磁共振成像梯度線圈、磁體組件以及系統技術方案

一種磁共振成像磁體組件（100）包括：-磁體（102），其適于產生主磁場以使位于成像體積（504）內的對象（502）的磁性核自旋對準；-梯度線圈（103），其用于產生梯度磁場以對成像體積內的核自旋發射的磁共振信號進行空間編碼，其中，該梯度線圈適于被安裝在磁體中，其中，該梯度線圈包括：第一梯度線圈區段（112），其中，該第一梯度線圈區段包括第一剛性元件（113），第二梯度線圈區段（114），其中，該第二梯度線圈區段還包括第二剛性元件（115），連接元件（116、300、302、304、400），其用于聯接兩個半部分的梯度線圈，其中，該連接元件包括彈性材料（116），其中，該彈性材料與第一剛性元件和第二剛性元件相接觸。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及磁共振成像系統，具體而言，涉及對用于該系統的梯度線圈的設計。
技術介紹
作為產生對象內圖像的程序的一部分，磁共振成像(MRI)系統使用靜態磁場對準原子核自旋。該靜態磁場被稱為Btl場或主場。磁場梯度線圈用于產生時空變化的磁場，其用于對被成像核自旋進行空間編碼。這種空間編碼是允許從磁共振成像信號重建圖像的一部分。 但是，磁共振成像通常在大磁場中執行。當電流流過磁場梯度線圈時，線圈上的洛倫茲力可能是巨大的。梯度線圈通常安裝在剛性載體上或嵌入其中，上述這些力被轉移給剛性載體。在操作期間，由洛倫茲力施加的大的力可在梯度線圈和剛性載體中引起聲振動。在磁共振成像系統的使用期間，這些聲振動聽起來如同大的敲擊聲、重擊聲或點擊聲。普遍公知增強用于執行磁共振成像掃描的Btl場的強度提供使診斷圖像的空間分辨率和對比分辨率增強的機會。這種分辨率和對比度的增強令使用磁共振圖像診斷患者的醫師受益。但是，隨著Btl場強度的增強，在使用期間作用在梯度線圈上的洛倫茲力同樣隨之增強。隨著Btl場的增強，在操作期間由梯度線圈產生的噪聲同樣隨之增強。Michael Poole、Richard Bowtell在期刊文章Concepts in Magnetic ResonancePart B (31B(3)卷，第162-175頁，2007年)中公開了一種使用邊界元設計梯度線圈的方法。公開了設計過程中強加梯度線圈的扭矩平衡的函數的最小化。在美國專利US 5764059中公開了一種適于安置在靜態磁場中的聲學屏蔽的磁性線圈。本質上公開了一種用于梯度線圈的主動磁性屏蔽的組合。載有電流的梯度線圈的閉合回路被布置成使得該回路的兩個不同部分被機械耦合、尺寸設計并被布置成使得使磁器材經受的洛倫茲力充分降低并優選被消除。美國專利US 2004/0113618示出了具有兩個結構獨立的子線圈的梯度線圈系統。這些子線圈相互分立附接，從而能夠在其間布置(RF)天線系統。
技術實現思路
本專利技術在獨立權利要求中提供了一種磁共振成像磁體組件、一種磁共振成像系統以及一種梯度線圈。從屬權利要求給出了實施例。磁共振梯度線圈展示出機械共振模式。這導致在特定操作頻率下聲噪聲增加。通常，梯度線圈并不展示出很多的機械阻尼，從而提高了共振時的振動幅度。因此需要抑制這種共振。抑制共振的嘗試大部分不成功，因為整體結構被優化成承受大的洛倫茲力而不出現機械故障。例如，在美國專利US 5764059的第10欄第20到21行中寫到“因而與直覺相反，需要高強度的輕耦合結構。”US5764059中所述的設計教導了一種平衡線圈之間的力的方法，但是并未解決與機械結構中的聲共振相關聯的問題。US 5764059中的輕耦合結構的使用教導了與本專利技術的實施例用以抑制共振的方案不同的解決方案根據本專利技術的一些實施例，可將機械阻尼結構引入線圈中的不傳遞大的力并且發生顯著相對運動的區域，以使阻尼材料有效。優選阻尼層不由導體橋聯，因為阻尼層的機械剛度將消除阻尼材料的效果。對于圓柱形梯度線圈，阻尼層的自然位置是線圈的Z=O中平面，但是常規梯度線圈經受施加在該中平面上的大的彎曲力。Z方向被定義為與圓柱形磁體的對稱軸對準。在一些實施例中，能夠通過合并機械阻尼材料或彈性材料降低梯度線圈的聲噪聲發射，所述機械阻尼材料或彈性材料降低結構的機械質量因子。在一些實施例中，圓柱形梯度線圈在Z=O的中平面中被機械分開并且兩個半部分使用彈性或有損耗材料聯接。這種機械分開的先決條件是梯度線圈的每個半部分在主磁場磁體的場中不經受凈磁平移力或旋轉力。此要求能夠通過線圈系統的適當磁設計來滿足。根據本專利技術構建的梯度線圈具有如下特征 I、當將線圈在約Z=O平面分開時，每個半線圈在線圈匹配的磁體的場中操作時應當是力平衡并且扭矩平衡的，2、使用機械有損耗或彈性材料聯接線圈的兩半部分，以抑制線圈的機械共振模式。這種有損耗或彈性材料可以相對薄的橡膠層的形式合并。通過在梯度設計軟件中合并合適的設計約束條件能夠實現梯度線圈上的凈平移力平衡。以相似的方式，如果將線圈模制成獨立的兩半，能夠約束凈旋轉力。如果線圈的長度通常等于或大于超導主磁場磁體的長度，能夠找到展示出零扭矩的解決方案。如果允許將導體安置在梯度線圈的末端法蘭和中平面法蘭上，解決方案的范圍增加。甚至能夠為具有不對稱橫截面的線圈找到零扭矩解決方案。在兩個線圈之間的聯接處的阻尼層可以是橡膠狀材料層。預加壓或壓縮可提高阻尼層的效果。或者，能夠使用用于線圈和聯接柱體之間的搭接處的有損耗或彈性材料，通過安置在線圈結構外側上或在其內側上的薄壁的短圓柱聯接線圈的兩半。處理器是能夠執行程序或機器可執行指令的電子部件。對包括“一種處理器”的計算設備的引用應當解釋為可能含有一個以上的處理器。術語計算設備應當同樣解釋為可能指計算設備的集合或網絡，其中每個計算設備都包括處理器。很多程序具有由多個處理器執行的指令，其中所述多個處理器可位于相同計算設備內，或者甚至可分布在多個計算設備中。本文所用的計算機可讀存儲介質是能夠存儲可由計算機或計算設備的處理器執行的指令的任何存儲介質。該計算機可讀存儲介質可能是計算機可讀非臨時性存儲介質。該計算機可讀存儲介質亦可能是實體計算機可讀存儲介質。在一些實施例中，計算機可讀存儲介質亦能夠存儲可由計算設備的處理器存取的數據。計算機可讀存儲介質的示例包括但不局限于軟盤、磁性硬盤驅動器、固態硬盤、閃存、USB拇指驅動器、隨機存取存儲器(RAM)存儲器、只讀存儲器(ROM)存儲器、光盤、磁光盤，以及處理器的寄存器堆。光盤的示例包括壓縮光盤(CD)和數字通用光盤(DVD)，例如CD-ROM、CD-RW、CD-R、DVD-ROM、DVD-Rff,或DVD-R的光盤。術語計算機可讀存儲介質亦指可由計算機設備經由網絡或通信鏈路訪問的各種記錄媒體。例如能夠通過調制解調器、因特網或局域網檢索數據。計算機存儲器是計算機可讀存儲介質的示例。計算機存儲器是可直接訪問處理器的任何存儲器。計算機存儲器的示例包括但不局限于RAM存儲器、寄存器以及寄存器堆。計算機存儲是計算機可讀存儲介質的示例。計算機存儲是任何非易失性計算機可讀存儲介質。計算機存儲的示例包括但不局限于硬盤驅動器、USB拇指驅動器、軟盤驅動器、智能卡、DVD、CD-ROM以及固態硬盤驅動器。在一些實施例中計算機存儲同樣能夠是計算機存儲器，或反之亦然。—方面，本專利技術提供一種磁共振成像磁體。該磁體適于產生主磁場以使位于成像體積內的對象的磁性核自旋對準。磁體可能是超導磁體、永磁體或電阻(resistive)電磁體，或上述三者的任意組合。磁體組件還包括用于產生磁場以對成像體積內的核自旋的磁共振信號進行空間編碼的梯度線圈。該梯度線圈適于被安裝在磁體中。梯度線圈包括第一梯度線圈區段。梯度線圈還包括第二梯度線圈區段。第一梯度線圈區段包括第一剛性元件并且第二梯度線圈區段包括第二剛性元件。對于圓柱體形狀的梯度線圈，第一剛性元件和第二剛性元件可為剛性管。梯度線圈還包括用于聯接兩個半梯度線圈的連接元件。連接元件包括彈性材料。該彈性材料與第一和第二元件兩者相接觸。彈性材料的示例是橡膠。梯度線圈可能包括三 組分立的線圈。每組線圈在三個空間方向中的一個方向中產生梯度磁場。三個空間方向是本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：J·A·奧弗韋格，
申請(專利權)人：皇家飛利浦電子股份有限公司，
類型：
國別省市：