[发明专利]冷却磁共振成像系统的梯度线圈

说明书

本发明涉及冷却磁共振成像系统(11)的梯度线圈(3)。本发明的一个目的是提供一种磁共振成像设备的具有梯度线圈(3)的改进的组件，该组件能够以可实现更均匀的温度分布和减少的热点影响的方式来冷却梯度线圈(3)。根据本发明，提供了一种磁共振成像系统的组件，该组件(1)包括至少一个梯度线圈(3)、用于冷却梯度线圈(3)的冷却装置(2)、以及RF屏蔽件(6)，其中冷却装置(2)包括至少一个冷却管(4)，至少一个冷却管(4)被构造成输送冷却流体(9)并且设置在梯度线圈(3)上并与梯度线圈(3)热接触，其中该组件还包括具有第一热连接器(7)和第二热连接器(5)中的至少一种的热连接器装置，第一热连接器(7)设置在RF屏蔽件(6)和至少一个冷却管(4)之间并且与RF屏蔽件(6)和至少一个冷却管(4)热接触，从而在RF屏蔽(6)和至少一个冷却管(4)之间提供径向延伸的连接部，并且第二热连接器(5)固定到至少一个冷却管(4)，从而在至少一个冷却管(4)中的第一冷却管的弯绕部之间和/或在至少一个冷却管(4)的不同管之间提供周向延伸的热连接部。

技术领域

本发明涉及一种磁共振成像(MRI)系统的组件，该组件包括至少一个梯度线圈、用于冷却梯度线圈的冷却装置、以及RF屏蔽件，本发明涉及具有这种组件的磁共振成像系统，并且涉及用于冷却磁共振成像系统的梯度线圈的方法。

背景技术

梯度线圈通常由电线环圈或薄导电片构成，梯度线圈设置在紧邻MRI系统的孔的内侧放置的圆柱形壳体上。当电流通过这些线圈时，产生次级磁场。该次级磁场构成叠加在主磁场上的梯度场，从而使质子的共振频率随着位置而变化。以这种方式，磁共振信号的空间编码变得可能。此外，梯度线圈还用于不同的生理技术，诸如磁共振血管造影、弥散和灌注成像。

过去，用于MRI系统的梯度线圈通常包括缠绕在由玻璃纤维制成并涂有环氧树脂的圆柱体上的单独的电线。虽然对于某些应用而言这种梯度线圈仍然在使用，但是现有的MRI系统通常包括指纹图案的分布式绕组，该分布式绕组由多个薄金属条或被蚀刻成复杂图案的大铜片组成，并且被施加到圆柱体上。

当检查对象经受检查时，沿着MRI系统的内孔的壁通常变热。当电流通过梯度线圈时，这种加热主要由涡流和电阻加热引起。这种梯度线圈通常由功率强大的脉冲宽度调制放大器驱动，其峰值线圈驱动电压高达2000V，并且电流超过600A。因此，产生大量热，并且最高内部线圈温度达到55至60℃。操作梯度线圈所需的功率与其半径的五次幂成比例，这意味着对于现代的宽口径系统而言，梯度线圈的设计和梯度线圈的冷却甚至更加困难。

在这种情况下，对于MRI系统中的所有梯度线圈，通常使用流体冷却来减少加热效果。通常，来自热交换泵的水或水-乙二醇溶液用作冷却流体，其通过MRI系统的冷却装置的冷却管循环，冷却管与梯度线圈导热接触。

除了梯度线圈本身的加热之外，热量还源自MRI系统的射频屏蔽件(RF屏蔽件)的涡流加热。RF屏蔽件通常是与检查对象最接近的金属结构，并且通常包括位于RF线圈表面、并且紧邻MRI系统的孔的内树脂壁下方的网格。

当向靠近的梯度线圈绕组供应波动的大电流时，由于欧姆加热和树脂材料的低导热率，造成了不均匀的温度场和热点。通过修改梯度线圈绕组的设计和/或通过将导热性能更好的氧化铝-陶瓷材料用于其上设置有梯度线圈的圆柱体，可以在部件工作台水平(component bench level)处实现散发热量和减少梯度线圈中的热点的常规方法。

此外，如US2013/0075068A1中所述，可以改善梯度线圈组件的树脂材料的导热率。根据该文献，用于设置在梯度线圈的两个扁平线圈之间的冷却装置具有至少一个第一箔和至少一个第二箔，第一箔和第二箔在某些区域中彼此连接，使得形成用于冷却流体的连续冷却通道。冷却通道是分支的，由此在冷却装置的厚度小的情况下产生冷却效果。