【附圖說(shuō)明】
[0054]下文中，將僅通過(guò)舉例的方式，并參考附圖來(lái)描述本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例，附圖中:
[0055]圖1示出了磁共振成像系統(tǒng)的截面圖和功能視圖的范例；
[0056]圖2示出磁共振成像系統(tǒng)的截面圖和功能視圖的另外的范例；
[0057]圖3示出了圖示設(shè)計(jì)磁梯度線圈的方法的流程圖；
[0058]圖4示出了將磁梯度線圈限定為兩層的網(wǎng)格，并且標(biāo)記的較小的圓筒表示針對(duì)超導(dǎo)磁體的線圈限定的網(wǎng)格；
[0059]圖5示出了示出放松外部場(chǎng)的典型范例解的范例；
[0060]圖6示出了儲(chǔ)存的能量對(duì)線圈外徑的圖；
[0061]圖7示出了針對(duì)圖6的狀況的相同繪圖，但是示出的是耗散能量而非儲(chǔ)存能量；
[0062]圖8示出了在由超導(dǎo)線圈限定的磁體的模型中的磁場(chǎng)輪廓；
[0063]圖9針對(duì)外徑415和425mm，被部分或完全屏蔽的梯度線圈的儲(chǔ)存能量對(duì)內(nèi)徑；
[0064]圖10示出了能量耗散對(duì)內(nèi)徑；
[0065]圖11示出了對(duì)如圖5中示出的線圈幾何學(xué)的可視化；
[0066]圖12示出了內(nèi)導(dǎo)電層的導(dǎo)線圖案；并且
[0067]圖13示出了外導(dǎo)電層的導(dǎo)線圖案。
[0068]附圖標(biāo)記列表:
[0069]100磁共振成像系統(tǒng)
[0070]102 磁體
[0071]104磁體的膛
[0072]106低溫恒溫器
[0073]108超導(dǎo)線圈
[0074]110磁梯度線圈
[0075]112磁梯度線圈電源
[0076]114成像區(qū)
[0077]116射頻線圈
[0078]118射頻收發(fā)器
[0079]120 對(duì)象
[0080]122對(duì)象支撐體
[0081]130圓柱形對(duì)稱軸
[0082]132平行于軸130的長(zhǎng)度
[0083]134磁梯度線圈的外表面
[0084]150計(jì)算機(jī)系統(tǒng)
[0085]152 硬件接口
[0086]154處理器
[0087]156 用戶接口
[0088]158計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備
[0089]160計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器
[0090]162脈沖序列
[0091]164磁共振數(shù)據(jù)
[0092]166磁共振圖像
[0093]168控制模塊
[0094]170圖像重建模塊
[0095]200磁共振成像系統(tǒng)
[0096]202 真空
[0097]204輻射屏蔽物
[0098]206 暖膛
[0099]208輻射屏蔽物的內(nèi)圓筒
[0100]400限定梯度線圈的網(wǎng)格
[0101]402限定超導(dǎo)線圈的網(wǎng)格
[0102]500內(nèi)導(dǎo)電層
[0103]502外導(dǎo)電層
[0104]504磁場(chǎng)的擴(kuò)展
[0105]600線圈的外徑[m]
[0106]602儲(chǔ)存的能量[任意單位]
[0107]604被完全屏蔽的梯度線圈
[0108]606屏蔽被成形為避開(kāi)超導(dǎo)線圈
[0109]702能量耗散[任意單位]
[0110]800磁場(chǎng)輪廓
[0111]900 內(nèi)徑[m]
[0112]1200導(dǎo)線圖案
[0113]1300導(dǎo)線圖案
【具體實(shí)施方式】
[0114]在這些附圖中，相同附圖標(biāo)記的元件是等價(jià)的元件或執(zhí)行相同的功能。如果功能等價(jià)，則在較后的附圖中將不必討論之前已討論過(guò)的元件。
[0115]圖1示出磁共振成像系統(tǒng)100的截面圖和功能視圖。磁共振成像系統(tǒng)100被示為包括磁體102。圖1中所示的磁體102為圓柱型超導(dǎo)磁體。磁體102具有穿過(guò)其中心的膛104。然而，其他磁體也適用于本發(fā)明的實(shí)施例。磁體102具有低溫恒溫器106。在低溫恒溫器106之內(nèi)，存在有超導(dǎo)線圈108的集合。超導(dǎo)線圈108并未被包圍在導(dǎo)電性氦罐中。氦罐具有非導(dǎo)電性內(nèi)圓筒一一將液氦與絕緣真空分開(kāi)，或者磁體的線圈借助于熱傳導(dǎo)或循環(huán)氣體被冷卻。作為備選或額外的特征，冷卻管中小量的氣態(tài)或液氦可以被用于冷卻超導(dǎo)線圈，其中冷卻管被連接到制冷機(jī)。圖1中并未示出磁體的全部細(xì)節(jié)。
[0116]在磁體的膛內(nèi)，存在有磁場(chǎng)梯度線圈110，其被用于采集磁共振數(shù)據(jù)，以對(duì)磁體102的成像區(qū)114內(nèi)的目標(biāo)進(jìn)行空間編碼。磁場(chǎng)梯度線圈110被連接到磁場(chǎng)梯度線圈電源112。磁場(chǎng)梯度線圈110旨在是代表性的。通常，磁場(chǎng)梯度線圈包含三組獨(dú)立的線圈，用于在三個(gè)正交的空間方向上進(jìn)行空間編碼。成像區(qū)114定位于磁體102的中心。
[0117]鄰近成像區(qū)114的是射頻線圈116，其用于操縱成像區(qū)114內(nèi)的磁自旋的取向以及用于接收來(lái)自也在成像區(qū)114內(nèi)的自旋的射頻發(fā)射。射頻線圈116被連接到射頻收發(fā)器118。射頻線圈116和射頻收發(fā)器118可以被分開(kāi)的發(fā)射和接收線圈以及分開(kāi)的發(fā)射器和接收器代替。要理解，射頻線圈116和射頻收發(fā)器118代表不同的可能。
[0118]對(duì)象120也被定位于磁體的中心內(nèi)。對(duì)象120被示為躺在對(duì)象支撐體122上。虛線130表示圓柱形對(duì)稱軸。其可以是磁梯度線圈110和/或磁體102的對(duì)稱軸。在該情況中，軸130關(guān)于磁體102和磁體梯度線圈110兩者的殼體對(duì)稱。線132為平行于沿磁梯度線圈134的外表面延伸的軸130的有向路徑或長(zhǎng)度。存在有將磁體102和梯度線圈134劃分成一系列節(jié)段的虛線。這些節(jié)段被標(biāo)記為135、136、137、138、139、140、141、142和143。區(qū)域136、138、140和142為所謂的降低場(chǎng)區(qū)域。沿路徑132的磁場(chǎng)小于沿整個(gè)路徑132的平均。區(qū)域135、137、139、141和143為較高場(chǎng)區(qū)域，并且來(lái)自梯度線圈110的磁場(chǎng)被允許擴(kuò)展到這些區(qū)域中。
[0119]射頻收發(fā)器118和磁場(chǎng)梯度線圈電源112被示為被連接到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)150的硬件接口 152。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)150使用處理器154來(lái)控制磁共振成像系統(tǒng)100。
[0120]圖1中所示的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)150為代表性的。多個(gè)處理器和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以被用于代表由該單個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)150圖示的功能。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)150包括硬件接口 152，其允許處理器154向磁共振成像系統(tǒng)100的部件發(fā)送和接收消息。處理器154也被連接到用戶接口156、計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備158以及計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器160。
[0121]射頻收發(fā)器118和磁梯度線圈電源112被連接到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)150的硬件接口 152。[自我提醒:在這里插入針對(duì)計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)文本]。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備158被示為包含脈沖序列。
[0122]計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備158被示為包含脈沖序列162。脈沖序列162是可以被用于生成用于控制磁共振成像系統(tǒng)100的操作以采集磁共振數(shù)據(jù)的命令的一系列命令或信息。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備也被示為包含使用脈沖序列162采集的磁共振數(shù)據(jù)164。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備158也被示為包含從磁共振數(shù)據(jù)164重建的磁共振圖像166。
[0123]計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器160被示為包含控制模塊168?？刂颇K168包含使得處理器154能夠控制磁共振成像系統(tǒng)100的操作和功能的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼。這包括使用脈沖序列162來(lái)采集磁共振數(shù)據(jù)164。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器160還被示為包含圖像重建模塊170。圖像重建模塊包括使得處理器154能夠在磁共振數(shù)據(jù)164上執(zhí)行數(shù)學(xué)函數(shù)以重建磁共振系統(tǒng)166的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼。
[0124]圖2示出了與圖1中所示類似的磁共振成像系統(tǒng)200，然而在該范例中示出了磁體102的更多細(xì)節(jié)。在該圖中梯度線圈也被用作暖膛206。
[0125]超導(dǎo)線圈的系統(tǒng)被處于室溫的外真空容器包圍。在外真空容器之內(nèi)為真空區(qū)域202。超導(dǎo)線圈108被定位在真空202之內(nèi)，并且各自通過(guò)被連接到冷卻或制冷系統(tǒng)的液體或氣體冷卻系統(tǒng)被冷卻。該磁體102具有由磁梯度線圈110形成的暖膛206。在連接線圈108、暖膛206與磁體102的壁之間存在有輻射屏蔽物204。在暖膛206與超導(dǎo)線圈108之間存在有輻射屏蔽物的內(nèi)圓筒208。暖膛206和輻射屏蔽物208的內(nèi)徑兩者均能允許來(lái)自梯度線圈110的磁場(chǎng)穿過(guò)它。這可以通過(guò)使用介電材料或者尤其地在輻射屏蔽物208的內(nèi)圓筒的情況中使用導(dǎo)電材料來(lái)實(shí)現(xiàn)，但在導(dǎo)電材料切出溝槽以允許磁場(chǎng)擴(kuò)展到較高場(chǎng)區(qū)域135、136、139、141 和 143 中。
[0126]圖3示出了圖示設(shè)計(jì)磁梯度線圈的方法的流程圖。步驟300為限定對(duì)應(yīng)于梯度線圈的內(nèi)導(dǎo)電層和外導(dǎo)電層的圓柱形表面或網(wǎng)格，以及任選地限定連接內(nèi)導(dǎo)電層和外導(dǎo)電層的傳導(dǎo)性凸緣區(qū)域。接下來(lái)在步驟302中，定義將具有預(yù)定線性度的磁梯度場(chǎng)強(qiáng)制在梯度線圈之內(nèi)的成像體積內(nèi)的約束。成像體積可以是成像區(qū)。磁梯度線圈具有外表面。接下來(lái)在步驟304中，限定限制圍繞外表面的磁場(chǎng)的約束，使得存在有對(duì)應(yīng)于超導(dǎo)磁體的超導(dǎo)線圈的位置的至少四個(gè)降低場(chǎng)區(qū)域。這是任選地執(zhí)行的，或者限定在降低場(chǎng)區(qū)域的位置處充當(dāng)無(wú)源傳導(dǎo)性環(huán)的表面，以及限定針對(duì)在這些環(huán)中感應(yīng)的電流或由這些感應(yīng)電流引起的耗散的約束。
[0127]步驟300、302和304限定了用于尋找在內(nèi)和外場(chǎng)生成表面中滿足全部約束并且具有最小磁儲(chǔ)存能量和/或耗散的電流分布的優(yōu)化問(wèn)題。這些內(nèi)和外場(chǎng)生成表面然后將被生成到電流環(huán)路設(shè)計(jì)中。接下來(lái)在步驟306中，使用磁性設(shè)計(jì)軟件求解該優(yōu)化問(wèn)題。并且最后在步驟308中，將獲得的限定在內(nèi)和外場(chǎng)生成表面中的電流分布的連續(xù)流函數(shù)一一其被確定為優(yōu)化模式的結(jié)果一一轉(zhuǎn)化成分立的電流環(huán)路的模式，并將這些電流環(huán)路串聯(lián)連接以限定梯度線圈設(shè)計(jì)。在內(nèi)和外場(chǎng)生成表面中的電流分布由連續(xù)流函數(shù)限定。
[0128]有源屏蔽梯度線圈僅位于超導(dǎo)磁體節(jié)段的位置處，使外部場(chǎng)在這些節(jié)段之間的區(qū)域中不受約束，可以使梯度系統(tǒng)的效率相比于完全有源屏蔽式配置改善兩倍。這使得能夠使用類似于(現(xiàn)在正被開(kāi)發(fā)用于窄膛低成本掃描器的)無(wú)致冷劑磁體的磁體地建立寬膛系統(tǒng)。有源屏蔽式梯度線圈由于場(chǎng)能量中的大多數(shù)位于在原繞組與屏蔽繞組之間的區(qū)域中，而固有地低效率。
[0129]允許場(chǎng)擴(kuò)展到外部空間中使得線圈更為有效，但會(huì)導(dǎo)致不想要的與主磁體的磁耦合。這樣的不想要的耦合可以通過(guò)使用本文公開(kāi)的線