專利名稱：一種液氮制冷的磁共振成像系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種液氮制冷的磁共振成像系統(tǒng)，尤其涉及到一種采用超導(dǎo)器件的磁共振成像系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，磁共振成像技術(shù)已廣泛應(yīng)用于世界上各個(gè)大型醫(yī)療機(jī)構(gòu)并且在醫(yī)學(xué)實(shí)踐中取得了巨大而獨(dú)特的效益。MRI已經(jīng)被開(kāi)發(fā)成一個(gè)成熟的結(jié)構(gòu)和解剖成像診斷工具，還被開(kāi)發(fā)用于功能性活動(dòng)成像和其他生物物理和生物化學(xué)特征及過(guò)程，如血液流動(dòng)、代謝分子/代謝、擴(kuò)散，其中一些磁共振成像技術(shù)包括為人們所熟知的MRI功能成像、磁共振波譜成像(MRSI )、擴(kuò)散加權(quán)成像(DWI)和擴(kuò)散張量成像(DTI )。這些磁共振成像技術(shù)不僅具有在識(shí)別和評(píng)估病理、判斷受測(cè)組織健康狀況方面的醫(yī)學(xué)診斷價(jià)值，還廣泛應(yīng)用于臨床和研究中。典型的磁共振檢測(cè)中，患者的身體(或樣品)安置在磁共振掃描儀內(nèi)的支撐物上，置身于成像區(qū)域。掃描儀通過(guò)主磁體提供恒定均勻的主磁場(chǎng)。磁場(chǎng)對(duì)人體內(nèi)的進(jìn)動(dòng)原子如氫(質(zhì)子)進(jìn)行排列。磁體內(nèi)的梯度線圈使一定范圍內(nèi)的磁場(chǎng)產(chǎn)生改變，因此在成像區(qū)域提供共振頻率編碼。射頻線圈在計(jì)算機(jī)控制下基于特定脈沖序列選擇性在患者體內(nèi)生成瞬時(shí)振蕩信號(hào)，信號(hào)被射頻線圈捕獲并通過(guò)計(jì)算機(jī)處理后，可映射到患者對(duì)應(yīng)的局部部位，從而提供成像區(qū)域的圖像。通用的MRI配置下，靜態(tài)主磁場(chǎng)由螺線型主磁體產(chǎn)生，患者平臺(tái)放置在螺線管線圈圍繞成的圓筒形空間范圍(即主磁體的洞)內(nèi)。主磁場(chǎng)線圈通常采用低溫超導(dǎo)材料，采用液氦冷卻來(lái)減小電阻，以最大限度減少設(shè)備產(chǎn)生的熱量和節(jié)省維持主磁場(chǎng)的電力。大部分低溫超導(dǎo)磁體采用鈮鈦(NbTi)和/或鈮三錫超導(dǎo)合金(Nb3Sn),在低溫杜瓦內(nèi)將溫度固定在4.2K。本領(lǐng)域技術(shù)人員 熟悉，磁場(chǎng)梯度線圈可提供沿空間上三個(gè)笛卡爾坐標(biāo)軸(其中一個(gè)坐標(biāo)軸為主磁場(chǎng)的方向)方向的上的線性磁場(chǎng)梯度，因此磁場(chǎng)的大小在成像區(qū)域內(nèi)不同位置有所不同，不同磁共振信號(hào)特征(如信號(hào)頻率和相位)在成像區(qū)內(nèi)根據(jù)其不同位置被編碼，從而提供空間定位。在通常情形下，通過(guò)鞍形線圈或螺線管線圈的電流產(chǎn)生梯度場(chǎng)，梯度線圈被固定在較小的圓柱面上。這些圓柱與包含主磁場(chǎng)線圈的較大圓柱同心。與主磁場(chǎng)不同，用于生成梯度場(chǎng)的線圈通常采用常溫銅線圈。梯度強(qiáng)度和場(chǎng)線性對(duì)于生成圖像的準(zhǔn)確性和分辨率以及組織的化學(xué)信息(如在MRSI中)具有根本性的重要作用。自實(shí)用新型磁共振成像以來(lái)，人們便致力于提高其成像質(zhì)量及能力，如提供更高空間分辨率、更高波譜分辨率(MRSI中)、更高對(duì)比度和更快的采集速度。例如，更快的成像(采集)速度可以減少由于成像區(qū)域在圖像采集過(guò)程中隨時(shí)間變化所造成的影像模糊(偽影)，如患者移動(dòng)、解剖或功能性自然移動(dòng)(如心跳、呼吸、血液流動(dòng))，和自然生化變化(如MRSI中代謝引起的變化)。同樣，由于在磁共振波譜成像過(guò)程中，采集數(shù)據(jù)的脈沖序列既編碼空間信息也編碼波譜信息，因此最大限度減少采集足夠波譜和空間信息所需時(shí)間對(duì)于提供理想的波譜分辨率和空間定位也至關(guān)重要，這樣才能提高磁共振波譜成像的臨床實(shí)用性和效用。多個(gè)因素可以在對(duì)比度、分辨率和采集速度方面對(duì)磁共振成像質(zhì)量產(chǎn)生影響。其中一個(gè)影響成像質(zhì)量和采集速度的重要參數(shù)即信噪比(SNR)。增大信噪比對(duì)于提高影像質(zhì)量十分重要。通過(guò)磁共振成像系統(tǒng)的前置放大器增強(qiáng)信號(hào)可增大信噪比。信噪比與磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比，因此可以通過(guò)增加磁體的磁場(chǎng)強(qiáng)度增大信噪比。但是臨床實(shí)踐中磁體的磁場(chǎng)強(qiáng)度有上限(美國(guó)FDA現(xiàn)今上限為3T(特斯拉))。其他增大信噪比的可能的方式還有:通過(guò)減小可能的視場(chǎng)減小采樣噪聲，減小采樣和射頻線圈之間的距離，和減小射頻線圈噪聲。雖然通過(guò)不懈的努力，磁共振成像已獲得長(zhǎng)足的進(jìn)步，但是磁共振成像還有進(jìn)一步改善的需要，如更高的對(duì)比度、更強(qiáng)的信噪比、更快的采集速度和更高的空間和時(shí)間分辨率。此外，影響磁共振成像技術(shù)進(jìn)一步使用的一個(gè)重要因素即購(gòu)買和維護(hù)高磁場(chǎng)系統(tǒng)所帶來(lái)的昂貴費(fèi)用。因此，提供一類可花費(fèi)合理價(jià)格即可制造和/或維護(hù)的磁共振成像系統(tǒng)將更有利于磁共振成像技術(shù)得到更廣泛的應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種液氮制冷的磁共振成像系統(tǒng)。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種液氮制冷的磁共振成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:一個(gè)可在成像區(qū)域產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)的高溫超導(dǎo)主磁體，至少一個(gè)可在成像區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng)梯度的低溫梯度線圈，至少一個(gè)可收發(fā)成像區(qū)域內(nèi)的射頻信號(hào)的低溫射頻線圈，該系統(tǒng)包含至少以下一種材料:當(dāng)冷卻至77Κ溫度時(shí)導(dǎo)電性比銅高的一種非超導(dǎo)材料、超導(dǎo)材料或低溫導(dǎo)電材料，所述低溫導(dǎo)電材料包括高溫超導(dǎo)材料，所述低溫梯度線圈和低溫射頻線圈放置在至少一 個(gè)真空室內(nèi)，該真空室至少包含一面用于隔開(kāi)成像區(qū)域與低溫梯度線圈和低溫射頻線圈的非磁性非金屬室壁，所述真空室包含的第一真空室內(nèi)放置所述低溫梯度線圈，第一真空室與檢測(cè)區(qū)域之間的第二真空室內(nèi)放置所述低溫射頻線圈，室壁由檢測(cè)區(qū)域與所述低溫梯度線圈之間的第一道非磁性非金屬室壁和檢測(cè)區(qū)域與所述低溫射頻線圈之間的第二道非磁性非金屬室壁組成；所述真空室包括一個(gè)位于第二真空室和檢測(cè)區(qū)域之間的高真空室，所述高真空室由所述第二面非磁性非金屬室壁作為其第一面室壁，第三面非磁性非金屬室壁與該第一面室壁間留有間隔。其中至少一個(gè)射頻線圈采用所述的低溫導(dǎo)電材料或超導(dǎo)材料；其中所述高溫超導(dǎo)主磁體、低溫梯度線圈及低溫射頻線圈均采用低溫導(dǎo)電材料，所述低溫導(dǎo)電材料包括高溫超導(dǎo)材料，所述高溫超導(dǎo)材料為鉍鍶鈣銅氧化物(BSCCO)或釔鋇銅氧(YBCO)制作而成的超導(dǎo)帶材。所述高溫超導(dǎo)主磁體、低溫梯度線圈及低溫射頻線圈至少一個(gè)或全部放置在由非磁性非金屬室壁隔離出的一個(gè)公共真空室內(nèi)，所述公共真空室包括一個(gè)在所述共同真空室與檢測(cè)區(qū)域之間的高真空室，所述高真空室有兩面所述非磁性非金屬室壁，第一面與第二面室壁間留有間隔。其中所述高溫超導(dǎo)主磁體為圓筒狀，所述高溫超導(dǎo)主磁體上設(shè)有作為所述檢測(cè)區(qū)域的一個(gè)圓柱形空腔。其中所述的至少一個(gè)低溫射頻線圈包括一個(gè)線圈陣列或一個(gè)既可發(fā)送也可接收的射頻線圈，其中所述的至少一個(gè)低溫射頻線圈包括一個(gè)射頻發(fā)送線圈和一個(gè)射頻接收線圈。其中所述的至少一個(gè)低溫梯度線圈包含至少三個(gè)低溫梯度磁場(chǎng)線圈，用于分別提供三個(gè)正交方向上的磁場(chǎng)梯度，其中一個(gè)方向與檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的均勻磁場(chǎng)方向一致。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，一種液氮制冷的磁共振成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:一個(gè)可在檢測(cè)區(qū)域產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)的高溫超導(dǎo)主磁體；至少一個(gè)可在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng)梯度的低溫梯度線圈；至少一個(gè)可收發(fā)檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的射頻信號(hào)的低溫射頻線圈，此低溫射頻線圈配置用于冷卻，該系統(tǒng)包含至少以下一種材料:當(dāng)冷卻至77K溫度時(shí)導(dǎo)電性比銅更高的一種非超導(dǎo)材料和超導(dǎo)材料；所述射頻線圈由所述冷卻至77K時(shí)導(dǎo)電性比銅高的非超導(dǎo)材料制作；其中所述的至少一個(gè)射頻線圈為二維電子材料結(jié)構(gòu)或碳納米管結(jié)構(gòu)。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，一種液氮制冷的磁共振成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:一個(gè)可在檢測(cè)區(qū)域產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)的高溫超導(dǎo)主磁體；至少一個(gè)可在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng)梯度的低溫梯度線圈；至少一個(gè)可收發(fā)檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的射頻信號(hào)的低溫射頻線圈，此低溫射頻線圈配置用于冷卻，該系統(tǒng)包含至少以下一種材料:當(dāng)冷卻至77K溫度時(shí)導(dǎo)電性比銅更高的一種非超導(dǎo)材料、超導(dǎo)材料或低溫導(dǎo)電材料，所述低溫導(dǎo)電材料包括高溫超導(dǎo)材料；所述高溫超導(dǎo)主磁體放置在第一真空室內(nèi)，所述低溫射頻線圈和低溫梯度線圈放置在第二真空室中。作為本實(shí)用新型的再進(jìn)一步改進(jìn)，一種液氮制冷的磁共振成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:一個(gè)可在檢測(cè)區(qū)域產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)的高溫超導(dǎo)主磁體；至少一個(gè)可在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng)梯度的低溫梯度線圈；至少一個(gè)可收發(fā)檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的射頻信號(hào)的低溫射頻線圈，此低溫射頻線圈配置用于冷卻，該系統(tǒng)包含至少以下一種材料:當(dāng)冷卻至77K溫度時(shí)導(dǎo)電性比銅高的一種非超導(dǎo)材料、超導(dǎo)材料或低溫導(dǎo)電材料，所述低溫導(dǎo)電材料包括高溫超導(dǎo)材料；所述高溫超導(dǎo)主磁體、低溫射頻線圈和低溫梯度線圈分別放置在各自的真空室中。作為本實(shí)用新型的更進(jìn)一步改進(jìn)，一種液氮制冷的磁共振成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:一個(gè)可在檢測(cè)區(qū)域產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)的高溫超導(dǎo)主磁體；至少一個(gè)可在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng)梯度的低溫梯度線圈；至少一個(gè)可收發(fā)檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的射頻信號(hào)的低溫射頻線圈，此低溫射頻線圈配置用于冷卻，包含至少以下一種:當(dāng)冷卻至77K溫度時(shí)導(dǎo)電性比銅更高的一種非超導(dǎo)材料、超導(dǎo)材料或低溫導(dǎo)電材料，所述低溫導(dǎo)電材料包括高溫超導(dǎo)材料；所述低溫射頻線圈和低溫梯度線圈放置在同一個(gè)公共真空室內(nèi)；其中所述低溫射頻線圈和低溫梯度線圈熱耦合到同一個(gè)公共散熱器。`作為本實(shí)用新型的更進(jìn)一步改進(jìn)，一種液氮制冷的磁共振成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:一個(gè)可在檢測(cè)區(qū)域產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)的高溫超導(dǎo)主磁體；至少一個(gè)可在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng)梯度的低溫梯度線圈；至少一個(gè)可收發(fā)檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的射頻信號(hào)的低溫射頻線圈，此低溫射頻線圈配置用于冷卻，該系統(tǒng)包含至少以下一種材料:當(dāng)冷卻至77K溫度時(shí)導(dǎo)電性比銅高的一種非超導(dǎo)材料、超導(dǎo)材料或低溫導(dǎo)電材料，所述低溫導(dǎo)電材料包括高溫超導(dǎo)材料；所述高溫超導(dǎo)主磁體通過(guò)第一低溫冷卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻，所述低溫射頻線圈通過(guò)第二低溫冷卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻，所述低溫梯度線圈通過(guò)第三低溫冷卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，一種液氮制冷的磁共振成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:一個(gè)可在檢測(cè)區(qū)域產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)的高溫超導(dǎo)主磁體；至少一個(gè)可在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng)梯度的低溫梯度線圈；至少一個(gè)可收發(fā)檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的射頻信號(hào)的低溫射頻線圈，此低溫射頻線圈配置用于冷卻，該系統(tǒng)包含至少以下一種材料:當(dāng)冷卻至77K溫度時(shí)導(dǎo)電性比銅高的一種非超導(dǎo)材料、超導(dǎo)材料或低溫導(dǎo)電材料，所述低溫導(dǎo)電材料包括高溫超導(dǎo)材料；所述高溫超導(dǎo)主磁體通過(guò)第一低溫冷卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻，所述低溫射頻線圈和低溫梯度線圈通過(guò)第二低溫冷卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有下列優(yōu)點(diǎn)。(I)所述高溫超導(dǎo)材料的載流密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于低溫超導(dǎo)材料，因此使用高溫超導(dǎo)材料制作的磁體可大大減少超導(dǎo)磁療線材的用量，大大減少了磁體的重量與體積。同時(shí)在同等磁場(chǎng)強(qiáng)度下，高溫超導(dǎo)磁體的用電量將比低溫超導(dǎo)磁體大大節(jié)省，可節(jié)省材料及電力消耗。另外，低溫超導(dǎo)磁體需要在低于IOK的低溫下運(yùn)作，而高溫超導(dǎo)主磁體可以在77K的溫度下運(yùn)作，因此在初冷過(guò)程中消耗的制冷劑較少，低溫杜瓦的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，從而可以減少這方面的開(kāi)支；該系統(tǒng)采用低溫導(dǎo)電材料，所述低溫導(dǎo)電材料包括高溫超導(dǎo)材料制作的梯度線圈可大大提高梯度強(qiáng)度，從而大大提高分辨率；射頻線圈利用低溫導(dǎo)電材料，包括高溫超導(dǎo)材料，因此可以減小線圈與電阻相關(guān)的噪聲，如采用高溫超導(dǎo)材料制作射頻線圈可大大提高M(jìn)RI成像的信噪比；由于高溫超導(dǎo)射頻線圈具有更高的靈敏度，與采用低溫超導(dǎo)梯度線圈和射頻線圈相比，還能簡(jiǎn)化熱隔離和真空隔離步驟；與常規(guī)銅制射頻線圈和梯度線圈相比，磁共振成像系統(tǒng)的總體性能可得到提升，另外高溫超導(dǎo)梯度線圈提供高驅(qū)動(dòng)電流、快速交換并可明顯減少散熱，超導(dǎo)射頻線圈可減小線圈噪聲，導(dǎo)致射頻接收器內(nèi)電路的信噪比增加，這樣可以加快采集速度和/或改善圖像分辨率。(2)所述主磁體、梯度線圈和射頻線圈均為在77K溫度下的超導(dǎo)體，且每種均為高溫超導(dǎo)體或低溫超導(dǎo)體，所述梯度線圈為同一種超導(dǎo)體，即高溫超導(dǎo)體或低溫超導(dǎo)體，此種全高溫超導(dǎo)配置使得成本降低、質(zhì)量提高并且性能好。(3)高溫超導(dǎo)主磁體可采用高溫超導(dǎo)帶材，如釔鋇銅氧化物(YBC0)、鉍鍶鈣銅氧化物(BSCCO)和其他臨界溫度高于77K的高溫超導(dǎo)帶材中的一種或多種，一個(gè)校正線圈的磁場(chǎng)設(shè)計(jì)為不均勻的，與主磁場(chǎng)相結(jié)合之后，校正線圈的磁場(chǎng)即可以抵消總磁場(chǎng)的不均勻性。(4)真空室放置 低溫梯度線圈和低溫射頻線圈。各雙層壁兩層之間的空間抽成真空，真空室的外部雙層壁采用非磁性非金屬材料，真空室的內(nèi)部雙層壁采用的材料對(duì)低溫射頻線圈發(fā)射和接收的射頻信號(hào)不產(chǎn)生屏蔽效用，也不會(huì)由于梯度信號(hào)對(duì)低溫梯度線圈的作用而產(chǎn)生渦流效應(yīng)。(5)設(shè)置第二層內(nèi)壁隔出真空空間用于熱隔離，有利于在溫度方面提高用戶舒適度。真空空間耦合至一個(gè)真空泵或作為一個(gè)密封室。真空空間的徑向范圍最小化以保證射頻線圈盡量接近檢驗(yàn)區(qū)域。內(nèi)壁采用非磁性材料，不會(huì)干擾檢驗(yàn)區(qū)域內(nèi)的梯度磁場(chǎng)和射頻信號(hào)。(6)梯度線圈的超導(dǎo)線圈生成或散發(fā)的梯度熱量減少，且允許高梯度場(chǎng)快速轉(zhuǎn)換，因而采集圖像的速度更快。

圖1A為本實(shí)用新型的液氮制冷的超導(dǎo)磁共振成像系統(tǒng)的橫截面示意原理圖。圖1B根據(jù)本實(shí)用新型的圖1A中的主磁體系統(tǒng)的上部橫截面示意圖。圖2A根據(jù)本實(shí)用新型的圖1A中的液氮制冷磁共振成像系統(tǒng)的梯度線圈的斜視示意圖。圖2B根據(jù)本實(shí)用新型的圖2A中圓柱體X軸方向上的梯度線圈的平面示意圖。[0031]圖3A-3D為本實(shí)用新型的用于磁共振成像系統(tǒng)內(nèi)的不同冷卻系統(tǒng)配置。圖4A和4B為本實(shí)用新型采用圓柱狀螺線管線圈結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)磁共振成像系統(tǒng)的線圈配置的橫截面圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一?！N液氮制冷的磁共振成像系統(tǒng),該系統(tǒng)包括:一個(gè)可在成像區(qū)域產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)的高溫超導(dǎo)主磁體，所述高溫超導(dǎo)主磁體為圓筒狀，所述高溫超導(dǎo)主磁體上設(shè)有作為所述檢測(cè)區(qū)域的一個(gè)洞口，至少一個(gè)可在成像區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng)梯度的低溫梯度線圈，至少一個(gè)可收發(fā)成像區(qū)域內(nèi)的射頻信號(hào)的低溫射頻線圈，該系統(tǒng)包含至少以下一種材料:當(dāng)冷卻至77K溫度時(shí)導(dǎo)電性比銅高的一種非超導(dǎo)材料、超導(dǎo)材料或低溫導(dǎo)電材料，所述低溫導(dǎo)電材料包括高溫超導(dǎo)材料；所述低溫梯度線圈和低溫射頻線圈放置在至少一個(gè)真空室內(nèi)，該真空室至少包含一面用于隔開(kāi)成像區(qū)域與低溫梯度線圈和低溫射頻線圈的非磁性非金屬室壁。其中所述的至少一個(gè)低溫射頻線圈包括一個(gè)線圈陣列或一個(gè)既可發(fā)送也可接收的射頻線圈；其中所述的至少一個(gè)低溫射頻線圈包括一個(gè)射頻發(fā)送線圈和一個(gè)射頻接收線圈，其中所述的至少一個(gè)低溫梯度線圈包含至少三個(gè)低溫梯度磁場(chǎng)線圈，用于分別提供三個(gè)正交方向上的磁 場(chǎng)梯度，其中一個(gè)方向與檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的均勻磁場(chǎng)方向一致。其中至少一個(gè)低溫射頻線圈采用所述的超導(dǎo)材料，其中所述高溫超導(dǎo)主磁體、低溫梯度線圈及低溫射頻線圈均采用低溫導(dǎo)電材料，所述低溫導(dǎo)電材料或同種低溫導(dǎo)電材料，所述低溫導(dǎo)電材料包括高溫超導(dǎo)材料，所述高溫超導(dǎo)材料為鉍鍶鈣銅氧化物(BSCCO)或釔鋇銅氧(YBCO)制作而成的超導(dǎo)帶材。其中所述高溫超導(dǎo)主磁體、低溫梯度線圈及低溫射頻線圈放置在由非磁性非金屬室壁隔離出的一個(gè)公共真空室內(nèi)，所述公共真空室包括一個(gè)在所述共同真空室與檢測(cè)區(qū)域之間的高真空室，所述高真空室有兩面所述非磁性非金屬室壁，第一面與第二面室壁間留有間隔。所述真空室包含的第一真空室內(nèi)放置所述低溫梯度線圈，第一真空室與檢測(cè)區(qū)域之間的第二真空室內(nèi)放置所述低溫射頻線圈，室壁由檢測(cè)區(qū)域與所述低溫梯度線圈之間的第一道非磁性非金屬室壁和檢測(cè)區(qū)域與所述低溫射頻線圈之間的第二道非磁性非金屬室壁組成；所述真空室還包括一個(gè)位于第二真空室和檢測(cè)區(qū)域之間的高真空室，所述高真空室由所述第二面非磁性非金屬室壁作為其第一面室壁，第三面非磁性非金屬室壁與該第一面室壁間留有間隔。如圖1A所示，超磁共振成像系統(tǒng)100包括一個(gè)成像區(qū)域180、可移動(dòng)掃描床190、磁體/線圈外殼130和主磁體系統(tǒng)，主磁體系統(tǒng)包括(i)帶有超導(dǎo)主線圈104、超導(dǎo)校正線圈106和線圈骨架108的主磁體，(ii)低溫制冷機(jī)冷頭110，(iii)低溫杜瓦112，(iv)熱屏蔽層114，(V)主磁體真空室外殼116和(vi)低溫系統(tǒng)160?？蓮某上駞^(qū)移進(jìn)或移出的可移動(dòng)掃描床190。掃描床190置于主磁場(chǎng)內(nèi)的部分需要采用塑料等非磁性非金屬材料。磁體/線圈外殼130的第二真空室涵蓋了真空室外殼116的內(nèi)部部分、磁體/線圈外殼130端壁部分和內(nèi)壁150，圍出的真空空間142包括低溫梯度線圈103和低溫射頻線圈105。包含空間142的真空室耦合到一個(gè)高真空抽氣系統(tǒng)用以在制造過(guò)程中建立低壓環(huán)境(例如高真空情況)，當(dāng)達(dá)到高真空條件后即密封。低溫射頻線圈105和低溫梯度線圈103均與公共散熱片110保持良好熱接觸，散熱片熱耦合至低溫系統(tǒng)170。低溫系統(tǒng)170包括制冷機(jī)172和第二級(jí)174,第二級(jí)174的一端熱稱合至散熱片110,另一端熱稱合至制冷機(jī)172。適合用于制造散熱片的材料有陶瓷類如氧化鋁、水晶類如藍(lán)寶石和金屬、及玻璃等。圖1B詳細(xì)地描繪了圖1A中的主磁體系統(tǒng)的上部橫截面示意圖。如圖1B所示，真空室外殼116包含一個(gè)環(huán)繞著主磁體的真空空間132，一個(gè)真空系統(tǒng)經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)端口、真空管和/或引線等連接至真空空間132，以便將該空間真空壓強(qiáng)抽至10 5托或更低，即高真空度。真空室外殼116采用鋁、不銹鋼或其他金屬或非金屬材料制作，如玻璃、陶瓷、塑料，或由這些材料混合制作，真空空間132用于主磁體和真空室外殼116之間的絕熱。超導(dǎo)主線圈104和超導(dǎo)校正線圈106既可作為低溫超導(dǎo)體也可作為高溫超導(dǎo)體。低溫超導(dǎo)主磁體可采用低溫超導(dǎo)電線如鈮鈦(NbTi )，鈮三錫(Nb3Sn),鈮三鋁(Nb3Al )，二硼化鎂(MgB2)和其他低溫超導(dǎo)導(dǎo)線。高溫超導(dǎo)主磁體可采用高溫超導(dǎo)帶材，如釔鋇銅氧化物(YBC0)、鉍鍶鈣銅氧化物(BSCCO)和其他臨界溫度高于77K的高溫超導(dǎo)帶材中的一種或多種，一套或多套校正線圈106的使用是為了實(shí)現(xiàn)更高的磁場(chǎng)均勻度，此類校正線圈一般設(shè)計(jì)用于承載一小部分超導(dǎo)主線圈的電流和/或承載一小部分超導(dǎo)主線圈的匝數(shù)，一個(gè)校正線圈的磁場(chǎng)設(shè)計(jì)為不均勻的，與主磁場(chǎng)相結(jié)合之后，校正線圈的磁場(chǎng)即可以抵消總磁場(chǎng)的不均勻度。超導(dǎo)主線圈104和超導(dǎo)校正線圈106都纏繞放進(jìn)線圈支撐件108。線圈支撐件108采用不銹鋼、鋁、FR4或其他機(jī)械強(qiáng)度高的材料中的一種或多種。線圈支撐件108連接到散熱片110并保持良好的熱接觸，散熱片110再耦合至低溫系統(tǒng)160，以使熱量經(jīng)由散熱片110傳遞至低溫系統(tǒng)160。適合用于制造散熱片110的材料有氧化鋁、藍(lán)寶石和金屬。
如圖1A和IB所示，超導(dǎo)主磁體系統(tǒng)采用螺線管線圈在成像區(qū)域生成一定范圍內(nèi)的大量均勻的水平磁場(chǎng)，比如從0.5T-10T范圍內(nèi)。在替代實(shí)施方式中，根據(jù)設(shè)計(jì)和/或?qū)嶋H應(yīng)用要求，超導(dǎo)主磁體系統(tǒng)采用除電磁線圈以外的其他配置，如開(kāi)放式磁體比如垂直型磁體、雙面包圈垂直磁體和/或米用低場(chǎng)，如0.1T到0.5T。典型情況下,低磁場(chǎng)的方向可以朝向期望的方向，比如與掃描床正交的方向或垂直方向，而高磁場(chǎng)的方向一般為水平方向。低溫系統(tǒng)160分為兩級(jí)，包括制冷機(jī)162、第一級(jí)164和第二級(jí)168。第一級(jí)164連接到熱屏蔽114，第二級(jí)168連接到散熱片110和/或盛放在冷凍劑容器112中的冷凍劑(如液気)，低溫系統(tǒng)160可能為多個(gè)單級(jí)或多級(jí)制冷機(jī)，比如吉福德_麥克馬洪(GM)制冷機(jī)、脈沖管(PT)制冷機(jī)、焦耳-湯姆遜(JT)制冷機(jī)和斯特林制冷機(jī)。設(shè)置第二層內(nèi)壁152隔出真空空間154用于熱隔離，這樣也有利于在溫度方面提高用戶舒適度。真空空間154可能耦合至一個(gè)真空泵或作為一個(gè)密封室。真空空間154的徑向范圍通常最小化以保證射頻線圈105盡量接近檢驗(yàn)區(qū)域。內(nèi)壁150和152采用材料有GlO玻璃纖維、玻璃、玻璃復(fù)合材料或這些材料的組合。這些均為非磁性材料，不會(huì)干擾檢驗(yàn)區(qū)域內(nèi)的梯度磁場(chǎng)和射頻信號(hào)。超導(dǎo)射頻線圈105和超導(dǎo)梯度線圈103共用冷卻系統(tǒng)，因而超導(dǎo)射頻線圈105和超導(dǎo)梯度線圈103更常作為同種類型超導(dǎo)體，即同為高溫超導(dǎo)體或同為低溫超導(dǎo)體，若它們能冷卻到低溫超導(dǎo)的臨界溫度，采用其中一種作為高溫超導(dǎo)體另一種作為低溫超導(dǎo)體也是允許的。此應(yīng)用下高溫超導(dǎo)射頻線圈和梯度線圈適合使用的材料為由鉍鍶銅氧化物(BSCCO)或類似材料制作的超導(dǎo)帶材。在其他可替代實(shí)施方式中，超導(dǎo)射頻線圈可能為超導(dǎo)薄膜，采用釔鋇銅氧化物(YBC0)、鉈鋇鈣銅氧化物(TBCC0)、二硼化鎂(MgB2)或硼化M (MB)等高溫超導(dǎo)材料制造，其中M為鈹(Be)、鋁(Al)、鈮(Nb)、鑰(Mo)、鉭(Ta)、鈦(Ti)、鉿(Hf)、釩(V)或鉻(Cr)。在平面基底上制作高溫超導(dǎo)薄膜的詳細(xì)指導(dǎo)包含在Ma et al，“Superconducting MR Surface Coils for Human Imaging,” Proc.Mag.Res.Medicine,1，171 (1999)，其公開(kāi)的內(nèi)容通過(guò)引用整體結(jié)合到本文中。其他關(guān)于高溫超導(dǎo)線圈的指導(dǎo)說(shuō)明包含在 Ma et al., “Superconducting RF Coils for Clinical MR Imaging at LowField, ” Academic Radiology, vol.10, n0., 9, September 2003, pp.978-987，和Miller et al., “Performance of a High Temperature Superconducting Probe for InVivo Microscopy at 2.0 T, ” Magnetic Resonance in Medicine, 41:72-79 (1999)中，其公開(kāi)的內(nèi)容通過(guò)引用整體結(jié)合到本文中。磁共振成像系統(tǒng)的構(gòu)建和運(yùn)作可能用到多種不同的高溫超導(dǎo)和低溫超導(dǎo)材料。例如，梯度線圈304可能采用低成本的商用超導(dǎo)帶材B1-223。在一些情況下，B1-223超導(dǎo)帶材可能帶有純銀(Ag)護(hù)套以提高其機(jī)械強(qiáng)度。B1-223超導(dǎo)帶材浸入液氮中制冷時(shí)實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)特性，此時(shí)其電阻基本接近為零。既可配置為收發(fā)機(jī)也可配置為獨(dú)立發(fā)射機(jī)或接收機(jī)的超導(dǎo)射頻線圈306，也可能采用高溫超導(dǎo)材料，如YBC0、BSCCO等或采用超導(dǎo)材料、納米材料如碳納米管和具有高導(dǎo)電性特點(diǎn)的二維電子(2DEG)材料/結(jié)構(gòu)。或者，高溫超導(dǎo)射頻線圈306可能為一列薄膜線圈，每個(gè)薄膜的基底直徑為，例如，約I厘米至30厘米。超導(dǎo)主磁體線圈可能采用高溫超導(dǎo)或低溫超導(dǎo)材料。例如，可能用二硼化鎂(MgB2)來(lái)制作主磁體線圈302。從冷卻的角度來(lái)說(shuō)，超導(dǎo)線圈或許可以在不同的溫度范圍內(nèi)運(yùn)作。例如，超導(dǎo)主磁體302可能冷卻到20-40K之間，超導(dǎo)梯度線圈304可能冷卻到40K-60K之間，超導(dǎo)射頻線圈306維持溫度可高一些，在40K-60K之間或者高于77K?；蛘撸瑢?dǎo)主磁體302冷卻到20K-40K之間，而超導(dǎo)梯度線圈304和超導(dǎo)射頻線圈306都冷卻到77K。有多種溫度組合供維持線圈運(yùn)作。例如，在某些配置方式下，所有超導(dǎo)線圈可能都維持在77K。主磁體、梯度線圈和 射頻線圈均為超導(dǎo)體，且每種都可以為高溫超導(dǎo)體或低溫超導(dǎo)體。假設(shè)所有梯度線圈為同一種超導(dǎo)體(如高溫超導(dǎo)體)，共有八種的可能組合。根據(jù)本實(shí)用新型的一些優(yōu)先實(shí)施方式，主磁體、梯度線圈和射頻線圈均為高溫超導(dǎo)體。此種全高溫超導(dǎo)配置可在磁共振成像系統(tǒng)的成本、質(zhì)量和性能等方面帶來(lái)諸多優(yōu)勢(shì)，例如，低溫超導(dǎo)主磁體通常十分笨重，而基于本實(shí)用新型的多種實(shí)施方式的高溫超導(dǎo)主磁體相對(duì)來(lái)說(shuō)更小型輕巧并省電。另外，低溫超導(dǎo)磁體需要在低溫(如低于10K或10-20K)下運(yùn)作，而高溫超導(dǎo)主磁體可以在相對(duì)較高的溫度(如77K)下運(yùn)作，因此在初冷時(shí)消耗的制冷劑較少，低溫杜瓦的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，從而可以減少這方面的開(kāi)支。采用超導(dǎo)梯度線圈和超導(dǎo)射頻線圈與常規(guī)銅制射頻線圈和梯度線圈相比，磁共振成像系統(tǒng)的總體性能可得到提升，其中部分原因包括高溫超導(dǎo)射頻線圈具有更高的靈敏度(線圈噪聲低因此信噪比高)，而高溫超導(dǎo)梯度線圈提供高驅(qū)動(dòng)電流、快速交換并可明顯減少散熱和增加分辨率。射頻線圈105分別獨(dú)立為射頻發(fā)射線圈和射頻接收線圈，或可能一個(gè)射頻線圈即具有發(fā)射和接收的功能，即射頻收發(fā)線圈，此外，在一些采用獨(dú)立射頻發(fā)射線圈和射頻接收線圈的實(shí)施方式中，只有其中一種，如接收線圈為超導(dǎo)線圈，其他一種線圈為常規(guī)銅制線圈。在一些實(shí)施方式中，超導(dǎo)射頻線圈105可能為線圈陣列，如高溫超導(dǎo)線圈陣列。[0051]如圖2A所示，組成或以其他方式提供三個(gè)獨(dú)立的用于創(chuàng)建磁場(chǎng)沿三個(gè)正交方向變化的梯度線圈，放置在三個(gè)相應(yīng)的同軸圓柱形支撐結(jié)構(gòu)表面上，即，X-梯度支撐258、y_梯度支撐262和Z-梯度支撐264。按照常規(guī)方式，X-和y_表示垂直于主磁場(chǎng)的兩個(gè)正交方向，Z-表示主磁場(chǎng)的方向。因此，X-梯度支撐258、y-梯度支撐262和z_梯度支撐264分別放置對(duì)應(yīng)的梯度線圈用于提供這三個(gè)方向上的磁場(chǎng)梯度。梯度支撐258、262和264由GlO或其他非鐵磁性、非導(dǎo)電，例如，非金屬、絕緣材料制造，在此實(shí)施方式中，Z-梯度線圈為螺線管線圈，X-和y_梯度線圈為鞍形線圈并各自覆蓋其圓柱形支撐沿圓周方向的一半左右。1-梯度支撐262連接到X-梯度支撐258和z_梯度支撐264，z-梯度支撐264連接到散熱片110并與其保持良好的熱接觸。在其他可替代實(shí)施方式中，可增加一個(gè)散熱器連接到散熱片110或用X-梯度支撐258代替Z-梯度支撐連接到散熱片110。如果在散熱片110之外增加一個(gè)散熱器，此散熱器與X-梯度支撐258相接并可能由制冷機(jī)172，即也用于冷卻散熱片110的同一個(gè)制冷機(jī)或單獨(dú)的制冷機(jī)冷卻。當(dāng)用X梯度支撐258代替Z-梯度支撐264連接到散熱片110以提供對(duì)梯度線圈的冷卻時(shí)，散熱片110可能從Z-梯度支撐264上熱解耦，但仍與射頻線圈105熱耦合以提供對(duì)射頻線圈105的冷卻。如圖2B所示，包括X-梯度支撐258上放置的x_梯度線圈268。χ-梯度支撐258的表面通常是凹陷的，例如鑿陷或雕陷，梯度線圈268電線被放置并固定在凹槽內(nèi)，這樣當(dāng)電流通過(guò)位于磁場(chǎng)中的梯度線圈電線時(shí)電線也不會(huì)移動(dòng)。y_梯度支撐262上放置的y-梯度線圈與χ-梯度支撐258上放置的χ-梯度線圈268的設(shè)計(jì)構(gòu)造基本相同，但y_梯度支撐的直徑比χ-梯度支撐略小，所以y_梯度線圈在尺寸上與χ-梯度線圈略有差異。χ-梯度線圈268的中心260朝向χ軸方向。如圖2A和2B所示，y-梯度線圈與χ-梯度線圈成90°。螺線圈狀z_梯度線圈放置在Z-梯度支撐264表面上和/或表面內(nèi)，但由于Z-梯度線圈沿著圓柱軸螺旋狀纏繞于Z-梯度支撐264上，一半線圈與主磁體線圈的方向一致，此部分梯度線圈可增強(qiáng)范圍內(nèi)的磁場(chǎng)；而另一半線圈與主磁體線圈的方向相反，此部分線圈則減小范圍內(nèi)的磁場(chǎng)。雖然所描述的實(shí)施 方式中線圈均配置為提供水平方向的磁場(chǎng)，其他磁共振成像系統(tǒng)可能采取其他結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以便生成視場(chǎng)中(FOV)不同磁場(chǎng)強(qiáng)度，如0.5T、1.0T的垂直磁場(chǎng)。此類磁共振成像系統(tǒng)包括但不限于:帶有6或8個(gè)射頻線圈陣列的非對(duì)稱頭部掃描磁共振成像系統(tǒng)；檢查手部和腿部的骨科磁共振成像系統(tǒng)(0.2-0.5Τ);或掃描胸部的垂直磁場(chǎng)開(kāi)放式磁共振成像系統(tǒng)(射頻線圈可能安裝在掃描床內(nèi))。垂直磁場(chǎng)開(kāi)放式磁共振成像系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念還可拓展用于檢查動(dòng)物。雖然本文所述實(shí)施方式中磁共振成像系統(tǒng)均用于探測(cè)人體組織水分中的氫原子，但是此系統(tǒng)也適用于探測(cè)有磁共振信號(hào)的其他原子核。如圖3Β所示，主磁體線圈220由低溫冷卻系統(tǒng)222控制冷卻以實(shí)現(xiàn)高溫超導(dǎo)或低溫超導(dǎo)特性。而梯度線圈226和射頻線圈228由公共低溫冷卻系統(tǒng)230控制冷卻以實(shí)現(xiàn)高溫超導(dǎo)或低溫超導(dǎo)特性。此種實(shí)施方式中，所有線圈在其各自的冷卻室進(jìn)行冷卻。如圖3D所示，主磁體和梯度線圈244由獨(dú)立的低溫冷卻系統(tǒng)246控制冷卻以實(shí)現(xiàn)高溫超導(dǎo)或低溫超導(dǎo)特性，并且各244線圈均在同一個(gè)冷卻室進(jìn)行冷卻。而射頻線圈248由獨(dú)立的低溫冷卻系統(tǒng)250控制冷卻以實(shí)現(xiàn)高溫超導(dǎo)或低溫超導(dǎo)特性，并且射頻線圈248在不同于主磁體和梯度線圈所在的另一個(gè)冷卻室中進(jìn)行冷卻。實(shí)施例二。[0058]一種液氮制冷的磁共振成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:一個(gè)可在檢測(cè)區(qū)域產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)的高溫超導(dǎo)主磁體；至少一個(gè)可在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng)梯度的低溫梯度線圈；至少一個(gè)可收發(fā)檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的射頻信號(hào)的低溫射頻線圈，此低溫射頻線圈配置用于冷卻，該系統(tǒng)包含至少以下一種材料:當(dāng)冷卻至77K溫度時(shí)導(dǎo)電性比銅高的一種非超導(dǎo)材料、超導(dǎo)材料或低溫導(dǎo)電材料，所述低溫導(dǎo)電材料包括高溫超導(dǎo)材料；所述低溫射頻線圈由所述冷卻至77K時(shí)導(dǎo)電性比銅高的非超導(dǎo)材料制作而成，其中所述的至少一個(gè)射頻線圈為二維電子材料結(jié)構(gòu)或碳納米管結(jié)構(gòu)。一個(gè)或多個(gè)射頻線圈，如果發(fā)射線圈和接收線圈分離即為多個(gè)射頻線圈為非超導(dǎo)線圈。此類線圈采用的材料為一種或多種當(dāng)冷卻到給定溫度時(shí)導(dǎo)電性比同等溫度下的銅更高的材料。此類非超導(dǎo)線圈采用半導(dǎo)體的二維電子(2DEG)材料結(jié)構(gòu)，如砷化鎵(GaAs)和/或磷化銦(InP)基、碳納米管和其他金屬。區(qū)分低溫和冷藏，大約 73.3° C ( 100° F)或以下即可看作低溫，其他結(jié)構(gòu)或系統(tǒng)與實(shí)施例一相同。實(shí)施例三?！N液氮制冷的磁共振成像系統(tǒng),該系統(tǒng)包括:一個(gè)可在檢測(cè)區(qū)域產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)的高溫超導(dǎo)主磁體；至少一個(gè)可在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng)梯度的低溫梯度線圈；至少一個(gè)可收發(fā)檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的射頻信號(hào)的低溫射頻線圈，此低溫射頻線圈配置用于冷卻，該系統(tǒng)包含至少以下一種材料:當(dāng)冷卻至77K溫度時(shí)導(dǎo)電性比銅更高的一種非超導(dǎo)材料、超導(dǎo)材料或低溫導(dǎo)電材料，所述低溫導(dǎo)電材料包括高溫超導(dǎo)材料；所述高溫超導(dǎo)主磁體放置在第一真空室內(nèi)，所述低溫 射頻線圈和低溫梯度線圈放置在第二真空室中。如圖4A所示，類似圖1A中的磁共振成像系統(tǒng)100的線圈配置300的第一橫截面圖，線圈配置300包括第一真空室316，第二真空室314，一個(gè)或多個(gè)主磁體線圈302，一個(gè)或多個(gè)梯度線圈304，一個(gè)或多個(gè)射頻線圈306，和室壁308、310和312。在下文的進(jìn)一步說(shuō)明中，線圈配置300各個(gè)室壁308、310和312組成密封雙層壁結(jié)構(gòu)，在一些實(shí)施方式中基于或類似2008年9月17日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)第12/212,122號(hào)和第12/212，147號(hào)中的密封雙層壁結(jié)構(gòu)(和真空隔熱外殼)，其公開(kāi)的內(nèi)容通過(guò)引用整體結(jié)合到本文中。第一真空室316內(nèi)放置超導(dǎo)磁體及其線圈302。真空室316由雙層壁308和310密封隔離出來(lái)。各雙層壁308和310兩層之間的空間抽成真空，填充熱隔絕材料，并適當(dāng)密封以保證高真空。與第一真空室316相關(guān)的密閉空間可能通過(guò)合適的真空泵抽空。第一真空室316的外部雙層壁308可采用常規(guī)真空室材料構(gòu)造，但不限于鋁或不銹鋼。而第一真空室316的內(nèi)部雙層壁310采用非磁性非金屬材料，但僅限于如玻璃纖維、非導(dǎo)電性陶瓷、G10、FR4或塑料。第一真空室316中形成足夠真空后，用一個(gè)低溫冷卻系統(tǒng)降低主磁體線圈302的溫度。需要降低的溫度由線圈材料決定。與常規(guī)冷卻銅制線圈相比，線圈302利用低溫超導(dǎo)材料或高溫超導(dǎo)材料，因此可以減小電阻。主磁體線圈302的超導(dǎo)線圈通過(guò)特定電流用于生成所需目標(biāo)磁場(chǎng)，如I特斯拉，因此生成或散發(fā)的熱量會(huì)減少。用于主磁體產(chǎn)生和維持所需磁場(chǎng)的功率也會(huì)減少。此外，磁共振成像可能進(jìn)一步用于更高的磁場(chǎng)強(qiáng)度，如大于7特斯拉。在此情況下，使用超導(dǎo)主磁體線圈可以在線圈內(nèi)產(chǎn)生較高的電流密度，從而增強(qiáng)磁場(chǎng)能力。低溫冷卻系統(tǒng)，例如，可在20至40開(kāi)爾文之間運(yùn)行。根據(jù)一些實(shí)施方式，一個(gè)超導(dǎo)主磁體線圈可能為圓柱形，長(zhǎng)0.5至3米，外徑I至3米，內(nèi)徑0.1至2.5米。[0065]第二真空室314放置低溫梯度線圈304和低溫射頻線圈306。真空室314由雙層壁310和312密封隔離出來(lái)，各雙層壁310和312兩層之間的空間抽成真空，填充熱隔絕材料，并適當(dāng)密封以保證高真空。與第二真空室314相關(guān)的密閉空間可能通過(guò)合適的真空泵抽空。第二真空室314的外部雙層壁310采用非磁性非金屬材料，但僅限于玻璃纖維、非導(dǎo)電性陶瓷、G10、FR4或塑料。而第二真空室314的內(nèi)部雙層壁312采用的材料對(duì)射頻線圈306發(fā)射和接收的射頻信號(hào)不產(chǎn)生屏蔽效用，也不會(huì)由于梯度信號(hào)對(duì)梯度線圈304的作用而產(chǎn)生渦流效應(yīng)。第二真空室314中形成足夠真空后，用另一個(gè)低溫冷卻系統(tǒng)降低梯度線圈304和射頻線圈306中一種或全部的溫度。需要降低的溫度由線圈材料決定。與常規(guī)冷卻銅制線圈或其他同類非超導(dǎo)材料相比，線圈304和/或306利用低溫超導(dǎo)材料或高溫超導(dǎo)材料，因此可以減小線圈的電阻。梯度線圈304的超導(dǎo)線圈生成或散發(fā)的梯度熱量減少，且允許高梯度場(chǎng)快速轉(zhuǎn)換，因而采集圖像的速度更快，用于梯度磁場(chǎng)生成和散發(fā)熱量的冷卻需求也相應(yīng)減少。用于冷卻梯度線圈304的低溫冷卻系統(tǒng)，例如，可在40至60開(kāi)爾文之間運(yùn)行。根據(jù)一些實(shí)施方式，一個(gè)超導(dǎo)梯度線圈可能為圓柱狀螺旋形和鞍形，長(zhǎng)0.2至2米，外徑0.1至2.5米，內(nèi)徑0.02至2.3米。一個(gè)高溫超導(dǎo)射頻線圈為圓柱狀螺旋形和鞍形，長(zhǎng)0.01至
0.5米，外徑0.02至I米，內(nèi)徑0.01至0，8米。超導(dǎo)射頻線圈306可減小線圈噪聲，導(dǎo)致射頻接收器內(nèi)電路的信噪比增加，這樣可以加快采集速度和/或改善圖像分辨率。用于冷卻梯度線圈304和射頻線圈的低溫冷卻系統(tǒng)，例如，可在40至60開(kāi)爾文之間運(yùn)行。圖4B描繪了線圈配置300沿縱向方向的第二橫截面圖。實(shí)施例四?！N液氮制冷的磁共振成像系統(tǒng),該系統(tǒng)包括:一個(gè)可在檢測(cè)區(qū)域產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)的高溫超導(dǎo)主磁體；至少一個(gè)可在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng)梯度的低溫梯度線圈；至少一個(gè)可收發(fā)檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的射頻信號(hào)的低溫射頻線圈，此低溫射頻線圈配置用于冷卻，該系統(tǒng)包含至少以下一種材料:當(dāng)冷卻至77K溫度時(shí)導(dǎo)電性比銅高的一種非超導(dǎo)材料、超導(dǎo)材料或低溫導(dǎo)電材料，所述低溫導(dǎo)電材料包括高溫超導(dǎo)材料；所述高溫超導(dǎo)主磁體、低溫射頻線圈和低溫梯度線圈分別放置在各自的真空室中，其他結(jié)構(gòu)或系統(tǒng)與實(shí)施例一相同。實(shí)施例五。—種液氮制冷的磁共振成像系統(tǒng),該系統(tǒng)包括:一個(gè)可在檢測(cè)區(qū)域產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)的高溫超導(dǎo)主磁體；至少一個(gè)可在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng)梯度的低溫梯度線圈；至少一個(gè)可收發(fā)檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的射頻信號(hào)的低溫射頻線圈，此低溫射頻線圈配置用于冷卻，該系統(tǒng)包含至少以下一種材料:當(dāng)冷卻至77K溫度時(shí)導(dǎo)電性比銅高的一種非超導(dǎo)材料、超導(dǎo)材料或低溫導(dǎo)電材料，所述低溫導(dǎo)電材料包括高溫超導(dǎo)材料；所述低溫射頻線圈和低溫梯度線圈放置在同一個(gè)公共真空室內(nèi)，其中所述低溫射頻線圈和低溫梯度線圈熱耦合到同一個(gè)公共散熱器。在該實(shí)施方式中，冷凍劑容器112是不需要的，系統(tǒng)冷卻在不使用周圍冷凍劑的情況下經(jīng)由散熱片110進(jìn)行。制冷機(jī)第一級(jí)和第二級(jí)的溫度由設(shè)計(jì)時(shí)的參數(shù)如超導(dǎo)磁體所用材料、采用的低溫系統(tǒng)類型、熱源或載荷等決定，例如，可分別為40K和20K、77K和40K或其他組合。因此，熱屏蔽114的溫度處于真空壁的77K和磁體線圈的低溫之間，用于避免超導(dǎo)主磁體受到來(lái)自真空壁的 熱量。在一些實(shí)施方式中，熱屏蔽可能不止一層或者可能不采用熱屏蔽114方式。實(shí)施例六?！N液氮制冷的磁共振成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:一個(gè)可在檢測(cè)區(qū)域產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)的高溫超導(dǎo)主磁體；至少一個(gè)可在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng)梯度的低溫梯度線圈；至少一個(gè)可收發(fā)檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的射頻信號(hào)的低溫射頻線圈，此低溫射頻線圈配置用于冷卻，該系統(tǒng)包含至少以下一種材料:當(dāng)冷卻至77K溫度時(shí)導(dǎo)電性比銅高的一種非超導(dǎo)材料、超導(dǎo)材料或低溫導(dǎo)電材料，所述低溫導(dǎo)電材料包括高溫超導(dǎo)材料；所述低溫超導(dǎo)主磁體通過(guò)第一低溫冷卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻，所述低溫射頻線圈通過(guò)第二低溫冷卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻，所述低溫梯度線圈通過(guò)第三低溫冷卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻。如圖3A所示，各超導(dǎo)線圈202均在各自的冷卻室內(nèi)由各自的低溫冷卻系統(tǒng)204進(jìn)行冷卻。主磁體線圈206由低溫冷卻系統(tǒng)208控制冷卻以實(shí)現(xiàn)高溫超導(dǎo)或低溫超導(dǎo)特性。同理，梯度線圈210由低溫冷卻系統(tǒng)212控制冷卻以實(shí)現(xiàn)高溫超導(dǎo)或低溫超導(dǎo)特性，射頻線圈214由低溫冷卻系統(tǒng)216控制冷卻以實(shí)現(xiàn)高溫超導(dǎo)或低溫超導(dǎo)特性。實(shí)施例七。—種液氮制冷的磁共振成像系統(tǒng),該系統(tǒng)包括:一個(gè)可在檢測(cè)區(qū)域產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)的高溫超導(dǎo)主磁體；至少一個(gè)可在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng)梯度的低溫梯度線圈；至少一個(gè)可收發(fā)檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的射頻信號(hào)的低溫射頻線圈，此低溫射頻線圈配置用于冷卻，該系統(tǒng)包含至少以下一種材料:當(dāng)冷卻至77K溫度時(shí)導(dǎo)電性比銅高的一種非超導(dǎo)材料、超導(dǎo)材料或低溫導(dǎo)電材料，所述低溫導(dǎo)電材料包括高溫超導(dǎo)材料；所述高溫超導(dǎo)主磁體通過(guò)第一低溫冷卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻，所述低溫射頻線圈和低溫梯度線圈通過(guò)第二低溫冷卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻。
·[0077]如圖3C所示，梯度線圈和射頻線圈238均在同一個(gè)冷卻室進(jìn)行冷卻，主磁體線圈234由低溫冷卻系統(tǒng)236控制冷卻以實(shí)現(xiàn)高溫超導(dǎo)或低溫超導(dǎo)特性并且各線圈234在各自的冷卻室進(jìn)行冷卻。而梯度線圈和射頻線圈238由公共低溫冷卻系統(tǒng)240控制冷卻以實(shí)現(xiàn)高溫超導(dǎo)或低溫超導(dǎo)特性。但這些實(shí)施方式僅為說(shuō)明本實(shí)用新型原理所用，并非為本實(shí)用新型僅有實(shí)施方式，上述實(shí)施例并不應(yīng)視為限制本實(shí)用新型的范圍，本文中使用的各術(shù)語(yǔ)和措辭用于說(shuō)明而非用于限制。本文中描述的特性或其部分內(nèi)容中使用的術(shù)語(yǔ)和措辭并不排除其他等義描述。此外，本實(shí)用新型實(shí)踐過(guò)程中可能不提供本文中描述的、或從公開(kāi)內(nèi)容引申的、和/或一些實(shí)施方式中實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)的其中一個(gè)或多個(gè)，本實(shí)用新型并不限定于本文所公開(kāi)的實(shí)施方式。
權(quán)利要求1.一種液氮制冷的磁共振成像系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括:一個(gè)可在成像區(qū)域產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)的高溫超導(dǎo)主磁體，至少一個(gè)可在成像區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng)梯度的低溫梯度線圈，至少一個(gè)可收發(fā)成像區(qū)域內(nèi)的射頻信號(hào)的低溫射頻線圈，該系統(tǒng)包含至少以下一種材料:當(dāng)冷卻至77K溫度時(shí)導(dǎo)電性比銅高的一種非超導(dǎo)材料、超導(dǎo)材料或低溫導(dǎo)電材料，所述低溫導(dǎo)電材料包括高溫超導(dǎo)材料，所述低溫梯度線圈和低溫射頻線圈放置在至少一個(gè)真空室內(nèi)，該真空室至少包含一面用于隔開(kāi)成像區(qū)域與低溫梯度線圈和低溫射頻線圈的非磁性非金屬室壁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液氮制冷的磁共振成像系統(tǒng)，其特征在于:其中至少一個(gè)射頻線圈采用所述的低溫導(dǎo)電材料或超導(dǎo)材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液氮制冷的磁共振成像系統(tǒng)，其特征在于:其中所述高溫超導(dǎo)主磁體、低溫梯度線圈及低溫超導(dǎo)射頻線圈均采用低溫導(dǎo)電材料，即高溫超導(dǎo)材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液氮制冷的磁共振成像系統(tǒng)，其特征在于:所述高溫超導(dǎo)材料為鉍鍶鈣銅氧化物(BSCCO)或釔鋇銅氧(YBCO)制作而成的超導(dǎo)帶材。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液氮制冷的磁共振成像系統(tǒng)，其特征在于:其中所述高溫超導(dǎo)主磁體、低溫梯度線圈及低溫射頻線圈至少一個(gè)或全部放置在由非磁性非金屬室壁隔離出的一個(gè)公共真空室內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液氮制冷的磁共振成像系統(tǒng)，其特征在于:所述公共真空室包括一個(gè)在所述共同真空室與檢測(cè)區(qū)域之間的高真空室，所述高真空室有兩面所述非磁性非金屬室壁，第一面與第二面室壁間留有間隔。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液氮制冷的磁共振成像系統(tǒng)，其特征在于:所述真空室包含的第一真空室內(nèi)放置所述低溫梯度線圈，第一真空室與檢測(cè)區(qū)域之間的第二真空室內(nèi)放置所述低溫射頻線圈，室壁由檢測(cè)區(qū)域與所述低溫梯度線圈之間的第一道非磁性非金屬室壁和檢測(cè)區(qū)域與所述低溫射頻線圈之間的第二道非磁性非金屬室壁組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的液氮制冷的磁共振成像系統(tǒng)，其特征在于:所述真空室包括一個(gè)位于第二真空室和檢測(cè)區(qū)域之間的高真空室，所述高真空室由所述第二面非磁性非金屬室壁作為其第一面室壁，第三面非磁性非金屬室壁與該第一面室壁間留有間隔。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液氮制冷的磁共振成像系統(tǒng)，其特征在于:其中所述高溫超導(dǎo)主磁體為圓筒狀，所述高溫超導(dǎo)主磁體上設(shè)有作為所述檢測(cè)區(qū)域的一個(gè)圓柱形空腔。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液氮制冷的磁共振成像系統(tǒng)，其特征在于:其中所述的至少一個(gè)低溫射頻線圈包括一個(gè)線圈陣列或一個(gè)既可發(fā)送也可接收的射頻線圈。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液氮制冷的磁共振成像系統(tǒng)，其特征在于:其中所述的至少一個(gè)低溫射頻線圈包括一個(gè)射頻發(fā)送線圈和一個(gè)射頻接收線圈。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液氮制冷的磁共振成像系統(tǒng)，其特征在于:其中所述的至少一個(gè)低溫梯度線圈包含至少三個(gè)低溫梯度磁場(chǎng)線圈，用于分別提供三個(gè)正交方向上的磁場(chǎng)梯度，其中一個(gè)方向與檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的均勻磁場(chǎng)方向一致。
13.一種液氮制冷的磁共振成像系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括:一個(gè)可在檢測(cè)區(qū)域產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)的高溫超導(dǎo)主磁體；至少一個(gè)可在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng)梯度的低溫梯度線圈；至少一個(gè)可收發(fā)檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的射頻信號(hào)的低溫射頻線圈，此低溫射頻線圈配置用于冷卻，該系統(tǒng)包含至少以下一種材料:當(dāng)冷卻至77K溫度時(shí)導(dǎo)電性比銅高的一種非超導(dǎo)材料、超導(dǎo)材料或低溫導(dǎo)電材料，所述低溫導(dǎo)電材料包括高溫超導(dǎo)材料，所述至少一個(gè)低溫射頻線圈由所述冷卻至77K時(shí)導(dǎo)電性比銅高的非超導(dǎo)材料制作而成。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的液氮制冷的磁共振成像系統(tǒng)，其特征在于:其中所述的至少一個(gè)低溫射頻線圈為二維電子材料結(jié)構(gòu)或碳納米管結(jié)構(gòu)。
15.一種液氮制冷的磁共振成像系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括:一個(gè)可在檢測(cè)區(qū)域產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)的高溫超導(dǎo)主磁體；至少一個(gè)可在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng)梯度的低溫梯度線圈；至少一個(gè)可收發(fā)檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的射頻信號(hào)的低溫射頻線圈，此低溫射頻線圈配置用于冷卻，該系統(tǒng)包含至少以下一種材料:當(dāng)冷卻至77K溫度時(shí)導(dǎo)電性比銅更高的一種非超導(dǎo)材料、超導(dǎo)材料或低溫導(dǎo)電材料，所述低溫導(dǎo)電材料包括高溫超導(dǎo)材料，所述高溫主磁體放置在第一真空室內(nèi)，所述低溫射頻線圈和低溫梯度線圈放置在第二真空室中。
16.一種液氮制冷的液氮制冷的磁共振成像系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括:一個(gè)可在檢測(cè)區(qū)域產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)的高溫超導(dǎo)主磁體；至少一個(gè)可在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng)梯度的低溫梯度線圈；至少一個(gè)可收發(fā)檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的射頻信號(hào)的低溫射頻線圈，此低溫射頻線圈配置用于冷卻，該系統(tǒng)包含至少以下一種材料:當(dāng)冷卻至77K溫度時(shí)導(dǎo)電性比銅高的一種非超導(dǎo)材料、超導(dǎo)材料或低溫導(dǎo)電材料，所述低溫導(dǎo)電材料包括高溫超導(dǎo)材料，所述高溫超導(dǎo)主磁體、低溫射頻線圈和低溫梯度線圈分別放置在各自的真空室中。
17.一種液氮制冷的磁共振成像系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括:一個(gè)可在檢測(cè)區(qū)域產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)的高溫超導(dǎo)主磁體；至少一個(gè)可在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng)梯度的低溫梯度線圈；至少一個(gè)可收發(fā)檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的射頻信號(hào)的低溫射頻線圈，此射頻線圈配置用于冷卻，該系統(tǒng)包含至少以下一種材料:當(dāng)冷卻至77K溫度時(shí)導(dǎo)電性比銅高的一種非超導(dǎo)材料、超導(dǎo)材料或低溫導(dǎo)電材料，所述低溫導(dǎo)電材料包括高溫超導(dǎo)材料，所述低溫射頻線圈和低溫梯度線圈放置在同一個(gè)公共真空室內(nèi)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的液氮制冷的磁共振成像系統(tǒng)，其特征在于:其中所述低溫射頻線圈和低溫梯度線圈熱耦合到同一個(gè)公共散熱器。`
19.一種液氮制冷的磁共振成像系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括:一個(gè)可在檢測(cè)區(qū)域產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)的高溫超導(dǎo)主磁體；至少一個(gè)可在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng)梯度的低溫梯度線圈；至少一個(gè)可收發(fā)檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的射頻信號(hào)的低溫射頻線圈，此低溫射頻線圈配置用于冷卻，該系統(tǒng)包含至少以下一種材料:當(dāng)冷卻至77K溫度時(shí)導(dǎo)電性比銅更高的一種非超導(dǎo)材料、一種超導(dǎo)材料或低溫導(dǎo)電材料，所述低溫導(dǎo)電材料包括高溫超導(dǎo)材料，所述高溫超導(dǎo)主磁體通過(guò)第一低溫冷卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻，所述低溫射頻線圈通過(guò)第二低溫冷卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻，所述低溫梯度線圈通過(guò)第三低溫冷卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻。
20.一種液氮制冷的磁共振成像系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括:一個(gè)可在檢測(cè)區(qū)域產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)的高溫超導(dǎo)主磁體；至少一個(gè)可在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng)梯度的低溫梯度線圈；至少一個(gè)可收發(fā)檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的射頻信號(hào)的低溫射頻線圈，此低溫射頻線圈配置用于冷卻，該系統(tǒng)包含至少以下一種材料:當(dāng)冷卻至77K溫度時(shí)導(dǎo)電性比銅高的一種非超導(dǎo)材料、超導(dǎo)材料或低溫導(dǎo)電材料，所述低溫導(dǎo)電材料包括高溫超導(dǎo)材料，所述高溫超導(dǎo)主磁體通過(guò)第一低溫冷卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻，所述低溫射頻線圈和低溫梯度線圈通過(guò)第二低溫冷卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種液氮制冷的磁共振成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)可在成像區(qū)域產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)的高溫超導(dǎo)主磁體，至少一個(gè)可在成像區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng)梯度的低溫梯度線圈，至少一個(gè)可在成像區(qū)域內(nèi)收發(fā)射頻信號(hào)的低溫射頻線圈，該系統(tǒng)包含至少以下一種材料當(dāng)冷卻至77K溫度時(shí)導(dǎo)電性比銅高的一種非超導(dǎo)材料和超導(dǎo)材料；給定系統(tǒng)的主磁體、梯度線圈、射頻線圈采用低溫導(dǎo)電材料，所述低溫導(dǎo)電材料包括高溫超導(dǎo)材料，使用高溫超導(dǎo)材料制作主磁體線圈可以在線圈內(nèi)產(chǎn)生較高的電流密度，節(jié)省電力消耗，高溫超導(dǎo)主磁體小型輕巧，可以在77K溫度下運(yùn)作，制冷效率大大提高，梯度和射頻線圈采用低溫導(dǎo)電材料，可以減小線圈的電阻，增加線圈效能。
文檔編號(hào)A61B5/055GK203149098SQ20132004510
公開(kāi)日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月28日
發(fā)明者馬啟元, 高而震 申請(qǐng)人:江蘇美時(shí)醫(yī)療技術(shù)有限公司