[发明专利]磁共振辐射屏蔽和被屏蔽的主磁体

说明书

本发明提供一种辐射屏蔽(204)，特别是用于屏蔽磁共振成像系统(110)的主线圈(202)，其中，所述辐射屏蔽(204)包括用于容纳至少一个主线圈(202)的腔体(214)，其中，所述腔体(214)被形成于基本上彼此同心地布置的内圆柱形壁(206)、外圆柱形壁(208)以及将所述内圆柱壁(206)和所述外圆柱壁(208)互连的两个环形底壁(212)之间，其中，所述内圆柱形壁(206)、所述外圆柱形壁(208)和所述两个环形底壁(212)中的至少一个至少部分地被提供有外层(218)和面向所述腔体(214)的内层(216)，其中，所述内层(216)是包括碳纤维增强塑料的层，并且所述外层(216)是包括顺磁性或抗磁性的金属。本发明还提供一种被屏蔽的主磁体(200)，包括至少一个用于在磁共振成像系统(110)中生成静态主磁场的主线圈(200)，以及如上所述的辐射屏蔽(204)，其中，所述至少一个主线圈(202)被容纳在所述辐射屏蔽(204)的腔体(214)中。

技术领域

本发明涉及磁共振(MR)成像的领域。具体而言，本发明涉及磁共振成像系统的主磁体的辐射屏蔽的领域。

背景技术

磁共振(MR)成像系统通常被用于检查患者，还一般地被称为感兴趣对象。为了检查感兴趣对象(通常是患者)的身体，使用磁共振成像(MRI)系统，不同的磁场，其关于它们的时间和空间特性尽可能精确地针对彼此调谐，被辐射到感兴趣对象。因此，待检查的对象的身体组织的核自旋被静态主磁场B₀对齐。强大的主磁体产生强大的静态主磁场B₀，其通常具有1.5特斯拉或3特斯拉的磁场强度，在一些实施例中具有大于3特斯拉的磁场强度。感兴趣对象的原子核的核自旋由磁射频激励脉冲B1(x,y,z,t)激发，其经由射频天线和/或局部线圈布置而被辐射到原子核中。更进一步地，生成高频激励脉冲并将其引导到射频天线。

MRI系统还包括梯度线圈，利用梯度线圈，在用于选择性切片激励的测量和用于测量信号的空间编码期间，辐射磁梯度场B_G(x,y,z,t)。由待检查的对象中的原子核的受激核自旋发射的信号至少由RF接收线圈接收、放大、进一步处理和数字化。记录的测量数据被数字化并作为复数值存储在k空间矩阵中。可以通过例如多维傅立叶变换从包含复数值的k空间矩阵重建关联的MR图像。

在MR成像中，弛豫信号暴露于梯度磁场，以使得结果的共振局部化。弛豫信号被接收并重建成一维或多维图像。此外，在MR谱系统中，进一步评估关于在共振信号的频率分量中承载的组织的组成的信息以获得额外的信息。

主磁体包括一组主线圈，通常是超导磁体线圈，其必须保持在非常低的温度以实现超导。因此，主线圈安装在作为低温容器的辐射屏蔽内。为了使主线圈保持在超导温度，主线圈与液态致冷剂接触。致冷剂通常被提供为具有低沸点温度的液体，例如在氦气的情况下沸点温度为约4.2K。辐射屏蔽的冷却由低温泵执行，该低温泵通过其表面上的一个或多个点处的热导体连接。除了主线圈之外，主磁体通常包括有源屏蔽线圈，其定位于辐射屏蔽内并且在主线圈的同轴外，并且在与主线圈相反的方向上电连接。

典型的辐射屏蔽由铝制成，其用作热辐射的反射器。然而，铝是一种相当昂贵的材料，并且预期价格未来会上涨。在现有技术的主磁体中，辐射屏蔽的铝具有大约～200kg的重量，使得辐射屏蔽显著地贡献于MR成像系统的系统重量。辐射屏蔽的铝的另一个缺点是铝具有大的热负载，这增加了MR成像系统的冷却时间。

此外，由铝制成的辐射屏蔽易受由梯度切换引起的涡电流的影响。因此，切换梯度线圈在辐射屏蔽的金属中感生涡电流，这会引起耗散并触发机械振动。此外，在淬火期间由主磁场引起的涡电流导致高机械力和应力，因此需要坚固的机械设计。这使得主磁体的设计更加复杂，沉重且昂贵。此外，涡电流创建磁场，其可能影响MR成像系统的图像质量。

为了减少良好导电的辐射屏蔽(例如由铝制成的辐射屏蔽)中的涡电流，需要良好屏蔽的梯度线圈，其使得梯度线圈昂贵并且增加了梯度线圈的重量和复杂性，从而进一步增加了MR成像系统的总体重量。