[发明专利]用于减小MRI系统中的梯度线圈振动的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及磁共振成像(MRI)系统，特别涉及用于减小梯度线圈组件振动的装置。如本领域中已知的，典型的MRI系统包括超导主磁体，其产生具有包含成像区域的均匀区域的强大恒定背景场。提供梯度线圈以在成像区域中产生振荡的正交磁场，这导致成像目标(通常为人类患者)内原子的原子自旋的共振。

由具有恒定背景场的梯度线圈产生的振荡磁场的相互作用导致梯度线圈组件剧烈地机械振动，从而对患者造成不愉快和干扰的噪声。

本发明提供了用于主动减小梯度线圈组件的振动的方法和设备。

本发明特别涉及如用在成像系统例如MRI(磁共振成像)系统中的柱形磁体系统，但可应用于其它类型的磁体，如众所周知的“C形”开放式磁体。

背景技术

图1示出穿过用在MRI成像系统中的典型磁体系统的径向横截面。柱形磁体10通常包括安装在线圈架(former)或其它机械支撑结构上的超导线圈，柱形磁体10定位在低温恒温器内，低温恒温器包括包含大量液体冷冻剂15例如氦的冷冻剂容器12，其保持超导磁体的温度低于其转变温度。磁体基本上关于轴线A-A旋转对称。在本文件中，术语“轴向”用于表示平行于轴线A-A的方向，而术语“径向”是指在穿过轴线A-A的平面中垂直于轴线A-A的方向。方向z是沿着轴线A-A的方向，方向x是竖直的径向方向，而方向y是水平的径向方向。

冷冻剂容器12本身是柱形的，具有外柱形壁12a、内柱形孔管12b和大致平面的环形端帽(在图1中不可见)。真空容器14包围住冷冻剂容器。它本身也是柱形的，具有外柱形壁14a、内柱形孔管14b和大致平面的环形端帽(在图1中不可见)。高度真空被提供在真空容器14和冷冻剂容器12之间的容积中，提供有效的热绝缘。热辐射屏蔽件16放置在抽空的容积中。热辐射屏蔽件通常不是完全封闭的容器，但基本上是柱形的，具有外柱形壁16a、内柱形孔管16b和大致平面的环形端帽(在图1中不可见)。热辐射屏蔽件16用于在热量到达冷冻剂容器12之前截取从真空容器14辐射的热量。热辐射屏蔽件16例如通过有源低温冷冻装置(active cryogenic refrigerator)17或者通过逸出冷冻剂蒸汽而被冷却。

在可替换的装置中，磁体不是容纳在冷冻剂容器内，而是以某种其它方式进行冷却：或者通过低冷冻剂储存装置(inventory arrangement)，诸如冷却回路；或者通过“干性”装置，其中低温冷冻装置被热连接到磁体。在“干性”构造中，磁体的热负荷不是直接由液体冷冻剂冷却，而是经由连接到冷却管道或冷冻装置的热链接来去除。例如，这样的热负荷可以由电流上升或梯度线圈操作产生。

真空容器孔管14b必须是机械坚固且真空密封的，以承受径向和轴向的真空负荷。传统上，它由不锈钢制成。冷冻剂容器孔管12b(如果有的话)必须坚固，并能够承受在冷冻剂容器内的冷冻剂气体的压力。通常情况下，其也由不锈钢制成。热辐射屏蔽件16的孔管16b必须不透过红外辐射。优选地，它重量轻，并且是热的良导体。它通常由铝制成。

本发明可应用于所有这样的情况。

为了提供成像能力，一组梯度线圈20设置在梯度线圈组件22内，梯度线圈组件22安装在超导磁体的孔内。梯度线圈组件通常包括中空柱形的树脂浸渍块，其含有在三个维度上产生正交振荡磁场梯度的线圈。

在成像过程中，梯度线圈20产生具有非常快的上升时间(通常只有几毫秒)的快速振荡磁场。来自梯度线圈的杂散磁场在低温恒温器的金属部分中，尤其在真空容器、热屏蔽件和冷冻剂容器的金属孔管14b、16b、12b中产生涡流，并且也在磁体10的结构中产生涡流。在真空容器14的材料中产生的涡流将有助于防止热辐射屏蔽件16和低温冷却部件(例如冷冻剂容器孔管12b、磁体线圈和磁体线圈架10)受到来自梯度线圈20的杂散磁场的影响。然而，由于由磁体产生的恒定背景磁场，这些涡流产生沿径向和轴向作用的洛伦兹力，在真空容器的孔管中造成机械振动。其它机械振动由梯度线圈组件本身的机械振动产生，它由作用在梯度线圈组件22的传递显著快速交流电流的导体上的洛伦兹力导致。梯度线圈组件的因作用在梯度线圈组件内的导体上的洛伦兹力而产生的机械振动还通过空气在孔内的直接振动而导致噪声。