CN100412565C - 在开式磁共振装置中的噪声抑制 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种MR装置(1)，其具有开式检查容积(6)，以便于检查容积(6)从侧面也可接近；具有主线圈设备(2)，用于产生被放置在检查容积(6)的两个相对侧上面的主磁场；具有用于激励质子进动的至少一个高频线圈设备(5)；以及具有被放置在检查容积(6)相对侧上面的至少一个两段梯度线圈，用于质子进动激励的位置编码。动态洛伦兹力至今已经导致高的振荡水平。本发明的目的是提供一种仅具有低振荡水平的MR装置(1)。本发明建议，在检查容积(6)的至少一侧上，中央凹进部分(7)从所述检查容积(6)延伸并且通过主线圈设备(2)，在所述凹进部分(7)中支撑元件(9)被放置，梯度线圈设备(4)被排他地附着到所述支撑元件(9)面对检查容积(6)的那侧。

Description

在开式磁共振装置中的噪声抑制

技术领域

本发明涉及一种磁共振装置，其具有开式检查容积，以便于也可从侧面接近检查容积；具有主线圈设备，用于产生被放置在检查容积的两个相对侧上面的主磁场；具有用于激励质子进动的至少一个高频线圈设备；以及具有被放置在检查容积相对侧上面的至少一个两段梯度线圈，用于质子进动激励的位置编码。

背景技术

主线圈设备要被理解成意味着传统的线圈设备以及超导线圈设备，所述超导线圈被冷却到低温，且其热绝缘的外壳在下面也被称为致冷器。

在典型的磁共振成像方法的范围内，借助于例如1.5特斯拉(Tesla)的强静止磁场，质子的磁矩被排列在一个空间方向上。单独质子借助于短电磁、高频脉冲被激励以产生进动，且然后根据外部的强磁场再次自我排列。关于这一点，尤其地，激励和驰豫的次数以及进动的频率是组织相关的，并且在测量的范围内与激励的位置编码一道提供有关各种组织的空间设置信息。位置编码利用进动激励的位置相关的频率和相位并且借助于被测量磁共振信号的傅立叶变换使得出有关相应发射位置的结论成为可能。

用于质子进动激励的线圈通常位于由剩余线圈所环绕的检查空间中。

已知磁共振装置的检查容积通常被设计成圆筒管，患者从轴端被引入到所述圆筒管内。在传统的磁共振装置中，检查期间封闭的且狭窄的条件给许多患者带来令人不愉快且不舒服的感觉以及给一些患者幽闭恐怖症型的反应。为此，最新的研究志在提供一种开式磁共振装置。患者躺在包含线圈或磁设备的检查台上，所述线圈和磁设备与大约离台顶半米远处的顶部上段内的线圈设备或磁设备相互作用。支持区域及顶部上段作为整体部件具有用于排列质子而提供的主磁体，用于位置编码而提供的梯度线圈以及用于激励的高频线圈。

强磁场在各个线圈及磁体下面产生必须要加以支持的强力。除了所述静力以外，也出现动态变化的力且这些可引起严重的振荡及高的噪声水平。由于封闭磁共振装置的复合管在开式型中是不必要的，所以支持高的静态及动态力尤其成问题。

在现有技术中，借助于在指向检查容积方向的主线圈设备表面上的适宜附着元件，梯度线圈通常被以平面配置安装。在操作期间动态地出现的洛伦兹(Lorentz)力导致在这种附着类型中的高振荡水平，因为梯度线圈因它们附着到主线圈或其外壳上引起整个磁共振装置振动。尤其地关于这一点，由通常被使用且被形成真空室的外壳所围绕的致冷器的振荡激励产生高的噪声水平。在外壳设计中的主要重点通常是避免热桥，为此外壳对振荡极为敏感。振荡不仅负面地影响患者的健康状态，而且它们还损害磁场的质量，其伴随着图像质量的严重损失。

发明内容

源于现有技术的所述缺陷及问题，本发明的目的是提供一种开式磁共振装置，其具有侧向可接近性且甚至在高的磁场强度和快速切换序列下具有仅非常低的振荡水平和低噪声发射。

根据本发明，通过在开头所提到类型的磁共振装置则获得所述目的，其中在检查容积至少一侧上中央凹进部分通过主线圈设备从检查容积延伸，并且在所述凹进部分中支撑元件被放置，梯度线圈设备被排他地附着到所述支撑元件面对检查容积的那侧。

根据本发明的梯度线圈设备的附着的决定性优点在于：主线圈设备的极其深远影响的机械去耦。因此，主线圈设备可以不再通过梯度线圈设备的振荡和振动被激励而振荡。因而磁共振装置的操作显著地变得安静，其有利于待检查患者的健康状态并且降低患者幽闭恐怖症状态的危险。

此外，根据本发明的磁共振装置的低振荡水平还具有这样的优点，即可以产生用于成像所需要的没有干扰且高质量的磁场，其改善了开式磁共振装置的图像质量。

本发明有利的进一步开发实现了：支撑元件被设计成柱状物。在这种情况下，便利地是将梯度线圈设备附着到面对检查容积的支撑元件的轴端上。支撑元件的柱状物型设计与主线圈设备的内部结构和主线圈设备内中央凹进部分的设置相配合，因为在中央凹进部分区域中主磁场的形成并没有必要需要主线圈设备的部件。

有利地，在这种情况下支撑元件贯穿主线圈设备的全部长度而延伸并且或者被附着到坚固的支持框架上或被附着到中央凹进部分中的主线圈设备上。如果支撑元件被附着在主线圈设备的中央凹进部分中，那么如果主线圈设备或主线圈设备的外壳被适当地加强及加固或主线圈设备的外壳被连到支撑元件上的接合加以加强，则是便利的。如果主线圈设备被由例如钢制成的外壳所环绕，则借助于中央凹进部分的形成以及外壳到中央凹进部分的连续，外壳的刚性得到增加。增加的刚性带来对振荡激励的较低敏感性。

如果支撑元件被设计成锥形柱状物且支撑元件的较宽端被附着到外部支持框架上，则梯度线圈设备的附着变得对振荡尤其鲁棒且具有免疫力。因此使柱状物的阻力矩优化地适合于出现的挠矩负荷。

为了进一步降低振荡水平及噪声的形成，如果压电或液压激励器位于支撑元件和梯度线圈设备之间则是有利的，借助于所述激励器振荡水平可以被有效地加以控制。

取决于相应操作状态的激励器的激励使补偿出现的大部分振荡成为可能。在这一点上，通过事先借助于仿真或通过实验优化激励器的激励频率，各种操作条件可以事先被匹配于最佳的振荡性能。在这种情况下，激励器还可被提供在朝向离开梯度线圈设备的支撑元件一端处，例如在支撑元件与坚固的支持框架或主线圈设备之间。

本发明有利的进一步研究用于：激励器作为梯度线圈设备中线圈电流的函数被激励。在这一点上，便利地是：作为针对单独的空间方向被适当加权的梯度线圈设备中电流和的函数，配置单独的激励器的相应位置。

尤其地，在主线圈设备的外壳是由金属或钢制成的情况下，如果梯度线圈设备的至少一部分杂散场，但优选地整个杂散场被屏蔽线圈有源地屏蔽，则是便利的。在这种情况下，屏蔽线圈优选地被构造成梯度线圈设备的整体部件。通过这种方法，可以避免由于磁场所产生的洛伦兹力而导致的主线圈设备外壳的激励。

本发明有利的进一步研究在于：至少一个空间方向的梯度线圈被共同地附着到支持框架上。在这种情况下，如果支持框架没有到主线圈设备的直接机械耦合则是便利的。通过这种方法，主线圈设备保持不受来自梯度线圈设备的机械振荡激励的影响并且图像质量以及噪声水平被决定性地提高。

根据本发明磁共振装置的同等廉价且寿命长且鲁棒的设计打算：阻尼元件被放置在支撑元件与主线圈设备之间的凹进部分中。弹性测量材料的圆柱形或环形三维造型可例如作为阻尼元件被提供。

尤其地，如果支撑元件被附着在主线圈设备的中央凹进部分中，则便利地是如果主线圈设备在中央凹进部分区域内是加强型设计。例如，主线圈设备外壳的加肋或加强所述凹进部分的套可起到加强的作用。

附图说明

从此后所说明的实施例，本发明的这些及其它方面是明显的，并且参考所述实施例加以阐述。

在附图中：

图1至3中示出穿过磁共振装置的横断面，所述磁共振装置具有借助于在主线圈设备外壳上支撑元件的根据本发明的梯度线圈设备的附着，

图4示出穿过具有被附着到根据本发明支撑元件的梯度线圈的磁共振装置较低部分的横断面，所述支撑元件被附着到主线圈设备的外壳上，

图5至7示出具有根据本发明的支撑元件的磁共振装置，所述支撑元件上面被附着着梯度线圈且其被安装在外部支持平面上面。

具体实施方式

在图1至7的每个图中，磁共振装置1被整体地由参考符号1来指示。磁共振装置1的基本部件是两个被耦合的致冷器3，其每个容纳具有产生所需要磁场的各种线圈2a的主线圈设备2。出于排列质子的目的，单独线圈2a被提供用于产生在最大可能的范围上是恒定的强有力磁场，并且借助于致冷器3被冷却到适合于超导的温度。致冷器3的每个被外壳8所环绕。位于致冷器3的内部且在每种情况下相邻于外壳壁的是真空室3a，其起到热隔离在低温下操作的主线圈设备2的作用。

邻接检查容积6的梯度线圈设备4产生局部可变化的磁场用于质子激励的位置编码，并且高频线圈设备5提供质子进动的激励。两个主线圈设备2位于从侧面可进入的检查容积6的底下。两个主线圈设备2的每个具有中央凹进部分7，其总体上垂直地穿过整个主线圈设备2而延伸。主线圈设备2的每个位于致冷器3的外壳8内，在每种情况下它呈环状地围绕中央凹进部分。位于上方和下方的每个中央凹进部分中的是相应的支撑元件9。

在检查容积6的最近邻处，平直设计的高频线圈设备5位于每次的检查容积6和中央凹进部分7之间。最近邻于每个高频线圈设备5而放置的是梯度线圈设备4，其是平直设计用于使表面指向检查容积6的方向以及是成圆锥形设计用于使表面指向离开检查容积6。为了匹配梯度线圈设备4的圆锥形形状，致冷器3的外壳8在中央凹进部分7进入检查容积6的开孔处也是圆锥形设计。

主线圈设备2或环绕致冷器3的外壳8在每种情况下是由大约8mm厚的钢板制造，其确保适合的坚固性用于吸收真空负荷。

梯度线圈设备4的每个被附着到位于中央凹进部分7中的支撑元件9上。

在图1中所示的示范性实施例中，支撑元件9被设计成柱状物且借助于阻尼元件10被安装在致冷器3的外壳8上。所述安装排他地发生在刚性得到增加的致冷器3外壳8的区域中。阻尼元件10在此被构建成由适合于阻尼的弹性材料所组成的环。柱状物形状的支撑元件9的每个被提供有具有平行于中央凹进部分7的纵向延伸的中央芯11。支撑元件9是模块结构，以便于在每种情况下螺旋接合12使分成两部分9a，9b成为可能。位于梯度线圈设备4侧处的支撑元件9的那个部分9a在每种情况下被牢固地接合到梯度线圈设备4上。螺旋接合12的螺栓13穿过梯度线圈设备4在检查容积6的方向上延伸，并且在每种情况下被接合到致冷器3上。

在每种情况下在梯度线圈设备4和致冷器3之间提供至少2cm的间隙，以为了可靠地避免机械耦合或振荡的传输。为了确保在每种情况下在高频线圈设备5和梯度线圈设备4之间没有振荡可以被传输，在这两个部件之间还提供间隙15。

在每种情况下支撑元件9仅借助于两个环形阻尼元件10被接合到致冷器3的外壳8上，并且距中央凹进部分7的边界壁具有足够的间隔，以便于在此也不可以出现任何类型的机械耦合。

在图2中所示的示范性实施例中，支撑元件9的每个是模块结构，且当被拆卸时，被分成面对检查容积6的部分9a以及处于进一步远离检查容积9的部分9b。

在图3中的示范性实施例建议支撑元件9的类似设计。在此，支撑元件9的每个同样地被分成两部分9a，9b，在每种情况下进一步远离检查容积的支撑元件9的部分9b每次被设计成致冷器3的外壳8的整体部件。在此再次地，每个梯度线圈设备4连同致冷器5借助于螺旋接合12被附着到距检查容积6较近的支撑元件9的那个部分9a。致冷器3的外壳8的每个借助于支撑元件9的部分9b被加强，所述部分9b在进一步远离检查容积6的中央凹进部分7的那个区域中。

在图4所示的示范性实施例情况下，支撑元件9借助于环形插座被附着到主线圈设备2的下部外壳8上，其中所述环形插座的每个具有用于阻尼的环形弹性插头。支撑元件9每次通过未被示出的径向螺栓被附着到致冷器3上。

出于能量供应和冷却梯度线圈设备4的目的，支撑元件9被通过芯孔而行的各种导线穿过，所述芯孔在支撑元件9的纵向方向上延伸。在指向检查容积6方向上的支撑元件9的那侧上，导线通向电接触24，该电接触24对应于梯度线圈设备4上面的电接触25。梯度线圈设备4借助于螺旋接合12和径向导向26被附着到支撑元件9上。

在图5，6和7所示的磁共振装置示范性实施例中，根据本发明的用于两个梯度线圈设备4的支撑元件9被附着到外部支持框架上。所述支持框架被提供有其自己的安装元件28，这样在致冷器3和梯度线圈设备4之间没有出现任何类型的直接机械耦合。

在图5中，远离外部支持框架且具有较陡锥角的被截去顶端的圆锥被梯度线圈设备4部分地环绕。位于梯度线圈设备4和致冷器之间区域内的是用于支持梯度线圈4的平衡元件35。

在图6的简图中，可以清楚地看出外部支持框架从结构上被与致冷器3的支持结构分开。

在每种情况下为柱状物形状设计的支撑元件9在一个区域中是圆锥形设计并且通过一个端29被附着到外部支持框架上。在这种情况下支撑元件9具有借助于它们的窄端彼此站在一起的两个被截去顶端的圆锥形状，被接合到外部支持框架的被截去顶端的圆锥呈较小锐利的圆锥形状。

在图5和7的每个磁共振装置中，在梯度线圈设备4和支撑元件9之间放置起到有效地控制振荡水平作用的压电激励器30。所述激励器30作为梯度线圈设备4操作状态的函数而被激励并且被设计用于最小的振荡水平。

在图6所示的实施例中，梯度线圈设备借助于多个螺栓31被附着到支撑元件9上。所述支撑元件9几乎在其整个纵向延伸上为圆锥形设计。

在图7中所示的支撑元件延伸进入具有锤头形状横断面的头部的梯度线圈设备。

Claims (8)

1. 一种磁共振装置(1)，具有开式检查容积(6)，以便于检查容积(6)从侧面也可进入；具有用于产生主磁场的主线圈设备(2)，其被放置在检查容积(6)的两个相对侧上面；具有用于激励质子进动的至少一个高频线圈设备(5)；以及具有被放置在检查容积(6)相对侧上面的至少一个两段梯度线圈设备(4)，用于质子进动激励的位置编码，其特征在于中央凹进部分(7)在检查容积(6)至少一侧上通过主线圈设备(2)从检查容积(6)延伸，并且在所述凹进部分(7)中支撑元件(9)被放置，梯度线圈设备(4)被排他地附着到所述支撑元件(9)面对检查容积(6)的那侧，其中支撑元件(9)与主线圈设备(2)是机械去耦合的。

2. 根据权利要求1的磁共振装置(1)，其特征在于所述支撑元件(9)被设计为柱状物。

3. 根据权利要求1的磁共振装置(1)，其特征在于所述支撑元件(9)被设计为圆锥形柱状物，并且支撑元件(9)的较宽端被附着到外部支持框架上。

4. 根据权利要求1的磁共振装置(1)，其特征在于压电或液压激励器(30)被放置在所述支撑元件(9)和所述梯度线圈设备(4)之间，借助于所述激励器(30)，磁共振装置的振荡水平可以得到有效控制。

5. 根据权利要求1的磁共振装置(1)，其特征在于梯度线圈设备(4)的至少一部分杂散场借助于屏蔽线圈被有源地屏蔽。

6. 根据权利要求1的磁共振装置(1)，其特征在于至少一个空间方向的梯度线圈被共同地附着到支持框架上，该支持框架没有直接机械耦合到主线圈设备(2)。

7. 根据权利要求1的磁共振装置(1)，其特征在于阻尼元件被放置在支撑元件(9)和主线圈设备(2)之间的凹进部分(7)处。

8. 根据权利要求1的磁共振装置(1)，其特征在于主线圈设备(2)在中央凹进部分(7)的区域内是加强型设计。

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