Conductors, Joints, and Coils for Cryogen Free Whole Body 3 T MRI systems (Renewal)

用于无冷冻剂全身 3 T MRI 系统的导体、接头和线圈(更新)

基本信息

  • 批准号:
    10683376
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 28.02万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-08-01 至 2024-04-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Summary Most presently installed full-body MRI systems are based on 1.5 T liquid-He- cooled NbTi magnets, but the rate of installation of 3.0 T systems is rapidly increasing. However, the increasing cost of helium is well documented, and this leads to increases in the life cycle cost of MRI systems, which could limit ready access for traditional patient groups, and limit the ability to expand availability to traditionally less well served patient groups. The root cause of the problem is the growing shortage of helium worldwide. The major MRI magnet manufacturers (Siemens, GE, and Phillips) each have development programs focused on converting the 1.5T solenoid coils from liquid helium bath cooling to dry (cryogen free) conduction cooling. Indeed, freedom from the need for liquid-helium cooling (i.e. cryogen free, conduction-cooled, operation) is becoming more and more important. While NbTi designs have been explored for 1.5 T systems, the much higher demands of 3 T systems makes that route untenable. The larger thermal margin of MgB2 and affordability makes MgB2 based 3 T systems the most feasible. Even beyond the liquid cryogen issues for MRI, the development of cryocooled MRI magnets could allow for new geometries and MRI applications, opening up new treatment possibilities. However, we must focus where the industry can transition this new technology commercially. Accordingly, the proposed program focuses on developing the technology to enable cryogen free 3 T systems using a cryocooled mode. We proposed to do this by (1) Continuing to increase MgB2 Je in ranges appropriate to 3 T MRI (4-10 K, 0-6 T), but focus on a protectable conductor with n > 30 guaranteed over long lengths, (2) Optimizing our present magnet models (FEM/numerical) targeting reduced peak fields on the wire in order to reduce required conductor length and structural support (making present proof-of principle competitive and highly attractive), (3) Demonstrating reliable and higher performance persistent joints as well as a persistent switch, both working in conjunction with a full size segment coil, (4) Demonstrating a react and wind coil segment with 3 T design performance and an integrated active protection scheme with high reliability (as shown experimentally with coil operating in persistent mode), (5) Developing alternative magnetic/mechanical designs for specialty applications including image guided applications. 1
概括 目前安装的大多数全身 MRI 系统均基于 1.5 T 液态氦 冷却 NbTi 磁体,但 3.0 T 系统的安装率正在迅速增加。 然而,氦气成本的增加是有据可查的,这导致了 MRI 系统的生命周期成本,这可能会限制传统的访问 患者群体,并限制了将可用性扩大到传统上病情较差的患者群体的能力 服务于患者群体。问题的根本原因是氦气日益短缺 全世界。主要 MRI 磁体制造商(西门子、GE 和飞利浦)各 拥有专注于将 1.5T 电磁线圈从液体转换为开发计划 氦浴冷却至干燥(无制冷剂)传导冷却。事实上,自由 需要液氦冷却(即无制冷剂、传导冷却、操作) 变得越来越重要。虽然 NbTi 设计已针对 1.5 T 进行了探索 系统,3T 系统的更高要求使得这条路线站不住脚。较大的 MgB2 的热裕度和经济性使得基于 MgB2 的 3 T 系统成为最 可行的。 甚至超越 MRI 的液态冷冻剂问题,低温冷冻 MRI 的发展 磁铁可以实现新的几何形状和 MRI 应用,开辟新的治疗方法 的可能性。然而,我们必须关注行业可以在哪些方面实现这一新的转变 技术商业化。因此,拟议的计划侧重于开发 使用低温冷却模式实现无冷冻剂 3 T 系统的技术。我们提议 通过 (1) 继续在适合 3 T MRI 的范围内增加 MgB2 Je (4-10 K,0-6 T),但重点关注长期保证 n > 30 的可保护导体 长度,(2) 优化我们现有的磁体模型(FEM/数值)目标 减少导线上的峰值场,以减少所需的导体长度和 结构支持(使目前的原理证明具有竞争力和高度 有吸引力),(3) 还展示了可靠且高性能的持久接头 作为持久开关,两者与全尺寸分段线圈一起工作,(4) 展示具有 3 T 设计性能和 高可靠性集成主动保护方案(如实验所示) 线圈以持续模式运行),(5) 开发替代磁/机械 针对特殊应用(包括图像引导应用)的设计。 1

项目成果

期刊论文数量(19)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Study of Superconducting, Structural, and Thermal Properties of SnO2 Added MgB2 Bulks.
添加 SnO2 的 MgB2 块体的超导、结构和热性能研究。
Accelerators, Gantries, Magnets and Imaging Systems for Particle Beam Therapy: Recent Status and Prospects for Improvement.
  • DOI:
    10.3389/fonc.2021.737837
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Collings EW;Lu L;Gupta N;Sumption MD
  • 通讯作者:
    Sumption MD
Influence of Twisting and Bending on the Jc and n-value of Multifilamentary MgB2 Strands.
扭转和弯曲对多丝 MgB2 股的 Jc 和 n 值的影响。
  • DOI:
    10.1016/j.physc.2015.10.002
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Yang,Y;Li,G;Susner,M;Sumption,MD;Rindfleisch,M;Tomsic,M;Collings,EW
  • 通讯作者:
    Collings,EW
The Role of CHPD and AIMI processing on enhancing J C and transverse connectivity of in-situ MgB2 strand.
CHPD 和 AIMI 处理在增强原位 MgB2 链的 JC 和横向连接方面的作用。
Architecture and Transport Properties of Multifilamentary MgB2 Strands for MRI and Low AC Loss Applications.
用于 MRI 和低交流损耗应用的多丝 MgB2 股线的结构和传输特性。
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知道了