專利名稱：一種自屏蔽開放式磁共振成像超導(dǎo)磁體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于磁共振成像領(lǐng)域的超導(dǎo)磁體，特別涉及一種自屏蔽開放式超導(dǎo)磁體。
背景技術(shù)：
全身成像的磁共振成像磁體要在大的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)高均勻度磁場，如在40cm均勻區(qū)球域空間(均勻區(qū)球域空間，DSV)范圍內(nèi)磁場不均勻度小于IOppm(ppm，百萬分之一)。 一般的磁體結(jié)構(gòu)為隧道形，可以提供高場和高均勻度，目前絕大多數(shù)磁體結(jié)構(gòu)都是如此。但是隧道形的磁體結(jié)構(gòu)開放性不好，部分病人會產(chǎn)生幽閉癥。雖然近年來許多新型結(jié)構(gòu)磁體系統(tǒng)的出現(xiàn)，如短腔磁體結(jié)構(gòu)，磁體長度在1. !到1.細(xì)，但是仍然無法滿足介入治療的開放性需求。從介入治療以及醫(yī)學(xué)診斷技術(shù)的發(fā)展來看，需要一種處于完全開放的磁體系統(tǒng)以適應(yīng)醫(yī)學(xué)介入治療的需要。當(dāng)前的完全開放式磁共振成像產(chǎn)品以永磁磁體為主，提供0. 7T 以下的中心磁場，通常采用”C “形結(jié)構(gòu)。W0/2007/094844提供了一種開放式磁共振成像的永磁磁體結(jié)構(gòu)，中心磁場可達(dá)IT。W0/1998/007362提供了一種雙面結(jié)構(gòu)的磁共振成像永磁磁體。中國專利02210965提供了一種兩立柱開放式C型永磁型磁共振磁體。少數(shù)公司也發(fā)展了開放式磁共振超導(dǎo)磁體，場強(qiáng)一般在1. 2T以下，如日立公司和飛利浦公司的相關(guān)產(chǎn)品。飛利浦公司的中國專利02824552采用一對超導(dǎo)線圈的開放式磁體結(jié)構(gòu)。目前世界上還沒有1. 5T完全開放式磁共振成像系統(tǒng)。采用超導(dǎo)線圈的開放式磁共振成像磁體主要難題是造價偏高和制作技術(shù)難度較大。對于采用被動屏蔽的開放式超導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)而言，加入鐵磁屏蔽以后磁體系統(tǒng)過于龐大。 而主動屏蔽的開放式磁體最高場和中心場比值偏大，如中心磁場為ι. 5T時，線圈內(nèi)最高磁場甚至?xí)^10T，這對于使用NbTi材料的超導(dǎo)線圈達(dá)不到可接受的程度，因此需要發(fā)明新的磁體結(jié)構(gòu)來克服這種問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服現(xiàn)有磁共振超導(dǎo)磁體系統(tǒng)的開放性不足，提出一種自屏蔽開放式的超導(dǎo)磁體，本發(fā)明開放式的超導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)可獲得較大的開放空間，適合于醫(yī)療診斷和介入治療使用。本發(fā)明超導(dǎo)磁體由五對線圈組成，五對線圈沿ζ坐標(biāo)上下布置，關(guān)于中心對稱。所述的五對線圈包括一對勻場線圈，一對主磁場線圈一，一對主磁場線圈二，一對主磁場線圈三和一對屏蔽線圈。離中心點(diǎn)最近的是勻場線圈，向外依次布置主磁場線圈一，主磁場線圈二，主磁場線圈三，布置在最外層的是屏蔽線圈。主磁場線圈一通反向電流，主磁場線圈二和主磁場線圈三通正向電流，提供主磁場強(qiáng)度。勻場線圈通正向電流，對中心區(qū)域的磁場進(jìn)行補(bǔ)償，以提高磁體在均勻區(qū)球域空間內(nèi)的磁場均勻度。屏蔽線圈通反向電流，產(chǎn)生和主磁場反向的磁場，以補(bǔ)償空間的雜散磁場，使獲得磁體的5G線較小。本發(fā)明磁體可以采用低溫或高溫超導(dǎo)線材實(shí)現(xiàn)，并具備以下性能特點(diǎn)(1)在360毫米DSV內(nèi)，不均勻度為5ppm，能夠滿足全身成像要求。(2)當(dāng)中心磁場為1.5T時，最大磁場小于9. 5T，小于NbTi超導(dǎo)材料臨界磁場 (NbTi臨界磁場約為10T，4. 2Κ)。在增大屏蔽線圈和主線圈軸向距離的條件下，最大磁場還可以進(jìn)一步降低。(3)當(dāng)中心磁場為1. 5Τ時，5高斯雜散場分布在徑向小于5米，軸向約為4. 8米的橢球域范圍內(nèi)，因此具有較好的電磁兼容性。(4)整個磁體結(jié)構(gòu)緊湊，線圈平面之間提供大于0. 6米的凈空間，不受肥胖病人體形的限制。最大線圈直徑小于1. 68m,因此磁體對于場地空間要求不高。


圖1開放式高均勻度超導(dǎo)線圈的電磁結(jié)構(gòu)，1勻場線圈，2主磁場線圈一，3主磁場線圈二，4主磁場線圈三，5屏蔽線圈；圖2直徑為360mm DSV的磁場均勻度等位線分布；圖3為中心磁場1. 5T時，磁體系統(tǒng)的5G線的分布圖；圖4為中心磁場1. 5T時，在超導(dǎo)線圈上的磁場分布。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
進(jìn)一步說明本發(fā)明。圖1所示是本發(fā)明開放式磁共振磁體的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明由關(guān)于中心對稱的5對線圈組成，包括勻場線圈1，主磁場線圈一 2，主磁場線圈二 3，主磁場線圈三4和屏蔽線圈5。離中心點(diǎn)最近的是勻場線圈1，向外依次布置主磁場線圈一 2，主磁場線圈二 3，主磁場線圈三 4，最外布置的是屏蔽線圈5。由主磁場線圈一 2、主磁場線圈二 3、主磁場線圈三4共同提供主磁場。勻場線圈13對中心區(qū)域的磁場進(jìn)行補(bǔ)償，以提高磁體在球形區(qū)域的磁場均勻度。 屏蔽線圈5產(chǎn)生和主磁場反向的磁場，以補(bǔ)償空間的雜散磁場，從而獲得磁體的5G線較小。 主磁場線圈一 2之間距離最小，為0. 6m ；屏蔽線圈5直徑最大，為1. 68m ；因此該磁體具有緊湊的線圈結(jié)構(gòu)。圖2是磁體系統(tǒng)的直徑為360mmDSV的磁場均勻度計算結(jié)果。在區(qū)域邊緣不均勻度約為5ppm，表明磁體系統(tǒng)能夠提供合理的均勻磁場作為醫(yī)學(xué)核磁共振成像使用。圖3磁體系統(tǒng)的5G線的分布特性，當(dāng)中心磁場為1. 5T時，5高斯雜散場分布在徑向小于5米，軸向約為4. 8米的橢球域范圍內(nèi)。圖4在超導(dǎo)線圈上的磁場分布，由此可以決定各個線圈使用的超導(dǎo)線材的性能。 中心磁場為1. 5T時，最大磁場為9. 35T，最大磁場位于主磁場線圈三4的線圈外表面上。該線圈可以使用NbTi相嵌導(dǎo)體(WIC)實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1. 一種自屏蔽開放式磁共振成像超導(dǎo)磁體，其特征在于，所述的超導(dǎo)磁體由五對線圈組成，五對線圈沿ζ坐標(biāo)上下布置，關(guān)于中心對稱；所述的五對線圈包括一對勻場線圈(1)， 一對主磁場線圈一 O)，一對主磁場線圈二(3)，一對主磁場線圈三(4)和一對屏蔽線圈 (5)；離中心點(diǎn)最近的是勻場線圈(1)，向外依次布置主磁場線圈一 O)、主磁場線圈二(3)、 主磁場線圈三G)、布置在最外層的是屏蔽線圈(5)；主磁場線圈一(2)通反向電流，主磁場線圈二(3)和主磁場線圈三⑷通正向電流，提供主磁場強(qiáng)度；勻場線圈(1)通正向電流， 對中心區(qū)域的磁場進(jìn)行補(bǔ)償，以提高磁體在球形區(qū)域的磁場均勻度；屏蔽線圈(5)通反向電流，產(chǎn)生與主磁場相反的磁場，以補(bǔ)償空間的雜散磁場。
全文摘要
一種自屏蔽開放式磁共振成像超導(dǎo)磁體，由勻場線圈(1)，主磁場線圈一(2)，主磁場線圈二(3)，主磁場線圈三(4)和屏蔽線圈(5)組成，沿z坐標(biāo)上下布置，關(guān)于中心對稱。離中心點(diǎn)最近的是勻場線圈(1)，向外依次布置主磁場線圈一(2)、主磁場線圈二(3)、主磁場線圈三(4)、屏蔽線圈(5)。主磁場線圈一(2)通反向電流，主磁場線圈二(3)和主磁場線圈三(4)通正向電流，提供主磁場強(qiáng)度。勻場線圈(1)通正向電流，對中心區(qū)域的磁場進(jìn)行補(bǔ)償，提高磁體在球形區(qū)域的磁場均勻度。屏蔽線圈(5)通反向電流，產(chǎn)生與主磁場相反的磁場，補(bǔ)償空間的雜散磁場。本發(fā)明在360mm球域內(nèi)提供1～1.5T的中心磁場，5高斯雜散場線在5米的范圍內(nèi)。
文檔編號G01R33/3815GK102360690SQ20111015807
公開日2012年2月22日 申請日期2011年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月14日
發(fā)明者嚴(yán)陸光, 戴銀明, 王春忠, 王暉, 王秋良, 胡新寧 申請人:中國科學(xué)院電工研究所