CN1385134A - 磁共振成像线圈结构和磁共振成像装置 - Google Patents

Abstract

为形成一种其中屏蔽和发射线圈之间的距离的公差被降低从而降低频移量的磁共振成像线圈结构,在包括层叠的主磁场产生磁体11、梯度磁场产生线圈12、屏蔽13、磁场校正垫板14(14a,14b,14c,...)和发射线圈16和封盖17的磁共振成像线圈结构10中,屏蔽13和发射线圈16与由FRP制成的连接部分15被整体地形成,该连接部分在屏蔽13和发射线圈16之间保持距离恒定。

Description

磁共振成像线圈结构和磁共振成像装置

发明领域

本发明涉及一种磁共振成像线圈结构和应用该线圈结构的磁共振成像装置，具体地说，涉及包括按如下顺序层叠的主磁场产生磁体、梯度磁场产生线圈、屏蔽、磁场校正垫板和发射线圈的磁共振成像线圈结构以及应用这种线圈结构的磁共振成像装置。

发明背景

近年来，由于磁共振成像装置(MRI装置)能够提供对象比如人体的断层图像，因此它引起了人们的注意。在MRI装置中，需要应用在对象内的氢原子核(质子)的磁特性，因此必需形成较强的均匀的且稳定的磁场。

因此，常规的MRI装置应用超导磁体来产生主磁场；然而，在应用这种超导磁体的过程中，必需应用液氦来达到低温状态以实现超导状态。因此，只有这样的MRI装置才获得了广泛的应用：该MRI装置应用永磁体而不应用液氦并且具有极好的开放性以减轻患者所受到的幽闭恐怖症。

应用永磁体的MRI装置被配置成将对象放置在彼此相对设置的一对磁共振成像线圈结构之间形成的磁场空间中，并获得对象的断层图像，通过按主磁场产生磁体(永磁体)、梯度磁场产生线圈、屏蔽、磁场校正垫板和发射线圈的顺序层叠来构造该线圈结构。在该发射线圈之上，一般地还层叠一个由像FRP材料制成的盖。

通过顺序地层叠并组装已经分别制造的主磁场发生磁体、梯度磁场发生线圈、屏蔽、磁场校正垫板和发射线圈构造磁共振成像线圈结构。

在这种磁共振成像线圈结构中，必需以较高的精度控制在屏蔽和发射线圈之间的距离(间隔)。因为这种距离误差能够引起频移的增加，并且严重影响所得的断层图像的图像质量，所以要精确控制它。虽然在屏蔽和发射线圈之间的距离一般为20毫米，但是在上述组装的过程中实际上可以出现大约1毫米的公差，而1毫米的公差引起的频移量大约为100千赫兹。

为此，在屏蔽和发射线圈之间的距离的公差越小越可取；然而，在屏蔽和线圈之间，在反复试验的过程中为更换必需插入/取出用于校正磁场以调整由主磁场产生磁体所产生的主磁场的空间均匀性的多个可替换的垫板，该垫板本身的厚度的公差影响在屏蔽和发射线圈之间的距离，因此使得难以降低电流公差。

在目前希望进一步改善图像质量的情况下必需降低公差。

发明概述

因此本发明的一个目的是提供一种磁共振成像线圈结构和应用这种线圈结构的磁共振成像装置，在该线圈结构中可以减小在屏蔽和发射线圈之间的距离的公差以降低频移量。

在第一方面中，本发明提供一种磁共振成像线圈结构，该磁共振成像线圈结构包括按如下顺序层叠的主磁场产生磁体、梯度磁场产生线圈、屏蔽、磁场校正垫板和发射线圈，其特征在于至少屏蔽和发射线圈是整体地形成。

在此所使用的术语“至少屏蔽和发射线圈是整体地形成”是指在屏蔽和发射线圈是整体地形成的线圈结构中主磁场产生磁体和梯度磁场产生线圈也可以另外地整体形成。

根据具有这种结构的本发明的磁共振成像线圈结构，由于至少屏蔽和发射线圈是整体地形成，因此在它们之间的距离仅包含在制造过程中的公差而不受设置在屏蔽和发射线圈之间设置的磁场校正垫板的公差的影响。因此，相对于在常规磁共振成像线圈结构中的屏蔽和发射线圈之间的距离的公差，在该屏蔽和该发射线圈之间的距离的公差可以减小，通过层叠屏蔽、磁场校正垫板和发射线圈来组装该常规磁共振成像线圈结构。因此，相对于常规的断层图像的图象质量，改善了所得的断层图像的图象质量，并且由于减小了频移量，还可以极大地减少校正频移量的调整工作。此外，还可以降低所需的RF功率。

例如，通过本发明人实现的实际结果显示当在屏蔽和发射线圈之间的距离为20毫米时，距离的公差大约为0.5毫米，与常规的公差(大约为1毫米)相比大约降低了一半。由此所降低的公差导致了大约40千赫兹的频移。

在第二方面中，本发明提供在第一方面的发明中提出的磁共振成像线圈结构，其特征在于从外周边侧磁场校正垫板可以插入其中/从其中取出的垫板空间形成在屏蔽和发射线圈之间。在此所示使用的术语“外周边侧”是指在与屏蔽和发射线圈的层叠的方向正交的平面中屏蔽和发射线圈的外面。

根据具有这种配置的本发明的磁共振成像线圈结构，由于从外周边侧可以任何地且分别地将磁场校正垫板插入到在屏蔽和发射线圈之间形成的垫板空间中/从其中将其取出，因此在反复试验的过程中很容易插入/取出磁场校正垫板以便进行更换。

在第三方面中，本发明提供在第二方面的发明所提供的磁共振成像线圈结构，其特征在于将磁场校正垫板分为多个通常为板条形部分，并将垫板空间形成为管状腔，从外周边侧可以将分为多个板条形部分的磁场校正垫板分别插入到该管状腔中/从其中取出。

根据具有这种配置的本发明的磁共振成像线圈结构，由于将磁场校正垫板分为多个板条形部分，当在校正主磁场的不均匀性时，可以仅替换与不均匀的空间相对应的板条形部分，因此相对于必需将没有划分的整体磁场校正垫板整个地插入到垫板空间/从其中取出相比减少了工作量。

在第四方面中，本发明提供在第二方面的发明所提供的磁共振成像线圈结构，其特征在于将磁场校正垫板分为多个通常为扇形部分，并将垫板空间形成为管状腔，从外周边侧可以将分为多个扇形部分的磁场校正垫板分别插入到该管状腔中/从其中取出。

根据具有这种配置的本发明的磁共振成像线圈结构，由于将磁场校正垫板分为多个扇形部分，当在校正主磁场的不均匀性时，可以仅替换与不均匀的空间相对应的扇形部分，因此相对于必需将没有划分的整体磁场校正垫板整个地插入到垫板空间/从其中取出相比减少了工作量。

在第五方面中，本发明提供在第二至第四方面的发明所提供的磁共振成像线圈结构，其特征在于，由于磁场校正垫板容纳在垫板空间中，包括用于覆盖磁场校正垫板的外周边并连接和固定到磁场校正垫板的外周边表面的固定环。

根据具有这种配置的本发明的磁共振成像线圈结构，由于固定环覆盖容纳在垫板空间中的磁场校正垫板的外部周边，并连接和固定到磁场校正垫板的外周边表面，因此可以防止磁场校正垫板从垫板空间中脱出，并且可以确保防止在垫板空间中的不希望的移动。

在第六方面中，本发明提供在第三或四方面的发明所提供的磁共振成像线圈结构，其特征在于，由于磁场校正垫板容纳在垫板空间中，包括用于连接并固定磁场校正垫板的相邻的分开的部分的外周边表面的多个固定带。

根据具有这种配置的本发明的磁共振成像线圈结构，由于固定带连接并固定磁场校正垫板的相邻的分开的部分(板条形部分或扇形部分)的外周边表面，所以磁场校正垫板作为一体整体地连接并固定在它的外周边表面上，因此可以防止磁场校正垫板的分开的部分从垫板空间中脱出，并且可以确保防止在垫板空间中的不希望的移动。

在第七方面中，本发明提供在第三或第四方面的发明所提供的磁共振成像线圈结构，其特征在于通过在分开部分的至少一部分的外部表面和管状腔的内壁之间的摩擦力锁定磁场校正垫板的每个分开部分。

根据具有这种配置的本发明的磁共振成像线圈结构，由于通过在分开部分的至少一部分的外部表面和管状腔的内壁之间的摩擦力锁定了磁场校正垫板的每个分开部分(板条形部分或扇形部分)，因此可以防止磁场校正垫板的每个分开部分从容纳该分开部分的垫板空间中脱出，并且可以确保防止在垫板空间中的不希望的移动。

在第八方面中，本发明提供在第一至第七方面的发明所提供的磁共振成像线圈结构，其特征在于在屏蔽和发射线圈之间的距离的公差最大为±0.5毫米。

根据具有这种配置的本发明的磁共振成像线圈结构，由于在屏蔽和发射线圈之间的距离的公差最大为±0.5毫米，因此相对于常规的±1.0毫米的距离公差减小了公差，基本降低了一半的频移量。

在第九方面中，本发明提供一种磁共振成像装置，其特征在于包括根据第一至第八方面中的任一方面的发明的两个磁共振成像线圈结构，这两个线圈结构在放置对象的空间上彼此面对设置。

根据具有这种配置的磁共振成像装置，可以实现与前述的第一至第八方面的发明(磁共振成像线圈结构)相对应的效果；例如，相对于常规的断层图像质量可以改善所得的断层图像的图像质量；由于降低了频移量，因此可以极大地减少校正频移量的调整工作，此外，还可以减少所要求的RF功率，等。

因此，根据本发明的磁共振成像线圈结构和应用该磁共振成像线圈结构的磁共振成像装置，可以获得如下的效果。

首先，由于至少屏蔽和发射线圈整体地形成，因此在它们之间的距离仅包含在形成过程中的公差，并不受设置在屏蔽和发射线圈之间的磁场校正垫板的公差的影响。因此，相对于在通过层叠屏蔽、磁场校正垫板和发射线圈组装的常规磁共振成像线圈结构中的在屏蔽和发射线圈之间的距离的常规公差，降低了在该屏蔽和该发射线圈之间的距离的公差。因此，相对于常规的断层图像的图象质量，可以改善所得的断层图像的图像质量；并且由于降低了频移量，因此可以极大地减少校正频移量的调整工作，此外，还可以减少所要求的RF功率。

第二，由于将磁场校正垫板形成为分成多个通常为板条形或扇形部分，并将垫板空间形成为管状腔，所以分为板条形或扇形部分的磁场校正垫板可以分别从外部周边插入到该管状腔中/从其中取出；因此，在校正主磁场的不均匀性时，可以仅替换与不均匀的空间相对应的板条形或扇形部分，因此相对于在必需将没有分开的较大的磁场校正垫板整个地插入到垫板空间/从其中取出时的工作量相比减少了工作量。

通过在附图中所示的本发明的优选实施例的描述，将会清楚本发明的进一步目的和优点。

附图概述

附图1所示为本发明的磁共振成像线圈结构。

附图2所示为应用在附图1中的磁共振成像线圈结构的垂直磁场型MRI装置，该装置是本发明的一个实施例。

附图3所示为应用固定带连接和固定的方法。

附图4所示为应用分为板条形部分的磁场校正垫板的磁共振成像线圈结构。

附图5所示为通过在导轨和导轨槽之间的摩擦力来防止板条形部分脱出的实施例。

附图的详细描述

现在参考附图详细描述根据本发明的磁共振成像线圈结构和应用该线圈结构的本发明的磁共振成像(MRI)装置的实施例。但是本发明并不限于这些实施例。

附图1所示为本发明的磁共振成像线圈结构10的一个实施例，附图2所示为应用在附图1中所示的磁共振成像线圈结构10的垂直磁场型MRI装置100的外视图，该装置是本发明的一个实施例。为给附图2所示的MRI装置100产生磁场，将本实施例的一对磁共振成像线圈结构10和10′设置在安置对象50的空间60上，该对线圈从空间60的上部和下部彼此面对。

设置在对象50之上的磁共振成像线圈结构10′与设置在对象50之下的磁共振成像线圈结构10(参见附图1)具有相同的结构，除了前者在上-下(顶-底)方向翻转以外。

在所示的磁共振成像线圈结构10中，从底部开始层叠主磁场产生磁体11、梯度磁场产生线圈12、屏蔽13、磁场校正垫板14(14a，14b，14c，…)、发射线圈16和封盖17。

屏蔽13和发射线圈16与由FRP制成的连接部分15整体地形成，该连接部分15在屏蔽13和发射线圈16之间保持恒定的距离。如图所示，磁场校正垫板14由通过径向地分为通常为扇形的磁场校正垫板而形成的6个扇形部分14a，14b，14c，…组成。扇形部分14a，14b，14c，…容纳在形成在连接部分15中的相应的管状腔15c中，每个管状腔都是与扇形部分14a，14b，14c，…具有相同形状的一个内部空间。

此外，如在附图中的箭头所示，将磁场校正垫板的扇形部分14a，14b，14c，…构造成从外周边可以插入到相应的管状腔15c中/从其中取出，以便以磁场校正垫板的多个的可替换的扇形部分中的适当的一个进行合适的替换。每个扇形部分14a，14b，14c，…的外周边表面是一种弧形面，并具有螺纹孔14x，该螺纹孔14x可以容纳通过固定环18穿过孔18a的螺钉19，该固定环将在下文中描述。

通过连接扇形部分14a，14b，14c，…的外周边表面并在扇形部分14a，14b，14c，…容纳在相应的管状腔15c中时覆盖该表面的固定环18的内周边表面，固定环18阻止磁场校正垫板的扇形部分14a，14b，14c，…从相应的管状腔15c中脱出。在与形成在扇形部分14a，14b，14c，…的外周边表面上的螺纹孔14x相对应的位置上，固定环18还具有孔18a以用于通过螺钉19将固定环18连接并固定到扇形部分14a，14b，14c，…。

在具有这种配置的本实施例的磁共振成像线圈结构10中，由于屏蔽13和发射线圈16都与连接部分15整体形成，因此在屏蔽13和发射线圈16之间的距离仅包含在形成过程中的公差并且不受设置在屏蔽13和发射线圈16之间的磁场校正垫板14的厚度的公差的影响。因此，相对于常规的公差，可以降低在屏蔽13和发射线圈16之间的距离的公差，例如，如果常规的公差为±1.0毫米，则在本实施例中的公差降低到±0.5毫米。

因此，相对于常规的断层图象的图象质量，可以改善通过作为本发明的一种实施例的MRI装置100所获得的断层图象的图象质量；并且由于公差的降低导致频移量的降低，因此可以极大地减少校正频移量的调整工作。此外，还可以降低所需的RF功率。

虽然将在附图1中所示的实施例的线圈结构10构造成应用固定环18来连接并固定磁场校正垫板的扇形部分14a，14b，14c，…，但是本发明并不限于这种实施例，如在附图3中示例性地所示，还可以将线圈结构10构造成包括6个固定带20而不是固定环18，在扇形部分14a，14b，14c，…容纳在管状腔15c中时该固定带连接并固定相邻的扇形部分(例如，14a和14b，14b和14c，等)的外周边表面。与在固定环18中一样，在与相邻的扇形部分14a，14b，14c，…的螺纹孔14x相对应的位置上，每个固定带20具有孔20x，该孔20x用于通过螺钉19由固定带20连接并固定相邻的扇形部分(14a和14b，14b和14c，等)。这种固定方法与上文所描述的实施例(附图1)具有相同的效果。

此外，磁场校正垫板14并不限于如上文所描述的分为扇形部分14a，14b，14c，…的磁场校正垫板，如附图4所示，还可以使用分为细长柱状的板条形部分14a，14b，14c，14d，…的磁场校正垫板14。在这种情况下，由于内部空间具有与板条形部分14a，14b，14c，14d，…的形状相同的形状，因此将形成在连接部分15中的管状腔15d构造成与板条形部分14a，14b，14c，14d，…相对应。这种划分的形式具有与在上文的实施例(附图1)相同的效果。

还是在板条形部分14a，14b，14c，14d，…的情况下，连接和固定的方法并不限于应用固定环18的方法，而是还可以应用在附图3中所示的固定带20进行连接和固定，或者应用如附图5所示的方法，在管状腔15c的壁上形成具有通常为□-形的横截面的突伸的导轨15y；在另一方面，在每个板条形部分14a，14b，14c，14d，…上形成与该导轨接合的导轨槽14y以在导轨15y和导轨槽14y之间建立静摩擦系数，以使板条形部分14a，14b，14c，14d，…不容易从管状腔15d中出来，由此防止板条形部分14a，14b，14c，14d，…脱出，因此不需提供专门的固定装置比如固定环18和固定带20。

在不脱离本发明的精神范围的前提下可以构造出多个不同的实施例。应该理解的是本发明并不限于在说明书中所描述的特定的实施例，而是以所附加的权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种磁共振成像线圈结构，该磁共振成像线圈结构包括按这个顺序层叠的主磁场产生磁体、梯度磁场产生线圈、屏蔽、磁场校正垫板和发射线圈，其特征在于：

至少所说的屏蔽和所说的发射线圈被整体地形成。

2.根据权利要求1所述的磁共振成像线圈结构，其中所说的磁场校正垫板可以从外周边侧插入其中/从其中取出的垫板空间形成在所说的屏蔽和所说的发射线圈之间。

3.根据权利要求2所述的磁共振成像线圈结构，其中将所说的磁场校正垫板形成为分成多个通常为板条形部分，并将所说的垫板空间形成为管状腔，从外周边侧可以将分为所说的多个板条形部分的所说的磁场校正垫板单独插入到该管状腔中/从其中取出。

4.根据权利要求2所述的磁共振成像线圈结构，其中将所说的磁场校正垫板形成为分成多个通常为扇形部分，并将所说的垫板空间形成为管状腔，从外周边侧可以将分成所说的多个扇形部分的所说的磁场校正垫板单独插入到该管状腔中/从其中取出。

5.根据权利要求1所述的磁共振成像线圈结构，由于所说的磁场校正垫板容纳在所说的垫板空间中，进一步包括用于覆盖所说的磁场校正垫板的外周边并连接和固定到所说的磁场校正垫板的外周边表面的固定环。

6.据利要求1所述的磁共振成像线圈结构，由于所说的磁场校正垫板容纳在所说的垫板空间中，进一步包括用于连接并固定所说的磁场校正垫板的相邻的分开部分的外周边表面的多个固定带。

7.根据权利要求1所述的磁共振成像线圈结构，其中通过在所说的分开部分的外部表面的至少一部分和所说的管状腔的内壁之间的摩擦力锁定所说的磁场校正垫板的每个分开部分。

8.根据权利要求1所述的磁共振成像线圈结构，其中在所说的屏蔽和所说的发射线圈之间的距离的公差最大为±0.5毫米。

9.一种磁共振成像装置，该磁共振成像装置包括根据权利要求1的两个磁共振成像线圈结构，这两个线圈结构在用于放置对象的空间上彼此面对设置。

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