磁場勻化系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及超導磁體系統，特別涉及一種對超導磁體產生的磁場進行勻化的系統和方法。
【背景技術】
[0002]至少一些已知的磁共振成像系統采用主磁體(例如超導線圈)沿著被成像物體(例如，患者)所放置的區域產生主磁場。該主磁場通常被期望在時間和空間維度上維持均勻，并且，為了獲取待成像物體高質量的圖像，由該主磁體或者超導線圈產生的主磁場通常需要具有足夠高的磁場強度，而高強度磁場通常需要使用冷卻機制將該主磁體或者超導線圈冷卻到極低的溫度來實現。在磁共振掃描過程中，該磁共振成像系統的超導線圈通常工作在能夠取得合適成像質量的工作溫度，并且該工作溫度被實時的監控，以避免該實際的工作溫度超過失超溫度，在此所謂的失超溫度是指超導線圈失去超導特性或者進入正常的電阻狀態。通常，該失超溫度高于或者暖于超導線圈的工作溫度，也即其限定了超導線圈的上限工作溫度。進一步，該超導線圈還存下限工作溫度，其為極低的溫度，該低溫極限受限于低溫冷卻系統的特性。從冷卻效率角度來看，該超導線圈的下限溫度趨近于與該工作溫度相近。
[0003]當超導線圈的溫度跌落到臨界溫度之下時，超導線圈進入超導態，并且可以攜帶大電流，從而可以產生高強度的磁場。在外接電源被關閉或者移除之前，該高強度磁場可以通過超導開關維持。然而，當主磁體或者超導線圈在變化溫度的環境下工作時，存在所謂的主磁場漂移和或諧波磁場漂移現象。傳統的解決方案是使用閉環溫度控制系統來監控并控制超導線圈的溫度。
[0004]但是，仍有必要提供一種新的或者改進的解決方案來在變化溫度環境中對主磁場進行勻化。
【發明內容】
[0005]本發明的一個方面在于提供一種磁共振成像系統。該磁共振成像系統包括被配置成產生主磁場的多個超導線圈，承載該多個超導線圈的主線圈承載件，以及與該多個超導線圈熱連接的多個冷卻管道。該多個冷卻管道可以被填充用于冷卻該多個超導線圈的冷卻劑。該磁共振成像系統被配置成暫時地將該多個超導線圈的溫度提升至退火溫度，該退火溫度高于該多個超導線圈的工作溫度但低于失超溫度，該磁共振成像系統系統還被配置成降低該多個超導線圈的溫度，并執行磁共振掃描序列，使得該多個超導線圈產生的該主磁場被勻化。
[0006]本發明的另一個方面在于提供一種系統。該系統包括被配置成產生磁場的至少一個超導線圈；以及被設置成與該至少一個超導線圈熱連接的冷卻組件，該冷卻組件并被配置成冷卻該至少一個超導線圈。其中，該系統被配置成:在該系統執行一個或者多個正常操作之前臨時地將該至少一個超導線圈的溫度加熱至退火溫度，以及在該系統執行一個或者多個正常操作時將該至少一個超導線圈的溫度降低并維持在該退火溫度以下。
[0007]本發明的再一個方面在于提供一種操作磁共振成像系統的方法。該方法至少包括如下步驟:對該磁共振成像系統的多個超導線圈勵磁；加熱該多個超導線圈，以暫時地將該多個超導線圈溫度提升至退火溫度；將該多個超導線圈的溫度從該退火溫度降低至工作溫度；以及在該磁共振成像系統系統執行正常的掃描序列時，在該工作溫度操作該多個超導線圈，其中該退火溫度低于該多個超導線圈的失超溫度但高于該工作溫度。
[0008]本發明的磁共振成像系統以及操作磁共振成像系統的方法，通過在執行正常的磁共振掃描序列之前將超導線圈的溫度暫時地提升至退火溫度，并且在執行正常的磁共振掃描序列時，維持超導線圈的溫度在該退火溫度之下，從而可以使超導線圈產生的主磁場被勻化。
【附圖說明】
[0009]通過結合附圖對于本發明的實施方式進行描述，可以更好地理解本發明，在附圖中:
[0010]圖1所示為本發明成像系統的一種實施方式的模塊示意圖；
[0011]圖2所示為磁共振成像系統的一種實施方式的部分剖面示意圖；
[0012]圖3所示為主線圈在不同溫度范圍內工作對應的主磁場強度隨時間變化的示意圖；
[0013]圖4所示為磁共振成像系統的另一種實施方式的部分剖面示意圖；
[0014]圖5所示為磁共振成像系統的另一種實施方式的部分剖面示意圖；
[0015]圖6所示為磁共振成像系統的另一種實施方式的部分剖面示意圖；
[0016]圖7所示為磁共振成像系統的另一種實施方式的部分剖面示意圖；
[0017]圖8所示為磁共振成像系統的另一種實施方式的部分剖面示意圖；
[0018]圖9所示為磁共振成像系統的另一種實施方式的部分剖面示意圖；
[0019]圖10所示為施加不同勵磁電壓至圖9所示的磁共振成像系統中的主磁體超導線圈所產生的溫度隨時間變化的示意圖；
[0020]圖11所示為干法(dry-type)磁共振成像系統的一種實施方式的部分剖面示意圖；
[0021]圖12所示為磁共振成像系統的另一種實施方式的部分剖面示意圖；
[0022]圖13所示為磁共振成像系統的另一種實施方式的部分剖面示意圖；以及
[0023]圖14所示為操作磁共振成像系統的一種實施方式中的流程圖。
【具體實施方式】
[0024]概括而言，本發明揭示的實施方式與成像系統(例如，磁共振成像系統)相關，并且，該磁共振成像系統被設置成在執行正常的磁共振掃描序列時，對在一定溫度范圍內工作的主磁體產生的主磁場進行勻化(stabilize)。在本發明揭示的【具體實施方式】中，在對待成像物體(例如，患者)執行一個或者多個正常的磁共振掃描序列(MRI scanningoperat1n)之前，可以采用一種或者多種溫升手段，將磁共振成像系統中的主磁體或者超導線圈的溫度暫時地提升至退火溫度，例如，從極低的溫度提升至退火溫度。在一種實施方式中，該磁共振成像系統被配置成使得該退火溫度被設置成比執行一個或者多個正常的磁共振掃描序列時的溫度要高。在此所述的一種溫升手段為將磁共振成像系統中的制冷機冷卻頭關閉一段時間，使得該超導線圈的溫度可以被提升至該退火溫度。另一種溫升手段為使用一個或者多個加熱器，并且該加熱器與一個或者多個元件(例如，制冷機冷卻頭，冷凝器，冷卻管道，線圈承載件，熱輻射屏蔽件等)進行熱連接，從而可以用來加熱超導線圈。再一種溫升手段為增加作用至超導線圈的勵磁電壓的數值，以便于將該超導線圈的溫度提升至該退火溫度。在一些實施方式中，在此所述的溫升手段中的兩種或者兩種以上，可以結合在一起使用，以便于將該超導線圈的溫度更快地提升至該退火溫度。
[0025]將該超導線圈的溫度提升至該退火溫度的一個有益技術效果是在該磁共振成像系統執行一個或者多個正常的磁共振掃描序列時，超導線圈產生的主磁場可以被勻化或者主磁場漂移現象被減輕。此外，由該超導線圈產生的諧波磁場也可以被勻化或者諧波磁場漂移現象也可以被減輕。進一步，在超導線圈工作在該退火溫度之下，即便超導線圈溫度在一定范圍內波動，所獲得的待成像物體仍然具有較佳的品質。
[0026]首先，請參閱圖1，其所示為本發明成像系統10的一種實施方式的模塊示意圖。該成像系統10被特別實施為一種磁共振成像系統，以獲取人體等待成像物體內部的解剖圖像(anatomical images)。在其他實施方式中，該成像系統10也可以被用來對非人體組織進行成像，或者也可以被用于其他的光譜分析領域。在下文描述中，成像系統10被稱為磁共振成像系統10。
[0027]磁共振成像系統10的操作可以通過操作員控制臺12進行控制，操作員控制臺12包括鍵盤或其它輸入設備13、控制面板14和顯示器16。控制臺12通過鏈路18與計算機系統20通信，并提供接口供操作員用來下達磁共振掃描序列，顯示所得圖像，對圖像執行圖像處理，以及將數據和圖像存檔。輸入設備13可以包括鼠標、操縱桿、鍵盤、軌跡球、觸摸屏、光棒、語音控制設備或任何類似或等效的輸入設備，并且可用于交互式幾何規定(interactive geometry prescript1n)。
[0028]計算機系統20包括多個模塊，這些模塊通過例如背板20A提供的電和/或數據連接彼此通信。數據連接可以是有線通信鏈路或者無線通信鏈路等。計算機系統20包括圖像處理器模塊22、中央處理器模塊24和存儲器模塊26。存儲器模塊26可以包括用于存儲圖像數據陣列的幀緩沖器。存儲器模塊26包括但不限于隨機訪問存儲器，只讀存儲器，電可擦只讀存儲器，閃存存儲器，或者其他技術的存儲器，光盤只讀存儲器，數字化光盤存儲器，或者其他形式的光學存儲器，磁帶盒，磁帶，磁碟，或者其他形式的磁性存儲器，以及任何其他形式的可以被用來存儲存儲圖像數據陣列的存儲介質。在替換的實施方式中，圖像處理器模塊22可以由中央處理器模塊24上運行的圖像處理功能進行替代。計算機系統20可以連接到檔案媒體設備、永久或備份存儲器存儲設備或網絡。計算機系統20還可通過鏈路34與獨立的系統控制計算機32進行通信。
[0029]在一種實施方式中，系統控制計算機32包括經由電和/或數據連接32A相互通信的一組模塊。數據連接32A可以是有線鏈路或者無線通信鏈路等。在可替換的實施方式中，計算機系統20和系統控制計算機32的模塊可以在相同的計算機系統或多個計算機系統上實現。系統控制計算機32的模塊包括中央處理器模塊36和通過通信鏈路40連接到操作員控制臺12的脈沖發生器模塊38。在一種實施方式中，該中央處理器模塊36包括一個或者多個處理器。
[0030]在一種實施方式中，脈沖發生器模塊38可以集成到掃描儀設備(如共振組件52)中。系統控制計算機32通過鏈路40接收來自操作員的指示將執行掃描序列的命令。脈沖發生器模塊38通過發送描述將產生的射頻脈沖和脈沖序列的時序、強度和形狀以及數據采集窗的定時和長度的指令、命令和/或請求來操作放出(即，執行)期望的脈沖序列的系統部件。脈沖發生器模塊38連接到梯度放大器系統42，并產生稱為梯度波形的數據，這些梯度波形控制將在掃描期間使用的梯度脈沖的時序和形狀。
[0031 ] 在一種實施方式中，脈沖發生器模塊38還可從生理采集控制器44接收患者數據，生理采集控制器44從連接到患者的多個不同傳感器接收信號，例如來自附著到患者的電極的心電圖信號。脈沖生成器模塊38連接到掃描室接口電路46，掃描室接口電路46從