專利名稱：聲學(xué)阻尼梯度線圈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
總體上，本發(fā)明涉及磁共振成像(MRI)系統(tǒng)，更為具體地，本發(fā)明涉及包括聲學(xué)阻尼梯度線圈的MRI系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
常規(guī)的MRI設(shè)備包括一磁體組件，該磁體組件面向至少一個梯度線圈組件生成磁場，該梯度線圈組件配置為響應(yīng)該磁場產(chǎn)生磁場梯度。該梯度線圈組件包括多個通常產(chǎn)生三個磁場梯度的線圈，每個線圈以相互垂直的方式定位(例如，沿X、Y和Z軸)。在名為“利用MRI擴(kuò)容成像的方法和系統(tǒng)(Method and System for Extended Volume Imaging Using MRI)”的美國專利No.6584337中對MRI流程進(jìn)行了進(jìn)一步說明，對其全文在此引作參考。
在一個MRI流程中，向該梯度線圈施加一電磁力以使其振動。梯度線圈的振動導(dǎo)致振動聲能。通常，該振動聲能通過MRI設(shè)備傳輸，從而產(chǎn)生噪聲。由梯度線圈的振動產(chǎn)生的噪聲可超過環(huán)境背景噪聲。在MRI流程中產(chǎn)生的過量噪聲可令患者不安并使醫(yī)生和X射線技術(shù)員感到不適。
為了降低由梯度線圈的振動產(chǎn)生的噪聲量，已在梯度線圈和支撐該梯度線圈的線軸之間設(shè)置了橡膠阻尼器。該橡膠阻尼器用作減少從梯度線圈向線軸傳輸聲能。此外，名為“在梯度線圈上具有振動衰減裝置的磁共振成像設(shè)備(Magnetic Resonance Imaging Apparatus Having Vibration Damping Meanson Gradient Coil)”的美國專利No.5,345,177(‘177專利)公開了置于梯度線圈組件和支撐該梯度線圈的結(jié)構(gòu)之間的振動衰減裝置。
此外，名為“具有降低的噪聲的核磁共振成像設(shè)備(Nuclear MagneticResonance Imaging Apparatus with Reduced Acoustic Noise)”的美國專利No.4,954,781(‘781專利)公開了一種“夾層結(jié)構(gòu)”，其位于將要被檢查的身體和主磁體之間。該夾層結(jié)構(gòu)包括由第一和第二夾持部件夾持的粘彈層。
此外，名為“用于磁共振層析設(shè)備的降噪結(jié)構(gòu)(Noise ReductionArrangement for a Magnetic Resonance Tomography Apparatus)”的美國專利No.6,107,799(‘799專利)公開了至少一種位于梯度線圈和磁體組件之間的降噪墊。
雖然存在在上述MRI系統(tǒng)內(nèi)降低噪聲量的努力，但是許多MRI系統(tǒng)仍產(chǎn)生令患者和技術(shù)人員等不安的噪聲水平。從而，就存在有對產(chǎn)生更低噪聲的磁共振系統(tǒng)和方法的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一些實施例提供了一種磁共振成像(MRI)設(shè)備，其包括一用于生成磁場的磁體組件；一患者定位區(qū)域；一第一梯度線圈組件，其鄰近該患者定位區(qū)域，并配置為響應(yīng)磁場的存在而產(chǎn)生磁場強(qiáng)度梯度，其中的磁場是由該磁體組件生成的；一第二梯度線圈組件，其鄰近該磁體組件，并配置為阻止由該內(nèi)梯度線圈組件生成的磁場梯度從MRI設(shè)備向往輻射；以及一阻尼層，其夾持在第一和第二梯度線圈組件之間。該阻尼層可包括至少一高模量圓柱，其被夾持在兩粘彈層之間。該阻尼層也可包括多個高模量圓柱，從而每個高模量圓柱定位于至少兩粘彈層之間?？蛇x擇地，該阻尼層可不包括高模量圓柱。
該高模量圓柱可由陶瓷、玻璃絲繞線管(glass filament wound tube)、碳纖維或者任何具有高模量的其他非導(dǎo)電材料組成。每個粘彈層可由橡膠、泡沫塑料或者任何具有顯著阻尼系數(shù)或粘彈度的其他材料組成。該MRI設(shè)備可包括至少一附加阻尼層，其位于第二梯度線圈組件和磁體組件之間。至少一附加阻尼層可置于第一梯度線圈組件和患者定位區(qū)域之間。


圖1顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例的磁共振成像(MRI)設(shè)備的立體視圖。
圖2顯示沿圖1直線2-2的MRI設(shè)備局部橫截面圖。
圖3顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例的MRI設(shè)備制造過程的流程圖。
部件列表磁共振成像(MRI)設(shè)備10磁體組件12外梯度線圈組件14
內(nèi)梯度線圈組件16射頻(RF)線圈組件18患者定位區(qū)域13縱軸20阻尼層22高模量圓柱24外粘彈層26內(nèi)粘彈層28步驟30，32，34，36，38當(dāng)結(jié)合附圖閱讀上述概述和下面對本發(fā)明一些實施例的具體說明時，將對其有更好的理解。為了圖解本發(fā)明的目的，在附圖中顯示一些實施例。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明并不局限于附圖中的結(jié)構(gòu)和方式。
具體實施例方式
圖1顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例的磁共振成像(MRI)設(shè)備的立體視圖。MRI設(shè)備10包括磁體組件12，其環(huán)繞外梯度線圈組件14；內(nèi)梯度線圈組件16；和射頻(RF)線圈組件18。RF線圈組件18可為一分隔的孤立管，其置于MRI設(shè)備10內(nèi)?；颊叨ㄎ粎^(qū)域13通過MRI設(shè)備10的縱軸20在MRI設(shè)備10內(nèi)確定。將阻尼層22置于外梯度線圈組件14和內(nèi)梯度線圈組件16之間。該阻尼層22可包括一個或者更多高模量圓柱(如圖2中所示)。
在運(yùn)行中，該磁體組件10產(chǎn)生靜態(tài)磁場，而內(nèi)梯度線圈組件16生成一磁場梯度，其用于產(chǎn)生磁共振(MR)成像。RF線圈組件18傳輸射頻脈沖并檢測從正被成像的對象感應(yīng)的多個MR信號。外梯度線圈組件14屏蔽或阻止由該內(nèi)梯度線圈組件16生成的磁場梯度從MRI設(shè)備10向往輻射。在成像過程中，置于內(nèi)梯度線圈組件16和外梯度線圈組件14之間的阻尼層22衰減MRI設(shè)備10內(nèi)產(chǎn)生的振動。更為具體地，該阻尼層22衰減振動聲能，并從而衰減噪聲，其中的振動聲能和噪聲是在成像過程中由內(nèi)梯度線圈組件16和/或外梯度線圈組件14的振動產(chǎn)生的。該噪聲衰減量提供了一種更有利患者的系統(tǒng)和磁共振成像方法，其中的噪聲是由/MRI設(shè)備10產(chǎn)生的。
圖2顯示沿圖1直線2-2的MRI設(shè)備10的局部橫截面圖。如上所述，阻尼層22形成于內(nèi)梯度線圈組件16和外梯度線圈組件14之間。通過環(huán)氧膠或其他此類固定劑，可將阻尼層22固結(jié)、附著或者固定于內(nèi)梯度線圈組件16和外梯度線圈組件14上。在阻尼層22中可包括多層。例如，阻尼層22可包括一高模量圓柱24，其夾持于外粘彈層26和內(nèi)粘彈層28之間。如圖2中所示，該內(nèi)外梯度線圈組件16、14彼此不直接接觸。而是，內(nèi)梯度線圈組件16和外梯度線圈組件14是由阻尼層22分隔的。此外，該阻尼層可包括更多或者更少夾持于粘彈層之間的高模量圓柱24。例如，并非如圖2中所示的具有兩個粘彈層和一個高模量圓柱，而是該阻尼層22可包括兩個高模量圓柱，每個高模量圓柱均置于兩粘彈層之間，其中一個粘彈層是兩高模量圓柱共有的?？蛇x擇地，該阻尼層22可不包括高模量圓柱24。而是，該阻尼層22可由一種或者更多種粘彈材料形成。
粘彈層26和28可為橡膠、泡沫塑料(例如聚酯或聚氨酯泡沫)、各種其他聚合材料或者類似材料。高模量圓柱24可為陶瓷、玻璃絲繞線管、碳纖維等。該阻尼層配置為將高模量圓柱24夾持于粘彈層26和28之間，而有效地衰減內(nèi)梯度線圈組件16和外梯度線圈組件14之間的振動。已知與單一層或者兩具有相同物理性質(zhì)的相鄰層相比，約束層阻尼衰減更多由振動產(chǎn)生的能量，其中將更軟層夾持在兩更硬層之間，或者將更硬層夾持在兩更軟層之間。
在成像過程中，內(nèi)外梯度線圈組件16、14可振動。所得振動的能量是通過MRI設(shè)備10傳輸?shù)?。該能量被傳入阻尼?2，其吸收振動聲能的至少一部分，從而衰減MRI設(shè)備10內(nèi)的振動。因為在阻尼層22內(nèi)衰減了振動，所以更少振動聲能在內(nèi)外梯度線圈組件16、14中來回傳播。也就是說，來自內(nèi)梯度線圈組件16的振動基本上不傳輸給外梯度線圈組件14，或者相反，因為該阻尼層22基本上吸收了振動，并且從而基本上降低了聲能量或者噪聲量，其中的聲能和噪聲是由所傳輸?shù)恼駝釉贛RI設(shè)備10中產(chǎn)生的。
當(dāng)振動從梯度線圈組件14、16之一傳入阻尼層22時，由于梯度線圈組件14、16與阻尼層22具有不同的物理特性的事實，所以在每個梯度線圈組件14、16和阻尼層22之間發(fā)生阻抗失配。該振動或者振動聲能的傳輸基本上由阻尼層22吸收。因為內(nèi)梯度線圈組件16沒有任何部分與外梯度線圈組件14直接接觸，所以在任一梯度線圈組件14、16內(nèi)產(chǎn)生的振動基本由阻尼層22吸收并且不在梯度線圈組件14、16之間傳輸。因為更少的由振動導(dǎo)致的聲能在內(nèi)外梯度線圈組件14、16之間傳播，所以該內(nèi)外梯度線圈組件16、14振動和/或共振得并不像在其間沒有置入阻尼層22時那么劇烈。同樣，在每個粘彈層26、28和高模量圓柱24之間產(chǎn)生阻抗失配(由于物理特性不同)，從而進(jìn)一步吸收阻尼層22內(nèi)的振動聲能。從而，由于阻尼層22對振動聲能的吸收量，MRI設(shè)備10產(chǎn)生更少的噪聲。
另外，一阻尼層，如阻尼層22，可定位于內(nèi)梯度線圈組件16的兩側(cè)。此外，一阻尼層，如阻尼層22，可定位于外梯度線圈組件14和磁體組件12之間。
圖3顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例的MRI設(shè)備制造過程的流程圖。在步驟30中，將內(nèi)外梯度線圈固結(jié)在圓柱架構(gòu)內(nèi)，以形成內(nèi)外梯度線圈組件。然后，以豎直方式定位該內(nèi)梯度線圈組件，以使得其一端由水平基礎(chǔ)(例如制造設(shè)備中的基底)支撐。
在步驟32中，將內(nèi)梯度線圈組件的第一端固結(jié)于外梯度線圈組件的第一端，以使得圓柱腔(或者內(nèi)部空間)形成于內(nèi)梯度線圈組件和外梯度線圈組件之間。在該圓柱腔的、鄰近水平基礎(chǔ)的一端由封閉部件封閉起來，其中封閉部件與內(nèi)外梯度線圈組件的第一端相連。從而，該圓柱腔可容納并保持液體材料。
在步驟34中，將液態(tài)粘彈材料(例如液態(tài)橡膠或泡沫)注入圓柱腔中，即，在內(nèi)外梯度線圈組件之間確定的內(nèi)部空間中?？蛇x擇地，在將液態(tài)粘彈材料注入該圓柱腔之前，可將一高模量圓柱置于該圓柱腔內(nèi)。該高模量圓柱可定位于該圓柱腔內(nèi)，以使得內(nèi)梯度線圈組件和外梯度線圈組件均不與該高模量圓柱接觸。在步驟36中，在該圓柱腔內(nèi)使該粘彈材料固定并硬化，從而形成阻尼層。在步驟38中，內(nèi)外梯度線圈組件的第二端固結(jié)在一起，例如通過另一封閉部件，從而形成于內(nèi)外梯度線圈組件之間的圓柱腔被密封起來。
從而，通過采用具有整體粘彈層的梯度線圈組件，本發(fā)明的實施例降低了在磁共振成像過程中產(chǎn)生的振動聲能的量。本發(fā)明的實施例可用于所有具有內(nèi)外組件的梯度線圈，而不考慮每個線圈的形狀、尺寸和構(gòu)成。
雖然參照一些實施例對本發(fā)明進(jìn)行了說明，應(yīng)當(dāng)理解的是，在本發(fā)明范圍內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可進(jìn)行各種改變及同等結(jié)構(gòu)替換。此外，在本發(fā)明范圍內(nèi)，可進(jìn)行多種改進(jìn)以使具體環(huán)境或材料適于本發(fā)明的示教。從而，本發(fā)明并不局限于所公開的具體實施例，而是涵蓋落入所附權(quán)力要求內(nèi)的所有實施例。
權(quán)利要求
1.一種磁共振成像設(shè)備(10)，包括一內(nèi)梯度線圈組件(16)，其鄰近患者定位區(qū)域(13)；一外梯度線圈組件(14)，其鄰近磁體組件(12)；以及一阻尼層(22)，其夾持于所述內(nèi)梯度線圈組件(16)和所述外梯度線圈組件(14)之間。
2.如權(quán)利要求1所述的磁共振成像設(shè)備(10)，其中所述阻尼層(22)包括至少一高模量圓柱(24)，該高模量圓柱夾持于兩粘彈層(26和28)之間。
3.如權(quán)利要求2所述的磁共振成像設(shè)備(10)，其中所述高模量圓柱(24)由至少陶瓷、玻璃絲繞線管、碳纖維和表現(xiàn)出高模量的另外的非導(dǎo)電材料中之一組成。
4.如權(quán)利要求2所述的磁共振成像設(shè)備(10)，其中每個所述粘彈層(26和28)由至少橡膠、泡沫和具有高阻尼系數(shù)的另外的材料中之一組成。
5.如權(quán)利要求1所述的磁共振成像設(shè)備(10)，還包括至少一附加阻尼層(22)，其位于所述內(nèi)梯度線圈組件(16)和所述磁體組件(12)之間。
6.如權(quán)利要求1所述的磁共振成像設(shè)備(10)，還包括至少一附加阻尼層(22)，其位于所述外梯度線圈組件(14)和所述患者定位區(qū)域(13)之間。
7.如權(quán)利要求1所述的磁共振成像設(shè)備(10)，其中所述阻尼層(22)包括多個高模量圓柱(24)，并且其中每個所述多個高模量圓柱(24)位于至少兩粘彈層(26和28)之間。
8.如權(quán)利要求1所述的磁共振成像設(shè)備(10)，其中所述內(nèi)梯度線圈組件(16)響應(yīng)磁場的存在而生成一磁場梯度，其中的磁場是由所述磁體組件(12)生成的；并且其中所述內(nèi)梯度線圈組件(14)屏蔽由所述內(nèi)梯度線圈組件(16)生成的磁場梯度以免從該磁共振成像設(shè)備(10)向外輻射。
9.一種制造磁共振成像設(shè)備(10)的方法，包括在第一梯度線圈組件(14)和第二梯度線圈組件(16)之間形成一空間；將液態(tài)粘彈材料注入該空間內(nèi)；為了在該第一梯度線圈組件(14)和該第二梯度線圈組件(16)之間形成阻尼層(22)，使該液態(tài)粘彈材料在該空間內(nèi)固化。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，還包括在所述注入步驟前，將至少一高模量圓柱(24)定位在該空間中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聲學(xué)阻尼梯度線圈。磁共振成像(MRI)設(shè)備包括一內(nèi)梯度線圈組件(16)，其鄰近患者定位區(qū)域(13)；一外梯度線圈組件(14)，其鄰近磁體組件(12)；以及一阻尼層(22)，其夾持于該內(nèi)梯度線圈組件(16)和該外梯度線圈組件(14)之間。
文檔編號A61B5/055GK1606961SQ20041005626
公開日2005年4月20日 申請日期2004年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月18日
發(fā)明者邁克爾·塞勒斯, 托馬斯·達(dá)比, 尼爾·克拉克, 安東尼·曼頓 申請人:Ge醫(yī)藥系統(tǒng)環(huán)球科技公司