移动磁共振成像设备的温控系统设计
2025-02-13 21:23
No.1339708596124131328
技术概要
PDF全文
本技术涉及一种移动式磁共振成像设备的温控系统。该系统的核心组件为主磁体,包括磁体支撑结构及内置永磁体。在磁体支撑结构与梯度线圈之间,特别设计了第一隔热结构和散热结构,以实现设备内部温度的均匀分布,保障成像设备的稳定运行和成像质量。
背景技术
磁共振成像(MRI)作为一种关键的医学成像工具,因其能够提供高分辨率、高对比度的软组织图像,而广泛应用于各类临床诊断中。传统的MRI系统在大型医院和研究机构中表现出色,然而,这些系统通常体积庞大、成本高昂,并且对安装环境的要求极为严格。这些因素限制了MRI在急诊医学、偏远农村地区、战地医疗以及自然灾害等特殊环境中的应用,无法满足这些场景下对及时、准确医学影像的迫切需求。 为了解决这一局限性,近年来便携式MRI系统得到了显著的发展。便携式MRI技术的进步,不仅扩大了医学服务的覆盖范围,还显著提高了诊断的及时性和治疗的准确性,尤其是在远离大型医院设施的偏远地区或特殊环境中。便携式MRI系统能够在这些非传统环境下提供高效、即时的医学成像,但其核心挑战在于如何集成能够适应环境温度变化的高性能磁体,以在各种不确定环境条件下仍然保持稳定的磁场强度和均匀性,从而确保成像质量不受外部因素的干扰。 在便携式MRI系统的设计中,选择合适的磁性材料至关重要。目前,主要采用钕铁硼(NdFeB)和钐钴(SmCo)磁体作为核心部件。这两种磁体材料各具特点,决定了它们在不同应用场景中的适用性。钕铁硼磁体以其卓越的磁性能和良好的成本效益而广受欢迎。其具有极高的最大能量积和残余磁通密度(Br),使得它在低成本高性能应用中表现突出。然而,NdFeB磁体对温度变化极为敏感,Br温度系数范围通常为-1000至-1200ppm/℃。这意味着,在高温环境下,NdFeB磁体容易发生退磁现象,从而导致磁场强度下降和成像质量下降。因此,NdFeB磁体在温度变化剧烈或环境温度较高的情况下使用受到了限制。相比之下,钐钴磁体虽然成本相对较高,但其具有优异的热稳定性和耐腐蚀性。SmCo磁体的Br温度系数通常为-300至-450ppm/℃,这使得其在高温条件下的性能退化较小,并且能够在更广的温度范围内保持稳定的磁场强度。尽管SmCo磁体的能量积略低于NdFeB磁体,但其在极端温度下的稳定性使其成为便携式MRI系统中长期使用的理想选择,特别是在需要在高温或温度波动较大的环境中工作的场合。 现有技术中,公开号为CN112435824A的中国专利,公开了一种磁体装置及磁共振成像设备,将匀场环部分或全部采用永磁材料制成,永磁型磁体的磁场均匀度受环境温度的影响较大,磁场稳定性相对较差,使用永磁材料制成的磁体在运行过程中会受到温度分布不均匀的影响,环境温度的变化或者周围环境的变化都可能导致磁场均匀度被破坏,进而影响图像质量。相类似地,公开号为CN106710781A的中国专利,公开了一种核磁共振永磁体,采用由相同磁钢组件构成的磁体,但是磁体的磁场强度通常不超过0.45T,这意味着成像的信噪比较低,可能影响图像的清晰度和细节表现,且磁场会随温度变化而变化,通常变化值大约为1100ppm/℃,磁体需要通过自恒温系统来维持磁场强度和均匀性,增加了系统的复杂性和维护成本。 确保磁场的长期稳定性对便携式MRI系统至关重要。例如,对于磁场强度为0.06T的永磁体系统来说,当温度变化1℃时,磁场强度的变化可达0.072mT,这可能导致1H核共振频率变化高达3000Hz,这将严重影响MRI的成像精度和实验结果的可靠性。因此,为了确保MRI实验的准确性和有效性,研究一种能够有效减少永磁体内部温差的匀温系统显得尤为重要。这种匀温系统的设计旨在通过改善永磁体的温度均匀性来降低磁场的漂移。
实现思路
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该技术已申请专利,如用于商业用途,请联系技术所有人!
技术研发人员:
肖夏  周建男  庞彦伟  刘一鸣  马欣宇  王振常
技术所属: 天津大学  首都医科大学附属北京友谊医院
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