阅读说明：本技术 具有紧急失超的磁共振成像系统 (Magnetic resonance imaging system with emergency quench ) 是由 P·R·哈维 E·让 T·詹内斯肯斯 于 2018-05-08 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种具有紧急失超的磁共振成像(MRI)系统。根据本发明,磁共振成像系统(1)包括：具有用于生成磁场的绕组(3)的超导磁体(2)、紧急按钮(4),以及被耦合到所述磁体(2)和所述紧急按钮(4)的用于控制所述磁体(2)的逻辑电路(5),其中,所述磁体(2)能分别在超导状态和正常导电状态下操作,并且所述紧急按钮(4)和所述逻辑电路(5)以如下方式进行配置：当所述磁体(2)在所述超导状态下操作时,由用户以预定义的第一方式致动所述紧急按钮(4)来启动使所述磁场斜降并同时使存储在所述磁体(2)的所述绕组(3)中的能量耗散到外部耗散设备(6),并且由用户以不同于所述第一方式的预定义的第二方式致动所述紧急按钮(4)来启动通过以下操作使所述磁场失超：加热所述磁体(2)的所述绕组(3)的至少部分,引起存储在所述磁体(2)的所述绕组(3)中的能量作为额外热量耗散到所述磁体(2)。以这种方式,在必须消除磁场的情况下,提供了一种容易且可靠的方式来控制MRI系统(1)的超导磁体(2)。(The present invention relates to a Magnetic Resonance Imaging (MRI) system with emergency quench. According to the invention, a magnetic resonance imaging system (1) comprises: -a superconducting magnet (2) having windings (3) for generating a magnetic field, -an emergency button (4), and-a logic circuit (5) coupled to the magnet (2) and the emergency button (4) for controlling the magnet (2), wherein the magnet (2) is operable in a superconducting state and a normally conductive state, respectively, and the emergency button (4) and the logic circuit (5) are configured in the following manner: actuating by a user the emergency button (4) in a predefined first manner to initiate ramping down the magnetic field and simultaneously dissipating energy stored in the windings (3) of the magnet (2) to an external dissipation device (6) when the magnet (2) is operating in the superconducting state, and actuating by a user the emergency button (4) in a predefined second manner different from the first manner to initiate quenching the magnetic field by: heating at least part of the windings (3) of the magnet (2), causing energy stored in the windings (3) of the magnet (2) to dissipate to the magnet (2) as additional heat. In this way, an easy and reliable way of controlling a superconducting magnet (2) of an MRI system (1) is provided in case the magnetic field has to be eliminated.)

具有紧急失超的磁共振成像系统

技术领域

本发明涉及包括以下部件的磁共振成像系统：具有用于生成磁场的绕组的超导磁体、紧急按钮，以及被耦合到该磁体和该紧急按钮的用于控制该磁体的逻辑电路，并且本发明还涉及用于控制磁共振成像系统的超导磁体的操作的方法和非瞬态计算机可读介质。

背景技术

对于具有超导磁体的磁共振成像(MRI)系统，有可能斜降磁体的磁场并同时将存储在磁体中的能量耗散到外部耗散设备(如电负载)。这可以防止磁体“升温”并且允许磁体几乎立即重新发生斜变而无需额外的冷却时段或者不会造成磁体的制冷剂(通常为液氦)的大量损失。

另外，实际上，MRI系统的所有超导磁体都包括在紧急情况下快速消除磁场的失超能力。典型地，超导MRI系统被提供有用户在紧急情况下能够按压的一个或多个失超按钮。在失超的情况下，磁体的正常超导绕组的部分被有意加热，从而引起超导体转换为正常导电状态。这种状态在整个磁体中迅速扩散，并且磁体中存储的能量在磁导体和内部结构中耗散为热量。如果磁体包含液氦作为制冷剂，则这种氦通常会蒸发并从磁体中排出。在失超期间，磁导体会被加热并且需要大量的额外时间才能冷却，然后磁场才能再次斜升。因此，失超是昂贵且耗时的事件。

然而，不必在每次紧急情况下都对磁体进行失超，并且如上文进一步解释的，稍慢一些的受控的斜降将同样有效。因此，在这种情况下，使磁体斜降并且向磁体外部耗散能量将是有益的，这使得一旦解决了紧急情况，就能够使磁体再次迅速斜升。

超导磁体是由超导线的线圈/绕组制成的电磁体。为了实现超导性，必须在操作期间将线圈冷却至低温。在其超导状态下，导线的电阻基本上为零，并且注入导线的电流将无耗散地流动。当载流超导线环的端部闭合(连接)时，电流继续流动而不会(或极其缓慢地)衰减。超导状态允许电流以“零”耗散持续流动，而无需外部电源。普通导线也能够承载大电流(这取决于厚度)，但是也会产生大量热量，对于高场MRI应用来说，这是不切实际的。超导线实现了具有高磁场且不需要持续供应外部能量来维持磁场的紧凑型磁体。因此，在需要非常强的磁场来检查人体的医院中的MRI系统中使用超导磁体。

在操作期间，磁体线圈必须冷却到其临界温度(即，绕组材料从正常电阻状态改变并变为超导体时的温度)以下。通常使用两种类型的冷却(即，液体冷却或机械冷却)来将磁体绕组维持在足以维持超导性的温度下。当应用液体冷却时，通常将液氦用作制冷剂。然而，一些超导系统也能够使用两级机械制冷来进行冷却。

具有将氦气重新冷凝成液氦的液体冷却的超导磁体通常被称为零蒸发(ZBO)磁体。在超导磁体氦压力容器中由液氦蒸发形成的氦气流过由低温冷却器冷却的重新冷凝器中的通道，以将氦气重新冷凝回液氦，从而返回到压力容器中的液氦浴。

发明内容

本发明的目的是在必须消除磁场的情况下提供了一种容易且可靠的方式来控制MRI系统的超导磁体。

该目的通过独立权利要求的主题来解决。在从属权利要求中描述了优选实施例。

因此，根据本发明，提供了一种磁共振成像(MRI)系统，所述系统包括：具有用于生成磁场的绕组的超导磁体、紧急按钮，以及被耦合到所述磁体和所述紧急按钮的用于控制所述磁体的逻辑电路，其中

所述磁体能分别在超导状态和正常导电状态下操作，并且

所述紧急按钮和所述逻辑电路以如下方式进行配置：当所述磁体在所述超导状态下操作时，由用户以预定义的第一方式致动所述紧急按钮来启动使所述磁场斜降并同时使存储在所述磁体的所述绕组中的能量耗散到外部耗散设备，并且由用户以不同于所述第一方式的预定义的第二方式致动所述紧急按钮来启动通过以下操作使所述磁场失超：加热所述磁体的所述绕组的至少部分，引起存储在所述磁体的所述绕组中的能量作为额外热量耗散到所述磁体。

因此，本发明提供了这样的可能性：在紧急情况或其他情况下，MRI系统的用户可以在磁体的立即失超或磁体的受控的斜降之间快速选择，磁体的受控的斜降的优点是对磁体的损坏风险很小，并且一旦解决了紧急情况，就能够使磁体再次迅速斜升。根据本发明的优选实施例，这种选择是根据紧急按钮被致动的次数做出的，这将在下面更详细地阐述。

本发明通常适用于所有超导磁体类型，包括ZBO磁体和所谓的密封或无氦磁体。在ZBO磁体中，使磁体失超仍然涉及液氦的不受控制的蒸发。此外，在ZBO磁体和无氦磁体中，失超都会使存储在线圈绕组中的磁能耗散。这将会加热线圈绕组，并且在磁体再次斜变之前需要再次冷却磁体绕组，这可能需要几个小时或甚至几天的时间。线圈绕组的受控加热也可能导致线圈绕组及其支撑结构受到机械损坏。如果还提供了使得磁体向外部耗散能量而能够进行受控的斜降的方法，则也能够将其改装为现有的MRI系统。

根据本发明的优选实施例，如果用于冷却所述磁体的致冷剂被提供用于实现所述磁体的所述超导状态，则由所述用户以所述第一方式致动所述紧急按钮来启动使所述磁场斜降并同时避免使所述制冷剂蒸发，并且由所述用户以所述第二方式致动所述紧急按钮来启动使所述磁场失超并同时使所述制冷剂至少部分蒸发。

为了由用户以第一方式致动紧急按钮并且由用户以第二方式致动紧急按钮，通常分别可能有许多不同类型的用户动作。虽然能够分别以第一方式和第二方式完全不同地致动按钮，但是根据本发明的优选实施例，由所述用户以所述第一方式致动所述紧急按钮是第一用户动作，并且由所述用户以所述第二方式致动所述紧急按钮包括所述第一用户动作与第二用户动作的组合。这意味着，根据本发明的该优选实施例，致动紧急按钮的第二方式包括至少两次第一用户动作。然而，第一用户动作也能够重复多次，或者添加有另一用户操作。优选地，所述第二用户动作是在预先确定的时间段内所述第一用户动作的重复。

另外，致动按钮可以包括以不同方式触摸、旋转或倾斜紧急按钮。然而，根据本发明的优选实施例，由所述用户以所述第一方式致动所述紧急按钮是单次按压动作，并且由所述用户以所述第二方式致动所述紧急按钮是具有第一按压动作和第二按压动作的两次按压动作，所述第二按压动作发生在所述第一按压动作之后的预先确定的时间段内。这种方法非常易于以意图方式可靠地关闭MRI系统。

本发明还涉及一种用于控制磁共振成像系统的超导磁体的操作的方法，

所述磁体能分别在超导状态和正常导电状态下操作，并且包括用于生成磁场的绕组，并且

所述磁共振成像系统包括紧急按钮，

所述方法包括以下步骤：

在所述超导状态下操作所述磁体，并且

响应于由用户以预定义的第一方式致动所述紧急按钮来使所述磁场斜降并同时使存储在所述磁体的所述绕组中的能量耗散到外部耗散设备，或者

响应于由用户以不同于所述第一方式的预定义的第二方式致动所述紧急按钮来通过以下操作使所述磁场失超：加热所述磁体的所述绕组的至少部分，引起存储在所述磁体的所述绕组中的能量作为额外热量耗散到所述磁体。

此外，本发明还涉及一种用于控制磁共振成像系统的超导磁体的操作的非瞬态计算机可读介质，所述磁体能分别在超导状态和正常导电状态下操作，并且包括用于生成磁场的绕组，并且所述磁共振成像系统包括紧急按钮，所述非瞬态计算机可读介质包括存储在其上的指令，所述指令当在处理器上运行时执行以下步骤：

在所述超导状态下操作所述磁体，并且

响应于由用户以预定义的第一方式致动所述紧急按钮来使所述磁场斜降并同时使存储在所述磁体的所述绕组中的能量耗散到外部耗散设备，或者

响应于由用户以不同于所述第一方式的预定义的第二方式致动所述紧急按钮来通过以下操作使所述磁场失超：加热所述磁体的所述绕组的至少部分，引起存储在所述磁体的所述绕组中的能量作为额外热量耗散到所述磁体。

上面进一步描述的优选实施例分别类似地适用于用于控制磁共振成像系统的超导磁体的操作的方法和非瞬态计算机可读介质。

附图说明

参考下文描述的实施例，本发明的这些方面和其他方面将是明显的并且得到阐明。然而，这样的实施例不一定代表本发明的全部范围，因此，在本文中参考权利要求书来解读本发明的范围。

在附图中：

图1示意性地描绘了根据本发明的优选实施例的MRI系统，并且

图2描绘了根据本发明的优选实施例的方法的流程图。

附图标记列表

1 MRI系统

2 磁体

3 磁体的绕组

4 紧急按钮

5 逻辑电路

6 外部耗散设备

7 致冷剂

具体实施方式

如图1中示意性地描绘的，根据本发明的优选实施例，提供了磁共振成像系统1，该磁共振成像系统1包括：具有用于生成磁场的绕组3的超导磁体2、紧急按钮4，以及被耦合到磁体和紧急按钮的用于控制磁体2的逻辑电路5。磁体2能够分别在超导状态和正常导电状态下操作。在图1所描绘的情况下，磁体2以其超导状态操作，这是MRI系统1的常规操作所要求的。因此，根据本发明的本实施例，用于磁体2的绕组3由致冷剂7冷却，该致冷剂7是液氦。在液氦蒸发的情况下，提供紧急出口管道8以将过量的氦气排放到大气中。另外，提供有电负载作为外部耗散设备6，当磁体2以受控方式斜降时，该电负载能够用于耗散在磁体2的绕组3中生成的热量。

根据本发明的优选实施例，紧急按钮4和逻辑电路5被配置为使得分别以第一方式或第二方式致动紧急按钮4来得到不同的结果。紧急按钮4被设计为使得其被安装在MRI系统1的用户的触及范围内，并且能够通过例如用手掌进行的按压动作来致动。

如图2的流程图所描绘的，确定紧急按钮4是否被推动，即，确定是否是第一推动动作。如果确定出这种第一推动动作，则进一步检查是否在第一推动动作之后的预定义时间t_p内确定出第二推动动作。如果不是这种情况，即，如果用户已经利用单次推动动作致动了紧急按钮4，则对磁体2的磁场执行有规律且受控的斜降。这意味着存储在磁体2的绕组3中的能量被耗散到外部耗散设备6，并且因此避免了对磁体2“加热”。然而，如果在第一推动动作之后的预定义时间t_p内确定出第二推动动作，即，如果用户已经利用两次推动动作致动了紧急按钮4，则启动对磁体2的磁场的立即失超。这意味着磁体2的绕组3的至少部分被加热，从而引起存储在磁体2的绕组3中的能量作为额外热量耗散到磁体2。虽然这样做有如下缺点：在该流程期间，磁体2可能会损坏并且需要额外的时间来冷却磁体2，然后才能再次使磁体2斜升，但是通过这种方式，在危险情况下能够非常迅速地消除磁场。

虽然已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应当被认为是图示性或示例性的，而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求，在实践请求保护的发明时能够理解并实现对所公开的实施例的其他变型。在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。虽然某些措施被记载在互不相同的从属权利要求中，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。