磁共振辐射屏蔽和被屏蔽的主磁体制造技术

本发明专利技术提供一种辐射屏蔽(204)，特别是用于屏蔽磁共振成像系统(110)的主线圈(202)，其中，所述辐射屏蔽(204)包括用于容纳至少一个主线圈(202)的腔体(214)，其中，所述腔体(214)被形成于基本上彼此同心地布置的内圆柱形壁(206)、外圆柱形壁(208)以及将所述内圆柱壁(206)和所述外圆柱壁(208)互连的两个环形底壁(212)之间，其中，所述内圆柱形壁(206)、所述外圆柱形壁(208)和所述两个环形底壁(212)中的至少一个至少部分地被提供有外层(218)和面向所述腔体(214)的内层(216)，其中，所述内层(216)是包括碳纤维增强塑料的层，并且所述外层(216)是包括顺磁性或抗磁性的金属。本发明专利技术还提供一种被屏蔽的主磁体(200)，包括至少一个用于在磁共振成像系统(110)中生成静态主磁场的主线圈(200)，以及如上所述的辐射屏蔽(204)，其中，所述至少一个主线圈(202)被容纳在所述辐射屏蔽(204)的腔体(214)中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】磁共振辐射屏蔽和被屏蔽的主磁体
本专利技术涉及磁共振(MR)成像的领域。具体而言，本专利技术涉及磁共振成像系统的主磁体的辐射屏蔽的领域。
技术介绍
磁共振(MR)成像系统通常被用于检查患者，还一般地被称为感兴趣对象。为了检查感兴趣对象(通常是患者)的身体，使用磁共振成像(MRI)系统，不同的磁场，其关于它们的时间和空间特性尽可能精确地针对彼此调谐，被辐射到感兴趣对象。因此，待检查的对象的身体组织的核自旋被静态主磁场B0对齐。强大的主磁体产生强大的静态主磁场B0，其通常具有1.5特斯拉或3特斯拉的磁场强度，在一些实施例中具有大于3特斯拉的磁场强度。感兴趣对象的原子核的核自旋由磁射频激励脉冲B1(x,y,z,t)激发，其经由射频天线和/或局部线圈布置而被辐射到原子核中。更进一步地，生成高频激励脉冲并将其引导到射频天线。MRI系统还包括梯度线圈，利用梯度线圈，在用于选择性切片激励的测量和用于测量信号的空间编码期间，辐射磁梯度场BG(x,y,z,t)。由待检查的对象中的原子核的受激核自旋发射的信号至少由RF接收线圈接收、放大、进一步处理和数字化。记录的测量数据被数字化并作为复数值存储在k空间矩阵中。可以通过例如多维傅立叶变换从包含复数值的k空间矩阵重建关联的MR图像。在MR成像中，弛豫信号暴露于梯度磁场，以使得结果的共振局部化。弛豫信号被接收并重建成一维或多维图像。此外，在MR谱系统中，进一步评估关于在共振信号的频率分量中承载的组织的组成的信息以获得额外的信息。主磁体包括一组主线圈，通常是超导磁体线圈，其必须保持在非常低的温度以实现超导。因此，主线圈安装在作为低温容器的辐射屏蔽内。为了使主线圈保持在超导温度，主线圈与液态致冷剂接触。致冷剂通常被提供为具有低沸点温度的液体，例如在氦气的情况下沸点温度为约4.2K。辐射屏蔽的冷却由低温泵执行，该低温泵通过其表面上的一个或多个点处的热导体连接。除了主线圈之外，主磁体通常包括有源屏蔽线圈，其定位于辐射屏蔽内并且在主线圈的同轴外，并且在与主线圈相反的方向上电连接。典型的辐射屏蔽由铝制成，其用作热辐射的反射器。然而，铝是一种相当昂贵的材料，并且预期价格未来会上涨。在现有技术的主磁体中，辐射屏蔽的铝具有大约～200kg的重量，使得辐射屏蔽显著地贡献于MR成像系统的系统重量。辐射屏蔽的铝的另一个缺点是铝具有大的热负载，这增加了MR成像系统的冷却时间。此外，由铝制成的辐射屏蔽易受由梯度切换引起的涡电流的影响。因此，切换梯度线圈在辐射屏蔽的金属中感生涡电流，这会引起耗散并触发机械振动。此外，在淬火期间由主磁场引起的涡电流导致高机械力和应力，因此需要坚固的机械设计。这使得主磁体的设计更加复杂，沉重且昂贵。此外，涡电流创建磁场，其可能影响MR成像系统的图像质量。为了减少良好导电的辐射屏蔽(例如由铝制成的辐射屏蔽)中的涡电流，需要良好屏蔽的梯度线圈，其使得梯度线圈昂贵并且增加了梯度线圈的重量和复杂性，从而进一步增加了MR成像系统的总体重量。国际申请WO2015/074809公开了一种铝或铜的辐射屏蔽。提供干摩擦区域以抑制由于梯度切换而引起的机械振动。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种辐射屏蔽，特别是用于屏蔽磁共振成像系统的主线圈，包括至少一个主线圈的被屏蔽的主磁体，磁共振成像系统和用于产生辐射屏蔽的方法，其克服了上述缺点中的至少一些。具体而言，本专利技术的一个目的是提供一种辐射屏蔽，特别是用于屏蔽磁共振成像系统的主线圈，包括至少一个主线圈的被屏蔽的主线圈，磁共振成像系统，和用于产生辐射屏蔽的方法，其使得能够改善磁共振成像系统的图像质量并减轻重量，同时增强和便于主线圈的冷却。该目的通过辐射屏蔽来实现，特别是用于屏蔽磁共振成像系统的主线圈，其中，辐射屏蔽包括用于容纳至少一个主线圈的腔体，其中，所述腔体被形成于基本上彼此同心地布置的内圆柱形壁和外部圆柱形壁以及将所述内圆柱壁和所述外圆柱壁互连的两个环形底壁之间，其中，所述内圆柱形壁、所述外圆柱形壁和所述两个环形底壁中的至少一个至少部分地被提供有外层和面向所述腔体的内层，其中，所述内层是包含碳纤维增强塑料的层，并且所述外层包括顺磁性或抗磁性的金属。该目的还通过一种被屏蔽的主磁体来实现，所述主磁体包括至少一个用于在磁共振成像系统中产生静态主磁场的主线圈，以及如上所述的辐射屏蔽，其中，所述至少一个主线圈被容纳在所述辐射屏蔽的腔体中。该目的还通过包括如上所述的被屏蔽的主磁体的磁共振成像系统来实现。该目的还通过一种用于产生辐射屏蔽的方法来实现，特别是用于屏蔽磁共振成像系统的主线圈，包括以下步骤：提供用于容纳至少一个主线圈的腔体，其中，所述腔被形成于基本上彼此同心设置内部圆柱形壁和外圆柱形壁以及将所述内圆柱形壁和所述外圆柱形壁连接两个环形底壁之间，并且所述内圆柱形壁、所述外圆柱形壁和所述两个环形底壁中的至少一个被至少部分地被提供有外层以及面向所述腔体的内层，其中，所述内圆柱形壁、所述外圆柱形壁和所述两个环形底壁中的至少一个被至少部分地提供有面向所述腔体的所述内层的步骤包括用碳纤维增强塑料提供所述内层的步骤，并且所述内圆柱形壁、所述外圆柱形壁和所述两个环形底壁中的至少一个被至少部分地提供有所述外层的步骤包括用顺磁性或抗磁性的金属提供所述外层的步骤。本专利技术的基本思想是提供一种辐射屏蔽，特别是用于磁共振(MR)成像系统的主线圈，包括至少一个主线圈的被屏蔽的主磁体，包括上述被屏蔽的主磁体的磁共振成像系统以及用于产生辐射屏蔽的方法，其中，所述辐射屏蔽具有双层设置，其中，所述内层包括碳纤维增强塑料，并且所述外层包括顺磁性或反磁性的金属。因此，所述辐射屏蔽是基于碳纤维技术的。一方面，碳纤维增强塑料(CFRP)具有类似于例如铝的导热性，其便于被提供在辐射屏蔽内的主线圈的冷却。辐射屏蔽内的热传递基本上由CFRP的特性限定。另一方面，CFRP材料是不良电导体，其固有地减少了涡电流的发生。碳纤维增强塑料提供高的比模量和强度。因此，包括CFRP的内层使得能够提供高刚度和低重量的辐射屏蔽，从而可以减小辐射屏蔽的总体重量，从而减小整个MR成像系统的总重量。此外，CFRP的电导率相当低，特别是与当前在辐射屏蔽中使用的铝相比。因此，内层不承载显著的涡电流。此外，CFRP的使用使得辐射屏蔽的内层的制造过程在机械设计中具有增加的灵活性。CFRP在制造过程中的应用是简单的。因此，碳纤维复合材料，即CFRP，提供了高的各向异性的导热性、低的各向异性的导电性、低重量和高机械强度的组合。优选地，所述内层包括多层CFRP。不同的层使得能够容易地制造内层以及内层的形状简单的调整。此外，可以基于辐射屏蔽的内层的不同层来控制机械强度和散热。由具有顺磁性或反磁性的金属制成的外层以与例如由铝制成的传统辐射屏蔽的表面相同的方式提供对热辐射的良好反射率。涡电流的出现限制到外层，使得可以减少基于辐射屏蔽中的涡电流的出现的磁场的影响。外层使用的金属实现良好的热反射以及与内层的良好热耦合。金属通常在热辐射的整个光谱范围内提供对热的良好反射。顺磁性和抗磁性通常是合适的，仅排除铁之类的铁磁性金属，因为铁磁性材料对MR成像系统的磁场的影响通常是不确定的。总体地，可以减少由于切换梯度线圈而在辐射屏蔽中出现涡电流，从而可以减少本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种辐射屏蔽(204)，特别是用于屏蔽磁共振成像系统(110)的主线圈(202)，其中，所述辐射屏蔽(204)包括用于容纳至少一个主线圈(202)的腔体(214)，其中，所述腔体(214)被形成于基本上彼此同心地布置的内圆柱壁(206)、外圆柱壁(208)以及将所述内圆柱壁(206)和所述外圆柱壁(208)互连的两个环形底壁(212)之间，其中，所述内圆柱形壁(206)、所述外圆柱形壁(208)和所述两个环形底壁(212)中的至少一个至少部分地被提供有外层(218)和面向所述腔体(214)的内层(216)，其中，所述内层(216)是包括碳纤维增强塑料的层，并且所述外层(218)是包括顺磁性或抗磁性的金属。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.25 EP 16166777.91.一种辐射屏蔽(204)，特别是用于屏蔽磁共振成像系统(110)的主线圈(202)，其中，所述辐射屏蔽(204)包括用于容纳至少一个主线圈(202)的腔体(214)，其中，所述腔体(214)被形成于基本上彼此同心地布置的内圆柱壁(206)、外圆柱壁(208)以及将所述内圆柱壁(206)和所述外圆柱壁(208)互连的两个环形底壁(212)之间，其中，所述内圆柱形壁(206)、所述外圆柱形壁(208)和所述两个环形底壁(212)中的至少一个至少部分地被提供有外层(218)和面向所述腔体(214)的内层(216)，其中，所述内层(216)是包括碳纤维增强塑料的层，并且所述外层(218)是包括顺磁性或抗磁性的金属。2.根据权利要求1所述的辐射屏蔽(204)，其中，所述内层(216)的所述碳纤维增强塑料的纤维共同在一个方向上对齐。3.根据前述权利要求1或2中的任一项所述的辐射屏蔽(204)，其中，所述内圆柱形壁(206)和所述外圆柱形壁(208)中的至少一个至少部分地被提供有外层(218)和面向所述腔体(214)的内层(216)，并且所述内层(216)的所述碳纤维增强塑料的所述纤维共同在相应的内圆柱壁(206)和所述外圆柱壁(208)的轴向方向(210)上对齐。4.根据前述权利要求1至3中的任一项所述的辐射屏蔽(204)，其中，所述外层(218)被提供为所述内层(216)上的涂层。5.根据权利要求4所述的辐射屏蔽(204)，其中，所述外层(218)是溅射在所述内层(216)上的层。6.根据前述权利要求1至5中的任一项所述的辐射屏蔽(204)，其中，所述外层(218)是由铝或包括铝的合金制成的层。7.根据前述权利要求1至6中的任一项所述的辐射屏蔽(204)，其中，所述外层(218)是具有小于1mm的厚度的层，优选地是具有小于100μm的厚度的层，更优选地是具有小于20μm的厚度的层。8.根据前述权利要求1至7中的任一项所述的辐射屏蔽(204)，其中，所述内层(216)是具有小于10mm的厚度的层，优选地是具有小于5mm厚度的层，更优选地是具有小于3mm厚度的层。9.根据前述权利要求1至8中的任一项所述的辐射屏蔽(204)，其中，所述外层(218)被提供有狭缝(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·E·阿姆托尔，C·洛斯勒，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL