磁共振成像系統(tǒng)中與主磁體解耦的二階軸向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種磁共振成像系統(tǒng)的二階軸向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈。
【背景技術(shù)】
[0002]在磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)系統(tǒng)中，成像區(qū)域的磁場(chǎng)均勾度直接影響了成像質(zhì)量，因此在高精度磁共振成像系統(tǒng)中會(huì)采用超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈對(duì)成像區(qū)域的磁場(chǎng)均勻度進(jìn)行修正。整套超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈系統(tǒng)一般都會(huì)包括一階及二階超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈，根據(jù)實(shí)際情況選用三階乃至四階超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈的部分線圈。根據(jù)產(chǎn)生的磁場(chǎng)形狀，超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈一般被分為軸向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈和徑向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈。在評(píng)估超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈與主磁體之間的磁耦合時(shí)，通常選用超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈與主磁體的互感。奇數(shù)階軸向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈和徑向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈在理論上都與主磁體自然解耦，即互感為零，因此，常用的超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈中，與主磁體有較大磁耦合的，即互感較大的，主要是二階軸向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈。
[0003]二階軸向超導(dǎo)勾場(chǎng)線圈與主磁體磁親合較大會(huì)導(dǎo)致以下問題:(1)當(dāng)主磁體失超時(shí)，主磁體的電流短時(shí)間內(nèi)由工作電流降為零，二階軸向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的感應(yīng)電流，且該感應(yīng)電流的大小與磁親合的大小成正比，當(dāng)感應(yīng)電流超過超導(dǎo)線材臨界電流時(shí)，會(huì)導(dǎo)致超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈失超，從而損壞超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈；(2)在磁場(chǎng)均勻度修正過程中，根據(jù)成像區(qū)域的實(shí)際磁場(chǎng)，計(jì)算二階軸向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈所需的電流。當(dāng)二階軸向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈加上勾場(chǎng)電流后，由于主磁體和二階軸向超導(dǎo)勾場(chǎng)線圈之間磁親合，因而主磁體中也會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的感應(yīng)電流，從而導(dǎo)致-主磁場(chǎng)發(fā)生漂移。這不僅會(huì)已進(jìn)行的磁場(chǎng)均勻度修正效果減小，導(dǎo)致需要再次磁場(chǎng)均勻度進(jìn)行修正，還會(huì)對(duì)成像時(shí)的參數(shù)設(shè)置產(chǎn)生影響，否則成像質(zhì)量也會(huì)受到影響。
[0004]目前采用的二階軸向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈為兩對(duì)螺線管線圈的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)的二階軸向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈通常與主磁體之間的耦合較大，一般大于50亨，并且很難通過優(yōu)化方法大幅度減少二階軸向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈與主磁體之間的磁耦合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有二階軸向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈與主磁體磁耦合較大且可優(yōu)化空間較小的問題，提出一種磁共振成像系統(tǒng)中與主磁體解耦的二階軸向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈。
[0006]本發(fā)明的二階軸向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈由正向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈和反向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈組成。
[0007]所述的正向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈和反向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈與主磁體同中心軸，且同中心點(diǎn)。正向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈由兩對(duì)通正向電流的螺線管線圈組成;反向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈由兩對(duì)通反向電流的螺線管線圈組成。兩對(duì)通正向電流的螺線管線圈與兩對(duì)通反向電流的螺線管線圈串聯(lián)連接，其空間排列順序?yàn)?以主磁體兩端作為最外側(cè)，主磁體的中心點(diǎn)作為最內(nèi)側(cè)，從外到內(nèi)依次為第一對(duì)通正向電流的螺線管線圈、第一對(duì)通反向電流的螺線管線圈、第二對(duì)通正向電流的螺線管線圈、第二對(duì)通反向電流的螺線管線圈。所有的超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈的內(nèi)徑和厚度均相等。第一對(duì)通正向電流的螺線管線圈的外端不超出主磁體的外端。
[0008]所述的二階軸向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈在成像區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度與理想磁場(chǎng)強(qiáng)度之間存在的最大相對(duì)誤差不大于0.5%。所述的二階軸向超導(dǎo)勾場(chǎng)與主磁體之間的互感小于3予。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)方案相比，具有下列有益效果:
[0010](1)采用四對(duì)螺線管線圈結(jié)構(gòu)的二階軸向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈在保證成像區(qū)域產(chǎn)生所需精度磁場(chǎng)強(qiáng)度的同時(shí)，可以大幅降低超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈與主磁體之間的磁耦合。
[0011](2)采用四對(duì)螺線管線圈結(jié)構(gòu)的二階軸向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈在優(yōu)化過程中能夠調(diào)整的自由度為采用兩對(duì)螺線管線圈結(jié)構(gòu)的二階軸向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈的兩倍，給優(yōu)化提供更多的操作空間。
【附圖說明】
[0012]圖1本發(fā)明實(shí)施例的二階軸向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2本發(fā)明實(shí)施例的二階軸向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈在成像區(qū)域以及周圍產(chǎn)生的磁場(chǎng)相對(duì)誤差為0.5%的等高線分布圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]以下結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0015]圖1是本發(fā)明二階軸向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈的實(shí)施例。如圖1所示，磁共振成像系統(tǒng)中與主磁體解耦的二階軸向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈由正向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈4和反向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈5組成。
[0016]主磁體3為螺管型磁共振磁體，對(duì)稱軸2是主磁體3的中心軸，中心點(diǎn)1是主磁體3的中心點(diǎn)，成像區(qū)域6是以中心點(diǎn)1為球心的球形區(qū)域。正向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈4由兩對(duì)通正向電流的螺線管線圈4.1、4.2組成。反向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈5由兩對(duì)通反向電流的螺線管線圈5.1、5.2組成。正向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈4和反向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈5均以對(duì)稱軸2為中心軸，且關(guān)于對(duì)稱平面7正對(duì)稱分布。正向超導(dǎo)勾場(chǎng)線圈4和反向超導(dǎo)勾場(chǎng)線圈5的中心點(diǎn)均為中心點(diǎn)1。通正向電流的螺線管線圈4.1、4.2和通反向電流的螺線管線圈5.1、5.2串聯(lián)連接，空間中的排列順序?yàn)?將主磁體3兩端作為最外側(cè)，中心點(diǎn)作為最內(nèi)側(cè)，從外到內(nèi)依次為第一對(duì)通正向電流的螺線管線圈4.1、第一對(duì)通反向電流的螺線管線圈5.1、第二對(duì)通正向電流的螺線管線圈
4.2、第二對(duì)通反向電流的螺線管線圈5.2。所有的超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈4、5的內(nèi)徑和厚度均相等。第一對(duì)通正向電流的螺線管線圈4.1的外端不超出主磁體3外端。
[0017]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的二階軸向勻場(chǎng)線圈在成像區(qū)域及其周圍產(chǎn)生的磁場(chǎng)偏差為
0.5%的等高線分布圖。二階軸向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈在成像區(qū)域6產(chǎn)生內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度與理想磁場(chǎng)強(qiáng)度之間的最大相對(duì)誤差不大于0.5% ;所述的二階軸向超導(dǎo)勾場(chǎng)與主磁體3之間的互感小于3亨。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種磁共振成像系統(tǒng)中與主磁體解耦的二階軸向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈，其特征在于:所述的二階軸向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈由正向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈(4)和反向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈(5)組成;所述的正向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈(4)由兩對(duì)通正向電流的螺線管線圈(4.1、4.2)組成;所述的反向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈(5)由兩對(duì)通反向電流的螺線管線圈(5.1、5.2)組成;所述的正向超導(dǎo)勻場(chǎng)線(4)和反向超導(dǎo)勾場(chǎng)線圈(5)與主磁體同中心軸，同中心點(diǎn)。2.按照權(quán)利要求1所述的二階軸向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈，其特征在于:所述的通正向電流的螺線管線圈(4.1、4.2)和通反向電流的螺線管線圈(5.1、5.2)串聯(lián)連接，空間中的排列順序?yàn)?以主磁體(3)兩端作為最外側(cè)，中心點(diǎn)作為最內(nèi)側(cè)，從外到內(nèi)依次為第一對(duì)通正向電流的螺線管線圈(4.1)、第一對(duì)通反向電流的螺線管線圈(5.1)、第二對(duì)通正向電流的螺線管線圈(4.2)、第二對(duì)通反向電流的螺線管線圈(5.2);所有的超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈(4、5)的內(nèi)徑和厚度相等;第一對(duì)通正向電流的螺線管線圈(4.1)的外端不超出主磁體(3)外端。3.按照權(quán)利要求1所述的二階軸向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈，其特征在于:所述的二階軸向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈在成像區(qū)域(6)產(chǎn)生內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度與理想磁場(chǎng)強(qiáng)度之間的最大相對(duì)誤差不大于.0.5%;所述的二階軸向超導(dǎo)勻場(chǎng)與主磁體(3)之間的互感小于3亨。
【專利摘要】一種磁共振成像系統(tǒng)中與主磁體解耦的二階軸向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈，所述的二階軸向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈由正向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈(4)和反向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈(5)組成，與主磁體(3)同中心軸、同中心點(diǎn)。正向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈(4)由兩對(duì)通正向電流的螺線管線圈(4.1、4.2)組成；反向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈(5)由兩對(duì)通反向電流的螺線管線圈(5.1、5.2)組成。二階軸向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈在成像區(qū)域(6)內(nèi)產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度與理想磁場(chǎng)強(qiáng)度之間的最大相對(duì)誤差不大于0.5％；二階軸向超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈與主磁體之間的互感小于3亨。
【IPC分類】G01R33/3875
【公開號(hào)】CN105487031
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610039235
【發(fā)明人】朱旭晨, 王秋良, 李毅
【申請(qǐng)人】中國科學(xué)院電工研究所
【公開日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2016年1月21日