CN1187022C - 磁共振成象磁场发生器 - Google Patents
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Abstract
一种MRI磁场发生器，包括一对磁极靴和一个固定到磁极靴对上的倾斜磁场线圈。能安全和容易地进行气隙成象视场内的磁场均匀性的调节，而不必拆除倾斜磁场线圈。在保持器盘(13)安置到基盘(11)上并固定之后，用于磁场均匀性调节的磁性材料小块或永久磁铁小块插入在以预定图案布置的凹坑的必需位置中。然后把垫片插入在保持盘(13)与盖盘之间的空隙中，按照需要插入在凹坑中，用螺钉定位和固定，以形成一人与倾斜磁场线圈(6)或其支撑对齐、且固定的一体化隔片保持器(10)。
Description
本发明涉及一种对在例如医用磁共振成象装置(下文称作MRI装置)中使用的磁场发生器的改进，更具体地说，涉及一种MRI磁场发生器，就其而论当把梯度线圈安装在一对彼此面对着以便形成一个气隙的磁极靴上，并且通过例如其中已经安装该磁场发生器的环境的影响改变磁场时，能容易地调节气隙中成象视场内的磁场均匀性，而不必拆去梯度线圈。
MRI装置是这样一种装置：借助于该装置把病人身体的全部或部分插入到一个形成强大磁场的磁场发生器的气隙中，并且得到层析图象，从而能估计其组织。
该MRI磁场发生器必须宽得足以插入病人身体的全部或部分，并且必须得到清晰的层析图象，通常有必要在气隙中的成象视场内形成一个具有1×10-4或较小精度和0.02至2.0T的稳定、强大、和均匀的磁场。
在MRI装置中使用的一种已知磁场发生器具有这样一种结构，其中磁极靴彼此面对着固定在一对永久磁铁结构的每一个的一端处，在该永久磁铁结构中一个R-Fe-B基磁铁用作磁场发生源，其他端由一个磁轭联接，并且在磁极靴之间的一个气隙内产生静态磁场(日本专利公开2-23010)。
另一种已知的结构带有绕用于磁场发生源的铁心缠绕的电磁线圈(包括通常的传导线圈、超导线圈等)，来代替上述的永久磁铁结构(日本公开专利申请4-288137)，并且在该结构中也采用与上述那些相同的磁极靴。
如上所述，磁场发生器的磁场均匀性需要在规定空间内具有1×10-4或较小精度，但这受磁极靴的影响较大，特别是在磁路中，并且还受其中安装该装置的磁轭形状、和其他这样的因素的影响，使得不可避免地需要进行各种调节，以便使成象视场内的磁场均匀性成为规定值。因此，一种结构必须提供一个极高均匀性的磁场，并且允许要求气隙内的磁场强度局部增大或减小要求的量，而不用重新加工磁极靴。
鉴于这种情况，假定成象空间是球形的，申请者提出：如果根据通过把该球形空间以多个水平面切开而测量的在各圆周处的磁场强度，把磁性材料颗粒[1]和/或永久磁铁颗粒布置在面对着气隙的磁极靴侧上的特定位置处，则气隙内的磁场强度能局部增大或减小要求的量，并由此增大磁场均匀性，而不必重新加工磁极靴(日本专利公开5-87962)。
为了用MRI装置得到在气隙内的位置数据，由对应于X、Y、和Z方向的三个线圈组组成的梯度线圈(GC)通常布置在磁极靴的附近，并且通过向这些梯度线圈施加脉冲电流，能在气隙内的希望方向上产生一个梯度场。换句话说，通过把一个梯度场添加到在气隙内形成的均匀磁场上，向核磁共振信号给出位置数据，并且必须添加大量的脉冲梯度场以得到信号图象。
同时，当磁场受例如其中已经安装该磁场发生器的环境的影响改变时，或者当MRI装置已经安装在其使用现场时，一旦已经把梯度线圈安装到磁极靴上，如上讨论的通过安置和运动磁性材料颗粒和/或永久磁铁颗粒调节磁场均匀性就是困难和复杂的，并且该工作不能在短时间内完成。
日本公开专利申请1-164356为调节磁场均匀性的目的，提出了一种用来布置场调节永久磁铁颗粒的方法，其中多个场调节永久磁铁颗粒由螺钉经基座固定到支撑板上，并且该支撑板用螺栓借助于磁极靴侧的永久磁铁颗粒固定到磁极靴上的一个环形突出部分上，或者[永久磁铁颗粒]相对于气隙从磁极靴对的外周缘侧布置。与该结构有关的问题是，拆去隔片占用很长时间，因为永久磁铁颗粒由螺钉经基座固定到支撑板上。
准确地说，用来调节磁场均匀性的磁性材料颗粒或永久磁铁颗粒不是都有相同的尺寸和形状。首先，根据调节量或用于调节的空间位置在磁性材料与永久磁铁之间进行选择，并且然后适当地选择其形状和尺寸，从而必须根据用于[磁性材料]要由螺钉经基座固定到支撑板上的磁性材料的形状和尺寸构造基座，并且必须根据永久磁铁颗粒的尺寸和形状构造要求形状的基座，从而其磁化将面向适当的方向，因此拆去隔片带来包括基座构造的极大工作量。
本发明的一个目的在于提供一种MRI磁场发生器，在MRI磁场发生器已经装有已经安装在一对磁极靴上的梯度线圈之后，能在不拆除梯度线圈的情况下容易和安全地调节气隙成象视场内的磁场均匀性。
为了找到一种能容易和有效地调节气隙成象视场内的磁场均匀性、而不必拆去梯度线圈的磁场发生器的结构，本发明的发明者发现通过使用由提供有能够保持磁性颗粒的凹坑的主体组成的隔片保持器和一个可向气隙侧拆除的盖，仅通过把这些颗粒放在主体的凹坑中并且覆盖它们，插入垫片(如果需要)，就能实现安装各种尺寸、形状和磁化方向的磁性材料颗粒或永久磁铁颗粒的目的。
为此，本发明提供了一种MRI磁场发生器，具有一对永久磁铁结构和分别设置在所述永久磁铁结构上的一对磁极靴，所述一对磁极靴彼此面对着从而形成一个在其中产生磁场的气隙，所述MRI磁场发生器包括由非磁性材料组成的隔片保持器，所述隔片保持器设置在面对着磁极靴安装的梯度线圈的面对气隙的一侧，其中，所述隔片保持器的每一个包括一个基盘、一个具有能够保持磁性颗粒的凹坑的保持器盘，和一个可向气隙侧拆除的盖，其中，所述隔片保持器的多个凹坑布置成圆形或同心圆形。
图1是本发明的磁场发生器的磁极靴的一个实施例的竖直剖视图；
图2是属于本发明的隔片保持器的分解斜视图；及
图3表明磁场发生器的结构例子，A是前视图而B是A的水平侧面剖视图。
根据附图，现在将详细描述属于本发明的MRI磁场发生器的一个例子。
图1中的磁极靴2是出自彼此上下面对着布置的一对的下磁极靴。该磁极靴安放在用作诸如R-Fe-B基磁铁或电磁线圈之类的磁场发生源的磁铁结构1上。磁极靴2带有绕由铁或软铁组成的一个基座3的外周缘布置的纯铁制成的环形突出部分4。中间部分由铁、软铁、层叠硅钢片、或软铁氧体组成。还提供一个扁平凸起突出部分5。
在图1中，6是梯度线圈，提供在一个支撑件(未表示)上的磁极靴2内的要求位置处。一个隔片保持器10提供给该梯度线圈6或其支撑件，以便固定到其上。隔片保持器10由一个三层、非磁性、薄盘组成，如图2中所示，并且具有一种包括一个基盘11、一个其中已经制有用作用来容纳磁性颗粒的凹坑的孔12的保持器盘13、及一个盖盘14的分层结构。保持磁性颗粒的孔12在保持器盘13中制成圆形或同心圆形，从而对于在气隙中心中设想的球形空间的多个切开水平面的每一个，根据在几个圆周上各个位置布置磁性颗粒。
隔片保持器10这样构造，从而各盘适当地布置且拧紧到位。在保持器盘13已经安置和固定到基盘11上之后，用来调节磁场均匀性的磁性材料颗粒或永久磁铁颗粒插入在以特定图案布置的凹坑中，并且如果需要，则把垫片布置在[颗粒]与盖盘14之间的间隙中以定位所有件，此后拧上盖盘14以把所有件保持在一起。生成的隔片保持器10与梯度线圈6或其支撑件对齐，并固定到其上。
就本发明而论，氯乙烯树脂、玻璃纤维增强塑料、或其他这样的非磁性材料能用于隔片保持器10，并且除图2的三层结构之外，隔片保持器10可以具有一种包括提供有凹坑、和一个盖的双层结构。
而且，就本发明而论，磁场发生器不限于以上实施例，并且只要它这样构造，从而彼此面对着形成一个气隙的一对磁极通过一个磁轭磁耦合，并且在该气隙中产生一个磁场，就能采用任何种类的结构。另外，用来形成磁通路的磁轭的尺寸和形状可以适当地选取成由气隙的要求尺寸、磁场强度、磁场均匀性、和各种其他变量决定。
例如，如图3A和3B中所示，可能采用这样一种结构，其中磁极靴2彼此面对着固定在一对永久磁铁结构1的每一个的一端，在永久磁铁结构1中，一个R-Fe-B基磁铁用作磁场发生源，固定到其他端上的磁轭7由一个扁平连接磁轭8联接，并且在磁极靴2之间的气隙9内产生静态磁场。
就图3A和3B中的结构而论，磁轭7在一端由单个连接磁轭8联接，并且由于在磁极靴2之间的气隙9在三侧打开(仅在连接磁轭8侧闭合)，该装置具有一种更开放的感觉，而不约束病人。
除图3A和3B中表明的单板结构之外，在该磁场发生器中连接磁轭还能具有各种其他配置的任一种，如一种包括两块板或两个柱的结构、一种包括四个柱的结构、或一种其中磁铁结构或磁性材料颗粒布置在一个圆柱磁轭内的上下相对表面上的结构。
通常的传导磁铁、超导磁铁、永久磁铁等能用作起磁场发生源作用的磁铁结构，并且当采用永久磁铁时，能使用铁氧体磁铁、稀土钴基磁铁、或其他这种已知的磁性材料。特别是，通过使用有丰富资源的、R主要是Nd或Pr的轻稀土，并且使用在作为主要分量的30 MG0e以上呈现极高能量乘积的R-Fe-B基永久磁铁，能使该装置更紧凑。而且，通过布置这些已知磁铁的组合，能提供一种较便宜的磁场发生器，而不大妨碍使该装置更紧凑的努力。
使用用于材料的氯乙烯树脂，构造图2中所示的具有三层结构的隔片保持器，因此该产品易于处理且重量轻，在约900mm直径和约15mm厚度下重仅约11kg(公斤)，并且在梯度线圈仍安装的情况下能拆除。该隔片保持器的使用允许在实际使用MRI磁场发生器的现场处使用线性编程方法进行磁场调节，磁场调节不需要大量工作，及调节能在比任何常规方法短的时间内完成。
就属于本发明的隔片保持器而论，在MRI磁场发生器已经装有已经安装在一对磁性材料颗粒上的梯度线圈之后，使用一种诸如在实际使用MRI磁场发生器的现场处的线性编程之类的方法，能进行磁场调节，而不必拆除梯度线圈，并且另外，有可能容易和安全地调节在气隙成象视场内的磁场。
Claims (9)
1.一种MRI磁场发生器，具有一对永久磁铁结构和分别设置在所述永久磁铁结构上的一对磁极靴，所述一对磁极靴彼此面对着从而形成一个在其中产生磁场的气隙，所述MRI磁场发生器包括由非磁性材料组成的隔片保持器，所述隔片保持器设置在面对着磁极靴安装的梯度线圈的面对气隙的一侧，
其中，所述隔片保持器的每一个包括一个基盘、一个具有能够保持磁性颗粒的凹坑的保持器盘，和一个可向气隙侧拆除的盖，其中，所述隔片保持器的多个凹坑布置成圆形或同心圆形。
2.根据权利要求1所述的MRI磁场发生器，其中，所述隔片保持器由氯乙烯或玻璃纤维增强塑料组成。
3.根据权利要求1所述的MRI磁场发生器，其中，所述隔片保持器直接固定到梯度线圈上。
4.根据权利要求1所述的MRI磁场发生器，其中，所述隔片保持器经一个支撑件直接固定到梯度线圈上。
5.根据权利要求1所述的MRI磁场发生器，其中，插入到多个凹坑中的磁性颗粒是单个磁性材料颗粒和/或多个磁性材料颗粒。
6.根据权利要求1所述的MRI磁场发生器，其中，插入到多个凹坑中的磁性颗粒是单个永久磁铁颗粒和/或多个永久磁铁材料颗粒。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的MRI磁场发生器，其中，所述磁极靴对固定到上和下磁轭上，并且所述上和下磁轭由一个单一的连接磁轭磁耦合。
8.根据权利要求1～6中任一项所述的MRI磁场发生器，其中，所述磁极靴对固定到上和下磁轭上，并且所述上和下磁轭由多个连接磁轭磁耦合。
9.根据权利要求1～6中任一项所述的MRI磁场发生器，其中，所述磁极靴对在一个管形磁轭中彼此面对着布置，并且由所述磁轭磁耦合。
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