[发明专利]一种超短腔自屏蔽磁共振成像超导磁体

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁共振成像超导磁体。

背景技术

磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)一般需要在直径为40~50cm球域内产生磁场峰峰值不均匀度优于20ppm(parts per million,ppm)的高均匀度磁场分布。磁共振成像超导磁体均由螺线管型线圈组成，超导磁体提供一个直径大于70cm的空心圆柱形室温孔以实现患者全身成像的需求。患者在进行磁共振成像时，需从狭长室温孔的一端进入中心磁场均匀区域进行成像诊断，大量临床实验表明患者在进行磁共振成像诊断时，普遍出紧张、不安等幽闭症现象，如何提高超导磁体系统的开放性，已经成为各大商业公司在技术领域竞争的热点。

提高磁共振成像系统的开放性主要通过两种结构的超导磁体，其一为双平面型结构，即超导线圈分别对称安装在两个平面性的低温系统内，两个低温系统之间提供一个较大的开放空间，由于开放空间较大而导致超导线圈的磁场利用率较低，因此该种类型的超导磁体所产生的中心磁场一般低于1.2T；另一种类型为具有水平方向室温孔的短腔超导磁体系统，该种类型的超导磁体是通过在超导主线圈中添加一对或多对通以反向电流的线圈来降低超导磁体的轴向长度，从而提高超导磁体的开放空间。

美国专利5045826提供一种自屏蔽磁共振超导磁体，其超导磁体有内层超导主线圈和外层屏蔽线圈组成，超导主线圈全通正向电流，超导屏蔽线圈通反向电流，其超导磁体结构为传统结构，因此超导磁体的轴向长度较长而影响系统开放性的提高。美国专利US005818319提出一种磁共振超导磁体，该专利给出的设计案例中线圈结构较为复杂，内层由五对超导主线圈和两对超导屏蔽线圈组成，五对超导主线圈中有四对线圈通正向电流和一对线圈通反向电流，并且主线圈的内直径仅为86cm，无法满足全身成像的需求。

发明内容

本发明的目的是克服现有磁共振成像超导磁体系统开放性不足的缺点，提出一种超短腔自屏蔽磁共振成像超导磁体。

本发明超导磁体由超导正向主线圈、超导反向主线圈、超导屏蔽线圈、超导轴向匀场线圈组和超导径向匀场线圈组组成。超导正向主线圈、超导反向主线圈、超导屏蔽线圈、超导轴向匀场线圈组和超导径向匀场线圈组均安装在具有矩形截面的预布置线圈空间范围内。超导正向主线圈和超导反向主线圈均布置在预布置线圈区域的矩形截面径向最小位置处，以对称平面为中心沿着轴向向两侧依次布置第三超导正向主线圈、第二超导正向主线圈、超导反向主线圈和第一超导正向主线圈。超导屏蔽线圈布置在预布置线圈区域的矩形截面的径向距离最大且距离对称平面最远的两端部位置处；超导轴向匀场线圈的直径为预布置线圈区域矩形截面的内直径和外直径的平均值，超导径向匀场线圈的的直径比超导轴向匀场线圈的直径大5cm，超导轴向匀场线圈和超导径向匀场线圈的轴向长度相同且均短于预布置线圈区域矩形截面的轴向长度。超导轴向匀场线圈组包括一阶、二阶和三阶轴向匀场线圈，径向匀场线圈组包括一阶和二阶径向匀场线圈。

本发明超短腔超导磁体通过在超导正向主线圈中添加一对超导反向主线圈，使得超导磁体的轴向长度仅为1.10m，其内直径和外直径分别为1.00m和1.75m。超导正向主线圈、超导反向主线圈和超导屏蔽线圈共同作用产生中心磁场为1.5T，并在直径为30cm和50cm的球形成像区域内分别产生磁场峰峰值不均匀度为10ppm和777ppm的高均匀度磁场分布，通过超导轴向匀场线圈和超导径向匀场线圈产生的具有特殊磁场位形的矫正磁场叠加于高均匀度的磁场分布上，使得直径为50cm的球形成像区域的磁场峰峰值不均匀度由777ppm提高至10ppm，满足人体全身成像的需求。该超导磁体可通过制冷机进行传导冷却，以实现在液氦的零挥发，解决液氦资源短缺的问题。

传统1.5T全身成像磁共振超导磁体的轴向长度在1.40m~1.60m，本发明所提出的超导磁体轴向长度仅为1.10m，可将传统超导磁体的轴向长度缩短21.42%~31.25%，较大幅度地提高了超导磁体的开放空间。

附图说明

图1本发明实施例的超短腔超导磁体的结构示意图；

图2本发明实施例的超短腔超导磁体在超导正向主线圈、超导反向主线圈和超导屏蔽线圈通电的情况下，在直径为30cm和50cm的球形成像区域分别产生的磁场峰峰值不均匀度等高线分布示意图；

图3本发明实施例的超短腔超导磁体产生的5高斯杂散场等高线分布示意图。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施方式进一步说明本发明。