一种磁共振成像设备的制作方法

本发明涉及磁共振成像（imaging）设备以及其中的rf（radiofrequency，射频）线圈的冷却结构。

背景技术：

磁共振成像装置是对置于静磁场内的被检体施加高频磁场、检测通过高频磁场的施加而从被检体发出的磁共振信号、并生成图像的装置。这样的磁共振成像装置具备通过对被检体施加梯度磁场而对磁共振信号附加空间的位置信息的梯度磁场线圈。这样的磁共振成像装置具有向被检体施加高频磁场，进而检测从被检体发生的磁共振信号的rf线圈。该rf线圈中，有使用单一的线圈来进行高频磁场的施加和磁共振信号的检测的发送接收兼用的线圈、以及使用不同的发送用和接收用的线圈进行各自的动作的线圈。

mr系统中，rf线圈信噪比(snr)是用于评估产生的信息质量关键参数，在现有技术中，被公认为有效的提高mri系统的成像、降低噪声的方式之一是减少线圈的温度。例如，线圈由高温超导体材料制成，其通常的噪音要远小于铜线圈。类似地冷却铜线圈中的铜也会降低线圈中的噪声。

有文献记载，目前rf线圈是使用铜箔等薄的导电部件形成的，在该导电部件上，连接有用于对rf线圈的动作进行控制的规定的电路元件。在rf线圈上连接有用于使高频磁场的频率与共振频率调谐的共振电路中包含的电容器和在rf线圈为发送接收兼用的情况下成为用于在发送/接收这两个模式间切换动作模式的开关的pin二极管等，这些电路元件如果被供给电流则发热，所以在使磁共振成像装置工作时，在rf线圈的周边产生热。而风冷结构早在上个世纪90年就已经应用在日本的磁共振设备上。

但长期以来，风冷结构一个技术偏见或者技术上的盲区是，rf线圈与其中的电路元件是被安装与安装的关系，被割裂的看待。在冷却或降温时，从未将rf线圈与其中的电路元件作为一个热量的导体考虑，更多的是关注rf线圈本身的温度或者电路元件如何能快速降温。而事实上，如果风速过快时，rf线圈整体温度较低，但电路元件本身却有相对较高的温度，则安装电路元件的区域上，rf线圈会产生较大的热应力形变，影响mri系统的成像。发明人发现，如何在冷却rf线圈的同时，尽量的消除rf线圈与其上的电路元件的温差，是一个需要解决的技术问题。

本发明要解决的技术问题之一为，如何在冷却rf线圈的同时，尽量的消除rf线圈与其上的电路元件的温差。

本发明要解决的技术问题之二为，在解决前述技术问题一时，如何提高温度控制的可靠性。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提出如下方案。

一种磁共振成像设备，其包括静磁场磁体，静磁场磁体具有形成为圆筒状容器、和在圆筒状容器之中超导线圈，超导线圈在成像区域孔径内产生静磁场；

梯度磁场线圈配置在静磁场磁体的内侧，形成为中空的大致圆筒的形状的线圈，梯度磁场线圈从倾斜梯度磁场电源接受电流的供给从而产生倾斜磁场；

rf线圈被配置在梯度磁场线圈的内侧，从接受rf脉冲的供给来产生高频磁场，rf线圈接收因高频磁场的影响而从被检体发出的磁共振信号，并将接收到的mr信号输出；

其特征在于，rf线圈与安装在其内侧的圆柱形的风道壳限定出风道，rf线圈与的风道壳之间还设有隔音层，隔音层将多个风道分隔；多个风道均与风机相连通；rf线圈内侧而，对应风道的区域，安装有至少一个电路元件；

风机包括电机，电机驱动桨片并向风道供给空气；

以及控制装置，其能够根据风道内的温度来控制所述电机的转速。

其特征在于，控制装置具备：风道温度控制部，其基于由风道内的温度传感器检测到的实际温度值，预测经过预定时间后的预测温度值；

和桨片脉冲风控制单元，其对所述电机进行控制，以便在所述电机以设定的低转速运行，并且检测到的实际温度值小于标准温度值的情况下，将预测温度值作为目标值，设定所述桨片驱动的通电时间和停电时间来进行低速脉冲风供给。

风道温度控制部基于由风道内的温度传感器检测到的实际温度值，根据当前时刻起的前两个预定时间间隔的温度变化速率，来预测接下来的一个预定时间间隔的预测温度值。

桨片持续风控制单元能够控制电机的持续运转，桨片脉冲风控制单元从转速控制单元取得电机的控制转速，并且从风道温度控制部取得预测温度值，桨片脉冲风控制单元检测到的预测温度值小于标准温度值的情况下，风机的桨片以低转速运行，桨片脉冲风控制单元将桨片的运转从持续风切换为低速脉冲风，预测温度值作为目标值，并对脉冲频率进行控制。

转速控制单元包括用于控制电机速度的包括第一控制单元的第一速度监测装置，和用于监控电机状态的包括第二控制单元的第二速度监测装置，当所述控制装置在判定中，确定电机的转动状态发生异常时，能够停止第一速度监测装置工作以及将第二速度监测装置监控电机状态转变成控制电机速度重新驱动所述电机，第一速度监测装置重新加载或更新后，第一速度监测装置作为监控器重新监控电机状态，并由控制装置来判断所述电机的转动状态是否发生异常。

还提出一种磁共振成像设备的控制方法，其使用前述的磁共振成像设备，浆片由转速控制单元控制转速，进行持续风或脉冲风的切换，

s1磁共振成像设备桨片持续风控制单元控制浆片强制高速供风后进行低速运行；

s2桨片脉冲风控制单元判断浆片的供脉冲风的条件是否成立：桨片脉冲风控制单元判断浆片的转速是否为低速运行，并且风道的温度是否小于标准温度值；条件不满足，返回s1；条件满足，桨片脉冲风控制单元从存储单元载入通电时间tt、停电时间td、以及通电修正时间δt，δt初始值为0；

s3通电时间tt=前次通电时间tt+δt，即对脉冲风的频率进行调整；

s4风道温度控制部预测接下来的一个预定时间间隔预测温度值，判断标准温度值与预测温度值差值的绝对值是否小于接受范围值；如果是，δt=0，设定的时间间隔后返回s3；如果否，当判断标准温度值小于预测温度值时，δt=前次δt+b秒，设定的时间间隔后返回s3；当判断标准温度值大于预测温度值时δt=前次δt-b秒，设定的时间间隔后返回s3。

有益效果：

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1）本发明创造性的提出检测磁共振成像设备风道内的温度，风道的温度是由rf线圈与电子元件的共同作用下产生的温度，其能更真实的反应rf线圈整体的温度状态。

2）在冷却过程中，使用了低速脉冲风，低风速在能够满足基本的排除热量的同时，空气将作为热传导介质来传递电子元件与rf线圈的热量，从而更好的消除rf线圈与电子元件之间的温差，同时，也使风道的温度更接近rf线圈的真实的整体温度。在低风速的同时，进一步采用通断的模式调整风机运转，可以进一步降低气流的运动，增加rf线圈与电子元件热传导效率。

3）在低速脉冲风的工况下，整个冷却系统实质是基于标准温度的、低风速的临界状态的运行，这就对整个系统的可靠性提出更高的要求，如果电机控制失效，可能会引起不希望的对rf线圈的损害。因此，提出两个速度监测装置，不但可以对电机监测，还能互相监测，大大的提高了系统的可靠性。

4）根据强制高速供风时实时电机电流，能够检测风道的工作状态，这不但解决了风道结构复杂，不易检测的问题，还为后期的低速脉冲风的工况提供可靠的硬件工作环境。

附图说明

图1为本发明的一种具体实施方式的剖视示意图；

图2为图1的一种具体实施方式的侧视示意图；

图3为预测温度的获得示意图；

图4为低速脉冲风的调整示意图；

图5为本发明的控制流程图。

附图标记说明：

静磁场磁体1，梯度磁场线圈2，rf线圈3，风道壳41，隔音层42，风道43，电路元件5，成像区域孔径61，框架62，风机7。

具体实施方式

下面结合附图及实施例描述本发明具体实施方式：

需要说明的是，本说明书所附图中示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

参见图1-4，一种磁共振成像设备，其包括静磁场磁体1，静磁场磁体1具有形成为圆筒状容器、和在圆筒状容器之中超导线圈，超导线圈在成像区域孔径61内产生静磁场；

梯度磁场线圈2配置在静磁场磁体1的内侧，形成为中空的大致圆筒的形状的线圈，梯度磁场线圈2从倾梯度磁场电源接受电流的供给从而产生倾斜磁场；

rf线圈3被配置在梯度磁场线圈2的内侧，从接受rf脉冲的供给来产生高频磁场，rf线圈接收由高频磁场的影响而从被检体发出的磁共振信号，并将接收到的mr信号输出。

静磁场磁体1，梯度磁场线圈2和rf线圈3是现有技术，在此不再赘述。

本实施例中，创造性的提出，rf线圈3与安装在其内侧的圆柱形的风道壳41限定出风道43，rf线圈3与风道壳41之间还设有隔音层42，隔音层42将多个风道43分隔；多个风道43均与风机7相连通；rf线圈3内侧而，对应风道43的区域，安装有至少一个电路元件5；风机7包括电机，电机驱动桨片并向风道43供给空气；以及控制装置，其能够根据风道43内的温度来控制所述电机的转速。在现有技术中，对于rf线圈的温度检测要么直接检测其本身，要么检测其上的电子元件，这两种检测的优点在于能够直接获取温度数据，但正如背景技术所述，现有技术中忽略了rf线圈作为导热的整体，需要消除rf线圈3与其上的电子元件的温度差。因此，本实施例中，提出检测风道内的温度，风道的温度是由rf线圈3与电子元件的共同作用下产生的温度，其能更真实的反应rf线圈3的温度状态。

控制装置具备：风道温度控制部，其基于由风道内的温度传感器检测到的实际温度值，预测经过预定时间后的预测温度值；和桨片脉冲风控制单元，其对所述电机进行控制，以便在所述电机以设定的低转速运行，并且检测到的实际温度值小于标准温度值的情况下，将预测温度值作为目标值，设定所述桨片驱动的通电时间和停电时间来进行低速脉冲风供给。

进一步，本实施例中，采用低速运行的桨片来供风，优点在于，低速的风速在能够满足基本的排除热量的同时，空气将作为热传导介质来传递电子元件与rf线圈的热量，从而更好的消除rf线圈3与电子元件之间的温差，同时，也使风道的温度更接近rf线圈的真实的整体温度。

可以参见图3，风道温度控制部基于由风道内的温度传感器检测到的实际温度值，根据当前时刻起的前两个预定时间间隔的温度变化速率，来预测接下来的一个预定时间间隔的预测温度值tp。

桨片持续风控制单元能够控制电机的持续运转，桨片脉冲风控制单元从转速控制单元取得电机的控制转速，并且从风道温度控制部取得预测温度值，桨片脉冲风控制单元检测到的预测温度值小于标准温度值的情况下，风机7的桨片以低转速运行，桨片脉冲风控制单元将桨片的运转从持续风切换为低速脉冲风，预测温度值作为目标值，并对脉冲频率进行控制。

在本实施例中，优选的，转速控制单元包括用于控制电机速度的包括第一控制单元的第一速度监测装置，和用于监控电机状态的包括第二控制单元的第二速度监测装置，当所述控制装置在判定中，确定电机的转动状态发生异常时，能够停止第一速度监测装置工作以及将第二速度监测装置监控电机状态转变成控制电机速度重新驱动所述电机，第一速度监测装置重新加载或更新后，第一速度监测装置作为监控器重新监控电机状态，并由控制装置来判断所述电机的转动状态是否发生异常。根据前文描述可知，目前在低速脉冲风的工况下，整个冷却系统实质是基于标准温度的，低风速的临界状态的运行，这就对整个系统的可靠性提出更高的要求，如果电机控制失效，可能会引起不希望的对rf线圈3的损害。因此，提出两个速度监测装置，不但可以对电机监测，还能互相监测，大大的提高了系统的可靠性。

本实施例中，还提出一种磁共振成像设备的控制方法，其使用前述的磁共振成像设备，浆片由转速控制单元控制转速，进行持续风或脉冲风的切换，如图5，

s1磁共振成像设备桨片持续风控制单元控制浆片强制高速供风后进行低速运行；此步骤提供一个风道低温的运行基础，只有整个冷却系统都处于标准温度之下，才能够执行低风速的间断式的供风。

s2桨片脉冲风控制单元判断浆片的供脉冲风的条件是否成立：桨片脉冲风控制单元判断浆片的转速是否为低速运行，并且风道的温度是否小于标准温度值；条件不满足，返回s1；条件满足，桨片脉冲风控制单元从存储单元载入通电时间tt、停电时间td、以及通电修正时间δt，δt初始值为0；此步骤中，同是满足风速的要求和风道温度的要求，就可以进入之后的低速脉冲风的工况。

s3通电时间tt=前次通电时间tt+δt，即对脉冲风的频率进行调整；

s4风道温度控制部预测接下来的一个预定时间间隔预测温度值，判断标准温度值与预测温度值差值的绝对值是否小于接受范围值；如果是，δt=0，设定的时间间隔后返回s3；如果否，当判断标准温度值小于预测温度值时，δt=前次δt+b秒，设定的时间间隔后返回s3；当判断标准温度值大于预测温度值时δt=前次δt-b秒，设定的时间间隔后返回s3。

参见图4，通电的时间随着条件的不同，一直处于以δt为单位的动态调整，从而使得风道温度都处于低风速下的稳定状态，真实的反映了rf线圈3的温度状态，并且尽可能的使rf线圈3与其上的电子元件温差变小。

具体为，设标准温度值t，该标准温度是能够满足除磁共振成像设备工作中生成的多余热量、设备能够正常工作的温度，并根据该标准温度值t设置可接受的阈值范围，即t上限和t下限的温度区域。在t0时刻，冷却结构进入低速脉冲风模式，从t0开始均以低风速v进行供风，并且经过检测和预测，预测温度值tp与标准温度值t的差值绝对值超过了可接受的范围，并且预测温度值tp小于标准温度值t，因此，修正通电的时间，使得通电的时长变短，相应的减少供风的时间，这样风道的内温度就会升高，经过多个周期，在t3-t4时刻，预测温度值tp基本贴近标准温度值t，系统在稳定的低速脉冲风模式下供风，其中通电时间tt、停电时间td均是经过反复修改后最适合的时长。

s1磁共振成像设备桨片持续风控制单元控制浆片强制高速供风后进行低速运行预定时间后进行风道通导状态检测，如有风机（7）电机实时电流值≥电机预设标准电流值+波动变量，则确定风道通导异常，停机报警；如果实时电流值＜预设标准电流值+波动变量，则风道通导正常。由于风道狭窄，所以诸多因素都会导致风道堵塞。在强制高速供风时，正常风道通导状态下，风机电机会有一个标准电流值，作为预设标准电流值，如果风道阻塞，那么风机电机的实时电流会增大。根据强制高速供风时实时电机电流，能够检测风道的工作状态。

不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。