CN1954773A - 一种开放式超导mri磁体 - Google Patents

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Abstract

一种开放式超导MRI磁体,包括垂直设置的两个超导线圈容器,所述两超导线圈容器彼此分开并相对放置,其间形成扫描磁场空间;两导磁铁芯分别穿过所述超导线圈容器,其一端分别在所述两超导线圈相对面形成两个磁极头,另一端分别与两个导磁支架固定连接;所述两个导磁支架之间连接至少一导磁支梁,形成磁回路;所述导磁支架与导磁支梁的设置保证扫描磁场空间的顶部及前后部无遮挡。由于该磁体为开放式,被检测者无幽闭感并且可站立或坐在扫描床上进行扫描,使病症在扫描影像上很好地展现,提高诊断效果;并且该超导MRI磁体的成本相对MRI永磁体大幅下降,具有非常好的经济效益。

Description

一种开放式超导MRI磁体
技术领域
本发明涉及一种超导磁体,尤其涉及一种开放式超导磁体,采用该超导磁体的MRI装置不会对检测者产生压抑感。
背景技术
对磁共振成像***(简称MRI)的磁体来说,更加开放式的设计一直在引领着当今MRI磁体发展的潮流。1994年,德国西门子公司发明开放式的常导电磁型和永磁型的“C”型磁体,它最大的特点是不易使被检测者产生幽闭症;在2000年左右,美国的FONAR公司率先应用稀土永磁体制作了带有双Y型框架的MRI磁体,它不仅扫除了被检测者的压抑感,被检测者还可站立式地进行扫描,由此制作的MRI装置已在市场上推广。但由于永磁体需要采用大量的稀土永磁材料,并且增加扫描空间会使磁体成本成指数倍的大幅度增加,因此这种带有双Y型框架的MRI永磁体***成本很高、不经济,不易被用户接受,影响和限制了其***的推广及使用空间。
而由于超导MRI磁体本身所具有的特点,在全球MRI***的市场上70%以上的MRI磁体(特别是0.3T到3.0T场强)都采用了低温超导磁体,并且随着第二代高温超导带材研究的不断进展和第一代高温超导带材价格的不断下降,高温超导磁体的优良的性价比正在迅速显露出来。而对于超导MRI磁体来讲,目前仍以空气芯螺线管超导磁体为主,被检测者要钻进密闭的螺线管磁体内进行扫描,会使检测者产生压抑感,并且由于扫描时要求被检测者平躺在扫描床上,对某些部位无法还原出病痛时的姿态,影响扫描诊断效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:提供一种敞开式的超导MRI磁体,采用这种超导磁体的MRI装置,被检测者没有幽闭感并且可以站立检查。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为:
一种开放式超导MRI磁体,包括垂直设置的两个超导线圈组件,所述两超导线圈组件彼此分开并相对放置,其间形成扫描磁场空间;两导磁铁芯分别穿过所述超导线圈组件,其一端分别在所述两超导线圈相对面形成两个磁极头,另一端分别与两个导磁支架固定连接;所述两个导磁支架之间连接至少一导磁支梁,使所述两导磁铁芯之间形成磁通路;所述导磁支架与导磁支梁的设置使得所述扫描磁场空间的顶部及前后部为敞开形式。
所述的超导MRI磁体,其中:所述的导磁支架包括一基座以及与导磁支梁连接的导磁支臂,所述导磁支臂设置成V型。
所述的超导MRI磁体,其中:所述基座设置成倒V型,所述基座与支臂构成X型。
所述的超导MRI磁体,其中:所述基座设置成柱型,所述基座与支臂构成Y型。
所述的超导MRI磁体,其中:所述V型导磁支臂V型的夹角最好设置在60°~90°之间。
所述的超导MRI磁体,其中:所述导磁支臂设置成与地面成一角度的斜臂。
所述的超导MRI磁体,其中:所述两磁极头之间的磁场间距至少大于人体的肩宽。
所述的超导MRI磁体,其中:超导线圈所用的超导导线采用HTS或MgB2或NbTi。
本发明的有益效果为:采用本发明结构的超导MRI磁体,由于扫描磁场空间的顶部以及前后部无遮拦,被检测者无幽闭、压抑感,设置在扫描磁场空间的扫描床可以沿与地面垂直方向,也可以沿与地面成夹角的方向(包括水平方向)运动,因此被检测者可以站立或坐在扫描床上进行扫描,还原出病痛时的姿态,使病症在扫描影像上很好地展现,提高了扫描诊断效果。并且由于超导材料的下降,该超导MRI磁体的成本相对MRI永磁体大幅下降,因此本发明的超导MRI磁体具有非常好的经济效益。
本发明的超导MRI磁体,由于导磁铁芯的存在,制作超导线圈的超导线材可以大为减少,进一步降低了超导磁体的成本时,提高了经济效益;与此同时,导磁铁芯的存在将超导线圈产生的磁力线主要集中在导磁铁芯中,从而减少了超导线圈上的横向磁场,解决了目前高温超导带材性能存在明显的方向不对称性问题,提高了超导磁体性能。
附图说明
图1为本发明开放式超导MRI磁体结构示意图;
图2为开放式超导MRI磁体侧视示意图;
图3为开放式超导MRI磁体的剖视图;
图4为被检测者在开放式超导MRI磁体中以直立姿势做扫描的示意图。
具体实施方式
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明:
参见图1、图2、图3,本发明的超导MRI磁体,包括两个超导线圈,每个超导线圈9均设置在装有制冷***的容器内(如:设置在装有制冷剂——液氦的双层杜瓦容器内,外层杜瓦7的温度为-50°,内层杜瓦8的温度为-100°),形成两个超导线圈组件10和11;两超导线圈组件10和11彼此分开并垂直于地面相对放置,其间间隙形成扫描磁场空间,也就是MRI装置使用的扫描区域;两导磁铁芯50和51分别穿过所述超导线圈组件10和11,在所述两超导线圈组件相对面形成两个磁极头20和21,导磁铁芯50和51的另一端分别与两个导磁支架40和41固定并且磁连接,并且两个导磁支架之间磁连接至少一导磁支梁6,使两个导磁铁芯50和51之间形成磁通路,并使本发明的超导MRI磁体形成开放式结构。上述结构的超导磁体,磁极头20和21,导磁铁芯50和51、导磁支架40和41、导磁支梁6以及磁极头20和21之间的磁场构成一闭合的磁回路,将超导线圈产生的磁力线主要集中在该磁回路中,从而减少了超导线圈上的横向磁场,提高了超导磁体性能,并且在同样的励磁电流下两磁极头之间可以产生较强的均匀的磁场,作为MRI装置的扫描区域。该扫描区域要足够宽,承载被检测者的扫描床3放置在所述扫描区域内;导磁支架除了与导磁铁芯、导磁支梁构成磁通路外,主要用于支撑和稳固重力超过几十吨的两个超导线圈组件及导磁铁芯,导磁支架分成上下两部分,上部的导磁支臂401/411与导磁支梁6磁连接,下部基座402/412落地支撑。
为了使磁极头之间的扫描磁场空间的顶部及前后部无遮挡,扫描床3不仅可以沿与地面成夹角的方向(包括水平方向)运动,也可以沿与地面垂直方向运动,本发明通过合理地设置导磁支架与导磁支梁的结构,实现和保证了超导MRI磁体为敞开式。以下为几种实施方式:
实施例一,设置双导磁支架40和41的导磁支臂401/411为V型,基座402/412为倒V型,所述导磁支架整体构成如图1、2所示的X型导磁支架,两个支梁6分别连接双导磁支架的V型支臂,构成两条磁回路。由于采用上述结构,从图1可见,放置扫描床的扫描磁场空间的顶部及前后部无遮挡,扫描床可以从扫描磁场的前后部进出,并且扫描床还能如图4所示那样沿与地面垂直方向上升运动,或者让被检测者站立或坐在扫描床上接受MRI扫描,还原出病痛时的姿态,如在作腰颈椎、膝关节、踝关节扫描检查时,让患者取站立或做弯腰等姿态,使病症在扫描影像上很好地展现,提高了扫描诊断效果。与此同时,置于扫描区域内的被检测者在扫描过程中视野开阔,可以观看前方设置在磁体外的电视播映,因此没有任何的幽闭感。并且由于X形支架是整体结构磁铁块,因此对于支撑具有几十吨重力的磁体是非常稳定可靠的。加之导磁支梁距离扫描磁场远,对扫描磁场的影响很小。
实施例二,设置双导磁支架的导磁支臂为V型,两个支梁分别连接V型支臂构成磁回路;与X形支架不同的是,支架的基座为墩柱型,导磁支架整体构成Y型导磁支架。Y型支架结构简单,基座还可以由几根支柱替代。
实施例三,支架的基座为墩柱型,双导磁支臂设置成与地面成一角度的一斜臂,并且斜臂倾斜的方向相同,一根导磁支梁横接双导磁支臂。该结构的超导MRI磁体同样能实现本发明的目的,并且电路简单。
由上述实施例可见,导磁支架与导磁支梁的结构设置可以多种形式及多种组合方式,只要能满足使扫描磁场空间的顶部及前后部无遮挡,形成敞开形式即可。为了保证被检测者在扫描区域内有很好的视野,无论是X型还是Y型支架,其导磁支臂V型的夹角最好设置在60°~90°之间。而斜臂型支架的斜臂与垂直线的夹角为30°~45°。
在实际应用中,由于采用这种超导磁体的MRI装置要在磁体磁极头之间安装梯度线圈、涡流抑制装置、匀场装置和RF线圈等,并要容许放置大于普通人肩宽的病床,因此两个磁极头中间要留有足够的间隔,该间隔至少要大于普通成人的肩宽。并且在实际使用中,超导线圈所用的超导导线可以是高温超导体(HTS),二硼化镁(MgB2),铌钛NbTi等,低温杜瓦容器可由制冷机或低温液体冷却。
应当理解的是,本发明所述的一种开放式超导MRI磁体,上述针对较佳实施例的描述过于具体,并不能因此而理解为对本发明的专利保护范围的限制,其专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1、一种开放式超导MRI磁体,包括垂直设置的两个超导线圈组件,其特征在于:所述两超导线圈组件彼此分开并相对放置,其间形成扫描磁场空间;两导磁铁芯分别穿过所述超导线圈组件,其一端分别在所述两超导线圈相对面形成两个磁极头,另一端分别与两个导磁支架固定连接;所述两个导磁支架之间连接至少一导磁支梁,使所述两导磁铁芯之间形成磁通路;所述导磁支架与导磁支梁的设置使得所述扫描磁场空间的顶部及前后部为敞开形式。
2、根据权利要求1所述的超导MRI磁体,其特征在于:所述的导磁支架包括一基座以及与导磁支梁连接的导磁支臂,所述导磁支臂设置成V型。
3、根据权利要求2所述的超导MRI磁体,其特征在于:所述基座设置成倒V型,所述基座与支臂构成X型。
4、根据权利要求2所述的超导MRI磁体,其特征在于:所述基座设置成柱型,所述基座与支臂构成Y型。
5、根据权利要求2-4任一权项所述的超导MRI磁体,其特征在于:所述V型导磁支臂V型的夹角最好设置在60°~90°之间。
6、根据权利要求2所述的超导MRI磁体,其特征在于:所述导磁支臂设置成与地面成一角度的斜臂。
7、根据权利要求5所述的超导MRI磁体,其特征在于:所述两磁极头之间的间距至少大于人体的肩宽。
8、根据权利要求6所述的超导MRI磁体,其特征在于:超导线圈所用的超导导线采用HTS或MgB2或NbTi。
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CN114743751A (zh) * 2022-05-07 2022-07-12 中国科学院近代物理研究所 一种大张角高均匀度谱仪用温铁超导二极磁铁

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