【技术实现步骤摘要】
技术介绍
1、磁共振断层摄影(magnetic resonance tomography)表示一种用于获取检查对象内部的图像的著名的成像方法。为了执行磁共振测量，检查对象通常定位在磁共振成像装置的强且均匀的静态磁场(b0场)中。静态磁场可以包括0.2特斯拉至7特斯拉的磁场强度，从而使检查对象内部的核自旋沿着静态磁场对准。为了触发所谓的核自旋共振，将射频激励脉冲发射到检查对象中。每个射频激励脉冲均致使检查对象内的核自旋磁化成偏离静态磁场一定量，该量被称为翻转角度。射频激励脉冲可以包括交变(电)磁场，该交变(电)磁场的频率在相应的静态磁场强度下对应于拉莫尔(larmor)频率。激发的核自旋可能表现出旋转和衰减的磁化(核磁共振)，这可以使用专用的射频天线进行检测。为了对测量数据进行空间编码，将快速切换的磁梯度场叠加在静态磁场上。
2、接收到的核磁共振通常被数字化并且作为复数值储存在k空间矩阵中。这个k空间矩阵可以用作用于重建磁共振图像并确定光谱数据的基础。磁共振图像通常借助于k空间矩阵的多维傅里叶变换来重建。
3、磁共振成像装置的超导磁体通常需要低温恒温器来保持其低温。在一些装置中，低温恒温器包括处于中间温度(即大约50k)的热屏蔽件，该热屏蔽件配置成减少热能传递到主磁体上，该主磁体通常保持在大约4k的超导温度。热屏蔽件将磁共振成像装置的超导磁体与包括成像区域的温暖的患者孔分离。热屏蔽件通常由不同的铝合金制成，这些铝合金优选地具有低的热发射率和高的热导率，以提供高的热传递速率并减少对超导磁体的热辐射。在闭孔式
4、在常规的磁共振成像装置中，热屏蔽件经由低温冷却器的冷头部进行冷却。冷头部与热屏蔽件的外壳热连接，从而在超导磁体周围提供了总长度为1.5m或更长的热路径。因此，冷头部与孔管上的远程位置之间的热路径与高的热阻和从热屏蔽件去除热能的高时间常数相关联。因此，常规设计在可以沉积在热屏蔽件上的静态热负荷的大小方面受到限制。此外，热屏蔽件必须足够坚固，以承受在磁共振成像装置操作期间以及在诸如超导磁体失超之类的紧急情况下产生的力。这使材料选择变得复杂，因为热屏蔽件必须满足机械、电气以及热设计的约束。
5、此外，由于高的热时间常数可能导致热屏蔽件内的温度波动，这可能需要很长时间才能恢复，因此常规设计限制了节能模式的使用，所述节能模式涉及调整低温冷却器的操作策略(即打开和关闭低温冷却器或者降低低温冷却器的压缩机的速度)。温度波动是不希望的，这是因为温度波动可能干扰涡流补偿算法，并且从而导致图像质量问题。此外，温度波动可能导致系统上的热负荷增加，这可能会导致“湿式系统”中的氦气蒸发或“干式系统”中的穿越减少。
技术实现思路
1、因此，本专利技术的目的是改进磁共振成像装置的热设计。
2、该目的通过根据本专利技术的磁共振成像装置来实现。在本专利技术的以下描述中具体说明了其他有利的实施方式。
3、本专利技术的磁共振成像装置包括：主磁体、包括至少一个梯度线圈的梯度系统、热总线结构件、布置在梯度系统与主磁体之间的屏蔽结构件以及包括冷头部的低温冷却器。
4、在一个实施方式中，本专利技术的磁共振成像装置配置成用于从位于磁共振成像装置的成像区域内的对象获取磁共振数据。优选地，磁共振成像装置配置成用于从位于成像区域内的对象获取磁共振图像数据，特别是诊断性磁共振图像数据。该对象可以是患者，特别是人或动物。
5、优选地，本专利技术的磁共振成像装置是闭孔式扫描仪。闭孔式扫描仪可以包括周向地封围成像区域的基本上柱形的孔。闭孔式扫描仪的主磁体可以包括一个或更多个螺线管线圈，所述一个或更多个螺线管线圈沿着柱形孔的轴向方向或旋转对称轴线包围成像区域。一个或更多个螺线管线圈可以包括在(或低于)超导温度下具有可忽略电阻的线材。经由主磁体提供的主磁场的方向可以定向成与对象进入成像区域的方向和/或柱形孔的轴向方向基本上平行。
6、在替代性实施方式中，本专利技术的磁共振成像装置是开孔式扫描仪。开孔式扫描仪的特点在于可以具有磁场生成单元，该磁场生成单元被分成两个部分，这两个部分在两个基本上相反的方向上限制成像区域。主磁场的方向可以定向成相对于成像对象进入成像区域的方向垂直或成非零角度。
7、主磁体可以包括一个或更多个电磁体或超导磁体或者由一个或更多个电磁体或超导磁体构成。
8、梯度系统包括一个或更多个梯度线圈。梯度线圈可以配置成在成像区域中产生磁梯度场。在优选的实施方式中，该梯度系统至少包括第一梯度线圈和第二梯度线圈。第一梯度线圈可以配置成在成像区域中产生第一磁梯度场。同样地，第二梯度线圈可以配置成在成像区域中产生第二磁梯度场。第一磁梯度场可以定向成基本上垂直于第二磁梯度场。梯度系统还可以包括第三梯度线圈，第三梯度线圈配置成在成像区域内产生第三磁梯度场。可设想的是，第三磁梯度场定向成与第一磁梯度场和第二磁梯度场基本上垂直。
9、低温冷却器可以配置成用于对磁共振成像装置的部件进行冷却。例如，低温冷却器可以配置成对磁共振成像装置的主磁体、梯度系统、热总线结构件、屏蔽结构件、缓冲单元和/或低温恒温器进行冷却。在优选的实施方式中，低温冷却器配置成提供低于主磁体的超导材料的超导温度的温度。低温冷却器可以包括冷头部，该冷头部具有处于不同温度水平的一个或更多个级。例如，低温冷却器可以实现为脉冲管制冷器、gifford-mcmahon制冷器、stirling低温冷却器、joule-thomson冷却器等。
10、本专利技术的磁共振成像装置还可以包括低温恒温器。低温恒温器可以包括用于在预定的温度水平下储存或保存流体、优选地为制冷剂的密封容器或真空器皿。预定的温度水平可以基本上对应于主磁体的超导温度。例如，主磁体的超导温度可以在3k至100k的范围内，优选地在3k至5k、30k至60k、或60k至90k的范围内。
11、低温恒温器可以包括隔热件，该隔热件配置成用于减少来自磁共振成像装置的部件、患者孔和/或磁共振成像装置的环境的热能的输入。例如，隔热件可以包括外壳和内壳，内壳用于减少从外壳进入低温恒温器内部容积的热辐射量。低温恒温器可以包括真空室，该真空室包围低温恒温器的其他部件比如制冷剂器皿、屏蔽结构件以及主磁体。包括低温恒温器的本专利技术的磁共振成像装置的实施方式可以被认为是在制冷剂器皿中储存一定量制冷剂的“湿式系统”。
12、替代性地，本专利技术的磁共振成像装置可以配置成包含最少的制冷剂或根本没有制冷剂的“干式系统”。在优选的实施方式中，省略了制冷剂器皿。因此，主磁体可以完全经由热传导进行冷却。在这种情况下，磁共振成像装置仍然可以包括真空室，该真空室至少包围屏蔽结构件和主磁体。
13、在一个实施方式中，特别是在“湿式系统”中，低温恒温器包括制冷剂器皿，该制冷剂器皿容纳低沸点的流体或制冷剂，如氩、氮、氖、氦(例如呈气态形式)等。
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1.一种磁共振成像装置(11)，所述磁共振成像装置(11)包括主磁体(17)、包括至少一个梯度线圈的梯度系统(19)、热总线结构件(31)、布置在所述梯度系统(19)与所述主磁体(17)之间的屏蔽结构件(12)、以及包括冷头部的低温冷却器(32)，其中，所述屏蔽结构件(12)配置成用于减少热能向所述主磁体(17)的传输，并且其中，所述主磁体(17)包括构造成用于将所述主磁体(17)的各个线圈隔开的磁体间隔件，其中，所述热总线结构件(31)包括至少一个热总线元件，所述至少一个热总线元件延伸穿过所述磁体间隔件，以用于在所述低温冷却器(32)的所述冷头部与所述屏蔽结构件(12)之间提供热连接。
2.根据权利要求1所述的磁共振成像装置(11)，其中，所述屏蔽结构件(12)包括电磁屏蔽件，所述电磁屏蔽件配置成用于为所述主磁体(17)提供电磁屏蔽而使所述主磁体免受由所述至少一个梯度线圈所产生的磁场的影响，其中，所述屏蔽结构件(12)包括多个隔开的屏蔽元件，并且所述热总线结构件(31)包括多个热总线元件，并且其中，所述多个热总线元件在所述多个隔开的屏蔽元件与所述低温冷却器(32)的
3.根据权利要求1或2中的一项所述的磁共振成像装置(11)，其中，所述热总线结构件(31)包括布置在所述主磁体(17)与外屏蔽线圈(33a、33b)之间的中间支承结构件(45)。
4.根据前述权利要求中的一项所述的磁共振成像装置(11)，其中，所述主磁体(17)被隔热层(44)包围或者被包裹在所述隔热层(44)中，并且其中，所述磁体间隔件中的用于为所述至少一个热总线元件提供通道的洞(60)的内表面被所述隔热层(44)覆盖，以减少所述磁体间隔件与所述至少一个热总线元件之间的热交换。
5.根据权利要求1或2中的一项所述的磁共振成像装置(11)，其中，所述屏蔽结构件(12)形成为包围所述主磁体(17)的低温恒温器(42)的一部分，并且其中，所述至少一个热总线元件延伸穿过所述低温恒温器(42)的制冷剂器皿(40)，以用于至少在所述屏蔽结构件(12)的第一内表面与第二内表面之间提供热连接。
6.根据权利要求1、2或5中的一项所述的磁共振成像装置(11)，其中，所述屏蔽结构件(12)形成为包围所述主磁体(17)的低温恒温器(42)的一部分，并且其中，所述至少一个热总线元件配置成在所述屏蔽结构件(12)的至少一个表面与所述低温冷却器(32)的所述冷头部之间提供直接热连接，其中，所述屏蔽结构件(12)的所述至少一个表面与所述屏蔽结构件(12)的安装有所述冷头部的表面不同。
7.根据前述权利要求中的一项所述的磁共振成像装置(11)，其中，所述热总线结构件(31)包括第一热总线元件和第二热总线元件，所述第一热总线元件配置成用于在所述冷头部的第一级(50)与所述屏蔽结构件(12)之间提供直接热连接，所述第二热总线元件配置成用于在所述冷头部的第二级(51)与所述主磁体(17)之间提供直接热连接，其中，所述冷头部的所述第一级(50)的第一温度水平超过所述冷头部的所述第二级(51)的第二温度水平。
8.根据权利要求7所述的磁共振成像装置(11)，所述磁共振成像装置(11)还包括配置成用于提供热能和/或接收热能的缓冲单元(43)，其中，所述至少一个热总线元件在所述缓冲单元(43)与所述低温冷却器(32)的所述冷头部之间提供热连接。
9.根据前述权利要求中的一项所述的磁共振成像装置(11)，其中，所述屏蔽结构件(12)的一部分包括经由多个支柱(47)机械连接的多个同心的、轴向隔开的环(46)，所述多个支柱(47)定向成平行于由所述多个轴向隔开的环(46)限定的筒轴线。
10.根据权利要求2所述的磁共振成像装置(11)，其中，所述多个热总线元件和/或所述屏蔽结构件(12)的热屏蔽件构造成用于向所述多个隔开的屏蔽元件(12)提供机械支承。
11.根据前述权利要求中的一项所述的磁共振成像装置(11)，其中，所述至少一个热总线元件包括固体热导体和/或热管道。
12.根据前述权利要求中的一项所述的磁共振成像装置(11)，其中，所述热总线结构件(31)构造成向所述屏蔽结构件(12)的至少一部分提供机械支承。
13.根据前述权利要求中的一项所述的磁共振成像装置(11)，其中，所述热总线结构件(31)包括至少一个热总线元件、优选地为多个热总线元件，所述热总线元件相对于所述磁共振成像装置(11)的成像区域(36)内的主磁场(18)的取向以非垂直的角度布置。
14.根据权利要求13所述的磁共振成像装置(11)，其中，所述至少一个...
【技术特征摘要】
1.一种磁共振成像装置(11)，所述磁共振成像装置(11)包括主磁体(17)、包括至少一个梯度线圈的梯度系统(19)、热总线结构件(31)、布置在所述梯度系统(19)与所述主磁体(17)之间的屏蔽结构件(12)、以及包括冷头部的低温冷却器(32)，其中，所述屏蔽结构件(12)配置成用于减少热能向所述主磁体(17)的传输，并且其中，所述主磁体(17)包括构造成用于将所述主磁体(17)的各个线圈隔开的磁体间隔件，其中，所述热总线结构件(31)包括至少一个热总线元件，所述至少一个热总线元件延伸穿过所述磁体间隔件，以用于在所述低温冷却器(32)的所述冷头部与所述屏蔽结构件(12)之间提供热连接。
2.根据权利要求1所述的磁共振成像装置(11)，其中，所述屏蔽结构件(12)包括电磁屏蔽件，所述电磁屏蔽件配置成用于为所述主磁体(17)提供电磁屏蔽而使所述主磁体免受由所述至少一个梯度线圈所产生的磁场的影响，其中，所述屏蔽结构件(12)包括多个隔开的屏蔽元件，并且所述热总线结构件(31)包括多个热总线元件，并且其中，所述多个热总线元件在所述多个隔开的屏蔽元件与所述低温冷却器(32)的所述冷头部之间提供热连接。
3.根据权利要求1或2中的一项所述的磁共振成像装置(11)，其中，所述热总线结构件(31)包括布置在所述主磁体(17)与外屏蔽线圈(33a、33b)之间的中间支承结构件(45)。
4.根据前述权利要求中的一项所述的磁共振成像装置(11)，其中，所述主磁体(17)被隔热层(44)包围或者被包裹在所述隔热层(44)中，并且其中，所述磁体间隔件中的用于为所述至少一个热总线元件提供通道的洞(60)的内表面被所述隔热层(44)覆盖，以减少所述磁体间隔件与所述至少一个热总线元件之间的热交换。
5.根据权利要求1或2中的一项所述的磁共振成像装置(11)，其中，所述屏蔽结构件(12)形成为包围所述主磁体(17)的低温恒温器(42)的一部分，并且其中，所述至少一个热总线元件延伸穿过所述低温恒温器(42)的制冷剂器皿(40)，以用于至少在所述屏蔽结构件(12)的第一内表面与第二内表面之间提供热连接。
6.根据权利要求1、2或5中的一项所述的磁共振成像装置(11)，其中，所述屏蔽结构件(12)形成为包围所述主磁体(17)的低温恒温器(42)的一部分，并且其中，所述至少一个热总线元件配置成在所述屏蔽结构件(12)的至少一个表面与所述低温冷却器(32)的所述冷头部之间提供直接热连接，其中，所述屏蔽结构件(12)的所述至少一个表面与所述屏蔽结构件(12)的安装有...
【专利技术属性】
技术研发人员：阿德里安·马克·托马斯，西蒙·乔利，尼古拉斯·阿利，
申请(专利权)人：英国西门子医疗系统有限公司，
类型：发明
国别省市：
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