[发明专利]用于梯度线圈直接冷却的系统与设备

说明书

技术领域

本发明主要涉及磁共振成像(MRI)系统，特别地涉及用于MRI系统 中一个或多个梯度线圈的直接冷却的系统和设备。

背景技术

磁共振成像(MRI)是一种医学成像形式(modality)，可以产生人体 内部的图像，而无需使用X射线或其它电离辐射。MRI使用强磁体产生 强大、均匀的静态磁场(也就是“主磁场”)。当人体或人体的一部分 放置于主磁场中时，与组织水或脂肪中的氢核子关联的核自旋发生极 化。这意味着与这些自旋关联的磁矩优先地变成沿主磁场方向排列，导 致沿那个轴(通常是“z轴”)的小的净组织磁化。MRI系统还包含称 为梯度线圈的部件，用于在向它们施加电流时产生较小幅度的空间变化 的磁场。典型地，梯度线圈设计成产生沿z轴排列的、幅度随着沿x、y 或z轴之一的位置而线性变化的磁场分量。梯度线圈的作用是沿单一轴 在磁场强度上产生一个小斜面，伴随地，也在核自旋的共振频率上产生 一个小斜面。使用三个具有正交轴的梯度线圈，通过在人体的每个位置 产生特征共振频率对MR信号进行“空间编码”。射频(RF)线圈用于在 氢核子的共振频率处或附近产生RF能量脉冲。RF线圈用于以受控的方 式为核自旋系统增加能量。之后随着核自旋松弛回到其静止能量状态， 它们以RF信号的形式释放能量。MRI系统检测到此信号并使用计算机和 已知的重建算法将其转化为图像。

在患者扫描过程中，产生磁场梯度的梯度线圈组件的一个(或多个) 梯度线圈消散掉大量的热。可以提供冷却系统或设备来消除由梯度线圈 产生的热。梯度线圈可达到的最大性能可能受到所使用的冷却系统除热 能力的限制。在现代高功率MRI成像序列下，除去梯度线圈产生的更大 量的热变得越来越困难。此外，对梯度线圈内部的温度上升和导致的扫 描期间患者膛(bore)中温度上升的限制，可能导致对迅速增长 (aggressive)的成像序列的占空比(duty cycle)的限制。

MRI系统中使用的梯度线圈组件可以是被屏蔽的梯度线圈组件，其 由内梯度线圈组件和外梯度线圈组件组成，它们通过诸如环氧树脂之类 的材料结合在一起。典型地，内梯度线圈组件包括X、Y和Z梯度线圈 对或组的内(或主)线圈，外梯度线圈组件包括X、Y和Z梯度线圈对 或组的相应的外(或屏蔽)线圈。Z梯度线圈一般是圆柱形的，一个导 体螺旋形盘绕环绕在该圆柱表面(或心轴)。横向X和Y梯度线圈一般 由具有绝缘背衬层的铜面板形成。在铜层中可以切出线匝图案(例如， 指纹图案)，在相邻的匝之间留下匝间的间隔(或缝隙)。

一种现有冷却系统包括使用位于内梯度线圈组件外的主Z梯度线圈 的中空导体。然后可以将冷却流体通过中空的Z导体来除去梯度线圈组 件产生的热。但是这样的冷却装置不能够直接冷却内梯度线圈组件的横 向X梯度线圈和Y梯度线圈。典型地，横向X梯度线圈和Y梯度线圈产 生的热必须通过内梯度线圈组件的梯度线圈之间的绝缘层转移到中空 的Z梯度线圈。所以，热转移可能会受到绝缘层材料(例如，玻璃环氧 树脂(glass-epoxy))的热阻的限制。

为了提供附加冷却，可以在比如内梯度线圈组件的内直径上提供一 个或多个专用冷却通道。提供附加冷却的另一选择是将中空导体用于内 梯度线圈组件的横向X梯度线圈。然而，附加的专用冷却通道或附加的 中空内梯度线圈增加了梯度线圈组件的径向空间，并且还将主X、Y和Z 梯度线圈移动到了更大半径的位置处。这可能会导致梯度线圈组件的梯 度强度减弱。

因此，需要一种无需附加径向空间而允许除热并控制梯度线圈内部 温度上升的梯度线圈冷却系统。

发明内容

根据实施例，一种用于冷却磁共振成像(MRI)系统的梯度线圈组件 的系统包括具有包含多个导体和多个匝间通道的第一表面的梯度线圈， 每个匝间通道位于该多个导体的多匝之间，并且施加密封层于梯度线圈 的第一表面以密封匝间通道，其中匝间通道被配置成传送冷却流体。

根据另一个实施例，一种用于冷却磁共振成像(MRI)系统的梯度线 圈组件中的梯度线圈的设备包括位于梯度线圈的匝间通道中的至少一 个冷却管，该至少一个冷却管被配置成传送冷却流体；其中梯度线圈具 有带有多个导体和多个匝间通道的第一表面，匝间通道位于该多个导体 的多匝之间。

附图说明