专利名称：一种自屏蔽开放式磁共振成像超导磁体的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于磁共振成像领域的超导磁体，特别涉及一种自屏蔽开放式超导磁体。
背景技术：
全身成像的磁共振成像磁体要在大的空间内实现高均勻度磁场，如在40cm均勻区球域空间(均勻区球域空间，DSV)范围内磁场不均勻度小于IOppm(ppm，百万分之一)。 一般的磁体结构为隧道形，可以提供高场和高均勻度，目前绝大多数磁体结构都是如此。但是隧道形的磁体结构开放性不好，部分病人会产生幽闭症。虽然近年来许多新型结构磁体系统的出现，如短腔磁体结构，磁体长度在1. !到1.細，但是仍然无法满足介入治疗的开放性需求。从介入治疗以及医学诊断技术的发展来看，需要一种处于完全开放的磁体系统以适应医学介入治疗的需要。当前的完全开放式磁共振成像产品以永磁磁体为主，提供0. 7T 以下的中心磁场，通常采用”C “形结构。W0/2007/094844提供了一种开放式磁共振成像的永磁磁体结构，中心磁场可达IT。W0/1998/007362提供了一种双面结构的磁共振成像永磁磁体。中国专利02210965提供了一种两立柱开放式C型永磁型磁共振磁体。少数公司也发展了开放式磁共振超导磁体，场强一般在1. 2T以下，如日立公司和飞利浦公司的相关产品。飞利浦公司的中国专利02824552采用一对超导线圈的开放式磁体结构。目前世界上还没有1. 5T完全开放式磁共振成像系统。采用超导线圈的开放式磁共振成像磁体主要难题是造价偏高和制作技术难度较大。对于采用被动屏蔽的开放式超导磁体结构而言，加入铁磁屏蔽以后磁体系统过于庞大。 而主动屏蔽的开放式磁体最高场和中心场比值偏大，如中心磁场为ι. 5T时，线圈内最高磁场甚至会超过10T，这对于使用NbTi材料的超导线圈达不到可接受的程度，因此需要发明新的磁体结构来克服这种问题。

发明内容
本发明克服现有磁共振超导磁体系统的开放性不足，提出一种自屏蔽开放式的超导磁体，本发明开放式的超导磁体结构可获得较大的开放空间，适合于医疗诊断和介入治疗使用。本发明超导磁体由五对线圈组成，五对线圈沿ζ坐标上下布置，关于中心对称。所述的五对线圈包括一对勻场线圈，一对主磁场线圈一，一对主磁场线圈二，一对主磁场线圈三和一对屏蔽线圈。离中心点最近的是勻场线圈，向外依次布置主磁场线圈一，主磁场线圈二，主磁场线圈三，布置在最外层的是屏蔽线圈。主磁场线圈一通反向电流，主磁场线圈二和主磁场线圈三通正向电流，提供主磁场强度。勻场线圈通正向电流，对中心区域的磁场进行补偿，以提高磁体在均勻区球域空间内的磁场均勻度。屏蔽线圈通反向电流，产生和主磁场反向的磁场，以补偿空间的杂散磁场，使获得磁体的5G线较小。本发明磁体可以采用低温或高温超导线材实现，并具备以下性能特点(1)在360毫米DSV内，不均勻度为5ppm，能够满足全身成像要求。(2)当中心磁场为1.5T时，最大磁场小于9. 5T，小于NbTi超导材料临界磁场 (NbTi临界磁场约为10T，4. 2Κ)。在增大屏蔽线圈和主线圈轴向距离的条件下，最大磁场还可以进一步降低。(3)当中心磁场为1. 5Τ时，5高斯杂散场分布在径向小于5米，轴向约为4. 8米的椭球域范围内，因此具有较好的电磁兼容性。(4)整个磁体结构紧凑，线圈平面之间提供大于0. 6米的净空间，不受肥胖病人体形的限制。最大线圈直径小于1. 68m,因此磁体对于场地空间要求不高。


图1开放式高均勻度超导线圈的电磁结构，1勻场线圈，2主磁场线圈一，3主磁场线圈二，4主磁场线圈三，5屏蔽线圈；图2直径为360mm DSV的磁场均勻度等位线分布；图3为中心磁场1. 5T时，磁体系统的5G线的分布图；图4为中心磁场1. 5T时，在超导线圈上的磁场分布。
具体实施例方式以下结合附图及具体实施方式
进一步说明本发明。图1所示是本发明开放式磁共振磁体的结构。本发明由关于中心对称的5对线圈组成，包括勻场线圈1，主磁场线圈一 2，主磁场线圈二 3，主磁场线圈三4和屏蔽线圈5。离中心点最近的是勻场线圈1，向外依次布置主磁场线圈一 2，主磁场线圈二 3，主磁场线圈三 4，最外布置的是屏蔽线圈5。由主磁场线圈一 2、主磁场线圈二 3、主磁场线圈三4共同提供主磁场。勻场线圈13对中心区域的磁场进行补偿，以提高磁体在球形区域的磁场均勻度。 屏蔽线圈5产生和主磁场反向的磁场，以补偿空间的杂散磁场，从而获得磁体的5G线较小。 主磁场线圈一 2之间距离最小，为0. 6m ；屏蔽线圈5直径最大，为1. 68m ；因此该磁体具有紧凑的线圈结构。图2是磁体系统的直径为360mmDSV的磁场均勻度计算结果。在区域边缘不均勻度约为5ppm，表明磁体系统能够提供合理的均勻磁场作为医学核磁共振成像使用。图3磁体系统的5G线的分布特性，当中心磁场为1. 5T时，5高斯杂散场分布在径向小于5米，轴向约为4. 8米的椭球域范围内。图4在超导线圈上的磁场分布，由此可以决定各个线圈使用的超导线材的性能。 中心磁场为1. 5T时，最大磁场为9. 35T，最大磁场位于主磁场线圈三4的线圈外表面上。该线圈可以使用NbTi相嵌导体(WIC)实现。
权利要求
1. 一种自屏蔽开放式磁共振成像超导磁体，其特征在于，所述的超导磁体由五对线圈组成，五对线圈沿ζ坐标上下布置，关于中心对称；所述的五对线圈包括一对勻场线圈(1)， 一对主磁场线圈一 O)，一对主磁场线圈二(3)，一对主磁场线圈三(4)和一对屏蔽线圈 (5)；离中心点最近的是勻场线圈(1)，向外依次布置主磁场线圈一 O)、主磁场线圈二(3)、 主磁场线圈三G)、布置在最外层的是屏蔽线圈(5)；主磁场线圈一(2)通反向电流，主磁场线圈二(3)和主磁场线圈三⑷通正向电流，提供主磁场强度；勻场线圈(1)通正向电流， 对中心区域的磁场进行补偿，以提高磁体在球形区域的磁场均勻度；屏蔽线圈(5)通反向电流，产生与主磁场相反的磁场，以补偿空间的杂散磁场。
全文摘要
一种自屏蔽开放式磁共振成像超导磁体，由匀场线圈(1)，主磁场线圈一(2)，主磁场线圈二(3)，主磁场线圈三(4)和屏蔽线圈(5)组成，沿z坐标上下布置，关于中心对称。离中心点最近的是匀场线圈(1)，向外依次布置主磁场线圈一(2)、主磁场线圈二(3)、主磁场线圈三(4)、屏蔽线圈(5)。主磁场线圈一(2)通反向电流，主磁场线圈二(3)和主磁场线圈三(4)通正向电流，提供主磁场强度。匀场线圈(1)通正向电流，对中心区域的磁场进行补偿，提高磁体在球形区域的磁场均匀度。屏蔽线圈(5)通反向电流，产生与主磁场相反的磁场，补偿空间的杂散磁场。本发明在360mm球域内提供1～1.5T的中心磁场，5高斯杂散场线在5米的范围内。
文档编号G01R33/3815GK102360690SQ20111015807
公开日2012年2月22日 申请日期2011年6月14日 优先权日2011年6月14日
发明者严陆光, 戴银明, 王春忠, 王晖, 王秋良, 胡新宁 申请人:中国科学院电工研究所