CN117092569A - 一种磁共振永磁体及磁共振装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磁共振永磁体及磁共振装置，涉及永磁体技术领域，包括第一磁体组件、第二磁体组件、第三磁体组件构成的半环形磁体结构；第一磁体组件和第二磁体组件处于同一水平面，且二者左右对称设置；第三磁体组件处于第一磁体组件和第二磁体组件之间，且位于第一磁体组件、第二磁体组件水平面的下方；第一磁体组件、第二磁体组件的结构相同且充磁极性相对；第一磁体组件和第二磁体组件的中间区域产生主磁场。本发明可以克服现有磁共振永磁体磁场调匀的困难，产生均匀度更高的磁场空间。
Description
技术领域
本发明涉及永磁体技术领域，更具体的说是涉及一种磁共振永磁体及磁共振装置。
背景技术
磁共振，是利用磁共振原理，依据所释放的能量在物质内部不同结构环境中不同的衰减，通过外加梯度磁场检测所发射出的电磁波，即可得知构成这一物体原子核的位置和种类，据此可以绘制成物体内部的结构图像。在很多情况下，磁共振成像能够比X射线、超声波或计算机断层扫描提供更多的信息，其技术发展十分迅速，已日臻成熟完善，检查范围基本上覆盖了全身各系统，并在世界范围内推广使用。
磁共振成像需要一个强大均匀性的磁场，这个磁场由磁体产生，磁体是磁共振设备最重要也是最昂贵的部分，通常采用的是永磁体和电磁体。永磁材料充磁后可长期保持磁性，磁场强度稳定，因此磁体维护简单、维持费用低。但因其体积庞大、笨重、设备投入大，需要专门的诊所场地和专业的人员操作，并且需保证磁场的空间分布非常均匀，现有技术还无法实现。
因此，如何克服现有磁共振永磁体磁场调匀的困难，产生均匀度更高的磁场空间是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种磁共振永磁体及磁共振装置，解决了背景技术指出的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种磁共振永磁体，包括第一磁体组件、第二磁体组件、第三磁体组件构成的半环形磁体结构；
第一磁体组件和第二磁体组件处于同一水平面，且二者左右对称设置；第三磁体组件处于第一磁体组件和第二磁体组件之间，且位于第一磁体组件、第二磁体组件水平面的下方；
第一磁体组件、第二磁体组件的结构相同且充磁极性相对；
第一磁体组件和第二磁体组件的中间区域产生主磁场。
可选的，半环形磁体结构由若干块永磁体粘接而成，若干块永磁体分成3组，每块永磁体的形状以及剩磁和充磁方向均相同。
可选的，半环形磁体结构采用有限元法获取磁场分布，并根据麻雀搜索算法对磁体结构参数进行优化。
可选的，还包括第一补偿线圈和第二补偿线圈，第一补偿线圈、第二补偿线圈设置在第一磁体组件、第二磁体组件附近可容纳补偿线圈的位置。
可选的，第一补偿线圈和第二补偿线圈位置对称、匝数相同、极性相反。
可选的，半环形磁体结构为稀土钴或钕铁硼永磁体。
一种磁共振装置，包括以上任一方案所述的磁共振永磁体；还包括设于第三磁体组件正上方的射频收发线圈，用于产生与主磁场相互垂直的射频磁场，并接收被测物体激发后产生的回波信号。
可选的，射频收发线圈包括PCB板、第一螺旋线圈、第二螺旋线圈；
第一螺旋线圈、第二螺旋线圈分别在PCB上方、下方以相互平行且交替布线的方式设置。
可选的，射频收发线圈为收发复用线圈或分离的发射线圈和接收线圈。
可选的，发射线圈和接收线圈为铜线缆或银线缆，且接收线圈与放大电路相连。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种磁共振永磁体及磁共振装置，通过设计的半环形磁体结构可产生高均匀度的静态磁场区域，对被测物体的体积没有限制，能够实现无损核磁共振检测，结构简单、体积小；此外，补偿线圈的设计可以通过电流的通入产生补偿磁场，避免永磁体的制作不同给核磁共振检测带来的影响，提高磁共振装置检测的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的磁共振永磁体的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种磁共振永磁体，如图1所示，包括第一磁体组件1、第二磁体组件2、第三磁体组件3构成的半环形磁体结构；
第一磁体组件1和第二磁体组件2处于同一水平面，且二者左右对称设置；第三磁体组件3处于第一磁体组件1和第二磁体组件2之间，且位于第一磁体组件1、第二磁体组件2水平面的下方；
第一磁体组件1、第二磁体组件2的结构相同且充磁极性相对；
第一磁体组件1和第二磁体组件2的中间区域产生主磁场。
进一步地，半环形磁体结构由若干块永磁体粘接(如树脂粘接剂)而成，若干块永磁体分成3组，每块永磁体的形状以及剩磁和充磁方向均相同。在本实施例中，可在每组中设计两块永磁体，第三磁体组件3与第一磁体组件1、第二磁体组件2的规格可以不一致。每一组磁体组件中可以设置多个叠加的永磁体，相互之间留有夹缝，能在夹缝中嵌入铝合金扁块，铝合金扁块的厚度由中心向两端逐渐减小。
进一步地，半环形磁体结构采用有限元法获取磁场分布，并根据麻雀搜索算法对磁体结构参数进行优化，获取最优的永磁体结构。具体，可以优化的参数包括三个磁体组件的磁铁牌号、第一磁体组件1和第二磁体组件2之间的间距、第一磁体组件1和第二磁体组件2的下底面与第三磁体组件3的上底面在z轴方向上的间距、三个磁体组件的组内间距、第三磁体组件3的宽度。
进一步地，还包括第一补偿线圈和第二补偿线圈，第一补偿线圈、第二补偿线圈设置在第一磁体组件1、第二磁体组件2附近可容纳补偿线圈的位置，可以在磁体组件外侧、内侧、顶部、底部或其他符合条件的位置。
更进一步地，第一补偿线圈和第二补偿线圈位置对称、匝数相同、极性相反。在具体实施时，可以将第一补偿线圈串联或并联，由一个补偿电流共同驱动，可缩小整个磁共振装置的体积，降低成本。
由于永磁体制作所存在的问题，很难保证其加工的一致性以及主磁场的稳定。通过本实施例在磁体组件附近设计补偿线圈，通过给补偿线圈通入电流产生补偿磁场，能够解决永磁体加工不一致的问题，与仅靠永磁体产生的磁场相比，能够改善主磁场的稳定性，进而提高磁共振装置进行核磁共振检测的准确性。
进一步地，半环形磁体结构为稀土钴或钕铁硼永磁体。具体的，钕铁硼稀土永磁材料含有Pr、Nd、Co、Cu，其中，Pr/Nd＝0.2～0.4、Co 0.5～1.5wt％、Cu 0.1～0.2wt％。
本实施例还公开了一种磁共振装置，包括以上任一实施方案中所述的磁共振永磁体；还包括设于第三磁体组件3正上方的射频收发线圈，用于产生与主磁场相互垂直的射频磁场，并接收被测物体激发后产生的回波信号。在本实施例中，射频收发线圈采用时谐场逆方法和流函数法进行设计，根据主磁场的分布设计与主磁场正交和相关的匹配射频场。
进一步地，射频收发线圈包括PCB板、第一螺旋线圈、第二螺旋线圈；第一螺旋线圈、第二螺旋线圈分别在PCB上方、下方以相互平行且交替布线的方式设置。具体的，第一螺旋线圈和第二螺旋线圈可以设计为平面矩形螺旋线圈结构。
进一步地，射频收发线圈为收发复用线圈或分离的发射线圈和接收线圈。在本实施例中，发射线圈和接收线圈为铜线缆或银线缆，且接收线圈与放大电路相连。若将发射线圈和接收线圈分离，可以根据各自的需要分别设计线径、匝数和安装位置等参数，这种设计更具有独立性。具体的，发射线圈可以选择线径粗、匝数少且中心安装的线圈，接收线圈可以选择线径细、匝数多且与发射线圈同轴对称安装的线圈。将二者对称设计可使发射过程中的接收线圈不会感应到发射信号，因此将接收线圈始终直接与放大电路相连，能够避免收发复用电路的使用，降低复杂度。
除此之外，磁共振装置还包括：梯度线圈和至少向梯度线圈、射频收发线圈提供电力的电源，以在检测区域中生成电磁场，检测区域包围被测物体。
以上所述的磁共振装置的所有构件均设置在金属铝制成的壳体内，且壳体内设计有安装磁体组件的安装腔、安装射频线圈的安装槽等，还可以在壳体两侧设置手持柄，方便携带及使用。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种磁共振永磁体，其特征在于，包括第一磁体组件、第二磁体组件、第三磁体组件构成的半环形磁体结构；
第一磁体组件和第二磁体组件处于同一水平面，且二者左右对称设置；第三磁体组件处于第一磁体组件和第二磁体组件之间，且位于第一磁体组件、第二磁体组件水平面的下方；
第一磁体组件、第二磁体组件的结构相同且充磁极性相对；
第一磁体组件和第二磁体组件的中间区域产生主磁场。
2.根据权利要求1所述的一种磁共振永磁体，其特征在于，半环形磁体结构由若干块永磁体粘接而成，若干块永磁体分成3组，每块永磁体的形状以及剩磁和充磁方向均相同。
3.根据权利要求1所述的一种磁共振永磁体，其特征在于，半环形磁体结构采用有限元法获取磁场分布，并根据麻雀搜索算法对磁体结构参数进行优化。
4.根据权利要求1所述的一种磁共振永磁体，其特征在于，还包括第一补偿线圈和第二补偿线圈，第一补偿线圈、第二补偿线圈设置在第一磁体组件、第二磁体组件附近可容纳补偿线圈的位置。
5.根据权利要求4所述的一种磁共振永磁体，其特征在于，第一补偿线圈和第二补偿线圈位置对称、匝数相同、极性相反。
6.根据权利要求1所述的一种磁共振永磁体，其特征在于，半环形磁体结构为稀土钴或钕铁硼永磁体。
7.一种磁共振装置，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的磁共振永磁体；
还包括设于第三磁体组件正上方的射频收发线圈，用于产生与主磁场相互垂直的射频磁场，并接收被测物体激发后产生的回波信号。
8.根据权利要求7所述的一种磁共振装置，其特征在于，射频收发线圈包括PCB板、第一螺旋线圈、第二螺旋线圈；
第一螺旋线圈、第二螺旋线圈分别在PCB上方、下方以相互平行且交替布线的方式设置。
9.根据权利要求7所述的一种磁共振装置，其特征在于，射频收发线圈为收发复用线圈或分离的发射线圈和接收线圈。
10.根据权利要求9所述的一种磁共振装置，其特征在于，发射线圈和接收线圈为铜线缆或银线缆，且接收线圈与放大电路相连。
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