專利名稱：液體電介質(zhì)梯度線圈系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文公開的主題主要涉及磁共振成像系統(tǒng)，并且更具體來說涉及將用于磁共振成 像系統(tǒng)的兩個(gè)或更多梯度線圈冷卻并電分離。
背景技術(shù)：
磁共振成像(MRI)系統(tǒng)基于與物體中的特定核成分(例如水分子中的氫核子)相 互作用的時(shí)變的梯度磁場和射頻(RF)脈沖、主磁場來實(shí)現(xiàn)成像。此類核成分的磁矩會(huì)嘗試 與主磁場對齊，但是隨后以稱為拉莫爾頻率的特征頻率旋進(jìn)。在此類核成分的拉莫爾頻率 處或附近的RF脈沖可能導(dǎo)致磁矩旋轉(zhuǎn)。當(dāng)已經(jīng)結(jié)束RF脈沖時(shí)，磁矩會(huì)嘗試重新與主磁場 對齊，從而放射出可檢測的信號(hào)。至少三個(gè)分立的梯度線圈(x、y和z)可以產(chǎn)生時(shí)變的梯度磁場(Gx、Gy和Gz)，計(jì) 算這些梯度磁場使得能夠檢測來自物體的指定切片(slice)的信號(hào)。因?yàn)樘荻染€圈可以布 置在彼此附近，所以可能偶爾在兩個(gè)梯度線圈之間發(fā)生電壓的局部放電，這可能導(dǎo)致正在 獲取的任何圖像顯示一個(gè)或多個(gè)偽像。為了防止局部放電，可通過玻璃填充的、環(huán)氧基樹 脂(epoxy-based resin)來將每個(gè)一般為圓柱體形的梯度線圈與彼此電分離。此類環(huán)氧基 (epoxy-based)材料可具有許多缺點(diǎn)，包括低局部放電起始電壓(PDIV)特征、效率低的梯 度線圈冷卻以及由于環(huán)氧基梯度線圈的制造中一般采用的真空壓力浸漬(impregnation) 過程而導(dǎo)致的長制造周期。

發(fā)明內(nèi)容
當(dāng)前公開的主題的實(shí)施例可一般涉及具有采用液體電介質(zhì)的梯度線圈組裝件的 磁共振成像系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，磁共振成像系統(tǒng)包括具有多個(gè)梯度線圈的梯度線圈組 裝件。在梯度線圈組裝件中，通過液體介質(zhì)將梯度線圈的至少兩個(gè)與彼此電分離。在另一個(gè)實(shí)施例中，磁共振成像系統(tǒng)包括具有第一梯度線圈和第二梯度線圈的梯 度線圈組裝件。通過處于第一梯度線圈和第二梯度線圈外部的液體介質(zhì)將第一梯度線圈和 第二梯度線圈冷卻。在又一個(gè)實(shí)施例中，磁共振成像系統(tǒng)包括具有至少兩個(gè)實(shí)心梯度線圈的梯度線圈 組裝件。通過液體電介質(zhì)將所述至少兩個(gè)實(shí)心梯度線圈冷卻。


當(dāng)參考附圖閱讀下文的詳細(xì)描述時(shí)，將更好地理解這些和其他特征、方面和優(yōu)點(diǎn)， 其中相似的字符遍布附圖表示相似的部件，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的方面的在梯度線圈組裝件中采用液體介質(zhì)的MRI系統(tǒng)的示意 圖表示；圖2是根據(jù)本發(fā)明的方面的圖1的MRI系統(tǒng)的掃描儀的一實(shí)施例的截面示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的方面的圖1的MRI系統(tǒng)的掃描儀的一備選實(shí)施例的截面示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的方面的用于圖1的掃描儀的梯度線圈組裝件的截面示意圖；圖5是圖4的梯度線圈組裝件的透視圖；圖6是圖4的梯度線圈組裝件的橫向視圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的方面的可使圖4的梯度線圈組裝件內(nèi)的液體介質(zhì)循環(huán)的歧管 的透視圖；圖8是圖7的歧管的側(cè)視圖；圖9是示出對于球-球幾何形狀的擊穿電壓與礦物油中的全氯乙烯(C2C14)的濃 度之間的關(guān)系的圖；圖10是示出對于點(diǎn)-球幾何形狀的擊穿電壓與礦物油中的全氯乙烯(C2C14)的濃 度之間的關(guān)系的圖；以及圖11是示出梯度線圈繞組中的溫度上升與礦物油中的全氯乙烯(C2C14)的濃度之 間的關(guān)系的圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在轉(zhuǎn)向附圖，首先參考圖1，磁共振成像(MRI)系統(tǒng)10示意示為包括掃描儀12、 掃描儀控制電路14和系統(tǒng)控制電路16。雖然MRI系統(tǒng)10可包括任何適合的MRI掃描儀或 檢測器，但是在示出的實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括全身掃描儀，其包括可將臺(tái)20安置于其中以 將患者22放置于用于掃描的期望位置的成像容積18。掃描儀12可附加地或備選地配置成 瞄準(zhǔn)某個(gè)解剖體，例如頭或頸。掃描儀12可包括一系列關(guān)聯(lián)的線圈，用于產(chǎn)生控制的磁場、用于生成射頻(RF)激 勵(lì)脈沖以及用于檢測來自患者體內(nèi)的旋磁材料響應(yīng)此類脈沖的放射(emission)。在圖1 的示意圖中，提供主磁體24以用于生成一般與成像容積18對齊的主磁場。將一系列梯度 線圈26、28和30分組在一個(gè)或多個(gè)梯度線圈組裝件中以用于在檢查序列期間生成控制的 梯度磁場，如下文充分描述的。提供RF線圈32以用于生成用于激勵(lì)旋磁材料的RF脈沖。 可以采用任何適合的方式對掃描儀12應(yīng)用電力，一般性地如引用數(shù)字34所示。在圖1中 所示的實(shí)施例中，RF線圈32還可以用作接收線圈。因此，RF線圈32可以在無源和有源模 式中與驅(qū)動(dòng)和接收電路耦合以分別用于接收來自旋磁材料的放射以及用于應(yīng)用RF激勵(lì)脈 沖。備選的是，可以與RF線圈32分開來提供接收線圈的各種配置。此類線圈可包括專門 適合于目標(biāo)解剖體的結(jié)構(gòu)，例如頭線圈組裝件等等。而且，接收線圈可在任何適合的物理配 置中來提供，包括相控陣線圈等等。在此配置中，梯度線圈26、28和30可以由導(dǎo)電線、條或板來形成，這些導(dǎo)電線、條 或板被盤繞或切割以形成在應(yīng)用控制脈沖時(shí)生成梯度場的線圈結(jié)構(gòu)。線圈在梯度線圈組裝 件內(nèi)的放置可以按若干不同的次序并以變化的配置來完成，并且掃描儀12還可包括補(bǔ)充 梯度線圈(以下文描述的方式)以遮蔽梯度線圈26、28和30。一般，z-梯度線圈26可安 置在最外的位置，并一般形成為螺線管狀的結(jié)構(gòu)，其對RF磁場具有相對較小的影響。梯度 線圈28和30分別可以是x軸和y軸線圈。掃描儀12的梯度線圈26、28和30可以由外部電路來控制以便以控制的的方式來 生成期望的場和脈沖，并從旋磁材料讀取信號(hào)。當(dāng)通常在患者的組織中接合的材料經(jīng)受主
4磁場時(shí)，組織中的順磁核子(paramagnetic nuclei)的各個(gè)磁矩與該場部分對齊。雖然凈磁 矩是在極化場的方向中產(chǎn)生的，但是垂直平面中的磁矩的隨機(jī)定向分量一般彼此抵銷。在 檢查序列期間，RF線圈32可以在關(guān)注的材料的拉莫爾頻率處或其附近生成RF脈沖，從而 導(dǎo)致凈對齊的磁矩的旋轉(zhuǎn)以產(chǎn)生凈橫向磁矩。此橫向磁矩繞著主磁場方向旋進(jìn)，從而放射 出RF信號(hào)，其被掃描儀12檢測到并被處理以用于期望圖像的重構(gòu)。梯度線圈26、28和30可以用于生成精確控制的磁場，其強(qiáng)度在預(yù)定義的視場 (field of view)上變化，通常具有正極性和負(fù)極性。當(dāng)以已知的電流對每個(gè)梯度線圈26、 28或30賦能時(shí)，所導(dǎo)致的磁場梯度疊加在主磁場上，并產(chǎn)生跨視場的磁場強(qiáng)度的軸分量中 的期望線性的變化。該場可在一個(gè)方向中線性地變化，而在另兩個(gè)方向中是同質(zhì)的。三個(gè) 梯度線圈26、28和30具有對于它們變化的方向互相正交的軸，從而使得能夠以三個(gè)梯度線 圈26、28和30的適合組合在任意方向中施加線性場梯度。受脈沖作用的梯度場可以執(zhí)行集成到成像過程的各種功能。這些功能中的一些是 切片選擇、頻率編碼和相位編碼。能沿著原坐標(biāo)系的x-軸、y_軸和z-軸或沿著由應(yīng)用于 各個(gè)場線圈的受脈沖作用的電流的組合所確定的其他軸來應(yīng)用這些功能。切片選擇梯度場可以確定患者中要成像的解剖體或組織的片(slab)，并且可與頻 率選擇性RF脈沖同時(shí)應(yīng)用以激勵(lì)可以相同頻率旋進(jìn)的自旋的已知容積。切片厚度可由跨 視場的梯度強(qiáng)度和RF脈沖的帶寬來確定。常常在與切片選擇梯度垂直的方向中應(yīng)用頻率編碼梯度(也已知為讀出梯度)。 一般，在形成由RF激勵(lì)引起的MR反射信號(hào)之前和期間應(yīng)用頻率編碼梯度。根據(jù)沿著梯度 場的其空間位置來對此梯度影響下的旋磁材料的自旋進(jìn)行頻率編碼。通過傅立葉變換，可 以分析獲取的信號(hào)以根據(jù)頻率編碼來識(shí)別它們在所選切片中的位置。最后，一般在讀出梯度之前和切片選擇梯度之后應(yīng)用相位編碼梯度。通過使用在 數(shù)據(jù)獲取序列期間依次應(yīng)用的稍微不同的梯度幅值而依次引入材料的旋進(jìn)質(zhì)子的相位中 的變化，完成旋磁材料中的自旋在相位編碼方向中的定位。相位編碼梯度允許根據(jù)它們在 相位編碼方向中的位置而在材料的自旋之間創(chuàng)建相位差?？梢圆捎蒙鲜龅氖痉短荻让}沖功能以及本文未明確描述的其他梯度脈沖功能為 脈沖序列設(shè)想大量的變化。而且，可以進(jìn)行脈沖序列中的改變以使所選的切片適合地定向， 以及可以進(jìn)行頻率和相位編碼以激勵(lì)期望的材料以及獲取所導(dǎo)致的MR信號(hào)以用于處理。掃描儀12的線圈由掃描儀控制電路14來控制以生成期望的磁場和射頻脈沖。在 圖1的示意圖中，控制電路14因此包括用于命令檢查期間采用的脈沖序列以及用于處理接 收的信號(hào)的控制電路36?？刂齐娐?6可包括任何適合的可編程邏輯裝置，例如通用或?qū)Ｓ?計(jì)算機(jī)的CPU或數(shù)字信號(hào)處理器。此外，控制電路36可包括存儲(chǔ)器電路38，例如易失性和 /或非易失性存儲(chǔ)器裝置，其用于存儲(chǔ)在掃描儀12實(shí)現(xiàn)的檢查序列期間使用的物理和邏輯 軸配置參數(shù)、檢查脈沖序列描述、獲取的圖像數(shù)據(jù)、編程例程等等。控制電路36與掃描儀12的線圈之間的接口可由放大和控制電路40以及由傳送 和接收接口電路42來管理。放大和控制電路40包括用于每個(gè)梯度場線圈26、28和30的 放大器以響應(yīng)來自控制電路36的控制信號(hào)而供應(yīng)驅(qū)動(dòng)電流。接收接口電路42包括用于驅(qū) 動(dòng)RF線圈32的附加放大電路。而且，在RF線圈32用于放射RF激勵(lì)脈沖以及接收MR信 號(hào)的情況下，接收接口電路42可包括用于將RF線圈在有源或傳送模式與無源或接收模式之間轉(zhuǎn)換的切換裝置。提供在圖1中由引用數(shù)字34來一般性指示的電源以用于對主磁體 24賦能。最后，掃描儀控制電路14包括接口組件44，以用于與系統(tǒng)控制電路16交換配置 和圖像數(shù)據(jù)。系統(tǒng)控制電路16可包括用于促進(jìn)經(jīng)由掃描儀控制電路14的操作員或放射學(xué)家 與掃描儀12之間的接口的范圍廣泛的裝置。在示出的實(shí)施例中，例如，提供采用通用或?qū)?用計(jì)算機(jī)的計(jì)算機(jī)工作站的形式中的操作員工作站46。操作員工作站46還通常包括存儲(chǔ) 器電路，其用于存儲(chǔ)檢查脈沖序列描述、檢查協(xié)議、用戶和患者數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)(原始和處 理的)等等。操作員工作站46還可包括用于接收數(shù)據(jù)以及與本地和遠(yuǎn)程裝置交換數(shù)據(jù)的 各種接口和外設(shè)驅(qū)動(dòng)器。在示出的實(shí)施例中，此類裝置包括監(jiān)視器48、常規(guī)計(jì)算機(jī)鍵盤50 和例如鼠標(biāo)52的備選輸入裝置。提供打印機(jī)54，以用于生成從獲取的數(shù)據(jù)重構(gòu)的圖像和 文檔的硬副本輸出。此外，系統(tǒng)10可包括各種本地和遠(yuǎn)程圖像存取和檢查控制裝置，其在 圖1中一般性地由引用數(shù)字56來表示。此類裝置可包括圖片歸檔和通信系統(tǒng)、遠(yuǎn)程放射學(xué) (teleradiology)系統(tǒng)和諸如此類。圖2示出掃描儀12的一實(shí)施例的上半部分的簡化示意截面圖。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，圖 2的簡化視圖不必要示出掃描儀12的所有元件。如圖2中所示，內(nèi)梯度線圈組裝件58、外 梯度線圈組裝件60和主磁體24可圍繞成像容積18呈圓柱體形地布置。內(nèi)梯度線圈組裝 件58和外梯度線圈組裝件60可各自包括z-梯度線圈26、X-梯度線圈28和y-梯度線圈 30。如下文進(jìn)一步論述的，可以通過液體電介質(zhì)將外梯度線圈組裝件60和內(nèi)梯度線圈組裝 件58內(nèi)可見的梯度線圈26、28和30的每一個(gè)電分離，液體電介質(zhì)填充外梯度線圈組裝件 60和/或內(nèi)梯度線圈組裝件58內(nèi)的空間。除了介電功能性外，液體電介質(zhì)還可用作對于 內(nèi)和外梯度線圈組裝件58和60的x、y和z-梯度線圈26、28和30的冷卻劑。因此，不是 由中空導(dǎo)電材料來形成，而是內(nèi)和外梯度線圈組裝件58和60的x、y和z-梯度線圈26、28 和30可以由實(shí)心導(dǎo)電材料來形成。如下文參考圖9-11所論述的，液體電介質(zhì)可包括若干 成分，包括礦物油和/或例如全氯乙烯(C2C14)的帶負(fù)電液體。液體循環(huán)系統(tǒng)62可以使液體電介質(zhì)循環(huán)通過內(nèi)和/或外梯度線圈組裝件58或 60。為了進(jìn)入液體循環(huán)系統(tǒng)62，液體電介質(zhì)可以經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)出口 64離開內(nèi)梯度線圈組 裝件58和外梯度線圈組裝件60。泵66可以將液體電介質(zhì)通過過濾器68抽吸，過濾器68 可以去除液體電介質(zhì)中可能積累的雜質(zhì)。泵66還可以在外梯度線圈組裝件60和/或內(nèi)梯 度線圈組裝件58內(nèi)將液體電介質(zhì)維持在一個(gè)大氣壓或更大的壓力。此后，可以包括排氣組 件和真空泵組件的排氣系統(tǒng)70可去除內(nèi)和外梯度線圈組裝件58和60中液體電介質(zhì)中可 能形成的氣泡。冷卻器72可在將液體電介質(zhì)重新循環(huán)進(jìn)入內(nèi)和/或外梯度線圈組裝件58 或60之前從液體電介質(zhì)去除熱。應(yīng)該注意，過濾器68和排氣系統(tǒng)70可去除液體電介質(zhì)中 在高電應(yīng)力的區(qū)域中通?？赡艹霈F(xiàn)的雜質(zhì)。因?yàn)殡s質(zhì)能導(dǎo)致局部放電事件，使用液體循環(huán) 系統(tǒng)62持續(xù)地使液體電介質(zhì)循環(huán)可以減少放電的風(fēng)險(xiǎn)，而同時(shí)從內(nèi)梯度線圈組裝件58和 外梯度線圈組裝件60去除熱。圖3示出掃描儀12的一備選實(shí)施例的上半部分的簡化示意截面圖。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到， 圖3的簡化視圖不必要示出掃描儀12的所有元件。與上面圖2中一樣，圖3的掃描儀12 包括圍繞成像容積18呈圓柱體形布置的內(nèi)梯度線圈組裝件58、外梯度線圈組裝件60和主 磁體24。內(nèi)梯度線圈組裝件58和外梯度線圈組裝件60可各自包括z-梯度線圈26、x-梯度線圈28和y-梯度線圈30。不是由中空導(dǎo)電材料來形成，而是內(nèi)和外梯度線圈組裝件58 和60的x、y和z-梯度線圈26、28和30可以由實(shí)心導(dǎo)電材料來形成。如下文進(jìn)一步論述 的，可以通過液體電介質(zhì)將外梯度線圈組裝件60和內(nèi)梯度線圈組裝件58內(nèi)可見的梯度線 圈26、28和30的每一個(gè)電分離，液體電介質(zhì)填充外梯度線圈組裝件60和/或內(nèi)梯度線圈 組裝件58內(nèi)的空間。相比于圖2的實(shí)施例，內(nèi)梯度線圈循環(huán)系統(tǒng)76可以使液體電介質(zhì)循 環(huán)通過內(nèi)梯度線圈組裝件58以及將其冷卻，而外梯度線圈循環(huán)系統(tǒng)78可以使液體電介質(zhì) 循環(huán)于外梯度線圈組裝件60中以及將其冷卻。內(nèi)和外梯度線圈循環(huán)系統(tǒng)76和78可各自 包括泵66、過濾器68、排氣系統(tǒng)70和冷卻器72。圖4示出掃描儀12的一實(shí)施例的內(nèi)梯度線圈組裝件58的上半部分的更詳細(xì)的示 意截面圖。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，雖然圖4示出內(nèi)梯度線圈組裝件58，但是內(nèi)梯度線圈組裝件58旨 在作為內(nèi)或外梯度線圈組裝件58或60的范例。因?yàn)樵趦?nèi)梯度線圈組裝件58和外梯度線 圈組裝件60中使用液體電介質(zhì)可能引入與機(jī)械剛性相關(guān)的難題，這進(jìn)而可能限制梯度線 圈26、28和30上的電磁力的效果，所以圖4的實(shí)施例考慮到這些力。內(nèi)梯度線圈組裝件58 的結(jié)構(gòu)可包括例如后凸緣80，在后凸緣80之后可形成內(nèi)筒(inner drum)82。內(nèi)筒82可以 由FR4圓柱體來形成。內(nèi)筒82可適配在外筒(outer drum) 84內(nèi)，外筒84也可由FR4圓柱 體來形成。如下文參考圖5描述的，內(nèi)筒82可以附連到后凸緣80以及外筒84可以附連到 前凸緣86?？梢杂媚z水和/或螺釘將固定x-梯度線圈28的由FR4圓柱體形成的x_梯度板 87附連到內(nèi)筒82的一部分?？梢允箖?nèi)筒82凹進(jìn)以協(xié)助將x-梯度板87機(jī)械附連到內(nèi)筒82 并響應(yīng)電磁力而提供剛性?？梢杂媚z水和/或螺釘將固定y_梯度線圈30的由FR4圓柱體 形成的1-梯度板88附連到支架(standoff) 89。支架89可通過x_梯度板87中的間隙和 通過x梯度線圈28的洞眼將y-梯度板88附連到內(nèi)筒82?？梢詫⑻荻染€圈28和30放置 為銅面(copper-side)朝下，使得約2_3mm可分離它們。z_梯度線圈26可經(jīng)由可在y-梯 度板88中機(jī)器制造的槽附連到y(tǒng)梯度板88的外直徑，其可具有約5-10mm的厚度?？梢杂靡后w電介質(zhì)來填充由后凸緣80、內(nèi)筒82、外筒84和前凸緣86接合的內(nèi)容 積90。可以使用遍布內(nèi)容積90布置的一系列隔離物91來維持內(nèi)容積90。隔離物91可包 括例如隔離帶以將由z-梯度線圈26、x-梯度線圈28和y_梯度線圈30上的電磁力所導(dǎo)致 的移動(dòng)最小化。每個(gè)隔離物91可包括非金屬帶，其可拉緊地以螺旋形圍繞x-梯度線圈28 和y_梯度線圈30來纏繞以提供附加的間隙分離以及更多的機(jī)械剛性。隔離物91的非金 屬帶可由塑料或棉來制成，例如，其可完全由液體電介質(zhì)來浸透。冷卻液體導(dǎo)管92可將液 體電介質(zhì)分布遍布內(nèi)容積90，如下面進(jìn)一步描述的。圖5提供圖4中所示的內(nèi)梯度線圈組裝件58的內(nèi)和外筒82和84的部分分解圖。 如圖5中所示，后凸緣80可連結(jié)到內(nèi)筒82。內(nèi)筒82可適配在外筒84內(nèi)，并且外筒84可附 連到前凸緣86。此后，后凸緣80可附連到內(nèi)筒82和外筒84。后凸緣80和前凸緣86可具 有液體連接94，通過液體連接94，液體電介質(zhì)可以進(jìn)入和離開內(nèi)梯度線圈組裝件58。應(yīng)該 理解，可使得內(nèi)和外筒82和84以圖4中所示的方式適配在一起。圖6表示具有內(nèi)和外梯度線圈組裝件58和60的掃描儀12的一實(shí)施例的一端的 簡化橫向視圖。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，圖6的簡化視圖不必要示出掃描儀12的所有元件。主磁體24 可包圍圓柱體形的外梯度線圈組裝件60和內(nèi)梯度線圈組裝件58。外梯度線圈組裝件60和內(nèi)梯度線圈組裝件58這兩者的前凸緣86可包括液體連接94，通過液體連接94，液體電介 質(zhì)可以進(jìn)入和離開梯度線圈組裝件58和60。圖7示出歧管96，其可將液體電介質(zhì)分散遍布內(nèi)或外梯度線圈組裝件58和/或 60。如圖7中所示，液體電介質(zhì)可通過入口歧管98進(jìn)入，入口歧管98可耦合到圖5或6的 液體連接94。可將導(dǎo)管92沿著入口歧管98來分布。液體電介質(zhì)可從入口歧管98行進(jìn)到 導(dǎo)管92，然后通過導(dǎo)管92中的多個(gè)孔100離開歧管96。液體電介質(zhì)可通過補(bǔ)充出口歧管 而離開，其可具有帶有出口孔的補(bǔ)充導(dǎo)管以通過液體連接94的出口將液體電介質(zhì)抽離。備 選的是，液體電介質(zhì)可通過在液體連接94的單個(gè)出口而離開。圖8示出其中歧管96可以與掃描儀12的其他元件交互的歧管96的配置。如圖 8中所示，歧管96的入口歧管98可包括導(dǎo)管92，其可圍繞內(nèi)梯度線圈組裝件58的內(nèi)筒82 來纏繞。因此，可設(shè)置導(dǎo)管92的角度以在非金屬帶102之間適配，非金屬帶102可以是圖 4的隔離物91的一種表示。圖9-11示出對于液體電介質(zhì)的各種組成可以達(dá)到的結(jié)果。用于將外梯度線圈組 和內(nèi)梯度線圈組的各種組件電分離的液體電介質(zhì)可包括各種液體介質(zhì)。例如，液體電介質(zhì) 可包括變壓器油或礦物油，或者可包括礦物油和另一種液體的混合物。因?yàn)榫植糠烹娛录?可導(dǎo)致白像素出現(xiàn)在掃描儀12獲得的圖像中，所以液體電介質(zhì)可用于減少此類局部放電 事件所導(dǎo)致的白像素的數(shù)量。而且，不是在少于1微秒內(nèi)放電(如可能對于環(huán)氧基電介質(zhì) 是典型的)，液體電介質(zhì)通?？梢栽谏儆?0微秒內(nèi)放電。具有相對較長的放電時(shí)間可以有 利地在MRI操作頻率包含較少的頻率分量，這可以限制可能發(fā)生的那些局部放電事件的負(fù) 面影響?？梢酝ㄟ^包含帶負(fù)電液體來增強(qiáng)液體電介質(zhì)。帶負(fù)電液體可以是例如，全氯乙烯 (C2C14)，其可進(jìn)一步阻止局部放電形成。圖9和圖10都示出在各種幾何形狀的擊穿電壓 與礦物油中的附加帶負(fù)電液體全氯乙烯(C2C14)的濃度之間的關(guān)系。首先轉(zhuǎn)到圖9，縱坐標(biāo) 104表示球-球幾何形狀(2. 5mm間隙，20°C)情況下的以kV s為單位的平均擊穿電壓，而 橫坐標(biāo)106表示液體電介質(zhì)中的全氯乙烯的濃度。如圖9中所示，當(dāng)全氯乙烯的濃度約為 35%時(shí)，擊穿電壓達(dá)到局部最大值108。接下來轉(zhuǎn)到圖10，縱坐標(biāo)110表示點(diǎn)-球幾何形狀 (25mm間隙，20°C)情況下的以kV s為單位的平均擊穿電壓，而橫坐標(biāo)112以液體電介質(zhì)的 百分比來表示全氯乙烯的濃度。與圖9中一樣，在圖10中，在濃度約為20%與50%之間、 30%與40%之間或約為35%之處，擊穿電壓達(dá)到局部最大值114。如上文提到的，全氯乙烯和礦物油的混合物可以在某些濃度增加擊穿電壓。全氯 乙烯-礦物油混合物還可以具有超出增加局部放電起始電壓(PDIV)的其他優(yōu)點(diǎn)。例如，具 有約35%全氯乙烯的礦物油的液體電介質(zhì)可具有較低粘度(例如，4厘泊，當(dāng)與對于100% 礦物油的30厘泊比較時(shí))。這種較低粘度可有助于完全地覆蓋梯度線圈組裝件的表面。而 且，全氯乙烯-礦物油混合物可具有超出100%礦物油的熱容量的熱的熱容量。如圖11中 所示，縱坐標(biāo)116示出梯度線圈繞組中溫度的普遍上升，而橫坐標(biāo)118示出以小時(shí)為單位 的時(shí)間的持續(xù)時(shí)間。曲線130表示對于100%礦物油的溫度隨時(shí)間上升，曲線122表示對 于35%全氯乙烯-礦物油混合物的溫度隨時(shí)間上升，以及曲線124表示對于50%全氯乙 烯-礦物油混合物的溫度隨時(shí)間上升。雖然50%混合物產(chǎn)生最低的溫度上升，但是35%全 氯乙烯-礦物油混合物比純礦物油產(chǎn)生更低的溫度上升。
本發(fā)明的技術(shù)效果除其他外還包括，對于磁共振成像(MRI)系統(tǒng)的梯度線圈的電 分離的較高局部放電起始電壓(PDIV)特性以及更有效率的梯度線圈冷卻。此外，可縮短制 造周期，因?yàn)橐话憧擅馊キh(huán)氧浸漬(印oxy impregnation)過程。本書面描述使用示例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，并且還使得本領(lǐng)域技術(shù)人員 能夠?qū)嵭斜景l(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明可取 得專利的范圍由權(quán)利要求來定義，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員可想到的其他示例。如果此 類其他示例具有并未與權(quán)利要求的字面語言不同的結(jié)構(gòu)元件，或如果它們包括與權(quán)利要求 的字面語言無實(shí)質(zhì)不同的等效結(jié)構(gòu)元件，則它們旨在在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。元件列表(部件列表)
10磁共振成像(MRI)系統(tǒng)
12掃描儀
14掃描儀控制電路
16系統(tǒng)控制電路
18成像容積
20臺(tái)
22患者
24主磁體
26z-梯度線圈
28x-梯度線圈
30y-梯度線圈
32RF線圈
34電力
36控制電路
38存儲(chǔ)器電路
40放大和控制電路
42接收接口電路
44接口組件
46操作員工作站
48監(jiān)視器
50鍵盤
52鼠標(biāo)
54打印機(jī)
56遠(yuǎn)程圖像存取和檢查控制裝置
58內(nèi)梯度線圈組裝件
60外梯度線圈組裝件
62液體循環(huán)系統(tǒng)
64出口
66泵
68過濾器
70排氣系統(tǒng)
72冷卻器
74已去除
76內(nèi)梯度線圈循環(huán)系統(tǒng)
78外梯度線圈循環(huán)系統(tǒng)
80后凸緣
82內(nèi)筒
84外筒
86前凸緣
87X"梯度板
88y-梯度板
89支架
90內(nèi)容積
91隔離物
92冷卻液體導(dǎo)管
94液體連接
96歧管
98入口歧管
100孔
102非金屬帶
104縱坐標(biāo)
106橫坐標(biāo)
108局部最大值
110縱坐標(biāo)
112橫坐標(biāo)
114局部最大值
116縱坐標(biāo)
118橫坐標(biāo)
120曲線
122曲線
124曲線
說明書
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權(quán)利要求
一種磁共振成像系統(tǒng)(10)，包括梯度線圈組裝件(58、60)，包括多個(gè)梯度線圈(26、28、30)，所述梯度線圈(26、28、30)的至少兩個(gè)通過液體介質(zhì)與彼此電分離。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述液體介質(zhì)是電介質(zhì)液體。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，包括用于從所述兩個(gè)梯度線圈(26、28、30)之間的容積 (90)抽取所述液體介質(zhì)以及用于使所述液體介質(zhì)循環(huán)通過所述容積(90)的液體循環(huán)系統(tǒng) (62)。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述液體循環(huán)系統(tǒng)(62)包括用于從所述液體介質(zhì)去 除污染物的過濾器(68)。
5.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述液體循環(huán)系統(tǒng)(62)包括用于從所述液體介質(zhì)去 除空氣的排氣組件(70)。
6.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述液體循環(huán)系統(tǒng)(62)包括用于將所述液體介質(zhì)冷 卻的冷卻器(72)。
7.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，包括用于從所述容積(90)抽取所述液體介質(zhì)或用于使所 述液體介質(zhì)循環(huán)通過所述容積(90)的歧管(96)。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述至少兩個(gè)梯度線圈(26、28、30)是χ-和y_梯度 線圈(28,30) ο
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述至少兩個(gè)梯度線圈(26、28、30)是χ-和z_梯度 線圈(28,26) ο
10.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述至少兩個(gè)梯度線圈(26、28、30)是z_和y_梯 度線圈(26,30) 0
全文摘要
本發(fā)明名稱為“液體電介質(zhì)梯度線圈系統(tǒng)和方法”。提供具有采用液體電介質(zhì)的梯度線圈組裝件的磁共振成像系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，磁共振成像系統(tǒng)(10)包括具有多個(gè)梯度線圈(26、28、30)的梯度線圈組裝件(58、60)。在梯度線圈組裝件(58、60)中，通過液體介質(zhì)將梯度線圈(26、28、30)的至少兩個(gè)與彼此電分離。
文檔編號(hào)G01R33/385GK101852842SQ20101015644
公開日2010年10月6日 申請日期2010年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月31日
發(fā)明者D·A·西伯 申請人:通用電氣公司