專利名稱：用于磁共振成像設備的減振裝置及包括其的梯度線圈的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及磁共振成像設備，具體涉及ー種用于磁共振成像設備的減振裝置及包括該減振裝置的梯度線圏。
背景技術：
磁共振成像(MRI)系統(tǒng)普遍存在于醫(yī)療診斷中。近幾十年來，人們不斷試圖對MRI系統(tǒng)進行改進，以能夠在較短的時間獲得高質量的圖像。目前針對具體的診斷應用可以獲得各種分辨度的圖像。MRI檢查基于主磁場、射頻(RF)磁場和時變磁場梯度之間的交互作用利用目標物體內的原子核自旋而成像以用于檢查。MRI系統(tǒng)通常包括主磁體、梯度線圈和射頻線圏。主磁體建立均勻的主磁場，使原子對射頻激勵作業(yè)響應。梯度線圈在主磁場上施加脈沖空間·梯度磁場，以針對成像區(qū)域中的每個點給出與其單值磁場對應的空間標志。射頻線圈產生激勵頻率的脈沖，暫時提高原子的能級。計算機根據(jù)由射頻線圈測量到的能量衰減情況形成圖像。在上述成像過程中，在MRI掃描器中普遍存在由主磁體和高速梯度線圈的電流切換產生的高磁場強度。磁場和電流的交互作用引起梯度線圈振動。梯度線圈的振動帶動在其周圍的支撐結構振動，梯度線圈及其在MRI系統(tǒng)中的支撐結構的振動都會產生聲波。這些聲波在MRI系統(tǒng)中和在MRI系統(tǒng)周圍引起高聲學聲壓級(SPL)。特別是，在非?？斓膾呙钑r間內獲得高質量圖像的要求引起非常高水平的聲學噪音。在現(xiàn)有技術的MRI系統(tǒng)中，采用了設置隔音構件或使用隔音材料等方式來減小噪音，但仍然存在著減振面積較小或者減燥裝置過于復雜的問題，從而無法有效地減小MRI系統(tǒng)中的噪音。因此，減小磁共振成像設備中的聲壓級從而使病人更為舒適地接受檢查仍然是亟待解決的問題。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的在于提供ー種用于磁共振成像設備的減振裝置以及包括該減振裝置的梯度線圈，其能夠減小梯度線圈的振動，由此降低磁共振成像設備的聲壓級，從而使病人更為舒適地接受檢查。—方面，根據(jù)本發(fā)明的用于磁共振成像設備的減振裝置可包括感應元件，形成在所述磁共振成像設備的梯度線圈的第一表面上，用于感應所述梯度線圈的徑向位移并向控制裝置發(fā)出位移信號；致動元件，形成在與所述梯度線圈的所述第一表面相対的第二表面上；控制裝置，用于響應所述感應元件的位移信號控制所述致動元件，以使該致動元件向梯度線圈施加沿與所述徑向位移的方向相反的力。優(yōu)選地,所述感應元件和所述致動元件可包括壓電材料。優(yōu)選地，所述感應元件和所述致動元件可由相同的壓電材料構成。優(yōu)選地，所述感應元件和所述致動元件可由壓電陶瓷片構成。
優(yōu)選地，所述第一表面可為所述梯度線圈的遠離待成像物體的表面，所述第二表面可為所述梯度線圈的靠近待成像物體的表面。優(yōu)選地，所述感應元件可包括多個感應単元，并且所述多個感應單元沿所述梯度線圈的縱向軸線彼此分隔開地分布在所述第一表面上；并且所述致動元件包括對應于所述多個感應単元的多個致動単元，并且所述多個致動單元被分布在所述第二表面的與所述多個感應単元的位置對應的位置上。優(yōu)選地，所述感應単元可彼此分隔開相等的距離。優(yōu)選地，所述感應元件可包括多個感應単元，并且分布在所述梯度線圈的第一區(qū)域中的感應單元的數(shù)量大于分布在所述梯度線圈的除該第一區(qū)域以外的其他區(qū)域中的感應單元的數(shù)量，其中所述梯度線圈在所述第一區(qū)域的振動幅度大于在所述其他區(qū)域中的振動幅度；并且所述致動元件包括對應于所述多個感應單元的多個致動單元，并且所述多個致動單元被分布在所述第二表面的與所述多個感應單元的位置對應的位置上。 優(yōu)選地，所述感應元件可被形成在整個所述第一表面上，并且所述致動元件被形成在整個所述第二表面上。優(yōu)選地，所述梯度線圈可包括沿該梯度線圈的縱向方向的開孔部，并且所述第一表面為所述梯度線圈的與所述開孔部的靠近待成像物體的表面相鄰的內層表面以及所述梯度線圈的與所述開孔部的遠離所述待成像物體的表面相鄰的外層表面，所述第二表面為所述梯度線圈的靠近所述待成像物體的內表面以及所述梯度線圈的遠離所述待成像物體的外表面。優(yōu)選地,所述致動元件所施加的力的大小與所述感應元件感應到的所述徑向位移成正比優(yōu)選地，所述減振裝置可整體式形成到所述梯度線圈中。優(yōu)選地，所述減振裝置可単獨形成并附接到所述梯度線圈上。優(yōu)選地，所述減振裝置可通過注塑成型整體式形成到所述梯度線圈中。另ー方面，根據(jù)本發(fā)明的用于磁共振成像設備的梯度線圈可包括如上所述的減振裝置。


圖I為現(xiàn)有技術的用于MRI系統(tǒng)中的梯度線圈的透視圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的布置有減振裝置的梯度線圈的剖視圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的布置有減振裝置的梯度線圈的剖視圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的布置有減振裝置的梯度線圈的剖視圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的布置有減振裝置的梯度線圈的剖視圖。附圖中的附圖標記如下100 :梯度線圈110:開孔部120 :外表面130:內表面140 :外層表面
150:內層表面200、200’、400、400’、600、600’ 感應元件201、202、203、204、401、402、403、404、601、602、603、604 :感應單元300、300’、500、500’、700、700’ 致動元件301、302、303、304、501、502、503、504、701、702、703、704 :致動單元
具體實施例方式圖I為現(xiàn)有技術的用于MRI系統(tǒng)中的梯度線圈的透視圖。如圖I所示，典型地用于MRI系統(tǒng)中的梯度線圈100大致為中空圓柱體。在該梯度線圈100中可以形成有用于容納勻場機構的開孔部110，所述勻場機構用于使MRI系統(tǒng)的磁場均勻。在本實施例中，在該梯度線圈100中形成有多個開孔部110，其沿梯度線圈的圓周方向均勻分布且位于同一圓周面上，并沿梯度線圈的縱向方向貫穿整個梯度線圈。開孔部110可具有矩形(如長方形或·正方形)截面。梯度線圈100具有遠離其縱向軸線或遠離待成像物體的外表面120，以及靠近其縱向軸線或靠近待成像物體的內表面130。梯度線圈100還具有與開孔部110的靠近梯度線圈的縱向軸線或靠近待成像物體的表面相鄰的內層表面150，以及與開孔部110的遠離梯度線圈的縱向軸線或遠離待成像物體的表面相鄰的外層表面140。圖2為圖I的梯度線圈的縱向局部剖視圖，且根據(jù)本發(fā)明第一實施例的減振裝置被布置在該梯度線圈中。如圖2所示,根據(jù)本發(fā)明第一實施例的減振裝置包括感應元件200、致動元件300和控制裝置(未示出)。在本實施例中，感應元件200形成在梯度線圈的遠離待成像物體的外表面120上，用于感應梯度線圈的徑向位移并向控制裝置發(fā)出位移信號。感應元件200可包括沿梯度線圈的長度方向彼此分隔開地(在本實施例中，等間距地)分布的多個感應單元201、202、203、204。致動元件300形成在梯度線圈的靠近待成像物體的內表面130上，用于接收控制裝置的指令并向梯度線圈施加力，以減小或消除梯度線圈的徑向位移。在本實施例中，致動元件300可包括沿梯度線圈的長度方向分別對應于多個感應單元201、202、203、204分布的多個致動單元301、302、303、304。在另ー實施例中，多個感應單元201、202、203,204和多個致動單元301、302、303、304可僅分布在梯度線圈的振動幅度較大的區(qū)域中，或者分布在梯度線圈的振動幅度較大的區(qū)域中的感應單元和致動單元的數(shù)量大于分布在梯度線圈的振動幅度較小的區(qū)域中的感應單元和致動單元的數(shù)量?？刂蒲b置用于響應感應元件200的位移信號而控制致動元件300以使該致動元件300向梯度線圈100施加力。在本實施例中，當感應元件200感應到梯度線圈100的向外或向內的沿徑向位移時，控制裝置根據(jù)感應元件200產生的位移信號向致動元件300發(fā)出致動信號，控制致動元件300向梯度線圈施加沿與梯度線圈的徑向位移方向相反的方向的力。致動元件300接收該致動信號，根據(jù)該致動信號向梯度線圈施加沿與梯度線圈的位移方向相反的方向的力，以消除梯度線圈的位移。在一個實施例中，感應元件200感應到的徑向位移越大，則致動元件300所施加沿與梯度線圈的徑向位移方向相反的方向的力就越大，例如，致動元件300所施加的力的大小可以與感應元件200感應到的徑向位移成正比。在一個實施例中，控制裝置根據(jù)來自感應元件200的信號采用自適應算法進行處理，然后產生用于致動元件的控制動作。在一個實施例中，控制裝置可采用閉環(huán)控制裝置，以使整個減振裝置的性能更加穩(wěn)定。本發(fā)明的控制裝置可以為現(xiàn)有技術中的任何可以實現(xiàn)控制的常規(guī)控制裝置，在此不再贅述。感應元件200和致動元件300可包括壓電材料。在一個實施例中，感應元件200和致動元件300可由相同的壓電材料(例如，壓電陶瓷片)制成。由于感應元件200和致動元件300使用相同的壓電材料，能夠對減振裝置實現(xiàn)更好地實時控制。在一個實施例中，感應元件200和致動元件300中的各個感應単元和各個致動単元的尺寸和形狀可相同。此外，根據(jù)本發(fā)明的減振裝置可與梯度線圈例如通過注塑成型整體式形成。在另一實施例中，根據(jù)本發(fā)明的減振裝置可単獨形成，然后通過任意連接方式(例如，粘合)連接到梯度線圈上。由磁場和電流的交互作用引起的梯度線圈的振動主要包括軸向和徑向振動，其中梯度線圈的徑向位移對MRI系統(tǒng)的聲壓級的影響最大。由于將感應元件和致動元件添加在梯度線圈的內、外表面上作為傳感器和致動器，特別是可以放置在梯度線圈的振動幅度較 大的位置，根據(jù)本發(fā)明的減振裝置可以有效減小梯度線圈的徑向運動，從而可以有效地減小梯度線圈的振動以及梯度線圈的聲壓級。此外，由于根據(jù)本發(fā)明的減振裝置分布在整個梯度線圈的表面上，從而可以更大范圍地抑制梯度線圈的振動。圖3為圖I的梯度線圈的橫向局部剖視圖，且根據(jù)本發(fā)明第二實施例的減振裝置被布置在該梯度線圈中。根據(jù)本發(fā)明第二實施例的減振裝置在結構和功能上與根據(jù)本發(fā)明第一實施例的減振裝置基本上相同，不同之處在于感應元件200’和致動元件300’。如圖3所示,減振裝置包括感應元件200’、致動元件300’和控制裝置(未示出)。感應元件200’形成在梯度線圈的遠離待成像物體的整個外表面120上。致動元件300’形成在梯度線圈的靠近待成像物體的整個內表面130上，以與感應元件200’對應。在另ー實施例中，感應元件200’和致動元件300’可僅形成在梯度線圈的振動幅度較大的區(qū)域中，或者可根據(jù)需要分別部分地形成在梯度線圈的外表面120和內表面130上。圖4為圖I的梯度線圈的縱向局部剖視圖，且根據(jù)本發(fā)明第三實施例的減振裝置被布置在該梯度線圈中。根據(jù)該實施例的減振裝置包括第一感應元件400和第二感應元件600、第一致動元件500和第二致動元件700以及控制裝置(未示出)。第一感應元件400形成在梯度線圈的與開孔部110的靠近待成像物體的表面相鄰的內層表面150上。第一致動元件500形成在梯度線圈的靠近待成像物體的內表面130上。在一個實施例中，第一感應元件400可包括沿梯度線圈的長度方向彼此分隔開地(在本實施例中，等間距地)分布的多個第一感應單元401、402、403、404。第一致動元件500可包括沿梯度線圈的長度方向分別對應于多個第一感應單元401、402、403、404分布的多個第一致動單元501、502、503、504。第二感應元件600形成在梯度線圈的與開孔部110的遠離待成像物體的表面相鄰的外層表面140上。第ニ致動元件700形成在梯度線圈的遠離待成像物體的外表面120上。第二感應元件600可包括沿梯度線圈的長度方向彼此分隔開地(在本實施例中，等間距地)分布的多個第二感應單元601、602、603、604。第一致動元件700可包括沿梯度線圈的長度方向分別對應于多個第二感應單元601、602、603、604分布的多個第一致動單元701、702、703、704。在本實施例中，多個第一感應單元401彼此間的第一間距等于多個第二感應單元601彼此間的第二間距，但第一間距可不等于第二間距，而是可以根據(jù)需要調整第一間距和第二間距。此外，類似于上述本發(fā)明的第一實施例，多個第一感應單元401、402、403、404和多個第一致動單元501、502、503、504可僅分布在梯度線圈的振動幅度較大的區(qū)域中，或者分布在梯度線圈的振動幅度較大的區(qū)域中的第一感應單元和第二致動單元的數(shù)量大于分布在梯度線圈的振動幅度較小的區(qū)域中的第一感應單元和第一致動單元的數(shù)量。本實施例的其他結構和功能與根據(jù)本發(fā)明第一實施例的其他結構和功能基本相同，在此不再贅述。在本實施例中，在梯度線圈100中布置有兩組感應元件和致動元件，從而能夠更有效地監(jiān)測感應梯度線圈的振動并相應地減小梯度線圈的振動。本領域技術人員還可設想到根據(jù)需要在梯度線圈中布置多組感應元件和致動元件。另外，本領域技術人員還可設想到在梯度線圈中僅設置本實施例中的第一感應元件和第一致動元件。圖5為圖I的梯度線圈的橫向局部剖視圖，且根據(jù)本發(fā)明第四實施例的減振裝置被布置在該梯度線圈中。根據(jù)本發(fā)明第四實施例的減振裝置在結構和功能上與根據(jù)本發(fā)明第三實施例的減振裝置基本上相同，不同之處在于第一感應元件400’和第二感應元件600’以及第一致動元件500’和第二致動元件700’。 如圖5所示，減振裝置包括第一感應元件400’和第二感應元件600’、第一致動元件500’和第二致動元件700’以及控制裝置(未示出)。第一感應元件400’形成在梯度線圈的與開孔部110的靠近待成像物體的表面相鄰的整個內層表面150上。第一致動元件500’形成在梯度線圈的靠近待成像物體的整個內表面130上。第二感應元件600’形成在梯度線圈的與開孔部110的遠離待成像物體的表面相鄰的整個外層表面140上。第二致動元件700’形成在梯度線圈的遠離待成像物體的整個外表面120上。在另ー實施例中，第一感應元件400’ (或第二感應元件600’ )和第一致動元件500’ (或第二致動元件700’)可僅形成在梯度線圈的振動幅度較大的區(qū)域中，或者可根據(jù)需要分別部分地形成在梯度線圈的內層表面150 (或外層表面140)和內表面130 (或外表面120)上。根據(jù)本發(fā)明的減振裝置通過感應元件感應梯度線圈的振動并利用致動元件減小梯度線圈的振動，從而可以有效地降低梯度線圈的聲壓級。而且，根據(jù)本發(fā)明的減振裝置可以根據(jù)需要分布在梯度線圈的整個縱向長度上或者分布在梯度線圈的振動幅度較大的區(qū)域上，從而可以更廣泛地控制梯度線圈的振動。此外，當感應和致動元件都由壓電材料(例如，壓電陶瓷片)制成時，更有利于控制裝置的實時快速的控制，從而使整個減振裝置結構簡單、成本低廉。
權利要求
1.ー種用于磁共振成像設備的減振裝置，包括感應元件，形成在所述磁共振成像設備的梯度線圈的第一表面上，用于感應所述梯度線圈的徑向位移并向控制裝置發(fā)出位移信號；致動元件，形成在所述梯度線圈的與所述第一表面相対的第二表面上；控制裝置，用于響應所述感應元件的所述位移信號而控制所述致動元件，以使該致動元件向梯度線圈施加與所述徑向位移的方向相反的力。
2.如權利要求I所述的減振裝置，其特征在于，所述感應元件和所述致動元件包括壓電材料。
3.如權利要求2所述的減振裝置，其特征在于，所述感應元件和所述致動元件由相同的壓電材料構成。
4.如權利要求3所述的減振裝置，其特征在于，所述感應元件和所述致動元件由壓電陶瓷片構成。
5.如權利要求I所述的減振裝置，其特征在于，所述第一表面為所述梯度線圈的遠離待成像物體的外表面，所述第二表面為所述梯度線圈的靠近待成像物體的內表面。
6.如權利要求I所述的減振裝置，其特征在于，所述感應元件包括多個感應単元，并且所述多個感應單元沿所述梯度線圈的縱向軸線彼此分隔開地分布在所述第一表面上；并且所述致動元件包括對應于所述多個感應單元的多個致動單元，并且所述多個致動單元被分布在所述第二表面的與所述多個感應單元的位置對應的位置上。
7.如權利要求6所述的減振裝置，其特征在于，所述感應単元彼此分隔開相等的距離。
8.如權利要求I所述的減振裝置，其特征在于，所述感應元件包括多個感應単元，并且分布在所述梯度線圈的第一區(qū)域中的感應單元的數(shù)量大于分布在所述梯度線圈的除該第一區(qū)域以外的其他區(qū)域中的感應單元的數(shù)量，其中所述梯度線圈在所述第一區(qū)域的振動幅度大于在所述其他區(qū)域中的振動幅度；并且 所述致動元件包括對應于所述多個感應單元的多個致動單元，并且所述多個致動單元被分布在所述第二表面的與所述多個感應單元的位置對應的位置上。
9.如權利要求I所述的減振裝置，其特征在于，所述感應元件被形成在整個所述第一表面上，并且所述致動元件被形成在整個所述第二表面上。
10.如權利要求I所述的減振裝置，其特征在于，所述梯度線圈包括沿該梯度線圈的縱向方向的開孔部，并且所述第一表面為所述梯度線圈的與所述開孔部的靠近待成像物體的表面相鄰的內層表面、以及所述梯度線圈的與所述開孔部的遠離所述待成像物體的表面相鄰的外層表面，所述第二表面為所述梯度線圈的靠近所述待成像物體的內表面以及所述梯度線圈的遠離所述待成像物體的外表面。
11.如權利要求I所述的減振裝置，其特征在于，所述控制裝置為采用自適應算法的閉環(huán)控制裝置。
12.如權利要求11所述的減振裝置，其特征在于，所述致動元件所施加的力的大小與所述感應元件感應到的所述徑向位移成正比。
13.如權利要求I所述的減振裝置，其特征在于，所述減振裝置整體式形成到所述梯度線圈中。
14.如權利要求13所述的減振裝置，其特征在于，所述減振裝置通過注塑成型整體式形成到所述梯度線圈中。
15.如權利要求I所述的減振裝置，其特征在于，所述減振裝置単獨形成并附接到所述梯度線圈上。
16.ー種用于磁共振成像設備的梯度線圈，該梯度線圈包括如權利要求I至15中任一項所述的減振裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供用于磁共振成像設備的減振裝置及包括該減振裝置的梯度線圈，其能夠減小梯度線圈的振動，從而減小磁共振成像設備中的聲壓級。該用于磁共振成像設備的減振裝置包括感應元件，形成在所述磁共振成像設備的梯度線圈的第一表面上；致動元件，形成在與所述梯度線圈的第一表面相對的第二表面上；控制裝置，用于響應所述感應元件的感應信號控制所述致動元件以使該致動元件向梯度線圈施加力。根據(jù)本發(fā)明的梯度線圈包括上述減振裝置。
文檔編號G01R33/385GK102841328SQ20111017230
公開日2012年12月26日 申請日期2011年6月24日 優(yōu)先權日2011年6月24日
發(fā)明者陶紅艷 申請人:西門子(深圳)磁共振有限公司