[發(fā)明專利]用于磁共振成像MRI系統(tǒng)的致冷器和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310722522.8
• 申請(qǐng)日: 2013-12-24
• 公開（公告）號(hào): CN103901371A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: W.沈;T.J.黑文斯;江隆植;S.薩哈;B.J.格羅內(nèi)邁爾;V.K.莫加塔達(dá)卡拉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號(hào): G01R33/38
• 分類號(hào): G01R33/38;G01R33/387
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 葉曉勇;湯春龍

相關(guān)申請(qǐng)案的交叉引用

本申請(qǐng)案是2012年11月30日提交的第13／690,312號(hào)美國(guó)非臨時(shí)申請(qǐng)案的部分繼續(xù)申請(qǐng)案并且要求2012年11月30日提交的第13／690,312號(hào)美國(guó)非臨時(shí)申請(qǐng)案的在先申請(qǐng)優(yōu)先權(quán)，該非臨時(shí)申請(qǐng)案要求2011年12月20提交的第61／577,805號(hào)美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)案的在先申請(qǐng)優(yōu)先權(quán)，該在先申請(qǐng)的揭示內(nèi)容以引用的方式并入本說明書中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的實(shí)施例大體涉及一種磁共振成像(MRI)系統(tǒng)，且確切地說，涉及一種用于對(duì)由MRI系統(tǒng)中的機(jī)械振動(dòng)引起的磁場(chǎng)畸變進(jìn)行補(bǔ)償?shù)南到y(tǒng)和設(shè)備。

背景技術(shù)

磁共振成像(MRI)是在不需要使用x射線或其他電離輻射的情況下可以生成人體內(nèi)部的圖像的一種醫(yī)學(xué)成像方法。MRI使用強(qiáng)的磁體以形成強(qiáng)的、均勻、靜態(tài)的磁場(chǎng)(即，“主磁場(chǎng)”)。當(dāng)人體或人體的一部分置于主磁場(chǎng)中并且經(jīng)受均勻的磁場(chǎng)(極化場(chǎng)B₀)時(shí)，與組織水中的氫原子核相關(guān)聯(lián)的核自旋被極化。這表示與這些自旋相關(guān)的磁矩優(yōu)選地沿著主磁場(chǎng)方向?qū)R，從而引起沿著該軸(按照慣例為“z軸”)的較小網(wǎng)絡(luò)(net)組織的磁化。當(dāng)人體組織等物質(zhì)為組織中自旋的單個(gè)磁矩時(shí)，所述磁矩嘗試與此種極化場(chǎng)對(duì)齊，但是圍繞所述極化場(chǎng)按照任意順序以其特有的拉莫爾頻率旋進(jìn)。

MRI系統(tǒng)還包括稱為梯度線圈的部件，當(dāng)電流施加到所述梯度線圈上時(shí)，所述梯度線圈生成振幅較小、在空間上變化的磁場(chǎng)。典型地，梯度線圈經(jīng)設(shè)計(jì)以生成磁場(chǎng)分量，所述磁場(chǎng)分量沿著z軸對(duì)齊并且在沿著x、y或z軸中的一個(gè)的位置處所述磁場(chǎng)分量的振幅線性變化。梯度線圈的作用是沿著單個(gè)軸使磁場(chǎng)強(qiáng)度以及伴隨地核自旋的共振頻率產(chǎn)生較小斜坡(ramp)。具有正交軸的三個(gè)梯度線圈用于通過在身體中的每個(gè)位置處生成特征共振頻率而對(duì)MR信號(hào)進(jìn)行“空間編碼”。

射頻(RF)線圈用于在氫原子核的共振頻率處或在氫原子核的共振頻率附近生成RF能量的脈沖。RF線圈用于以受控方式將能量添加到核自旋系統(tǒng)中。如果物質(zhì)或組織經(jīng)受磁場(chǎng)(激勵(lì)場(chǎng)B₁)，所述磁場(chǎng)處于x-y平面中并且接近拉莫爾頻率，那么最終對(duì)齊的矩或“縱向磁化”M_Z可以旋轉(zhuǎn)或“傾斜”入x-y平面中以生成最終橫向的磁矩M_t。由于核自旋隨后弛豫回其靜止能量狀態(tài)(即，在激勵(lì)信號(hào)B₁終止之后)，因此核自旋會(huì)以RF信號(hào)的形式釋放出能量。此種信號(hào)由MRI系統(tǒng)檢測(cè)出并且使用計(jì)算機(jī)和已知的重建算法變換成圖像。

在使用這些信號(hào)生成圖像時(shí)，采用磁場(chǎng)梯度(G_x、G_y和G_z)。典型地，待成像的區(qū)域經(jīng)過一系列測(cè)量周期的掃描，其中這些梯度根據(jù)所用的特定定位方法變化。將所得的一組接收到的NMR信號(hào)數(shù)字化并且對(duì)其進(jìn)行處理以使用多種熟知的重建技術(shù)中的一個(gè)來重建圖像。

在MRI掃描期間，MRI系統(tǒng)經(jīng)歷由各種外源和內(nèi)源引起的機(jī)械振動(dòng)。例如，可以引起振動(dòng)的原因是：MRI系統(tǒng)的強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境和多個(gè)元件，例如，冷頭(coldhead)電機(jī)或梯度線圈(例如，由于梯度線圈的脈沖)；以及外源，例如，由附近電梯或地鐵引起的樓面振動(dòng)。此類源的機(jī)械振動(dòng)可以引起MRI系統(tǒng)內(nèi)部的其他元件的機(jī)械振動(dòng)，例如，致冷器(cryostat)隔熱罩，并且會(huì)在致冷器(例如，真空容器、隔熱罩、氦容器)中的導(dǎo)電材料中引起渦流。此類振動(dòng)使得在MRI系統(tǒng)的金屬結(jié)構(gòu)上引起渦流。所述渦流引起疊加在由MR系統(tǒng)產(chǎn)生的原始均勻磁場(chǎng)上的磁場(chǎng)，這樣會(huì)對(duì)磁場(chǎng)均勻性產(chǎn)生不利影響、在圖像上產(chǎn)生偽影(artifact)并且降低圖像質(zhì)量。主磁場(chǎng)越強(qiáng)，則引起的渦流會(huì)越大，因此磁場(chǎng)畸變?cè)絿?yán)重。

已嘗試通過以下方法來減少M(fèi)R系統(tǒng)中的渦流形成：使用軟件補(bǔ)償模型、提供振動(dòng)隔離墊板或者將磁體結(jié)構(gòu)的懸置系統(tǒng)和部件設(shè)計(jì)成具有較大剛度以抵抗振動(dòng)。然而，此類方法不可能充分減少引起的渦流。此類方法還會(huì)增加MR系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性，并且增加圖像重建過程的計(jì)算復(fù)雜性。

需要提供一種系統(tǒng)和設(shè)備，其用以被動(dòng)地(例如，自動(dòng)地)消除或減少由機(jī)械振動(dòng)引起的渦流所造成的磁場(chǎng)畸變。

發(fā)明內(nèi)容