[发明专利]提高MRI系统中磁体稳定性的设备和方法

说明书

技术领域

本发明的实施例一般关于MR成像系统，且更加具体地，关于调整磁体组件的超导主线圈和超导屏蔽线圈的对准以防止由于错位造成的磁体不均匀和/或结构失效的一种设备和方法。

背景技术

MR成像系统已知地在各种应用中、最显著地在医疗诊断及其程序中使用超导磁体。已知的超导MRI磁体设计包括那些具有多个超导主线圈的设计，其中大部分超导主线圈各载有同方向的相同电流。在某些实现中，主线圈组件里的各个线圈可能载有与主组件的大多数的相反方向的电流。这些超导主线圈在MRI成像体积内产生静磁场，该MRI成像体积通常具有居中位于磁体膛内的球形，其中可放置被成像的对象(例如，人)。

由于在只有超导主线圈存在时杂散磁场总会从磁体产生，一些类型的屏蔽一般被用于防止由超导主线圈产生且围绕其的高磁场对磁体附近的电子设备和其他对象产生不利影响。一种类型的屏蔽，已知为无源屏蔽(passive shielding)，使用位于径向地围绕超导主线圈外围的圆柱形的铁屏蔽来防止杂散磁场泄露到机器外部。然而，这种无源屏蔽对很多MR系统应用不适用，因为它极大地增加了机器的尺寸和重量，使其建造、运输和在某些医疗设施中实现变得困难。另外类型的屏蔽，已知为有源屏蔽(active shielding)，已经被发现在现代MRI系统中有着更大的适用性。有源屏蔽使用载有的电流大致等于超导主线圈载有的电流但方向相反的多个超导屏蔽线圈。这些超导屏蔽线圈绕超导主线圈的外围径向地被放置，从而抵消由超导主线圈产生并围绕其的高磁场以防止杂散磁场对电子设备或其他对象的不利相互作用。

在MR系统里，已知带有有源屏蔽的超导磁体典型地围绕带有患者膛，且多个主线圈和多个屏蔽线圈固定于单个线圈架元件(former member)上。该单个线圈架元件被配置包含在用于维持相应线圈温度在可接受的水平的氦容器或者其他低温液体容器的界限内。然而不幸地，建造结构上能够支撑固定在其上的屏蔽线圈和主线圈的强反作用力的单个线圈架元件的需要，导致了昂贵和劳力密集的磁体建造过程。

为尽力减少材料和建造成本，且增加制造效率，具有两种不同线圈架以保持相应的主线圈和屏蔽线圈的磁体已被构想出。然而，由于在建造和装配在磁体组件内两种不同线圈架期间的可能的缺陷，在屏蔽线圈线圈架和主线圈线圈架间的一定数量的纵向错位成为可能，尽管这种错位仅大约几个毫米。这样的错位，不管多小，都可在轴向方向引起不可恢复的电磁力，从而在屏蔽线圈线圈架和主线圈线圈架间引起剪切效应。该电磁力随着错位线性增长，其进而产生自放大的正反馈。随着错位增加，该力持续增长。除了由错位引起的牵连力(force implication)，主线圈线圈架和屏蔽线圈线圈架之间的相当大的最终错位还可导致很大的磁体不均匀性。

因此希望有一种系统和方法，其在主线圈和屏蔽线圈在超导磁组件中被保持在分离的相应线圈架上时能够减少主线圈组件和屏蔽线圈组件间的错位和不均匀性。

发明内容

本发明的实施例提供了一种MRI设备，其包括具有多个围绕磁体膛放置的梯度线圈，和由脉冲模块控制以传送RF信号到RF线圈组件以获得MR图像的RF开关以及RF收发器系统的MRI系统。该磁体包括围绕磁体膛径向布置的主线圈线圈架，和围绕磁体膛径向布置的屏蔽线圈线圈架，其中屏蔽线圈线圈架的半径大于主线圈线圈架的半径。该磁体还包括至少一个固定于主线圈线圈架的主线圈，至少一个固定于屏蔽线圈线圈架的屏蔽线圈，及至少一个固定于主线圈线圈架和屏蔽线圈线圈架以提供结构支撑且实现主线圈线圈架和屏蔽线圈线圈架之间纵向对准调整的结构元件。

根据本发明的另一方面，构造用于MRI设备的超导磁体的方法，其中该方法包括形成具有第一半径的主线圈线圈架，以及形成具有第二半径的屏蔽线圈线圈架，第二半径大于第一半径。该方法进一步包括固定至少一个主线圈于主线圈线圈架，固定至少一个屏蔽线圈于屏蔽线圈线圈架，并且连接至少一个结构元件于主线圈线圈架和屏蔽线圈线圈架，其中该至少一个结构元件配置成允许在主线圈线圈架和屏蔽线圈线圈架间的横向对准调整。此外，该方法包括在氦容器内安置主线圈线圈架和屏蔽线圈线圈架。

根据本发明的另一方面，超导磁体包括氦容器，具有第一半径的主线圈组件，其中主线圈组件包括至少一个保持于其上的主线圈，和具有大于第一半径的第二半径的屏蔽线圈组件，其中屏蔽线圈组件包括至少一个保持于其上的屏蔽线圈。该超导磁体还包括至少一个耦合于主线圈组件和屏蔽线圈组件的支撑元件，该至少一个支撑元件配置成用于结构上支撑主线圈组件和屏蔽线圈组件且允许主线圈组件和屏蔽线圈组件之间的线性调整。