專利名稱：一種用于乳房成像的磁共振成像超導(dǎo)磁體系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種開放式式磁共振成像超導(dǎo)磁體系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
全身磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging, MRI) —般需要在直徑為40 50cm球域內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng)峰峰值不均勻度優(yōu)于20ppm (parts per million, ppm)的高均勻度磁場(chǎng)分布。磁共振成像超導(dǎo)磁體均由螺線管型線圈組成，傳統(tǒng)磁共振成像超導(dǎo)磁體提供一個(gè)滿足患者全身成像需求的直徑大于70cm的空心圓柱形室溫孔。患者在進(jìn)行磁共振成像時(shí)，需從狹長(zhǎng)室溫孔的一端進(jìn)入中心磁場(chǎng)均勻區(qū)域進(jìn)行成像診斷。大量臨床實(shí)驗(yàn)表明患者在進(jìn)行磁共振成像診斷時(shí)，普遍出緊張、不安等幽閉癥現(xiàn)象，如何提高超導(dǎo)磁體系統(tǒng)的開放性，已經(jīng)成為各大商業(yè)公司在技術(shù)領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)的熱點(diǎn)，同吋，開發(fā)具備設(shè)計(jì)開放性需求的磁共振成像超導(dǎo)磁體系統(tǒng)的電磁優(yōu)化設(shè)計(jì)算法，已經(jīng)成為電磁設(shè)計(jì)專家研究的熱點(diǎn)。開放式磁共振成像超導(dǎo)磁體系統(tǒng)主要為雙平面型結(jié)構(gòu)，超導(dǎo)線圈上、下對(duì)稱地安裝在兩個(gè)平面型的低溫容器內(nèi)，兩低溫容器之間提供一個(gè)間距約為45cm的水平間隙，患者通過該水平間隙進(jìn)入磁體中心位置進(jìn)行成像診斷。然而，由于局部器官在人體中位置不同，一臺(tái)磁共振成像系統(tǒng)難以滿足所有人體器官成像的需求，因此 ，出現(xiàn)了ー些定制的磁共振成像系統(tǒng)以滿足局部器官成像的需求，如頭部成像系統(tǒng)和關(guān)節(jié)成像系統(tǒng)等。最近研究表明，女性乳房磁共振成像的需求量呈現(xiàn)連年增長(zhǎng)的趨勢(shì)，研制一套用于乳房成像的磁共振成像超導(dǎo)磁體系統(tǒng)滿足市場(chǎng)和患者的迫切需求。美國專利US005994991A為美國通用公司提出的ー種開放式磁共振成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于產(chǎn)生磁場(chǎng)的超導(dǎo)線圈均安裝在上、下対稱的空心低溫容器內(nèi)，超導(dǎo)線圈在中心區(qū)域產(chǎn)生磁場(chǎng)強(qiáng)度約為0. 5T，但由于該專利中所述的線圈結(jié)構(gòu)特征使得該系統(tǒng)具有球形成像區(qū)域較小、均勻度較差以及雜散場(chǎng)范圍較大等缺點(diǎn)。美國專利US005982260A為牛津磁體技術(shù)公司提出的ー種開放式磁共振成像超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，超導(dǎo)主線圈和超導(dǎo)屏蔽線圈均安裝在上、下兩個(gè)平面型的低溫容器內(nèi)，兩個(gè)低溫容器間的間隙提供滿足全身成像需求的開放空間，該系統(tǒng)雖已滿足了大部分患者全身成像的需求，但針對(duì)部分較胖的女性患者在進(jìn)行乳房成像診斷時(shí)，存在乳房器官超出系統(tǒng)提供的磁場(chǎng)均勻區(qū)范圍之外的風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有磁共振成像超導(dǎo)磁體系統(tǒng)開放性不足和開展介入式手術(shù)治療困難等缺點(diǎn)，提出一種用于乳房成像的磁共振成像超導(dǎo)磁體系統(tǒng)。本發(fā)明超導(dǎo)磁體系統(tǒng)由上低溫容器、下低溫容器、上超導(dǎo)主線圈、上超導(dǎo)屏蔽線圈、下超導(dǎo)主線圈、下超導(dǎo)屏蔽線圈和脈管制冷機(jī)組成。上超導(dǎo)主線圈、上超導(dǎo)屏蔽線圈、下超導(dǎo)主線圈和下超導(dǎo)屏蔽線圈均為軸對(duì)稱的同軸螺線管線圈，上超導(dǎo)主線圈和上超導(dǎo)屏蔽線圈安裝在上低溫容器內(nèi)，下超導(dǎo)主線圈和下超導(dǎo)屏蔽線圈安裝在下低溫容器內(nèi)。上低溫容器為空心平面型結(jié)構(gòu)，提供直徑為40cm的豎直室溫孔，下低溫容器為平面型結(jié)構(gòu)，上、下低溫容器之間提供間距為45cm的水平間隙。上低溫容器和下低溫容器通過兩個(gè)間隔180度的空心立柱連接，空心立柱連通兩個(gè)低溫容器內(nèi)的液氦罐，并支撐兩個(gè)低溫容器間的相互作用力。脈管制冷機(jī)安裝在上低溫容器的上表面處，其一級(jí)冷頭連接上低溫容器的上冷屏，ニ級(jí)冷頭置于上低溫容器的上液氦罐內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)上低溫容器和下低溫容器內(nèi)液氦的零揮發(fā)。本發(fā)明超導(dǎo)磁體系統(tǒng)所產(chǎn)生的均勻磁場(chǎng)分布在一個(gè)直徑為20cm的球形區(qū)域,球形成像區(qū)域的中心在上超導(dǎo)主線圈、上超導(dǎo)屏蔽線圈、下超導(dǎo)主線圈和下超導(dǎo)屏蔽線圈的對(duì)稱軸線上并距離超導(dǎo)磁體系統(tǒng)中心向上偏離8cm，超導(dǎo)磁體系統(tǒng)在球形成像區(qū)域產(chǎn)生磁場(chǎng)強(qiáng)度為1. 0T、磁場(chǎng)峰峰值不均勻度為15ppm的高均勻度磁場(chǎng)分布，5高斯雜散場(chǎng)在豎直方向和水平方向分別約束在3. 5m和4. Om的橢球范圍內(nèi)。本發(fā)明提出的豎直室溫孔給開展介入式手術(shù)治療提供了足夠的開放空間，女性患者平躺在病床上從水平間隙進(jìn)入超導(dǎo)磁體中心區(qū)域，并通過上、下方向調(diào)整病床的位置使得患者的乳房器官置于球形成像區(qū)域內(nèi)，進(jìn)行磁共振成像診斷，同時(shí)將機(jī)械手從豎直室溫孔伸入球形成像區(qū)域處，通過計(jì)算機(jī)精確控制機(jī)械手的位置進(jìn)行介入式手術(shù)治療。



圖1本發(fā)明實(shí)施例用于乳房成像的磁共振成像超導(dǎo)磁體系統(tǒng)的線圈結(jié)構(gòu)示意圖；圖2本發(fā)明實(shí)施例用于乳房成像的磁共振成像超導(dǎo)磁體系統(tǒng)的外觀示意圖；圖3本發(fā)明實(shí)施例用于乳房成像的磁共振成像超導(dǎo)磁體系統(tǒng)在空間中產(chǎn)生的磁場(chǎng)均勻度等高線分布圖；圖4本發(fā)明實(shí)施例用于乳房成像的磁共振成像超導(dǎo)磁體系統(tǒng)產(chǎn)生的雜散場(chǎng)等高線分布圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
進(jìn)ー步說明本發(fā)明。圖1是本發(fā)明實(shí)施例的用于乳房成像的磁共振成像超導(dǎo)磁體系統(tǒng)的線圈結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明超導(dǎo)磁體系統(tǒng)由上低溫容器1、下低溫容器2、上超導(dǎo)主線圈、上超導(dǎo)屏蔽線圈4、下超導(dǎo)主線圈、下超導(dǎo)屏蔽線圈6和脈管制冷機(jī)17組成。上低溫容器I由上液氦罐7、上冷屏8和上真空容器9組成，下低溫容器2由下液氦罐10、下冷屏11和下真空容器12組成。上低溫容器I為空心平面型，上液氦罐7的內(nèi)半徑、外半徑和軸向高度分別為22cm、60cm和35cm，上冷屏8安裝在上液氦罐7的外面，上冷屏8和上液氦罐7之間的間隙為2mm，上真空容器9安裝在上冷屏8的外面，上真空容器9和上冷屏8之間的間隙為2mm，上低溫容器I可提供直徑為40cm的豎直室溫孔15。下液氦罐的半徑和軸向高度分別為60cm和35cm，下冷屏11安裝在下液氦罐10的外面，下冷屏11和下液氦罐10之間的間隙為2_，下真空容器12安裝在下冷屏11的外面，下真空容器12和下冷屏11之間的間隙為2mm。上低溫容器I和下低溫容器2之間通過相隔180度的兩個(gè)空心立柱連接。上超導(dǎo)主線圈由第一上超導(dǎo)主線圈3.1、第二上超導(dǎo)主線圈3. 2、第三上超導(dǎo)主線圈3. 3、第四上超導(dǎo)主線圈3. 4和第五上超導(dǎo)主線圈3. 5組成，下超導(dǎo)主線圈由第一下超導(dǎo)主線圈5.1、第二下超導(dǎo)主線圈5. 2、第三下超導(dǎo)主線圈5. 3和第四下超導(dǎo)主線圈5. 4組成。上超導(dǎo)主線圏、上超導(dǎo)屏蔽線圈4、下超導(dǎo)主線圈和下超導(dǎo)屏蔽線圈6均為以對(duì)稱軸13為中心軸的軸對(duì)稱螺線管線圈。上超導(dǎo)主線圈和上超導(dǎo)屏蔽線圈4安裝在上低溫容器I的上液氦罐7內(nèi)，下超導(dǎo)主線圈和下超導(dǎo)屏蔽線圈6安裝在下低溫容器2的下液氦罐10內(nèi)。第一上超導(dǎo)主線圈3.1加載的電流方向?yàn)檎?，第二上超?dǎo)主線圈3. 2加載的電流方向?yàn)榉聪?，第三上超?dǎo)主線圈3. 3加載的電流方向?yàn)檎?，第四上超?dǎo)主線圈3. 4加載的電流方向?yàn)榉聪?，第五上超?dǎo)主線圈3. 5加載的電流方向?yàn)檎?。第一上超?dǎo)主線圈3.1安裝在上液氦罐7中徑向位置靠近豎直室溫孔15內(nèi)壁處且軸向位置在液氦罐7的軸向中間位置處，第二上超導(dǎo)主線圈3. 2、第三上超導(dǎo)主線圈3. 3、第四上超導(dǎo)主線圈3. 4和第五上超導(dǎo)主線圈3. 5均安裝在上液氦罐7中靠近超導(dǎo)磁體中心20的下端部位置處并沿著與對(duì)稱軸13距離増大的方向依次布置。上超導(dǎo)屏蔽線圈4為ー個(gè)通以反向電流的螺線管線圈，安裝在上液氦罐7中距離超導(dǎo)磁體中心20最遠(yuǎn)位置處。第一下超導(dǎo)主線圈5.1加載的電流方向?yàn)榉聪?，第二下超?dǎo)主線圈5. 2加載的電流方向?yàn)檎?第三下超導(dǎo)主線圈5. 3加載的電流方向?yàn)榉聪?第四下超導(dǎo)主線圈5. 4加載的電流方向?yàn)檎颉５谝幌鲁瑢?dǎo)主線圈5.1、第二下超導(dǎo)主線圈5. 2、第三下超導(dǎo)主線圈5. 3和第四下超導(dǎo)主線圈5. 4均安裝在下液氦罐10中最靠近超導(dǎo)磁體中心20的上端部位置處并沿著與對(duì)稱軸13距離増大的方向依次布置。下超導(dǎo)屏蔽線圈6為ー個(gè)通以反向電流的螺線管線圈，安裝在下液氦罐10中距離超導(dǎo)磁體中心最遠(yuǎn)位置處。超導(dǎo)磁體系統(tǒng)產(chǎn)生的均勻磁場(chǎng)分布在ー個(gè)直徑為20cm的球形成像區(qū)域14，球形成像區(qū)域14的中心在對(duì)稱軸線13上，并距離超導(dǎo)磁體系統(tǒng)中心20向上偏離8cm處。上低溫容器I和下低溫容器2之間提供間距為45cm的水平間隙16。脈管制冷機(jī)17安裝在上低溫容器I的上表面處，其一級(jí)冷頭連接上低溫容器I的上冷屏8，ニ級(jí)冷頭置于上低溫容器I的上液氦罐7內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)上低溫容器I和下低溫容器2內(nèi)液氦的零揮發(fā)。圖2是本發(fā)明實(shí)施例的用于乳房成像的磁共振成像超導(dǎo)磁體系統(tǒng)的外觀示意圖。如圖2所示，上低溫容器I和下低溫容器2之間通過兩個(gè)連接支柱連接，連接支柱可提供上低溫容器I和下低溫容器2間的液氦回路和支撐作用。圖3是本發(fā)明實(shí)施例的用于乳房成像的磁共振成像超導(dǎo)磁體系統(tǒng)在空間中產(chǎn)生的磁場(chǎng)均勻度等高線分布圖。如圖3所示，超 導(dǎo)磁體系統(tǒng)在直徑為20cm的球形成像區(qū)域14產(chǎn)生磁場(chǎng)峰峰值不均勻度為15ppm的高均勻磁場(chǎng)分布。圖4是本發(fā)明實(shí)施例的用于乳房成像的磁共振成像超導(dǎo)磁體系統(tǒng)產(chǎn)生的雜散場(chǎng)等高線分布圖。由圖4可知，5高斯雜散場(chǎng)在豎直方向和水平方向分別約束在3. 5m和4. Om的橢球范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于乳房成像的磁共振成像超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，其特征在于所述的超導(dǎo)磁體系統(tǒng)由上低溫容器(I)、下低溫容器(2)、上超導(dǎo)主線圈、上超導(dǎo)屏蔽線圈(4)、下超導(dǎo)主線圈、下超導(dǎo)屏蔽線圈(6)和脈管制冷機(jī)(17)組成；上超導(dǎo)主線圈和上超導(dǎo)屏蔽線圈(4)安裝在上低溫容器(I)內(nèi)，下超導(dǎo)主線圈和下超導(dǎo)屏蔽線圈(6)安裝在下低溫容器(2)內(nèi)，脈管制冷機(jī)(17)安裝在上低溫容器(I)的上表面處；超導(dǎo)磁體系統(tǒng)在距離超導(dǎo)磁體系統(tǒng)中心(20)向上偏離8cm位置處、直徑為20cm的球形成像區(qū)域(14)內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng)強(qiáng)度為1. 0T、磁場(chǎng)峰峰值不均勻度為15ppm的高均勻度磁場(chǎng)分布，5高斯雜散場(chǎng)在豎直方向和水平方向分別約束在3.5m和4. Om的橢球范圍內(nèi)。超導(dǎo)磁體系統(tǒng)提供了豎直室溫孔(15)和水平間隙(16)。
2.按照權(quán)利要求1所述的用于乳房成像的磁共振成像超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，其特征在于所述的上低溫容器(I)由上液氦罐(7)、上冷屏(8)和上真空容器(9)組成，下低溫容器(2)由下液氦罐(10)、下冷屏(11)和下真空容器(12)組成；上超導(dǎo)主線圈和上超導(dǎo)屏蔽線圈(4)安裝在上低溫容器(I)的上液氦罐(7)內(nèi)，下超導(dǎo)主線圈和下超導(dǎo)屏蔽線圈(6)安裝在下低溫容器(2)的下液氦罐(10)內(nèi)；上低溫容器(I)為空心平面型容器；上冷屏(8)安裝在上液氦罐(7)的外面，上冷屏(8)和上液氦罐(7)之間的間隙為2mm ;上真空容器(9)安裝在上冷屏(8)的外面，上真空容器(9)和上冷屏(8)之間的間隙為2mm;下冷屏(11)安裝在下液氦罐(10)的外面，下冷屏(11)和下液氦罐(10)之間的間隙為2mm;下真空容器(12)安裝在下冷屏(11)的外面，下真空容器(12)和下冷屏(11)之間的間隙為2mm;上低溫容器(I)和下低溫容器(2)之間提供間距為45cm的水平間隙(16);上低溫容器(I)為空心平面型結(jié)構(gòu)，下低溫容器(2)為平面型結(jié)構(gòu)，上低溫容器(I)和下低溫容器(2)通過兩個(gè)間隔180度的空心立柱連接；脈管制冷機(jī)(17)的一級(jí)冷頭連接上低溫容器(I)的上冷屏(8)，脈管制冷機(jī)(17)的ニ級(jí)冷頭置于上低溫容器(I)的上液氦罐(7)內(nèi)。
3.按照權(quán)利要求1所述的用于乳房成像的磁共振成像超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，其特征在于所述的上超導(dǎo)主線圈、上超導(dǎo)屏蔽線圈(4)、下超導(dǎo)主線圈和下超導(dǎo)屏蔽線圈(6)均為以對(duì)稱軸(13)為中心軸的軸對(duì)稱螺線管線圈；第一上超導(dǎo)主線圈(3.1)、第三上超導(dǎo)主線圈(3. 3)和第五上超導(dǎo)主線圈(3. 5)加載的電流方向?yàn)檎?，第二上超?dǎo)主線圈(3. 2)和第四上超導(dǎo)主線圈(3. 4)加載的電流方向?yàn)榉聪?；所述的第一上超?dǎo)主線圈(3.1)安裝在上液氦罐(7)中徑向位置靠近豎直室溫孔(15)的內(nèi)壁處且軸向位置在液氦罐(7)的軸向中間位置處；第ニ上超導(dǎo)主線圈(3. 2)、第三上超導(dǎo)主線圈(3. 3)、第四上超導(dǎo)主線圈(3. 4)和第五上超導(dǎo)主線圈(3. 5)均安裝在上液氦罐(7)中靠近超導(dǎo)磁體中心(20)的下端部位置處并沿著與對(duì)稱軸(13)距離增大的方向依次布置；上超導(dǎo)屏蔽線圈(4)為ー個(gè)通以反向電流的螺線管線圈，安裝在上液氦罐(7)中距離超導(dǎo)磁體中心(20)最遠(yuǎn)位置處。第一下超導(dǎo)主線圈(5.1)和第三下超導(dǎo)主線圈(5. 3)加載的電流方向?yàn)榉聪?，第二下超?dǎo)主線圈(5. 2)和第四下超導(dǎo)主線圈(5. 4)加載的電流方向?yàn)檎?；第一下超?dǎo)主線圈(5.1)、第二下超導(dǎo)主線圈(5. 2)、第三下超導(dǎo)主線圈(5. 3)和第四下超導(dǎo)主線圈(5. 4)均安裝在下液氦罐(10)中最靠近超導(dǎo)磁體中心(20)的上端部位置處并沿著與對(duì)稱軸13距離増大的方向依次布置；下超導(dǎo)屏蔽線圈(6)為ー個(gè)通以反向電流的螺線管線圈，安裝在下液氦罐(10)中距離超導(dǎo)磁體中心(20)最遠(yuǎn)位置處。
4.按照權(quán)利要求1所述的用于乳房成像的磁共振成像超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，其特征在于所述的球形成像區(qū)域(14)為一直徑為20cm的球形區(qū)域，球形成像區(qū)域(14)的中心在對(duì)稱軸(13)上，且向上 偏離超導(dǎo)磁體系統(tǒng)中心(20) 8cm。
全文摘要
一種用于乳房成像的磁共振成像超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，超導(dǎo)磁體系統(tǒng)由上低溫容器(1)、下低溫容器(2)、上超導(dǎo)主線圈、上超導(dǎo)屏蔽線圈(4)、下超導(dǎo)主線圈、下超導(dǎo)屏蔽線圈(6)和脈管制冷機(jī)(17)組成。上超導(dǎo)主線圈和上超導(dǎo)屏蔽線圈(4)安裝上低溫容器(1)內(nèi)，上低溫容器(1)提供直徑為40cm的豎直室溫孔。下超導(dǎo)主線圈和下超導(dǎo)屏蔽線圈(6)安裝在平面型下低溫容器(2)內(nèi)，上、下低溫容器之間提供間距為45cm的水平間隙。超導(dǎo)磁體在向上偏離超導(dǎo)磁體中心8cm、直徑為20cm的球形成像區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng)強(qiáng)度為1.0T、磁場(chǎng)峰峰值不均勻度為15ppm的空間磁場(chǎng)分布，5高斯雜散場(chǎng)在豎直方向和水平方向分別約束在3.5m和4.0m的橢球范圍內(nèi)。
文檔編號(hào)H01F6/04GK103065757SQ20131003023
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月25日
發(fā)明者倪志鵬, 王秋良, 李蘭凱, 嚴(yán)陸光 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院電工研究所