磁共振成像裝置及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種磁共振成像（MRI）裝置和制造方法，該MRI裝置包括設(shè)置在梯度線圈單元的最外部分或最內(nèi)部分的勻場(chǎng)體。該MRI裝置包括：靜磁場(chǎng)線圈單元，配置用于在目標(biāo)中形成靜磁場(chǎng)；和梯度線圈單元，配置用于在靜磁場(chǎng)中形成梯度場(chǎng)，其中梯度線圈單元包括在最外部分或最內(nèi)部分的一個(gè)或多個(gè)勻場(chǎng)體。
【專利說(shuō)明】磁共振成像裝置及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及使 用磁共振成像(MRI)診斷各種疾病的MRI裝置及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]一般而言，醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)是以圖像方式提供關(guān)于病人的內(nèi)部信息的裝置。醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)包括X射線設(shè)備、超聲診斷儀器、計(jì)算機(jī)斷層造影(CT)掃描儀、磁共振成像(MRI)裝置等。
[0003]MRI裝置在醫(yī)學(xué)成像診斷領(lǐng)域保持重要位置，原因在于采集圖像的條件相對(duì)自由且MRI能夠提供優(yōu)良的可檢測(cè)性并提供關(guān)于軟組織的各種診斷信息圖像。
[0004]MRI使用對(duì)人無(wú)害的磁場(chǎng)和非電離輻射的RF在人體的氫原子核中引起核磁共振(NMR)，于是使原子核的密度以及物理或化學(xué)特性成像。
[0005]更詳細(xì)地，MRI裝置將特定頻率和能量供應(yīng)至處于其中恒定磁場(chǎng)已經(jīng)被施加到原子核的狀態(tài)下的原子核，由此使得原子核釋放能量，并將自原子核釋放的能量轉(zhuǎn)換成信號(hào)，由此診斷人體內(nèi)部。
[0006]當(dāng)磁場(chǎng)被施加到原子核時(shí)，構(gòu)成原子核的質(zhì)子因?yàn)樽陨砭哂凶孕莿?dòng)量和磁偶極矩而在磁場(chǎng)方向布置，并且原子核進(jìn)行關(guān)于磁場(chǎng)方向的進(jìn)動(dòng)。該進(jìn)動(dòng)導(dǎo)致核磁共振，使得人體的內(nèi)部圖像能夠通過(guò)該核磁共振而獲得。
[0007]同時(shí)，MRI裝置施加梯度場(chǎng)至目標(biāo)中形成的靜磁場(chǎng)，于是獲得目標(biāo)的圖像。因?yàn)榫鶆虻撵o磁場(chǎng)應(yīng)形成在目標(biāo)中，所以勻場(chǎng)體(shims)被提供用于實(shí)現(xiàn)由靜磁場(chǎng)線圈單元形成的靜磁場(chǎng)的均勻度。
[0008]勻場(chǎng)體可以提供到在靜磁場(chǎng)中形成梯度場(chǎng)的梯度線圈單元內(nèi)部，或者可以提供在靜磁場(chǎng)線圈單元的內(nèi)壁上。
[0009]同時(shí)，如果使用無(wú)源勻場(chǎng)體，無(wú)源勻場(chǎng)體被配置有標(biāo)記(token),該標(biāo)記能夠由鐵和其中容納有鐵標(biāo)記的盤組成。如果電流被施加到梯度線圈單元從而在目標(biāo)中形成的靜磁場(chǎng)中形成梯度場(chǎng)，則因梯度線圈單元的電阻而產(chǎn)生熱。
[0010]梯度線圈單元的發(fā)熱會(huì)提高勻場(chǎng)體鐵標(biāo)記的溫度，并且如果鐵標(biāo)記的溫度升高，靜磁場(chǎng)的均勻度會(huì)劣化。
[0011]因此，在現(xiàn)有技術(shù)中需要一種能夠防止勻場(chǎng)體鐵標(biāo)記的溫度升高從而防止靜磁場(chǎng)的均勻度劣化的技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]因此，本發(fā)明提供一種磁共振成像(MRI)裝置及其制造方法，其中該MRI裝置包括設(shè)置在梯度線圈單元的最外部分中的勻場(chǎng)體。
[0013]本發(fā)明的一方面提供一種磁共振成像(MRI)裝置及其制造方法，其中該MRI裝置包括設(shè)置在梯度線圈單元的最內(nèi)部分中的勻場(chǎng)體。
[0014]本發(fā)明的額外方面將在以下的描述中被部分地闡述，且部分將自該描述而被本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員理解，或者可以通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐而習(xí)知。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種磁共振成像(MRI)裝置可以包括:靜磁場(chǎng)線圈單元，配置用于在目標(biāo)中形成靜磁場(chǎng)；和梯度線圈單元，配置用于在靜磁場(chǎng)中形成梯度場(chǎng)，其中梯度線圈單元包括在最外部分(即，外部分)中的一個(gè)或多個(gè)勻場(chǎng)體。
[0016]梯度線圈單元可以包括:梯度線圈，配置用于在靜磁場(chǎng)中形成梯度場(chǎng)；和屏蔽線圈，形成在梯度線圈外部，并且配置用于彌補(bǔ)由梯度線圈在靜磁場(chǎng)線圈單元中感生的渦流電流的影響。
[0017]勻場(chǎng)體可以位于屏蔽線圈外部，例如，在梯度線圈單元中。
[0018]MRI裝置還可以包括形成在屏蔽線圈和勻場(chǎng)體之間的冷卻器，該冷卻器配置用于防止勻場(chǎng)體的溫度因傳遞到勻場(chǎng)體的熱而升高。
[0019]勻場(chǎng)體可以包括:一個(gè)或多個(gè)勻場(chǎng)體盤，配置用于插入沿梯度線圈單元的外圓周方向分離地形成的一個(gè)或多個(gè)勻場(chǎng)體插入部中；和一個(gè)或多個(gè)鐵標(biāo)記，配置為被容納在勻場(chǎng)體盤中。
[0020]根據(jù)本發(fā)明，勻場(chǎng)體之間的間隔的至少之一可以與勻場(chǎng)體之間的其余間隔不同。
[0021]根據(jù)本發(fā)明，勻場(chǎng)體插入部的至少之一在與梯度線圈單元的中心軸垂直的截面的圓周方向上的長(zhǎng)度可以大于插入相應(yīng)的勻場(chǎng)體插入部中的勻場(chǎng)體盤在該截面的該圓周方向上的長(zhǎng)度。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種磁共振成像(MRI)裝置可以包括:靜磁場(chǎng)線圈單元，配置用于在目標(biāo)中形成靜磁場(chǎng)；和梯度線圈單元，配置用于在靜磁場(chǎng)中形成梯度場(chǎng)，其中梯度線圈單元包括在最內(nèi)部分中的一個(gè)或多個(gè)勻場(chǎng)體。
[0023]梯度線圈單元可以包括:梯度線圈，配置用于在靜磁場(chǎng)中形成梯度場(chǎng)；和屏蔽線圈，形成在梯度線圈外部，并且配置用于彌補(bǔ)由梯度線圈在靜磁場(chǎng)線圈單元中感生的渦流電流的影響。
[0024]勻場(chǎng)體可以位于屏蔽線圈內(nèi)部，在梯度線圈單元中。
[0025]MRI裝置還可以包括形成在梯度線圈和勻場(chǎng)體之間的冷卻器，該冷卻器配置用于防止勻場(chǎng)體的溫度因傳遞到勻場(chǎng)體的熱而升高。
[0026]勻場(chǎng)體可以包括:一個(gè)或多個(gè)勻場(chǎng)體盤，配置用于插入沿梯度線圈單元的內(nèi)圓周方向分離地形成的一個(gè)或多個(gè)勻場(chǎng)體插入部中；和一個(gè)或多個(gè)鐵標(biāo)記，配置為被容納在勻場(chǎng)體盤中。
[0027]根據(jù)本發(fā)明，勻場(chǎng)體之間的間隔的至少之一可以與其余的間隔不同。
[0028]勻場(chǎng)體插入部的至少之一在與梯度線圈單元的中心軸垂直的截面的圓周方向上的長(zhǎng)度比插入相應(yīng)的勻場(chǎng)體插入部中的勻場(chǎng)體盤在該截面的該圓周方向上的長(zhǎng)度長(zhǎng)。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種磁共振成像(MRI)裝置的制造方法可以包括:制造靜磁場(chǎng)線圈單元；通過(guò)在梯度線圈單元的最外部分中安裝一個(gè)或多個(gè)勻場(chǎng)體而制造梯度線圈單元；和在靜磁場(chǎng)線圈單元內(nèi)部設(shè)置梯度線圈單元。`
[0030]梯度線圈單元的制造可以包括:形成梯度線圈；在梯度線圈外部形成屏蔽線圈；和在屏蔽線圈外部形成勻場(chǎng)體。
[0031]MRI裝置的制造方法還可以包括在屏蔽線圈和勻場(chǎng)體之間形成冷卻器。
[0032]形成勻場(chǎng)體可以包括:在屏蔽線圈外部沿屏蔽線圈的外圓周方向分離地形成一個(gè)或多個(gè)勻場(chǎng)體插入部；和將勻場(chǎng)體插入勻場(chǎng)體插入部中。
[0033]形成勻場(chǎng)體插入部可以包括形成勻場(chǎng)體插入部使得勻場(chǎng)體插入部之間的間隔的至少之一不同于其余的間隔。
[0034]形成勻場(chǎng)體插入部可以包括形成勻場(chǎng)體插入部使得至少一個(gè)勻場(chǎng)體插入部在與梯度線圈單元的中心軸垂直的截面的圓周方向上的長(zhǎng)度大于插入相應(yīng)的勻場(chǎng)體插入部中的勻場(chǎng)體盤在該截面的該圓周方向上的長(zhǎng)度。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種磁共振成像(MRI)裝置的制造方法可以包括:制造靜磁場(chǎng)線圈單元；通過(guò)在梯度線圈單元的最內(nèi)部分中安裝一個(gè)或多個(gè)勻場(chǎng)體而制造梯度線圈單元；和在靜磁場(chǎng)線圈單元內(nèi)部設(shè)置梯度線圈單元。
[0036]制造梯度線圈單元可以包括:形成梯度線圈；在梯度線圈外部形成屏蔽線圈；和在梯度線圈內(nèi)部形成勻場(chǎng)體。
[0037]MRI裝置的制造方法還可以包括在梯度線圈和勻場(chǎng)體之間形成冷卻器。
[0038]形成勻場(chǎng)體可以包括:在梯度線圈內(nèi)部沿著梯度線圈的內(nèi)圓周方向分離地形成一個(gè)或多個(gè)勻場(chǎng)體插入部；和將勻場(chǎng)體插入勻場(chǎng)體插入部中。
[0039]形成勻場(chǎng)體插入部可以包括形成勻場(chǎng)體插入部使得勻場(chǎng)體插入部之間的間隔的至少之一不同于其余的間隔。
[0040]形成勻場(chǎng)體插入部可以包括形成勻場(chǎng)體插入部使得至少一個(gè)勻場(chǎng)體插入部在與梯度線圈單元的中心軸垂直的截面的圓周方向上的長(zhǎng)度大于插入相應(yīng)的勻場(chǎng)體插入部中的勻場(chǎng)體盤在該截面的該圓周方向上的長(zhǎng)度。
[0041]根據(jù)本發(fā)明的一方面，通過(guò)在梯度線圈單元的最外部分或最內(nèi)部分設(shè)置勻場(chǎng)體，從梯度線圈單元產(chǎn)生的熱沿一個(gè)方向被傳遞到鐵標(biāo)記，并且僅需要用于冷卻鐵標(biāo)記的一個(gè)冷卻器。
[0042]此外，本發(fā)明提供在傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和方法中未知的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)閮H一個(gè)冷卻器設(shè)置在梯度線圈單元中，由此容許梯度線圈單元的厚度的減小，其增加了 MRI裝置在設(shè)計(jì)上的自由度。
[0043]此外，通過(guò)在梯度線圈單元的最外/最內(nèi)部分安裝勻場(chǎng)體，與勻場(chǎng)體安裝在梯度線圈單元的最內(nèi)部分和最外部分之間時(shí)相比，洛倫茲力的影響被局限于一個(gè)方向上，其有助于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
[0044]當(dāng)勻場(chǎng)體傳統(tǒng)地布置在梯度線圈單元的最內(nèi)部分與最外部分之間時(shí)，為了梯度線圈單元的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，勻場(chǎng)體盤優(yōu)選地以規(guī)則間隔布置。然而，通過(guò)在梯度線圈單元的最外/最內(nèi)部分安裝勻場(chǎng)體，勻場(chǎng)體盤不需要為了梯度線圈單元的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性而以規(guī)則間隔布置，其有利地有助于增加勻場(chǎng)體盤的布置的自由度，導(dǎo)致靜磁場(chǎng)的均勻度。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0045]本發(fā)明的上述和/或其它方面將從結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的以下描述變得明顯，并且更易于被本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員理解，其中:
[0046]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一示例性實(shí)施方式的磁共振成像(MRI)裝置的控制框圖；
[0047]圖2示意性地顯示了具有切去部分的根據(jù)本發(fā)明一示例性實(shí)施方式的MRI裝置的透視圖；[0048]圖3顯示了躺在被分成X、y和z軸的空間中的目標(biāo)；
[0049]圖4顯示了磁體組件和梯度線圈單元的結(jié)構(gòu)；
[0050]圖5顯示了構(gòu)成梯度線圈單元的單獨(dú)的梯度線圈和與該單獨(dú)的梯度線圈的操作相關(guān)的脈沖序列；
[0051]圖6、圖7和圖8是概念上顯示根據(jù)本發(fā)明一示例性實(shí)施方式的MRI裝置的梯度線圈單元的結(jié)構(gòu)的截面圖；
[0052]圖9、圖10和圖11是概念上顯示梯度線圈單元的結(jié)構(gòu)的透視圖；
[0053]圖12是概念上顯示梯度線圈單元的勻場(chǎng)體以及冷卻單元的結(jié)構(gòu)的透視圖；
[0054]圖13、圖14和圖15是概念上顯示根據(jù)本發(fā)明另一示例性實(shí)施方式的MRI裝置的梯度線圈單元的結(jié)構(gòu)的截面圖；
[0055]圖16、圖17和圖18是概念上顯示圖13、圖14和圖15中所示的梯度線圈單元的結(jié)構(gòu)的透視圖；
[0056]圖19是概念上顯示圖13、圖14和圖15所示的梯度線圈單元的勻場(chǎng)體以及冷卻單元的結(jié)構(gòu)的透視圖；
[0057]圖20是顯示根據(jù)本發(fā)明一示例性實(shí)施方式的MRI裝置的制造方法的示例性操作的流程圖；
[0058]圖21是顯示根據(jù)本發(fā)明一示例性實(shí)施方式的梯度線圈單元的制造方法的示例性操作的流程圖；以及
[0059]圖22是顯示根據(jù)本 發(fā)明另一示例性實(shí)施方式的梯度線圈單元的制造方法的示例性操作的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0060]現(xiàn)在將更詳細(xì)地參考本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，其示例在附圖中示出，其中相同的附圖標(biāo)記始終表示相同的元件。
[0061]圖1是根據(jù)本發(fā)明一示例性實(shí)施方式的磁共振成像(MRI)裝置100的控制框圖。
[0062]現(xiàn)在參考圖1，根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的MRI裝置100包括:磁體組件150，用于形成在原子核中引起共振的磁場(chǎng)；控制器120，用于控制磁體組件150的操作；和圖像處理器160，用于接收從原子核產(chǎn)生的回波信號(hào)以產(chǎn)生磁共振圖像。
[0063]磁體組件150包括:靜磁場(chǎng)線圈單元151，用于在其中形成靜磁場(chǎng)；梯度線圈單元152，用于在靜磁場(chǎng)中形成梯度場(chǎng)JPRF線圈單元153，用于施加RF脈沖以激發(fā)原子核并接收來(lái)自原子核的回波信號(hào)。
[0064]繼續(xù)參考圖1，控制器120包括:靜磁場(chǎng)控制器121，用于控制通過(guò)靜磁場(chǎng)線圈單元151形成的靜磁場(chǎng)的強(qiáng)度和方向；和脈沖序列控制器122，用于設(shè)計(jì)脈沖序列并根據(jù)該脈沖序列控制梯度線圈單元152和RF線圈單元153。
[0065]此外，MRI裝置100包括:梯度施加單元130，用于施加梯度信號(hào)到梯度線圈單元
152;和RF施加單元140，用于施加(產(chǎn)生和輸出)RF信號(hào)到RF線圈單元153，使得脈沖序列控制器122控制梯度施加單元130和RF施加單元140以調(diào)整在靜磁場(chǎng)中形成的梯度場(chǎng)和施加到原子核的RF。
[0066]此外，MRI裝置100可以包括使用者操作單元110，其從使用者接收與MRI裝置100的操作有關(guān)的控制命令。更具體地，使用者操作單元110可以從使用者接收與掃描序列有關(guān)的命令以根據(jù)該命令產(chǎn)生脈沖序列。
[0067]使用者操作單元110可以包括:操作控制臺(tái)111,用于允許使用者操作MRI裝置100 ;和顯示器112，用于顯示控制狀態(tài)并顯示由圖像處理器160產(chǎn)生的圖像，以便使用者診斷目標(biāo)200 (圖2中示出)的健康狀態(tài)。
[0068]圖2顯示了具有切去部分的MRI裝置100的透視圖，圖3顯示躺在被分成x、y和z軸的空間中的目標(biāo)200，圖4顯示了磁體組件150和梯度線圈單元152的結(jié)構(gòu)，圖5顯示了構(gòu)成梯度線圈單元152的單獨(dú)的梯度線圈和與該單獨(dú)的梯度線圈的操作相關(guān)的脈沖序列。
[0069]在下文中，將參考圖1至圖5詳細(xì)描述MRI裝置100的操作。 [0070]磁體組件150通常形成為空心圓筒形狀，磁體組件150的內(nèi)部空間被稱為空腔。傳送單元210將躺在其上的目標(biāo)200移到空腔中以便獲得磁共振信號(hào)。
[0071]如上所述,磁體組件150包括靜磁場(chǎng)線圈單元151、梯度線圈單元152和RF線圈單元 153。
[0072]靜磁場(chǎng)線圈單元151可以具有其中線圈圍繞空腔纏繞的結(jié)構(gòu)，如果電流被施加到靜磁場(chǎng)線圈單元151，則靜磁場(chǎng)形成在磁體組件150內(nèi)部，即形成在空腔中。
[0073]靜磁場(chǎng)的方向一般平行于磁體組件150的同心軸。
[0074]如果靜磁場(chǎng)形成在空腔中，則構(gòu)成目標(biāo)200的原子(具體地，氫原子)的原子核布置在靜磁場(chǎng)方向，并進(jìn)行關(guān)于靜磁場(chǎng)的方向的進(jìn)動(dòng)。原子核的進(jìn)動(dòng)速度可以被表示為進(jìn)動(dòng)頻率，其被稱為拉莫爾頻率，并且可以由下面的方程式I表示。
[0075]ω = y B0,(I)
[0076]其中ω是拉莫爾頻率，Y是比例常數(shù)，Btl是外部磁場(chǎng)的強(qiáng)度。比例常數(shù)取決于原子核的種類，外部磁場(chǎng)的強(qiáng)度以特斯拉(T)或高斯(G)為單位計(jì)算，進(jìn)動(dòng)頻率以Hz為單位計(jì)
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[0077]例如，氫質(zhì)子在IT的外部磁場(chǎng)中具有42.58MHz的進(jìn)動(dòng)頻率。因?yàn)闅湓咏M成構(gòu)成人體的原子的主要部分，所以MRI使用氫質(zhì)子的進(jìn)動(dòng)獲得磁共振信號(hào)。
[0078]梯度線圈單元152在空腔中所形成的靜磁場(chǎng)中產(chǎn)生梯度以形成梯度場(chǎng)。
[0079]如圖3所示，與躺下時(shí)的目標(biāo)200的從頭到腳的上下方向平行的軸，也就是，與靜磁場(chǎng)的方向平行的軸可以被確定為z軸，與目標(biāo)200的左右方向平行的軸可以被確定為X軸，與3維(3D)空間中的上下方向平行的軸可以被確定為y軸。
[0080]為了獲得3D空間信息，需要關(guān)于所有的X軸、y軸和z軸的梯度場(chǎng)。因此，梯度線圈單元152包括三對(duì)梯度線圈。
[0081]如圖4和圖5所示，z軸梯度線圈154配置有一對(duì)環(huán)狀的線圈，y軸梯度線圈155位于目標(biāo)200上方和下方。此外，X軸梯度線圈156位于目標(biāo)200的左側(cè)和右側(cè)。
[0082]如果具有相反極性的直流電流流過(guò)相應(yīng)的z軸梯度線圈154，則發(fā)生在z軸方向上的磁場(chǎng)的變化，從而形成梯度場(chǎng)。圖5顯示了與z軸梯度線圈154運(yùn)行時(shí)形成的z軸梯度場(chǎng)相應(yīng)的脈沖序列。
[0083]因?yàn)樵趜軸方向上形成的梯度場(chǎng)的更大的梯度允許選擇更薄的成像層面(slice)，所以z軸梯度線圈154用于選擇成像層面。
[0084]如果成像層面通過(guò)由z軸梯度線圈154形成的梯度場(chǎng)選擇，則配置相應(yīng)的成像層面的自旋具有相同的頻率和相位，使得各個(gè)自旋不能彼此區(qū)分。在該狀態(tài)下，如果y軸方向上的梯度場(chǎng)由y軸梯度線圈155形成，則y軸梯度場(chǎng)引起相移，使得成排的成像層面具有不同的相位。
[0085]換言之，如果形成I軸梯度場(chǎng)，則已經(jīng)被施加大梯度場(chǎng)的成像層面排的自旋的相位變化為高頻率，已經(jīng)被施加小梯度場(chǎng)的成像層面排的自旋的相位轉(zhuǎn)變?yōu)榈皖l率。其后，如果I軸梯度場(chǎng)消失，則在被選擇的成像層面的各個(gè)排中存在相位移，以使得成像層面排具有不同的相位，使得成像層面排可以彼此區(qū)分。因而，由y軸梯度線圈155形成的梯度場(chǎng)用于相位編碼。圖5也顯示了與y軸梯度線圈155運(yùn)行時(shí)形成的y軸梯度場(chǎng)相應(yīng)的脈沖序列。
[0086]總之，參考圖5，成像層面通過(guò)由z軸梯度線圈154形成的梯度場(chǎng)選擇，配置所選成像層面的排通過(guò)由y軸梯度線圈155形成的梯度場(chǎng)而以具有不同相位的方式區(qū)別開。然而，配置每排的自旋仍然不能被區(qū)分，因?yàn)樗鼈兙哂邢嗤念l率和相位。在其中配置每排的自旋因?yàn)槠渚哂邢嗤念l率和相位而仍然不能被區(qū)分的狀態(tài)下，如果X軸方向上的梯度場(chǎng)通過(guò)X軸梯度線圈156形成，則X軸梯度場(chǎng)使得配置每排的自旋具有不同的頻率，使得自旋能夠彼此區(qū)分。因而，由X軸梯度線圈156形成的梯度場(chǎng)用于頻率編碼。
[0087]如上所述，分別由z軸y軸和X軸梯度線圈形成的梯度場(chǎng)通過(guò)成像層面選擇、相位編碼和頻率編碼而空間地編碼各個(gè)自旋的空間位置。
[0088]進(jìn)一步參考圖4和圖5，梯度線圈單元152連接到梯度施加單元130，梯度施加單元130根據(jù)從脈沖序列控制器122接收的控制信號(hào)而施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)到梯度線圈單元152，以產(chǎn)生梯度場(chǎng)。梯度施加單元130可以包括與配置梯度線圈單元152的三類梯度線圈154、155和156相應(yīng)的三個(gè)驅(qū)動(dòng)電路。
[0089]如上所述，通過(guò) 外部磁場(chǎng)排列的原子核以拉莫爾頻率執(zhí)行進(jìn)動(dòng)，一些原子核的磁化矢量之和可以表示為凈磁化M。
[0090]凈磁化M的z軸分量不能被測(cè)量，僅Mxy能夠被檢測(cè)。因此，為了獲得磁共振信號(hào)，原子核應(yīng)該被激發(fā)使得凈磁化M存在于xy平面上。為了激發(fā)原子核，必須施加被調(diào)諧至原子核的拉莫爾頻率的RF脈沖到靜磁場(chǎng)。
[0091]RF線圈單元153包括用于傳輸RF脈沖的傳輸線圈和用于接收電磁波(換言之，從被激發(fā)的原子核釋放的磁共振信號(hào))的接收線圈。
[0092]RF線圈單元153連接到RF施加單元140 (圖1所示)，RF施加單元140根據(jù)從脈沖序列控制器122接收的控制信號(hào)來(lái)施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)到RF線圈單元153，使得RF線圈單元
153傳輸(transmit) RF 脈沖。
[0093]RF施加單元140能夠包括用于將高頻輸出信號(hào)調(diào)制為脈沖型信號(hào)的調(diào)制電路和用于放大脈沖型信號(hào)的RF功率放大器。
[0094]此外，RF線圈單元153連接到圖像處理器160，如圖1所示，圖像處理器160能夠包括:數(shù)據(jù)收集單元161，用于接收與從原子核產(chǎn)生的磁共振信號(hào)相關(guān)的數(shù)據(jù)；和數(shù)據(jù)處理器163，用于處理由數(shù)據(jù)收集單元161收集的數(shù)據(jù)以產(chǎn)生磁共振圖像。
[0095]進(jìn)一步關(guān)于圖1所示的圖像處理器160，數(shù)據(jù)收集單元161包括硬件，該硬件包括:前置放大器，用于放大由RF線圈單元153的接收線圈接收到的磁共振信號(hào)；相位檢測(cè)器，用于從前置放大器接收磁共振信號(hào)以檢測(cè)磁共振信號(hào)的相位；和A/D轉(zhuǎn)換器，用于將通過(guò)相位檢測(cè)器獲得的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。此外，數(shù)據(jù)收集單元161將數(shù)字化的磁共振信號(hào)傳輸至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元162。[0096]在包括機(jī)器可讀取的存儲(chǔ)介質(zhì)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元162中，形成配置2D傅里葉空間的數(shù)據(jù)空間，在掃描的數(shù)據(jù)全被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元162中之后，數(shù)據(jù)處理器163對(duì)2D傅里葉空間中的數(shù)據(jù)執(zhí)行2D反轉(zhuǎn)傅里葉變換以重構(gòu)關(guān)于目標(biāo)200的圖像。重構(gòu)的圖像被顯示在顯示器112上。
[0097]作為用于自原子核獲得磁共振信號(hào)的方法，自旋回波脈沖序列已經(jīng)被廣泛使用。如果RF線圈單元153順序地施加在其間具有Λ t的預(yù)定時(shí)間間隔的兩個(gè)RF脈沖，則在再次經(jīng)過(guò)時(shí)間間隔At時(shí)，在原子核中發(fā)生強(qiáng)的橫向磁化，并且可以通過(guò)該強(qiáng)的橫向磁化獲得磁共振信號(hào)。該方法被稱為自旋回波脈沖序列。從施加第一 RF脈沖直到產(chǎn)生磁共振信號(hào)所經(jīng)過(guò)的時(shí)間周期是時(shí)間回波(TE)。
[0098]質(zhì)子翻轉(zhuǎn)的程度可以表示為質(zhì)子離開一軸(在翻轉(zhuǎn)之前質(zhì)子位于該軸上)的角度，相應(yīng)的RF脈沖可以根據(jù)翻轉(zhuǎn)的程度表示為例如90° RF脈沖、180° RF脈沖等。
[0099]圖6、圖7和圖8是概念上顯示根據(jù)本發(fā)明一示例性實(shí)施方式的諸如圖9所示的MRI裝置的梯度線圈單元152的結(jié)構(gòu)的截面圖，圖9、圖10和圖11是概念上顯示梯度線圈單元152的結(jié)構(gòu)的透視圖。
[0100]梯度線圈單元152施加梯度到空腔中形成的靜磁場(chǎng)以形成梯度場(chǎng)。
[0101]如上所述，為了獲得3D空間信息，需要關(guān)于所有的X軸、y軸和z軸的梯度場(chǎng)，因此，梯度線圈單元152包括三對(duì)梯度線圈。
[0102]如圖4和圖5所示，z軸梯度線圈154配置有一對(duì)環(huán)狀的線圈，y軸梯度線圈155位于目標(biāo)200上方和下方。此外，X軸梯度線圈156位于目標(biāo)200的左側(cè)和右側(cè)。在下文中，X軸、y軸和z軸梯度線圈將被稱為梯度線圈170。
[0103]梯度線圈單元152包括設(shè)置在梯度線圈170外部的屏蔽線圈171。
[0104]如圖中所示，因?yàn)槠帘尉€圈171設(shè)置在梯度線圈170外部，所以屏蔽線圈171的安裝半徑大于梯度線圈170的安裝半徑。
[0105]如果強(qiáng)脈沖電流被施加到梯度線圈170，則渦流電流在抑制梯度場(chǎng)產(chǎn)生的方向上流過(guò)圍繞梯度線圈170的靜磁場(chǎng)線圈單元。
[0106]如果在靜磁場(chǎng)線圈單元中感生渦流電流，則梯度場(chǎng)的線性度在時(shí)間軸方向上劣化。如果在用于成像層面選擇的梯度場(chǎng)中存在渦流電流，則成像層面輪廓退化，導(dǎo)致信噪比(SNR)劣化。
[0107]同時(shí)，如果在用于頻率編碼的梯度場(chǎng)中存在渦流電流，則在頻率編碼方向上的K-空間中執(zhí)行不均勻的規(guī)一化(S tandard i z at i on ),其使圖像分辨度降低，并由于降低的分辨度而導(dǎo)致變模糊以及在邊界產(chǎn)生環(huán)形物。渦流電流的影響程度取決于相應(yīng)的成像方法，該影響在梯度場(chǎng)回波像和高速圖像方面是重大的。
[0108]為了克服由于渦流電流引起的問(wèn)題，如圖6所示，屏蔽線圈171被安裝在梯度線圈170外部。為了抵銷延伸出梯度線圈170的梯度場(chǎng)的強(qiáng)度由此減小渦流電流的量，其方向與施加到梯度線圈170的電流的方向相反的電流被施加到屏蔽線圈171。
[0109]MRI裝置在梯度線圈單元152中提供勻場(chǎng)體173以便均勻地分布由靜磁場(chǎng)線圈單元形成的靜磁場(chǎng)。
[0110]如圖6所示，勻場(chǎng)體173安裝在梯度線圈單元152的最外部分。換言之，勻場(chǎng)體173的安裝半徑大于屏蔽線圈171的安裝半徑。存在有源勻場(chǎng)線圈和無(wú)源勻場(chǎng)體，在當(dāng)前的示例性實(shí)施方式中，使用無(wú)源勻場(chǎng)體。
[0111]勻場(chǎng)體173配置有用于靜磁場(chǎng)的均勻度的鐵標(biāo)記和其中容納鐵標(biāo)記的勻場(chǎng)體盤174。勻場(chǎng)體盤174具有與梯度線圈單元152 (其是圓筒形狀)的z軸方向的長(zhǎng)度相應(yīng)的長(zhǎng)度，每個(gè)勻場(chǎng)體盤174的內(nèi)部空間可以根據(jù)鐵標(biāo)記的尺寸被分隔成多個(gè)空間，使得多個(gè)鐵標(biāo)記能夠被容納在勻場(chǎng)體盤174中。
[0112]勻場(chǎng)體盤174通過(guò)被插入沿梯度線圈單元152的外圓周方向分開設(shè)置的勻場(chǎng)體插入部176中而被安裝。
[0113]勻場(chǎng)體173均勻地形成靜磁場(chǎng)的基本原理在本領(lǐng)域中是眾所周知的，因此，將省略其詳細(xì)描述。
[0114]如果電流被施加到梯度線圈170或屏蔽線圈171，則存在由于線圈的電阻而產(chǎn)生的熱，所產(chǎn)生的熱提高了勻場(chǎng)體鐵標(biāo)記的溫度。
[0115]因?yàn)殍F標(biāo)記的溫度的變化用作改變靜磁場(chǎng)的均勻度的一種因素，所以需要提供用于冷卻將被傳遞到鐵標(biāo)記的熱的冷卻器(冷卻單元)172以防止鐵標(biāo)記的溫度升高。
[0116]在傳統(tǒng)技術(shù)中，勻場(chǎng)體將安裝在梯度線圈單元的梯度線圈與屏蔽線圈之間。然而，在這樣的傳統(tǒng)的情形下，因?yàn)閺奶荻染€圈170和屏蔽線圈171產(chǎn)生的熱在兩個(gè)方向上被傳遞到勻場(chǎng)體173，所以兩個(gè)冷卻器應(yīng)該以以下方式被安裝:一個(gè)與梯度線圈170相鄰地安裝，另一個(gè)與屏蔽線圈171相鄰地安裝，因?yàn)閯驁?chǎng)體接收在兩個(gè)方向上的熱傳遞。[0117]因而，如果安裝兩個(gè)冷卻器，則梯度線圈單元152的截面厚度增加，這限制了設(shè)計(jì)自由度。
[0118]勻場(chǎng)體盤174之間的空間填充有樹脂諸如環(huán)氧樹脂，并且樹脂用作支撐梯度線圈170和屏蔽線圈171的支柱。然而，洛倫茲力根據(jù)梯度線圈170和屏蔽線圈171中電流的流動(dòng)而被施加到填充在勻場(chǎng)體盤174之間的空間中的樹脂，從而可能發(fā)生結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的問(wèn)題。
[0119]換言之，如果勻場(chǎng)體173安裝在梯度線圈170和屏蔽線圈171之間，則梯度線圈單元152的截面厚度將變厚，同樣將發(fā)生結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的問(wèn)題。
[0120]因此，在根據(jù)當(dāng)前示例性實(shí)施方式的MRI裝置的梯度線圈單元152中，通過(guò)在梯度線圈單元152的最外部分安裝勻場(chǎng)體173，克服了上述問(wèn)題。
[0121]如果勻場(chǎng)體173安裝在梯度線圈單元152的最外部分，則熱沿一個(gè)方向被傳遞到勻場(chǎng)體鐵標(biāo)記。也就是說(shuō)，其中熱傳遞到鐵標(biāo)記的方向被局限于從圓筒的中心到外部的方向。
[0122]結(jié)果，因?yàn)闊嵫匾粋€(gè)方向傳遞，所以在屏蔽線圈171和勻場(chǎng)體173之間僅需要單一的冷卻器172，于是導(dǎo)致更薄的設(shè)計(jì)。
[0123]圖6顯示了其中冷卻器172已經(jīng)安裝在屏蔽線圈171和勻場(chǎng)體173之間的情形。冷卻器172可以使用眾所周知的冷卻方法。
[0124]因?yàn)橥ㄟ^(guò)在梯度線圈單元152的最外部分安裝勻場(chǎng)體173而僅需要單一的冷卻器172，所以梯度線圈單元152的截面厚度變得比使用兩個(gè)冷卻器時(shí)薄。
[0125]減小的厚度可以有助于梯度線圈單元152的制造中以及MRI裝置的設(shè)計(jì)和制造中的自由度的增加。[0126]此外，通過(guò)在梯度線圈單元152的最外部分安裝勻場(chǎng)體173，與勻場(chǎng)體173安裝在梯度線圈170和屏蔽線圈171之間時(shí)相比，洛倫茲力的影響被限制于一個(gè)方向上，其有助于
結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
[0127]此外，當(dāng)勻場(chǎng)體173安裝在梯度線圈170和屏蔽線圈171之間時(shí)，勻場(chǎng)體插入部176 (勻場(chǎng)體盤174被插入其中以用于梯度線圈單元152的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性)應(yīng)以規(guī)則的間隔布置。如上所述，因?yàn)閯驁?chǎng)體插入部176之間的樹脂用作支撐梯度線圈170和屏蔽線圈171的支柱，所以勻場(chǎng)體插入部176應(yīng)以規(guī)則的間隔形成以用于梯度線圈單元152的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。然而，如果勻場(chǎng)體安裝在梯度線圈單元152的最外部分，如本示例性實(shí)施方式一樣，則不需要為了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性而以規(guī)則的間隔布置勻場(chǎng)體插入部176。因此，勻場(chǎng)體插入部176可以如圖7所示地以不規(guī)則的間隔(175)布置。有利地，如果勻場(chǎng)體173之間的間隔能被自由地設(shè)計(jì)(不規(guī)則的間隔)，則靜磁場(chǎng)能被精細(xì)地調(diào)整。
[0128]圖8顯示本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方式。
[0129]現(xiàn)在參考圖8，勻場(chǎng)體插入部176的寬度“d”可以被設(shè)計(jì)為比插入勻場(chǎng)體插入部176中的勻場(chǎng)體盤174的寬度“e”寬，使得插入勻場(chǎng)體插入部176中的勻場(chǎng)體盤174能夠沿
寬度方向移動(dòng)。
[0130]換言之，通過(guò)使得勻場(chǎng)體盤174能在圓周方向上移動(dòng)一定程度，同時(shí)通過(guò)調(diào)整在勻場(chǎng)體盤174中容納的鐵標(biāo)記的數(shù)量或布置而均勻地形成靜磁場(chǎng)，能夠?qū)崿F(xiàn)靜磁場(chǎng)的高均勻度。
[0131]圖9是3維地示 出圖6所示的梯度線圈單元152的透視圖，圖10是顯示梯度線圈單元152的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的透視圖，圖11是用于顯示梯度線圈單元152的各個(gè)組件具有不同半徑的圓筒結(jié)構(gòu)的透視圖。
[0132]現(xiàn)在參考圖10和圖11，梯度線圈單元152包括位于最里面的內(nèi)部分中并且如圖8所示具有安裝半徑“a”的梯度線圈170、圍繞梯度線圈170并具有比梯度線圈170的安裝半徑“a”長(zhǎng)的安裝半徑“b”的屏蔽線圈171、以及圍繞屏蔽線圈171并且具有比屏蔽線圈171的安裝半徑“b”長(zhǎng)的安裝半徑“c”的勻場(chǎng)體173。此外，冷卻器172位于屏蔽線圈171和勻場(chǎng)體173之間從而防止勻場(chǎng)體鐵標(biāo)記的溫度升高(或升高超過(guò)臨界溫度)。
[0133]圖12詳細(xì)地顯示勻場(chǎng)體173和冷卻器172。
[0134]現(xiàn)在參考圖12，看到冷卻器172與勻場(chǎng)體173的內(nèi)表面接觸地安裝。因?yàn)閯驁?chǎng)體173設(shè)置在梯度線圈單元152的最外部分使得從梯度線圈170和屏蔽線圈171產(chǎn)生的熱傳遞的方向被限制到從圓筒的中心朝向外部的方向，因此冷卻器172能夠僅設(shè)置在勻場(chǎng)體173的內(nèi)表面上。
[0135]圖12所示的勻場(chǎng)體173可以如圖6、圖7和圖8所示地布置。換言之，雖然一些勻場(chǎng)體173能夠以規(guī)則的間隔布置，但是一些其它的勻場(chǎng)體173能夠以不規(guī)則的間隔布置，在一些勻場(chǎng)體173中，相應(yīng)的勻場(chǎng)體插入部176的寬度可以比相應(yīng)的勻場(chǎng)體盤174的寬度寬。
[0136]如在與以規(guī)則間隔布置的勻場(chǎng)體的其中之一相應(yīng)的放大部中所示，在圖12的放大部中，每個(gè)勻場(chǎng)體173配置有插入相應(yīng)的勻場(chǎng)體插入部176中的抽屜(drawer)型的勻場(chǎng)體盤174以及被容納在勻場(chǎng)體盤174中的一個(gè)或多個(gè)鐵標(biāo)記(未示出)。被容納在勻場(chǎng)體盤174中的鐵標(biāo)記的數(shù)量或布置根據(jù)對(duì)靜磁場(chǎng)的均勻度的計(jì)算的結(jié)果來(lái)確定。
[0137]其它放大部顯示了其中勻場(chǎng)體插入部176的寬度比相應(yīng)的勻場(chǎng)體盤174的寬度寬的區(qū)域。如上所述，如果勻場(chǎng)體插入部176的寬度“d”被設(shè)計(jì)為比相應(yīng)的勻場(chǎng)體盤174的寬度“e”寬，則插入勻場(chǎng)體插入部176中的勻場(chǎng)體盤174可以沿寬度方向移動(dòng)。因此，通過(guò)使得勻場(chǎng)體盤174能在圓周方向上移動(dòng)一定程度，同時(shí)通過(guò)調(diào)整在勻場(chǎng)體盤174中容納的鐵標(biāo)記的數(shù)量或布置而均勻地形成靜磁場(chǎng)，能夠?qū)崿F(xiàn)靜磁場(chǎng)的高均勻度。
[0138]圖13、圖14和圖15是概念上顯示根據(jù)本發(fā)明另一示例性實(shí)施方式的MRI裝置的梯度線圈單元152的結(jié)構(gòu)的截面圖，圖16、圖17和圖18是概念上顯示圖13、圖14和圖15所示的梯度線圈單元152的結(jié)構(gòu)的透視圖。
[0139]梯度線圈單元152在空腔中形成的靜磁場(chǎng)上施加梯度以形成梯度場(chǎng)。
[0140]如上所述，為了獲得3D空間信息，需要關(guān)于所有的X軸、y軸和z軸的梯度場(chǎng)，因此，梯度線圈單元152包括三對(duì)梯度線圈。
[0141]如圖13所示，梯度線圈單元152包括設(shè)置在梯度線圈170外部的屏蔽線圈171。
[0142]如圖中所示，因?yàn)槠帘尉€圈171設(shè)置在梯度線圈170外部，所以屏蔽線圈171的安裝半徑大于梯度線圈170的安裝半徑。
[0143]如果強(qiáng)脈沖電流被施加到梯度線圈170，則渦流電流在抑制梯度場(chǎng)產(chǎn)生的方向上流過(guò)圍繞梯度線圈170的靜磁場(chǎng)線圈單元。渦流電流導(dǎo)致以上在此之前所述的問(wèn)題。
[0144]為了克服由于渦流電流引起的問(wèn)題，屏蔽線圈171被安裝在梯度線圈170外部。為了抵銷延伸出梯度線圈170的梯度場(chǎng)的強(qiáng)度由此減小渦流電流的量，其方向與施加到梯度線圈170的電流的方向相反的電流被施加到屏蔽線圈171。
[0145]在當(dāng)前示例性實(shí)施方式中，MRI裝置包括設(shè)置在梯度線圈單元152中的勻場(chǎng)體從而均勻地分布由靜磁場(chǎng)線圈單元形成的靜磁場(chǎng)。
[0146]如圖13所示，勻場(chǎng)體173設(shè)置在梯`度線圈單元152的最內(nèi)部分。換言之，勻場(chǎng)體173的安裝半徑比梯度線圈170的安裝半徑短。存在有源勻場(chǎng)線圈和無(wú)源勻場(chǎng)體，在當(dāng)前的示例性實(shí)施方式中，使用無(wú)源勻場(chǎng)體。
[0147]勻場(chǎng)體173配置有用于靜磁場(chǎng)的均勻度的鐵標(biāo)記和其中容納鐵標(biāo)記的勻場(chǎng)體盤174。勻場(chǎng)體盤174具有與梯度線圈單元152 (其是圓筒形狀)的z軸方向的長(zhǎng)度相應(yīng)的長(zhǎng)度，每個(gè)勻場(chǎng)體盤174的內(nèi)部空間可以根據(jù)鐵標(biāo)記的尺寸被分隔成多個(gè)空間，使得多個(gè)鐵標(biāo)記能夠被容納在勻場(chǎng)體盤174中。
[0148]勻場(chǎng)體盤174通過(guò)插入沿梯度線圈單元152的內(nèi)圓周方向分開設(shè)置的勻場(chǎng)體插入部176中而被安裝。
[0149]勻場(chǎng)體173均勻地形成靜磁場(chǎng)的基本原理在本領(lǐng)域中是眾所周知的，因此，將省略其詳細(xì)描述。
[0150]繼續(xù)參考圖13，當(dāng)電流被施加到梯度線圈170或屏蔽線圈171時(shí)，因線圈的電阻而產(chǎn)生熱，并且所產(chǎn)生的熱提高了勻場(chǎng)體鐵標(biāo)記的溫度。
[0151]因?yàn)殍F標(biāo)記的溫度變化用作改變靜磁場(chǎng)的均勻度的一個(gè)因素，所以需要冷卻器172來(lái)冷卻被傳遞到鐵標(biāo)記的熱以防止鐵標(biāo)記的溫度升高。
[0152]在傳統(tǒng)的布置中，勻場(chǎng)體173安裝在梯度線圈單元152的梯度線圈170和屏蔽線圈171之間。然而，在根據(jù)本發(fā)明的當(dāng)前情形中，因?yàn)閺奶荻染€圈170和屏蔽線圈171產(chǎn)生的熱在兩個(gè)方向上被傳遞到勻場(chǎng)體173，所以應(yīng)安裝兩個(gè)冷卻器使得一個(gè)冷卻器將與梯度線圈170相鄰地安裝而另一冷卻器將與屏蔽線圈171相鄰地安裝。[0153]因而，當(dāng)安裝兩個(gè)冷卻器時(shí)，梯度線圈單元152的截面厚度增加，這限制了設(shè)計(jì)自由度。
[0154]勻場(chǎng)體盤174之間的空間填充有樹脂諸如環(huán)氧樹脂，樹脂用作支撐梯度線圈170和屏蔽線圈171的支柱。然而，洛倫茲力根據(jù)梯度線圈170和屏蔽線圈171中電流的流動(dòng)而在所有的方向上被施加到填充在勻場(chǎng)體盤174之間的空間中的樹脂，從而可能發(fā)生結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的問(wèn)題。
[0155]換言之，當(dāng)勻場(chǎng)體173安裝在梯度線圈170和屏蔽線圈171之間時(shí)，梯度線圈單元152的截面厚度變厚，同樣能夠發(fā)生結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的問(wèn)題。
[0156]因此，在根據(jù)本發(fā)明的本示例性實(shí)施方式的MRI裝置的MRI裝置的梯度線圈單元152中，通過(guò)在梯度線圈單元152的最內(nèi)部分安裝勻場(chǎng)體173，克服了上述問(wèn)題。
[0157] 諸如圖13所示的本示例在梯度線圈單元152的最內(nèi)部分而不是梯度線圈單元152的最外部分布置勻場(chǎng)體173。
[0158]如果勻場(chǎng)體173安裝在梯度線圈單元152的最內(nèi)部分，則熱沿一個(gè)方向被傳遞到勻場(chǎng)體鐵標(biāo)記。更具體地，其中熱傳遞到鐵標(biāo)記的方向被局限于朝向圓筒中心的方向。
[0159]結(jié)果，因?yàn)闊嵫匾粋€(gè)方向傳遞，所以僅單一的冷卻器172布置在梯度線圈170和勻場(chǎng)體173之間。
[0160]圖13顯示了其中冷卻器172已經(jīng)安裝在梯度線圈170和勻場(chǎng)體173之間的情形。冷卻器172可以使用眾所周知的冷卻方法。
[0161 ] 因?yàn)橥ㄟ^(guò)在梯度線圈單元152的最內(nèi)部分安裝勻場(chǎng)體173而僅使用單一的冷卻器172，所以梯度線圈單元152的截面厚度比使用兩個(gè)冷卻器時(shí)薄。
[0162]減小的厚度可以有助于梯度線圈單元152的制造中以及MRI裝置的設(shè)計(jì)和制造中的自由度增加。
[0163]此外，通過(guò)在梯度線圈單元152的最內(nèi)部分安裝勻場(chǎng)體173，與勻場(chǎng)體173安裝在梯度線圈170和屏蔽線圈171之間時(shí)相比，洛倫茲力的影響被限制于一個(gè)方向上，因而本發(fā)明有助于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
[0164]此外，當(dāng)在傳統(tǒng)器件中勻場(chǎng)體173安裝在梯度線圈170和屏蔽線圈171之間時(shí)，勻場(chǎng)體插入部176 (勻場(chǎng)體盤174被插入其中以用于梯度線圈單元152的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性)應(yīng)以規(guī)則的間隔布置。如上所述，因?yàn)閯驁?chǎng)體插入部176之間填充的樹脂用作支撐梯度線圈170和屏蔽線圈171的支柱，所以勻場(chǎng)體插入部176應(yīng)以規(guī)則的間隔形成以用于梯度線圈單元152的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
[0165]然而，如果勻場(chǎng)體安裝在梯度線圈單元152的最內(nèi)部分，如同在本發(fā)明的當(dāng)前示例中一樣，則不必為了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性而以規(guī)則間隔布置勻場(chǎng)體插入部176。因此，勻場(chǎng)體插入部176可以以不規(guī)則間隔布置，如圖14所示。
[0166]此外，除了勻場(chǎng)體插入部以不規(guī)則間隔布置之外，勻場(chǎng)體173之間的間隔能夠被自由地設(shè)計(jì)，有利地容許靜磁場(chǎng)的均勻度能夠被精細(xì)地調(diào)整。
[0167]圖15顯示本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方式。
[0168]現(xiàn)在參考圖15，勻場(chǎng)體插入部176的寬度“d”可以被設(shè)計(jì)為比插入勻場(chǎng)體插入部176中的勻場(chǎng)體盤174的寬度“e”寬，使得插入勻場(chǎng)體插入部176中的勻場(chǎng)體盤174能夠沿
寬度方向移動(dòng)。[0169]因此，通過(guò)使得勻場(chǎng)體盤174能在圓周方向上移動(dòng)一定程度，同時(shí)通過(guò)調(diào)整在勻場(chǎng)體盤174中容納的鐵標(biāo)記的數(shù)量或布置而均勻地形成靜磁場(chǎng)，能夠?qū)崿F(xiàn)靜磁場(chǎng)的高均勻度。
[0170]圖16是3維地示出圖13所示的梯度線圈單元152的透視圖，圖17是顯示梯度線圈單元152的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的透視圖，圖18是用于顯示梯度線圈單元152的各個(gè)組件具有不同半徑的圓筒結(jié)構(gòu)的透視圖。
[0171]參考圖15、圖16和圖17，梯度線圈單元152包括位于梯度線圈單元152的最內(nèi)部分并且具有安裝半徑“f”的勻場(chǎng)體173、圍繞勻場(chǎng)體173并且具有比勻場(chǎng)體173的安裝半徑“f ”長(zhǎng)的安裝半徑“g”的梯度線圈170、和圍繞梯度線圈170并且具有比梯度線圈170的安裝半徑g長(zhǎng)的安裝半徑h的屏蔽線圈171。此外，冷卻器172位于勻場(chǎng)體173和梯度線圈170之間，從而防止勻場(chǎng)體鐵標(biāo)記的溫度升高。
[0172]圖19詳細(xì)地顯示勻場(chǎng)體173和冷卻器172。
[0173]現(xiàn)在參考圖19，看到冷卻器172與勻場(chǎng)體173的外表面接觸地安裝。因?yàn)閯驁?chǎng)體173設(shè)置在梯度線圈單元152的最內(nèi)部分使得從梯度線圈170和屏蔽線圈171產(chǎn)生的熱的傳遞方向被限制到朝向圓筒中心的方向，所以在該示例中僅單一的冷卻器172設(shè)置在勻場(chǎng)體173的外表面上。
[0174]圖19所示的勻場(chǎng)體173可以如圖13、圖14和圖15所示的布置。換言之，一些勻場(chǎng)體173可以以規(guī)則的間隔布置，一些其它的勻場(chǎng)體173可以以不規(guī)則的間隔布置，在一些勻場(chǎng)體173中，相應(yīng)的勻場(chǎng)體插入部176的寬度可以比相應(yīng)的勻場(chǎng)體盤174的寬度寬。
[0175]如在圖19的放大部中所示，以規(guī)則間隔布置的勻場(chǎng)體的相應(yīng)一個(gè)，其中每個(gè)勻場(chǎng)體173配置有插入勻場(chǎng)體插入部176中的抽屜(drawer)型的勻場(chǎng)體盤174以及被容納在勻場(chǎng)體盤174中的一個(gè)或多個(gè)鐵標(biāo)記(未示出)。容納在勻場(chǎng)體盤174中的鐵標(biāo)記的數(shù)量或布置根據(jù)對(duì)靜磁場(chǎng)的均勻度的計(jì)算結(jié)果來(lái)確定。`
[0176]圖19中的其它放大部顯示了其中勻場(chǎng)體插入部176的寬度比勻場(chǎng)體盤174的寬度寬的區(qū)域。如以上參考圖15所述，如果勻場(chǎng)體插入部176的寬度d被設(shè)計(jì)為比相應(yīng)的勻場(chǎng)體盤174的寬度e寬，則插入勻場(chǎng)體插入部176中的勻場(chǎng)體盤174可以沿寬度方向移動(dòng)。因此，通過(guò)使得勻場(chǎng)體盤174能在圓周方向上移動(dòng)一定程度，同時(shí)通過(guò)調(diào)整容納在勻場(chǎng)體盤174中的鐵標(biāo)記的數(shù)量或布置而均勻地形成靜磁場(chǎng)，能夠?qū)崿F(xiàn)靜磁場(chǎng)的高均勻度。
[0177]圖20是顯示根據(jù)本發(fā)明一示例性實(shí)施方式的MRI裝置的制造方法的示例性操作的流程圖。
[0178]現(xiàn)在參考圖20，首先，制造靜磁場(chǎng)線圈單元(500)，制造梯度線圈單元(圖2的152)(600)，然后在靜磁場(chǎng)線圈單元內(nèi)部設(shè)置梯度線圈單元152 (700)，由此制造MRI裝置。
[0179]制造靜磁場(chǎng)線圈單元的操作和在圓筒形狀的靜磁場(chǎng)線圈單元內(nèi)部設(shè)置梯度線圈單元的操作可以通過(guò)本領(lǐng)域中眾所周知的各種方法進(jìn)行，因此，將省略其詳細(xì)描述。
[0180]圖21是詳細(xì)地顯示根據(jù)本發(fā)明一示例性實(shí)施方式的制造圖20的梯度線圈單元152的方法的示例性操作的流程圖。
[0181]在下文中，將參考圖21詳細(xì)描述梯度線圈單元152的制造方法。
[0182]首先，在(S610)，形成用于在靜磁場(chǎng)中形成梯度場(chǎng)的梯度線圈，以及在(S620)，在梯度線圈170外部形成屏蔽線圈171。[0183]為了獲得關(guān)于目標(biāo)的3D空間信息，需要關(guān)于所有的X軸、y軸和z軸的梯度場(chǎng)，因此，梯度線圈單元152包括三對(duì)梯度線圈。
[0184]如圖4和圖5所示，z軸梯度線圈154配置有一對(duì)環(huán)狀的線圈，y軸梯度線圈155位于目標(biāo)200上方和下方。此外，X軸梯度線圈156位于目標(biāo)200的左側(cè)和右側(cè)。因而，制造了具有三個(gè)軸的梯度線圈。
[0185]然后，具有比梯度線圈170的安裝半徑長(zhǎng)的安裝半徑的屏蔽線圈171安裝在梯度線圈170外部。
[0186]如果強(qiáng)脈沖電流被施加到梯度線圈170，則渦流電流在抑制梯度場(chǎng)產(chǎn)生的方向上流過(guò)圍繞梯度線圈170的靜磁場(chǎng)線圈單元。渦流電流用作如上所述地使圖像品質(zhì)退化的一個(gè)因素。
[0187]為了克服由于渦流電流引起的問(wèn)題，屏蔽線圈171被安裝在梯度線圈170外部。為了抵銷延伸出梯度線圈170的梯度場(chǎng)的強(qiáng)度由此減小渦流電流的量，其方向與施加到梯度線圈170的電流的方向相反的電流被施加到屏蔽線圈171。
[0188]在形成屏蔽線圈171之后，隨后在(630)，在屏蔽線圈171外部形成冷卻器172，在(640)，在冷卻器172外部形成勻場(chǎng)體173。
[0189]為了在屏蔽線圈171外部形成勻場(chǎng)體173，勻場(chǎng)體插入部176沿屏蔽線圈171的外圓周方向分離地形成，勻場(chǎng)體173插入勻場(chǎng)體插入部176中。
[0190]勻場(chǎng)體插入部176可以如圖6所示以規(guī)則間隔形成，或者可以如圖7所示以不規(guī)則間隔形成。
[0191]如果勻場(chǎng)體173之間的間隔能被自由地設(shè)計(jì)，則靜磁場(chǎng)的均勻度能被精細(xì)地調(diào)
難
iF.0
[0192]如圖8所示，勻場(chǎng)體插入部176的寬度“d”可以被設(shè)計(jì)為比插入勻場(chǎng)體插入部176中的勻場(chǎng)體盤174的寬度e寬，使得插入勻場(chǎng)體插入部176中的勻場(chǎng)體盤174能夠沿寬度方向移動(dòng)。
[0193]因此，通過(guò)將勻場(chǎng)體插入部176的寬度d設(shè)計(jì)得比勻場(chǎng)體盤174的寬度“e”寬，由此使得勻場(chǎng)體盤174能夠沿圓周方向移動(dòng)一定程度，同時(shí)通過(guò)調(diào)整容納在勻場(chǎng)體盤174中的鐵標(biāo)記的數(shù)量或布置而均勻地形成靜磁場(chǎng)，能夠?qū)崿F(xiàn)靜磁場(chǎng)的高均勻度。
[0194]如圖12所示，冷卻器172與勻場(chǎng)體173的內(nèi)表面接觸地安裝，也就是，冷卻器172被安裝在屏蔽線圈171和勻場(chǎng)體173之間。因?yàn)閯驁?chǎng)體173設(shè)置在梯度線圈單元152的最外部分使得從梯度線圈170和屏蔽線圈171產(chǎn)生的熱的傳遞方向被限制到從圓筒的中心到外部的方向，因此僅一個(gè)冷卻器172設(shè)置在勻場(chǎng)體173的內(nèi)表面上。
[0195]圖22是詳細(xì)地顯示根據(jù)本發(fā)明另一示例性實(shí)施方式的梯度線圈單元152的制造方法的流程圖。
[0196]現(xiàn)在參考圖22，在(S650)，形成用于在靜磁場(chǎng)中形成梯度場(chǎng)的梯度線圈170，在(S660)，在梯度線圈170外部形成屏蔽線圈171。
[0197]為了獲得關(guān)于目標(biāo)的3D空間信息，需要關(guān)于所有的X軸、y軸和z軸的梯度場(chǎng)，因此，梯度線圈單元152包括三對(duì)梯度線圈。
[0198]如圖4和圖5所示，z軸梯度線圈154配置有一對(duì)環(huán)狀的線圈，y軸梯度線圈155位于目標(biāo)200上方和下方。此外，X軸梯度線圈156位于目標(biāo)200的左側(cè)和右側(cè)。因而，制造了具有三個(gè)軸的梯度線圈。
[0199]然后，具有比梯度線圈170的安裝半徑長(zhǎng)的安裝半徑的屏蔽線圈171安裝在梯度線圈170外部。
[0200]如果強(qiáng)脈沖電流被施加到梯度線圈170，則渦流電流在抑制梯度場(chǎng)產(chǎn)生的方向上流過(guò)圍繞梯度線圈170的靜磁場(chǎng)線圈單元。如上所述，渦流電流作為使圖像品質(zhì)退化的一個(gè)因素。
[0201]為了克服由于渦流電流引起的問(wèn)題，屏蔽線圈171被安裝在梯度線圈170外部。為了抵銷延伸出梯度線圈170的梯度場(chǎng)的強(qiáng)度由此減小渦流電流的量，其方向與施加到梯度線圈170的電流的方向相反的電流被施加到屏蔽線圈171。
[0202]在形成梯度線圈170和屏蔽線圈171之后，在(670)，在梯度線圈170內(nèi)部形成冷卻器172，在(680)，在冷卻器172內(nèi)部形成勻場(chǎng)體173。
[0203]為了在梯度線圈170內(nèi)部形成勻場(chǎng)體173，勻場(chǎng)體插入部176沿梯度線圈170的內(nèi)圓周方向分離地形成，勻場(chǎng)體173插入勻場(chǎng)體插入部176中。
[0204]勻場(chǎng)體插入部176可以如圖13所示地以規(guī)則間隔形成，或者可以如圖14所示地以不規(guī)則間隔形成。
[0205]如果勻場(chǎng)體173之 間的間隔能被自由地設(shè)計(jì)，則靜磁場(chǎng)的均勻度能被精細(xì)地調(diào)
難
iF.0
[0206]如圖15所示，勻場(chǎng)體插入部176的寬度“d”可以被設(shè)計(jì)為比插入勻場(chǎng)體插入部176中的勻場(chǎng)體盤174的寬度“e”寬，使得插入勻場(chǎng)體插入部176中的勻場(chǎng)體盤174能夠沿
寬度方向移動(dòng)。
[0207]因此，通過(guò)將勻場(chǎng)體插入部176的寬度“d”設(shè)計(jì)得比勻場(chǎng)體盤174的寬度“e”寬，由此使得勻場(chǎng)體盤174能夠沿圓周方向移動(dòng)一定程度，同時(shí)通過(guò)調(diào)整在勻場(chǎng)體盤174中容納的鐵標(biāo)記的數(shù)量或布置而均勻地形成靜磁場(chǎng)，能夠?qū)崿F(xiàn)靜磁場(chǎng)的高均勻度。
[0208]如圖19所示，冷卻器172與勻場(chǎng)體173的外表面接觸地安裝，也就是，冷卻器172被安裝在梯度線圈170和勻場(chǎng)體173之間。因?yàn)閯驁?chǎng)體173設(shè)置在梯度線圈單元152的最內(nèi)部分使得從梯度線圈170和屏蔽線圈171產(chǎn)生的熱的傳遞方向被限制到朝向圓筒的中心的方向，所以僅一個(gè)冷卻器172設(shè)置在勻場(chǎng)體173的外表面上。
[0209]根據(jù)本發(fā)明的上述方法能夠在硬件、固件中執(zhí)行，或者能夠被執(zhí)行為配置硬件用于運(yùn)行并存儲(chǔ)在非瞬時(shí)性的機(jī)器可讀介質(zhì)(諸如⑶R0M、DVD、RAM、軟盤、硬盤或諸如光軟盤的磁光盤)上的計(jì)算機(jī)代碼或軟件，或者能夠被執(zhí)行為通過(guò)網(wǎng)絡(luò)下載并被存儲(chǔ)在本地非瞬時(shí)性記錄介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)代碼(該計(jì)算機(jī)代碼最初被存儲(chǔ)在遠(yuǎn)程記錄介質(zhì)或非瞬時(shí)性的機(jī)器可讀介質(zhì)上)，使得此處描述的方法能夠被裝載到諸如通用計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ锰幚砥鞯挠布谢虮谎b載到諸如ASIC或FPGA的可編程的或?qū)Ｓ玫挠布小Ｈ绫绢I(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的，計(jì)算機(jī)、處理器、微處理器控制器或可編程硬件包括可存儲(chǔ)或接收軟件或計(jì)算機(jī)代碼的存儲(chǔ)器組件，例如RAM、R0M、閃存等，在軟件或計(jì)算機(jī)代碼被計(jì)算機(jī)訪問(wèn)和執(zhí)行時(shí)，處理器或硬件執(zhí)行此處描述的處理方法。此外，將理解，當(dāng)通用計(jì)算機(jī)訪問(wèn)用于執(zhí)行此處顯示的處理的代碼時(shí)，代碼的執(zhí)行將通用計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)換成專用計(jì)算機(jī)以執(zhí)行此處顯示的處理。此外，技術(shù)人員了解并理解“處理器”或“微處理器”包括在要求保護(hù)的發(fā)明中的硬件。在最寬的合理解釋下，權(quán)利要求組成法定內(nèi)容。在此使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)“單元”或“模塊”應(yīng)當(dāng)在最寬的合理解釋下被理解為組成包括硬件且自身不構(gòu)成軟件的法定內(nèi)容。當(dāng)單元或模塊包括機(jī)器可執(zhí)行的代碼時(shí)，將理解，非瞬時(shí)性的機(jī)器可讀介質(zhì)包含被裝載到用于執(zhí)行的硬件諸如處理器或控制器中并配置處理器或控制器用于操作的機(jī)器可執(zhí)行代碼。
[0210]雖然已經(jīng)顯示并描述了本發(fā)明的幾個(gè)示例性實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)并理解，可以對(duì)這些示例性實(shí)施方式進(jìn)行各種改變而不脫離本發(fā)明的原理和精神，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書及其等效物限定。
【權(quán)利要求】
1.一種磁共振成像(MRI)裝置，包括: 靜磁場(chǎng)線圈單元(151)，配置用于在目標(biāo)中形成靜磁場(chǎng)；和 梯度線圈單元(152)，配置用于在所述靜磁場(chǎng)中形成梯度場(chǎng)， 其中所述梯度線圈單元(152)包括一個(gè)或多個(gè)勻場(chǎng)體(173)，該一個(gè)或多個(gè)勻場(chǎng)體(173)布置在所述梯度線圈單元的最外部分或最內(nèi)部分以提供由所述靜磁場(chǎng)線圈單元形成的所述靜磁場(chǎng)的均勻度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁共振成像裝置，其特征在于所述梯度線圈單元(152)包括: 梯度線圈(170)，配置用于在所述靜磁場(chǎng)中形成所述梯度場(chǎng)；和 屏蔽線圈(171)，沿所述梯度線圈的外部形成，并且配置用于彌補(bǔ)由所述梯度線圈(170)在所述靜磁場(chǎng)線圈單元(151)中感生的渦流電流的影響。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁共振成像裝置，其特征在于沿所述梯度線圈的所述外部布置的所述屏蔽線圈(171)的安裝半徑大于所述梯度線圈(170)的安裝半徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁共振成像裝置，其特征在于當(dāng)分別布置在所述梯度線圈單元的最外部分或最內(nèi)部分時(shí)，所述勻場(chǎng)體(173)沿所述屏蔽線圈(171)的外部定位，或者位于所述梯度線圈單元中的所述屏蔽線圈內(nèi)部。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁共振成像裝置，還包括冷卻器，形成在所述屏蔽線圈(171)與所述勻場(chǎng)體(173)之間，所述冷卻器配置用于防止所述勻場(chǎng)體的溫度因傳遞到所述勻場(chǎng)體的熱而升高得至少超過(guò)臨界溫 度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁共振成像裝置，其特征在于所述勻場(chǎng)體(173)包括: 一個(gè)或多個(gè)勻場(chǎng)體盤(174)，配置用于插入沿所述梯度線圈單元(152)的所述外圓周方向分離地形成的一個(gè)或多個(gè)勻場(chǎng)體插入部(176)中；和一個(gè)或多個(gè)標(biāo)記，配置為容納在所述勻場(chǎng)體盤中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁共振成像裝置，其中所述標(biāo)記包括鐵標(biāo)記。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁共振成像裝置，其特征在于所述勻場(chǎng)體之間的間隔的至少之一與其余的間隔不同。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁共振成像裝置，其特征在于所述勻場(chǎng)體插入部(176)的至少之一在與所述梯度線圈單元的中心軸垂直的截面的圓周方向上的長(zhǎng)度比插入相應(yīng)的勻場(chǎng)體插入部(176)中的勻場(chǎng)體盤(174)在所述截面的所述圓周方向上的長(zhǎng)度長(zhǎng)。
10.一種磁共振成像(MRI)裝置的制造方法，包括: 制造靜磁場(chǎng)線圈單元(151，500)； 通過(guò)在所述梯度線圈單元(152)的最外部分或最內(nèi)部分安裝一個(gè)或多個(gè)勻場(chǎng)體(173)而制造梯度線圈單元(152，600);和 在所述靜磁場(chǎng)線圈單元內(nèi)部設(shè)置所述梯度線圈單元。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制造方法，其特征在于制造所述梯度線圈單元包括: 形成梯度線圈； 在所述梯度線圈外部形成屏蔽線圈；和 在所述屏蔽線圈外部形成所述勻場(chǎng)體。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制造方法，還包括:在所述屏蔽線圈和所述勻場(chǎng)體之間形成冷卻器。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制造方法，其特征在于形成所述勻場(chǎng)體包括在所述屏蔽線圈外部沿所述屏蔽線圈的外圓周方向分離地形成一個(gè)或多個(gè)勻場(chǎng)體插入部；以及 將所述勻場(chǎng)體插入所述勻場(chǎng)體插入部中。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制造方法，其特征在于形成所述勻場(chǎng)體插入部(176)包括形成所述勻場(chǎng)體插入部(176)使得所述勻場(chǎng)體插入部之間的間隔的至少之一與其余的間隔不同。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制造方法，其特征在于形成所述勻場(chǎng)體插入部(176)包括:形成所述勻場(chǎng)體插入部(176)使得勻場(chǎng)體插入部(176)的至少之一在與所述梯度線圈單元(152)的中心軸垂直的截面的圓周方向上的長(zhǎng)度比插入相應(yīng)的勻場(chǎng)體插入部(176)中的勻場(chǎng)體盤(174)在所述截 面的所述圓周方向上的長(zhǎng)度長(zhǎng)。
【文檔編號(hào)】A61B5/055GK103654783SQ201310400686
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月5日
【發(fā)明者】郭俊碩, 金晟日, 崔勝齊 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社