[发明专利]一种开放式磁共振成像超导磁体及核磁共振医疗成像设备

说明书

本发明的一种开放式磁共振成像超导磁体及核磁共振医疗成像设备，超导磁体由超导主磁场线圈、内插匀场磁体、超导屏蔽线圈、抗电磁干扰线圈、第一低温容器、第二低温容器、液氮管路、液氮制冷机以及装置外壳组成，主磁场线圈所产生的磁场和内插匀场磁体的磁场叠加，在中心球形区域内产生均匀磁场，所述的超导屏蔽线圈通反向电流，产生与主磁场相反磁场，补偿环境的杂散场，所述的抗电磁干扰线圈由两级同轴且关于中心对称的亥姆霍兹超导线圈组构成，保持中心区域内磁场不受外界磁场干扰，本发明可同时实现人体的站立和卧式检查，满足不同患者的检查需求；采用抗电磁干扰线圈设计，具有内部磁场稳定性高、能耗小的特点。

技术领域

本发明涉及超导磁体的技术领域，具体涉及一种开放式磁共振成像超导磁体及核磁共振医疗成像设备。

背景技术

超导磁体是核磁共振医疗成像设备的元件之一，其主要作用是在大的空间内实现高均匀度磁场。现有的磁共振成像超导磁体结构多为隧道形，由多个圆柱形的超导线圈同轴放置形成，可以在50cm均匀区球域空间（均匀区球域空间，DSV）范围内磁场不均匀度小于10ppm（ppm，百万分之一）。但是隧道式的超导磁体结构开放性差，部分幽闭恐惧症患者在检查时容易产生抗拒心理。因此近年来不断有新型的磁体结构出现，如短腔磁体结构，市场上量产的1.5T短腔磁共振成像超导磁体长度仅为1.5米。为满足DSV内不均匀度的要求，该结构难以继续缩短尺寸，同时现有的制作技术难以利用第一代超导体NbTi材料实现更短腔体，因此需要发明新的技术和方法来克服上述问题，在其他相关核磁共振领域也能有多方面的应用。

中国专利CN 102360691A提出了一种开放式核磁共振磁体系统，包括上下2个超导磁体主线圈和铁轭进行磁场屏蔽，铁轭的重量、尺寸大，没有其他超导线圈；中国专利CN102360690A 提出了一种自屏蔽开放式超导磁体的线圈结构，包括三个主线圈，一个匀场线圈和最外层的屏蔽线圈，没有调整线圈以及抗电磁干扰线圈。

采用超导线圈的开放式磁共振成像磁体的主要难题是：实现较高的磁场均匀度和造价偏高。对于隧道式超导磁体结构，为保证DSV的磁场均匀度，往往需要非常多的匀场线圈，线圈设计难度大且结构复杂。对于采用被动屏蔽的开放式超导磁体结构而言，加入铁磁屏蔽后磁体系统过于庞大，不利于设备的调整移动，因此需要发明新的磁体结构来克服上述问题。

发明内容

为了克服目前核磁共振磁体结构尺寸大、检查环境封闭的缺点，本发明提出一种开放式的超导磁体结构具有较大的开放空间和磁场抗干扰能力强等优点，适用于医疗诊断。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种开放式磁共振成像超导磁体，包括超导主磁场线圈、内插匀场磁体、超导屏蔽线圈、抗电磁干扰线圈、第一低温容器、第二低温容器、液氮管路、液氮制冷机以及装置外壳所述的内插匀场磁体插入超导主磁场线圈内部，且和超导主磁场线圈同轴；所述的超导主磁场线圈所产生的磁场和内插匀场磁体的磁场叠加，在中心球形区域内产生均匀磁场；所述内插匀场磁体通过支撑结构支撑固定；所述的支撑结构和第一低温容器之间放置环氧树脂垫板，同时匀场磁体间留有空隙形成磁阻，从而让匀场磁体间产生相互作用力，以此抵消超导线圈与匀场磁体之间的相互作用力；所述的超导屏蔽线圈通反向电流，产生与主磁场相反的磁场，补偿主磁场对外的杂散场；超导屏蔽线圈和超导主磁场线圈均放置在第一低温容器中；所述抗电磁干扰线圈放置在第二低温容器中；所述超导主磁场线圈、内插匀场磁体、超导屏蔽线圈、抗电磁干扰线圈同心；所述液氮管路连接第一低温容器和第二低温容器构成液氮循环回路，中间设有截止阀保证液氮最先充满第一低温容器；所述的液氮制冷机设置于第二低温容器上部。

作为优选，所述的超导主磁场线圈由一对关于中心对称的超导线圈组成，以双饼堆叠的方式形成并通以同向电流，超导主磁场线圈的材料为第二代高温超导铋系BSCCO或者钇系YBCO带材。