專(zhuān)利名稱：一種開(kāi)放式超導(dǎo)mri磁體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超導(dǎo)磁體，尤其涉及一種開(kāi)放式超導(dǎo)磁體，采用該超導(dǎo)磁體的MRI裝置不會(huì)對(duì)檢測(cè)者產(chǎn)生壓抑感。
背景技術(shù)：
對(duì)磁共振成像系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱MRI)的磁體來(lái)說(shuō)，更加開(kāi)放式的設(shè)計(jì)一直在引領(lǐng)著當(dāng)今MRI磁體發(fā)展的潮流。1994年，德國(guó)西門(mén)子公司發(fā)明開(kāi)放式的常導(dǎo)電磁型和永磁型的“C”型磁體，它最大的特點(diǎn)是不易使被檢測(cè)者產(chǎn)生幽閉癥；在2000年左右，美國(guó)的FONAR公司率先應(yīng)用稀土永磁體制作了帶有雙Y型框架的MRI磁體，它不僅掃除了被檢測(cè)者的壓抑感，被檢測(cè)者還可站立式地進(jìn)行掃描，由此制作的MRI裝置已在市場(chǎng)上推廣。但由于永磁體需要采用大量的稀土永磁材料，并且增加掃描空間會(huì)使磁體成本成指數(shù)倍的大幅度增加，因此這種帶有雙Y型框架的MRI永磁體系統(tǒng)成本很高、不經(jīng)濟(jì)，不易被用戶接受，影響和限制了其系統(tǒng)的推廣及使用空間。
而由于超導(dǎo)MRI磁體本身所具有的特點(diǎn)，在全球MRI系統(tǒng)的市場(chǎng)上70％以上的MRI磁體(特別是0.3T到3.0T場(chǎng)強(qiáng))都采用了低溫超導(dǎo)磁體，并且隨著第二代高溫超導(dǎo)帶材研究的不斷進(jìn)展和第一代高溫超導(dǎo)帶材價(jià)格的不斷下降，高溫超導(dǎo)磁體的優(yōu)良的性價(jià)比正在迅速顯露出來(lái)。而對(duì)于超導(dǎo)MRI磁體來(lái)講，目前仍以空氣芯螺線管超導(dǎo)磁體為主，被檢測(cè)者要鉆進(jìn)密閉的螺線管磁體內(nèi)進(jìn)行掃描，會(huì)使檢測(cè)者產(chǎn)生壓抑感，并且由于掃描時(shí)要求被檢測(cè)者平躺在掃描床上，對(duì)某些部位無(wú)法還原出病痛時(shí)的姿態(tài)，影響掃描診斷效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種敞開(kāi)式的超導(dǎo)MRI磁體，采用這種超導(dǎo)磁體的MRI裝置，被檢測(cè)者沒(méi)有幽閉感并且可以站立檢查。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為一種開(kāi)放式超導(dǎo)MRI磁體，包括垂直設(shè)置的兩個(gè)超導(dǎo)線圈組件，所述兩超導(dǎo)線圈組件彼此分開(kāi)并相對(duì)放置，其間形成掃描磁場(chǎng)空間；兩導(dǎo)磁鐵芯分別穿過(guò)所述超導(dǎo)線圈組件，其一端分別在所述兩超導(dǎo)線圈相對(duì)面形成兩個(gè)磁極頭，另一端分別與兩個(gè)導(dǎo)磁支架固定連接；所述兩個(gè)導(dǎo)磁支架之間連接至少一導(dǎo)磁支梁，使所述兩導(dǎo)磁鐵芯之間形成磁通路；所述導(dǎo)磁支架與導(dǎo)磁支梁的設(shè)置使得所述掃描磁場(chǎng)空間的頂部及前后部為敞開(kāi)形式。
所述的超導(dǎo)MRI磁體，其中所述的導(dǎo)磁支架包括一基座以及與導(dǎo)磁支梁連接的導(dǎo)磁支臂，所述導(dǎo)磁支臂設(shè)置成V型。
所述的超導(dǎo)MRI磁體，其中所述基座設(shè)置成倒V型，所述基座與支臂構(gòu)成X型。
所述的超導(dǎo)MRI磁體，其中所述基座設(shè)置成柱型，所述基座與支臂構(gòu)成Y型。
所述的超導(dǎo)MRI磁體，其中所述V型導(dǎo)磁支臂V型的夾角最好設(shè)置在60°～90°之間。
所述的超導(dǎo)MRI磁體，其中所述導(dǎo)磁支臂設(shè)置成與地面成一角度的斜臂。
所述的超導(dǎo)MRI磁體，其中所述兩磁極頭之間的磁場(chǎng)間距至少大于人體的肩寬。
所述的超導(dǎo)MRI磁體，其中超導(dǎo)線圈所用的超導(dǎo)導(dǎo)線采用HTS或MgB2或NbTi。
本發(fā)明的有益效果為采用本發(fā)明結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)MRI磁體，由于掃描磁場(chǎng)空間的頂部以及前后部無(wú)遮攔，被檢測(cè)者無(wú)幽閉、壓抑感，設(shè)置在掃描磁場(chǎng)空間的掃描床可以沿與地面垂直方向，也可以沿與地面成夾角的方向(包括水平方向)運(yùn)動(dòng)，因此被檢測(cè)者可以站立或坐在掃描床上進(jìn)行掃描，還原出病痛時(shí)的姿態(tài)，使病癥在掃描影像上很好地展現(xiàn)，提高了掃描診斷效果。并且由于超導(dǎo)材料的下降，該超導(dǎo)MRI磁體的成本相對(duì)MRI永磁體大幅下降，因此本發(fā)明的超導(dǎo)MRI磁體具有非常好的經(jīng)濟(jì)效益。
本發(fā)明的超導(dǎo)MRI磁體，由于導(dǎo)磁鐵芯的存在，制作超導(dǎo)線圈的超導(dǎo)線材可以大為減少，進(jìn)一步降低了超導(dǎo)磁體的成本時(shí)，提高了經(jīng)濟(jì)效益；與此同時(shí)，導(dǎo)磁鐵芯的存在將超導(dǎo)線圈產(chǎn)生的磁力線主要集中在導(dǎo)磁鐵芯中，從而減少了超導(dǎo)線圈上的橫向磁場(chǎng)，解決了目前高溫超導(dǎo)帶材性能存在明顯的方向不對(duì)稱性問(wèn)題，提高了超導(dǎo)磁體性能。


圖1為本發(fā)明開(kāi)放式超導(dǎo)MRI磁體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為開(kāi)放式超導(dǎo)MRI磁體側(cè)視示意圖；圖3為開(kāi)放式超導(dǎo)MRI磁體的剖視圖；圖4為被檢測(cè)者在開(kāi)放式超導(dǎo)MRI磁體中以直立姿勢(shì)做掃描的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面根據(jù)附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明參見(jiàn)圖1、圖2、圖3，本發(fā)明的超導(dǎo)MRI磁體，包括兩個(gè)超導(dǎo)線圈，每個(gè)超導(dǎo)線圈9均設(shè)置在裝有制冷系統(tǒng)的容器內(nèi)(如設(shè)置在裝有制冷劑——液氦的雙層杜瓦容器內(nèi)，外層杜瓦7的溫度為-50°，內(nèi)層杜瓦8的溫度為-100°)，形成兩個(gè)超導(dǎo)線圈組件10和11；兩超導(dǎo)線圈組件10和11彼此分開(kāi)并垂直于地面相對(duì)放置，其間間隙形成掃描磁場(chǎng)空間，也就是MRI裝置使用的掃描區(qū)域；兩導(dǎo)磁鐵芯50和51分別穿過(guò)所述超導(dǎo)線圈組件10和11，在所述兩超導(dǎo)線圈組件相對(duì)面形成兩個(gè)磁極頭20和21，導(dǎo)磁鐵芯50和51的另一端分別與兩個(gè)導(dǎo)磁支架40和41固定并且磁連接，并且兩個(gè)導(dǎo)磁支架之間磁連接至少一導(dǎo)磁支梁6，使兩個(gè)導(dǎo)磁鐵芯50和51之間形成磁通路，并使本發(fā)明的超導(dǎo)MRI磁體形成開(kāi)放式結(jié)構(gòu)。上述結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)磁體，磁極頭20和21，導(dǎo)磁鐵芯50和51、導(dǎo)磁支架40和41、導(dǎo)磁支梁6以及磁極頭20和21之間的磁場(chǎng)構(gòu)成一閉合的磁回路，將超導(dǎo)線圈產(chǎn)生的磁力線主要集中在該磁回路中，從而減少了超導(dǎo)線圈上的橫向磁場(chǎng)，提高了超導(dǎo)磁體性能，并且在同樣的勵(lì)磁電流下兩磁極頭之間可以產(chǎn)生較強(qiáng)的均勻的磁場(chǎng)，作為MRI裝置的掃描區(qū)域。該掃描區(qū)域要足夠?qū)?，承載被檢測(cè)者的掃描床3放置在所述掃描區(qū)域內(nèi)；導(dǎo)磁支架除了與導(dǎo)磁鐵芯、導(dǎo)磁支梁構(gòu)成磁通路外，主要用于支撐和穩(wěn)固重力超過(guò)幾十噸的兩個(gè)超導(dǎo)線圈組件及導(dǎo)磁鐵芯，導(dǎo)磁支架分成上下兩部分，上部的導(dǎo)磁支臂401/411與導(dǎo)磁支梁6磁連接，下部基座402/412落地支撐。
為了使磁極頭之間的掃描磁場(chǎng)空間的頂部及前后部無(wú)遮擋，掃描床3不僅可以沿與地面成夾角的方向(包括水平方向)運(yùn)動(dòng)，也可以沿與地面垂直方向運(yùn)動(dòng)，本發(fā)明通過(guò)合理地設(shè)置導(dǎo)磁支架與導(dǎo)磁支梁的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)和保證了超導(dǎo)MRI磁體為敞開(kāi)式。以下為幾種實(shí)施方式實(shí)施例一，設(shè)置雙導(dǎo)磁支架40和41的導(dǎo)磁支臂401/411為V型，基座402/412為倒V型，所述導(dǎo)磁支架整體構(gòu)成如圖1、2所示的X型導(dǎo)磁支架，兩個(gè)支梁6分別連接雙導(dǎo)磁支架的V型支臂，構(gòu)成兩條磁回路。由于采用上述結(jié)構(gòu)，從圖1可見(jiàn)，放置掃描床的掃描磁場(chǎng)空間的頂部及前后部無(wú)遮擋，掃描床可以從掃描磁場(chǎng)的前后部進(jìn)出，并且掃描床還能如圖4所示那樣沿與地面垂直方向上升運(yùn)動(dòng)，或者讓被檢測(cè)者站立或坐在掃描床上接受MRI掃描，還原出病痛時(shí)的姿態(tài)，如在作腰頸椎、膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)掃描檢查時(shí)，讓患者取站立或做彎腰等姿態(tài)，使病癥在掃描影像上很好地展現(xiàn)，提高了掃描診斷效果。與此同時(shí)，置于掃描區(qū)域內(nèi)的被檢測(cè)者在掃描過(guò)程中視野開(kāi)闊，可以觀看前方設(shè)置在磁體外的電視播映，因此沒(méi)有任何的幽閉感。并且由于X形支架是整體結(jié)構(gòu)磁鐵塊，因此對(duì)于支撐具有幾十噸重力的磁體是非常穩(wěn)定可靠的。加之導(dǎo)磁支梁距離掃描磁場(chǎng)遠(yuǎn)，對(duì)掃描磁場(chǎng)的影響很小。
實(shí)施例二，設(shè)置雙導(dǎo)磁支架的導(dǎo)磁支臂為V型，兩個(gè)支梁分別連接V型支臂構(gòu)成磁回路；與X形支架不同的是，支架的基座為墩柱型，導(dǎo)磁支架整體構(gòu)成Y型導(dǎo)磁支架。Y型支架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，基座還可以由幾根支柱替代。
實(shí)施例三，支架的基座為墩柱型，雙導(dǎo)磁支臂設(shè)置成與地面成一角度的一斜臂，并且斜臂傾斜的方向相同，一根導(dǎo)磁支梁橫接雙導(dǎo)磁支臂。該結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)MRI磁體同樣能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，并且電路簡(jiǎn)單。
由上述實(shí)施例可見(jiàn)，導(dǎo)磁支架與導(dǎo)磁支梁的結(jié)構(gòu)設(shè)置可以多種形式及多種組合方式，只要能滿足使掃描磁場(chǎng)空間的頂部及前后部無(wú)遮擋，形成敞開(kāi)形式即可。為了保證被檢測(cè)者在掃描區(qū)域內(nèi)有很好的視野，無(wú)論是X型還是Y型支架，其導(dǎo)磁支臂V型的夾角最好設(shè)置在60°～90°之間。而斜臂型支架的斜臂與垂直線的夾角為30°～45°。
在實(shí)際應(yīng)用中，由于采用這種超導(dǎo)磁體的MRI裝置要在磁體磁極頭之間安裝梯度線圈、渦流抑制裝置、勻場(chǎng)裝置和RF線圈等，并要容許放置大于普通人肩寬的病床，因此兩個(gè)磁極頭中間要留有足夠的間隔，該間隔至少要大于普通成人的肩寬。并且在實(shí)際使用中，超導(dǎo)線圈所用的超導(dǎo)導(dǎo)線可以是高溫超導(dǎo)體(HTS)，二硼化鎂(MgB2)，鈮鈦NbTi等，低溫杜瓦容器可由制冷機(jī)或低溫液體冷卻。
應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明所述的一種開(kāi)放式超導(dǎo)MRI磁體，上述針對(duì)較佳實(shí)施例的描述過(guò)于具體，并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明的專(zhuān)利保護(hù)范圍的限制，其專(zhuān)利保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種開(kāi)放式超導(dǎo)MRI磁體，包括垂直設(shè)置的兩個(gè)超導(dǎo)線圈組件，其特征在于所述兩超導(dǎo)線圈組件彼此分開(kāi)并相對(duì)放置，其間形成掃描磁場(chǎng)空間；兩導(dǎo)磁鐵芯分別穿過(guò)所述超導(dǎo)線圈組件，其一端分別在所述兩超導(dǎo)線圈相對(duì)面形成兩個(gè)磁極頭，另一端分別與兩個(gè)導(dǎo)磁支架固定連接；所述兩個(gè)導(dǎo)磁支架之間連接至少一導(dǎo)磁支梁，使所述兩導(dǎo)磁鐵芯之間形成磁通路；所述導(dǎo)磁支架與導(dǎo)磁支梁的設(shè)置使得所述掃描磁場(chǎng)空間的頂部及前后部為敞開(kāi)形式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)MRI磁體，其特征在于所述的導(dǎo)磁支架包括一基座以及與導(dǎo)磁支梁連接的導(dǎo)磁支臂，所述導(dǎo)磁支臂設(shè)置成V型。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超導(dǎo)MRI磁體，其特征在于所述基座設(shè)置成倒V型，所述基座與支臂構(gòu)成X型。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超導(dǎo)MRI磁體，其特征在于所述基座設(shè)置成柱型，所述基座與支臂構(gòu)成Y型。
5.根據(jù)權(quán)利要求2-4任一權(quán)項(xiàng)所述的超導(dǎo)MRI磁體，其特征在于所述V型導(dǎo)磁支臂V型的夾角最好設(shè)置在60°～90°之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超導(dǎo)MRI磁體，其特征在于所述導(dǎo)磁支臂設(shè)置成與地面成一角度的斜臂。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超導(dǎo)MRI磁體，其特征在于所述兩磁極頭之間的間距至少大于人體的肩寬。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超導(dǎo)MRI磁體，其特征在于超導(dǎo)線圈所用的超導(dǎo)導(dǎo)線采用HTS或MgB2或NbTi。
全文摘要
一種開(kāi)放式超導(dǎo)MRI磁體，包括垂直設(shè)置的兩個(gè)超導(dǎo)線圈容器，所述兩超導(dǎo)線圈容器彼此分開(kāi)并相對(duì)放置，其間形成掃描磁場(chǎng)空間；兩導(dǎo)磁鐵芯分別穿過(guò)所述超導(dǎo)線圈容器，其一端分別在所述兩超導(dǎo)線圈相對(duì)面形成兩個(gè)磁極頭，另一端分別與兩個(gè)導(dǎo)磁支架固定連接；所述兩個(gè)導(dǎo)磁支架之間連接至少一導(dǎo)磁支梁，形成磁回路；所述導(dǎo)磁支架與導(dǎo)磁支梁的設(shè)置保證掃描磁場(chǎng)空間的頂部及前后部無(wú)遮擋。由于該磁體為開(kāi)放式，被檢測(cè)者無(wú)幽閉感并且可站立或坐在掃描床上進(jìn)行掃描，使病癥在掃描影像上很好地展現(xiàn)，提高診斷效果；并且該超導(dǎo)MRI磁體的成本相對(duì)MRI永磁體大幅下降，具有非常好的經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)G01R33/3815GK1954773SQ200510100460
公開(kāi)日2007年5月2日 申請(qǐng)日期2005年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月24日
發(fā)明者韓躍, 張超驥, 陳浩樹(shù), 李若蘭, 任瑛, 楊歡, 胡金剛, 劉艷江, 汪汀, 耿俊彥, 王金淮, 何勇, 韓劼 申請(qǐng)人:深圳安科高技術(shù)股份有限公司