高温超导(HTS)材料，与传统冷却的铜线圈或其他这种非超导线圈材料相比，其相应电阻大大减小。梯度线圈304的超导绕组(LTS或HTS)最小化/减小了梯度发热量，并允许高梯度场的快速切换。因此，实现了更快的图像获取(提高时间分辨率)，并降低了针对散发梯度线圈所产生的热的附加冷却要求。例如，与冷却梯度线圈304相关联的低温冷却系统可以在40-60开尔文(K)的范围上操作。根据一些实施例，超导梯度线圈可以包括0.2-2米(m)的长度、
0.1-2.5m的外直径和0.02-2.3m的内直径，以及圆柱形的螺线管和鞍形的几何形状。超导RF线圈(HTS)可以包括0.01-0.5m的长度、0.02-0.1m的外直径、0.01-0.8m的内直径，以及圆柱形的螺线管和鞍形的几何形状。超导RF线圈306减小线圈噪声。这继而导致RF接收机电路内S/N性能的提高(如果采样噪声不淹没线圈噪声)，这提供了更快的获取和/或改进的图像分辨率捕捉。与冷却梯度线圈304和RF线圈相关联的低温冷却系统可以例如在40-60开尔文(K)的范围上操作。图4B示意了沿纵向取得的示例线圈配置300的第二截面视图。
[0055]在超导MRI系统的构造和操作中，可以采用许多不同的HTS和LTS材料。例如，梯度线圈304可以由B1-223带构造，B1-223带是商用低成本HTS材料。在一些实例中，B1-223带可以由纯银(Ag)覆盖，以增强其机械强度。当通过例如浸入液氮中来冷却B1-223带时，其展现出超导属性。从而其电阻减小至近似零。超导RF线圈306 (可以被配置为收发机或离散的发射机和接收机)还可以由HTS材料(例如YBaCuO、BiSrCaCuO等等)以及具有高电导率(例如使用基于GaAs或InP材料系统的化合物)的其他超导体、纳米材料(如碳纳米管)、和二维电子气(2DEG)材料/结构形成。备选地或附加地，HTS RF线圈306可以包括薄膜线圈的阵列，每个薄膜线圈具有例如约Icm至30cm的基底直径。超导主磁体线圈可以由HTS或LTS材料构造。例如，如MgB2 (二硼化镁)之类的LTS材料可以用于形成主磁体线圈302。从冷却的角度，超导线圈可以在不同温度范围上操作。例如，超导主磁体线圈302可以被冷却至约20-40K的范围。超导梯度线圈304可以被冷却至约40-60K的范围，而超导RF线圈306可以维持在从约40-60K或约77K的较高温度。备选地，超导梯度线圈304和超导RF线圈306可以被冷却至约77K，而超导梯度线圈304被冷却至20-40K的范围。可以使用多种不同操作温度。例如，根据一些配置，所有超导线圈可以维持在约77K的温度。
[0056]尽管所描述的实施例示出了以提供水平磁场方式配置的线圈，但是其他MRI系统可以使用便于产生跨越各种视野(FOV)具有不同强度(例如0.5T、1.0T等等)的垂直磁场的结构设计。这种MRI系统示例包括但不限于:使用6或8RF线圈阵列的非对称头部扫描MRI ;用于检查手臂的手的整形MRI系统(使用Helmholtz线圈对的0.2-0.5T系统)；或者用于扫描胸部的开放垂直场MRI系统，其中RF线圈可以构建入检查床中。开放垂直场MRI系统设计概念还可以扩展用于检查动物。还可以认识到，尽管上述MRI系统实施例典型地涉及检测身体组织的水分中的氢原子，但是可以适于检测其他核子。
[0057]已经关于本发明的具体实施例示意和描述了本发明，其实施例仅仅示意了本发明的原理，而不应是排他的或限制性的实施例。相应地，尽管对本发明示意实施例及其各种示意性修改和特征的以上描述提供了许多具体细节，但是这些实现细节不应被解释为限制本发明的范围，本领域技术人员容易理解，在不脱离范围和不丧失其所具有的优点的前提下，容易对本发明做出许多修改、适配、变化、省略、添加和等效实现。例如，除了处理本身必需或固有的范围之外，不意味着对本公开(包括附图)中描述的方法或过程的步骤或阶段的任何特定顺序。在许多情况下，在不改变所描述方法的目的、效果或输出的情况下，可以改变处理步骤的顺序，或者可以组合、改变、或省略各个示意步骤。还应注意，术语和表述用作描述术语而非限制术语。使用术语或表述不应排除所示和所述特征或其部分的任何等效物。此外，在不必需提供这里描述的或者根据公开理解的和/或在其一些实施例中可以实现的一个或多个优点的情况下，可以实现本发明。因此，本发明不应限于所公开的实施例，而应当根据所附权利要求来限定。
【主权项】
1.一种用于磁共振成像MRI和/或磁共振光谱学的系统，所述系统包括: 超导主磁体，用于在检查区域中产生均匀磁场； 至少一个超导梯度场线圈，用于在检查区域内施加相应的至少一个磁场梯度；以及 至少一个超导RF线圈，用于向检查区域发送和从检查区域接收射频信号， 其中，所述超导主磁体、所述至少一个超导梯度场线圈中的每一个以及所述至少一个超导RF线圈中的每一个均包括高温超导HTS材料。2.根据权利要求1所述的系统，其中，针对所述超导主磁体、所述至少一个超导梯度场线圈中的每一个和所述至少一个超导RF线圈中的每一个，使用相同的HTS材料。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述HTS材料包括形成为带的氧化铋锶铜BSCCOo4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个梯度线圈和所述至少一个RF线圈置于至少一个真空室内，所述真空室具有置于所述检查区域与梯度线圈和所述至少一个RF线圈之间的至少一个非磁性非金属壁，所述至少一个梯度线圈和所述至少一个RF线圈置于包括所述至少一个非磁性非金属壁的公共真空室中。5.根据权利要求4所述的系统，还包括:另一真空室，置于所述公共真空室和检查区域之间，所述另一真空室包括:第一壁，由所述至少一个非磁性非金属壁形成；以及(ii)与所述第一壁分隔开的第二非磁性非金属壁。6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个梯度线圈和所述至少一个RF线圈置于至少一个真空室内，所述真空室具有置于所述检查区域与梯度线圈和所述至少一个RF线圈之间的至少一个非磁性非金属壁，所述至少一个真空室包括:第一真空室，包含所述至少一个梯度线圈；以及第二真空室，置于第一真空室与检查区域之间，并包含所述至少一个RF线圈；其中，所述至少一个非磁性非金属壁包括:第一非磁性非金属壁，置于检查区域与梯度线圈之间；以及第二非磁性非金属壁，置于检查区域与所述至少一个RF线圈之间。7.根据权利要求6所述的系统，还包括:另一真空室，置于所述第二真空室与检查区域之间，所述另一真空室包括由第二非磁性非金属壁形成的第一壁以及与所述第一壁分隔开的第三非磁性非金属壁。8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述主磁体置于第一真空室中，所述至少一个RF线圈和所述至少一个梯度线圈置于第二真空室中。9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述主磁体、所述至少一个RF线圈和所述至少一个梯度线圈分别置于相应的真空室中。10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个RF线圈和所述至少一个梯度线圈置于公共真空室中。11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述至少一个RF线圈和所述至少一个梯度线圈热耦合至公共散热器。12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述超导主磁体是圆柱形螺线管磁体，具有包括所述检查区域的孔。13.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个RF线圈包括线圈阵列。14.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个RF线圈包括用作发射机和接收机的单一 RF线圈。15.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个RF线圈包括发射机RF线圈和接收机RF线圈。16.根据权利要求1所述的系统，其中，所述超导主磁体被配置用于由第一低温冷却系统来冷却，所述至少一个RF线圈被配置用于由第二低温冷却系统来冷却，所述至少一个梯度线圈被配置用于由第三低温冷却系统来冷却。17.根据权利要求1所述的系统，其中，超导主磁体被配置用于由第一低温冷却系统来冷却，所述至少一个RF线圈和所述至少一个梯度线圈被配置用于由第二低温冷却系统来冷却。18.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个超导梯度场线圈包括:三个超导梯度场线圈，被配置为沿三个相应的正交方向提供磁场梯度，所述方向之一沿检查区域中的均匀磁场的方向。
【专利摘要】本发明提供了用于磁共振成像(MRI)和/或磁共振光谱的方法和设备，包括：超导主磁体，用于在检查区域中产生均匀磁场；至少一个超导梯度场线圈，用于在检查区域内施加相应至少一个磁场梯度；以及至少一个RF线圈，用于向检查区域发送和从检查区域接收射频信号，并被配置用于冷却，并包括以下至少一项：(i)非超导材料，当冷却至室温以下的温度时，具有与在所述温度处铜的电导率相比更高的电导率；以及(ii)超导材料。给定系统的主磁体、梯度线圈和所述至少一个RF线圈中的每一个均可以实现为高温超导体(HTS)材料。
【IPC分类】G01R33/3815, G01R33/385
【公开号】CN104914387
【申请号】CN201410406351
【发明人】马启元, 高尔震
【申请人】美时医疗控股有限公司
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2010年3月10日
【公告号】CA2754935A1, CN102483447A, CN102483447B, EP2406651A1, US8253416, US20100231215, US20120319690, WO2010104940A1