周向分布,相邻两个连接部120b之间可以形成一个第一限位槽121,连接部120b作为第一限位槽121的侧壁,每个第一限位槽121内可以安装一个匀场单元111,连接部120b可以将每个匀场单元111沿磁体200的周向分隔开。卡接部120a为T字型限位条120的翼板,可以沿磁体200的径向对匀场单元111进行限位。采用T字型限位条120,可以充分利用安装间隙400,减小用于安装匀场单元111的限位结构的径向尺寸,增加匀场单元111的可利用厚度,达到更好的匀场效果。在一些实施例中,限位条120的连接部120b与磁体200的内壁通过焊接固定。在一些实施例中,可以直接将连接部120b沿装配腔201的轴向延伸即连接部120b的长度方向的两端与磁体200的内壁焊接固定,连接部120b沿装配腔201的轴向延伸的中间部位可以不需要与磁体200焊接,降低加工难度。匀场单元111装设于第一限位槽121内时,匀场单元111远离磁体200的内壁的一侧可抵接于卡接部120a。一些实施例中,卡接部120a 的厚度可以在1.2mm以下。在一些实施例中,卡接部120a沿磁体200径向的厚度为0.5-1.0mm。将卡接部120a的厚度控制在1.2mm以下,可以保证连接强度并尽量减小限位条120占用的径向空间。在一些实施例中,T字型限位条120的卡接部120a可以为弧面形状,其弧面与环形的安装间隙400相适应。在一些实施例中,T字型限位条120的卡接部120a也可以为平面形状,卡接部120a沿磁体周向的宽度为20-30mm,卡接部120a的宽度足够小,可以直接采用平面形状,方便制造加工。在一些实施例中,卡接部120a和连接部120b之间通过焊接连接,形成T字型限位条120。在一些实施例中,安装间隙400的宽度(即沿磁体200径向的间隙)不大于25mm,连接部120b的沿磁体200径向的高度不大于24mm,卡接部120a沿磁体200径向的厚度不大于1.0mm,连接部120b与磁体200的内壁通过焊接直接固定,充分利用安装间隙400的空间。在一些实施例中,连接部120b的沿磁体200的周向的厚度不大于5.0mm,可以在保证固定强度的基础上确保周向分布的匀场单元111的数量和大小。
一些实施例中,如图13所示,还提供一种用于磁共振成像系统的磁场组件,该磁场组件包括磁体200和用于安装匀场单元111的限位结构130,磁体200设有装配腔201。限位结构130包括多个限位条120,限位条120沿着装配腔201的周向分布并与磁体200的内壁连接,相邻限位条120与磁体200的内壁围设形成一沿着装配腔201的轴向延伸的第一限位槽121,第一限位槽121用于装设匀场单元111。在一些实施例中,限位条120的横截面呈T字形,且限位条120连接于磁体200的内壁。限位条120的具体结构可以为以上任意一个实施例所述的限位条120。一些实施例中,限位结构130还包括至少两个支撑条123,支撑条123沿着磁体200的内壁的周向分布于磁体200的内壁沿重力方向的对称轴的两侧,并与磁体200的内壁连接。支撑条123可以对梯度线圈300进行支撑。一些实施例中,支撑条123至少与一个限位条120相邻设置,支撑条123和相邻的限位条120与磁体200的内壁围设形成一沿着装配腔201的轴向延伸的第二限位槽122,至少部分匀场单元111可以装设于第二限位槽122内。
一些实施例中,还提供一种磁共振成像系统,该磁共振成像系统包括磁体200和匀场装置100,匀场装置100可以为以上任意一个实施例所述的匀场装置100。磁体200设有装配腔201,匀场装置100设于装配腔201内。在一些实施例中,磁共振成像系统还包括梯度线圈300,匀场装置100包括匀场片500,匀场片500可装设于匀场结构110内,且匀场结构110位于磁体200和梯度线圈300之间。一些实施例中,匀场装置100与梯度线圈300之间存在间隙。在一些实施例中,磁共振成像系统为梯度线圈可更换的磁共振成像系统,例如, 可以更换不同尺寸和参数的梯度线圈。在一些实施例中,磁共振成像系统为超高场磁共振成像系统,例如7T及以上场强磁共振成像系统。在一些实施例中,磁共振成像系统为临床前磁共振成像系统,例如,动物磁共振成像系统。
一些实施例中,如图14所示,磁体200上还连接有至少两个沿着磁体200的内壁的周向分布的支撑条123,其中,支撑条123的在磁体200的径向上的高度大于限位条120,以实现支撑条123与梯度线圈300抵接。支撑条123可以对梯度线圈300进行支撑。一些实施例中,在沿磁体200的轴线方向的投影中,支撑条123分布于磁体200的内壁沿重力方向的对称轴的两侧,从而提高支撑梯度线圈300的稳定性。一些实施例中,支撑条123至少与一个限位条120相邻设置,支撑条123和相邻的限位条120与磁体200的内壁围设形成一沿着装配腔201的轴向延伸的第二限位槽122,至少部分匀场单元111可以装设于第二限位槽内122。也就是说,当磁体200上设置有支撑条123时,支撑条123可以设置于一部分相邻限位条120之间,未设置有支撑条123的部分相邻限位条120之间可以与磁体200的内壁构成第一限位槽121,此时部分匀场单元111可以装设于第一限位槽121内,另一部分匀场单元111可以装设于第二限位槽122内。一些实施例中,磁体200上可以没有连接支撑条123,从而没有形成第二限位槽122,磁体200的内壁上仅包括第一限位槽121,各匀场单元111全部置于第一限位槽121内。在一些实施例中,支撑条123在磁体200周向上的尺寸可以大于限位条120,使得第二限位槽122的可用空间小于第一限位槽121的可用空间。在一些实施例中,第二限位槽122内可以放置具有一个辅匀场条115的匀场单元111。在另一些实施例中,第二限位槽122内也可以放置不具有辅匀场条115的匀场单元111。在另一些实施例中,第二限位槽122还可以具有足够的空间来放置具有两个辅匀场条115的匀场单元111。
一些实施例中,还提供一种用于磁共振成像系统的匀场方法,该匀场方法采用具有主匀场条114和辅匀场条115的匀场装置100,在一些实施例中,该匀场方法可以采用以上任意一个实施例所述的匀场装置100。在一些实施例中,磁共振成像系统可以为以上任意一个实施例所述的磁共振成像系统。在一些实施例中,匀场方法包括以下步骤:第一次测量主磁场的磁场分布情况,根据第一次测得的磁场分布结果,将具有主匀场片500a的主匀场条114安装于磁体200与梯度线圈300之间,第二次测量主磁场的磁场分布情况,根据第二次测得的磁场分布结果,将具有辅匀场片500b的辅匀场条115安装于主匀场条114之间。
通常,利用测量探头(图未示)多次测量主磁场的分布情况。具体地,先将限位条120焊接于磁体200内壁,之后,利用测量探头第一次测量主磁场的磁场分布情况,根据主磁场 的分布情况,将装设有主匀场片500a的主匀场条114安装在第一限位槽121内,然后,再次测量主磁场的磁场分布情况,再根据测量的主磁场分布数据计算得到辅匀场条115各安置槽112内需放置的辅匀场片500b的数量,随后将放置了辅匀场片500b的辅匀场条115依次插入,将辅匀场条115可拆卸连接于主匀场条114,完成匀场。当然,还可以多次测量主磁场的匀场情况,对辅匀场条115各安置槽112内放置的辅匀场片500b进行调整,达到匀场效果。
更具体地,将主匀场片500a放入主匀场条114之中固定。每个主匀场条114设有2个第二螺纹孔114a,每个辅匀场条115对应每个第二螺纹孔114a设有第一螺纹孔116a,通过紧固螺钉依次穿设于第一螺纹孔116a和第二螺纹孔114a将辅匀场条115固定在主匀场条114上。沿着安装间隙400的圆周方向,主匀场条114有16个,主匀场条114可以承载较大的主匀场片500a,且主匀场条114可以在工厂完成磁体200的预匀场。在一些实施例中,可以在出厂交付客户之前,在工厂完成磁体200的升场,并第一次测量主磁场的磁场分布情况,根据第一次测得的磁场分布结果,将具有主匀场片500a的主匀场条114安装于磁体200与梯度线圈300之间,在工厂完成磁体200的预匀场,即进行第一次匀场。然后降场后将磁体200运送到客户使用的装机现场。辅匀场条115有32个,辅匀场条115能够承载的辅匀场片500b较小,辅匀场条115通常用于磁共振成像系统的装机现场的二次匀场,辅匀场条115的设计较为轻巧,辅匀场条115可以在有磁场的环境下按照操作规程插入或者拔出第一限位槽121,从而实现更好的匀场效果。在一些实施例中,可以在装机现场再次完成磁体200的升场,并第二次测量主磁场的磁场分布情况,根据第二次测得的磁场分布结果,将具有辅匀场片500b的辅匀场条115安装于主匀场条114之间,完成二次匀场。在一些实施例中,二次匀场可以进行多次,直至满足匀场要求。
为了固定主匀场条114和辅匀场条115连接形成的匀场单元111,磁共振成像系统在磁体200装配孔内焊接了一圈T字型的限位条120,每两个T字型限位条120之间放置一个主匀场条114和两个辅匀场条115,其中辅匀场条115分布在主匀场条114两侧。辅匀场条115通过M5螺钉固定在主匀场条114上。分别对主匀场条114、辅匀场条115以及所对应的第一限位槽121进行编号,主匀场条114依次编号为1、2、3、……、14、15、和16。32根辅匀场条115分别编号1A、1B、2A、2B、……、15A、15B、16A和16B,并在第一限位槽121的对应位置标注编号,确保主匀场条114和辅助匀场的安装位置准确。
每个主匀场条114和辅匀场条115上均包含25个安置槽112,安置槽112根据需要放置对应数量的匀场片500,匀场片500的规格和数量由匀场片500所在位置和所需产生的 补偿磁场确定。补偿磁场可以利用测量探头测量得到,再根据磁化公式,计算出各安置槽112内所需的匀场片500的数量,进而通过匀场片500的放置完成主磁场的补偿,直至达到磁共振成像系统进行成像所需的磁场均匀性的指标。
以上所述实施方式的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施方式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。
本技术领域的普通技术人员应当认识到,以上的实施方式仅是用来说明本发明,而并非用作为对本发明的限定,只要在本发明的实质精神范围内,对以上实施方式所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围内。

Claims (20)

  1. 一种用于磁共振成像系统的匀场装置,所述磁共振成像系统包括用于产生主磁场的磁体(200),其特征在于,所述磁体(200)设有装配腔(201),所述匀场装置(100)包括匀场结构(110),所述匀场结构(110)设于所述装配腔(201)内。
  2. 根据权利要求1所述的用于磁共振成像系统的匀场装置,其特征在于,所述装配腔(201)内用于安装梯度线圈(300),且所述梯度线圈(300)的外壁与所述磁体(200)的内壁形成一环形的安装间隙(400),所述匀场结构(110)设于所述安装间隙(400)内。
  3. 根据权利要求2所述的用于磁共振成像系统的匀场装置,其特征在于,所述匀场结构(110)包括多个匀场单元(111),所述匀场单元(111)沿着所述装配腔(201)的轴向延伸,且多个所述匀场单元(111)沿着所述装配腔(201)的内壁的周向分布。
  4. 根据权利要求3所述的用于磁共振成像系统的匀场装置,其特征在于,所述匀场单元(111)设有多个沿着所述装配腔(201)轴向分布的安置槽(112),所述安置槽(112)的开口方向朝向远离所述磁体(200)的一侧,所述安置槽(112)用于装设匀场片(500)。
  5. 根据权利要求4所述的用于磁共振成像系统的匀场装置,其特征在于,多个所述安置槽(112)分布于所述匀场单元(111)的长度方向的中间部位。
  6. 根据权利要求3所述的用于磁共振成像系统的匀场装置,其特征在于,每个所述匀场单元(111)包括一个沿着所述装配腔(201)轴向延伸的主匀场条(114);多个所述匀场单元(111)中的至少部分包括沿着所述装配腔(201)轴向延伸的辅匀场条(115),且所述辅匀场条(115)装配于所述主匀场条(114)沿着所述装配腔(201)周向的侧面。
  7. 根据权利要求6所述的用于磁共振成像系统的匀场装置,其特征在于,所述匀场单元(111)包括两个所述辅匀场条(115),两个所述辅匀场条(115)分别装配于所述主匀场条(114)沿着所述装配腔(201)周向的两侧;和/或,所述匀场单元(111)包括一个辅匀场条(115),一个所述辅匀场条(115)装配于所述主匀场条(114)沿着所述装配腔(201)周向的一侧。
  8. 根据权利要求6所述的用于磁共振成像系统的匀场装置,其特征在于,所述匀场结构 (110)还包括固定环(117),多个所述主匀场条(114)的一端可拆卸安装于所述固定环(117),所述主匀场条(114)的另一端与辅匀场条(115)连接。
  9. 根据权利要求3所述的用于磁共振成像系统的匀场装置,其特征在于,所述磁体(200)上连接有多个沿着所述磁体(200)的内壁的周向分布的限位条(120),至少部分相邻的所述限位条(120)与所述磁体(200)的内壁围设形成一沿着所述装配腔(201)的轴向延伸的第一限位槽(121),至少部分所述匀场单元(111)装设于所述第一限位槽(121)内。
  10. 根据权利要求9所述的用于磁共振成像系统的匀场装置,其特征在于,所述限位条(120)的横截面呈T字形,所述限位条(120)连接于磁体(200)内壁。
  11. 一种用于磁共振成像系统的磁场组件,其特征在于,所述磁场组件包括磁体(200)和用于安装匀场单元(111)的限位结构(130),所述磁体(200)设有装配腔(201);所述限位结构(130)包括多个限位条(120),所述限位条(120)沿着所述装配腔(201)的周向分布并与所述磁体(200)的内壁连接,至少部分相邻所述限位条(120)与所述磁体(200)的内壁围设形成一沿着所述装配腔(201)的轴向延伸的第一限位槽(121),所述第一限位槽(121)用于装设至少部分所述匀场单元(111)。
  12. 根据权利要求11所述的用于磁共振成像系统的磁场组件,其特征在于,所述限位结构(130)还包括至少两个支撑条(123),所述支撑条(123)沿着所述磁体(200)的内壁的周向分布于所述磁体(200)的内壁沿重力方向的对称轴的两侧,并与所述磁体(200)的内壁连接。
  13. 根据权利要求12所述的用于磁共振成像系统的磁场组件,其特征在于,所述支撑条(123)至少与一个所述限位条(120)相邻设置,所述支撑条(123)和相邻的所述限位条(120)与所述磁体(200)的内壁围设形成一沿着所述装配腔(201)的轴向延伸的第二限位槽(122),至少部分所述匀场单元(111)装设于所述第二限位槽(122)内。
  14. 一种磁共振成像系统,其特征在于,所述磁共振成像系统包括磁体(200)和如权利要求1-9任意一项所述的匀场装置(100),所述磁体(200)设有装配腔(201),所述匀场装置(100)设于所述装配腔(201)内。
  15. 根据权利要求14所述的磁共振成像系统,其特征在于,所述磁共振成像系统还包括梯度线圈(300),所述匀场装置(100)位于磁体(200)和梯度线圈(300)之间,且所述匀场装置(100)与所述梯度线圈(300)之间存在间隙。
  16. 根据权利要求15所述的用于磁共振成像系统,其特征在于,所述磁体(200)上还连接有至少两个沿着所述磁体(200)的内壁的周向分布的支撑条(123),所述支撑条(123)与所述梯度线圈(300)抵接。
  17. 根据权利要求16所述的用于磁共振成像系统,其特征在于,所述支撑条(123)分布于所述磁体(200)的内壁沿重力方向的对称轴的两侧。
  18. 根据权利要求16所述的用于磁共振成像系统,其特征在于,所述支撑条(123)至少与一个限位条(120)相邻设置,所述支撑条(123)和相邻的所述限位条(120)与所述磁体(200)的内壁围设形成一沿着所述装配腔(201)的轴向延伸的第二限位槽(122),至少部分所述匀场单元(111)装设于所述第二限位槽内(122)。
  19. 一种用于磁共振成像系统的匀场方法,其特征在于,采用具有主匀场条(114)和辅匀场条(115)的匀场装置(100),所述匀场方法包括以下步骤:第一次测量磁体(200)的主磁场的磁场分布情况,根据第一次测得的磁场分布结果,将具有主匀场片(500a)的主匀场条(114)安装于所述磁体(200)与梯度线圈(300)之间,第二次测量磁体(200)的主磁场的磁场分布情况,根据第二次测得的磁场分布结果,将具有辅匀场片(500b)的辅匀场条(115)安装于主匀场条(114)之间。
  20. 根据权利要求19所述的用于磁共振成像系统的匀场方法,其特征在于,所述第一次测量磁体(200)的主磁场的磁场分布情况在工厂完成,所述第二次测量磁体(200)的主磁场的磁场分布情况在装机现场完成。
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