一种磁共振成像装置及控制方法

1.本发明涉及一种磁共振成像装置及控制方法，属于医疗成像设备技术领域。


背景技术：

2.磁共振成像是一种较新的医学成像技术，采用静磁场和射频磁场使人体组织成像，在成像过程中，既不用电子离辐射、也不用造影剂就可获得高对比度的清晰图像。磁共振成像装置的梯度线圈用于产生梯度磁场，工作过程中会产生强烈的振动，是主要的噪声来源。现有技术中，为了屏蔽梯度线圈的噪声，一般是将梯度线圈设置在密闭的真空腔体内。另外，梯度线圈在工作时，会产生大量焦耳热，必须设置冷却机构对梯度线圈进行冷却。冷却机构一般是在梯度线圈外部铺设换热管道，换热管道通入换热介质对梯度线圈进行冷却。一方面，换热介质在沿管道流动时逐渐换热升温，换热管道从进口端到出口端存在温度梯度，该温度梯度会导致对梯度线圈的温度控制不均匀，而不均匀的温度场会进一步影响到梯度线圈的电磁效应；另一方面，当冷却机构的温度控制低于露点时，容易形成冷凝水，真空腔体由于密闭特性，与外部相对隔绝，冷凝水无法蒸发排出，长时间积累后会在真空腔体内形成大量积水，导致梯度线圈短路。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本发明提供了一种磁共振成像装置，具体方案为：
4.一种磁共振成像装置，包括梯度线圈组件，梯度线圈组件设于真空腔体内，真空腔体是由主磁体和真空外罩围合构成，所述梯度线圈组件设有冷却机构，所述冷却机构包括若干并列设置的换热管，换热管为前直线段、后直线段和弧形段连接成的u形管，u形管的前直线段套设于相邻u形管的后直线段内部；所有换热管的前直线段均通过进口管与换热介质系统连接，后直线段均通过出口管与换热介质系统连接；进口管设有介质输送泵。
5.进一步的，所述换热介质系统包括冷介质罐和热介质罐，进口管与冷介质罐连接，出口管与热介质罐连接；冷介质储存罐设有散热器；冷介质罐还设有冷介质罐支路与进口管连接，热介质罐还设有热介质罐支路与出口管连接，热介质罐支路设有介质反向输送泵。
6.进一步的，所述换热管按梯度线圈组件的轴向或者圆周向设置。
7.进一步的，所述真空外罩由上弧形罩和下弧形罩连接构成，连接处设有第一减震件，第一减震件与梯度线圈组件接触。
8.进一步的，所述真空外罩内设有托板，所述托板为双层结构，内部为真空室；托板的两端连接于第一减震件，并与真空外罩形成密封连接；托板连接有真空泵。
9.进一步的，所述第一减震件为横置的t形块，上弧形罩和下弧形罩连接t形块的转角处，托板连接于t形块的长端面；t形块设有贯穿真空腔体和抽真空室的气道；托板的中间处设有第二减震件，第二减震件将抽真空室分隔成两个室体，其中一个室体设有进气阀，另一个设有抽真空泵。
10.根据本发明的磁共振成像装置的控制方法，本发明还要求保护该磁共振成像装置
的控制方法，包括以下步骤：
11.1)检测前，进气阀开启，真空泵工作，真空腔内进行空气循环，带走真空腔内的水蒸气，再关闭进气阀，抽真空；
12.2)检测完成后，进气阀开启，真空泵工作，进行空气循环。
13.进一步的，步骤2)中，在检测完成后，反向输送泵开启，换热介质从热介质罐流动到冷介质罐，同时进气阀开启，真空泵工作，进行空气循环。
14.本发明可以提高梯度线圈的温度控制一致性，从而提高梯度磁场控制的精确性；通过对真空腔体的结构进行改进，可以提高对梯度线圈噪音的隔离效果。另外，结合真空腔体的结构，本发明的控制方法可以在磁共振成像设备开机前后对真空腔体内部进行空气循环，带走真空腔体内的水分，避免真空腔体内积水。
附图说明
15.图1为本发明的结构示意图；
16.图2为本发明中换热介质系统的示意图；
17.图3为本发明中换热管的剖面示意图；
18.图4为本发明中换热管的截面示意图；
19.图5为图1中a处放大示意图；
20.图6为图1中b处放大示意图。
具体实施方式
21.下面结合具体实例，详细说明本发明专利的方案。
22.实施例1
23.参照图1和图2，本实施例的一种磁共振成像装置，其结构包括梯度线圈组件1，梯度线圈组件设于真空腔体内，真空腔体是由主磁体2和真空外罩3围合构成，其形状为一环形空腔，两端通过端盖封闭。梯度线圈组件设有冷却机构4，冷却机构包括若干并列设置的换热管，换热管采用导热性能较好的塑料管体。
24.如图3和图4，换热管为前直线段5、后直线段6和弧形段7连接成的u形管，u形管的前直线段套设于相邻u形管的后直线段内部，形成夹套结构。当换热管按梯度线圈组件圆周向绕设时，前直线段和后直线段的状态并非直线形。图中所示前直线段和后直线段是沿圆周向展开以后的状态。换热介质先沿位于内层的前直线段流动，再沿位于外层的后直线段流动。换热介质可采用常规的冷却水。
25.所有换热管的前直线段5均通过进口管8与换热介质系统连接，后直线段均通过出口管9与换热介质系统连接；进口管设有介质输送泵10，介质输送泵用于输送换热介质。
26.本发明对换热管的结构进行改进，低温的换热介质先进入前直线段，逐渐换热升温，再流动到后直线段，该过程中，由于前直线段设置在相邻u形管的后直线段内部，低温的换热介质不会直接与梯度线圈产生热交换，而是与后直线段的换热介质换热，再通过后直线段的换热介质与梯度线圈进行热交换。前直线段和后直线段的换热介质逆向流动，有利于换热介质的温度趋于均匀，减少上下游换热介质的温度梯度，从而提高梯度线圈温度控制的一致性。
27.如图2，换热介质系统包括冷介质罐11和热介质罐12，进口管8与冷介质罐11连接，出口管8与热介质罐12连接；冷介质储存罐设有散热器，保持冷介质储存罐的换热介质处于较低温度；冷介质罐还设有冷介质罐支路13与进口管连接，热介质罐还设有热介质罐支路14与出口管连接，热介质罐支路设有介质反向输送泵15。在成像装置工作条件下，介质输送泵用于将换热介质由冷介质罐输送至热介质罐，利用低温的换热介质对梯度线圈进行冷却，同时换热升温以后的高温介质进入热介质罐储存。在成像工作结束后，介质反向输送泵将热介质罐内的高温介质由热介质罐输送至冷介质罐，利用高温的换热介质对梯度线圈进行加热。当梯度线圈组件有冷凝水时，可以利用换热介质的热量使冷凝水蒸发。热介质罐支路、冷介质罐支路、进口管、出口管的连接处设置三通阀，控制各管路通断。
28.换热管按梯度线圈组件的轴向或者圆周向设置。在本实施例中，换热管按圆周向绕设于梯度线圈组件的外部。
29.如图5，真空外罩由上弧形罩301和下弧形罩302连接构成，连接处设有第一减震件16，第一减震件与梯度线圈组件接触。将真空外罩设置成上弧形罩和下弧形罩的组合结构，可以增加组件的刚性，刚性增加则组件的固有频率提高。梯度线圈产生的噪音为低频噪音，组件固有频率提高有利于阻断低频噪音的共振传播。
30.本实施例中，真空外罩内设有托板17，托板为双层结构，内部为真空室；托板的两端连接于第一减震件，并与真空外罩形成密封连接；托板连接有真空泵18。真空泵用于对真空室和真空腔体抽真空。该托板可作为检测床的支撑。同时托板与真空外罩连接可进一步提高整体刚性，减少低频噪音的共振传播。
31.如图5和图6，第一减震件为横置的t形块，上弧形罩和下弧形罩连接t形块的转角处，托板连接于t形块的长端面；t形块设有贯穿真空腔体和抽真空室的气道；托板的中间处设有第二减震件19，第二减震件将抽真空室分隔成两个室体，其中一个室体设有进气阀20，另一个设有抽真空泵18。
32.本实施例中，第一减震件和第二减震件可采用橡胶板。对振动的传递进行阻断。同时可利用橡胶板形成托板与真空外罩的密封连接。
33.实施例2
34.实施例1的磁共振成像装置的控制方法，包括以下步骤：
35.1)检测前，进气阀开启，真空泵工作，真空腔内进行空气循环，带走真空腔内的水蒸气，再关闭进气阀，抽真空；
36.2)检测完成后，进气阀开启，真空泵工作，进行空气循环。
37.步骤2)中，在检测完成后，反向输送泵开启，换热介质从热介质罐流动到冷介质罐，同时进气阀开启，真空泵工作，进行空气循环。
38.该控制方法通过空气循环可以排除密闭的真空腔体内的水蒸气。另外，检测完成后，结合高温换热介质对梯度线圈组件的加热，可以提高对真空腔体内水分的排除效果，防止产生积水。