在開式mr裝置中的噪聲抑制的製作方法

2023-04-26 02:15:36

專利名稱：在開式mr裝置中的噪聲抑制的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種MR裝置，其具有開式檢查容積，以便於也可從側面接近檢查容積；具有主線圈設備，用於產生被放置在檢查容積的兩個相對側上面的主磁場；具有用於激勵質子進動的至少一個高頻線圈設備；以及具有被放置在檢查容積相對側上面的至少一個兩段梯度線圈，用於質子進動激勵的位置編碼。
背景技術：
主線圈設備要被理解成意味著傳統的線圈設備以及超導線圈設備，所述超導線圈被冷卻到低溫，且其熱絕緣的外殼在下面也被稱為致冷器。
在典型的磁共振成像方法的範圍內，藉助於例如1.5特斯拉(Tesla)的強靜止磁場，質子的磁矩被排列在一個空間方向上。單獨質子藉助於短電磁、高頻脈衝被激勵以產生進動，且然後根據外部的強磁場再次自我排列。關於這一點，尤其地，激勵和馳豫的次數以及進動的頻率是組織相關的，並且在測量的範圍內與激勵的位置編碼一道提供有關各種組織的空間設置信息。位置編碼利用進動激勵的位置相關的頻率和相位並且藉助於被測量MR信號的傅立葉變換使得出有關相應發射位置的結論成為可能。
用於質子進動激勵的線圈通常位於由剩餘線圈所環繞的檢查空間中。
已知MR裝置的檢查容積通常被設計成圓筒管，患者從軸端被引入到所述圓筒管內。在傳統的MR裝置中，檢查期間封閉的且狹窄的條件給許多患者帶來令人不愉快且不舒服的感覺以及給一些患者幽閉恐怖症型的反應。為此，最新的研究志在提供一種開式MR裝置。患者躺在包含線圈或磁設備的檢查臺上，所述線圈和磁設備與大約離臺頂半米遠處的頂部上段內的線圈設備或磁設備相互作用。支持區域及頂部上段作為整體部件具有用於排列質子而提供的主磁體，用於位置編碼而提供的梯度線圈以及用於激勵的高頻線圈。
強磁場在各個線圈及磁體下面產生必須要加以支持的強力。除了所述靜力以外，也出現動態變化的力且這些可引起嚴重的振蕩及高的噪聲水平。由於封閉MR裝置的複合管在開式型中是不必要的，所以支持高的靜態及動態力尤其成問題。
在現有技術中，藉助於在指向檢查容積方向的主線圈設備表面上的適宜附著元件，梯度線圈通常被以平面配置安裝。在操作期間動態地出現的洛倫茲(Lorentz)力導致在這種附著類型中的高振蕩水平，因為梯度線圈因它們附著到主線圈或其外殼上引起整個MR裝置振動。尤其地關於這一點，由通常被使用且被形成真空室的外殼所圍繞的致冷器的振蕩激勵產生高的噪聲水平。在外殼設計中的主要重點通常是避免熱橋，為此外殼對振蕩極為敏感。振蕩不僅負面地影響患者的健康狀態，而且它們還損害磁場的質量，其伴隨著圖像質量的嚴重損失。

發明內容
源於現有技術的所述缺陷及問題，本發明的目的是提供一種開式MR裝置，其具有側向可接近性且甚至在高的磁場強度和快速切換序列下具有僅非常低的振蕩水平和低噪聲發射。
根據本發明，通過在開頭所提到類型的MR裝置則獲得所述目的，其中在檢查容積至少一側上中央凹進部分通過主線圈設備從檢查容積延伸，並且在所述凹進部分中支撐元件被放置，梯度線圈設備被排他地附著到所述支撐元件面對檢查容積的那側。
根據本發明的梯度線圈設備的附著的決定性優點在於主線圈設備的極其深遠影響的機械去耦。因此，主線圈設備可以不再通過梯度線圈設備的振蕩和振動被激勵而振蕩。因而MR裝置的操作顯著地變得安靜，其有利於待檢查患者的健康狀態並且降低患者幽閉恐怖症狀態的危險。
此外，根據本發明的MR裝置的低振蕩水平還具有這樣的優點，即可以產生用於成像所需要的沒有幹擾且高質量的磁場，其改善了開式MR裝置的圖像質量。
本發明有利的進一步開發實現了支撐元件被設計成柱狀物。在這種情況下，便利地是將梯度線圈設備附著到面對檢查容積的支撐元件的軸端上。支撐元件的柱狀物型設計與主線圈設備的內部結構和主線圈設備內中央凹進部分的設置相配合，因為在中央凹進部分區域中主磁場的形成並沒有必要需要主線圈設備的部件。
有利地，在這種情況下支撐元件貫穿主線圈設備的全部長度而延伸並且或者被附著到堅固的支持框架上或被附著到中央凹進部分中的主線圈設備上。如果支撐元件被附著在主線圈設備的中央凹進部分中，那麼如果主線圈設備或主線圈設備的外殼被適當地加強及加固或主線圈設備的外殼被連到支撐元件上的接合加以加強，則是便利的。如果主線圈設備被由例如鋼製成的外殼所環繞，則藉助於中央凹進部分的形成以及外殼到中央凹進部分的連續，外殼的剛性得到增加。增加的剛性帶來對振蕩激勵的較低敏感性。
如果支撐元件被設計成錐形柱狀物且支撐元件的較寬端被附著到外部支持框架上，則梯度線圈設備的附著變得對振蕩尤其魯棒且具有免疫力。因此使柱狀物的阻力矩優化地適合於出現的撓矩負荷。
為了進一步降低振蕩水平及噪聲的形成，如果壓電或液壓激勵器位於支撐元件和梯度線圈設備之間則是有利的，藉助於所述激勵器振蕩水平可以被有效地加以控制。
取決於相應操作狀態的激勵器的激勵使補償出現的大部分振蕩成為可能。在這一點上，通過事先藉助於仿真或通過實驗優化激勵器的激勵頻率，各種操作條件可以事先被匹配於最佳的振蕩性能。在這種情況下，激勵器還可被提供在朝向離開梯度線圈設備的支撐元件一端處，例如在支撐元件與堅固的支持框架或主線圈設備之間。
本發明有利的進一步研究用於激勵器作為梯度線圈設備中線圈電流的函數被激勵。在這一點上，便利地是作為針對單獨的空間方向被適當加權的梯度線圈設備中電流和的函數，配置單獨的激勵器的相應位置。
尤其地，在主線圈設備的外殼是由金屬或鋼製成的情況下，如果梯度線圈設備的至少一部分雜散場，但優選地整個雜散場被屏蔽線圈有源地屏蔽，則是便利的。在這種情況下，屏蔽線圈優選地被構造成梯度線圈設備的整體部件。通過這種方法，可以避免由於磁場所產生的洛倫茲力而導致的主線圈設備外殼的激勵。
本發明有利的進一步研究在於至少一個空間方向的梯度線圈被共同地附著到支持框架上。在這種情況下，如果支持框架沒有到主線圈設備的直接機械耦合則是便利的。通過這種方法，主線圈設備保持不受來自梯度線圈設備的機械振蕩激勵的影響並且圖像質量以及噪聲水平被決定性地提高。
根據本發明MR裝置的同等廉價且壽命長且魯棒的設計打算阻尼元件被放置在支撐元件與主線圈設備之間的凹進部分中。彈性測量材料的圓柱形或環形三維造型可例如作為阻尼元件被提供。
尤其地，如果支撐元件被附著在主線圈設備的中央凹進部分中，則便利地是如果主線圈設備在中央凹進部分區域內是加強型設計。例如，主線圈設備外殼的加肋或加強所述凹進部分的套可起到加強的作用。


從此後所說明的實施例本發明的這些及其它方面是顯然的且參考所述實施例將被加以闡述。
在附圖中圖1至3中示出穿過MR裝置的橫斷面，所述MR裝置具有藉助於在主線圈設備外殼上支撐元件的根據本發明的梯度線圈設備的附著，圖4示出穿過具有被附著到根據本發明支撐元件的梯度線圈的MR裝置較低部分的橫斷面，所述支撐元件被附著到主線圈設備的外殼上，圖5至7示出具有根據本發明的支撐元件的MR裝置，所述支撐元件上面被附著著梯度線圈且其被安裝在外部支持平面上面。
具體實施例方式
在圖1至7的每個圖中，MR裝置1被整體地由參考符號1來指示。MR裝置1的基本部件是兩個被耦合的致冷器3，其每個容納具有產生所需要磁場的各種線圈2a的主線圈設備2。出於排列質子的目的，單獨線圈2a被提供用於產生在最大可能的範圍上是恆定的強有力磁場，並且藉助於致冷器3被冷卻到適合於超導的溫度。致冷器3的每個被外殼8所環繞。位於致冷器3的內部且在每種情況下相鄰於外殼壁的是真空室3a，其起到熱隔離在低溫下操作的主線圈設備2的作用。
鄰接檢查容積6的梯度線圈設備4產生局部可變化的磁場用於質子激勵的位置編碼，並且高頻線圈設備5提供質子進動的激勵。兩個主線圈設備2位於從側面可進入的檢查容積6的底下。兩個主線圈設備2的每個具有中央凹進部分7，其總體上垂直地穿過整個主線圈設備2而延伸。主線圈設備2的每個位於致冷器3的外殼8內，在每種情況下它呈環狀地圍繞中央凹進部分。位於上方和下方的每個中央凹進部分中的是相應的支撐元件9。
在檢查容積6的最近鄰處，平直設計的高頻線圈設備5位於每次的檢查容積6和中央凹進部分7之間。最近鄰於每個高頻線圈設備5而放置的是梯度線圈設備4，其是平直設計用於使表面指向檢查容積6的方向以及是成圓錐形設計用於使表面指向離開檢查容積6。為了匹配梯度線圈設備4的圓錐形形狀，致冷器3的外殼8在中央凹進部分7進入檢查容積6的開孔處也是圓錐形設計。
主線圈設備2或環繞致冷器3的外殼8在每種情況下是由大約8mm厚的鋼板製造，其確保適合的堅固性用於吸收真空負荷。
梯度線圈設備4的每個被附著到位於中央凹進部分7中的支撐元件9上。
在圖1中所示的示範性實施例中，支撐元件9被設計成柱狀物且藉助於阻尼元件10被安裝在致冷器3的外殼8上。所述安裝排他地發生在剛性得到增加的致冷器3外殼8的區域中。阻尼元件10在此被構建成由適合於阻尼的彈性材料所組成的環。柱狀物形狀的支撐元件9的每個被提供有具有平行於中央凹進部分7的縱向延伸的中央芯11。支撐元件9是模塊結構，以便於在每種情況下螺旋接合12使分成兩部分9a，9b成為可能。位於梯度線圈設備4側處的支撐元件9的那個部分9a在每種情況下被牢固地接合到梯度線圈設備4上。螺旋接合12的螺栓13穿過梯度線圈設備4在檢查容積6的方向上延伸，並且在每種情況下被接合到致冷器3上。
在每種情況下在梯度線圈設備4和致冷器3之間提供至少2cm的間隙，以為了可靠地避免機械耦合或振蕩的傳輸。為了確保在每種情況下在高頻線圈設備5和梯度線圈設備4之間沒有振蕩可以被傳輸，在這兩個部件之間還提供間隙15。
在每種情況下支撐元件9僅藉助於兩個環形阻尼元件10被接合到致冷器3的外殼8上，並且距中央凹進部分7的邊界壁具有足夠的間隔，以便於在此也不可以出現任何類型的機械耦合。
在圖2中所示的示範性實施例中，支撐元件9的每個是模塊結構，且當被拆卸時，被分成面對檢查容積6的部分9a以及處於進一步遠離檢查容積9的部分9b。
在圖3中的示範性實施例建議支撐元件9的類似設計。在此，支撐元件9的每個同樣地被分成兩部分9a，9b，在每種情況下進一步遠離檢查容積的支撐元件9的部分9b每次被設計成致冷器3的外殼8的整體部件。在此再次地，每個梯度線圈設備4連同致冷器5藉助於螺旋接合12被附著到距檢查容積6較近的支撐元件9的那個部分9a。致冷器3的外殼8的每個藉助於支撐元件9的部分9b被加強，所述部分9b在進一步遠離檢查容積6的中央凹進部分7的那個區域中。
在圖4所示的示範性實施例情況下，支撐元件9藉助於環形插座20被附著到主線圈設備2的下部外殼8上，其中所述環形插座的每個具有用於阻尼的環形彈性插頭21。支撐元件9每次通過未被示出的徑向螺栓被附著到致冷器3上。
出於能量供應和冷卻梯度線圈設備4的目的，支撐元件9被通過芯孔23而行的各種導線22穿過，所述芯孔23在支撐元件9的縱向方向上延伸。在指向檢查容積6方向上的支撐元件9的那側上，導線22通向對應於梯度線圈設備4上面的電接觸25的電接觸24。梯度線圈設備4藉助於螺旋接合12和徑嚮導向26被附著到支撐元件9上。
在圖5，6和7所示的MR裝置示範性實施例中，根據本發明的用於兩個梯度線圈設備4的支撐元件9被附著到外部支持框架27上。所述支持框架27被提供有其自己的安裝元件28，這樣在致冷器3和梯度線圈設備4之間沒有出現任何類型的直接機械耦合。
在圖5中，遠離外部支持框架27且具有較陡錐角的被截去頂端的圓錐被梯度線圈設備4部分地環繞。位於梯度線圈設備4和致冷器之間區域內的是用於支持梯度線圈4的平衡元件35。
在圖6的簡圖中，可以清楚地看出外部支持框架27從結構上被與致冷器3的支持結構分開。
在每種情況下為柱狀物形狀設計的支撐元件9在一個區域中是圓錐形設計並且通過一個端29被附著到外部支持框架27上。在這種情況下支撐元件9具有藉助於它們的窄端彼此站在一起的兩個被截去頂端的圓錐形狀，被接合到外部支持框架27的被截去頂端的圓錐呈較小銳利的圓錐形狀。
在圖5和7的每個MR裝置中，在梯度線圈設備4和支撐元件9之間放置起到有效地控制振蕩水平作用的壓電激勵器30。所述激勵器30作為梯度線圈設備4操作狀態的函數而被激勵並且被設計用於最小的振蕩水平。
在圖6所示的實施例中，梯度線圈設備藉助於多個螺栓31被附著到支撐元件9上。所述支撐元件9幾乎在其整個縱向延伸上為圓錐形設計。
在圖7中所示的支撐元件延伸進入具有錘頭形狀橫斷面的頭部的梯度線圈設備。
權利要求
1.一種MR裝置(1)，具有開式檢查容積(6)，以便於檢查容積(6)從側面也可進入；具有主線圈設備(2)，用於產生被放置在檢查容積(6)的兩個相對側上面的主磁場；具有用於激勵質子進動的至少一個高頻線圈設備(5)；以及具有被放置在檢查容積(6)相對側上面的至少一個兩段梯度線圈設備(4)，用於質子進動激勵的位置編碼，其特徵在於中央凹進部分(7)在檢查容積(6)至少一側上通過主線圈設備(2)從檢查容積(6)延伸，並且在所述凹進部分(7)中支撐元件(9)被放置，梯度線圈設備(4)被排他地附著到所述支撐元件(9)面對檢查容積(6)的那側。
2.根據權利要求1的MR裝置(1)，其特徵在於所述支撐元件(9)被設計為柱狀物。
3.根據權利要求1的MR裝置(1)，其特徵在於所述支撐元件(9)被設計為圓錐形柱狀物並且支撐元件(9)的較寬端被附著到外部支持框架(27)上。
4.根據權利要求1的MR裝置(1)，其特徵在於壓電或液壓激勵器(30)被放置在所述支撐元件(9)和所述梯度線圈設備(4)之間，藉助於所述激勵器(30)振蕩水平可以得到有效控制。
5.根據權利要求1的MR裝置(1)，其特徵在於梯度線圈設備(4)的至少一部分雜散場藉助於屏蔽線圈被有源地屏蔽。
6.根據權利要求1的MR裝置(1)，其特徵在於至少一個空間方向的梯度線圈被共同地附著到其中沒有到主線圈設備(2)的直接機械耦合的支持框架(27)上。
7.根據權利要求1的MR裝置(1)，其特徵在於阻尼元件被放置在支撐元件(9)和主線圈設備(2)之間的凹進部分(7)處。
8.根據權利要求1的MR裝置(1)，其特徵在於所述支撐元件(9)被附著到中央凹進部分(7)內的主線圈設備(2)上。
9.根據權利要求8的MR裝置(1)，其特徵在於所述主線圈設備(2)在中央凹進部分(7)的區域內是加強型設計。
全文摘要
本發明涉及一種MR裝置(1)，其具有開式檢查容積(6)，以便於檢查容積(6)從側面也可接近；具有主線圈設備(2)，用於產生被放置在檢查容積(6)的兩個相對側上面的主磁場；具有用於激勵質子進動的至少一個高頻線圈設備(5)；以及具有被放置在檢查容積(6)相對側上面的至少一個兩段梯度線圈，用於質子進動激勵的位置編碼。動態洛倫茲力至今已經導致高的振蕩水平。本發明的目的是提供一種僅具有低振蕩水平的MR裝置(1)。本發明建議，在檢查容積(6)的至少一側上，中央凹進部分(7)從所述檢查容積(6)延伸並且通過主線圈設備(2)，在所述凹進部分(7)中支撐元件(9)被放置，梯度線圈設備(4)被排他地附著到所述支撐元件(9)面對檢查容積(6)的那側。
文檔編號A61B5/055GK1606699SQ02825832
公開日2005年4月13日 申請日期2002年12月19日 優先權日2001年12月20日
發明者P·R·哈維, J·A·奧弗維格, A·H·范奧門 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司