[發(fā)明專(zhuān)利]一種磁共振成像用大孔徑高磁場(chǎng)7.0T超導(dǎo)磁體

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110286274.1
• 申請(qǐng)日: 2021-03-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112908609B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-12-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周超;秦經(jīng)剛;李建剛;代天立;金環(huán);高鵬;陳俊凌;劉華軍;薛圣泉;肖冠宇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): H01F6/06
• 分類(lèi)號(hào): H01F6/06
• 代理公司: 北京科迪生專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 張乾楨

本發(fā)明公開(kāi)了一種磁共振成像用大孔徑7.0T超導(dǎo)磁體，包括：6組共8個(gè)螺旋管主線(xiàn)圈，以及1組共2個(gè)螺旋管屏蔽線(xiàn)圈；所述的螺旋管主線(xiàn)圈通正向電流，內(nèi)側(cè)的三組主線(xiàn)圈，即第一、第二、第三組主線(xiàn)圈，軸向長(zhǎng)度相同，且沿著中軸線(xiàn)向外排布，三組主線(xiàn)圈內(nèi)徑依次增大；外側(cè)三組共5個(gè)主線(xiàn)圈，包括第四、第五、第六組主線(xiàn)圈，內(nèi)徑相同，其軸向長(zhǎng)度之和小于第一預(yù)定長(zhǎng)度，線(xiàn)圈在軸向的間隔第二預(yù)定距離；所述屏蔽線(xiàn)圈由1組共兩個(gè)螺旋管線(xiàn)圈組成，屏蔽線(xiàn)圈位于主線(xiàn)圈外層，通反向電流，產(chǎn)生磁場(chǎng)與主線(xiàn)圈相反，以起到屏蔽作用，消除或降低外部雜散場(chǎng)，兩個(gè)屏蔽線(xiàn)圈沿著中軸線(xiàn)對(duì)稱(chēng)分布在主線(xiàn)圈的兩端，各主線(xiàn)圈沿軸線(xiàn)中點(diǎn)對(duì)稱(chēng)分布。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種磁共振成像裝置用高磁場(chǎng)大孔徑且具有高磁場(chǎng)均勻度的7.0T超導(dǎo)磁體。

背景技術(shù)

磁共振成像是利用核磁共振原理，依據(jù)所釋放的能量在物質(zhì)內(nèi)部不同結(jié)構(gòu)環(huán)境中不同的衰減，通過(guò)外加梯度磁場(chǎng)檢測(cè)所發(fā)射出的電磁波，即可得知構(gòu)成這一物體原子核的位置和種類(lèi)，據(jù)此可以繪制成物體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)圖像。現(xiàn)其被廣泛的應(yīng)用于磁共振成像裝置，用于人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的成像。

磁共振成像裝置包括有磁體系統(tǒng)、梯度線(xiàn)圈系統(tǒng)、射頻系統(tǒng)、譜儀系統(tǒng)以及成像顯示系統(tǒng)。其中磁體系統(tǒng)要求直徑在300-500mm球形成像區(qū)域(Diameter of SphericalVolume,DSV)內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng)峰值具有高均勻分布，且不均勻度優(yōu)于10ppm(parts permillion,ppm)。目前實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用的磁共振成像裝置的磁場(chǎng)強(qiáng)度主要集中在1.5T-3T，但是隨著科研和臨床應(yīng)用需求的提高，對(duì)于能夠提供7T及更高磁場(chǎng)強(qiáng)度的磁共振成像裝置的需求越來(lái)越急切。因?yàn)橄啾扔?.5-3T的磁共振成像裝置，7T及更高磁場(chǎng)強(qiáng)度的磁共振成像裝置其成像具有更高的信噪比、空間分辨率和頻譜效應(yīng)，能夠?yàn)榈鞍踪|(zhì)結(jié)構(gòu)生物學(xué)、藥學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)、認(rèn)知神經(jīng)學(xué)等研究領(lǐng)域提供可靠的高清晰成像研究平臺(tái)，為人類(lèi)深入研究生命科學(xué)做出更大貢獻(xiàn)。

然而，對(duì)于磁共振成像裝置，提供大空間具有高均勻度的強(qiáng)磁場(chǎng)超導(dǎo)磁體是關(guān)鍵，現(xiàn)有磁共振成像裝置磁體通常能夠提供一個(gè)直徑為650mm的室溫孔徑，然而，臨床試驗(yàn)表明部分患者在狹長(zhǎng)局促空間內(nèi)有幽閉恐懼癥，表現(xiàn)出極度的恐懼和焦慮，若不能控制好情緒且產(chǎn)生躁動(dòng)，這就很容易導(dǎo)致檢查失敗。鑒于此，國(guó)內(nèi)外也都在致力于大空間的高磁場(chǎng)共振成像磁體的研究工作，例如，中科院電工所提出的一種超短腔自屏蔽超導(dǎo)磁體(CN103065758A)，其孔徑大于900mm，軸向長(zhǎng)度為1m，解決了幽閉問(wèn)題，但其磁場(chǎng)強(qiáng)度僅為1.5T；清華大學(xué)提出的一種磁共振超導(dǎo)磁體設(shè)計(jì)離散方法(CN101339580A)，給出了7T磁場(chǎng)線(xiàn)圈設(shè)計(jì)，但其孔徑僅為300mm，只能針對(duì)于小動(dòng)物成像；中科院電工所提出的一種高磁場(chǎng)超導(dǎo)磁體系統(tǒng)(CN 102136337B)，給出了線(xiàn)圈結(jié)構(gòu)和初步低溫設(shè)計(jì)，可孔徑僅為800mm，影響了系統(tǒng)的開(kāi)放性。可見(jiàn)，設(shè)計(jì)并研制具有高磁場(chǎng)均勻度的大孔徑超導(dǎo)磁體是7T及以上高場(chǎng)磁共振成像裝置的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種高場(chǎng)大孔徑且具有高磁場(chǎng)均勻度的超導(dǎo)磁體的線(xiàn)圈組合和空間布置設(shè)計(jì)，為大孔徑高場(chǎng)磁共振成像裝置的研制提供支持。由主線(xiàn)圈和屏蔽線(xiàn)圈兩種不同的線(xiàn)圈組成，產(chǎn)生中心磁場(chǎng)強(qiáng)度為7.0T，且成像空間DSV在300mm、400mm和450mm內(nèi)磁場(chǎng)不均勻度分別低于0.15ppm，0.30ppm和0.80ppm。5G線(xiàn)(5高斯線(xiàn))雜散場(chǎng)在徑向和軸向分別能夠限制在為4.7m和7.2m的橢球內(nèi)；徑向和軸向分別能夠限制在為4.7m和7.2m的橢球內(nèi)；本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種磁共振成像用大孔徑7.0T超導(dǎo)磁體，包括：6組共8個(gè)螺旋管主線(xiàn)圈，以及1組共2個(gè)螺旋管屏蔽線(xiàn)圈；

所述的螺旋管主線(xiàn)圈通正向電流，內(nèi)側(cè)的三組主線(xiàn)圈，即第一、第二、第三組主線(xiàn)圈，軸向長(zhǎng)度相同，且沿著中軸線(xiàn)向外排布，三組主線(xiàn)圈內(nèi)徑依次增大；

外側(cè)三組共5個(gè)主線(xiàn)圈，包括第四、第五、第六組主線(xiàn)圈，內(nèi)徑相同，其軸向長(zhǎng)度之和小于第一預(yù)定長(zhǎng)度，其中第五、第六組主線(xiàn)圈均包括兩個(gè)分離的主線(xiàn)圈，第四組主線(xiàn)圈為一個(gè)單獨(dú)的主線(xiàn)圈，且第四組位于第五組主線(xiàn)圈中間；各主線(xiàn)圈在軸向的間隔第二預(yù)定距離；