一种应用于脑卒中诊断的超低场核磁共振成像装置的制作方法

本发明属于核磁共振设备领域，涉及一种应用于脑卒中诊断的超低场核磁共振成像装置。

背景技术：

脑卒中又称“中风”、“脑血管意外”，是一种急性脑血管疾病。调查显示，脑卒中已成为我国第一位死亡原因，也是中国成年人残疾的首要原因，脑卒中具有发病率高、死亡率高和致残率高的特点。脑卒中发生后，处理时间对预后影响很大，及时处理，病人预后良好，若错过处理时机，则预后不好。我国脑卒中每年发病数呈逐年上升趋势，预计2020年发病数达到370万。目前临床上诊断早期脑卒中需要依靠多模态头颅影像学手段，主要是ct成像和核磁共振成像。ct成像过程中存在电离辐射，因此患者不能频繁进行ct成像，此外ct成像系统具有笨重的辐射防护设备，目前虽然也开发出了车载ct，但该系统是在重型卡车的基础上改装而来，造价高昂，使用场景有限；传统核磁共振成像系统在成像过程中虽然不存在电离辐射，但由于其庞大的体积、过高的重量，以及复杂的超导维持技术，成像费用较高，应用场景也受到较大限制。

临床上需要一种能够长期对颅脑进行图像监护且移动方便的设备，超低场核磁共振成像系统作为磁共振成像系统的一种，具有重量轻，体积小，结构紧凑的优点，有望满足这种需求，虽然其主磁场远低于传统核磁共振系统，所得图像不及传统系统所得图像清晰，但是仍然能应用于辅助临床诊断。本文提出了一种用于脑卒中成像的超低场核磁共振系统，该系统包括主磁体、支撑结构，以及梯度线圈。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种能够长期对颅脑进行图像监护且移动方便，具有重量轻，体积小，结构紧凑的优点的应用于脑卒中诊断的超低场核磁共振成像装置。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种应用于脑卒中诊断的超低场核磁共振成像装置，包括磁体系统及支撑结构，所述磁体系统用于产生呈球形的目标区域，所述目标区域在磁体系统的几何中心处，所述支撑结构设置在磁体系统外部，用于支撑磁体系统；所述磁体系统包括主磁体以及梯度线圈。

可选地，所述主磁体包括呈相对设置的两个第一磁体，单个的第一磁体由若干个同心设置的呈圆环形的线圈组成。

可选地，所述梯度线圈包括第一梯度线圈组、第二梯度线圈组及第三梯度线圈组。

可选地，所述第一梯度线圈组包括呈相对设置的两个第一梯度线圈，单个的第一梯度线圈由若干个同心设置的呈圆环形的线圈组成；所述第一梯度线圈组设置在主磁体内部且单个的第一梯度线圈与单个的第一磁体的放置位置相匹配。

可选地，所述第二梯度线圈组包括呈相对设置的两个第二梯度线圈，单个的第二梯度线圈由若干个并列设置的栅形的线圈组成，所述第三梯度线圈组与第二梯度线圈组形状、大小相同，单个的第三梯度线圈由若干个并列设置的栅形的线圈组成；所述第二梯度线圈组设置在主磁体内部，且单个的第二梯度线圈与单个的第一磁体的放置位置相匹配；所述第三梯度线圈组设置主磁体内部，且单个的第三梯度线圈与单个的第一磁体的放置位置相匹配；相匹配的第三梯度线圈内的栅形的线圈与第二梯度线圈内的栅形的线圈呈相交设置。

可选地，所述主磁体包括呈相对设置的两个第一磁体，单个的第一磁体由若干个同心设置的呈空心矩形的线圈组成，且单个的第一磁体的两端向朝向另一第一磁体的方向弯曲。

可选地，所述梯度线圈包括第一梯度线圈组、第二梯度线圈组及第三梯度线圈组。

可选地，所述第一梯度线圈组包括呈相对设置的两个第一梯度线圈，单个的第一梯度线圈由若干个同心设置的呈空心矩形的线圈组成；所述第一梯度线圈组设置在主磁体内部且单个的第一梯度线圈与单个的第一磁体的放置位置相匹配；单个的第一梯度线圈的两端向朝向另一第一梯度线圈的方向弯曲。

可选地，所述第二梯度线圈组包括呈相对设置的两个第二梯度线圈，单个的第二梯度线圈由若干个并列设置的栅形的线圈组成，所述第三梯度线圈组与第二梯度线圈组形状、大小相同，单个的第三梯度线圈由若干个并列设置的栅形的线圈组成；所述第二梯度线圈组设置在主磁体内部，且单个的第二梯度线圈与单个的第一磁体的放置位置相匹配；所述第三梯度线圈组设置主磁体内部，且单个的第三梯度线圈与单个的第一磁体的放置位置相匹配；相匹配的第三梯度线圈内的栅形的线圈与第二梯度线圈内的栅形的线圈呈相交设置；单个的第二梯度线圈的两端向朝向另一第二梯度线圈的方向弯曲；单个的第三梯度线圈的两端向朝向另一第三梯度线圈的方向弯曲。

可选地，相匹配的第三梯度线圈内的栅形的线圈与第二梯度线圈内的栅形的线圈的相交夹角呈90°。

可选地，所述支撑结构由纯铁加工而成，用于匀场。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明由常导体作为主磁体进行主磁场的构建，并提供了两种主磁场的构建结构，分别为圆盘形结构及马鞍形结构。

(2)本发明中的支撑结构由电工纯铁加工而成，既能起到支撑作用，又能起到匀场作用。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为实施例一的整体结构示意图；

图2为实施例一的磁体系统示意图；

图3为实施例一的支撑结构示意图；

图4为实施例一的主磁体示意图；

图5为实施例一的第一梯度线圈组示意图；

图6为实施例一的第二梯度线圈组示意图；

图7为实施例一的第三梯度线圈组示意图；

图8为实施例一的目标区域的形状及位置示意图；

图9为实施例一主磁场在xoy平面的磁场强度分布图；

图10为实施例一的第一梯度线圈组在xoy平面的磁场强度分布图；

图11为实施例一的第二梯度线圈组在xoz平面的磁场强度分布图；

图12为实施例一的第三梯度线圈组在yoz平面的磁场强度分布图；

图13为实施例二的整体结构示意图；

图14为实施例二的磁体系统示意图；

图15为实施例二的支撑结构示意图；

图16为实施例二的主磁体示意图；

图17为实施例二的第一梯度线圈组示意图；

图18为实施例二的第二梯度线圈组示意图；

图19为实施例二的第三梯度线圈组示意图；

图20为实施例二的目标区域的形状及位置示意图；

图21为实施例一主磁场在xoy平面的磁场强度分布图；

图22为实施例一的第一梯度线圈组在xoy平面的磁场强度分布图；

图23为实施例一的第二梯度线圈组在xoz平面的磁场强度分布图；

图24为实施例一的第三梯度线圈组在yoz平面的磁场强度分布图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1-图24，附图中的元件标号分别表示：磁体系统1、支撑结构2、主磁体1、第一梯度线圈组12、第二梯度线圈组13、第三梯度线圈组14、目标区域3。

实施例一

本发明涉及一种应用于脑卒中诊断的超低场核磁共振成像装置，本实施例中涉及一种圆盘形超低场核磁共振成装置，包括磁体系统1及支撑结构2，所述磁体系统1用于产生呈球形的目标区域3，所述目标区域3在磁体系统1的几何中心处，所述支撑结构2设置在磁体系统1外部，用于支撑磁体系统1；所述磁体系统1包括主磁体1以及梯度线圈。

可选地，所述主磁体1包括呈相对设置的两个第一磁体，单个的第一磁体由若干个同心设置的呈圆环形的线圈组成；所述梯度线圈包括第一梯度线圈组12、第二梯度线圈组13及第三梯度线圈组；所述第一梯度线圈组12包括呈相对设置的两个第一梯度线圈，单个的第一梯度线圈由若干个同心设置的呈圆环形的线圈组成；所述第一梯度线圈组12设置在主磁体1内部且单个的第一梯度线圈与单个的第一磁体的放置位置相匹配。

进一步地，所述第二梯度线圈组13包括呈相对设置的两个第二梯度线圈，单个的第二梯度线圈由若干个并列设置的栅形的线圈组成，所述第三梯度线圈组与第二梯度线圈组13形状、大小相同，单个的第三梯度线圈由若干个并列设置的栅形的线圈组成；所述第二梯度线圈组13设置在主磁体1内部，且单个的第二梯度线圈与单个的第一磁体的放置位置相匹配；所述第三梯度线圈组设置主磁体1内部，且单个的第三梯度线圈与单个的第一磁体的放置位置相匹配；相匹配的第三梯度线圈内的栅形的线圈与第二梯度线圈内的栅形的线圈呈相交设置。

进行核磁共振成像需要构建一个均匀磁场，同时需要用于空间定位的三维梯度磁场，本发明中的主磁场用于构件均匀磁场，本发明中的梯度线圈用于产生三维梯度磁场。

本实施例中，主磁体1由铜导线绕制而成，其电流方向如图中箭头标注方向，图中只给出了第一磁体中的两个线圈，根据主磁场场强、均匀度要求可以调整第一磁体中线圈的个数、尺寸和相对位置。梯度线圈中通电流后产生梯度磁场，线圈中电流流向如有图中箭头所示，磁场强度在目标区域3有一线性梯度。

该种结构的设计与制造难度小，其目标区域3开放程度大，成像时，病人受到的约束更小，但是该装置产生磁场的效率较小，需要较多的线圈和通以较大电流才能产生目标主磁场和梯度磁场。

实施例二

本实施例中涉及一种马鞍形超低场核磁共振成装置，与实施例一不同的是，单个的第一磁体由若干个同心设置的呈空心矩形的线圈组成，且单个的第一磁体的两端向朝向另一第一磁体的方向弯曲；单个的第一梯度线圈的两端向朝向另一第一梯度线圈的方向弯曲；单个的第二梯度线圈的两端向朝向另一第二梯度线圈的方向弯曲；单个的第三梯度线圈的两端向朝向另一第三梯度线圈的方向弯曲。

本实施例中，主磁体1由铜导线绕制而成，其电流方向如图中箭头标注方向，图中只给出了第一磁体中的两对线圈，根据主磁场场强、均匀度要求可以调整线圈的个数、尺寸和相对位置，梯度线圈中通电流后产生梯度磁场，线圈中电流流向如有图中箭头所示，磁场强度在目标区域3有一线性梯度。

该种结构的主磁体1及梯度线圈均布置在曲面上，设计制造难度大，但是该结构在目标区域3空间开放程度和磁体效率之间进行了平衡，该结构其目标区域3开放性较好，同时，有效提高了磁体产生磁场的效率，用较少的导线和通较小的电流就能获得目标主磁场和梯度磁场。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。