[發(fā)明專利]開放式自屏蔽磁共振成像超導(dǎo)磁體

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611241821.X
• 申請(qǐng)日: 2016-12-29
• 公開（公告）號(hào): CN106782998A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李毅;胡洋;王秋良;朱旭晨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院電工研究所
• 主分類號(hào): H01F6/06
• 分類號(hào): H01F6/06;G01R33/3815
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司11251
• 代理人: 關(guān)玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于磁共振全身成像領(lǐng)域的超導(dǎo)磁體，特別涉及一種開放式自屏蔽型超導(dǎo)磁體。

背景技術(shù)

磁場(chǎng)均勻度是核磁共振成像(MRI)系統(tǒng)中最為重要的指標(biāo)之一，其大小反映了MRI系統(tǒng)中磁體性能的優(yōu)劣。一般要求在可容納人體寬度的40cm球域成像空間內(nèi)磁場(chǎng)的峰峰值不均勻度應(yīng)小于10ppm(百萬分之一)。通過設(shè)計(jì)具有較高均勻度的磁體以及使用勻場(chǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)高均勻度磁場(chǎng)，如鐵片勻場(chǎng)、室溫線圈勻場(chǎng)、低溫線圈勻場(chǎng)等。

一般的核磁成像磁體為管道形，可以提供較高的磁場(chǎng)均勻度。但是管道形磁體給患者產(chǎn)生密閉感，部分患者會(huì)因此產(chǎn)生幽閉恐懼癥。雖然近年來通過將管道的長(zhǎng)度縮短產(chǎn)生一些短腔磁體結(jié)構(gòu)，但是仍然無法滿足開放性的要求。此外，管道形成像磁體只能用于醫(yī)學(xué)成像，無法進(jìn)行實(shí)時(shí)的醫(yī)學(xué)診療，即介入治療。從介入治療以及醫(yī)學(xué)診斷技術(shù)的發(fā)展來看，需要一種處于更加開放及緊湊的磁體以適應(yīng)醫(yī)學(xué)介入治療的需要。介入治療一般需要滿足垂直間隙最小處大于0.5米，以便于患者進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)，垂直間隙最大處大于0.75米，以便于放置一些醫(yī)療探測(cè)裝置，此外為了便于醫(yī)生從磁體外部進(jìn)行手術(shù)操作，磁體的外徑最大處一般需小于1.5米。

因此需要開發(fā)具有大開放空間的緊湊型全身成像超導(dǎo)磁體，一方面給患者提供更廣闊的視野，另一方面也給醫(yī)生提供實(shí)時(shí)治療的操作空間。

當(dāng)前的完全開放式磁共振成像產(chǎn)品以永磁磁體為主，提供1T以下的中心磁場(chǎng)，或者是超導(dǎo)磁體提供主磁場(chǎng)、鐵磁磁體提供磁屏蔽及勻場(chǎng)的超導(dǎo)鐵磁磁體。開放式全身成像磁體通常采用“C”形懸臂式或“Π”型立式結(jié)構(gòu)，外直徑一般大于2米。WO/2007/094844提供了一種開放式磁共振成像的永磁磁體結(jié)構(gòu)，中心磁場(chǎng)可達(dá)1T。WO/1998/007362提供了一種雙面結(jié)構(gòu)的磁共振成像永磁磁體。中國(guó)專利CN302850947S提供了一種兩立柱開放式Π型超導(dǎo)鐵磁型磁共振磁體。開放式永磁成像磁體以及開放式超導(dǎo)鐵磁型成像磁體的主要問題是，漏磁產(chǎn)生的雜散場(chǎng)空間很大，為了避免損壞周圍電氣設(shè)備，需要重量和體積都很大的鐵扼機(jī)構(gòu)來收縮雜散場(chǎng)空間，從而導(dǎo)致醫(yī)院安裝以及醫(yī)生操作的困難；而且對(duì)永磁磁體而言，其產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度也較低，一般低于0.7T，成像清晰度較低。

少數(shù)公司和科研院所也發(fā)展了開放式磁共振成像超導(dǎo)磁體。對(duì)于開放式結(jié)構(gòu)，全超導(dǎo)磁體的超導(dǎo)線圈的空間分布受到限制只能采用分離式，即由多對(duì)關(guān)于均勻區(qū)對(duì)稱分布的超導(dǎo)線圈組成，這種結(jié)構(gòu)往往在磁體加工安裝后很難獲得很好的磁場(chǎng)均勻度，為了獲得高均勻度磁場(chǎng)用于成像，需要更多的勻場(chǎng)裝置，占據(jù)更多的使用空間，且還需花費(fèi)更多時(shí)間進(jìn)行勻場(chǎng)操作。如日立公司和飛利浦公司的相關(guān)產(chǎn)品。飛利浦公司的中國(guó)專利CN02824552只采用一對(duì)超導(dǎo)線圈的開放式磁體結(jié)構(gòu)，這需要后續(xù)使用很多鐵磁勻場(chǎng)片來修正磁場(chǎng)的不均勻度。中國(guó)專利CN102360690A采用5對(duì)超導(dǎo)線圈，磁場(chǎng)均勻度較高，但內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜不利于制造，且外直徑大于2米，不利于醫(yī)生的介入式手術(shù)治療。

采用全超導(dǎo)線圈的開放式磁共振成像磁體的另外的難題是：磁屏蔽使磁體制造成本和技術(shù)難度加大。對(duì)于采用鐵磁屏蔽的開放式超導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)而言，加入鐵磁屏蔽以后磁體系統(tǒng)過于龐大。而采用主動(dòng)屏蔽的開放式超導(dǎo)磁體，最高場(chǎng)和中心場(chǎng)比值一般較大，為了避免在超導(dǎo)線圈內(nèi)產(chǎn)生高磁場(chǎng)，超導(dǎo)磁體一般設(shè)計(jì)的外徑較大，且上下極間隙較小，這又使磁體體積變大同時(shí)開放性變差，從而不利于醫(yī)生的手術(shù)操作等介入式治療，因此需要發(fā)明新的磁體結(jié)構(gòu)來克服這種問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有磁共振超導(dǎo)磁體系統(tǒng)體積大、開放性不足，以及磁場(chǎng)均勻度不高的問題，提出一種開放式自屏蔽超導(dǎo)磁體。本發(fā)明開放式的超導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)可獲得較大的開放空間，較小的磁體尺寸，較高的磁場(chǎng)均勻度，較弱的雜散場(chǎng)，適合于醫(yī)療診斷，尤其是介入治療使用。

本發(fā)明超導(dǎo)磁體由四對(duì)超導(dǎo)線圈組成，四對(duì)超導(dǎo)線圈沿z坐標(biāo)上下布置，關(guān)于中心對(duì)稱。所述的四對(duì)超導(dǎo)線圈包括一對(duì)平面指紋勻場(chǎng)線圈組，一對(duì)第一主磁場(chǎng)線圈，一對(duì)第二主磁場(chǎng)線圈和一對(duì)屏蔽線圈。平面指紋勻場(chǎng)線圈組布置在離中心點(diǎn)最近處，向外依次布置有第一主磁場(chǎng)線圈和第二主磁場(chǎng)線圈，屏蔽線圈布置在最外層。四對(duì)超導(dǎo)線圈置于同一低溫杜瓦中。