[发明专利]降低磁共振成像系统的超导磁体的热辐射屏蔽罩振动趋势的方法

说明书

一种用于降低用于磁共振成像系统的超导磁体的热辐射屏蔽罩发生振动的趋势、特别地减少由这种热辐射屏蔽罩与振荡梯度磁场的相互作用导致的机械振荡的方法。热辐射屏蔽罩的材料的单位面积质量以随机或伪随机样式而被局部地修改，使得降低了机械振荡共振的发展的趋势。

本发明涉及对用于磁共振成像的设备的改进。具体地，本发明涉及磁共振成像设备中的热辐射屏蔽罩的成形，以减少由这种热辐射屏蔽罩与振荡梯度磁场的相互作用造成的机械振荡。

本说明书将特别参照筒形超导磁体，但是本发明的方法和结构可以应用于其他形状和类型的磁体。

在常规的磁共振成像系统中，筒形超导磁体在成像区域中产生具有高均匀性的高强度静态背景磁场，该成像区域通常大致位于筒形超导磁体的轴向中点处。

作为成像过程的一部分，由为此目的提供的梯度线圈产生振荡梯度磁场。如此形成的梯度磁场通常在三个相互正交的方向上振荡，以提供用于成像的适当定时的变化的磁场。

常规的超导磁体在低温下操作，通常低于20K。系统的被保持在该温度下的部分可以称为“磁体冷质量”。磁体冷质量被包封在真空室内，该真空室基本上处于环境温度下，例如300K。低温制冷机可以用于将超导磁体保持在超导磁体的操作温度下，但低温制冷机在该温度下具有有限的冷却功率。为了减少从真空室涌入至磁体冷质量的辐射热，通常在真空室与磁体冷质量之间插置有导热热辐射屏蔽罩。该屏蔽罩通常被冷却至50K左右的温度，并且为简明起见可以称为“50K屏蔽罩”。在这样的温度下，能够从常规的低温制冷机获得更大的冷却功率。在50K屏蔽罩内，从处于50K下的热辐射屏蔽罩接收的热辐射远小于将会从处于300K下的真空室接收的热辐射。

这种热辐射屏蔽罩通常由诸如铝的导电材料的片材形成。振荡梯度磁场与导电热辐射屏蔽罩相互作用，以在热辐射屏蔽罩内产生振荡电流。这些振荡电流又与静态背景磁场相互作用并在该系统中产生机械振荡。这些相互作用可以称为“梯度线圈相互作用”。

超导磁体与梯度线圈之间的梯度线圈(“GC”)相互作用通过50K屏蔽罩的机械振动—由快速振荡的梯度场在50K屏蔽罩中产生的涡流而导致的—传递到磁体冷质量。50K屏蔽罩的机械振动又产生到达冷质量的振荡磁场，进而在磁体冷质量中引起导致局部化的加热的涡流。

通常，在筒形超导磁体系统中，热辐射屏蔽罩包括筒形内壁—其被称为孔管、筒形外壁和两个环形端部件，整体形成中空筒形封围件。

常规地，屏蔽罩孔管的筒形对称性和屏蔽罩端部件的轴对称几何形状理想地定形成当由外部驱动力、例如梯度线圈的振荡磁场、激励时生成机械共振。

通过由感应的涡流导致的机械振动完成的能量传递之前已经通过许多技术进行过处理。

在一种常规布置中，机械共振条件可以通过将“禁止”频带引入到梯度脉冲序列程序中而明确地被避免，该梯度脉冲序列程序控制施加到梯度线圈的电流，并且从而控制由梯度线圈产生的磁场的变化。控制梯度脉冲序列的软件被设计成通过避免以在禁止带内的频率为特征的脉冲序列来避免产生共振条件。这种方法限制了脉冲序列编程的灵活性，并且遵守这些“禁止”频带的任何编程序列均降低了与在没有“禁止”频带情况下同样有效地访问K空间的能力。

替代性地，或者附加地，用以减少GC感应的机械振荡的另一种常规方法是用更厚的材料制造50K屏蔽罩。增加50K屏蔽罩的厚度将使屏蔽罩变硬，这将降低在考虑之中的频率下的机械振动的幅值，并且因此将减少向磁体冷质量传递的能量。这种方法的缺点是因材料消耗增加而增加了成本，50K屏蔽罩的重量增加导致需要更坚固的屏蔽罩悬挂，进而导致穿过悬挂布置的热流入量增加。该方法也没有完全消除共振条件。有问题的共振频率可能由于刚度的增加而简单地移动至更高的频率，并且可能在不同的共振频率下产生类似的问题。