本發(fā)明涉及用于在磁共振成像系統(tǒng)中使用的空氣通風(fēng)設(shè)備以及包括諸如此類的空氣通風(fēng)設(shè)備的磁共振成像系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在磁共振成像領(lǐng)域中，已知采用具有風(fēng)扇的空氣通風(fēng)系統(tǒng)用于使患者或磁共振成像系統(tǒng)的掃描器單元的其他部件冷卻。例如，在美國專利申請2005/0030028 A1中描述了用于使諸如空氣的冷卻劑流通以使磁共振成像系統(tǒng)的圓柱形患者膛冷卻的冷卻系統(tǒng)。美國專利申請US 2009/0134875公開了具有管道和風(fēng)扇以使RF線圈的電路元件的冷卻空氣流通的磁共振成像系統(tǒng)的冷卻單元。風(fēng)扇被提供在屏蔽室之外，以避免風(fēng)扇的電氣系統(tǒng)影響由RF線圈接收到的信號。

從效率考慮，優(yōu)選將風(fēng)扇放置在掃描器單元通常被安裝在其中的射頻屏蔽室的內(nèi)部。在這樣的群集中，必須采取措施(例如通過在風(fēng)扇周圍安裝射頻屏蔽)以避免在操作中的風(fēng)扇與掃描器單元的電磁干擾(EMI)-易感電子器件之間的EMI。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

期望減少用于滿足關(guān)于由磁共振成像系統(tǒng)中的空氣通風(fēng)設(shè)備引起的最大容許電磁干擾的要求的工作，在所述磁共振成像系統(tǒng)中空氣通風(fēng)設(shè)備的風(fēng)扇與磁共振成像系統(tǒng)的掃描器單元一起被放置在射頻屏蔽室的內(nèi)部。

因此，本發(fā)明的目的是提供有效地工作且簡化的空氣通風(fēng)設(shè)備，其也能夠有效地減少或避免在操作中來自由空氣通風(fēng)設(shè)備生成的電磁信號的電磁干擾。

在本發(fā)明的一個方面中，由一種用于在磁共振成像系統(tǒng)中使用的空氣通風(fēng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)該目的，所述空氣通風(fēng)設(shè)備包括：

-電機(jī)驅(qū)動風(fēng)扇，其中，所述風(fēng)扇在操作期間生成形成發(fā)射譜的電磁干擾的信號，

-具有至少一個進(jìn)氣口和至少一個排氣口的風(fēng)扇外殼，其中，所述風(fēng)扇被布置在外殼的內(nèi)部、在所述至少一個進(jìn)氣口與所述至少一個排氣口之間，并且被配置為在至少一個操作狀態(tài)中通過所述至少一個進(jìn)氣口吸取空氣并且朝向所述至少一個排氣口傳送空氣，以及

-被提供作為流體連接的至少一個通風(fēng)管道，其在至少一個操作狀態(tài)中被連接到所述至少一個排氣口，并且能連接到所述磁共振成像系統(tǒng)的掃描器單元的至少一個空氣通風(fēng)入口端口。

所述風(fēng)扇外殼被設(shè)計(jì)為針對電磁波(尤其是射頻波)的終端開口波導(dǎo)，所述電磁波具有大于超過預(yù)定義幅度相關(guān)參數(shù)的發(fā)射譜的最大頻率的截止頻率。波導(dǎo)的一端用作至少一個進(jìn)氣口，并且波導(dǎo)的相對端用作至少一個排氣口。

如本申請中使用的，短語“射頻波”應(yīng)當(dāng)被具體地理解為包含在30kHz與300MHz之間的電磁波的頻率范圍。

波導(dǎo)被設(shè)計(jì)用于在電磁波的頻率大于波導(dǎo)的截止頻率時傳送在它們的端點(diǎn)之間的電磁波。其頻率低于截止頻率的電磁波不能夠在波導(dǎo)內(nèi)傳播。其幅度是在傳播方向上非常有效地(即指數(shù)地)被衰減。也就是說，波導(dǎo)用作高通濾波器，其截止頻率被應(yīng)用到高通特征邊緣。例如，低于截止頻率的衰減被設(shè)置為3dB、30dB或100dB。

用這種方式，能夠?qū)崿F(xiàn)將風(fēng)扇外殼的引導(dǎo)由風(fēng)扇在進(jìn)氣口處吸取的空氣朝向排氣口外殼的功能和將在操作期間由風(fēng)扇生成的電磁干擾的信號包含在空氣通風(fēng)設(shè)備的一個部件(即終端開口波導(dǎo))中以免與掃描器單元的EMI-易感電子器件干擾的功能進(jìn)行組合。能夠減少空氣通風(fēng)設(shè)備的部件的數(shù)量，并且能夠簡化構(gòu)造，節(jié)省重量、空間和成本。

在優(yōu)選實(shí)施例中，波導(dǎo)具有在垂直于波導(dǎo)的引導(dǎo)方向的平面中并且在沿著波導(dǎo)的引導(dǎo)方向的至少一個連續(xù)部分中的均勻橫截面區(qū)域。通過這，能夠容易地確定滿足關(guān)于在期望氣流速率的最大容許壓降和電磁干擾的所生成的信號的最小期望衰減的要求的設(shè)計(jì)參數(shù)。

因?yàn)榫哂械陀诓▽?dǎo)的截止頻率的頻率的電磁波被指數(shù)地衰減，所以在波導(dǎo)的沿著傳播方向的長度與波導(dǎo)的垂直于傳播方向的最大尺寸的比率被設(shè)計(jì)為位于在2與10之間的范圍中時能夠?qū)崿F(xiàn)在操作期間由風(fēng)扇生成的電磁干擾的信號的充分衰減。

一般地，波導(dǎo)的均勻橫截面區(qū)域能夠具有任何形狀。優(yōu)選地，均勻橫截面區(qū)域是正多邊形的形狀(例如三角形或矩形)、圓形的形狀或橢圓形的形狀中的一種。對于具有這些形狀中的任何的橫截面區(qū)域的波導(dǎo)，從理論考慮能夠容易地獲得截止頻率而不必執(zhí)行任何試驗(yàn)。另外，矩形或圓形橫截面區(qū)域的波導(dǎo)被廣泛使用并且因此商業(yè)上可用于大范圍的頻率。

例如，對于具有矩形橫截面區(qū)域的波導(dǎo)，頻率能夠容易地通過以下公式來確定：

其中，a指示矩形的長邊，并且c₀指示真空中的光的速度。

對于具有0.3m的長邊的矩形波導(dǎo)，獲得500MHz的截止頻率，并且在操作期間由風(fēng)扇生成的其頻率在500MHz的截止頻率以下的電磁干擾的任何信號將沿著傳播方向被指數(shù)地衰減。

在另一優(yōu)選實(shí)施例中，波導(dǎo)由非金屬材料制成，其中，波導(dǎo)的內(nèi)表面被涂覆有導(dǎo)電涂層。如對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的，歸因于皮層效應(yīng)，電磁波的電磁場能夠穿透到材料中，僅僅到由被已知為穿透深度的參數(shù)表征的程度。在正常皮層效應(yīng)的方案中，通過以下公式給出穿透深度：

其中，σ是材料的導(dǎo)電率，ω是角頻率2π^.f，其中f是電磁波的頻率，并且μ₀指示1.257^.10^-6Vs/Am的磁常數(shù)。

例如，對于銅層(σ＝5.6^.10⁷(Ωm)^-1)和具有300kHz的頻率的電磁波，皮層深度約為125μm。如果銅層為至少0.5mm(＝4^.δ)厚，則將幾乎不存在關(guān)于指定頻率的電磁波的穿透的銅散裝材料的顯著差異。

由此，能夠通過利用公式(2)根據(jù)在操作期間對使由風(fēng)扇生成的電磁干擾的信號衰減的要求來設(shè)計(jì)在波導(dǎo)的內(nèi)表面處的導(dǎo)電涂層的厚度。導(dǎo)電涂層的優(yōu)選材料是銅和鋁。通過將非金屬材料(例如塑性材料)用于波導(dǎo)并且通過將其涂覆有導(dǎo)電涂層，能夠顯著減少風(fēng)扇的重量，而同時能夠保持關(guān)于在操作期間包含由風(fēng)扇生成的電磁干擾的信號的有利性質(zhì)。

在一個實(shí)施例中，通過應(yīng)用依附到非金屬材料的導(dǎo)電涂料來制備導(dǎo)電涂層。在一個實(shí)施例中，導(dǎo)電涂層包括被附接到非金屬材料的導(dǎo)電箔。在一個實(shí)施例中，導(dǎo)電涂層包括復(fù)合材料，所述復(fù)合材料包括塑性材料和導(dǎo)電金屬或碳纖維。原則上，導(dǎo)電涂層可以包括對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言看起來適合的任何材料。

在本發(fā)明的另一方面中，如本文中所公開的空氣通風(fēng)設(shè)備中的任何的實(shí)施例或其組合與磁共振成像系統(tǒng)的掃描器單元一起被布置在射頻屏蔽室中，其中，至少一個通風(fēng)管道被連接到掃描器單元的至少一個空氣通風(fēng)入口端口。

在一個實(shí)施例中，波導(dǎo)被通電地耦合到射頻屏蔽室。用這種方式，波導(dǎo)具有限定的且穩(wěn)定的電位，并且防止了關(guān)于射頻屏蔽室的歸因于電容耦合的風(fēng)扇外殼的電位的偏移。在一個實(shí)施例中，射頻移位室被連接到地面。

在另一優(yōu)選實(shí)施例中，所述風(fēng)扇外殼包括至少一個射頻饋通，所述至少一個射頻饋通用于接收被配置用于向所述風(fēng)扇提供電力的至少一個電氣導(dǎo)線。射頻饋通的實(shí)施例對本領(lǐng)域技術(shù)人員是常見的。例如，射頻饋通可以包括電容，其功能是對于高頻率向電氣接地提供短路。用這種方式，能夠防止在操作期間由風(fēng)扇生成的電磁干擾的信號經(jīng)由電力導(dǎo)線的傳播。

在本發(fā)明的又一方面中，提供了一種磁共振成像系統(tǒng)，其包括掃描器單元，所述掃描器單元被配置用于采集來自感興趣的對象的磁共振圖像，其中，所述磁共振成像系統(tǒng)還包括本文中所公開的空氣通風(fēng)設(shè)備中的任何的實(shí)施例或其組合。

附圖說明

本發(fā)明的這些和其他方面將從下文描述的實(shí)施例變得顯而易見并參考下文描述的實(shí)施例得以闡述。然而，這樣的實(shí)施例不必表示本發(fā)明的完整范圍，并且為了解釋本發(fā)明的保護(hù)范圍，參考權(quán)利要求和本文。

在附圖中：

圖1示意性地圖示了與磁共振成像系統(tǒng)的掃描器單元一起布置在射頻屏蔽室中的根據(jù)本發(fā)明的空氣通風(fēng)設(shè)備。

附圖標(biāo)記列表

10 掃描器單元

12 檢查空間

14 空氣通風(fēng)進(jìn)氣口

16 射頻屏蔽室

18 電氣接地連接

20 銅接線柱

22 饋通

24 波導(dǎo)

26 銅箔

28 傳播方向

30 風(fēng)扇

32 電氣導(dǎo)線

34 風(fēng)扇外殼

36 進(jìn)氣口

38 排氣口

40 通風(fēng)管道

d 波導(dǎo)直徑

f_c 截止頻率

具體實(shí)施方式

圖1是根據(jù)本發(fā)明的空氣通風(fēng)設(shè)備的示意圖?？諝馔L(fēng)設(shè)備適于用于在磁共振成像系統(tǒng)中使用，并且與磁共振成像系統(tǒng)的掃描器單元10一起被布置在射頻屏蔽室16中，所述射頻屏蔽室被提供具有電氣接地連接18。掃描器單元10是普遍的膛式磁共振掃描器之一。檢查空間12被提供在掃描器單元磁體的膛內(nèi)以將感興趣的對象放置在其內(nèi)以用于采集磁共振圖像。掃描器單元10包括空氣通風(fēng)入口端口14，其用于接收來自空氣通風(fēng)設(shè)備的空氣?？諝馔L(fēng)入口端口14被連接到被布置在掃描器單元10內(nèi)的用于分布接收到的空氣的歧管(未示出)以，具體地被連接到檢查空間12并且被連接到掃描器單元10的梯度線圈(未示出)。

空氣通風(fēng)設(shè)備包括電機(jī)驅(qū)動風(fēng)扇30，所述電機(jī)驅(qū)動風(fēng)扇在操作期間生成形成發(fā)射譜的電磁干擾的信號。由發(fā)射譜的功率譜密度(用W^.Hz^-1/2表示)給定的最大容許幅度相關(guān)參數(shù)被預(yù)定義，其確保電磁干擾的信號將不干擾掃描器單元10的EMI-易感電子器件(未示出)。在達(dá)到或超過預(yù)定義最大容許功率譜密度處的發(fā)射譜的最大頻率位于大約1MHz。

另外，空氣通風(fēng)設(shè)備包括具有進(jìn)氣口36和排氣口38的風(fēng)扇外殼34。風(fēng)扇30被布置風(fēng)扇外殼34內(nèi)部、在進(jìn)氣口36與排氣口38之間，并且被配置為在活動操作狀態(tài)中通過進(jìn)氣口36進(jìn)氣并且朝向排氣口38傳送空氣。風(fēng)扇30被安裝在風(fēng)扇外殼34中，使得風(fēng)扇30不能夠被在風(fēng)扇外殼34內(nèi)從進(jìn)氣口36到排氣口38的方向上的空氣繞過。例如由波紋管式軟管形成的柔性通風(fēng)管道40被提供作為流體連接，其在準(zhǔn)備操作狀態(tài)中利用其一端被連接到排氣口38，并且利用其相對端被連接到磁共振成像系統(tǒng)的掃描器單元10的空氣通風(fēng)入口端口14。

風(fēng)扇外殼34被設(shè)計(jì)為波導(dǎo)24的終端開口片，其用于傳送電磁波。終端開口波導(dǎo)24的一端用作進(jìn)氣口36，并且終端開口波導(dǎo)24的相對端用作排氣口38。在被布置為垂直于電磁波的傳播方向28的平面中，波導(dǎo)24具有在傳播方向28上沿著其完全延伸的圓形的均勻橫截面區(qū)域。在圖1中，傳播方向28位于繪圖平面中。

波導(dǎo)24主要由非金屬材料(具體地為塑性材料)制成，并且因此是輕量級的。其整個內(nèi)表面是作為導(dǎo)電涂層的具有2mm厚度的銅箔26的銅包。導(dǎo)電涂層通過具有低電感的銅接線柱20被通電地耦合到射頻屏蔽室16，以便也對于巨大射頻可靠地向波導(dǎo)24提供接地電位。

風(fēng)扇外殼34被配備具有兩個射頻饋通22₁、22₂，其用于接收一個電氣導(dǎo)線32₁、32₂，其每個被配置用于向風(fēng)扇30提供電力。在風(fēng)扇外殼34處的射頻饋通22₁、22₂被通電地連接到銅箔26。以相同的方式，射頻屏蔽室16包括兩個射頻饋通22₃、22₄，其用于接收兩個電氣導(dǎo)線32₁、32₂。饋通22₃、22₄被通電地連接到射頻屏蔽室16。

波導(dǎo)24的均勻橫截面區(qū)域的圓形形狀具有200mm的直徑d。波導(dǎo)24的沿著傳播方向28的長度與波導(dǎo)24的垂直于傳播方向28的直徑的比率被設(shè)計(jì)為位于在2與10之間的范圍中，并且具體地大約為2.8。

對于圓形波導(dǎo)，通過以下公式給出能夠在波導(dǎo)24內(nèi)傳播的任何電磁波的最低頻率的截止頻率f_c：

其得到大約880MHz的波導(dǎo)24的截止頻率f_c。

因此波導(dǎo)24的截止頻率f_c遠(yuǎn)大于超過由功率譜密度形成的預(yù)定義幅度相關(guān)參數(shù)的發(fā)射譜的最大頻率(1MHz)。因此在操作期間由風(fēng)扇30生成的電磁干擾的信號在波導(dǎo)24的傳播方向28上被指數(shù)地衰減，并且當(dāng)退出波導(dǎo)24時，不能夠引起與掃描器單元10的EMI易感電子器件的任何不容許的干擾。

盡管已經(jīng)在附圖和前述描述中詳細(xì)說明并描述了本發(fā)明，這樣的圖示和描述被認(rèn)為是說明性或范例性的而非限制性的；本發(fā)明不限于所公開的實(shí)施例。通過研究附圖、說明書和權(quán)利要求書，本領(lǐng)域技術(shù)人員在實(shí)踐所主張的本發(fā)明時，能夠理解并實(shí)現(xiàn)對所公開實(shí)施例的其他變型。在權(quán)利要求中，“包括”一詞不排除其他元件或步驟，并且詞語“一”或“一個”不排除多個。在互不相同的從屬權(quán)利要求中記載的特定措施并不表示不能有利地使用這些措施的組合。在權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)被解釋為對范圍的限制。