本发明专利技术涉及加强的梯度线圈。本发明专利技术提供一种在磁共振成像中使用的圆柱形超导磁体系统。轴向对准的初级超导线圈（30）位于外部真空腔室（OVC）（14）内。热辐射屏蔽（16）在OVC内围绕初级超导线圈。梯度线圈组件与初级超导线圈轴向对准并且被径向定位在初级超导线圈之内。所述圆柱形超导磁体系统还包括机械支撑组件（24），其径向地位于初级超导线圈的外部并且机械附着（26）到梯度线圈组件。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及如在诸如MRI (磁共振成像)系统之类的成像系统中使用的圆柱形磁体系统。
技术介绍
图I示出了穿过在成像系统中使用的典型磁体系统的径向截面。圆柱形磁体10(通常包括安装在线圈架上或者安装在其他机械支撑结构上的超导线圈)被定位在低温恒温器内，所述低温恒温器包括冷冻剂容器12，其包含一定数量的液体冷冻剂15 (例如氦)，其将所述超导磁体保持在其转变温度以下的温度。所述磁体实质上是围绕轴A-A旋转对称的。在本文献中使用术语“轴向”以表明与轴A-A平行的方向，而术语“径向”意味着与轴 A-A垂直的方向。冷冻剂容器12本身是圆柱形的，其具有外部圆柱形壁12a、内部圆柱形膛(bore)管12b以及基本上呈平面状的环形末端端盖(在图I中不可见)。外部真空容器(OVC)14围绕冷冻剂容器。所述外部真空容器本身也是圆柱形的，其具有外部圆柱形壁14a、内部圆柱形膛管14b以及基本上呈平面状的环形末端端盖(图I中不可见)。在OVC 12与冷冻剂容器14之间的容积内提供高真空，从而提供有效的绝热。在所述抽空的容积内放置热辐射屏蔽16。所述热辐射屏蔽16通常不是完全封闭的容器，而是实质上圆柱形，其具有外部圆柱形壁16a、内部圆柱形膛管16b以及基本上呈平面状的环形末端端盖(图I中不可见)。热辐射屏蔽16用来在其到达冷冻剂容器12之前拦截从OVC 14辐射的热量。热辐射屏蔽16例如被主动的低温致冷器17或者被逸出的冷冻剂蒸气冷却。在替换的装置中，所述磁体没有被容纳在冷冻剂容器内，而是通过某种其他方式而被冷却通过诸如冷却回路之类的低冷冻剂库存装置，或者其中将低温致冷器热链接到磁体的“干式”装置。在这些配置中，磁体上的热负载没有被直接存放在液体冷冻剂中，而是代替地经由连接到冷却管道或致冷器的热链接被间接移除。这样操作的热负载可能例如从电流斜升或梯度线圈操作得到。OVC膛管14b的机械性能必须强并且真空密闭，以便耐受径向和轴向二者的真空负载。在传统上，其由不锈钢制成。如果存在的话，冷冻剂容器膛管12b必须是强的并且能够耐受冷冻剂容器内的冷冻剂气体的压力。通常其也由不锈钢制成的。热辐射屏蔽16的膛管16b必须不能渗透红外辐射。其优选地是轻量级的。其通常由铝制成。本专利技术可以被应用在所有这些情况中。为了提供成像能力，在所述超导磁体的膛内提供一组梯度线圈20。所述梯度线圈通常被布置成中空圆柱形的树脂浸溃块，其包含在三维中生成正交振荡磁场梯度的线圈。在成像规程期间，梯度线圈20生成快速振荡的磁场，所述磁场具有通常只有几毫秒的非常快速的上升时间。来自梯度线圈的杂散场在低温恒温器的金属部件中生成涡电流，特别是在0VC、热屏蔽和冷冻剂容器的金属膛管14b、16b、12b以及还在磁体10的结构中生成涡电流。在OVC 14的材料中产生的涡电流将有助于针对热辐射屏蔽16和低温冷却的构件(比如冷冻剂容器膛管12b、磁体线圈以及磁体线圈架10)屏蔽来自梯度线圈20的杂散场。但是，由于磁体产生的恒定背景磁场，这些涡电流会产生洛伦兹力，所述洛伦兹力径向地并且轴向地作用，并且从而在OVC的膛管中产生机械振动。从梯度线圈组件本身的机械振动会产生另外的机械振动，这是由作用在载送较大交流电的梯度线圈组件20的导体上的洛伦兹力而引起的。梯度线圈组件的机械振动(其由作用在所述梯度线圈组件内的导体上的洛伦兹力造成)还通过膛内空气的直接振动而引起噪声。在磁体10的恒定背景磁场 中，这些机械振动又将在导电材料(比如热辐射屏蔽的膛管16b或冷冻剂容器的膛管12b)中感生出次级涡电流。所述次级涡电流当然将生成磁场，其被称作次级磁场。这些次级磁场将与成像发生干扰并且在该区域内产生机械振动和次级杂散场，所述次级杂散场比由梯度线圈产生的杂散场更大很多。所述次级杂散场还在附近的导电表面中感生出三级涡电流。这些三级涡电流又将生成三级磁场，等等。热辐射屏蔽16的膛管16b优选地导热并且导电，以便为磁体提供针对梯度线圈的电磁屏蔽。当梯度磁场的振荡频率接近所述膛管的共振频率时(如典型的情况那样)会出现特定的困难。已经知道许多具有类似直径的同心交叉管(比如典型的MRI系统的0VC、热辐射屏蔽和冷冻剂容器的膛管)具有类似的有效共振频率。 当膛管的共振振动频率对应于杂散场的振荡频率时，机械振动将特别强。如果OVC膛管、热屏蔽膛管、冷冻剂容器膛管(如果存在的话)和磁体构件的共振频率靠近，如当前磁体中的情况那样，则各膛管表现为一个紧密耦合的振荡器链，并且将出现共振带。所述振荡还可能与成像过程发生干扰，从而对所得到的图像造成损害。所得到的振荡引起噪音，所述噪音对于膛内的患者而言是最讨厌的，而且会与成像发生干扰并且引起诸如热辐射屏蔽和冷冻剂容器(如果存在的话)之类的被冷却构件的加热。在磁体的低温冷却的构件中感生出的涡电流构成所述低温冷却系统上的欧姆热负载，从而在使用液体冷冻剂的情况下导致液体冷冻剂的消耗增多，或者导致低温致冷器上的热负载增大。在(不由液体冷冻剂冷却的那些)干式磁体中，增大的热负载可能导致线圈的温度升高，这可能导致淬火(quench)。针对这一问题的已知方法包括以下几种。可以利用弹性底座、楔子或者气囊将梯度线圈组件20安装到OVC膛管14b。所述弹性底座、楔子或者气囊意图用于衰减梯度线圈组件的机械振荡。但是，这样的装置不会完全防止振动从梯度线圈到OVC的机械传输，并且对于减少相邻导电结构中的涡电流的出现起到非常小的作用。已经提出将梯度线圈安装到末端框架上，而不是安装到OVC膛管上。但是，这样的装置需要加长所述系统，这是本专利技术试图避免的。已经尝试将梯度线圈组件机械加强(stiffening)。但是，要相信梯度线圈组件的刚度(stiffness)加倍将仅仅导致共振频率增大到近似I. 4倍。在美国专利6，552，543中提出了主动力反馈致动器，其中致动器被放置在OVC内以便对抗由来自梯度线圈的杂散场所引起的振动。这种解决方案被认为是复杂的，并且难以将致动器定位在诸如磁体线圈之类的其他构件之间。已经提出了模式补偿的梯度线圈，其中梯度线圈组件本身的初级和次级导体被优化，以便减小梯度线圈组件的振动幅度。但是，已经发现这样的优化会增大梯度线圈组件的杂散场强度，从而由于涡电流生成而导致低温冷却的组件的增加的加热。在下面的出版物中已经阐述了针对类似问题的已知方法。US 6, 552, 543 BI (Dietz等人,Siemens)公开了在梯度线圈组件与低温恒温器之间使用包括主动底座的配件。US 5，345，177 B2 (Sato等人，Hitachi)公开了使用合并软衬垫的径向辐条梯度线圈配件。US 6, 353, 319 BI (Dietz等人,Siemens)公开了在磁体膛内的机械振动的最大幅度点处安装梯度线圈，以便扰乱共振模式。US 7, 053, 744 B2 (Arz等人，Siemens)公开了对于梯度线圈的真空包围。US 5，617，026 (Yoshino等人，Hitachi)公开了将压电换能器用作减小梯度振动的幅度的措施。DE 10 2007 025 096 Al (Dietz等人，Siemens)公开了一种梯度线圈的模式补偿的方法。
技术实现思路
本专利技术旨在减小受到振荡的梯度线本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：SJ卡尔弗特，
申请(专利权)人：英国西门子公司，
类型：发明
国别省市：
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