CN1957844A - 可运输的磁共振成像(mri)系统 - Google Patents

可运输的磁共振成像(mri)系统 Download PDF

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Abstract

一种包括安放有被冷却的设备的制冷剂容器的MRI或NMR成像系统，所述系统被安放在可运输的集装箱内，所述集装箱被分成至少三个部分。第一部分当要求操作该被冷却的设备时为操作者提供座位和接入设备。第二部分安放有制冷剂容器。第三部分安放有为操作被冷却的设备所需的辅助设备，但无需操作者为操作该设备而接近辅助设备。还提供一种包括外部真空罐的低温箱，该低温箱本身安放有用于容纳被冷却的设备的制冷剂容器，其中制冷剂容器和外部真空罐之间的空间被抽空。外部真空罐的形式是至少一部分标准装运集装箱。

Description

可运输的磁共振成像(MRI)系统
技术领域
本发明涉及核磁共振(NMR)成像(或磁共振成像(MRI))的系统。特别地，本发明涉及这样的系统，该系统被设置来在基本上工作的条件下被运输，并且被设置来一到达计划的安装地点就可迅速地使用。
背景技术
已知核磁共振(NMR)成像(或磁共振成像(MRI))的系统提供有价值的帮助诊断和治疗各种病况的信息。然而，这样的设备购置起来很昂贵，很大又很重，而且当前的安装方法花费大又相对持久。
发明内容
本发明的目的是提供可简捷配置并可迅速进入工作状态的核磁共振(NMR)成像(或磁共振成像(MRI))的系统。本发明的系统被认为在紧急或在有限时段需要核磁共振(NMR)成像(或磁共振成像(MRI))系统的情况下特别有用。本发明的系统的减少的运输和安装成本会减少使用这样的系统的成本。
本发明的系统能容易地通过任何方便的运输方式在世界各地被运输，并且甚至能被空运到遥远的地区或遭受到自然或人为灾难的那些地区。
因此，本发明提供便携式的MRI或NMR成像系统，该系统包括具有成像区的成像磁体，所述系统被安放在可运输的集装箱内。该集装箱被分成至少三个部分：第一部分，其在要求操作成像磁体时为操作者提供座位和接入设备；以及第二部分，其安放有成像磁体；第三部分，其安放有为操作成像磁体所需的辅助设备，但不需要操作者为操作成像磁体而接近该辅助设备，提供从第一部分到磁体的成像区的入口。
本发明还提供包括外部真空罐的低温箱，该低温箱本身安放有用于容纳被冷却的设备的制冷剂容器。其中，制冷剂容器和该外部真空罐之间的空间被抽空。外部真空罐的形式是至少一部分标准装运集装箱。
附图说明
根据考虑下面结合附图的只作为例子给出的其某些实施例的描述，本发明的上述和其它的目的、特征和优点会更为显而易见，其中：
图1示意地示出传统的NMR或MRI系统的主要部件；
图2示意地示出根据本发明的实施例的NMR或MRI系统的轴向截面；
图3示意地示出图2的NMR或MRI系统沿线III-III的剖面；以及
图4示出放大的部分图2，表示图2的系统的中央部分的轴向截面。
具体实施方式
图1示意地示出核磁共振(NMR)成像(或磁共振成像(MRI))的系统的主要部件。低温箱包括外部真空罐10，该外部真空罐10含有低温容器12。该低温容器12安放有液体制冷剂14和超导磁体16，该超导磁体16被冷却到液体制冷剂的沸点。为了阻止热量流入到制冷剂容器中和阻止通过操作超导磁体而在制冷剂容器内产生的任何热量，设置低温制冷器18。众所周知，该系统会包括多个电磁线圈，用于产生均匀的成像场、梯度场和高频射频场。也可设置屏蔽和其他线圈。为了为放置用于成像的患者而提供到成像区的入口，设置中央患者膛40。为了减少由于来自外部真空罐10的辐射而流入到制冷剂容器12中的热量，设置热辐射屏蔽20。
一般应用控制计算机22来控制在各种电磁线圈中流动的电流以及接收和处理图像数据。操作者24操作该计算机。也可提供控制系统26(一般是电子系统)和其它设备，其它设备诸如气体压缩机28、电力电源、用于冷却压缩机的冷却装置29以及可能还有其他设备。
图2示出本发明的实施例的轴向截面，其包括被安放在集装箱30内的MRI系统，该集装箱具有与标准装运集装箱的尺寸相同的尺寸。这样的装运集装箱在世界各处是常见的，并且为所有形式的货物都提供了方便的存储和运输集装箱。这些集装箱可单独地被装载在载货汽车或铁路车辆上，或者可大批地被装载在货船上。这些集装箱可以被装入飞机货舱空运运输。这些集装箱一般可被设置为20英尺(6.1米)或40英尺(12.2米)的标准长度。这些集装箱一般由被安装在钢构件框架上的波形钢板构成。被用于本发明的装运集装箱可以是这样的一般集装箱，或者可以是专门设计和构造的集装箱，这些专门设计和构造的集装箱满足这样的标准装运集装箱的外部尺寸和其他要求的特性的标准，同时提供本发明所要求的如机械强度等的特定特性。
如图2中所示，该集装箱30可被分成三个不同的区域32、34、36。
第一区域32(可方便地被称为计算机区)优先地安放有计算机22和为操作者24提供座位。该区域还接入NMR或MRI系统的磁体的患者膛40。在该计算机区内，容纳患者38，以准备成像，并且把患者放入患者膛40中。操作者24操作计算机22，以保证正确操作该系统以获得对患者38可能正遭受的任何病况的诊断或治疗有用的图像。
第二区域34(可方便地被称为MRI区)安放有MRI磁体16本身。该磁体一般为中央患者膛40沿集装箱30的长轴设置的螺线管磁体。其他方向在磁体和集装箱的机械尺寸范围内当然是可能的。该区域将在下面更详细地被描述。优选地提供“观察”盖来覆盖隔板43(和患者膛40的内部)，以便改善从操作者24和患者38看来的MRI系统的美学外观。
第三区域36(可方便地被称为舱区)包括剩余的设备，诸如包括电源、气体压缩机、该压缩机的冷却器、燃油箱、气体箱和水箱(在MRI系统工作期间无需操作者24接近的设备)。
图3和图4更详细地示出本发明的某个实施例的MRI区34。根据本发明的这个实施例，集装箱30容纳MRI区34的部分(包括该集装箱壁和合适的密封隔板42、43)形成包围制冷剂容器的外部真空罐。密封隔板42、43提供封闭的真空罐。该集装箱30的壁和隔板42、43由导电材料(诸如钢)制成。这用来提供磁体免受外部干扰影响的磁和射频屏蔽，以及用来限制磁场从MRI系统泄漏到集装箱30外。
如图3中所示，由集装箱30的材料所提供的磁屏蔽比在传统MRI安装中一般应用的磁屏蔽更靠近。可能需要调整MRI磁体的设计，以便考虑该磁屏蔽的靠近。热辐射屏蔽20被放置在集装箱的壁和制冷剂容器之间以及制冷剂容器和患者膛40之间，以便防止由来自集装箱30的壁的热辐射而引起的热量流入。为了稳定和可能进一步限制由来自集装箱的壁的辐射而引起的热流入率，优选地在MRI区的壁和隔板的内表面或外表面上设置隔热罩47。
通过将集装箱壁和隔板用作低温箱的外部真空罐，可以把支承磁体16和制冷剂容器12的悬架部件44设计成最大可能长度，该最大可能长度比相同尺寸的同心圆筒形外部真空罐10的情况更长。与传统悬架部件相比，这样的细长悬架部件提供增加的热阻，从而减小由经悬架元件传导而到制冷剂容器的热量流入率。
如图3中所示，可以安装低温制冷器和维修转台(serviceturret)46，以便可从集装箱外部来接入。这使得系统的维修相当地更容易。与为具有传统的同轴圆筒形外部真空罐10的MRI系统所设置的颈管相比，可以把安放有低温制冷器和为维修而提供到制冷剂容器的入口的系统的颈管48加长。与传统的颈管相比，这用来设置增加的热阻，从而减小由经颈管传导而到制冷剂容器的热量流入率。
有利的是，在集装箱30的本体中设置凹槽，以便以低温制冷器和维修转台46不明显地凸出集装箱30的尺寸以外的方式来容纳该低温制冷器和维修转台46。
图4示出为保持制冷剂容器12和保持热辐射屏蔽而提供的支承构件44。为清楚起见，在图中未示出所有部件。典型的超导线圈50的布置也示意性地被示在图4中。
可以把磁体安装在集装箱内的抗振座上，或者可以把整个集装箱30安装在抗振座上。通过为整个集装箱设置抗振座，也可能防止建筑物内地板传播的振动有害地影响由MRI系统在工作时产生的图像。
根据本发明的MRI或NMR系统可以用两种主要布置来应用：移动配置和现场配置。
在移动配置中，MRI系统一般由载货汽车运输到临时场所，在所需时段以基本上独立的方式工作，并然后被运输到下一个临时场所。通过在停留期间在医院/诊所场地卸下该系统，或通过把载货汽车稳定下来后再在载货汽车上操作该系统，可以提供低成本的MRI服务。有利的是，集装箱在载货汽车上时和/或在卸下时就可被安装在抗振座上。
当以现场配置应用时，本发明的MRI系统作为要被装入新的或现有的建筑物中的模块部件被运送。本发明这样安装的优点是，现场安装时间会大大减少，并且磁体和其辅助设备之间的接线已被连接和测试。系统可以被运送、安装在适当场所，被连接到电源和制冷剂源以及准备好在运送后很快就可以使用。有利的是，集装箱在安装时就可被安装在抗振座上。
在设计根据本发明的MRI系统期间需要仔细考虑集装箱30内的设备分布，以便提供运输期间集装箱的安全起重。如果系统要由商业货运服务发送，这是特别重要的，商业货运服务的操作员不知道该集装箱的内含物。
为了假设MRI磁体在到达其目的地时处在其工作温度，制冷剂容器应该充满大量的液体制冷剂：足够在最长的预计运输时间期间保持磁体处在工作温度以及足够在移动系统的配置时间期间保持工作温度，因为可能很难保证用于在配置现场装满液体制冷剂源。一旦使用，低温制冷器将冷却系统，从而减少或消除制冷剂蒸发。
在优选的实施例中，本发明的便携式MRI或NMR系统被设置有发电机、气体压缩机和合适的冷却设备，使得当系统处在运送状态时就可以操作低温制冷器，借此减少或消除制冷剂蒸发。
虽然已经特别参照MRI系统说明了本发明，但本发明可有益地被用于任何需要某部分低温冷却的系统、特别是医疗系统。同样地，虽然已经参照包括通过浸于制冷剂容器来冷却的磁体的系统说明了本发明，但本发明可被用于用其他方法冷却的磁体，或甚至被用于无需冷却的磁体。这样的替换方案落入一个或多个所附权利要求的范围内。
标准装运集装箱可以在包括下述最普通大小的大小范围中得到。这些大小由ISO(国际标准化组织)来规定。
以若干ISO标准配置来设计装运集装箱。货物运输业中使用最多的装运集装箱被认为是20英尺的装运集装箱和40英尺的装运集装箱，它们总共占现有装运集装箱总数的约80-90％。
下列装运集装箱大小是业界标准，然而装运集装箱大小的小变化也可能出现，这取决于使用哪些航线。特别是在美国，其他标准大小包括45英尺(13.7米)、48英尺(14.6米)和53英尺(16.2米)。
                       标准集装箱外部尺寸
  (10英尺)   (20英尺)   (30英尺)   (40英尺)
  集装箱长度   3.05米   6.06米   9.12米   12.19米
  集装箱宽度   2.44米   2.44米   2.44米   2.44米
  集装箱高度：
  》标准   2.59米   2.59米   2.59米   2.59米
  》超高   2.89米   2.89米   2.89米   2.89米
                            标准集装箱内部尺寸
  内部长度   2.80米   5.87米   8.93米   12.00米
  内部宽度   2.33米   2.33米   2.33米   2.33米
  内部高度：
  》标准   2.35米   2.35米   2.35米   2.35米
  》超高   2.65米   2.65米   2.65米   2.65米
  端门口宽度   按需要   2.28米   2.28米   2.28米
  端门口高度：
  》标准   按需要   2.26米   2.26米   2.26米
  》超高   按需要   2.56米   2.56米   2.56米
  占地面积   6.69平方米   13.93平方米   21.09平方米   28.33平方米
  容量：
  》标准   15.89立方米   32.85立方米   49.84立方米   66.83立方米
  》超高   17.84立方米   37.09立方米   56.21立方米   75.32立方米
  重量   1.52吨   2.23吨   2.84吨   3.35吨

Claims (12)

1.一种包括具有成像区的成像磁体(16)的便携式MRI或NMR成像系统，所述系统被安放在可运输的集装箱(30)内，所述集装箱被分成至少三个部分：
-第一部分(32)，当要求操作成像磁体时为操作者(24)提供座位和接入设备(22)；以及
-第二部分(34)，安放有成像磁体；
-第三部分(36)，安放有为操作成像磁体所需的辅助设备，但无需操作者为操作成像磁体而接入该辅助设备，
提供从第一部分到磁体的成像区的入口。
2.按照权利要求1所述的便携式MRI或NMR成像系统，其中，可运输的集装箱的第二部分(34)形成外部真空罐，该外部真空罐本身安放有用于容纳成像磁体的制冷剂容器(12)，其中制冷剂容器和该外部真空罐之间的空间被抽空。
3.按照权利要求1所述的便携式MRI或NMR成像系统，其中，可运输的集装箱的形式是标准装运集装箱，而安放有成像磁体的第二部分形成按照权利要求2所述的低温箱，该低温箱具有至少一个密封隔板，该密封隔板将第一部分与第二部分和第三部分隔开。
4.按照权利要求1或3所述的便携式MRI或NMR成像系统，其中，成像磁体包括被冷却到其转换温度以下的温度的超导磁体。
5.按照权利要求1、3和4中任一权利要求所述的便携式MRI或NMR成像系统，其中，便携式集装箱的壁由导电材料构成，而且如果有隔板，则隔板也由导电材料构成，借此提供成像磁体的磁屏蔽。
6.按照权利要求1、3-5中任一权利要求所述的便携式MRI或NMR成像系统，其中，在第二部分的壁的内表面或外表面上设置隔热罩(47)。
7.按照权利要求3或从属于权利要求3的任一权利要求所述的便携式MRI或NMR成像系统，其中，支承成像磁体的悬架部件(44)朝向第二部分的拐角安装，借此这样的悬架部件的长度比相同尺寸的同心圆筒形外部真空罐(10)的情况长。
8.按照权利要求4或从属于权利要求4的任一权利要求所述的便携式MRI或NMR成像系统，其中，通过浸入制冷剂容器(12)内的液体制冷剂(14)来冷却成像磁体，该制冷剂容器配备有低温制冷器和维修转台(46)，该低温制冷器和维修转台(46)被安装，以便可从集装箱外部来接入。
9.按照权利要求8所述的便携式MRI或NMR成像系统，其中，在集装箱的本体中设置凹槽，以便以低温制冷器和维修转台不明显地突出集装箱尺寸以外的方式来容纳该低温制冷器和维修转台。
10.按照权利要求1、3-9中任一权利要求所述的便携式MRI或NMR成像系统，其中，成像磁体被支承在集装箱内的抗振座上。
11.按照权利要求1、3-10中任一权利要求所述的便携式MRI或NMR成像系统，其中，集装箱被安装在抗振座上。
12.一种包括外部真空罐的低温箱(30)，该低温箱(30)本身安放有用于容纳被冷却的设备的制冷剂容器(12)，其中，制冷剂容器和外部真空罐之间的空间被抽空，其特征在于，该外部真空罐的形式是至少一部分标准装运集装箱。
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