磁共振梯度線圈的溫度監(jiān)控系統(tǒng)及磁共振成像設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域，特別是一種磁共振梯度線圈的溫度監(jiān)控系統(tǒng)及磁 共振成像（MRI，Magnetic Resonance Imaging)設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 在醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域，有時需要監(jiān)控一些部件或組件的溫度，以檢測該部件或組件的 溫度是否超出標(biāo)準(zhǔn)要求。
[0003] 以磁共振成像設(shè)備為例，磁共振成像是一種引入了核磁共振的現(xiàn)代醫(yī)療成像技 術(shù)。與其它成像設(shè)備，如X射線設(shè)備和CT機(jī)等相比，MRI設(shè)備可提供較好的不同軟組織之 間的對比性。
[0004] 典型的MRI設(shè)備包括：主磁體、梯度系統(tǒng)、射頻系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和其它外圍 輔助設(shè)備。其中，主磁體用于產(chǎn)生一高達(dá)幾斯特拉的強(qiáng)靜態(tài)磁場。梯度系統(tǒng)由一梯度功率 放大器和一梯度線圈組成，用于產(chǎn)生一不均勻磁場，以便于對MR激勵信號進(jìn)行空間位置編 碼。射頻系統(tǒng)用于產(chǎn)生隨時間變化的電磁場以激發(fā)MR信號。
[0005] 其中，梯度線圈具有由多層線圈圍繞而成的圓柱形結(jié)構(gòu)。梯度線圈一般都設(shè)置有 屏蔽線圈，用于降低渦流對成像的影響。梯度線圈的主線圈部分和屏蔽線圈部分均由若干 獨(dú)立單元組成，因此在梯度線圈內(nèi)部會有很多電氣連接點(diǎn)，如焊接點(diǎn)。由于梯度線圈的高電 壓電流工作條件和長的產(chǎn)品壽命周期，使得其必須有較高的焊接質(zhì)量。在制造過程中，手工 焊接還是具有高風(fēng)險的，為確保病人的安全應(yīng)加強(qiáng)對焊接點(diǎn)的故障狀態(tài)的監(jiān)管。當(dāng)焊接點(diǎn) 出現(xiàn)故障時，該焊接點(diǎn)位置的電阻會升高，相應(yīng)的溫度就會升高，所以目前可通過檢測梯度 線圈的溫度來判斷是否有焊接點(diǎn)出現(xiàn)故障。此外，也通過溫度檢測來判斷梯度線圈是否存 在粗細(xì)不均的情況，而影響成像效果。
[0006] 目前，梯度線圈的溫度監(jiān)控是通過在梯度線圈中嵌入幾個溫度傳感器來實(shí)現(xiàn)的。 這些傳感器被放置在理論上熱量累積顯著的位置。但一個傳感器只能探測一個小的局部區(qū) 域的溫度，考慮到成本及生產(chǎn)過程，傳感器的數(shù)量通常是有限的并且不能覆蓋所有高風(fēng)險 位置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 有鑒于此，本實(shí)用新型一方面提出了一種磁共振梯度線圈的溫度監(jiān)控系統(tǒng)，另一 方面提出了 一種磁共振成像設(shè)備，用以有效監(jiān)控所述磁共振梯度線圈的溫度。
[0008] 本實(shí)用新型中提供的一種磁共振梯度線圈的溫度監(jiān)控系統(tǒng)，包括：
[0009] -感溫光纜，其以相接觸的方式沿所述磁共振梯度線圈設(shè)置；和
[0010] 一分布式光纖溫度傳感器，其通過通信電纜或無線信號傳輸方式連通所述感溫光 纜，并用于測量所述感溫光纜的溫度，將所測得的溫度輸出。
[0011] 在一個實(shí)施方式中，所述分布式光纖溫度傳感器包括：
[0012] 一脈沖激光源、一波分復(fù)用器和一光電探測器；
[0013] 所述波分復(fù)用器具有四個端口，所述脈沖激光源的輸出端與所述波分復(fù)用器的輸 入端相連，所述波分復(fù)用器的正向輸出端與所述感溫光纜相連，所述波分復(fù)用器的兩個反 向輸出端與所述光電探測器的輸入端相連；所述光電探測器的輸出端與一模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸 入端相連；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端與一處理器模塊相連；其中，
[0014] 所述脈沖激光源發(fā)射的激光脈沖穿過所述波分復(fù)用器送入所述感溫光纜，并在所 述感溫光纜內(nèi)形成反向拉曼散射光；
[0015] 所述波分復(fù)用器用于采集并分離所述感溫光纜反向拉曼散射光中的斯托克斯光 和反斯托克斯光，分離后的斯托克斯光和反斯托克斯光分別從所述波分復(fù)用器的兩個反向 輸出端輸出；
[0016] 所述光電探測器用于將所述波分復(fù)用器分離的斯托克斯光和反斯托克斯光轉(zhuǎn)換 為對應(yīng)的模擬電信號；
[0017] 所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于將所述模擬電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號；
[0018] 所述處理器模塊用于計(jì)算所述斯托克斯光和反斯托克斯光的數(shù)字電信號比值，得 到所述感溫光纜的對應(yīng)溫度。
[0019] 在一個實(shí)施方式中，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器為高速采集卡；所述處理器模塊為工控機(jī)板 卡。
[0020] 在一個實(shí)施方式中，所述感溫光纜以與所述磁共振梯度線圈的布局方向相交叉的 方式布局在所述磁共振梯度線圈的外表面。
[0021 ] 在一個實(shí)施方式中，所述感溫光纜集成在構(gòu)成所述磁共振梯度線圈的銅線內(nèi)部。
[0022] 在一個實(shí)施方式中，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括：與所述分布式光纖溫度傳感器相連的報(bào) 警器，用于在所述分布式光纖溫度傳感器測得的溫度達(dá)到設(shè)定溫度閾值時，發(fā)出報(bào)警信號。
[0023] 在一個實(shí)施方式中，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括：與所述分布式光纖溫度傳感器相連的梯 度系統(tǒng)控制裝置，用于在所述分布式光纖溫度傳感器測得的溫度達(dá)到設(shè)定溫度閾值時，停 止所述梯度系統(tǒng)的運(yùn)行。
[0024] 在一個實(shí)施方式中，所述分布式光纖溫度傳感器記錄實(shí)時測得的感溫光纜的溫 度，形成所述感溫光纜的溫度分布曲線；或者，
[0025] 所述分布式光纖溫度傳感器根據(jù)所述感溫光纜中反向拉曼散射光中的反斯托克 斯光的功率信號，得到所述感溫光纜中各點(diǎn)的位置特征信息，形成所述感溫光纜的溫度分 布曲線。
[0026] 在一個實(shí)施方式中，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括：與所述分布式光纖溫度傳感器相連的 故障點(diǎn)確定裝置，用于根據(jù)所述感溫光纜的溫度分布曲線中達(dá)到設(shè)定溫度閾值的點(diǎn)，及所 述感溫光纜與所述磁共振梯度線圈的位置對應(yīng)關(guān)系，確定所述磁共振梯度線圈的可能故障 點(diǎn)。
[0027] 本實(shí)用新型中提供的一種磁共振成像設(shè)備，包括梯度線圈及上述任一實(shí)現(xiàn)形式的 磁共振梯度線圈的溫度監(jiān)控系統(tǒng)。
[0028] 從上述方案中可以看出，由于本實(shí)用新型中基于拉曼散射的光纖測溫技術(shù)設(shè)置一 以相接觸的方式沿所述磁共振梯度線圈設(shè)置的感溫光纜和一用于測量所述感溫光纜的溫 度的分布式光纖溫度傳感器來獲取梯度線圈的溫度信息，而由于拉曼散射出現(xiàn)在感溫光纜 的每個位置，因此可確定感溫光纜任何點(diǎn)的溫度，從而能夠有效監(jiān)控所述磁共振梯度線圈 的溫度。
[0029] 本實(shí)用新型中采用的僅需一個脈沖激光器、一個波分復(fù)用器和一個光電探測器便 可以實(shí)現(xiàn)溫度監(jiān)控的分布式光纖溫度傳感器，結(jié)構(gòu)簡單，成本低、信噪比好，可靠性高。
[0030] 本實(shí)用新型中，當(dāng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器為高速采集卡；處理器模塊為工控機(jī)板卡時，可進(jìn)一 步提高磁共振梯度線圈的溫度監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性。
[0031] 其中，感溫光纜可以集成在構(gòu)成所述磁共振梯度線圈的銅線內(nèi)部，此時，磁共振梯 度線圈還可以作為感溫光纜的保護(hù)層，從而可降低感溫光纜損壞的可能性，延長感溫光纜 的使用壽命?；蛘撸部梢砸耘c所述磁共振梯度線圈的布局方向相交叉的方式布局在所述 磁共振梯度線圈的外表面，例如可布局在具有較大的接觸電阻的地方，此時，所需要的感溫 光纜的長度要短一些，且實(shí)現(xiàn)上也要簡單一些。
[0032] 本實(shí)用新型中，通過在分布式光纖溫度傳感器測得的溫度達(dá)到設(shè)定溫度閾值時， 由報(bào)警器報(bào)警，可及時將溫度超過閾值的信息通知給用戶。
[0033] 進(jìn)一步地，通過在分布式光纖溫度傳感器測得的溫度達(dá)到設(shè)定溫度閾值時，由梯 度系統(tǒng)控制裝置控制梯度系統(tǒng)結(jié)束運(yùn)行，可及時避免由溫度超過閾值可能帶來的不良后 果。
[0034] 此外，通過形成所述感溫光纜的溫度分布曲線，可以得知溫度在所述感溫光纜上 的分布，從而可以大致得出感溫光纜上溫度較高的點(diǎn)位于哪里。
[0035] 進(jìn)一步地，通過確定磁共振梯度線圈的可能故障點(diǎn)可以分析故障原因，并進(jìn)一步 為提高梯度線圈的質(zhì)量提供改進(jìn)依據(jù)。
【附圖說明】
[0036] 下面將通過參照附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員更清楚本實(shí)用新型的上述及其它特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖中：
[0037] 圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例中磁共振梯度線圈的溫度監(jiān)控系統(tǒng)的示例性結(jié)構(gòu)圖。
[0038] 圖2和圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例中感溫光纜與梯度線圈的兩種設(shè)置關(guān)系示意圖。
[0039] 圖4為圖3所示設(shè)置關(guān)系中感溫光纜與梯度線圈的局部剖視圖。
[0040] 圖5為本實(shí)用新型一個示例中分布式光纖溫度傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0041] 其中，附圖標(biāo)記如下：
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【具體實(shí)施方式】
[0043] 本實(shí)用新型中，為了有效監(jiān)控所述磁共振梯度線圈的溫度，并不受溫度傳感器的 個數(shù)限制，考慮不采用溫度傳感器的方式測量梯度線圈的問題，為此本申請發(fā)明人通過發(fā) 散思維并克服不同領(lǐng)域內(nèi)的慣性思維，考慮采用基于拉曼（Raman)散射的光纖測溫技術(shù)實(shí) 現(xiàn)磁共振梯度線圈的溫度監(jiān)控。
[0044] 目前，基于拉曼散射的光纖測溫技術(shù)主要應(yīng)用于隧道、建筑等工程溫度測量中。在 基于拉曼散射的光纖測溫技術(shù)中，對于耦合進(jìn)光纜中的感溫光束，由于拉曼效應(yīng)，感溫光纜 內(nèi)的光是散射的。在反向拉曼散射光中有兩個線對，分別稱為斯托克斯光帶和反斯托克斯 光帶。其中，斯托克斯光帶對溫度不敏感，而反斯托克斯光帶則對溫度很敏感。通過測量這 兩個光帶的強(qiáng)度比值，可以確定光纖內(nèi)相應(yīng)散射位置的溫度。此外，由于拉曼散射出現(xiàn)在感 溫光纜的每個位置，因此可確定感溫光纜任何點(diǎn)的溫度，其溫度既可在時域（光時域反射 計(jì)）確定也可在頻域（光頻域反射計(jì)）確定。
[0045] 為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，以下舉實(shí)施例對本實(shí)用新型 進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0046] 圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例中磁共振梯度線圈的溫度監(jiān)控系統(tǒng)的示例性結(jié)構(gòu)圖。如 圖1所示，該溫度監(jiān)控系統(tǒng)可包括：一感溫光纜11和一分布式光纖溫度傳感器12。
[0047] 其中，感溫光纜11以相接觸的方式沿所述磁共振梯度線圈13設(shè)置。
[0048] 本實(shí)施例中，感溫光纜11與磁共振梯度線圈的位置關(guān)系可有多種。例如，圖2和 圖3分別示出了感溫光纜與梯度線圈的兩種設(shè)置關(guān)系示意圖。
[0049] 如圖2所示，感溫光纜11采用與磁共振梯度線圈13相同的布局方式布置。此時， 感溫光纜11可集成在構(gòu)成所述磁共振梯度線圈13的銅線內(nèi)部?；蛘?，也可通過卡箍件將 感溫光纜11與磁共振梯度線圈13綁在一起或直接放置在一起。圖2中以感溫光纜11集 成在構(gòu)成所述磁共振梯度線圈13的銅線內(nèi)部的情況為例。這種布置方式的覆蓋范圍較大， 可測量磁共振梯度線圈13任一位置處的溫度。并且，將感溫光纜11集成在構(gòu)成所述磁共 振梯度線圈13的銅線內(nèi)部時，磁共振梯度線圈13還可以作為感溫光纜11的保護(hù)層，從而 可降低感溫光纜1