一种液氮制冷的磁共振成像系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种液氮制冷的磁共振成像系统，该系统包括：一个可在成像区域产生均匀磁场的高温超导主磁体，至少一个可在成像区域内产生磁场梯度的低温梯度线圈，至少一个可在成像区域内收发射频信号的低温射频线圈，该系统包含至少以下一种材料：当冷却至77K温度时导电性比铜高的一种非超导材料和超导材料；给定系统的主磁体、梯度线圈、射频线圈采用低温导电材料，所述低温导电材料包括高温超导材料，使用高温超导材料制作主磁体线圈可以在线圈内产生较高的电流密度，节省电力消耗，高温超导主磁体小型轻巧，可以在77K温度下运作，制冷效率大大提高，梯度和射频线圈采用低温导电材料，可以减小线圈的电阻，增加线圈效能。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种液氮制冷的磁共振成像系统，尤其涉及到一种采用超导器件的磁共振成像系统。
技术介绍
目前，磁共振成像技术已广泛应用于世界上各个大型医疗机构并且在医学实践中取得了巨大而独特的效益。MRI已经被开发成一个成熟的结构和解剖成像诊断工具，还被开发用于功能性活动成像和其他生物物理和生物化学特征及过程，如血液流动、代谢分子/代谢、扩散，其中一些磁共振成像技术包括为人们所熟知的MRI功能成像、磁共振波谱成像(MRSI )、扩散加权成像(DWI)和扩散张量成像(DTI )。这些磁共振成像技术不仅具有在识别和评估病理、判断受测组织健康状况方面的医学诊断价值，还广泛应用于临床和研究中。典型的磁共振检测中，患者的身体(或样品)安置在磁共振扫描仪内的支撑物上，置身于成像区域。扫描仪通过主磁体提供恒定均匀的主磁场。磁场对人体内的进动原子如氢(质子)进行排列。磁体内的梯度线圈使一定范围内的磁场产生改变，因此在成像区域提供共振频率编码。射频线圈在计算机控制下基于特定脉冲序列选择性在患者体内生成瞬时振荡信号，信号被射频线圈捕获并通过计算机处理后，可映射到患者对应的局部部位，从而提供成像区域的图像。通用的MRI配置下，静态主磁场由螺线型主磁体产生，患者平台放置在螺线管线圈围绕成的圆筒形空间范围(即主磁体的洞)内。主磁场线圈通常采用低温超导材料，采用液氦冷却来减小电阻，以最大限度减少设备产生的热量和节省维持主磁场的电力。大部分低温超导磁体采用铌钛(NbTi)和/或铌三锡超导合金(Nb3Sn),在低温杜瓦内将温度固定在4.2K。本领域技术人员 熟悉，磁场梯度线圈可提供沿空间上三个笛卡尔坐标轴(其中一个坐标轴为主磁场的方向)方向的上的线性磁场梯度，因此磁场的大小在成像区域内不同位置有所不同，不同磁共振信号特征(如信号频率和相位)在成像区内根据其不同位置被编码，从而提供空间定位。在通常情形下，通过鞍形线圈或螺线管线圈的电流产生梯度场，梯度线圈被固定在较小的圆柱面上。这些圆柱与包含主磁场线圈的较大圆柱同心。与主磁场不同，用于生成梯度场的线圈通常采用常温铜线圈。梯度强度和场线性对于生成图像的准确性和分辨率以及组织的化学信息(如在MRSI中)具有根本性的重要作用。自技术磁共振成像以来，人们便致力于提高其成像质量及能力，如提供更高空间分辨率、更高波谱分辨率(MRSI中)、更高对比度和更快的采集速度。例如，更快的成像(采集)速度可以减少由于成像区域在图像采集过程中随时间变化所造成的影像模糊(伪影)，如患者移动、解剖或功能性自然移动(如心跳、呼吸、血液流动)，和自然生化变化(如MRSI中代谢引起的变化)。同样，由于在磁共振波谱成像过程中，采集数据的脉冲序列既编码空间信息也编码波谱信息，因此最大限度减少采集足够波谱和空间信息所需时间对于提供理想的波谱分辨率和空间定位也至关重要，这样才能提高磁共振波谱成像的临床实用性和效用。多个因素可以在对比度、分辨率和采集速度方面对磁共振成像质量产生影响。其中一个影响成像质量和采集速度的重要参数即信噪比(SNR)。增大信噪比对于提高影像质量十分重要。通过磁共振成像系统的前置放大器增强信号可增大信噪比。信噪比与磁场强度成正比，因此可以通过增加磁体的磁场强度增大信噪比。但是临床实践中磁体的磁场强度有上限(美国FDA现今上限为3T(特斯拉))。其他增大信噪比的可能的方式还有:通过减小可能的视场减小采样噪声，减小采样和射频线圈之间的距离，和减小射频线圈噪声。虽然通过不懈的努力，磁共振成像已获得长足的进步，但是磁共振成像还有进一步改善的需要，如更高的对比度、更强的信噪比、更快的采集速度和更高的空间和时间分辨率。此外，影响磁共振成像技术进一步使用的一个重要因素即购买和维护高磁场系统所带来的昂贵费用。因此，提供一类可花费合理价格即可制造和/或维护的磁共振成像系统将更有利于磁共振成像技术得到更广泛的应用。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种液氮制冷的磁共振成像系统。为了解决上述技术问题，本技术提供了一种液氮制冷的磁共振成像系统，该系统包括:一个可在成像区域产生均匀磁场的高温超导主磁体，至少一个可在成像区域内产生磁场梯度的低温梯度线圈，至少一个可收发成像区域内的射频信号的低温射频线圈，该系统包含至少以下一种材料:当冷却至77Κ温度时导电性比铜高的一种非超导材料、超导材料或低温导电材料，所述低温导电材料包括高温超导材料，所述低温梯度线圈和低温射频线圈放置在至少一 个真空室内，该真空室至少包含一面用于隔开成像区域与低温梯度线圈和低温射频线圈的非磁性非金属室壁，所述真空室包含的第一真空室内放置所述低温梯度线圈，第一真空室与检测区域之间的第二真空室内放置所述低温射频线圈，室壁由检测区域与所述低温梯度线圈之间的第一道非磁性非金属室壁和检测区域与所述低温射频线圈之间的第二道非磁性非金属室壁组成；所述真空室包括一个位于第二真空室和检测区域之间的高真空室，所述高真空室由所述第二面非磁性非金属室壁作为其第一面室壁，第三面非磁性非金属室壁与该第一面室壁间留有间隔。其中至少一个射频线圈采用所述的低温导电材料或超导材料；其中所述高温超导主磁体、低温梯度线圈及低温射频线圈均采用低温导电材料，所述低温导电材料包括高温超导材料，所述高温超导材料为铋锶钙铜氧化物(BSCCO)或钇钡铜氧(YBCO)制作而成的超导带材。所述高温超导主磁体、低温梯度线圈及低温射频线圈至少一个或全部放置在由非磁性非金属室壁隔离出的一个公共真空室内，所述公共真空室包括一个在所述共同真空室与检测区域之间的高真空室，所述高真空室有两面所述非磁性非金属室壁，第一面与第二面室壁间留有间隔。其中所述高温超导主磁体为圆筒状，所述高温超导主磁体上设有作为所述检测区域的一个圆柱形空腔。其中所述的至少一个低温射频线圈包括一个线圈阵列或一个既可发送也可接收的射频线圈，其中所述的至少一个低温射频线圈包括一个射频发送线圈和一个射频接收线圈。其中所述的至少一个低温梯度线圈包含至少三个低温梯度磁场线圈，用于分别提供三个正交方向上的磁场梯度，其中一个方向与检测区域内的均匀磁场方向一致。作为本技术的进一步改进，一种液氮制冷的磁共振成像系统，该系统包括:一个可在检测区域产生均匀磁场的高温超导主磁体；至少一个可在检测区域内产生磁场梯度的低温梯度线圈；至少一个可收发检测区域内的射频信号的低温射频线圈，此低温射频线圈配置用于冷却，该系统包含至少以下一种材料:当冷却至77K温度时导电性比铜更高的一种非超导材料和超导材料；所述射频线圈由所述冷却至77K时导电性比铜高的非超导材料制作；其中所述的至少一个射频线圈为二维电子材料结构或碳纳米管结构。作为本技术的进一步改进，一种液氮制冷的磁共振成像系统，该系统包括:一个可在检测区域产生均匀磁场的高温超导主磁体；至少一个可在检测区域内产生磁场梯度的低温梯度线圈；至少一个可收发检测区域内的射频信号的低温射频线圈，此低温射频线圈配置用于冷却，该系统包含至少以下一种材料:当冷却至77K温度时导电性比铜更高的一种非超导材料、超导材料或低温导电材料，所述低温导电材料包括高温超导材料；所述高温超导主磁体放置在第一真空室内，所述低温射频线圈和低温梯度线圈放本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液氮制冷的磁共振成像系统，其特征在于：该系统包括：一个可在成像区域产生均匀磁场的高温超导主磁体，至少一个可在成像区域内产生磁场梯度的低温梯度线圈，至少一个可收发成像区域内的射频信号的低温射频线圈，该系统包含至少以下一种材料：当冷却至77K温度时导电性比铜高的一种非超导材料、超导材料或低温导电材料，所述低温导电材料包括高温超导材料，所述低温梯度线圈和低温射频线圈放置在至少一个真空室内，该真空室至少包含一面用于隔开成像区域与低温梯度线圈和低温射频线圈的非磁性非金属室壁。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马启元，高而震，
申请(专利权)人：江苏美时医疗技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：