专利名称：具有减小的声学噪音的mri系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种包括梯度线圈系统的磁共振成像(MRI)系统，该梯度线圈系统包括内部线圈结构和基本上与所述内部线圈结构同轴地布置的外部线圈结构，这两个线圈结构都被附着在管状体上，该管状体位于所述两个线圈结构之间以及基本上与所述线圈结构同轴地延伸。
在这样的系统中，管状体具有两个功能。一方面，它连接两个线圈结构以形成一个刚性的管状梯度线圈系统，另一方面，它使内部线圈结构与外部线圈结构保持所需要的距离。完整的梯度线圈系统具有基本上圆管的形状并包围MRI系统的测量空间。
US-A-6147494公开了这样的MRI系统，它包括超导线圈系统，用于生成在设备的测量空间的Z方向--即轴方向--的稳定磁场，其中梯度线圈系统被安排在所述超导线圈系统内。内部线圈结构生成梯度磁场而外部线圈结构是用于屏蔽环境免受内部线圈结构生成的梯度磁场影响的封闭屏蔽线圈。在内部线圈结构与外部线圈结构之间，具有一个连接所述两个线圈结构的管状体。管状体由诸如玻璃纤维增强的环氧树脂那样的合成材料制成。
在这样的MRI系统运行期间，因为系统的部件的震动而产生声学噪音。这些震动是由施加到系统的不同的部件上的变化(交替)的罗伦兹力造成的。这样的噪音对于躺在系统中的人以及系统的操作员来说是不愉快的。虽然作出了许多努力试图减小MRI系统在运行时产生的噪音水平，但是在现有的系统中仍旧有烦人的噪音电平。
本发明的目的是显著地减小MRI系统在运行期间的噪音水平。
为了完成本目的，在所述内部线圈结构与外部线圈结构之间的所述管状体包括不锈钢棒，它们基本上沿管状体的轴方向放置。这样的不锈钢棒减小管状体的挠度。特别是，它增加了使管状体弯曲的阻力。这些棒可以具有任何尺度，但它们的截面积不应当太大，以避免过大的涡流。不锈钢棒可被嵌入管状体的材料内，该材料例如是包括玻璃珠的环氧树脂和/或用玻璃纤维增强的环氧树脂。
术语“不锈钢棒”包括任何伸长的不锈钢段或组件，例如，不锈钢缆。
在实践中发现系统的震动可以通过增加管状体弯曲的阻力而明显地减小，以及实际上可以通过把所述不锈钢棒应用到管状体材料中而得到这样的阻力。
优选地，不锈钢棒呈现在管状体的中心部分，即靠近管状体的中间的径向面。在该位置上，在管状体的材料的轴向上的力是相对较大的，该力趋向于使管状体弯曲。所以，特别地在该位置上增强管状体是有效的。
在一个优选实施例中，不锈钢棒基本上在所述管状体的整个长度上延伸，给整个管状体提供加固。优选地，不锈钢棒在每个棒的两个末端都互相连接。这些棒因此有效地互相固定而形成棒的组合件，以便在管状体的材料中得到棒的正确的相互定位。
在一个优选实施例中，所述管状体包括具有轴向缝隙的不锈钢圆柱壁而形成轴向指向的棒。在形成不锈钢圆柱壁后，可以利用例如激光束在去除材料的操作中在壁上造成轴向缝隙，以便形成不锈钢棒的组合件。
在另一个优选实施例中，所述不锈钢棒是基本上放置在圆柱表面上的条。术语“条”表示具有矩形截面的棒。较长的一边比起相对较短的一边长得多。较短的边可以是在0.5mm与3mm之间，优选地在1mm与2mm之间。所述截面的矩形形状的较长的边可以是在5mm与40mm之间，优选地在10mm与25mm之间。
为了用条形成圆柱表面(实际上是圆柱壁，其中条可以互相重叠)，类似板状元件可以藉助于芯棒而被缠绕成螺旋形，以便形成圆柱壁，这样，所述像板状元件包括基本上平行的不锈钢条。该不锈钢条在圆柱面形成后基本上按轴向延伸。圆柱壁由一层或多层的像板状元件组成，这样，像板状元件的各圈是互相电绝缘的。为了达到这样的绝缘，绝缘材料层可以放置在像板状元件的圈之间。绝缘也可以这样得到像板状元件由两层组成，即一层绝缘材料层和一层包括不锈钢条。而且，在像板状的单元中的条之间的空间可以填充以电绝缘材料。
在一个优选实施例中，至少某些所述棒包括用于引导冷却液的冷却通道。如果梯度线圈系统必须通过例如水那样的冷却媒介体来被冷却，则在不锈钢棒中容纳冷却通道是有效的，因为不锈钢是用于引导热量的良好的材料。
在一个优选实施例中，至少某些所述棒包括轴向延伸的空间以容纳铁垫片(shim iron)。这样的铁片可被安装在塑料垫片轨上，该垫片轨可以移到所述空间中。铁垫片用来达到由围绕梯度线圈系统的线圈系统生成的稳定磁场的进一步均匀性。
现在藉助于MRI系统的梯度线圈系统的某些实施例的说明进一步阐述本发明，为此可参考附图，包括仅仅是示意图的图，其中
图1是按照现有技术的梯度线圈系统的截面图的一部分；图2是显示按照本发明的梯度线圈系统的第一实施例的相应的图；图3是在第一实施例中所用的棒的组合件的侧视图；图4是图3所示的棒的组件的正视图；图5显示梯度线圈系统的第二实施例；图6显示缠绕的板状元件；图7显示梯度线圈系统的第三实施例；图8显示梯度线圈系统的第四实施例；图9显示梯度线圈系统的第五实施例；以及图10显示梯度线圈系统的第六实施例。
在各种不同的实施例中相应的部件用相同的标号表示。
图1显示形成按照本发明的MRI系统的部件的梯度线圈系统的截面图的一部分。MRI系统的其它部件在图上未示出，因为这些部件是本领域技术人员熟知的。完整的梯度线圈系统具有基本上管状形状，它的尺度是使得一个人或至少是人体的主要的部分，可以被容纳在管状系统内(在测量空间中)，这样，人体或一部分人体可由该系统检查。在径向平面中的截面图具有圆环形。该圆环形的一部分在图1上给出，并也在图2，5，7，8，9和10上给出。事实上，截面图的这样的部分代表完整的梯度线圈系统的结构。一般地，系统被放置在超导线圈系统中，它在所述测量空间中生成在管状线圈系统的Z方向(轴方向)上的稳定磁场。梯度线圈系统提供在一些确定的方向上磁场的梯度。
按照图1，内部线圈结构包括三层1，2，3，位于梯度线圈系统的内侧。每层包括一些线圈，用于生成在一个确定方向上的磁场梯度。层1生成在Z方向即在管状梯度线圈系统的轴方向上的磁场梯度。层2生成在X方向即在垂直于Z方向的径向方向上的磁场梯度，以及层3生成在Y方向，即在垂直于X方向和垂直于Z方向的方向上的磁场梯度。所以，层1包括基本上在径向平面上的线圈，这样，线圈在管状梯度线圈系统中围绕测量空间延伸。层2和3包括鞍状线圈。这样的鞍状线圈在层2和层3上在通过管状梯度线圈系统的轴的平面的一侧延伸。
外部线圈结构位于梯度线圈系统的外侧以及还包括三个层4，5，6。层4包括用于生成在Z方向上磁场梯度的线圈，该线圈基本上位于径向平面上，就像在内部线圈结构的层1上的线圈。层5和6包括鞍形线圈，用来生成分别在X方向和Y方向的磁场梯度。
如图1所示，管状体7存在在内部线圈结构1，2，3与外部线圈结构4，5，6之间。管状体7的材料是包含玻璃的环氧树脂。在内侧8处，环氧树脂包含玻璃珠作为填充剂，而在外侧9，环氧树脂用玻璃纤维加固。管状体7把内部线圈结构1，2，3连接到外部线圈结构4，5，6，而且，管状体7保持两个线圈结构1，2，3与4，5，6互相间隔开需要的距离。
图2显示按照本发明的梯度线圈系统的第一实施例，其中管状体7包括基本上矩形截面的不锈钢棒10。不锈钢棒10位于管状体7的外面(靠近外部线圈结构4，5，6)，但棒10可以替换地位于里面(靠近内部线圈结构1，2，3)或在某个中间的区域内。管状体7的其余部分包括标号为11的具有玻璃珠的环氧树脂。这种材料也存在在不锈钢棒10之间。
图3显示不锈钢圆柱壁12的侧视图，以及图4显示同一个圆柱壁12的正视图，即在轴方向上。在实施例的这个例子中，圆柱壁12的厚度约为10mm，长度约为1.2m以及它的直径约为50cm。圆柱壁12配备有沿轴向的缝隙13。在缝隙13之间的距离约为15mm，每个缝隙13具有约1mm的宽度，以及在通过圆柱壁12的轴的平面上延伸。缝隙13在离圆柱壁12的边缘14的短距离处终结。
设置有如图3和4所示的缝隙13的圆柱壁12形成了平行的不锈钢棒10的组合件，其中棒10存在于每对相邻的缝隙13之间。棒10的组合件用来产生如图2所示的梯度线圈系统的第一实施例。平行的棒10的组合件(其中棒在两个末端处，即靠近边缘14处相互联接)形成管状体7的稳定的框架。在它被放置并定位在内部线圈结构1，2，3与外部线圈结构4，5，6之间后，就可以施加包含玻璃珠的环氧树脂11，这样，可以得到坚固的和刚性的管状梯度线圈系统。
图5显示梯度线圈系统的第二实施例。在这个实施例中，不锈钢棒10是一些条，每个棒10的矩形截面的较长的边比起较短的边长得多。不锈钢棒10被安排成三层，电绝缘材料存在于棒10之间，该材料可以是包含玻璃珠的环氧树脂。
包括三个层的棒10的条形不锈钢棒10的组合件可以通过把板状元件15围绕芯棒缠绕而制成，以便形成螺旋形圆柱壁16，如图6所示。这样，板状元件15包括沿与板状元件15弯曲方向相垂直的方向上的不锈钢条。这些条可以在它们的末端相互联接，以便保证条的正确的平行定位。
在板状元件15中在带条之间的空间可被填充以绝缘材料。而且，板状元件15可以在一侧提供以绝缘材料层，这样，在板状元件15被缠绕形成圆柱壁16后，在条(或棒10)之间存在绝缘材料。在图5所示的第二实施例中，有三层条状的不锈钢棒10，但层的数目可以大得多。
图7显示梯度线圈系统的第三实施例，其中不锈钢棒10具有Z形截面。棒10被安排成叠置的形态，部分地互相重叠。不锈钢棒10的这样的结构提供棒10的非常稳定的组合件。
图8显示第四实施例，其中不锈钢棒10配备有冷却通道18，用于引导像水那样的冷却液。因为棒10的材料是良好的导热体，保证了向冷却液的有效的热传递。
在图9所示的梯度线圈系统的第五实施例中，在不锈钢棒10中不仅有冷却通道18，而且有用于容纳垫片轨的空间间隔19。该垫片轨在图上未示出，因为它是已知的装置。它是塑料轨，并且铁片可以附着到其上。铁片的存在用来达到由围绕梯度线圈系统的线圈系统生成的稳定磁场的均匀性。
图10显示相应于图9所示的实施例的第六实施例；然而，包含冷却通道18和用于垫片轨的空间间隔19的不锈钢棒10延伸超过管状体7的大部分。不锈钢棒10因此位于梯度线圈结构1，2，3和4，5，6附近，结果，两种结构都被有效地冷却。
权利要求
1.一种磁共振成像(MRI)系统，包括梯度线圈系统，该梯度线圈系统包括内部线圈结构(1，2，3)和基本上与所述内部线圈结构同轴地布置的外部线圈结构(4，5，6)，两个线圈结构(1，2，3；4，5，6)都被附着到管状体(7)上，该管状体(7)位于所述两个线圈结构之间以及基本上与所述两个线圈结构同轴地延伸，其特征在于，所述管状体(7)包括基本上沿轴向放置的不锈钢棒(10)。
2.如权利要求1中要求的系统，其特征在于，不锈钢棒(10)呈现在管状体(7)的中心部分。
3.如前述权利要求的任一项中要求的系统，其特征在于，不锈钢棒(10)基本上延伸到所述管状体(7)的整个长度。
4.如前述权利要求的任一项中要求的系统，其特征在于，所述不锈钢棒(10)在每个棒(10)的两个末端(14)处互相连接。
5.如前述权利要求的任一项中要求的系统，其特征在于，所述管状体(7)包括具有轴向缝隙(13)的不锈钢圆柱壁(12)。
6.如前述权利要求的任一项中要求的系统，其特征在于，所述不锈钢棒(10)是基本上定位在圆柱面(12，16)上的条。
7.如前述权利要求的任一项中要求的系统，其特征在于，板状元件(15)被缠绕成螺旋形，以便形成圆柱壁(16)，这样，所述板状元件(15)包括基本上平行的不锈钢条，所述不锈钢条在圆柱壁(16)形成后基本上按轴向延伸。
8.如前述权利要求的任一项中要求的系统，其特征在于，至少一些所述棒(10)包括用于引导冷却媒介体的冷却通道(18)。
9.如前述权利要求的任一项中要求的系统，其特征在于，至少一些所述棒(10)包括用于容纳铁垫片的轴向延伸的空间。
全文摘要
一种磁共振成像(MRI)系统包括梯度线圈系统，该梯度线圈系统包括内部线圈结构(1，2，3)和基本上与所述内部线圈结构(1，2，3)同轴地布置的外部线圈结构(4，5，6)。两个线圈结构被附着到管状体(7)上，该管状体位于所述两个线圈结构(1，2，3；4，5，6)之间以及基本上与所述线圈结构同轴地延伸。管状体(7)包括基本上沿轴向放置的不锈钢棒(10)。
文档编号G01R33/385GK1879033SQ200480032774
公开日2006年12月13日 申请日期2004年10月21日 优先权日2003年11月5日
发明者C·L·G·哈姆, H·H·图特霍夫 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司