一種用于關(guān)節(jié)成像的磁共振超導(dǎo)磁體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于應(yīng)用超導(dǎo)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種磁共振成像超導(dǎo)磁體，。
【背景技術(shù)】
[0002] 磁共振成像（MRI)是利用生物體的磁性核（主要是氫核）在磁場中所表現(xiàn)出的核 磁共振特性來進行成像的高新技術(shù)。磁共振成像（MRI)設(shè)備主要由主磁體、掃描床、梯度線 圈、射頻線圈、譜儀系統(tǒng)、控制柜、人機對話的操作臺、計算機和圖像處理器等構(gòu)成。
[0003] 主磁體是MRI設(shè)備的主要構(gòu)成部分，用于產(chǎn)生均勻靜磁場，它決定著MRI設(shè)備的 圖像質(zhì)量和工作效率。同時，主磁體也是MRI設(shè)備中制造成本最大，運行費用最高的部分。 MRI對磁場的強度、均勻度和穩(wěn)定度有嚴格要求，這三項是主磁體最重要的指標(biāo)。相對永磁 體來說，超導(dǎo)磁體可以強度、均勻度和穩(wěn)定度都更高的磁場，所以可以用來獲取更加清晰的 圖像。
[0004] 由于分布于超導(dǎo)磁體系統(tǒng)之外的漏磁場會對周圍環(huán)境帶來不利的影響，如10高 斯數(shù)量級的磁場就有可能導(dǎo)致一些電子設(shè)備不能正常工作，并使帶心臟起搏器的病人有生 命危險，100高斯數(shù)量級的磁場就可能會使計算機系統(tǒng)工作異常，因此考慮到某些場所對漏 磁場的限制，需要限制超導(dǎo)磁體的雜散場范圍。
[0005] 高均勻度磁共振成像磁體的電磁設(shè)計指標(biāo)主要有：
[0006] (1)成像區(qū)域（Diameter Sensitive Volume, DSV)，一般定義為直徑為D的球形區(qū) 域。
[0007] (2)中心場B。，指成像區(qū)域中心點處的磁感應(yīng)強度值。
[0008] (3)磁場均勻度Tl (峰峰值），計算公式為：
[0010] 其中，BniaJP B _分別為DSV中磁感應(yīng)強度的最大值和最小值。
[0011] (4)雜散場范圍，一般指磁體通以工作電流時所產(chǎn)生磁場的5Gs等位線所包圍的 區(qū)域。
[0012] 近年來，根據(jù)對各大醫(yī)院的統(tǒng)計結(jié)果顯示，從患者進行MRI檢查的身體部位來看， 四肢關(guān)節(jié)和頭部的檢查次數(shù)分別占總量的25%左右，這兩項相加即為50%左右。與全身 MRI超導(dǎo)磁體相比，關(guān)節(jié)MRI超導(dǎo)磁體的體積小，重量輕，成本低，病人舒適度高，占地面積 也較小，且液氦用量僅為全身成像超導(dǎo)磁體的幾十分之一，運行成本大大降低，關(guān)節(jié)專用的 磁共振成像系統(tǒng)越來越受到國內(nèi)各大醫(yī)院的關(guān)注。關(guān)節(jié)成像MRI超導(dǎo)磁體一般需要在相對 較小的球形區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生較高均勾度的磁場分布，通常球形區(qū)域的直徑分別為1 〇 〇 _、12 0 mm、 140mm和160mm，以滿足不同尺寸的關(guān)節(jié)成像的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明的目的在于提出一種新的磁共振超導(dǎo)磁體。本發(fā)明所提出的超導(dǎo)磁體在空 間產(chǎn)生中心磁感應(yīng)強度為I. 5T的高均勾度磁場分布，在保證5高斯雜散場分布在徑向和軸 向方向上被限制在2. 9m和3. 6m橢球范圍內(nèi)的條件下，采用單骨架結(jié)構(gòu)。降低了磁體的裝 配誤差，并減小了超導(dǎo)磁體的液氦腔體積，液氦用量可控制在30升以內(nèi)。
[0014] 本發(fā)明所提出的用于關(guān)節(jié)成像的磁共振超導(dǎo)磁體主要由三對超導(dǎo)正向線圈和一 對超導(dǎo)反向線圈組成。這四對線圈均布置在一個預(yù)布置線圈空間范圍內(nèi)。三對超導(dǎo)正向線 圈通以正向電流的螺線管線圈，一對超導(dǎo)反向線圈通以反向電流。超導(dǎo)正向線圈超導(dǎo)反向 線圈均關(guān)于通過原點且垂直于z軸的對稱平面對稱布置，并繞制在同一骨架上。超導(dǎo)正向 線圈和超導(dǎo)反向線圈共同產(chǎn)生中心磁感應(yīng)強度為I. 5T的磁場分布，磁場方向朝向?qū)ΨQ軸z 軸的正方向。超導(dǎo)磁體的室溫孔直徑大于280mm，室溫孔以對稱軸z軸為中心軸，超導(dǎo)正向 線圈和超導(dǎo)反向線圈在中心區(qū)域四個直徑分別為100mm、120mm、140mm和160mm同心球形區(qū) 域共同產(chǎn)生峰峰值小于3ppm、5ppm、IOppm和25ppm高均勾度的磁場分布。超導(dǎo)正向線圈和 超導(dǎo)反向線圈共同作用使得5高斯雜散場分別在徑向和軸向方向被限制在2. 8m和3. 8m橢 球范圍內(nèi)。超導(dǎo)磁體的液氦用量被控制在30升以內(nèi)。
【附圖說明】
[0015] 圖1是本發(fā)明實施例的超導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖2是本發(fā)明實施例的超導(dǎo)磁體在中心區(qū)域產(chǎn)生的磁場均勻度等位線圖；
[0017] 圖3是本發(fā)明實施例的超導(dǎo)磁體在空間產(chǎn)生的5高斯等位線圖。
【具體實施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖來進一步說明本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0019] 圖1為本發(fā)明實施例的超導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，所述的超導(dǎo)磁體由超 導(dǎo)正向線圈1、2、4和超導(dǎo)反向線圈3組成。所述的超導(dǎo)正向線圈1、2、4為三對通以正向電 流的螺線管線圈，超導(dǎo)反向線圈3為一對通以反向電流的螺線管線圈，超導(dǎo)正向線圈1、2、 4和超導(dǎo)反向線圈3均安裝在預(yù)布置線圈空間5內(nèi)，預(yù)布置線圈空間5的截面為矩形，該矩 形軸向位置為-0. 21m彡z彡0. 21m，徑向位置為0. 18m彡r彡0. 224m。線圈1、2、3、4均關(guān) 于對稱平面6對稱布置，沿軸向由對稱平面6向兩端方向按序號從小到大依次布置，且繞制 在同一骨架上。超導(dǎo)線圈2的內(nèi)徑在四對線圈中為最小，超導(dǎo)線圈4的外徑在四對超導(dǎo)線 圈中為最大。超導(dǎo)線圈1、2、3、4共同作用產(chǎn)生中心磁感應(yīng)強度為I. 5T的高度均勻的磁場 分布，磁感應(yīng)強度方向朝向?qū)ΨQ軸7的正方向。超導(dǎo)磁體的室溫孔直徑大于280mm，室溫孔 以對稱軸z軸為中心軸，超導(dǎo)正向線圈1、2、4和超導(dǎo)反向線圈3共同作用在中心區(qū)域四個 直徑分別為100mm、120mm、140mm和160mm同心球形區(qū)域共同產(chǎn)生峰峰值小于3ppm、5ppm、 IOppm和25ppm高均勾度的磁場分布。
[0020] 圖2為本發(fā)明實施例的超導(dǎo)磁體在中心區(qū)域產(chǎn)生的磁場均勻度等位線圖。四個中 心球形區(qū)域分別由半徑為50mm、60mm、70mm和80mm的同心圓表不，超導(dǎo)磁體在這四個中心 球形區(qū)域產(chǎn)生的峰峰值不均勾度分別為3ppm、5ppm、10ppm和25ppm。
[0021] 圖3為本發(fā)明實施例的超導(dǎo)磁體在空間產(chǎn)生的5高斯等位線圖，超導(dǎo)正向線圈1、 2、 4和超導(dǎo)反向線圈3共同作用使得5高斯雜散場分別在徑向和軸向方向被限制在2. 8m和 3. 8m橢球范圍內(nèi)。
[0022] 本發(fā)明所述的超導(dǎo)磁體采用單骨架結(jié)構(gòu)。降低了磁體的裝配誤差，并減小了超導(dǎo) 磁體的液氦腔體積，液氦用量可控制在30升以內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種用于關(guān)節(jié)成像的磁共振超導(dǎo)磁體，其特征在于，所述的超導(dǎo)磁體包括三對超導(dǎo) 正向線圈（1、2、4)和一對超導(dǎo)反向線圈（3);所述的超導(dǎo)正向線圈（1、2、4)和超導(dǎo)反向線圈 (3)均為以對稱軸（7)為中心軸的軸對稱螺線管線圈；超導(dǎo)正向線圈（1、2、4)為三對通以 正向電流的螺線管線圈；超導(dǎo)反向線圈（3)為一對通以反向電流的螺線管線圈；超導(dǎo)正向 線圈（1、2、4)和超導(dǎo)反向線圈（3)均關(guān)于對稱平面（6)對稱布置，且纏繞在同一骨架上；超 導(dǎo)正向線圈（1、2、4)和超導(dǎo)反向線圈（3)在四個直徑分別為100mm、120mm、140mm和160mm 同心球形區(qū)域（8、9、10和11)共同產(chǎn)生高度均勾的磁場分布；超導(dǎo)正向線圈（1、2、4)和超 導(dǎo)反向線圈（3)共同作用使得5高斯雜散場分別在徑向和軸向方向被限制在2. 8m和3. 8m 橢球范圍內(nèi)。2. 按照權(quán)利要求1所述的一種用于關(guān)節(jié)成像的磁共振超導(dǎo)磁體，其特征在于，所述的 超導(dǎo)正向線圈（1、2、4)和超導(dǎo)反向線圈（3)共同產(chǎn)生中心磁感應(yīng)強度為I. 5T的磁場分布， 磁場方向朝向?qū)ΨQ軸（7)的正方向；超導(dǎo)正向線圈（1、2、4)和超導(dǎo)反向線圈（3)均安裝在預(yù) 布置線圈空間（5)內(nèi)，預(yù)布置線圈空間（5)的截面為矩形，該矩形軸向位置為-0.21m < z 彡0. 21m，徑向位置為0.18m彡r彡0.224m ;超導(dǎo)正向線圈（1、2、4)為三對通以正向電 流的螺線管線圈，超導(dǎo)反向線圈（3)為一對反向電流的螺線管線圈，超導(dǎo)正向線圈（1、2、4) 和超導(dǎo)反向線圈（3)均關(guān)于對稱平面（6)對稱布置。3. 按照權(quán)利要求1所述的一種用于關(guān)節(jié)成像的磁共振超導(dǎo)磁體，其特征在于，所述的 超導(dǎo)正向線圈（1、2、4)和超導(dǎo)反向線圈（3)均安裝在預(yù)布置線圈空間（5)內(nèi)，四對超導(dǎo)線圈 (1、2、3、4)沿著軸向由對稱平面（6)向兩端部方向依次布置，且繞制在同一骨架上；超導(dǎo)線 圈（2)的內(nèi)徑在四對線圈（1、2、3、4)中為最小，超導(dǎo)線圈（4)的外徑在四對超導(dǎo)線圈（1、2、 3、4)中為最大；超導(dǎo)正向線圈（1、2、4)和超導(dǎo)反向線圈（3)共同產(chǎn)生I. 5T的中心磁場。4. 按照權(quán)利要求1所述的一種用于關(guān)節(jié)成像的磁共振超導(dǎo)磁體，其特征在于，所述的 超導(dǎo)正向線圈（1)可以為一對關(guān)于平面（6)對稱的分離線圈，也可以聯(lián)通為一個線圈，此時 線圈（1)的中心與磁體的中心相重合。5. 按照權(quán)利要求1所述的一種用于關(guān)節(jié)成像的磁共振超導(dǎo)磁體，其特征在于，所述的 超導(dǎo)磁體室溫孔的直徑大于280mm，室溫孔以對稱軸（7)為中心軸，超導(dǎo)正向線圈（1、2、4) 和超導(dǎo)反向線圈（3)在中心區(qū)域四個直徑分別為100mm、120mm、140mm和160mm同心球形 區(qū)域（8、9、10和11)共同產(chǎn)生峰峰值小于3ppm、5ppm、10ppm和25ppm的磁場分布。6. 按照權(quán)利要求1所述的一種用于關(guān)節(jié)成像的磁共振超導(dǎo)磁體，其特征在于，所述的 超導(dǎo)正向線圈（1、2、4)和超導(dǎo)反向線圈（3)共同作用使得5高斯雜散場分別在徑向和軸向 方向被限制在2. 8m和3. 8m橢球范圍內(nèi)。7. 按照權(quán)利要求1所述的一種用于關(guān)節(jié)成像的磁共振超導(dǎo)磁體，其特征在于，所述的 超導(dǎo)磁體采用單骨架結(jié)構(gòu)。8. 降低了磁體的裝配誤差，并減小了超導(dǎo)磁體的液氦腔體積，液氦用量可控制在30升 以內(nèi)。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于關(guān)節(jié)成像的磁共振超導(dǎo)磁體，其超導(dǎo)磁體由超導(dǎo)正向線圈(1、2、4)和超導(dǎo)反向線圈(3)組成，所有線圈均為以對稱軸(7)為中心軸的軸對稱螺線管線圈。超導(dǎo)正向線圈(1、2、4)和超導(dǎo)反向線圈(3)均關(guān)于對稱平面(6)對稱布置，且纏繞在同一骨架上；超導(dǎo)磁體在中心位置的四個直徑分別為100mm、120mm、140mm和160mm同心球形區(qū)域(8、9、10和11)產(chǎn)生高度均勻的磁場分布，5高斯雜散場分別在徑向和軸向方向限制在2.8m和3.8m橢球范圍內(nèi)；上述的用于關(guān)節(jié)成像的磁共振超導(dǎo)磁體采用單骨架結(jié)構(gòu)，降低了磁體的裝配誤差，并減小了超導(dǎo)磁體的液氦腔體積，液氦用量可控制在30升以內(nèi)。
【IPC分類】G01R33/3815, H01F6/06, H01F6/00
【公開號】CN105097180
【申請?zhí)枴緾N201510316545
【發(fā)明人】林海洋
【申請人】北京斯派克科技發(fā)展有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年6月10日