CN101598775B - 医用磁共振成像仪单边磁体装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种医用磁共振成像仪单边磁体装置，属于医疗器械技术领域。该装置包括单边主磁体、第一梯度线圈、第二梯度线圈、成像区和支架，其中单边主磁体包括第一主磁极、第二主磁极、第一调整磁极、第二调整磁极、第一极面、第二极面和基座。本发明的优点：单边主磁体在磁体外侧形成具有薄片形的均匀磁场成像区，第一、第二单平面梯度线圈在成像区提供线性度好的梯度磁场，实现图像的相位编码和频率编码，通过修改极面的倾斜角和调整磁极的间距，可以精确地构建薄片形均匀磁场，与传统磁共振成像仪磁体装置相比较，该装置具有体积小、重量轻、开放性好的优点，并大大降低磁共振成像仪的成本。
Description
技术领域
本发明属于医疗器械技术领域，特别涉及一种医用磁共振成像仪单边磁体装置。
背景技术
常规磁共振成像装置，简称MRI，其主磁体设计，都是力求在主磁体所环抱的空间内构建一个球形且磁场均匀的静磁场区域，这类磁体通常体积庞大、笨重、开放性差，并且价格昂贵。在中国专利CN 137100A中，提出一种全开放的单边磁体磁共振成像仪，该装置主磁体为永磁型，不需要运行电能、免维护，但对主磁体及梯度线圈的结构形式的研究尚处于起步阶段，还有待进一步完善。
在中国专利CN 200410050357.7中，提出了一种永磁型开放式主磁体结构，采用若干磁块集合与铁轭组合，形成上述磁共振成像仪所需要的薄片形均匀磁场，主磁体重量轻，但成像区仍包围在磁体极面的中间部位，而不是磁体的外侧，未实现完全开放的单边磁共振成像系统。
发明内容
针对目前医用磁共振成像仪存在的缺点和不足，本发明的目的提供一种医用磁共振成像仪单边磁体装置，通过单边主磁体和单平面梯度线圈，以达到实现图像的相位编码和频率编码，精确地构建成薄片形均匀磁场区域，装置体积小、重量轻、开放性好的目的。
本发明的技术方案是这样实现的：该装置包括单边主磁体、第一梯度线圈、第二梯度线圈、成像区和支架，其中单边主磁体包括第一主磁极、第二主磁极、第一调整磁极、第二调整磁极、第一极面、第二极面和基座。
该装置第一主磁极和第二主磁极以基座中心线为轴左右对称固定在基座上，第一主磁极下表面和第二主磁极下表面分别与基座上表面相连，在第一主磁极和第二主磁极之间设置有第一调整磁极和第二调整磁极，第一调整磁极和第二调整磁极以基座中心线为轴左右对称固定在基座上；第一极面固定在第一主磁极上，第一极面下表面与第一主磁极上表面相连，第二极面固定在第二主磁极上，第二极面下表面与第二主磁极上表面相连，第一极面和第二极面的上表面分别面向成像区，第一极面和第二极面的上表面为与水平方向成θ角的斜面，基座与上述磁极连接构成磁路，成像区位于基座中心上方；支架垂直固定在基座上，第一梯度线圈和第二梯度线圈在垂直方向上通过支架固定在第一调整磁极和第二调整磁极与成像区之间，第一梯度线圈和第二梯度线圈在水平方向上固定在第一主磁极和第二主磁极之间。
所述的第一调整磁极和第二调整磁极为长方体，截面形状为梯形或矩形，由同种永磁材料构成，两块调整磁极用机械连接固定在基座上，两块调整磁极之间的距离通过机械方法进行调整，当两者之间距离为零时，为一整块永磁磁极。
所述的第一极面和第二极面面向成像区的上表面与水平面之间的夹角为θ，其中0≤θ≤π/3，第一极面和第二极面为截面为矩形或梯形长方体。
所述的第一梯度线圈和第二梯度线圈为单平面梯度线圈，在成像区的两个正交方向即x和z方向，产生线性变化梯度磁场，第一梯度线圈和第二梯度线圈采用离散导线绕制。
所述的支架由不导电的非铁磁性材料制成。
所述的成像区为薄片形，均匀磁场。
所述的第一主磁极、第二主磁极、第一调整磁极和第二调整磁极为同种永磁铁氧体，或烧结钕铁硼永磁材料制成。
所述的基座、第一极面和第二极面采用电工纯铁，或其它铁磁材料制成。
本发明的优点：单边主磁体在磁体外侧形成具有薄片形的均匀磁场成像区，第一、第二单平面梯度线圈在成像区提供线性度好的梯度磁场，实现图像的相位编码和频率编码，通过修改极面的倾斜角和调整磁极的间距，可以精确地构建薄片形均匀磁场，与传统磁共振成像仪磁体装置相比较，该装置具有体积小、重量轻、开放性好的优点，并大大降低磁共振成像仪的成本。
附图说明
图1为本发明医用磁共振成像仪单边磁体装置总体结构图；
图2为本发明医用磁共振成像仪单边磁体装置两个极面面向成像区表面与水平面之间夹角0＜θ≤π/3横截面示意图；
图3为本发明医用磁共振成像仪单边磁体装置两个极面面向成像区表面与水平面之间夹角θ＝0且两个调整磁极间距为0横截面示意图；
图4为本发明医用磁共振成像仪单边磁体装置磁力线分布图；
图5为本发明医用磁共振成像仪单边磁体装置第一梯度线圈绕线图。
图中：1第一主磁极、2第二主磁极、3第一调整磁极、4第二调整磁极、5第一极面、6第二极面、7基座、8第一梯度线圈、9第二梯度线圈、10成像区和11支架；
具体实施方式
本发明一种医用磁共振成像仪单边磁体装置的详细结构结合实施例加以说明。
该装置如图1、2、3所示，图中所有箭头表示磁化方向，包括单边主磁体、第一梯度线圈8、第二梯度线圈9、成像区10和支架11，其中单边主磁体包括第一主磁极1、第二主磁极2、第一调整磁极3、第二调整磁极4、第一极面5、第二极面6和基座7。
该装置第一主磁极1和第二主磁极2以基座7中心线为轴左右对称固定在基座7上，第一主磁极1下表面和第二主磁极2下表面分别与基座7上表面相连，第一主磁极1和第二主磁极2沿垂直于基座7上表面方向充磁，如图1、2、3中所示y方向，充磁方向相反，在第一主磁极1和第二主磁极2之间设置有第一调整磁极3和第二调整磁极4，第一调整磁极3和第二调整磁极4以基座7中心线为轴左右对称固定在基座7上，第一调整磁极3和第二调整磁极4充磁方向相同，沿平行于基座上表面方向充磁，如图1、2、3中所示z方向，第一极面5固定在第一主磁极1上，第一极面5下表面与第一主磁极1上表面相连，第二极面6固定在第二主磁极2上，第二极面6下表面与第二主磁极2上表面相连，第一极面5和第二极面6的上表面分别面向成像区10，第一极面5和第二极面6的上表面为与水平方向成θ角的斜面，成像区10位于基座7中心上方0.18m处；支架11垂直固定在基座7上，第一梯度线圈8和第二梯度线圈9在垂直方向上通过支架11固定在第一调整磁极3和第二调整磁极4与成像区10之间，第一梯度线圈8和第二梯度线圈9在水平方向上固定在第一主磁极1和第二主磁极2之间，通过改变第一调整磁极3和第二调整磁极4的高度和间距，改变成像区10的位置，影响开放度；第一极面5和第二极面6的上表面倾斜度可改变磁场形状，提高成像区10的均匀度，如图4所示，该装置形成的磁场在成像区10周围区域的磁力线分布，图4采用恒定磁场有限元分析与形状优化、自适应网格随形剖分技术相结合而得出的。
所述的第一调整磁极3和第二调整磁极4为长方体，截面形状为梯形或矩形，由同种永磁材料构成，两块调整磁极用机械连接固定在基座7上，两块调整磁极之间的距离通过机械方法进行调整，当两者之间距离为零时，为一整块永磁磁极。
所述的第一极面5和第二极面6面向成像区10的上表面与水平面之间的夹角为0＜θ≤π/3，如图2所示，第一极面5和第二极面6为截面形状为矩形或梯形长方体。
所述的第一极面5和第二极面6面向成像区10的表面与水平面之间的夹角为θ＝0，如图3所示，第一极面5和第二极面6为长方形，截面成梯形。
所述的第一梯度线圈8和第二梯度线圈9为单平面梯度线圈，在成像区10的两个正交方向即x和z方向，产生线性变化的梯度磁场，第一梯度线圈8和第二梯度线圈9采用紫铜板进行水切割制成，用环氧树脂板做衬底，用铜片连接两个连接点，连线与梯度线圈之间用环氧片做绝缘。形成了0.288×0.288×0.004m3的成像区，其中磁通密度的值可达0.11T，磁场均匀度可达10-4，梯度值为0.03914T/m，如图5所示，基于水切割技术形成的单平面梯度线圈模型。
所述的支架11由不导电的非铁磁性材料制成。
所述的成像区10为薄片形，均匀磁场。
所述的第一主磁极1、第二主磁极2、第一调整磁极3和第二调整磁极4为同种永磁铁氧体，或钕铁硼制成。
所述的基座7、第一极面5和第二极面6采用电工纯铁，或其它铁磁材料制成。
Claims (1)
1.一种医用磁共振成像仪单边磁体装置，其特征在于，该装置包括单边主磁体、第一梯度线圈(8)、第二梯度线圈(9)、成像区(10)和支架(11)，其中单边主磁体包括第一主磁极(1)、第二主磁极(2)、第一调整磁极(3)、第二调整磁极(4)、第一极面(5)、第二极面(6)和基座(7)；该装置第一主磁极(1)和第二主磁极(2)以基座(7)中心线为轴左右对称固定在基座(7)上，第一主磁极(1)下表面和第二主磁极(2)下表面分别与基座(7)上表面相接，在第一主磁极(1)和第二主磁极(2)之间设置有第一调整磁极(3)和第二调整磁极(4)，第一调整磁极(3)和第二调整磁极(4)以基座(7)中心线为轴左右对称固定在基座(7)上；第一极面(5)固定在第一主磁极(1)上，第一极面(5)下表面与第一主磁极(1)上表面相连，第二极面(6)固定在第二主磁极(2)上，第二极面(6)下表面与第二主磁极(2)上表面相连，第一极面(5)和第二极面(6)的上表面分别面向成像区(10)，第一极面(5)和第二极面(6)的上表面为与水平方向成θ角的斜面，成像区(10)位于基座(7)中心上方；支架(11)垂直固定在基座(7)上，第一梯度线圈(8)和第二梯度线圈(9)在垂直方向上通过支架(11)固定在第一调整磁极(3)和第二调整磁极(4)与成像区(10)之间，第一梯度线圈(8)和第二梯度线圈(9)在水平方向上固定在第一主磁极(1)和第二主磁极(2)之间；
所述的第一调整磁极(3)和第二调整磁极(4)为长方体，截面形状为矩形，由同种永磁材料构成，两块调整磁极用机械连接固定在基座(7)上，两块调整磁极之间的距离通过机械方法进行调整，当两者之间距离为零时，为一整块永磁磁极；
所述的第一极面(5)和第二极面(6)面向成像区(10)的上表面与水平面之间的夹角为θ，其中0≤θ≤π/3，第一极面(5)和第二极面(6)的截面为矩形；
所述的第一梯度线圈(8)和第二梯度线圈(9)为单平面梯度线圈，在成像区(10)的两个正交方向即x和z方向，产生线性变化梯度磁场，第一梯度线圈(8)和第二梯度线圈(9)采用离散导线绕制而成；
所述的支架(11)由不导电的非铁磁性材料制成；
所述的成像区(10)为薄片形，均匀磁场；
所述的第一主磁极(1)、第二主磁极(2)、第一调整磁极(3)和第二调整磁极(4)为同种永磁铁氧体，或烧结钕铁硼永磁材料制成；
所述的基座(7)、第一极面(5)和第二极面(6)采用电工纯铁，或其它铁磁材料制成。
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