[发明专利]一种微型动物磁共振成像超导磁体与梯度装置

说明书

本发明涉及一种微型动物磁共振成像超导磁体与梯度装置，所述超导磁体为传导冷却磁体，包含1个超导磁体主线圈、4个超导磁体调整线圈和8个超导匀场线圈，所有超导线圈共用1个超导磁体线圈骨架，磁体线圈外周包围超导磁体冷屏，放于超导磁体真空容器中，最终形成的超导磁体温孔直径为54mm。超导磁体的磁场球形均匀区直径不小于30mm，温孔内插入梯度装置，剩余可用净孔不低于40mm，可用于小鼠、小型胚胎以及生物组织的磁共振成像。

技术领域

本发明属于磁共振成像领域，具体涉及一种微型动物磁共振成像超导磁体与梯度装置。

背景技术

动物磁共振成像是磁共振成像的一个重要分支，在材料科学和生物医学基础研究等相关交叉领域有着广泛应用。动物磁共振成像系统通常具有很高的信噪比和分辨率，是分子、细胞、组织和疾病等基础研究的重要工具，可监控生物体标本的成分和结构，以及活体生物体的细胞活动、基因调节和特定基因表达，进行生命科学中的病毒、干细胞追踪及光遗传研究等。小动物磁共振成像装置可以用于研究小动物体内的代谢过程及药理过程，进而代替人体实验以降低药物研发、脑功能研究等的成本及风险。以动物模型为对象的生物医学研究可以克服某些疾病潜伏期长、病程长的缺点，并且可以严格控制动物实验条件、减少个体差异的影响。近年来，世界多国围绕脑科学的探索与研究在不断升温，构建脑图谱成为国际脑科学研究的核心内容之一。动物磁共振系成像统可用于多模态跨尺度脑图谱成像，为人类探索大脑奥秘，揭示行为机理，研究生命活动过程提供技术平台。此外，动物磁共振成像梯度系统在磁场梯度、切换速率等核心参数方面较全身磁共振梯度系统更优，梯度装置的性能优劣，在很大程度上决定着动物磁共振的成像质量、成像效率和系统稳定性。

中国发明专利CN106449001A公布了一种用于小动物磁共振成像的超高场高均匀性超导磁体，其中磁体线圈包括主线圈、调整线圈、匀场线圈以及屏蔽线圈，主线圈个数未公布，主线圈和调整线圈用独立的骨架支撑，匀场线圈包括Z0、Z1、Z2、Z3、Z4、X、Y、ZX、ZY、X2-Y2、XY，采用液氦浸泡的方式进行冷却，磁体温孔直径200mm～500mm，未公布梯度线圈结构，而本发明的磁体所有线圈全部用一个骨架进行支撑，其中主线圈只有一个，匀场线圈包含一阶和二阶，未设置更高阶，磁体制冷方式为传导冷却，温孔直径为54mm，还公布了与磁体配套的梯度装置结构；中国发明专利CN102906588B公布了一种磁共振成像梯度线圈、磁体组件以及系统，其中磁体采用6个分离式主线圈和2个屏蔽线圈的设计结构，梯度采用端部连接的主动屏蔽方式，所公布的内容和本发明中的磁体与梯度完全不同。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种微型动物磁共振成像超导磁体与梯度装置，其中超导磁体为传导冷却磁体，磁体线圈包含超导磁体冷屏、真空容器后，温孔直径为54mm，磁场球形均匀区直径不小于30mm，梯度装置插入超导磁体温孔中，梯度装置外径不超过53mm，插入超导磁体温孔后，剩余净孔，即梯度内孔径不小于40mm。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种微型动物磁共振成像超导磁体与梯度装置，所述超导磁体包含基础磁场线圈和超导匀场线圈；

其中基础磁场线圈包含超导磁体主线圈和超导磁体调整线圈，所述超导磁体主线圈为一个长螺线管线圈，所述超导磁体调整线圈包含4个短螺线管线圈，位于所述超导磁体主线圈外周，关于超导磁体主线圈中心平面两两对称分布，所有磁体线圈共用一个超导磁体骨架，在超导磁体骨架上绕制完成超导磁体主线圈后，直接在超导磁体主线圈外周浸渍环氧，然后通过在超导磁体主线圈外周的环氧上切槽来定位和绕制超导磁体调整线圈；

所述超导匀场线圈包含一阶和二阶球谐波线圈，分别为轴向的Z1匀场线圈、Z2匀场线圈和径向的X匀场线圈、Y匀场线圈、ZX匀场线圈、ZY匀场线圈、X2-Y2匀场线圈、XY匀场线圈，在超导磁体调整线圈绕制完成后，在所述超导磁体调整线圈外周浸渍环氧，然后通过在超导磁体调整线圈外周的环氧上切槽来定位和绕制轴向的Z1匀场线圈、Z2匀场线圈，然后在轴向的匀场线圈的外周直接用环氧粘贴径向的超导匀场线圈；