用于激勵(lì)mri系統(tǒng)的超導(dǎo)磁體的系統(tǒng)及方法
【專(zhuān)利摘要】用于激勵(lì)磁共振成像（MRI）系統(tǒng)中的超導(dǎo)磁體的主線圈的系統(tǒng)包括低溫恒溫器，低溫恒溫器包含殼體。第一線圈定位在低溫恒溫器的殼體內(nèi)。備選地，第一線圈可以定位在低溫恒溫器的殼體外部。第二線圈與第一線圈耦合，并且定位在低溫恒溫器的殼體外部。第二線圈配置成與主線圈感應(yīng)耦合。控制器與第一線圈和第二線圈耦合，并且配置成控制第一線圈和第二線圈以在主線圈中感應(yīng)電流。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
用于激勵(lì)MR I系統(tǒng)的超導(dǎo)磁體的系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明一般涉及磁共振成像(MRI)系統(tǒng)，并且具體地涉及用于激勵(lì)MRI系統(tǒng)中的超 導(dǎo)磁體的系統(tǒng)及方法。
[0002] 發(fā)明背景 磁共振成像(MRI)是在沒(méi)有使用X射線或其他電離輻射情況下能夠創(chuàng)建人體的內(nèi)部的 圖像的醫(yī)學(xué)成像模態(tài)。MRI使用強(qiáng)力磁體來(lái)創(chuàng)建強(qiáng)大的、均勻的、靜磁場(chǎng)（即，"主磁場(chǎng)"）。當(dāng) 人體或人體的一部分放置于主磁場(chǎng)中時(shí)，與組織水中的氫核相關(guān)聯(lián)的核自旋極化。這意味 著，與這些自旋相關(guān)聯(lián)的磁矩優(yōu)先地沿著主磁場(chǎng)的方向?qū)?zhǔn)，導(dǎo)致沿著那個(gè)軸線(按照慣例 為"z軸線"）的微小的網(wǎng)絡(luò)組織(net tissue)磁化。MRI系統(tǒng)還包含被稱(chēng)為梯度線圈的組件， 當(dāng)電流施加于它們時(shí)，這些組件產(chǎn)生更小振幅、在空間上變化的磁場(chǎng)。通常，梯度線圈設(shè)計(jì) 成產(chǎn)生磁場(chǎng)分量，該磁場(chǎng)分量沿著z軸線對(duì)準(zhǔn)，并且隨著沿著x、y或z軸線之一的位置在振幅 中線性地變化。梯度線圈的作用是要沿著單個(gè)軸線創(chuàng)建核自旋的磁場(chǎng)強(qiáng)度上的微小的斜變 (ramp)，并且附隨地，創(chuàng)建核自旋的共振頻率上的微小的漸變。具有正交軸線的三個(gè)梯度線 圈用來(lái)通過(guò)在身體中的每個(gè)位置處創(chuàng)建簽名（signature)共振頻率而對(duì)MR信號(hào)進(jìn)行"空間 編碼"。射頻(RF)線圈用來(lái)創(chuàng)建以氫核的共振頻率或接近氫核的共振頻率的RF能量的脈沖。 RF線圈用來(lái)以被控制的方式將能量添加到核自旋系統(tǒng)。在核自旋隨后弛豫回到其靜能狀態(tài) 時(shí)，核自旋以RF信號(hào)的形式放出能量。該信號(hào)由MRI系統(tǒng)檢測(cè)，并且使用計(jì)算機(jī)以及已知的 重建算法轉(zhuǎn)換成圖像。
[0003] MRI系統(tǒng)可以利用超導(dǎo)磁體來(lái)生成主磁場(chǎng)B0。超導(dǎo)磁體包括超導(dǎo)線圈，超導(dǎo)線圈被 封閉于低溫恒溫器(或磁體容器）內(nèi)的低溫環(huán)境中，低溫恒溫器設(shè)計(jì)成將超導(dǎo)線圈的溫度維 持在適當(dāng)?shù)呐R界溫度以下，使得線圈處于以零電阻的超導(dǎo)狀態(tài)。例如，超導(dǎo)磁體的繞組可以 浸入液氦的浴器或容器中，以將溫度維持在臨界溫度以下，用于超導(dǎo)操作。在MRI系統(tǒng)的安 裝和啟動(dòng)期間，通過(guò)將電流引入而激勵(lì)（或斜變)超導(dǎo)磁體，以生成適當(dāng)?shù)闹鞔艌?chǎng)強(qiáng)度。通 常，大電源(例如，1000安培)可以用來(lái)將電流提供給超導(dǎo)磁體線圈。
[0004]在安裝之后，在MRI系統(tǒng)的操作壽命期間，超導(dǎo)磁體還可能要求附加的能量。MRI系 統(tǒng)要求成像體積（imaging volume)中的均勾的主磁場(chǎng)，然而，由于諸如磁體中的缺陷的各 種因素而引起主磁場(chǎng)可能在安裝之后隨著時(shí)間的推移而漂移或衰減。主磁場(chǎng)中的改變或漂 移能夠負(fù)面影響MRI系統(tǒng)的包括MR圖像的重建和數(shù)據(jù)采集的性能。因此，在使主磁場(chǎng)恢復(fù) (例如，增強(qiáng))到適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度的維護(hù)期間，可能需要將能量提供給超導(dǎo)磁體。如所提及的，大 電源通常用來(lái)將能量提供給超導(dǎo)磁體。
[0005]然而，激勵(lì)超導(dǎo)磁體的常規(guī)的方法具有若干缺點(diǎn)。大電源能夠是重的并且昂貴的。 另外，電源可以利用大的高額定電流引線，這些引線與低溫恒溫器連接，并且設(shè)計(jì)成處理由 超導(dǎo)磁體的主線圈所要求的高電流。到低溫恒溫器中的主線圈的連接能夠引起液氦的損 失，液氦更換昂貴。
[0006]提供降低或消除液氦損失并且降低安裝、操作和維修MRI系統(tǒng)的成本的用于激勵(lì) 超導(dǎo)磁體的系統(tǒng)及方法的方案將會(huì)是合乎需要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 根據(jù)實(shí)施例，用于激勵(lì)磁共振成像(MRI)系統(tǒng)中的超導(dǎo)磁體的主線圈的系統(tǒng)包括:低溫 恒溫器，包含殼體;第一線圈，定位在低溫恒溫器的殼體內(nèi)；第二線圈，與第一線圈耦合，并 且定位在低溫恒溫器的殼體外部，第二線圈配置成與主線圈感應(yīng)耦合；以及控制器，與第一 線圈和第二線圈耦合，并且配置成控制第一線圈和第二線圈以在主線圈中感應(yīng)電流。
[0008] 根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，用于激勵(lì)磁共振成像(MRI)系統(tǒng)的超導(dǎo)磁體的主線圈的系統(tǒng)， 超導(dǎo)磁體位于具有殼體的低溫恒溫器中，該系統(tǒng)包括:第一線圈，定位在低溫恒溫器的殼體 外部;第二線圈，與第一線圈耦合，并且定位在低溫恒溫器的殼體外部，第二線圈配置成與 主線圈感應(yīng)耦合；以及控制器，與第一線圈和第二線圈耦合，并且配置成控制第一線圈和第 二線圈以在主線圈中感應(yīng)電流。
【附圖說(shuō)明】
[0009] 將從結(jié)合附圖進(jìn)行的下面的詳細(xì)描述更全面地理解本發(fā)明，其中，參考數(shù)字表示相似 部件，其中： 圖1是根據(jù)實(shí)施例的示范性的磁共振成像(MRI)系統(tǒng)的示意框圖； 圖2是根據(jù)實(shí)施例的共振組合件的示意側(cè)視圖； 圖3是根據(jù)實(shí)施例的用于激勵(lì)超導(dǎo)磁體的系統(tǒng)的示意電路圖； 圖4是根據(jù)實(shí)施例的用于激勵(lì)超導(dǎo)磁體的系統(tǒng)的示意電路圖； 圖5是供根據(jù)實(shí)施例的用于激勵(lì)超導(dǎo)磁體的系統(tǒng)中使用的便攜式設(shè)備的示意框圖；以 及 圖6是供根據(jù)實(shí)施例的用于激勵(lì)超導(dǎo)磁體的系統(tǒng)中使用的便攜式設(shè)備的示意框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]圖1是根據(jù)實(shí)施例的示范性的磁共振成像(MRI)系統(tǒng)的示意框圖。MRI系統(tǒng)10的操 作從操作員控制臺(tái)12控制，操作員控制臺(tái)12包括鍵盤(pán)或其他輸入裝置13、控制面板14以及 顯示器16?？刂婆_(tái)12通過(guò)鏈路18與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20通信，并且為操作員提供規(guī)定MRI掃描、顯 示合成(resultant)的圖像、對(duì)圖像執(zhí)行圖像處理并且將數(shù)據(jù)以及圖像存檔的接口。計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)20包括許多模塊，這些模塊通過(guò)例如諸如通過(guò)使用后板20a來(lái)提供的電連接和/或數(shù)據(jù) 連接而彼此通信。數(shù)據(jù)連接可以是直接有線鏈接或可以是光纖連接或無(wú)線通信鏈接等。計(jì) 算機(jī)系統(tǒng)20的模塊包括圖像處理器模塊22、CPU模塊24以及存儲(chǔ)器模塊26,存儲(chǔ)器模塊26可 以包括用于存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)陣列的幀緩存器。在備選的實(shí)施例中，圖像處理器模塊22可以由 CPU模塊24上的圖像處理功能取代。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20與檔案媒體裝置、永久或后備存儲(chǔ)器存儲(chǔ) 裝置或網(wǎng)絡(luò)鏈接。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20還可以通過(guò)鏈路34與單獨(dú)的系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)32通信。輸入 裝置13能夠包括鼠標(biāo)、操縱桿、鍵盤(pán)、跟蹤球、觸摸激活屏、光索、語(yǔ)音控制或任何類(lèi)似的或 等效的輸入裝置，并且可以用于交互式幾何結(jié)構(gòu)規(guī)定。
[0011]系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)32包括一組模塊，這組模塊經(jīng)由電連接和/或數(shù)據(jù)連接32a而彼此 通信。數(shù)據(jù)連接32a可以是直接有線鏈接，或可以是光纖連接或無(wú)線通信鏈接等。在備選的 實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20和系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)32的模塊可以在相同計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或多個(gè)計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)32的模塊包括CPU模塊36和脈沖發(fā)生器模塊38,脈沖發(fā)生器模 塊38通過(guò)通信鏈路40而與操作員控制臺(tái)12連接。脈沖發(fā)生器模塊38可以備選地集成到掃描 儀設(shè)備(例如，共振組合件52)中。系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)32正是通過(guò)鏈路40接收來(lái)自操作員的指 示要執(zhí)行的掃描序列的命令。通過(guò)發(fā)送描述要產(chǎn)生的脈沖序列以及RF脈沖的定時(shí)、強(qiáng)度和 形狀且數(shù)據(jù)采集窗口的定時(shí)和長(zhǎng)度的指令、命令和/或請(qǐng)求，脈沖發(fā)生器模塊38操作做完 (play out)(即，執(zhí)行)期望的脈沖序列的系統(tǒng)組件。脈沖發(fā)生器模塊38與梯度放大器系統(tǒng) 42連接，并且產(chǎn)生被稱(chēng)為梯度波形的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對(duì)要在掃描的期間使用的梯度脈沖的 定時(shí)和形狀進(jìn)行控制。脈沖發(fā)生器模塊38還可以從生理采集控制器44接收患者數(shù)據(jù)，生理 采集控制器44接收來(lái)自與患者連接的許多不同的傳感器的信號(hào)，例如來(lái)自附連到患者的電 極的ECG信號(hào)。脈沖發(fā)生器模塊38與掃描室接口電路46連接，掃描室接口電路46接收與患者 和磁體系統(tǒng)的狀況相關(guān)聯(lián)的來(lái)自各種傳感器的信號(hào)?；颊叨ㄎ幌到y(tǒng)48還正是通過(guò)掃描室接 口電路46接收命令，以將患者工作臺(tái)移動(dòng)至期望的位置用于掃描。
[0012] 由脈沖發(fā)生器模塊38所產(chǎn)生的梯度波形施加于梯度放大器系統(tǒng)42,梯度放大器系 統(tǒng)42由Gx放大器、G y放大器和Gz放大器組成。每個(gè)梯度放大器都激勵(lì)通常標(biāo)示為50的梯度線 圈組合件中的對(duì)應(yīng)的物理梯度線圈以產(chǎn)生磁場(chǎng)梯度脈沖，磁場(chǎng)梯度脈沖用于對(duì)所采集的信 號(hào)進(jìn)行空間編碼。梯度線圈組合件50形成共振組合件52的一部分，共振組合件52包括具有 超導(dǎo)主線圈54的極化超導(dǎo)磁體。共振組合件52可以包括整體(whole-body )RF線圈56、表面 或平行成像線圈76或兩者。RF線圈組合件的線圈56、76可以配置用于傳送和接收，或者用于 僅傳送或僅接收?；颊呋虺上袷軝z者70可以定位在共振組合件52的圓柱形患者成像體積72 內(nèi)。系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)32中的收發(fā)器模塊58產(chǎn)生脈沖，這些脈沖通過(guò)RF放大器60而放大，并且 通過(guò)傳送/接收開(kāi)關(guān)62與RF線圈56、76耦合。合成的由患者中的激勵(lì)核發(fā)射的信號(hào)可以由相 同RF線圈56感測(cè)，并且通過(guò)傳送/接收開(kāi)關(guān)62與前置放大器64耦合。備選地，由激勵(lì)核所發(fā) 射的信號(hào)可以由諸如平行或表面線圈76的單獨(dú)的接收線圈感測(cè)。在收發(fā)器58的接收器部分 中，將所放大的MR信號(hào)解調(diào)、濾波并且數(shù)字化。傳送/接收開(kāi)關(guān)62由來(lái)自脈沖發(fā)生器模塊38 的信號(hào)控制，以在傳送模式期間，將RF放大器60與RF線圈56電連接，并且在接收模式期間， 將前置放大器64與RF線圈56連接。傳送/接收開(kāi)關(guān)62還能夠使單獨(dú)的RF線圈（例如，平行或 表面線圈76 )在傳送或接收模式中能夠被使用。
[0013] 由RF線圈56或平行或表面線圈76感測(cè)的MR信號(hào)通過(guò)收發(fā)器模塊58來(lái)數(shù)字化，并且 傳遞至系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)32中的存儲(chǔ)器模塊66。通常，與MR信號(hào)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)的幀暫時(shí)存儲(chǔ)于 存儲(chǔ)器模塊66中，直到隨后對(duì)它們進(jìn)行轉(zhuǎn)換以創(chuàng)建圖像為止。陣列處理器68使用已知的轉(zhuǎn) 換方法，最常用地是傅立葉變換，以從MR信號(hào)創(chuàng)建圖像。這些圖像通過(guò)鏈路34傳遞到計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)20,其中，它存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中。響應(yīng)于命令從操作員控制臺(tái)12接收，該圖像數(shù)據(jù)可以存 檔于長(zhǎng)期存儲(chǔ)裝置中，或它可以由圖像處理器22進(jìn)一步處理，并且輸送至操作員控制臺(tái)12， 以及在顯不器16上呈現(xiàn)。
[0014] 圖2是根據(jù)實(shí)施例的共振組合件的示意側(cè)視圖。共振組合件200可以用于諸如圖1 中所示的MRI系統(tǒng)10的MRI系統(tǒng)中。共振組合件200的形狀是圓柱形的，并且除了其他元件以 外，還包括超導(dǎo)磁體202、梯度線圈組合件204以及RF線圈206。為了清楚，從圖2省略諸如罩、 支座、懸掛部件、端蓋、托架等的各種其他元件。圓柱形患者體積或膛208由患者膛管210包 圍。RF線圈206是圓柱形的，并且設(shè)置成圍繞患者膛管210的外表面，并且安裝于圓柱形梯度 線圈組合件204內(nèi)部。梯度線圈組合件204設(shè)置成以間隔開(kāi)的同軸關(guān)系圍繞RF線圈206,并且 梯度線圈組合件204周向地包圍RF線圈206。梯度線圈組合件204安裝于磁體202的暖膛250 內(nèi)部，并且被磁體202周向地包圍。
[0015] 可以在患者工作臺(tái)或搖架216上將患者或成像受檢者212沿著中心軸線(例如，z軸 線)214插入到共振組合件200中。在共振組合件的"患者端"242處，將患者工作臺(tái)或搖架216 插入到共振組合件中，而相對(duì)端是"服務(wù)端"240。中心軸線214沿著共振組合件200的與由磁 體202生成的主磁場(chǎng)Bo的方向平行的管軸線對(duì)準(zhǔn)。如在MR成像的領(lǐng)域中眾所周知的，RF線圈 206可以用來(lái)將射頻脈沖(或多個(gè)脈沖)施加于患者或受檢者212,并且可以用來(lái)接收從受檢 者212返回的MR信息。梯度線圈組合件204生成時(shí)間依賴(lài)的梯度磁脈沖，這些梯度磁脈沖用 來(lái)以已知的方式對(duì)成像體積中的點(diǎn)進(jìn)行空間編碼。
[0016] 超導(dǎo)磁體202可以包括例如若干徑向?qū)?zhǔn)并且縱向地間隔開(kāi)的超導(dǎo)主線圈218,每 個(gè)超導(dǎo)主線圈218都能夠承載大電流。超導(dǎo)主線圈218設(shè)計(jì)成在患者體積208內(nèi)創(chuàng)建磁場(chǎng)B0。 外部的一組反磁線圈252用來(lái)提供例如對(duì)雜散磁場(chǎng)的控制。一組超導(dǎo)屏蔽線圈270(例如，移 動(dòng)金屬線圈）用來(lái)例如防止外部電磁擾動(dòng)的干擾。超導(dǎo)主線圈218、反磁線圈252以及屏蔽線 圈270被封閉在低溫恒溫器222內(nèi)的低溫環(huán)境中。低溫環(huán)境設(shè)計(jì)成將超導(dǎo)線圈218、252、270 的溫度維持在適當(dāng)?shù)呐R界溫度以下，使得超導(dǎo)線圈218、252、270處于以零電阻的超導(dǎo)狀態(tài)。 低溫恒溫器222可以包括例如用于以已知的方式容納磁體繞組并且使磁體繞組冷卻的氦容 器254和隔熱裝置(未示出）。超導(dǎo)磁體202被例如低溫恒溫器容器的真空容器220封閉。真空 容器220配置成維持真空并且防止熱傳遞至低溫環(huán)境。暖膛250由真空容器220的內(nèi)部圓柱 形表面限定。引線272用來(lái)將電流輸入提供給各種超導(dǎo)線圈218、252、270。
[0017] 梯度線圈組合件204可以例如是自屏蔽式梯度線圈組合件。梯度線圈組合件204包 含以相對(duì)于共同的軸線214的同中心的布置所設(shè)置的圓柱形內(nèi)部梯度線圈組合件或繞組 224和圓柱形外部梯度線圈組合件或繞組226。內(nèi)部梯度線圈組合件224包括內(nèi)部(或主)X梯 度線圈、Y梯度線圈以及Z梯度線圈，并且外部梯度線圈組合件226包括相應(yīng)的外部(或屏蔽） X梯度線圈、Y梯度線圈以及Z梯度線圈。可以通過(guò)使電流經(jīng)過(guò)線圈來(lái)激活梯度線圈組合件 204的線圈，以如MR成像中所要求那樣，在患者體積208中生成梯度場(chǎng)。內(nèi)部梯度線圈組合件 224與外部梯度線圈組合件226之間的體積238或空間可以填充有粘接材料，例如環(huán)氧樹(shù)脂、 粘彈性樹(shù)脂、聚氨酯等。備選地，具有諸如玻璃珠、二氧化硅和氧化鋁的填料材料(fi 1 ler material)的環(huán)氧樹(shù)脂可以用作粘接材料。應(yīng)當(dāng)理解，可以使用除了在上文中關(guān)于圖1和圖2 描述的圓柱形組合件之外的磁體及梯度拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。例如，開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)的MRI系統(tǒng)還可以 利用如在下文中描述的本發(fā)明的實(shí)施例。
[0018] 在安裝和啟動(dòng)期間，激勵(lì)(斜變)超導(dǎo)磁體202,并且在安裝之后，在MRI系統(tǒng)的操作 壽命期間，超導(dǎo)磁體202還可能要求附加的能量。圖3是根據(jù)實(shí)施例的用于激勵(lì)超導(dǎo)磁體的 系統(tǒng)的示意電路圖。系統(tǒng)302配置成在超導(dǎo)磁體的主線圈308中感應(yīng)電流，并且將電能從室 溫環(huán)境引入到低溫環(huán)境中的超導(dǎo)磁體。主線圈308被容納在諸如圖2中所示的氦容器254的 低溫環(huán)境（由虛線306標(biāo)示）內(nèi)。在主線圈308中的電流增強(qiáng)時(shí)，由主線圈308所生成的磁場(chǎng)增 強(qiáng)。因此，如在下文中進(jìn)一步描述的，系統(tǒng)302可以用來(lái)給主線圈308提供能量。系統(tǒng)302包括 定位在低溫環(huán)境306內(nèi)的第一線圈（Cl)310。第一線圈310可以包括諸如繞組C11和繞組C12 的一個(gè)或多個(gè)繞組或線圈。第一線圈310被配置，使得第一線圈310不與主線圈308感應(yīng)耦 合。在一個(gè)實(shí)施例中，第一線圈310是諸如圖2中所不的屏蔽線圈270的屏蔽線圈。
[0019] 第二線圈（C2)314與第一線圈310耦合。第二線圈314定位在超導(dǎo)磁體低溫恒溫器 外部的室溫環(huán)境（由虛線304標(biāo)示）中。第二線圈314被配置，使得第二線圈314與主線圈308 感應(yīng)耦合。第二線圈314是電阻線圈，并且可以例如是多匝絕緣銅線。在一個(gè)實(shí)施例中，第二 線圈314是定位在MRI系統(tǒng)的例如圖2中所示的共振組合件200的共振組合件內(nèi)的單獨(dú)的線 圈。第二線圈314能夠定位在如圖2中所示的共振組合件中的各種徑向位置處。例如，第二線 圈314可以插入暖膛250與梯度線圈組合件204之間的空間中。優(yōu)選地，第二線圈314圍繞磁 軸向方向來(lái)定位。返回到圖3，在該實(shí)施例中，可以使用例如點(diǎn)b與點(diǎn)c之間和點(diǎn)f與點(diǎn)g之間 的物理連接來(lái)將第二線圈314與第一線圈310耦合?？梢允褂美绲降蜏睾銣仄鞯碾娏饕€ 272(在圖2中示出）來(lái)制作物理連接。物理連接可以例如是電插頭和插座組。在斜變磁體之 前，將第一線圈310和第二線圈314連接。在斜變之后，可以使第一線圈310和第二線圈314分 離。在一個(gè)實(shí)施例中，在斜變之后，可以將第二線圈314從共振組合件移除?？梢栽诠舱窠M合 件的服務(wù)端240(在圖2中示出)處提供到共振組合件的入口。
[0020] 在另一實(shí)施例中，第二線圈314可以是例如便攜式殼體中的MRI系統(tǒng)外部的單獨(dú)的 線圈。圖5是供根據(jù)實(shí)施例的用于激勵(lì)超導(dǎo)磁體的系統(tǒng)中使用的便攜式設(shè)備的示意框圖。在 圖5中，第二線圈514是電阻線圈，并且可以例如是多匝絕緣銅線。第二線圈314可以被封閉 于便攜式殼體540中?？刂破?20和用戶(hù)接口 532與第二線圈514耦合，并且可以用來(lái)對(duì)第二 線圈514中的電流以及第一線圈（未示出）中的電流進(jìn)行控制，以允許第二線圈514與超導(dǎo)磁 體的主線圈磁耦合。功率輸入534與諸如例如具有AC頻率的低電流AC電源的外部電源520連 接，并且，從外部電源520接收功率。第二線圈514定位在MRI系統(tǒng)共振組合件附近或MRI系統(tǒng) 共振組合件內(nèi)（例如，患者膛管中的患者成像空間中）。另外，第二線圈514可以經(jīng)由連接550 與第一線圈（在圖3中示出）連接。連接550可以是物理連接。返回到圖3，物理連接可以在點(diǎn)b 與點(diǎn)c之間和點(diǎn)f與點(diǎn)g之間。可以使用例如到低溫恒溫器的電流引線272(在圖2中示出）來(lái) 制作物理連接。物理連接可以例如是電插頭和插座組。在使斜變磁體之前，將第一線圈310 和第二線圈314連接。在斜變之后，可以使第一線圈310和第二線圈314分離?？梢栽诠舱窠M 合件的服務(wù)端240(在圖2中示出)處提供到共振組合件的入口。
[0021] 在圖3中，電源320還經(jīng)由開(kāi)關(guān)(Kl)316、開(kāi)關(guān)(K2)318以及超導(dǎo)開(kāi)關(guān)(Sl)312與第一 線圈310和第二線圈314耦合。如所提及的，電源可以例如是具有AC頻率的低電流AC電源。控 制器(未示出）用來(lái)控制系統(tǒng)302的操作，并且可以例如是MRI系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)32(在圖1中示 出）的控制器，或可以是與第二線圈314和電源320耦合的單獨(dú)的外部控制器。如此控制系統(tǒng) 320,第二線圈314與主線圈308磁耦合，以在主線圈308中感應(yīng)電流，并且由此增強(qiáng)主線圈 308中的電流，導(dǎo)致主磁場(chǎng)中的增強(qiáng)。具體地，對(duì)開(kāi)關(guān)312、316和318以及電源320進(jìn)行控制， 以增強(qiáng)主線圈308中的電流以達(dá)到目標(biāo)電流（以及目標(biāo)磁場(chǎng)強(qiáng)度）。下文中的表1示出利用系 統(tǒng)302來(lái)激勵(lì)主線圈308的示范性的操作循環(huán)。

[0022] 表 1 在第一步驟處，開(kāi)關(guān)312和開(kāi)關(guān)318是打開(kāi)的，而將開(kāi)關(guān)316關(guān)閉，并且電源提供輸入電 流II，輸入電流II流過(guò)回路a-b-c-d-e-f-g-h-a。在第二步驟處，將電源電流撤回，并且將開(kāi) 關(guān)312關(guān)閉，導(dǎo)致電流II流過(guò)回路c-d-e-f。在第三步驟處，將開(kāi)關(guān)316打開(kāi)，并且將開(kāi)關(guān)318 關(guān)閉。電流II仍然流過(guò)回路c-d-e-f。在第四步驟處，將開(kāi)關(guān)312打開(kāi)，這允許電流II通過(guò)回 路b-c-d-e-f-g-b而衰減至零。在該循環(huán)期間，第二線圈314通過(guò)回路六-13-〇0而在主線圈 308中感應(yīng)電流Δ 10。在第五步驟處，將開(kāi)關(guān)316關(guān)閉。如果主線圈308中的電流未達(dá)到目標(biāo) 電流，則重復(fù)這些步驟。當(dāng)主線圈308中的電流達(dá)到目標(biāo)電流時(shí)，停止該過(guò)程。如果適當(dāng)?shù)?話，則能夠使第二線圈314與第一線圈310分離，并且在一些實(shí)施例中，從MRI系統(tǒng)移除。
[0023] 將低溫環(huán)境與室溫環(huán)境之間的任何物理連接移除以消除潛在的液氦的損失也將 會(huì)是有利的。圖4是根據(jù)實(shí)施例的用于激勵(lì)超導(dǎo)磁體的系統(tǒng)的示意電路圖。系統(tǒng)402配置成 在超導(dǎo)磁體的主線圈308中感應(yīng)電流，并且將電能從室溫環(huán)境引入到低溫環(huán)境中的超導(dǎo)磁 體。主線圈408被容納在諸如圖2中所示的氦容器254的低溫環(huán)境（由虛線406標(biāo)示）內(nèi)。在主 線圈408中的電流增強(qiáng)時(shí)，由主線圈408所生成的磁場(chǎng)增強(qiáng)。因此，如在下文中進(jìn)一步描述 的，系統(tǒng)402可以用來(lái)將能量提供給主線圈408。系統(tǒng)402包括第一線圈（Cl)410,第一線圈 (Cl)410定位在超導(dǎo)磁體低溫恒溫器外部的室溫環(huán)境（由虛線404標(biāo)示）內(nèi)。第一線圈410是 電阻線圈，并且可以包括諸如繞組C11和繞組C12的一個(gè)或多個(gè)繞組或線圈。第一線圈310被 配置，使得第一線圈310不與主線圈408感應(yīng)耦合。
[0024]在一個(gè)實(shí)施例中，第一線圈410是定位在MRI系統(tǒng)的例如圖2中所示的共振組合件 200的共振組合件內(nèi)的單獨(dú)的線圈。第一線圈410能夠定位在如圖2中所示的共振組合件中 的各種徑向位置處。例如，第一線圈410可以插入暖膛250與梯度線圈組合件204之間的空間 中。返回到圖3,在另一實(shí)施例中，第一線圈310是例如圖2中所示的梯度線圈組合件204中的 梯度線圈的一部分。例如，軸向z梯度線圈的一半可以用作第一線圈410。在又一實(shí)施例中， 如在下文中關(guān)于圖6而進(jìn)一步討論的，第一線圈410可以是例如便攜式殼體中的MRI系統(tǒng)外 部的單獨(dú)的線圈。
[0025] 第二線圈（C2)414與第一線圈410耦合。第二線圈414也定位在超導(dǎo)磁體低溫恒溫 器外部的室溫環(huán)境中。第二線圈414被配置，使得第二線圈414與主線圈408感應(yīng)耦合。第二 線圈414是電阻線圈，并且可以例如是多匝絕緣銅線。在一個(gè)實(shí)施例中，第二線圈414是定位 在MRI系統(tǒng)的例如圖2中所示的共振組合件200的共振組合件內(nèi)的單獨(dú)的線圈。第二線圈414 可以定位在如圖2中所示的共振組合件中的各種徑向位置處。例如，第二線圈414可以插入 暖膛250與梯度線圈組合件204之間的空間中。優(yōu)選地，第二線圈414圍繞磁軸向方向來(lái)定 位。返回到圖4，可以使用例如點(diǎn)b與點(diǎn)c之間和點(diǎn)f與點(diǎn)g之間的物理連接來(lái)將第二線圈414 與第一線圈410耦合。物理連接可以例如是電插頭和插座組。在使磁體斜變之前，將第一線 圈410和第二線圈414連接。在斜變之后，可以使第一線圈410和第二線圈414分離。在一個(gè)實(shí) 施例中，在斜變之后，可以將第二線圈414從共振組合件移除。可以在共振組合件的服務(wù)端 240(在圖2中示出)處提供到共振組合件的入口。
[0026]在另一實(shí)施例中，如在上文中關(guān)于圖5所描述的，第二線圈414可以是例如便攜式 殼體中的MRI系統(tǒng)外部的單獨(dú)的線圈。如上文所提及的，第一線圈410也可以在MRI系統(tǒng)外 部。圖6是供根據(jù)實(shí)施例的用于激勵(lì)超導(dǎo)磁體的系統(tǒng)中使用的便攜式設(shè)備的示意框圖。在圖 6中，第一線圈610和第二線圈614是電阻線圈，并且可以例如是多匝絕緣銅線。第一線圈610 和第二線圈614兩者都可以被封閉于便攜式殼體640中。控制器620和用戶(hù)接口 632與第二線 圈614耦合，并且可以用來(lái)對(duì)第一線圈610和第二線圈614中的電流進(jìn)行控制，以允許第二線 圈614與超導(dǎo)磁體的主線圈磁耦合。功率輸入634與諸如例如具有AC頻率的低電流AC電源的 外部電源620連接，并且從外部電源620接收功率。系統(tǒng)602定位在MRI系統(tǒng)共振組合件附近 或MRI系統(tǒng)共振組合件內(nèi)（例如，患者膛管中的患者成像空間中）。另外，第二線圈614可以經(jīng) 由連接650與第一線圈610連接。連接650可以是物理連接。返回到圖4,物理連接可以在點(diǎn)b 與點(diǎn)c之間和點(diǎn)f與點(diǎn)g之間。物理連接可以例如是電插頭和插座組。
[0027] 在圖4的示范性的實(shí)施例中，電源420也經(jīng)由開(kāi)關(guān)(Kl)416和開(kāi)關(guān)(K2)418與第一線 圈410和第二線圈414耦合。如上文所提及的，電源420可以例如是具有AC頻率的低電流AC電 源。控制器(未示出）用來(lái)控制系統(tǒng)302的操作，并且可以例如是MRI系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)32(在圖 1中示出）的控制器，或可以是與第二線圈414和電源420耦合的單獨(dú)的外部控制器。如此控 制系統(tǒng)402,第二線圈414與主線圈408磁耦合，以在主線圈408中感應(yīng)電流，并且由此增強(qiáng)主 線圈408中的電流，導(dǎo)致主磁場(chǎng)中的增強(qiáng)。具體地，對(duì)開(kāi)關(guān)416和開(kāi)關(guān)418以及電源420進(jìn)行控 制，以增強(qiáng)主線圈408中的電流以達(dá)到目標(biāo)電流（以及目標(biāo)磁場(chǎng)強(qiáng)度）。下文中的表2示出利 用系統(tǒng)402來(lái)激勵(lì)主線圈408的示范性的操作循環(huán)。_
[0028] 表 2 在第一步驟處，將開(kāi)關(guān)416關(guān)閉，而開(kāi)關(guān)418是打開(kāi)的，并且電源提供輸入電流II，輸入 電流II流過(guò)回路a-b-e-f-a。在第二步驟處，將開(kāi)關(guān)416打開(kāi)，同時(shí)，將開(kāi)關(guān)418關(guān)閉，導(dǎo)致電 流12流過(guò)回路b-e-d-c-b。在第三步驟處，電流12將開(kāi)始衰減至零，并且在該循環(huán)期間，通過(guò) 回路A-B-C-D在主線圈408中感應(yīng)電流Δ 10。在第四步驟處，隨著電流12接近零，將開(kāi)關(guān)416 關(guān)閉，而將開(kāi)關(guān)418打開(kāi)。如果主線圈408中的電流未達(dá)到目標(biāo)電流，則重復(fù)這些步驟。當(dāng)主 線圈408中的電流達(dá)到目標(biāo)電流時(shí)，停止該過(guò)程。如果適當(dāng)?shù)脑挘瑒t能夠使第二線圈414與第 一線圈410分離，并且在一些實(shí)施例中，從MRI系統(tǒng)移除。
[0029] 用于根據(jù)上述的方法激勵(lì)超導(dǎo)磁體的計(jì)算機(jī)可運(yùn)行的指令可以存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可 讀媒體的形式上。計(jì)算機(jī)可讀媒體包括在用于存儲(chǔ)諸如計(jì)算機(jī)可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模 塊或其他數(shù)據(jù)的信息的任何方法或技術(shù)中實(shí)現(xiàn)的易失性和非易失性、可移動(dòng)和不可移動(dòng)媒 體。計(jì)算機(jī)可讀媒體包括但不限于隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(R0M)、電可擦除可編 程ROM(EEPROM)、閃速存儲(chǔ)器或其他存儲(chǔ)器技術(shù)、壓縮磁盤(pán)ROM(CD-ROM)、數(shù)字通用光盤(pán) (DVD)或其他光學(xué)存儲(chǔ)裝置、磁帶盒、磁帶、磁盤(pán)存儲(chǔ)裝置或其他磁存儲(chǔ)裝置或者能夠用來(lái) 存儲(chǔ)期望的指令并且可以由系統(tǒng)1〇(在圖1中示出）包括通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或其他計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn) 形式來(lái)訪問(wèn)的任何其他媒介。
[0030]所公開(kāi)的方法及系統(tǒng)的技術(shù)效果是，提供用于激勵(lì)MRI系統(tǒng)中的超導(dǎo)磁體的計(jì)算 機(jī)實(shí)現(xiàn)技術(shù)。
[0031 ]本書(shū)面描述使用包括最佳模式的示例來(lái)公開(kāi)本發(fā)明，并且還使任何本領(lǐng)域技術(shù)人 員能夠制作和使用本發(fā)明。本發(fā)明的可取得專(zhuān)利范圍由權(quán)利要求書(shū)限定，并且可以包括本 領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其他示例。如果這類(lèi)其他示例具有與權(quán)利要求書(shū)的字面語(yǔ)言完全相同 的結(jié)構(gòu)元件，或如果它們包括與權(quán)利要求書(shū)的字面語(yǔ)言無(wú)實(shí)質(zhì)的差異的等效的結(jié)構(gòu)元件， 則它們意圖處于權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)。可以根據(jù)備選的實(shí)施例而將任何過(guò)程或方法步驟的 順序和序列變化或重新排序。
[0032]在不背離本發(fā)明的精神的情況下，可以對(duì)本發(fā)明作出許多其他改變和修改。這些 及其他改變的范圍將從所附權(quán)利要求書(shū)變得顯而易見(jiàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于激勵(lì)磁共振成像(MRI)系統(tǒng)中的超導(dǎo)磁體的主線圈的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含： 低溫恒溫器，包含殼體； 第一線圈，定位在所述低溫恒溫器的所述殼體內(nèi)； 第二線圈，與所述第一線圈耦合，并且定位在所述低溫恒溫器的所述殼體外部，所述第 二線圈配置成與所述主線圈感應(yīng)耦合；以及 控制器，與所述第一線圈和所述第二線圈耦合，并且配置成控制所述第一線圈和所述 第二線圈以在所述主線圈中感應(yīng)電流。2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第一線圈是超導(dǎo)線圈。3. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第一線圈是屏蔽線圈。4. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第二線圈是電阻線圈。5. 如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述第二線圈包含多匝銅線。6. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第二線圈定位在所述MRI系統(tǒng)的共振組合件內(nèi)。7. 如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述第二線圈定位在暖膛與梯度線圈之間。8. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第二線圈在所述MRI系統(tǒng)外部。9. 如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述第二線圈設(shè)置在便攜式殼體內(nèi)。10. -種用于激勵(lì)磁共振成像(MRI)系統(tǒng)的超導(dǎo)磁體的主線圈的系統(tǒng)，所述超導(dǎo)磁體位 于具有殼體的低溫恒溫器中，所述系統(tǒng)包含： 第一線圈，定位在所述低溫恒溫器的所述殼體外部； 第二線圈，與所述第一線圈耦合，并且定位在所述低溫恒溫器的所述殼體外部，所述第 二線圈配置成與所述主線圈感應(yīng)耦合；以及 控制器，與所述第一線圈和所述第二線圈耦合，并且配置成控制所述第一線圈和所述 第二線圈以在所述主線圈中感應(yīng)電流。11. 如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述第一線圈是電阻線圈。12. 如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述第一線圈定位在所述MRI系統(tǒng)的共振組合件 內(nèi)。13. 如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述第一線圈是梯度線圈。14. 如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述第一線圈在所述MRI系統(tǒng)外部。15. 如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，所述第一線圈設(shè)置在便攜式殼體內(nèi)。16. 如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述第二線圈是電阻線圈。17. 如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，所述第二線圈定位在所述MRI系統(tǒng)的共振組合件內(nèi)。18. 如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述第二線圈在所述MRI系統(tǒng)外部。19. 如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，所述第二線圈設(shè)置在便攜式殼體內(nèi)。20. 如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述第二線圈包含多匝銅線。
【文檔編號(hào)】H01F6/00GK105980874SQ201480068736
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2014年7月29日
【發(fā)明人】W.沈, T.J.黑文斯, 江隆植, 張震宇, V.K.莫加塔達(dá)卡拉
【申請(qǐng)人】通用電氣公司