本公开的内容涉及磁机领域,更具体地,涉及在模块化构造中可扩展的医学成像中使用的磁机领域。
背景技术:
1、医生和医疗从业者使用磁成像技术来更好地识别人体中可能难以用其他方法诊断的问题。目前,磁共振成像(mri)机是一种大型设备,该设备具有大约一个人的大小的开口。为了进行影像检查,人必须在机器内(至少是横向封闭的空间)呆一段时间,这可能会给被检查的人带来包括焦虑在内的并发症。此外,对于患有幽闭恐惧症或相关疾病的人群来说,mri检查可能太刺耳并且因此无法进行。
2、目前,mri机是由线圈形状的大磁体构成的,这些磁体会产生磁场。这些线圈容置在机器的支撑结构中。在检查过程中,线圈被激励以形成磁场或对磁场产生影响。磁场的激发会产生很大的噪音,有时被称为锤击声。这种噪音会给人们带来不适并且需要为此设计外壳。这些额外的设计考虑因素要求包括噪声吸收器,并对可用于建造外壳的材料有所限制。
3、目前设计和构造的mri机需要在检查区域周围布置数个磁线圈。这些线圈布置为螺线管构造,其中心具有圆柱形孔。被检查者躺在被称为检查区或检查台的孔内。mri机中的磁场需要均匀一致以正常工作,因此需要在检查区域出口附近有更强的磁场。目前,通过在出口周围添加额外的磁体线圈,可以在出口附近产生更强的磁场。
4、因此,mri机的几何构型受限于线圈的形状。mri应用中的磁场需要很强并且目前实现足够强磁场的方法是通过使用螺线管装置。
5、授予maher等人的美国第8838193号专利中描述了一种大线圈的替代方案。maher描述了一种必须与其他类似模块串联使用以形成特定磁场配置的模块。maher描述的模块应当具有足够的数量、足够大的尺寸,而且它们还必须以非常特定的方式定位和定向以产生可用的磁场。尽管maher将这些模块描述为对mri机有用,但尚不清楚如何通过使用这些模块在整个检查区域产生均匀一致的磁场。此外,每个模块都会产生自己的磁场,因此如果单个模块发生故障,那么总体的效能将在操作中无法使用。这是该系统的一个惊人的局限性,因为maher的设备可能不容易识别究竟是哪个模块发生了故障。除此之外,maher的模块需要具有特定的尺寸才能正常工作,因此由此类模块构建的mri机的几何配置和尺寸是受限的。从maher的描述中不清楚如何实现比目前正在建造的机器更小的机器。此外,可以适应不同形状(如半圆柱体、隧道或立方体)的较大机器可能无法通过使用所述模块来实现。
6、线圈构建还有其他替代方案,例如在授予miyazaki等人的美国第8655423号专利中描述的一种由多层不同材料形成的超导线圈。一组这样层的被描述为构成由薄膜超导导线形成的超导线圈部分。miyazaki描述的线圈和本领域常见的线圈是通过将超导薄膜(也称为超导带材)排列成线材的形状来构造的,然后将线材进一步配置成线圈的形状。根据对现有技术的回顾,超导线圈是通过堆叠超导薄膜或层形成的,这样电流就可以沿所需方向流动并产生适当的磁场配置。据发明人所知和所理解,现有技术没有教导任何其他可以使用超导薄膜或超导带材来传导电流的方法。
7、超导带材本身也供不应求,因为它们的需求逐年增加。还有一个问题是带材的尺寸和形状,这些带材只能做成几厘米宽。此外,将带材排列成线材并进一步排列成线圈的过程很长,而且容易出错。
8、因此,可以总结出,对可以以不同形状和尺寸构造的mri机的需求非常突出。还需要大型磁线圈的替代品,这类大型线圈即便在外壳具有半圆柱体或立方体等独特形状时也能产生有效的磁场。此外,针对mri机当前局限性的任何解决方案还必须解决机器可能不会加重与焦虑或幽闭恐惧症相关的条件,必须提供一种大体上更安静的替代方案,并应降低总体成本和设计复杂性。所有这些都是当前技术的局限性。
技术实现思路
1、一个实施例解决了已知磁共振成像(mri)机的全部或部分缺点。
2、一个实施例提供了一种模块化磁共振成像机,该模块化磁共振成像机包括由彼此联接的多个模块形成的组件,其中多个模块具有适配于组件形状的形状和/或尺寸,每个模块适于传导电流以形成磁场,并且每个模块具有与第二结构段装配的第一结构段,第一结构段具有将模块分成至少两个不同的导电区域的凹槽。
3、在一个实施例中,多个模块的凹槽适于引导电流沿特定方向或不同路径流动通过多个模块,并且电流通过多个模块的流动的特性确定机器中的磁场的形状。
4、在一个或多个实施例中,多个模块中的至少一个模块机械联接和/或电联接到多个模块的另一个模块;和/或,多个模块中的至少一个模块的第二结构段包括连接装置,所述连接装置适于将该模块连接到多个模块中的另一个模块上,所述连接装置例如是铰链或法兰的机械连接器;和/或,多个模块中的至少一个模块包括至少一个通道,所述至少一个通道穿过第一结构段,例如使得诸如氮或氦的冷却流体能够流过模块,和/或允许导线穿过模块,每个通道适于例如与多个模块的另一个模块的通道形成单个通道;和/或多个模块中的至少一个模块的第一段和第二段适于分离。
5、在一个实施例中,至少一个模块,例如多个模块,被构造为具有超导特性。
6、在一个实施例中,多个模块中的至少一个模块包括由不同材料形成的堆叠件,该堆叠件至少包括:结构层,所述结构层例如由诸如哈氏合金的材料组成或被诸如哈氏合金的材料所覆盖;和位于结构层上的超导层,超导层包括诸如钇钡铜氧化物或稀土钡铜氧化物的超导材料;其中,至少一个模块的凹槽至少在超导层中被图案化。
7、在一个实施例中,结构层包括至少一个通道,所述至少一个通道例如使得诸如氮或氦的冷却流体能够流动通过模块,和/或允许布线穿过模块。
8、在一个实施例中,堆叠件还包括在结构层与超导层之间的至少一个缓冲层,优选地多个缓冲层,该至少一个缓冲层例如由诸如氧化铝、氧化钇、氧化镁和/或锰酸镧的材料制成;其中凹槽在该至少一个缓冲层和超导层中被图案化。
9、在一个实施例中,堆叠件还包括位于超导层上且位于凹槽中的分流层,分流层由诸如银的金属制成。
10、在一个或多个实施例中,堆叠件还包括:位于分流层下方的重复层,所述重复层包括缓冲层和超导层的重复,优选地包括多次重复,例如4次到80次重复,凹槽在缓冲层、超导层及重复层中被图案化;和/或位于分流层上的终饰层,该终饰层包括另一个超导层,所述另一个超导层优选地未被穿孔。
11、在一个特定实施例中,第一结构段包括结构层、至少一个缓冲层、超导层、重复层、凹槽和分流层;和/或第二结构段包括终饰层。
12、一个实施例提供了一种适用于根据实施例的模块化磁共振成像机的模块。
13、一个实施例提供了一种模块,该模块是根据实施例的模块化磁共振成像机中所包括的彼此联接的多个模块中的一个模块。
14、这些模块可以排列成例如隧道、圆筒、半圆筒、臂带、半管、平行六面体、盒子等形状。
15、一个实施例提供了一种用于制造根据实施例的模块的方法,该方法包括:提供结构层;例如通过金属有机化学气相沉积将超导层沉积在结构层上;和例如使用激光雕刻技术至少从超导层去除材料以形成凹槽;将一层金属沉积在超导层上,所述将一层金属沉积在超导层上包括:用诸如银的所述金属填充凹槽以形成分流层。
16、在一个实施例中,该方法还包括:在形成超导层之前,例如使用溅射技术形成至少一个缓冲层,优选地形成多个缓冲层,该至少一个缓冲层例如由诸如氧化铝、氧化钇、氧化镁和/或锰酸镧的材料制成。
17、在一个实施例中,去除材料还包括从至少一个缓冲层去除材料。
18、在一个实施例中,该方法还包括:在形成凹槽之前形成重复层,该重复层包括缓冲层和超导层的重复,优选地包括多次重复,例如4次到80次重复;和/或,在分流层上形成终饰层,该终饰层包括另一超导层,所述另一超导层优选地未被穿孔的。
19、优点
20、模块化磁共振成像机的一个实施例的优点可以列举如下:更简单、更不容易出错的不同模块形成的结构允许更快的组装;高吸持的磁场,这是由于层允许至少部分地排斥磁场,如迈斯纳效应或类似效应;每个模块的维修更容易,更换更快,从而使设备更便宜也削减了整体成本;在维护设备及测试时,线圈可以很容易地更换;更大的磁化体积,使焦虑、幽闭恐惧症患者能够进行医学成像,并使所有患者都更舒适,可能包括同时对多名患者进行成像;另一方面,较小的磁化体积使该设备便携,适合对肢体进行成像。通过详细的描述、附图和权利要求,本领域技术人员将清楚其他技术优点。此外,虽然上面已列举了具体的优点,但不同的实施例可以包括或不包括所列的所有或部分优点。
1.一种模块化磁共振成像机(400;600;800;900),包括由彼此联接的多个模块(100)形成的组件,其中所述多个模块具有适配于所述组件的形状的形状和/或尺寸,每个所述模块(100)适于传导电流以形成磁场,并且每个所述模块(100)具有与第二结构段(102)装配的第一结构段(106),所述第一结构段具有凹槽(202),所述凹槽(202)将所述模块分成至少两个不同的导电区域。
2.根据权利要求1所述的模块化磁共振成像机,其中,所述多个模块的多个所述凹槽适于引导电流沿特定方向或不同路径流动通过所述多个模块,并且所述电流通过所述多个模块的流动的特性确定所述模块化磁共振成像机中的所述磁场的形状。
3.根据权利要求1或2所述的模块化磁共振成像机,其中:
4.根据权利要求1至3中任一项所述的模块化磁共振成像机,其中,至少一个模块,例如所述多个模块(100),被构造为具有超导特性。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的模块化磁共振成像机,其中,所述多个模块中的至少一个模块包括由不同材料形成的堆叠件,所述堆叠件至少包括:
6.根据权利要求5所述的模块化磁共振成像机,其中,所述结构层(300)包括至少一个通道(108),所述至少一个通道(108)例如使得诸如氮或氦的冷却流体能够流动通过所述模块,和/或允许布线穿过所述模块。
7.根据权利要求5或6所述的模块化磁共振成像机,其中,所述堆叠件还包括在所述结构层与所述超导层之间的至少一个缓冲层,优选地多个缓冲层,所述至少一个缓冲层例如由诸如氧化铝、氧化钇、氧化镁和/或锰酸镧的材料制成;其中所述凹槽(202)在所述至少一个缓冲层和所述超导层中被图案化。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的模块化磁共振成像机,其中,所述堆叠件还包括位于所述超导层(302)上且位于所述凹槽(202)中的分流层(304),所述分流层由诸如银的金属制成。
9.根据从属于权利要求7的权利要求8所述的模块化磁共振成像机,其中,所述堆叠件还包括:
10.根据权利要求9所述的模块化磁共振成像机,其中,所述第一结构段(106)包括所述结构层(300)、所述至少一个缓冲层、所述超导层(302)、所述重复层、所述凹槽(202)和所述分流层(304);和/或所述第二结构段(102)包括所述终饰层(306)。
11.一种模块,所述模块为根据权利要求1至10中任一项所述的磁共振成像机中所包括的彼此联接的所述多个模块中的一个模块。
12.一种用于制造根据权利要求11所述的模块的方法,所述方法包括:
13.根据权利要求12所述的方法,其中,所述方法还包括:
14.根据权利要求13所述的方法,其中,去除材料还包括:
15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法,其中,所述方法还包括:
