CN210323334U - 一种核磁共振成像装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种核磁共振成像装置，至少包括超导磁体以及安装在所述超导磁体内的梯度线圈组件，所述超导磁体的内壁和/或所述梯度线圈组件的外壁设置有用于调节磁场均匀度的匀场部，所述匀场部至少包括按照能够环绕所述超导磁体的轴心形成闭合曲线的第一线圈以及按照能够形成闭合曲线且部分环绕所述超导磁体的轴心的第二线圈。本实用新型提供的核磁共振成像装置通过第一线圈组、第二线圈组和第三线圈组产生的彼此相互垂直的磁场，能够对超导磁体产生的球形磁场的各个方向进行调节，从而实现调节超导磁体产生的内磁场均匀度的功能。
Description
技术领域
本实用新型涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种核磁共振成像装置。
背景技术
核磁共振在医学上应用广泛，其基本原理是利用磁体产生均匀的强磁场，在由梯度线圈产生特定的梯度场的配合下，将诊断对象体内的氢原子极化，然后由射频线圈发射无线电射频脉冲激发氢原子核，引起共振并吸收能量。在停止射频脉冲后，氢原子核按特定频率发出电信号，将吸收的能量释放出来，被体外的接收器收录，经电子计算机处理后获得图像。
中国专利(公开号为CN206223952U)公开了一种磁共振成像设备及系统，包括超导磁体、梯度线圈组件，所述超磁体具有沿轴向延伸的收容腔，所述梯度线圈组件安装在所述收容腔内，且所述梯度线圈组件的内侧为沿轴向延伸的扫描腔，所述梯度线圈组件包括梯度线圈以及位于梯度线圈外侧的屏蔽层，所述梯度线圈与屏蔽层相结合，且所述梯度线圈与屏蔽层之间具有沿轴向延伸的空腔。但是，该专利公开的磁共振成像设备及系统没有考虑到需要对检测区域内的基础静磁场的均匀度进行调节的问题。由于核磁共振成像的要求，需要磁体提供均匀度尽可能高的强磁场。尽管在磁体的设计阶段可以通过对磁体的极面形状进行优化来提高磁场的均匀度，但是在磁体的加工和装配阶段不可避免的会出现误差，因此需要利用垫补等技术对磁场进行有源或无源的补偿，以提高磁体产生磁场的均匀度。
实用新型内容
针对现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种核磁共振成像装置，至少包括超导磁体以及安装在所述超导磁体内的梯度线圈组件。所述超导磁体的内壁和/或所述梯度线圈组件的外壁设置有用于调节磁场均匀度的匀场部。所述匀场部至少包括按照能够环绕所述超导磁体的轴心形成闭合曲线的第一线圈以及按照能够形成闭合曲线且部分环绕所述超导磁体的轴心的第二线圈。
根据一种优选实施方式，若干所述第二线圈按照沿所述超导磁体的周向方向以间隔分布的方式设置以形成至少一个缺口。若干所述第一线圈按照沿所述超导磁体的轴向方向间隔排布的方式组成产生磁场方向为所述超导磁体的轴心方向的磁场的第一线圈组。
根据一种优选实施方式，在两个所述第二线圈按照沿所述超导磁体的周向方向以间隔分布的方式设置的情况下，两个所述第二线圈按照关于所述超导磁体的轴心呈中心对称的方式设置。两个所述第二线圈按照彼此电流方向相反的方式组成产生磁场方向位于垂直于所述超导磁体的轴心的平面内的第二线圈组。
根据一种优选实施方式，所述匀场部还设置有与所述第二线圈组结构相同的第三线圈组。所述第三线圈组按照使得所述第三线圈组产生的磁场方向垂直于所述第二线圈组产生的磁场方向的方式设置。
根据一种优选实施方式，所述第一线圈组、第二线圈组和第三线圈组按照沿所述超导磁体的径向方向以彼此相互套叠的方式设置。或者所述第一线圈组、第二线圈组以及第三线圈组位于同一平面内。所述第二线圈组和第三线圈组以彼此相互间隔的方式设置于所述第一线圈组中的任意两个第一线圈之间。
根据一种优选实施方式，所述匀场部还包括用于安装所述第一线圈和第二线圈的支架。所述支架按照可拆卸的方式套设于所述超导磁体的内壁和/ 或所述梯度线圈组件的外壁。
根据一种优选实施方式，在第一线圈组、第二线圈组和第三线圈组按照沿所述超导磁体的径向方向以彼此相互套叠的方式设置的情况下，所述支架设置有能够分别放置所述第一线圈组的第一安装层、放置所述第二线圈组的第二安装层和放置所述第三线圈组的第三安装层。
根据一种优选实施方式，所述第一安装层、第二安装层以及第三安装层内设置有用于使得所述第一线圈和第二线圈处于超导状态的液氦。
根据一种优选实施方式，所述支架还设置有用于以避免线圈与外界进行热量交换的真空层。所述真空层分别设置在第一安装层与所述第二安装层之间、所述第二安装层与所述第三安装层之间。
根据一种优选实施方式，所述超导磁体的内壁和/或线圈组件的外壁与所述支架之间设置有屏蔽线圈上的电流带来的噪声的屏蔽层。
本实用新型的有益效果是：本实用新型通过第一线圈组、第二线圈组和第三线圈组产生的彼此相互垂直的磁场，能够对超导磁体产生的球形磁场的各个方向进行调节，从而实现调节超导磁体产生的内磁场均匀度的功能。
附图说明
图1是本实用新型的一种优选实施例的整体结构示意图；
图2是本实用新型的一种优选实施例的线圈排布示意图；和
图3是本实用新型的一种优选是实力的支架结构示意图。
附图标记列表
1：超导磁体 2：梯度线圈组件 3：匀场部
4：第一线圈组 5：第二线圈组 6：第三线圈组
7：屏蔽层 31：第一线圈 32：第二线圈
33：支架 321：缺口 332：第一安装层
333：第二安装层 334：第三安装层 335：真空层
具体实施方式
如图1所示，本实用新型提供了一种核磁共振成像装置，至少包括超导磁体1以及安装在超导磁体1内的梯度线圈组件2。优选地，超导磁体是在接近绝对零度的超低温的条件下，电流通过时的电阻为零。超导磁体的材料可以是钛、钒、铬、铁、镍等金属。超导磁体1呈圆柱体，如图1所示。梯度线圈组件2呈圆柱型。优选地，梯度线圈组件2至少包括梯度线圈和圆柱体。梯度线圈缠绕在圆柱体的内壁或外壁。圆柱体与超导磁体1同轴。圆柱体的半径小于超导磁体1的半径。
优选地，超导磁体1的内壁和/或梯度线圈组件2的外壁设置有用于调节磁场均匀度的匀场部3。优选地，根据材料的物理特性，在磁场内放置铁磁材料可改变其所处位置周围空间的磁场分布。根据铁磁材料的这种特性，在超导磁体1的内壁或者是梯度线圈组件2的外壁设置铁磁材料，能够改变局部空间的磁场分布，从而实现调节检测区域的内磁场均匀度的功能。优选地，铁磁材料可以是钛、钒、铬、铁、镍等金属制作的线圈。
优选地，匀场部3至少包括按照能够环绕超导磁体1的轴心形成闭合曲线的第一线圈31以及按照能够形成闭合曲线且部分环绕超导磁体1的轴心的第二线圈32。优选地，第一线圈31环绕超导磁体1的轴心形成闭合曲线。例如，第一线圈31环绕在梯度线圈组件2的外壁上，如图2所示。第一线圈31呈圆环形。第一线圈31的圆心在梯度线圈组件2的轴线上。第一线圈31也可以设置在超导磁体1的内壁上。第二线圈32是闭合的曲线。第二线圈32部分环绕在梯度线圈组件2的外壁上，如图2所示。第二线圈32 也可以设置在超导磁体1的内壁上。优选地，第一线圈31和第二线圈32 可以是钛、钒、铬、铁、镍等金属制作的超导线圈。优选地，第一线圈31 设置在梯度线圈组件2的外壁上。第二线圈32设置在超导磁体1的内壁上。或者是，第一线圈31设置在超导磁体1的内壁上。第二线圈32设置在梯度线圈组件2的外壁上。优选地，第一线圈31产生的磁场是沿着梯度线圈组件2的轴向方向。两个第二线圈32中心对称分布且电流方向相反的情况下，会产生垂直于梯度线圈组件2的轴向的方向的磁场。优选地，转动两个第二线圈32至90°，能够改变第二线圈32产生的磁场方向。此时，两个第二线圈32产生的磁场方向同时垂直于第一线圈31产生的磁场方向，也垂直于此前未转动的两个第二线圈32的磁场方向。通过该设置方式，匀场部3能够产生3个方向彼此相互垂直的磁场，从而调整超导磁体1和梯度线圈组件2产生的球形磁场的均匀性。
根据一种优选实施方式，若干第二线圈32按照沿超导磁体1的周向方向以间隔分布的方式设置以形成至少一个缺口321。若干第一线圈31按照沿超导磁体1的轴向方向间隔排布的方式组成产生磁场方向为超导磁体1的轴心方向的磁场的第一线圈组4。优选地，由于超导磁体1与梯度线圈组件 2的轴心相同，因此，超导磁体1的周向也是梯度线圈组件2的周向方向。优选地，若干第二线圈32以及若干第一线圈31可以设置在梯度线圈组件2 的外壁上。优选地，两个第二线圈32形成的缺口321，如图2所示。优选地额，第一线圈组4可以是由两个第一线圈31组成的。两个第一线圈31 间隔排布形成的第一线圈组4，如图2所示。
根据一种优选实施方式，在两个第二线圈32按照沿超导磁体1的周向方向以间隔分布的方式设置的情况下，两个第二线圈32按照关于超导磁体 1的轴心呈中心对称的方式设置。两个第二线圈32按照彼此电流方向相反的方式组成产生磁场方向位于垂直于超导磁体1的轴心的平面内的第二线圈组5。优选地，两个第二线圈32中心对称以及电流方向相反。通过该设置方式，两个第二线圈32能够产生相同方向的磁场。该磁场方向垂直于梯度线圈组件2的轴心。
根据一种优选实施方式，匀场部3还设置有与第二线圈组5结构相同的第三线圈组6。第三线圈组6按照使得第三线圈组6产生的磁场方向垂直于第二线圈组5产生的磁场方向的方式设置。优选地，第三线圈组6是第二线圈组5绕梯度线圈组件2顺时针或逆时针转动90°形成的。通过该方式，第二线圈组5转动90°后，会产生与原来磁场方向相互垂直的磁场。
根据一种优选实施方式，第一线圈组4、第二线圈组5和第三线圈组6 按照沿超导磁体1的径向方向以彼此相互套叠的方式设置。或者第一线圈组 4、第二线圈组5以及第三线圈组6位于同一平面内。第二线圈组5和第三线圈组6以彼此相互间隔的方式设置于第一线圈组4中的任意两个第一线圈31之间。优选地，如图2所示，第一线圈组4、第二线圈组5以及第三线圈组6位于同一平面内。第二线圈组5与第三线圈组6彼此相互间隔。第二线圈组5与第三线圈组6，位于第一线圈组4的两个第一线圈31之间。优选地，第一线圈组4、第二线圈组5和第三线圈组6也可以叠加的设置在梯度线圈组件2的外壁上。例如，第一线圈组4紧贴在梯度线圈组件2的外壁上，第二线圈组5叠加在第一线圈组4之上，第三线圈组6叠加在第二线圈组5之上。
根据一种优选实施方式，匀场部3还包括用于安装第一线圈31和第二线圈32的支架33。支架33按照可拆卸的方式套设于超导磁体1的内壁和 /或梯度线圈组件2的外壁。优选地，可拆卸的方式可以是螺纹连接或者卡扣连接。优选地，支架33可以是圆环式的环氧树脂支架，紧贴在梯度线圈组件2的外壁上，如图3所示。
根据一种优选实施方式，在第一线圈组4、第二线圈组5和第三线圈组 6按照沿超导磁体1的径向方向以彼此相互套叠的方式设置的情况下，支架 33设置有能够分别放置第一线圈组4的第一安装层332、放置第二线圈组 5的第二安装层333和放置第三线圈组6的第三安装层334。优选地，第一安装层332、第二安装层333以及第三安装层334均采用环氧树脂制作。优选地，第一安装层332、第二安装层333以及第三安装层334是一体成型制作的。
根据一种优选实施方式，支架33还设置有用于以避免线圈与外界进行热量交换的真空层335。真空层335分别设置在第一安装层332与第二安装层333之间、第二安装层与第三安装层334之间。优选地，真空层335 的真空度应小于1.0×10-2Pa。
根据一种优选实施方式，超导磁体1的内壁和/或线圈组件2的外壁与支架33之间设置有屏蔽线圈上的电流带来的噪声的屏蔽层7。优选地，屏蔽层7可以采用半导电的片材料制作，例如，浸渍石墨的晶体硅。优选地，屏蔽层7可以通过螺纹连接或卡扣连接的方式设置在超导磁体1的内壁和/ 或线圈组件2的外壁。优选地，支架33可以通过螺纹连接或卡扣连接的方式与贴装在屏蔽层7的外壁。
根据一种优选实施方式，第一安装层332、第二安装层333以及第三安装层334内设置有用于使得第一线圈31和第二线圈32处于超导状态的液氦。优选地，超导线圈工作在超导的状态下，即浸入液氦时，电阻为零，没有损耗，只要维持超导态不变，电流将永远流动下去。因此，第一线圈31 和第二线圈32的电流一经确定就高度稳定，且不消耗电能。因此通过调节电流的大小和极性来改变第一线圈组4、第二线圈组5和第三线圈组6的磁场，使得超导磁体1和梯度线圈组件2产生均匀的球形强磁场，以便后续的成像。例如，通过调节电流的大小，可以改变线圈产生的磁场的大小。通过改变电流的方向，即与原电流方向相反，可以改变产生的磁场的极性，即与原来的磁场方向反向。
为了便于理解，将本实用新型的工作原理进行论述。
核磁共振基本原理是利用超导磁体1产生均匀的强磁场，在由梯度线圈组件2产生特定的梯度场的配合下，将诊断对象体内的氢原子极化，然后由射频线圈发射无线电射频脉冲激发氢原子核，引起共振并吸收能量。在停止射频脉冲后，氢原子核按特定频率发出电信号，将吸收的能量释放出来，被体外的接收器收录，经电子计算机处理后获得图像。因此，超导磁体1产生的均匀的强磁场是成像的关键。本实用新型利用线圈可以产生不同方向磁场的原理，将第一线圈组4、第二线圈组5和第三线圈组6设置在超导磁体1 的内壁或者梯度线圈组件2的外壁上，通过第一线圈组4产生的轴向的磁场、第二线圈组5产生的垂直于轴向的磁场以及第三线圈组6产生的同时垂直于前两者的磁场方向的磁场，对超导磁体1产生的球形强磁场的均匀度进行调节，保证球形磁场的均匀度。
需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本实用新型公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本实用新型的公开范围并落入本实用新型的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本实用新型说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本实用新型的保护范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种核磁共振成像装置，至少包括超导磁体(1)以及安装在所述超导磁体(1)内的梯度线圈组件(2)，其特征在于，所述超导磁体(1)的内壁和/或所述梯度线圈组件(2)的外壁设置有用于调节磁场均匀度的匀场部(3)，其中，
所述匀场部(3)至少包括按照能够环绕所述超导磁体(1)的轴心形成闭合曲线的第一线圈(31)以及按照能够形成闭合曲线且部分环绕所述超导磁体(1)的轴心的第二线圈(32)。
2.根据权利要求1所述的核磁共振成像装置，其特征在于，若干所述第二线圈(32)按照沿所述超导磁体(1)的周向方向以间隔分布的方式设置以形成至少一个缺口(321)，并且若干所述第一线圈(31)按照沿所述超导磁体(1)的轴向方向间隔排布的方式组成产生磁场方向为所述超导磁体(1)的轴心方向的磁场的第一线圈组(4)。
3.根据权利要求2所述的核磁共振成像装置，其特征在于，在两个所述第二线圈(32)按照沿所述超导磁体(1)的周向方向以间隔分布的方式设置的情况下，两个所述第二线圈(32)按照关于所述超导磁体(1)的轴心呈中心对称的方式设置，并且两个所述第二线圈(32)按照彼此电流方向相反的方式组成产生磁场方向位于垂直于所述超导磁体(1)的轴心的平面内的第二线圈组(5)。
4.根据权利要求3所述的核磁共振成像装置，其特征在于，所述匀场部(3)还设置有与所述第二线圈组(5)结构相同的第三线圈组(6)，并且所述第三线圈组(6)按照使得所述第三线圈组(6)产生的磁场方向垂直于所述第二线圈组(5)产生的磁场方向的方式设置。
5.根据权利要求4所述的核磁共振成像装置，其特征在于，所述第一线圈组(4)、第二线圈组(5)和第三线圈组(6)按照沿所述超导磁体(1) 的径向方向以彼此相互套叠的方式设置，或者
所述第一线圈组(4)、第二线圈组(5)以及第三线圈组(6)位于同一平面内，并且所述第二线圈组(5)和第三线圈组(6)以彼此相互间隔的方式设置于所述第一线圈组(4)中的任意两个第一线圈(31)之间。
6.根据权利要求5所述的核磁共振成像装置，其特征在于，所述匀场部(3)还包括用于安装所述第一线圈(31)和第二线圈(32)的支架(33)，所述支架(33)按照可拆卸的方式套设于所述超导磁体(1)的内壁和/或所述梯度线圈组件(2)的外壁。
7.根据权利要求6所述的核磁共振成像装置，其特征在于，在第一线圈组(4)、第二线圈组(5)和第三线圈组(6)按照沿所述超导磁体(1)的径向方向以彼此相互套叠的方式设置的情况下，所述支架(33)设置有能够分别放置所述第一线圈组(4)的第一安装层(332)、放置所述第二线圈组(5)的第二安装层(333)和放置所述第三线圈组(6)的第三安装层(334)。
8.根据权利要求7所述的核磁共振成像装置，其特征在于，所述第一安装层(332)、第二安装层(333)以及第三安装层(334)内设置有用于使得所述第一线圈(31)和第二线圈(32)处于超导状态的液氦。
9.根据权利要求8所述的核磁共振成像装置，其特征在于，所述支架(33)还设置有用于以避免线圈与外界进行热量交换的真空层(335)，所述真空层(335)分别设置在第一安装层(332)与所述第二安装层(333)之间、所述第二安装层与所述第三安装层(334)之间。
10.根据权利要求9所述的核磁共振成像装置，其特征在于，所述超导磁体(1)的内壁和/或线圈组件(2)的外壁与所述支架(33)之间设置有屏蔽线圈上的电流带来的噪声的屏蔽层(7)。
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| CN112700942A (zh) * | 2020-12-16 | 2021-04-23 | 苏州大学 | 电磁场平台及具有其的控制系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20200414 |