CN106456047B - 极窄漏磁场磁铁型mri装置 - Google Patents

Abstract

一种电磁铁，其由构成在医疗诊断用中使用的磁共振断层成像装置(MRI)的主线圈组(正电流)和屏蔽线圈组(负电流)构成，该电磁铁将负电流的屏蔽线圈区设为三个以上，且将至少一个以上的屏蔽线圈区的位置位于比主线圈区远的位置，而且使半径比其它屏蔽线圈区小。

Description

极窄漏磁场磁铁型MRI装置

技术领域

本发明涉及水平磁场型MRI装置。

背景技术

在用于医疗诊断用的核磁共振断层成像装置(MRI)进行的、利用了核磁共振的诊断中，由于磁场强度和诊断部位对应，因此就对磁铁系统产生的磁场强度要求的精度而言，磁场强度的百万分之一程度的变动都会成为问题。在此，MRI装置使用的磁场大致具有三种。

(1)在时间上稳定且在空间上固定、而且通常为从0.1至数特斯拉以上的强度、而且在进行成像的空间(通常为直径为30-40cm的球或者椭圆体的空间)内，落在数ppm左右的变动范围内的磁场

(2)以一秒左右以下的时间常数进行变化，并在空间上倾斜的磁场

(3)与核磁共振对应的频率(数MHz以上)的高频电磁波所产生的磁场

该磁场不仅向原本需要的成像区域6(参照图3)泄漏，也向装置周围泄漏。虽然该漏磁场对于成像完全不需要，但是不能消除。因此，对于MRI装置采取减小向周围的漏磁场的措施。将为了抑制该漏磁场而对MRI装置采取的措施称为磁屏蔽，其大致具有以下两种。

(1)在配置有MRI装置的房间的墙壁上配置磁性体，将泄漏出的磁感线捕获在磁性体中，进而减小向房间外的漏磁场的方式。

(2)磁铁本身具备屏蔽线圈(SC)的方式，与专门在成像区域6生成均匀的磁场的主线圈(MC)线圈区(CB)组不同，屏蔽线圈(SC)在成像区域6生成负的磁场，产生在装置周围消除主线圈的向周围的漏磁场的磁场(主动磁遮蔽方式)。

而且，通常的方式是共用这两种的方式。此外，之后对使用了上述(2)所举出的屏蔽线圈的磁屏蔽详细地进行叙述。

在专利文献1、专利文献2、专利文献3以及专利文献4中详细说明了主动磁遮蔽方式。

专利文献1公开了以下技术，即、配置屏蔽线圈区(SC-CB)组，以使作为磁铁整体的磁矩大致为零，而且调整高次成分，漏磁场随着远离装置而快速衰减。

在专利文献1的方式中，为了减少周围的漏磁场，在SC-CB组中存在流动正负双方的电流的CB。因此，CB数的增加、导体量的增加、由于相邻地流动相反方向的电流而各CB的磁动势增加、另外实现该磁动势的线量的增加、以及因电磁力的增加而引起的CB支撑结构的强化等，都成为电磁铁制造成本的增加原因。

图2表示专利文献2的现有例子的见解。在图2中，上下为轴向，横向为半径方向，且示出了等磁通线和CB位置。主线圈与MC10、MC11对应，屏蔽线圈与SC10、SC11等对应。在专利文献2中，尽量采用了简单的屏蔽线圈的配置，因此向轴向(图中上下方向)的漏磁场区域变广。在该图中，在左侧示出了等磁通线(也是磁感线)和磁场强度等高线。最外侧等高线2是5高斯线。另外，在半径为0.5m至1.0m附近示于四角的部件是线圈区(MC10、MC11以及SC10、SC11)的剖面。在右侧，虽然向四角添加示出了CB名，但是MC10～MC30是与主线圈对应的MC-CB11，SC10、SC11是与屏蔽线圈对应的线圈区SC-CB15。如上所述，在现有的MRI装置用磁铁中，由于向周围的漏磁场，5高斯线的半径为2m以上，且在轴向上相距装置中心3.5m左右以上。上下走向的直线在半径R方向位置为R＝2.25m、2.5m。

另一方面，在专利文献3中，为了使成像区域的磁场均匀度良好，根据变形和磁场变化的响应将因CB变形而引起的磁场变化最佳化，使均匀度良好。但是，对于因变形的大小而引起的磁场变动存在争议，还未确定磁场的基准的分布，因此，作为结果，难以实现最佳的均匀度。

在专利文献4中将SC-CB数配置得多，但是该配置集中在轴向上比较短的位置，因此难以发乎充分的屏蔽效果。另外，对于成像区域的均匀磁场的产生，也在球面调和函数上存在争议，因此计算电流分配的函数变得复杂，由于叠加多个函数，因此精度易于变差。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利4043946号公报

专利文献2：日本特开2009-397号公报

专利文献3：国际公开2012-086644号公报

专利文献4：日本特表2009-502031号公报

发明内容

发明所要解决的课题

如以上所说明地，现有技术难以一边高精度地保持由磁铁产生的成像区域的磁场，一边实现能够降低向周围的漏磁场的主动磁遮蔽。本发明的课题在于提供一张MRI电磁铁，其具有成像区域的均匀磁场，另一方面，具有能够抑制向周围的漏磁场的主动磁遮蔽的功能。

在磁遮蔽中使用的SC-CB组配置于比主线圈组远离成像区域的位置，因此对成像区域的影响比较小。但是，如专利文献1所示，极端的磁遮蔽易于导致磁动势的增大、均匀磁场的变差。因此，虽然设置成最小限度的SC-CB数，但是结果为允许稍大的漏磁场。因此，本发明包含其它方法，进行改良。也就是，进行CB配置，使其具有良好地保持成像区域的磁场的均匀度的位置和形状。而且，在良好地保持该均匀度的状态下，也抑制向外部的漏磁场。

用于解决课题的方案

在解决上述课题时，本发明的一种方案的特征在于：“一种具有两端开口的圆筒状的磁铁的水平磁场型MRI装置，其中，上述磁铁包括：多个圆环状的主线圈；以及直径比上述主线圈的直径大且与上述主线圈配置于同轴上的多个圆环状屏蔽线圈，上述屏蔽线圈在上述轴上至少配置三个以上，任一上述主线圈均在上述轴向上配置得比配置在两端的上述屏蔽线圈靠上述磁铁的中央侧，上述屏蔽线圈在上述轴向上越靠近上述磁铁的中央部，直径越大”。

发明效果

根据本发明，能够提供一种磁铁，其能够良好地对外部抑制漏磁场，而且能够在成像区域形成良好的均匀磁场。而且，由于漏磁场区域狭窄，能够缩小设置MRI装置所需的面积、房间的大小，能够进一步减少设置的制约。另外，能够与向外部的磁遮蔽无关系地确保良好的均匀磁场性能。

附图说明

图1是示意性地表示与本发明的实施方式相关的磁场分布及线圈区的配置的图。

图2是示意性地表示与现有例相关的磁场分布及线圈区的配置的图。

图3是表示与在本发明中使用的线圈区配置相关的新的计算方法的概念的图。

图4是与在本发明的磁动势配置计算中使用的线圈区位置移动·变形对应的边上的电流的概念图。

图5是表示本发明的磁动势配置计算法的第二步骤的重复计算的收敛状况的图。

图6是表示本发明的磁动势配置计算法的第三步骤的重复计算的收敛状态的图。

图7是表示使用了本发明的磁场调整方法的一例的磁动势配置图。

图8是在本发明的磁动势配置中，在将主线圈的块数设为6个的情况下的磁动势配置和磁场分布图。

图9是在使四个SC-CB的半径相同的情况下的磁场分布和漏磁场参考图。

图10是内置有根据新的计算方法算出的磁动势配置的线圈区的磁铁的简图。

具体实施方式

以下，对能够以同时满足本发明者提出的良好的均匀度和良好的漏磁场的方式构成均匀的磁场的方法及将该方法应用于均匀磁场设计而能够得到良好的均匀度的线圈的配置进行说明。

另外，通过应用本方法来设计均匀磁场，无需担心成像区域6的均匀度变差，而且能够配置SC-CB而有效地抑制向周围的漏磁场。此外，以下虽然使用线圈区(CB)一词来对本实施例进行适当说明，但是如图1所示，线圈区在磁铁的水平方向剖面上反映主线圈、屏蔽线圈的配置、大小地示意性地表示各线圈。另外，将与主线圈(MC)对应的线圈区标记为MC-CB11，将与屏蔽线圈对应的线圈区(SC)标记为SC-CB15。

对于MRI用磁铁，在探讨产生的磁场的情况下，分成轴向和半径方向两个方向来考虑。也就是说，例如，若假设水平磁场型MRI装置，则电磁铁(磁铁)为圆筒型。圆筒型的磁铁的两端开口，而且在其内部内置圆环状的主线圈及屏蔽线圈。在本发明中，对于该圆筒型类型的电磁铁，将漏磁场分成如下两个区域来考虑。

(1)来自圆筒的主体部向半径方向的漏磁场

(2)来自轴端部的轴向漏磁场

在此，特别关注(1)的半径方向的漏磁场、电磁铁整体的磁矩和产生向半径方向的漏磁场的磁场分布、即磁极数，进而解决问题。

在本实施例的磁铁的主体部，并非如专利文献1、专利文献3的现有例那样地在角度及轴向上排列正负电流的线圈区，而是分离轴向和半径方向的磁屏蔽来考虑。也就是说，为了缩小向半径方向的漏磁场，以负电流来配置半径大的SC-CB15。这与专利文献2相同。

另一方面，在轴向上也有减少漏磁场的需要，因此，在轴向上，在比全部MC-CB都远离装置中心(或成像区域6)位置的位置配置负电流。是这些负电流的SC-CB15的半径比MC-CB11大，从而能够缩小屏蔽线圈产生的磁场对成像区域的影响。

另外，对于各SC-CB15的配置，使其影响不影响成像区域6的均匀磁场。因此，对于将磁场分布在成像区域6均匀化的方法，也比专利文献3进一步改良。也就是，如下所述地根据三个步骤来配置CB组，从而良好地保持成像区域6的磁场均匀度，而且对于漏磁场，也得到良好的配置。此外，在此所谓的CB组是指作为MC-CB11的集合的MC-CB组及作为SC-CB15的集合的SC-CB组。

图3是示出与在本发明使用的线圈区配置相关的新的方法的概念的图，左侧的图是从上向下示意性地示出了三个步骤的图，右侧的图是得到的CB组配置的示意图。

此外，当根据本方法实施均匀磁场设计时，能够得到例如类似于图1的CB组的配置。具体而言，本实施例的水平磁场型MRI装置是具有两端开口的圆筒状的磁铁的水平磁场型MRI装置，磁铁分别含有多个圆环状的主线圈和圆环状的屏蔽线圈，该屏蔽线圈直径比主线圈大，且与主线圈配置在同轴上。此外，在此所谓的轴是通过处于磁铁的两端的开口部的中央的轴，且在多数情况下，其为水平轴。另外，屏蔽线圈在轴上至少配置三个以上，任一主线圈均配置于相对处于磁铁的两端的开口部，比屏蔽线圈靠磁铁的中央侧。

1.第一步骤

如下得到MC-CB组的配置。

首先，根据成像区域6(DSV6)的大小，求磁铁的内径，因此在类似于比该内径大的半径方向的预定位置，轴向连续地配置绕组电流20。此时，未决定连续的绕组电流20在轴向上取得怎样的电流大小的分布，换言之，未决定轴向的电流分布。

然后，关于如上所述地轴向连续地配置的绕组电流20，对因电流分布而在成像区域6产生的磁场的响应矩阵进行奇异值分解，进而算出主导固有模式的和并获得在成像区域6(DSV6)产生的磁场满足预定的均匀度的电流分布。此外，获取的电流分布是在轴向上将对称及非对称的成分的固有分布组合10～14个。

然后，假设较多地配置有绕组电流20的部位，换言之，绕组电流20集中的轴向的固定部分为MC-CB11的设置位置。将其重复刚刚所述的固有分布的个数，再对各MC-CB11假设地赋予电流密度，从而暂定MC-CB组的配置。另外，对各固有分布求在成像区域6产生均匀的磁场的情况下的固有磁场分布强度。对于以与上述的固有分布对应的方式临时配置的MC-CB组，在该固有磁场分布强度为使各MC-CB11的位置、形状变化时，成为包含变化后的MC-CB11的MC-CB组所产生的磁场的目标。

即在第一步骤中，以空间上连续的状态求绕组电流20的电流分布，而且求该电流分布稠密的固有分布。然后，以与固有分布对应的方式，以空间上离散的状态决定MC-CB11的配置。在以下的第二步骤中，以刚刚求出的空间上连续的绕组电流20的电流分布具有产生和在成像区域6产生的均匀磁场大致一致的磁场的电流分布的方式，调整MC-CB11的配置、形状。

此外，在此使用的固有模式相对于轴向位置含有对称成分和非对称成分双方。只要是通常的水平磁场型MRI用磁铁，均为在轴向上相对于装置中心对称的配置，因此，使用的固有模式成分也为上述的一半，为5～7个左右。此外，SC作为线圈区而配置，且将其磁动势以屏蔽漏磁场的方式，根据主线圈的磁动势而决定。上述的第一步骤详细地记载于参考文献“M.Abe,K.Shibata,“Consideration on Current and Coil Block Placements withGood Homogeneity for MRI Magnets using Truncated SVD”,IEEE Trans.Magn.,vol.49,no.6,pp.2873-2880,June.2013”。

2.第二步骤

将各CB的绕线数设为连续实数，以重现在第一步骤求出的由绕组电流20引起的磁场固有分布强度的方式，调整MC-CB11的位置·形状(箭头所示的剖面边位置)。同时，调整对漏磁场进行调整的SC-CB组15的磁动势。这些调整通过重复计算来执行。此外，稍后叙述该第二步骤和接下来的第三步骤的详情。

3.第三步骤

在本步骤中，对在之前的第二步骤求出位置·形状的MC-CB11、SC-CB15赋予并使其反应与现实的线材相关的信息。具体而言，以利用的线材形状为基础，对CB组赋予整数的绕线数、线圈的剖面形状和磁动势以及线圈位置(在箭头所示的方向上进行调整)而进行相似。在此基础上，调整各MC-CB11的位置，重现在第一步骤求出的固有磁场强度。另外，以减小漏磁场的方式调整SC-CB15。在此的漏磁场的调整通过调SC-CB15的半径方向的位置来执行整屏蔽线圈的磁矩(为电流×面积，与半径的平方成正比)。

通过该方法，得到精度良好的CB组配置，不依赖于进行向外部的磁屏蔽的SC-CB组位置地、根据产生精度良好的磁场的磁铁的磁动势配置，决定CB组配置。

通过如上所述地配置CB组的磁动势，能够调整轴向及半径方向的漏磁场，而且能够在狭窄区域的漏磁场进行调整。另外，此时，成像区域6的均匀磁场能够以自由度高的绕组电流20的均匀磁场为基准重建均匀的磁场分布，因此能够求出均匀度良好的CB组。其结果，能够设计将漏磁场缩窄，另外同时均匀磁场也良好的磁铁。其结果，相比当前，在狭窄的场所也能够设置MRI装置。另外，能够减少减弱对周围的影响的磁屏蔽，能够缩窄装置设置所需的面积。另外，能够实现保持成像性能良好地的良好的均匀度，能够提供便于使用的MRI装置。

第一步骤的实例的详情如上述的参考文献，在该文献中没有讨论第二、第三步骤。第二、三步骤中的线圈位置·剖面形状的调整认为是CB13的位置·剖面形状的变化在CB13的各边上表示为电流。因此，在本方法中，以与CB13的变形对应的方式向边上配置电流，求该电流生成的磁场和成像区域6的磁场的响应矩阵，并对该响应矩阵A进行奇异值分解，得到

A＝Σuiλivi (1)

在此，ui、λi、vi分别为磁场的第i个固有分布向量、第i个奇异值以及边上的电流分配的第i个固有向量。此外，将这三个要素的组合成为固有模式，根据这些固有模式的组合，求要向边上配置的电流。组合的固有模式的个数依赖于需要的磁场精度而决定，但是将响应矩阵A的阶数作为上限，组合数越增加，精度越变高。

图4示意性地示出了CB剖面边上的电流与CB移动·变形的关系。如图4左所示，当CB13移动时，由于其剖面位置的差，如中央图所示地出现正负电流。将该电流如最右侧图所示地作为边上的绕组电流21进行处理，且将该磁场的响应代入矩阵A。

在第二步骤中，独立地调整CB13的各边的位置，但是在示意性地示出图3所示的第二步骤的图中，不活动添加有X标记的边。这是因为，线圈的内径是作为MRI装置已决定了的值，在设计磁时，不能活动。另外，各边的活动的大小是连续的，剖面的大小的变化也是连续的。因此，各CB13的磁动势(Ampere-turn)也是连续的。使CB剖面以如下方式变形，即、将通过绕组电流20的磁场固有分布向量ui和磁场分布的向量B的内积uiB而求出的第i个固有磁场长度Pi设置为

Pi→内积值{(绕组电流20的第i个固有磁场分布)(相同磁场分布)}(2)。

假设电流密度，连续地变更线圈形状，从而进行调整。

变形的大小如下所示地以调整剩余固有磁场强度Pri的方式来考虑。当将表示CB组生成的磁场的分布的向量设为Bc时，这些固有磁场强度是Bc和绕组电流20的固有磁场分布ui的内积，剩余固有磁场强度为与固有磁场分布ui的内积，且为

Pri＝(相同磁场分布向量-CB组的磁场分布)ui(3)。

表示对此进行补正的(Pri→0)边上的电流分布的向量ΔI使用奇异值λi，为

Δ为＝Σ为奇异值λ分布的(4)。此外，Δ此是与各CB13相关的、在单元具有因CB变形而出现的电流的向量。在此，对需要磁场精度的个数的固有模式执行和运算。在绕组电流20的电流较多的部分配置Nc个MC-CB11的情况下，通常为2Nc，在需要良好的磁场精度的情况下，有时也对2Nc+2个固有模式进行执行。另外，在这些固有模式中，在相对于轴向位置对称地配置CB13的磁铁中，一半数量为固有模式数。剩余一半是在反对称中不能使用的固有模式。

在本方法的第二步骤中，根据需要的磁场均匀度，将与剩余固有磁场强度相关的固有模式相加，求Δ本。在求出Δ在后，基于先前假设的电流密度，将Δ，变换成CB13的变形量。将该变形量反应到原始的CB13的形状，从而能够独立地调整CB13的各边的位置。然后，在反映CB13的变形量后，再对变形后的CB13的配置执行第二步骤，同样地算出变形量。在满足预定的磁场均匀度、也就是剩余固有磁场强度变成预定的阈值以下之前，重复执行该运算来进行调整，从而算出反应CB13的变形的、能够生成均匀度良好的磁场的CB组的配置。

SC-CB15的调整通过剖面的大小的变更磁动势。实际的方法是在重复计算中，以变成目标磁矩的方式进行调整。通常，假设电流密度，通过磁动势的大小进行调整。

在第三步骤中，以在第二步骤中进行的方法将各CB13的剖面边的相对的边的移动限制为CB13的剖面的边上的电流在正负相反方向上为相同的电流值，并表现线圈位置移动。在该阶段中，虽然根据假设的线材和绕线数、以及由它们决定的CB截面积来决定电流密度，但是期望为与第二步骤大致相同的值。当与该电流密度、磁动势值相差得远时，第二步骤变成变化得大的不合适的CB组配置，因此，在该情况下，重新计算第二步骤。

在该步骤三中，如图3下的图所示，在剖面以裸线的形状为基础配置线材，并决定CB剖面形状。由于决定了绕线数，因此剖面的大小在调整重复计算中不变，相对的边位置的移动为相同的大小和方向，根据CB13的半径方向及轴向位置的移动进行调整。在该调整中，除了限制剖面的大小不变的条件以外，以式(1)～(4)所示的方法进行调整。

图5、图6分别示出了第二步骤和第三步骤的收敛计算精度良好地决定均匀磁场。横轴表示重复计算的次数，纵轴从上开始表示均匀度、以％表示磁矩的MC与SC的差，在最下部，图5中示出了7个剩余残差固有模式强度，图6中示出了6个剩余残差固有模式强度剩余。图5是第二步骤，图6是第三步骤。MC-CB11的个数Nc是6个。剩余固有模式强度为充分小的值，均匀度收敛于1ppm左右。该均匀度在配置于直径40cm的球体表面的磁场计算点进行评价。将SC的磁矩(偶极子强度)相对于MC的磁偶极子强度调整为99％后进行收敛。通常，当在从98％到99.75％之间调整时，能够得到妥当的磁屏蔽。

根据这些图可知，在上述的第二步骤和第三步骤进行的与CB13的位置、剖面形状相关的调整的重复计算能够如计划地收敛并计算。

根据图7能够掌握该计算良好地发挥功能。在该图中，左侧示出了绕组电流20的电流值和、重现该磁场的连续磁动势值的线圈区rCB及其引起的磁感线及磁场强度等高线。在图中，在左右，在轴向位置，从下向上标出了半径方向位置。打点区域为1.5T以上的磁场强度的区域，在此，以在厚度20cm且最外形为42cm的FOV产生1.5T的均匀磁场的方式、决定磁动势配置。

右侧是假设1kA的绕线结构并将裸线电流设为离散的磁动势值且以重现绕组电流20引起的磁场的方式在第三步骤中对线圈区(iCB)位置进行了调整的结果。随着rCB及iCB，配置负电流的MC-CB11，MC22和MC23与之对应。这是为了在轴向进行短轴化而所需的负电流，另外需要SC10、SC11。在绕组电流20的探讨中，该负电流也出现在MC22附近。

可知，随着rCB引起的磁场及iCB引起的磁场，在FOV内能够将磁场调整到±1.5ppm以内。也就是，示出了，即使这样地非常短轴、且存在负电流的配置，也能够通过本计算方法进行良好的磁场分布。

图1表示上述的新的设计方法和应用了根据本方法算出的SC-SB组的配置的磁动势配置例。在该图的左侧标出了等磁通线(也是磁感线)和磁场强度等高线。最外侧等高线是5高斯线9。另外，在半径为0.5m至1.0m附近示于四角的部件是CB组13的剖面形状。在右侧，虽然向CB剖面的四角添加并标出了CB名，但是MC10-3030是主线圈，SC10、SC11、SC12、SC13是屏蔽线圈。相比一般的MRI装置用磁铁，在本实施例的磁动势配置中，半径方向为1.8m位置(在现有例中为2m以上)。在R＝2.00、2.25m、2.50m，作为标记，每0.25m标出轴向线，但是，5高斯线9为这些充分小的半径位置。另外，可知比图2的现有例变得狭窄。

另一方面，在轴向上，5高斯线9存在于距离中心2.5m以下的位置。相比现有装置，5高斯线9包围的区域窄。

另一方面，成像区域6的均匀度参考右侧的图。标出了上下走向的磁感线和呈放射状标示的磁场等高线(1.5T±1.5ppm)。打点区域时超过了1.5T的强磁场区域。从而，在SC-CB15的配置数增加而MC比通常的6个少的磁动势配置中，能够产生需要的均匀磁场。

通过该磁动势配置，具有四个SC-CB15，其中两个(SC10、SC11)配置于比主线圈在轴向上远离中心的位置(称为端部SC-CB)。换言之，任一主线圈相对于磁铁的两端，均配置于比屏蔽线圈靠磁铁的中央侧。通过该配置，将轴向的漏磁场限定于狭窄的区域。另外，另外两个以比MC-CB组及配置于轴向的较远的位置的SC-CB15(端部SC-CB)在半径方向上大的位置，置于在轴向上配置有MC-CB组的位置范围。另外，通过更远的SC-CB15，缩小半径。换言之，屏蔽线圈在水平轴向上，越靠近磁铁的中央部，直径越大。通过该配置，将轴向的漏磁场也限定于狭窄的区域。

图8是MC-CB11为六个的情况。形成与上述相同的SC-CB15。即使该CB配置，也与前例(图1)相同地构成狭窄的漏磁场区域(以5高斯线9包围的区域进行评价)。也就是，不依赖于MC-CB的配置，而具有同样的磁屏蔽性能。

图9是以下情况，即、虽然具有包括在轴向上比所有的MC-CB11远的两个在内的四个端部的SC-CB15，但是将所有的SC-CB15设置为相同的半径。可知，虽然均匀度良好，但是由5高斯线9包围的区域变宽。也就是说，可知，需要预先使端部的SC-CB15的半径方向的位置比其它SC-CB15小。

图10表示内置有反映以上说明了的本实施例的线圈区配置的主线圈、屏蔽线圈的磁铁(磁铁)的简图。为一种磁铁，其在轴向上为1.2m～1.8m左右、圆筒状主体部的直径为1.8m～2.4m左右，在这种磁铁装置中，当远离磁铁的容器3(低温恒温器)表面约1m时，则形成5高斯以下的磁场。在该磁铁装置中心部存在磁场均匀的成像用空间7。

以上，对水平磁场型MRI装置说明了本发明者所设计的新的设计方法及根据该方法得到的磁动势配置的例子。根据本方法，能够设计对外部良好地抑制漏磁场的、均匀度良好的磁铁。而且，通过漏磁场区域狭窄，能够得到能够缩小MRI装置的设置所需的面积、房间的大小的效果。换言之，对于强磁场(例如3T)的MRI装置，可以说能够减少设置的限制。另外，能够与向外部的磁遮蔽无关系地确保良好的均匀磁场性能。

另外，在上述的实施例中，列举具体的数值对成像区域6的大小、5高斯区域、磁场的均匀度进行了说明，但是这是为了容易地进行说明，当然能够根据适当需要而进行变更。

符号的说明

1—磁通等高线，2—磁场强度等高线，3—电磁铁容器外壁，4—磁场方向的箭头标记，5—磁场强度等高线(±1.5ppm)，6—成像区域，7—均匀磁场区域，8—支撑脚，9—磁场等高线(5高斯)，11—MC-CB(与主线圈对应的线圈区)，12—磁感线(与等磁通线相同)，13—线圈区，15—SC-CB(与屏蔽线圈对应的线圈区)，20—绕组电流，21—线圈区剖面片上的绕组电流。

Claims (2)

1.一种磁动势配置的设计方法，其特征在于，包括第一步骤、第二步骤以及第三步骤，

上述第一步骤为，

在配置主线圈的预定的半径方向的位置，轴向连续地配置绕组电流，

对响应矩阵进行奇异值分解，并求出9～14个所配置的绕组电流的固有分布来算出电流分布，该响应矩阵是对因上述配置的绕组电流而在成像区域产生的目标磁场的响应矩阵，

与上述主线圈的磁动势相应地以屏蔽漏磁场的方式来决定屏蔽线圈的磁动势，

将上述固有分布与上述主线圈的线圈区置换，对每个上述主线圈的线圈区假设电流密度，

对每个上述固有分布求出固有磁场分布强度，

上述第二步骤为，

将上述主线圈和上述屏蔽线圈的线圈区的绕线数设为连续实数，通过重复计算来实行重现上述目标磁场的固有磁场分布强度的主线圈形状的调整和上述屏蔽线圈的磁动势的调整，从而求出上述主线圈的线圈区的位置和形状，

上述第三步骤为，

对在上述第二步骤求出了位置和形状的上述主线圈、上述屏蔽线圈的线圈区以线材的绕线数为整数值的方式添加限制，

使添加了上述限制的上述主线圈和上述屏蔽线圈的线圈区与在上述第二步骤求出的上述主线圈的线圈区的形状和位置、以及上述屏蔽线圈的磁动势相似，

对进行了相似的上述主线圈的线圈区算出重现在上述第一步骤求出的固有磁场分布强度的上述主线圈的线圈区的位置，

以缩小外部磁场的漏磁场的方式调整上述屏蔽线圈的半径。

2.根据权利要求1所述的磁动势配置的设计方法，其特征在于，

就上述第二步骤中重现上述目标磁场的固有磁场分布强度的主线圈形状的调整而言，

将上述主线圈形状的变形作为绕组电流的重新配置，算出重现上述固有磁场强度分布的绕组电流的重新配置，

将所算出的绕组电流的重新配置置换成上述主线圈形状的变形，并进行调整。

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