[發明專利]加強的梯度線圈

無效

• 申請號: 201210027151.7
• 申請日: 2012-02-08
• 公開（公告）號: CN102636765A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: S.J.卡爾弗特
• 申請（專利權）人: 英國西門子公司
• 主分類號: G01R33/385
• 分類號: G01R33/385
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 馬永利;李家麟

技術領域

本發明涉及如在諸如MRI（磁共振成像）系統之類的成像系統中使用的圓柱形磁體系統。

背景技術

圖1示出了穿過在成像系統中使用的典型磁體系統的徑向截面。圓柱形磁體10（通常包括安裝在線圈架上或者安裝在其他機械支撐結構上的超導線圈）被定位在低溫恒溫器內，所述低溫恒溫器包括冷凍劑容器12，其包含一定數量的液體冷凍劑15（例如氦），其將所述超導磁體保持在其轉變溫度以下的溫度。所述磁體實質上是圍繞軸A-A旋轉對稱的。在本文獻中使用術語“軸向”以表明與軸A-A平行的方向，而術語“徑向”意味著與軸A-A垂直的方向。冷凍劑容器12本身是圓柱形的，其具有外部圓柱形壁12a、內部圓柱形膛（bore）管12b以及基本上呈平面狀的環形末端端蓋（在圖1中不可見）。外部真空容器（OVC）14圍繞冷凍劑容器。所述外部真空容器本身也是圓柱形的，其具有外部圓柱形壁14a、內部圓柱形膛管14b以及基本上呈平面狀的環形末端端蓋（圖1中不可見）。在OVC?12與冷凍劑容器14之間的容積內提供高真空，從而提供有效的絕熱。在所述抽空的容積內放置熱輻射屏蔽16。所述熱輻射屏蔽16通常不是完全封閉的容器，而是實質上圓柱形，其具有外部圓柱形壁16a、內部圓柱形膛管16b以及基本上呈平面狀的環形末端端蓋（圖1中不可見）。熱輻射屏蔽16用來在其到達冷凍劑容器12之前攔截從OVC?14輻射的熱量。熱輻射屏蔽16例如被主動的低溫致冷器17或者被逸出的冷凍劑蒸氣冷卻。

在替換的裝置中，所述磁體沒有被容納在冷凍劑容器內，而是通過某種其他方式而被冷卻：通過諸如冷卻回路之類的低冷凍劑庫存裝置，或者其中將低溫致冷器熱鏈接到磁體的“干式”裝置。在這些配置中，磁體上的熱負載沒有被直接存放在液體冷凍劑中，而是代替地經由連接到冷卻管道或致冷器的熱鏈接被間接移除。這樣操作的熱負載可能例如從電流斜升或梯度線圈操作得到。

OVC膛管14b的機械性能必須強并且真空密閉，以便耐受徑向和軸向二者的真空負載。在傳統上，其由不銹鋼制成。如果存在的話，冷凍劑容器膛管12b必須是強的并且能夠耐受冷凍劑容器內的冷凍劑氣體的壓力。通常其也由不銹鋼制成的。熱輻射屏蔽16的膛管16b必須不能滲透紅外輻射。其優選地是輕量級的。其通常由鋁制成。

本發明可以被應用在所有這些情況中。

為了提供成像能力，在所述超導磁體的膛內提供一組梯度線圈20。所述梯度線圈通常被布置成中空圓柱形的樹脂浸漬塊，其包含在三維中生成正交振蕩磁場梯度的線圈。

在成像規程期間，梯度線圈20生成快速振蕩的磁場，所述磁場具有通常只有幾毫秒的非常快速的上升時間。來自梯度線圈的雜散場在低溫恒溫器的金屬部件中生成渦電流，特別是在OVC、熱屏蔽和冷凍劑容器的金屬膛管14b、16b、12b以及還在磁體10的結構中生成渦電流。在OVC?14的材料中產生的渦電流將有助于針對熱輻射屏蔽16和低溫冷卻的構件（比如冷凍劑容器膛管12b、磁體線圈以及磁體線圈架10）屏蔽來自梯度線圈20的雜散場。但是，由于磁體產生的恒定背景磁場，這些渦電流會產生洛倫茲力，所述洛倫茲力徑向地并且軸向地作用，并且從而在OVC的膛管中產生機械振動。從梯度線圈組件本身的機械振動會產生另外的機械振動，這是由作用在載送較大交流電的梯度線圈組件20的導體上的洛倫茲力而引起的。梯度線圈組件的機械振動（其由作用在所述梯度線圈組件內的導體上的洛倫茲力造成）還通過膛內空氣的直接振動而引起噪聲。

在磁體10的恒定背景磁場中，這些機械振動又將在導電材料（比如熱輻射屏蔽的膛管16b或冷凍劑容器的膛管12b）中感生出次級渦電流。所述次級渦電流當然將生成磁場，其被稱作次級磁場。這些次級磁場將與成像發生干擾并且在該區域內產生機械振動和次級雜散場，所述次級雜散場比由梯度線圈產生的雜散場更大很多。所述次級雜散場還在附近的導電表面中感生出三級渦電流。這些三級渦電流又將生成三級磁場，等等。

熱輻射屏蔽16的膛管16b優選地導熱并且導電，以便為磁體提供針對梯度線圈的電磁屏蔽。

當梯度磁場的振蕩頻率接近所述膛管的共振頻率時（如典型的情況那樣）會出現特定的困難。已經知道許多具有類似直徑的同心交叉管（比如典型的MRI系統的OVC、熱輻射屏蔽和冷凍劑容器的膛管）具有類似的有效共振頻率。

當膛管的共振振動頻率對應于雜散場的振蕩頻率時，機械振動將特別強。如果OVC膛管、熱屏蔽膛管、冷凍劑容器膛管（如果存在的話）和磁體構件的共振頻率靠近，如當前磁體中的情況那樣，則各膛管表現為一個緊密耦合的振蕩器鏈，并且將出現共振帶。