CN1237938C

CN1237938C - 磁共振成像装置和在装置中使用的静磁场发生装置

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Publication number: CN1237938C
Application number: CN02806181.0A
Authority: CN
Inventors: 津田宗孝; 吉野仁志; 竹内博幸; 宫胁升一
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-03-14
Filing date: 2002-03-14
Publication date: 2006-01-25
Anticipated expiration: 2022-03-14
Also published as: EP1371328A4; US7034537B2; JP4037272B2; EP1371328A1; WO2002071942A1; US20040113620A1; CN1496237A; JPWO2002071942A1

Abstract

本发明提供一种磁共振成像装置和在装置中使用的静磁场发生装置。对于采用开放式的超导磁铁的MRI装置，为了消除因振动引起的静磁场变化，提供均匀的且随时间稳定的磁场的MRI装置，本发明的MRI装置带有夹住放置被测体的摄影空间设置地磁场发生源的静磁场发生磁铁和在其内侧分别设置的磁场变化降低板。梯度磁场线圈和磁场变化降低板非接触地固定在静磁场发生磁铁上。MRI装置在摄影中因梯度磁场线圈或者其他的振动使得静磁场发生磁铁产生的磁场强度发生变化时，磁场变化降低板对应磁场变化产生涡流。该涡流产生抵消静磁场变化成分的磁通，结果可以得到随时间稳定的静磁场。

Description

磁共振成像装置和在装置中使用的静磁场发生装置

技术领域

本发明涉及到磁共振成像装置(以下称MRI装置)，特别是带有使被检查者没有压迫感的开放式磁铁、并且改善装置在工作时检查空间中的磁场稳定性的MRI装置以及MRI装置使用的静磁场发生装置。

背景技术

利用核磁共振(NMR)现象得到人体的断层图像的MRI装置广泛地用于医疗部门。为了使MRI装置的成像正确地反映被测体的检查部位的内部结构，必须有可以在放置被检测体的空间(以下称检查空间或者是摄影空间)产生均匀磁场的静磁场发生装置。

因为均匀的静磁场一般可以在无限长的圆筒形线圈内得到，所以MRI装置用的静磁场发生装置大多数都是采用在有一定大小的空间内产生高强度并且高均匀度磁场的细长圆筒状的圆筒形线圈和进一步改善该圆筒形线圈产生的静磁场的均匀性的磁场补偿机构组成的磁铁结构。

对被检测体被放置在上述圆筒状的圆筒形线圈的细长空间进行检查的MRI装置来说，被测体在检查时身体周围被上述圆筒状的线圈围住并长时间停留在该狭小的空间。这样圆筒状的线圈给予被检查者很强的压迫感，不能忍耐这种压迫感的关闭恐惧症的被检测者或者儿童就不能用带这种圆筒状的线圈的MRI装置进行检查。

因此对于带有磁场强度较低的静磁场发生装置的MRI装置，近年来一直普及采用静磁场发生装置的侧面设有开口部，使得检查空间成开放的龙门结构，或者将在静磁场发生装置前面设置的被检查者送入部采用宽敞开放的龙门结构。

上述开放型结构的MRI装置，产生磁场的磁铁是永久磁铁或者是一般的电磁铁。用永久磁铁或者是一般的电磁铁的MRI装置，和使用上述隧道型的超导电磁铁的MRI装置相比，高速摄影模式得到的图象的S/N很低，而且不适合进行波谱立体成像或者脑功能测试这样的高性能检测。

因此现在一直在努力开发带超导线圈的开放式磁铁结构的MRI装置。和该技术有关的技术有特开平10-179546号公报，特开平11-156831号公报和特开平11-197132号公报。

上述带超导线圈的开放式磁铁的磁场强度可以达到1特斯拉。该磁场强度是使用永磁或者是一般电磁铁的场强的5倍。如果磁场强度是5倍，NMR信号强度比和磁场强度比大致相同，也大约高5倍，因此可以确保实时检测等高速摄影模式得到足够的S/N。

为了使带有超导线圈的磁场发生装置的检查空间如以上所述的设置成开放式的，采用的是将原来的隧道型超导线圈分割成2部分，被分割的线圈分别放在低温恒温箱内，将这些低温恒温箱夹住检查空间地相向设置。

但是，本发明者等在开发超导开放式MRI装置的过程中，发现对于上述结构的磁场发生装置来说，放在低温恒温箱内的超导线圈容易受振动的影响。即，原来的隧道型超导线圈的磁场发生装置的结构是线圈一体化形成并被放在低温恒温箱内，因为是整体式的，所以即使发生振动，也只是均匀磁场的位置稍有偏离，不会对磁场强度有大的影响。但是，对于开放式的磁铁来说，对向放置的、产生静磁场的各超导线圈产生的振动有差异，该振动差异使得均匀磁场的强度发生变化。

超导线圈发生振动源于磁铁的环境振动、被脉冲驱动的梯度磁场发生装置引起的振动和梯度磁场线圈振动引起的振动传播、还有氦制冷机的振动等装置本身发生的振动。这些振动使得低温恒温箱振动，如果该振动传给超导线圈，超导线圈就会产生振动。在这些超导线圈振动的原因中，与氦制冷机和梯度磁场发生装置的动作对应的振动传给了低温恒温箱。

超导线圈振动的另外一个原因是梯度磁场线圈加电流时，有电磁力作用在梯度磁场线圈的导体上，它的反作用对超导线圈体有作用。

这样，上述梯度磁场线圈和氦制冷机周期的动作使得超导线圈产生的静磁场发生变化。如果这种周期性振动的振幅很小的话，它对图象的影响可以忽略，但是振幅大到一定的程度时会产生不能忽略的静磁场变化，该影响使得图象上出现赝像，降低图象质量。

即，磁场以规则的时间间隔(ω)振动，被测的NMR信号就被用振动频率f(＝1/ω)调制。被调制的信号用傅立叶变换进行图象和波谱变换处理后，在反映振动频率f的空间位置上会出现和本来的图象不同的赝像。即使磁场稍微变动，如果变动有规律，就会在图象中出现明显的赝像，在波谱上出现赝波谱。

已有的降低氦制冷机或者是梯度磁场线圈产生振动的技术，例如有美国的特许公报5363077号，本发明者的特愿2000-203695号所述的技术。这些技术是将固定物体和振动体之间插入机械的挠性结构体(弹簧)、或者是将振动体固定在质量大的物体(固定物体)上来吸收振动体的振动能量。并用主动式方法修正相应的磁场变化成分。例如美国特许公报5952734号上记载的方法是检出因振动产生的磁场的误差成分，用反馈回路驱动控制磁场修正单元。另外本发明者对于由氦制冷机的特定的周期性机械振动产生的磁场振动，提出了控制可以排除检出误差成分并且正确地产生补偿磁场的磁场补偿技术(特愿2000-34027)。该技术对周期性振动引起的磁场变化非常有效。

但是，该技术不能解决由超导线圈或者它的支持结构引起的共振产生的静磁场的变化。根据本发明者的研究，开放式静磁场发生装置内的超导线圈不仅由梯度磁场线圈的机械振动引起周期性振动，而且梯度磁场线圈加电流引起作用在超导线圈上的电磁力会引起分割结构的超导线圈的整体或者是一部分以电流周期的特定值相对应地振动，特别是超导线圈以及/或者支持结构发生共振时，振幅将变大。振幅变大会引起静磁场强度变化。

这种超导线圈的共振引起的磁场变化不能忽略，尤其在随着近年使用高速自旋回波(FSE：Fast Spin Echo)法、回波平面(Echo)法等新的高速摄像方法的增多，使得在短时间内将很大的能量加在梯度磁场发生装置上，即，梯度磁场线圈的振动能量急剧的增大、还有由于摄影条件参数设定范围扩大引起的梯度磁场线圈的机械振动周期变化很大等情况下的磁场变化都不能忽略。

发明内容

本发明鉴于以上考虑，本发明的第1目的提供不用从外部提供能量就可以实质地消除因开放式MRI装置的振动引起的静磁场变化，提高检查结果可靠性的MRI装置。

本发明的第2目的是提供确实降低或者消除因为开放式超导线圈振动产生静磁场强度变化的技术。

本发明的第3目的是提供即使开放式静磁场发生装置振动也不会在图象上出现赝像，得到医生很容易诊断、并有很好画面质量的图象的MRI装置。

本发明的第4目的是提供用简单的降低静磁场变化机构来保证静磁场强度的稳定性的开放式MRI装置。

本发明的第5目的是提供即使设置降低静磁场变化机构也保证摄影空间宽阔的开放式MRI装置。

本发明的第6目的是提供即使设置提高静磁场均匀性的被动式磁场调整机构又设置降低静磁场变化机构也保证摄影空间宽阔的开放式MRI装置。

本发明的第7目的是提供达到上述第1到第6目的构成MRI装置的静磁场发生装置。

以往涉及MRI装置领域的技术者，为了尽量抑制用梯度磁场发生装置产生梯度磁场时产生的涡流，都是考虑在包括静磁场发生装置在内的梯度磁场发生装置附近不设置会产生涡流的材料。因为如果在梯度磁场发生机构附近设置了发生涡流的材料，在脉冲地将电流加给梯度磁场发生装置时，设置在梯度磁场发生装置附近的会产生涡流的材料内将产生涡流，涡流对梯度磁场强度的波形有很坏的影响。

但是，由于梯度磁场产生的涡流影响可以由随时间变化控制梯度磁场发生装置提供的电流值来消除，因此本发明在梯度磁场发生装置附近设置会产生涡流的材料，利用由超导线圈的振动引起的静磁场变化在涡流发生材料内产生的涡流，实质地消除由于振动或者共振引起的磁场变化。这样，本发明的MRI装置可以稳定地维持工作时在检查空间产生的静磁场的强度。

为了达到上述目的，本发明是带有可以在容纳被检体大小的摄影空间中产生预定的静磁场强度的静磁场发生装置和在上述空间产生磁场强度梯度的梯度磁场线圈的磁共振成像装置，其特征在于：设有降低磁场变化的机构，该机构具有设置在所述静磁场发生装置的所述摄影空间侧的非磁性的导电板，在发生静磁场强度变化时，该降低磁场变化机构不是从外部给予能量地，而是利用这个磁场变化，产生实际维持上述已定的静磁场强度的磁通量。

另外，本发明的MRI装置的所述导电板可以对应上述静磁场强度变化感应涡流并产生确实消除上述静磁场强度变化的磁通。

静磁场发生装置是夹住上述摄影空间对向配置的一对静磁场发生源，希望上述磁场变化降低机构至少配置在一个静磁场发生源的附近，也可以配置在一对静磁场发生源的附近。

本发明的上述一对静磁场发生源适用于带有超导线圈或者是常导体线圈组成的磁共振成像装置。

上述导电板的材料最好用有非磁性特性的铝、或者铜、或者银。

上述导电板最好是平板形状，和上述摄影空间的磁通方向交叉设置。

上述一对静磁场发生源由超导线圈组成，上述导电板是可以覆盖上述摄影空间大小的平板体，最好和上述摄影空间的磁通方向交叉设置。

上述磁场变化降低机构夹住上述摄影空间地设置在各静磁场发生源的摄影空间侧面的附近，最好是和上述静磁场发生装置紧密结合。

上述磁场变化降低机构可以包括作为静磁场发生装置的构成部件的一部分。

上述磁场变化降低机构可以设置在上述静磁场发生源和上述梯度磁场线圈之间，也可以设在静磁场发生装置和梯度磁场线圈之间。

还有最好确保上述磁场变化降低机构和上述梯度磁场线圈之间的间隙。

本发明为了达到上述目的，磁共振成象装置还包括设置在包括上述一对静磁场发生源和上述摄影空间的单独空间外并且将从上述静磁场发生源产生的磁通从一个磁场发生源导向另一个磁场发生源的磁路部件、和设置在上述摄影空间和上述导电板之间并用支持部件支撑固定在上述磁路部件的一对梯度磁场线圈。所述静磁场发生装置带有夹住容纳所述摄影空间地相向设置的一对静磁场发生源，所述导电板设置在各静磁场发生源的摄影空间侧。

上述支持部件最好带有可以使上述各梯度磁场线圈和上述静磁场发生源的面平行的调整部件。

本发明为了达到上述目的，磁共振成象装置还包括：设置在包括上述一对静磁场发生源和上述摄影空间的单独空间外并且将从上述静磁场发生源产生的磁通从一个磁场发生源导向另一个磁场发生源的磁路部件、和设置在上述摄影空间和上述导电板之间并用上述磁路部件支撑固定的一对梯度磁场线圈、以及为调整上述摄影空间的磁场均匀性而可向所述导电板装卸地设置的多个磁性体小片。所述静磁场发生装置带有夹住所述摄影空间地相向设置的一对静磁场发生源，所述导电板设置在上述各静磁场发生源的摄影空间侧。

上述导电板有所定的厚度，上述磁性体小片的一部分埋在其厚度之中。

还有为了达到上述目的，本发明的磁共振成象装置中的所述导电板对应上述静磁场强度变化感应涡流并产生补偿上述静磁场强度变化的磁通，所述磁共振成象装置还具补偿所述导电板利用涡流产生的磁通对梯度磁场的影响的装置。

还有为了达到上述目的，本发明的磁共振成象装置的静磁场发生装置，将在所述摄影空间产生所定强度的静磁场的一对线圈夹住上述摄影空间地分别收容设置在容器内，所述磁共振成象装置还具有设置在包括上述摄影空间和上述一对容器的区域以外并且将上述线圈产生的磁通从一个线圈导入另一个线圈的磁路部件，所述导电板以与上述线圈产生的磁通交叉的方式设置在收容上述线圈的各容器的上述摄影空间侧，并在上述磁通密度发生变化时产生磁通以补偿该磁通密度变化。

上述线圈可以是超导或者是常导线圈。

该MRI装置中的导电板是平板状，导电板的材料或者是铝、或者是铜、或者是银。

还有为了达到上述目的，本发明的MRI装置用静磁场发生装置，带有在摄影空间产生所定强度的静磁场的一对线圈夹住上述摄影空间地分别被放置在容器内设置的静磁场发生装置、在上述摄影空间以及上述一对容器以外设置并且将上述线圈产生的磁通从一个线圈导入另一个线圈的磁路部件、在收容上述线圈的各容器相对上述摄影空间侧和上述线圈产生的磁通交叉地设置并在上述磁通密度发生变化时可以产生确实补偿该磁通密度的变化的磁通的导电板、为了调整上述线圈在摄影空间内产生的磁场均匀度而设置并且有一部分在上述导电板的厚度内的多个小磁性体片。

附图说明

图1是适用本发明的MRI装置的整体组成方块图。

图2是本发明的MRI装置的一例实施方式的截面图。

图3是说明表示图2的MRI装置的磁场变化降低板的固定状态的图。

图4是说明表示图2的MRI装置的梯度磁场线圈的固定状态的图。

图5是说明本发明的磁场变化降低机构的作用的说明图。

图6是本发明的MRI装置的另一实施方式中的要部。

图7是本发明的MRI装置的其他实施方式中的要部。

图8是本发明的MRI装置的其他实施方式中的要部。

图9是高速自旋回波法的脉冲序列。

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的合适的实施例。

图1是本发明的MRI装置的整体组成方块图。该MRI装置由一对在上下方向相向地夹住容纳被测体1的空间(测量空间)的磁场发生源的静磁场发生磁铁2和在产生静磁场的磁铁2的各磁场发生源的测量空间侧面配置的磁场变化降低板3组成的静磁场发生装置200、在检测空间一侧设置的梯度磁场线圈4、在该梯度磁场线圈4的检测空间一侧配置的高频线圈5和检出从被测体1发出的NMR信号的检测线圈6组成。

磁场变化降低板3、梯度磁场线圈4和高频线圈5配合静磁场发生磁铁2的开放结构，分别采用上下一对的平板结构。另外，为了移动被测体1使得检查部位在静磁场发生磁铁2的中心设有台7。为了防止外部来的电磁波噪声混入NMR信号，具有以上构成的MRI装置的台架部和台部被设置在施以电磁波屏蔽8的检查室内。

该MRI装置还带有驱动上述各个线圈的电源和电路、控制这些电源和电路动作计时的可编程控制器9、进行装置的动作控制并处理NMR信号，做成图象或者是波谱的计算机10。这些设备设在检查室的外面，为了防止电磁波噪声混入，它们通过滤波器电路11和各个线圈连接。

本实施方式的产生静磁场的磁铁2采用超导线圈作为磁场产生源，这些超导线圈放在有冷却剂，例如装有液氦的低温恒温箱中。为了降低液氦的蒸发量，设有驱动低温制冷机12的压缩机13。

静磁场发生磁铁2产生的磁场方向如图中的箭头14所示，从床到顶部，磁场强度保持一定，例如0.7T。在该实施方式中，还带有被动式磁场补偿机构和主动式磁场补偿机构，主动式磁场补偿机构是通过电流流入装配在梯度磁场线圈5内的磁场补偿线圈产生磁场进行补偿。被动式和主动式磁场补偿机构在后面将会叙述。这些磁场补偿机构可以调整摄影空间的磁场强度以得到很高的均匀度，例如3ppm以下的高均匀度。

磁场变化降低板3被固定在产生静磁场的磁铁2的低温恒温箱203、204的相对摄影空间的侧面。磁场变化降低板3不用外部提供能量，只是利用该磁场的变化在磁场变化降低板3内产生的涡流发生出的磁通来降低或者实际上抵消由静磁场发生磁铁2振动产生的磁场变化。磁场变化降低板3使用可以积极、高效地发生涡流的导电部件。该磁场变化降低板3的设置和结构将在后面详细叙述。

梯度磁场线圈4由使得磁通密度在互相垂直的x，y，z三个轴向上和上述检测空间内的位置相对应地变化地绕成的3组梯度磁场线圈组成。各组梯度线圈都夹住检测空间地分隔设置。而3组分别被分隔的梯度线圈又形成整体，并且该整体的线圈群成对地夹住摄影空间地配置。梯度磁场线圈4用公知的有源密封型。

为了不使驱动带来的振动传递给磁场变化降低板3，梯度磁场线圈4和磁场变化降低板3不能直接接触，因此使得磁场变化降低板3和梯度磁场线圈4之间有间隙地将梯度磁场线圈4固定在产生静磁场的磁铁2上。固定结构在后面叙述。

这3组梯度磁场线圈，分别和梯度磁场电源15连接。当摄影程序(撮影sequence)启动后，来自可编程控制器9的控制信号驱动梯度磁场电源15。从梯度磁场电源15以摄影程序所定的时刻向梯度磁场线圈4加电流，这样对被测体1加上梯度磁场。该梯度磁场用于设定被侧体1的摄像面位置和提供从被测体1的检查部位得到的NMR信号对应的空间位置的信息。为了进行上述主动式磁场补偿，例如在梯度磁场线圈4内装配了产生z2或者y2补偿磁场的多个磁场补偿线圈，这些磁场补偿线圈的驱动电源也是经过滤波器电路11连接到磁场补偿电源上(在图中没有标出)。

高频线圈5连接到通有高频电流的高频功率放大器16，产生为了使得被测体1的检查部位的原子核(一般用氢原子核¹H)形成核磁共振所需要的高频磁场。高频功率放大器16也由可编程控制器9的控制信号控制。

检测线圈6与高频放大检波电路17连接，检出从被测体1发出的NMR信号。高频放大检波电路17将用检出线圈6检出的NMR信号增幅、检波并且变换成计算机10可以处理的数字信号。高频放大检波电路17也是由可编程控制器9控制它的动作时间。

计算机10用已经变换成数字的NMR信号做成图象，进行波谱计算。另外，计算机10通过可编程控制器9由已定的计时控制MRI装置的各机构。另外，计算机10和有存储数据的存储装置18、显示处理后的数据的显示装置19以及操作人员输入检查条件等的操作台20连接。

下面参照图2说明磁场变化降低板3和梯度磁场线圈4的结构。图2是图1所示的静磁场发生磁铁2的内部结构的截面图。图2也表示了磁场变化降低板3和梯度磁场线圈4的组合状态。

本实施方式的静磁场发生磁铁2基本上是由装有上部超导线圈201的上部低温恒温器203、装有下部超导线圈202的下部低温恒温器204和连接上下低温恒温箱203，204的低温连接管205组成。虽然在图中表示的上下低温恒温箱内各有1个的超导线圈，但是为了提高检测空间磁场的均匀性，减少漏磁场分布，也可以由多个超导线圈组成。

上下低温恒温箱203、204内设有装满液氦的液氦槽206。放置在槽内的上部超导线圈201和下部超导线圈202由于液氦冷却保持在4.2K的温度，这样维持超导线圈稳定在超导状态。上下低温恒温箱203、204和低温连接管205的最外部形成真空槽207，在真空槽207和液氦槽206之间的间隙中保持真空。真空槽207和液氦槽206用具有耐大气压和电磁力厚度的不绣钢构成。

真空槽207和液氦槽206之间装有和制冷机12热结合的热屏蔽208。热屏蔽208由铝薄板组成，冷却到例如20K温度。在该温度下冷却的热屏蔽208防止热从真空槽207进入液氦槽206内，从而抑制了液氦的蒸发量。图中表示设置了1层热屏蔽结构，但是也可以采用2层结构，例如用冷却到70k温度的热屏蔽和冷却到20k的热屏蔽组成的2层热屏蔽，或者采用3层结构的热屏蔽，这里省略进一步的说明。

为了尽量抑制热侵入引起液氦的蒸发，真空槽207和热屏蔽208和液氦槽206由热传导率小的细不锈钢支撑棒209互相固定。

产生静磁场的磁铁2的上部低温恒温器203的上部和下部低温恒温器204的底部和低温连接管205的后面，即相对检测空间的后面装有铁框210，以形成磁路，降低漏磁分布空间。漏磁分布空间一般规定在0.5mT的磁通密度的位置，这里由于形成了这样的磁路，即使本实施方式采用高磁场的开放性磁铁结构，也将漏磁场分布空间降低到和原来装置相同的6m×8m左右的屋内。

磁场变化降低板3如前面说明的那样，对应均匀磁场的变化积极地发生涡流。这样磁场变化降低板3要用非磁性的低电阻材料组成。可以用铝(纯铝)，铜，银等。根据各个材料的电特性，磁特性，价格，是否容易得到和加工性来具体决定用哪种材料。另外为了捕捉如图1所示的箭头14方向的磁通，或者捕捉在摄影空间中形成均匀磁场的磁通，磁场变化降低板3有对应这些磁通垂直设置的平板状的面。并且它的大小至少要能覆盖摄影空间那样大，最好和超导线圈201，202的外径相同或者大于它们的外径。为了降低电阻，磁场变化降低板3的厚度稍厚点为好，例如选择厚度为1mm到20mm程度比较适合。另外导电材料不一定是上述的单一厚度材料，可以用所定的材料多层叠加。但是它们的厚度越厚，摄影空间的体积越小，因此最好考虑摄影空间的体积采用适当的厚度。

本实施方式的磁场变化降低板3用纯铝的厚平板组成，用粘结剂或者螺丝紧密地固定在沿由上部低温恒温器203和下部低温恒温器204组成的被测体空间侧的真空槽207的面上，如图3所示。

磁场变化降低板3除了产生由于产生静磁场的磁铁2发出的磁场发生变化导致的涡流外，还产生由于驱动梯度磁场线圈4发出的磁场发生变化导致的涡流。这些涡流给磁场变化降低板3加上了复杂的力。另外，为了消除磁铁2的变化磁场，磁场变化降低板3的位置必须稳定。因此在本实施方式中，如图3所示，用螺栓301将磁场变化降低板3在其圆周的多个地方固定在真空槽207强度很大的转角部位，尽量抑制它的机械自由度。

梯度磁场线圈4如上所述，不和上下低温恒温器203，204以及磁场变化降低板3直接接触，通过五金支持件400固定在铁框210上。图4表示了在下低温恒温器204侧安装的状态。因为在上部低温恒温器203侧也是同样的安装，所以下面仅对下部进行说明。

如图4(a)所示，沿真空槽207的圆周配置了多个五金支持件400(401～404)，它们分别不和真空槽207接触地用螺钉或者螺栓紧密地固定在铁框210上。五金支持件中如图所示的402，403，404等固定在铁框210的下部金属板上，支持在低温连接管205附近的梯度磁场线圈4的五金支持件401固定在低温连接管205附近的铁框210的侧面金属板上。这样将梯度磁场线圈4固定在铁框210上使得梯度磁场线圈4的振动能量由质量很大的铁框210吸收，梯度磁场线圈4的振动不会直接传到低温恒温器204或者是磁场变化降低板3上。

还有，五金支持件400带有为了将五金支持件400固定在铁框210上的固定部分410和将梯度磁场线圈4水平地支撑·固定地水平部分411，如图4(b)所示。水平部分411对于固定部分410可以向图中弧形箭头所示地那样回旋调整，另外水平部分411可以用安装螺丝向x，y，z方向调整地安装到梯度磁场线圈4的位置。

图4(c)表示了用这样的五金支持件400固定梯度磁场线圈4的状态。五金支持件400如上所述的结构可以在保证梯度磁场线圈4水平的同时，调整磁场变化降低板3和梯度磁场线圈4的间隙为一定的。由于磁场变化降低板3和梯度磁场线圈4之间的间隔均匀，可以排除由梯度磁场线圈4产生的脉冲状梯度磁场诱导在磁场变化降低板3中产生涡流的位置依赖性。因此，由梯度磁场诱导的涡流可以用公知的技术，即调整驱动斜磁场线圈4的电流波形或者加上偏心磁场的修正法来精确修正。因此，对于本发明可以有效的利用静磁场变化产生的涡流消除磁场变化。

图5表示了磁场变化降低板3消除磁场变化的原理。如图所示，上部超导线圈201和下部超导线圈202产生的磁通501(由箭头表示)分别通过在超导线圈201，202附近设置的磁场变化降低板3A，3B，在有被测体1的摄影空间502中形成稳定的、磁场强度为0.7T的磁场空间。为了确实能捕捉到磁通，磁场变化降低板3A，3B相对上下超导线圈201、202的直径有足够大的尺寸。

例如启动如图9所示的的高速回波法摄影程序。高速回波法摄影程序首先一边从梯度磁场电源15将电流加到在x，y，z轴的梯度磁场线圈中的所定的梯度磁场线圈上，对被测体1加上层面选择用梯度磁场(Gs)，一边加上和被测体层面位置对应的频率段的高频磁场(90oRF脉冲)。这样被测体1在层面位置激发核自旋。该激励进行后经过一定的时间后，加上已定量的使激励的核自旋相位分散的读出梯度磁场(Gr)。从上述激励时间开始经过已定的时间(τ)后再同时加上使激励的核自旋反转的高频磁场(180oRF脉冲)和层面选择用梯度磁场(Gs)。180oRF脉冲和层面选择用梯度磁场(Gs)使得被测体层面位置的核自旋反转，相位分散的核自旋开始重聚。在加上180oRF脉冲后，加上相位编码梯度磁场(Gp)。相位编码梯度磁场(Gp)是作为90oRF脉冲和180oRF脉冲之间的偏移值提供的。该相位编码梯度磁场(Gp)提供了被激励的核自旋对应相位编码方向的位置。相位编码完成时加上读出梯度磁场(Gr)。在加读出梯度磁场(Gr)的状态用检出线圈6检出NMR信号S1(第1回波信号)。用检出线圈6检出的回波信号S1用高频放大检波电路17中的A/D变换器进行取样。由取样的时间间隔提供在回波信号中读出方向的位置信息。

回波信号S1在加上180oRF脉冲后经过τ时间后显示出峰值，然后其振幅和核自旋分散一块衰减。完成以上第1回波信号的检测后，关闭读出梯度磁场(Gr)，同时加上极性相反的相位编码梯度磁场(-Gp)。加上上述180oRF脉冲后经过2τ时间后再同时加上层面选择用梯度磁场(Gs)和180oRF脉冲，这样进行上述第2回波信号S2的检测。该第2回波信号S2检测和第1回波信号S1的检测进行比较，相位编码梯度磁场(Gp)的量不同。以下同样第3回波信号S3、第4回波信号、.....第n回波信号SN被检测。这样检测的回波信号群被保存在称为K空间的存储领域，进行2次傅立叶变换，图像化并用显示装置显示。

用加一次90oRF脉冲生成一张MR图象的回波信号数的检测称1次发射快速自旋回波法，另外加多次90oRF脉冲的称多次发射快速自旋回波法。多次发射快速自旋回波法是进行将生成一次图象的回波信号数分成多次重复来得到的脉冲序列，重复进行一次脉冲序列时间的时间用TR表示。近年来为了缩短MR成像的摄影时间，RF脉冲的时间间隔、梯度磁场脉冲的时间间隔以及上述TR都有缩短的趋势。还有，为了缩短检测时间，有在短时间内加高强度的梯度磁场的趋势。

这样在实行摄影程序时，梯度磁场电源提供电流给梯度磁场线圈产生梯度磁场，如果梯度磁场线圈上加上脉冲状电流，该电流值对线圈导体有电磁力作用。该电磁力引起梯度磁场线圈的位置发生变化。因为在摄影程序实施中梯度磁场如上所述是在以一定时间间隔重复提供，因此梯度磁场线圈就以一定的频率振动。

缩短梯度磁场脉冲的时间间隔，如上述，摄影参数中的梯度磁场脉冲Gs、Gp、Gr的时间间隔(也可以说频率)中至少一个和低温恒温箱203、204或者超导线圈201、202的共振频率一致。另外，梯度磁场脉冲Gs、Gp、Gr中2个以上组合也使梯度磁场线圈的振动频率和低温恒温箱203、204或者超导线圈201、202的共振频率一致。由于梯度磁场线圈的振动使得上部超导线圈201和下部超导线圈202中的一个或者2个共振，于是它们的相对位置发生变化。这种超导线圈201和202的相对位置因为共振发生变化会引起静磁场强度发生变化。

例如，设上部超导线圈201的位置发生了变化，上部超导线圈201和下部超导线圈202之间的距离或者是平行度发生了偏离，使得通过磁场变化降低板3A的磁通501(即通过摄影空间502)的磁感应强度也发生了一点变化。该磁感应密度的变化使得摄影空间502的静磁场强度也发生变化。这种变化使得图象上出现赝像。

本发明积极利用磁场变化降低板3很好的导电性，对应磁通501的磁感应强度发生变化产生涡流503。

即，磁通501的磁感应强度减少地变化时，涡流503的方向是使得其产生的磁通补充磁通501的磁感应强度减少量，磁通501的磁感应强度增加地变化时，发生逆向涡流。这样磁场变化降低板3在磁通501的磁感应强度有变化时，都会产生补偿这种变化的涡流，因此保证了摄影空间502的均匀磁场有稳定的磁场强度。因此可以将因静磁场的磁场变化部分对图象的影响降低到没有的范围(例如0.01ppm以下)。

根据以上说明的原理，很容易理解本发明的磁场变化降低板3不仅适用于梯度磁场发生机构的振动产生的静磁场的变化，而且可以适用对其他振动引起的静磁场变化。因此，本发明的MRI装置不仅适用于梯度磁场发生机构等装置本身发生的振动，对于设置MRI装置的建筑物内其他的装置产生使静磁场的磁场变化的振动也同样有效。

以上说明了本发明的MRI装置的一例实施方式，本发明不限定于上述实施方式，可以有各种变化。例如，虽然磁场变化降低板3在实施方式中是平板状，但是磁场变化降低机构也可以是能捕捉到静磁场发生线圈发出的磁通的各种形状，如图6所示，磁场变化降低板3也可以带有覆盖低温恒温箱的真空槽207一部分的、和其外圆周部垂直的部分。还有，在上述静磁场产生装置的低温恒温箱相对摄影空间的面为了容纳梯度磁场线圈，不是平面而是凹凸面、梯度面时，磁场变化降低板也可以不是平面，而是沿低温恒温箱面的形状。

虽然上述实施方式中是将磁场变化降低板3用螺栓等固定在上下低温恒温箱203、204上，但是也可以如图7所示，用和磁场变化降低板3有同样效果的材料组成上低温恒温箱203的真空槽207的下表面701和下低温恒温箱204的真空槽207的上表面701。在该实施方式中，组成真空槽207相对检测空间的一面的部分701用纯铝，其他部分702用不锈钢组成。纯铝和不锈钢的结合技术是公知技术，这样可以使真空槽达到要求的耐压性。

在该实施方式中磁场变化降低机构构成真空槽的一部分，即701部分的圆周部和园筒状的702部分一体结合，因此可以得到和图2实施例同样限制701部分的振动机械自由度的结构。另外可以使摄影空间扩大去掉真空槽207的不锈钢部分的体积，或者将磁场变化降低板机构的纯铝厚度加厚一个真空槽207的不锈钢板的厚度，保证磁场变化降低板有足够的厚度。因此，提高磁场变化降低机构的性能。

作为本发明的其他实施方式，磁场变化降低机构也可以配置被动式磁场补偿机构用的多个磁性体小片，如图8所示。这种磁场变化降低机构和图2同样由固定在真空槽207的铝板组成。被动式磁场补偿机构由至少部分嵌在铝板的一面上的多个磁性体小片802组成。一般为了用被动式磁场补偿将摄影空间的磁场均匀度调整到3ppm以下的高均匀度，需要多个磁性体小片802。在该实施方式中，在磁场变化降低板801的摄影空间侧的表面加工多个凹孔和螺丝孔，在需要螺丝孔的地方将和螺丝孔对合形状的磁性体小片802拧入螺丝孔中，使磁性体小片的一部分埋入磁场变化降低板801的厚度之中。

在该实施方式中，磁性体小片802部分地埋入磁场变化降低板801的厚度中，因此可以防止采用被动式磁场调整的MRI装置由于插入磁场变化降低板而缩小了摄影空间。还有，该实施方式中磁场变化降低板801如图那样可以固定在真空槽207上，也可以如图7的实施方式那样用真空槽207的一部分组成磁场变化降低板801。

本发明的MRI装置适虽然用于上下配置的产生静磁场的磁铁，但是并不限制采用各种其他变形例。例如，上述实施方式中在对向的磁铁的各摄影空间的侧面分别设置了磁场变化降低板，但是仅在一侧磁铁的摄影空间侧面设置磁场变化降低板也可以有效果。还有，本发明也适用产生静磁场的磁铁沿床上的被测体的身体轴向方向分隔设置的MRI装置。还有，产生静磁场的磁铁不仅用超导线圈，也可以用导电线圈或者永磁磁铁。

本发明对用于MRI装置的产生高磁场的开放型磁铁来说，可以提供在被测者的空间产生不受振动影响的稳定的磁场强度。还可以得到高精度的检查结果。

还有在本发明中不用原来为检测振动以及振动带来的磁场振动的机构、也不要原来产生补偿磁场的机构，而且不受上述机构的检出误差和补偿误差影响，确实可以消除振动引起的磁场变化。

Claims

1.一种磁共振成象装置，带有：在有能容纳被测体大小的摄影空间中产生已定强度的静磁场的静磁场发生装置、和在所述空间产生磁场强度梯度的梯度磁场线圈，其特征在于：

具有当所述静磁场强度发生变化时，不是从外部给予能量而是利用该磁场的变化来产生确实能维持所述已定静磁场强度的磁通的磁场变化降低机构；

所述磁场变化降低机构具有设置在所述静磁场发生装置的所述摄影空间侧的非磁性的导电板。

2.根据权利要求1所述的磁共振成象装置，其特征在于：

所述导电板对应所述静磁场强度的变化感应涡流，并产生确实消除所述静磁场强度变化的磁通。

3.根据权利要求2所述的磁共振成象装置，其特征在于：

所述静磁场发生装置是夹住所述摄影空间并且相向设置的一对静磁场发生源，至少在一个静磁场发生源附近设置所述磁场变化降低机构。

4.根据权利要求3所述的磁共振成象装置，其特征在于：

至少在静磁场发生源的双方附近设置所述磁场变化降低机构。

5.根据权利要求3所述的磁共振成象装置，其特征在于：

所述一对静磁场发生源是由超导线圈构成。

6.根据权利要求3所述的磁共振成象装置，其特征在于：

所述一对静磁场发生源是由常导线圈构成。

7.根据权利要求2所述的磁共振成象装置，其特征在于：

所述导电板的材料或者是铝、或者是铜、或者是银。

8.根据权利要求2所述的磁共振成象装置，其特征在于：

所述导电板有平板形状，并和所述摄影空间的磁通方向交叉地设置。

9.根据权利要求2所述的磁共振成象装置，其特征在于：

所述一对静磁场发生源是由超导线圈构成，所述导电板是可以覆盖所述摄影空间大小的平板体，并和所述摄影空间的磁通方向交叉地设置。

10.根据权利要求3所述的磁共振成象装置，其特征在于：

所述磁场变化降低机构被设置在沿各静磁场发生源的摄影空间的侧面附近并夹住所述摄影空间。

11.根据权利要求11所述的磁共振成象装置，其特征在于：

所述磁场变化降低机构紧密结合所述静磁场发生装置地设置。

12.根据权利要求5所述的磁共振成象装置，其特征在于：

所述磁场变化降低机构包括作为静磁场发生装置的构成部件的一部分。

13.根据权利要求6所述的磁共振成象装置，其特征在于：

14.根据权利要求2所述的磁共振成象装置，其特征在于：

所述磁场变化降低机构设置在所述静磁场发生装置和所述梯度磁场线圈之间。

15.根据权利要求14所述的磁共振成象装置，其特征在于：

所述磁场变化降低机构和所述梯度磁场线圈之间保持有间隙。

16.根据权利要求1所述的磁共振成象装置，其特征在于：

所述静磁场发生装置带有夹住所述摄影空间地相向设置的一对静磁场发生源，

所述导电板设置在各静磁场发生源的摄影空间侧，

所述磁共振成象装置还包括：

设置在包括所述一对静磁场发生源和所述摄影空间的单独空间外并且将从所述静磁场发生源产生的磁通从一个磁场发生源导向另一个磁场发生源的磁路部件；和

设置在所述摄影空间和所述导电板之间并用支持部件支撑固定在所述磁路部件的一对梯度磁场线圈。

17.根据权利要求16所述的磁共振成象装置，其特征在于：

所述支持部件带有使得所述各梯度磁场线圈和所述静磁场发生源的面平行的调整部件。

18.根据权利要求1所述的磁共振成象装置，其特征在于：

所述导电板设置在各静磁场发生源的摄影空间侧，

所述磁共振成象装置还包括：

设置在包括所述一对静磁场发生源和所述摄影空间的单独空间外并且将从所述静磁场发生源产生的磁通从一个磁场发生源导向另一个磁场发生源的磁路部件；

设置在所述摄影空间和所述导电板之间并用所述磁路部件支撑固定的一对梯度磁场线圈；以及

为调整所述摄影空间的磁场均匀性而可向所述导电板装卸地设置的多个磁性体小片。

19.根据权利要求18所述的磁共振成象装置，其特征在于：

所述导电板有所定的厚度，所述磁性体小片的一部分在其厚度之中。

20.根据权利要求1所述的磁共振成象装置，其特征在于：

所述导电板对应所述静磁场强度变化感应涡流并产生补偿所述静磁场强度变化的磁通，

所述磁共振成像装置还具有补偿所述导电板利用涡流产生的磁通对梯度磁场的影响的装置。

21.根据权利要求1所述的磁共振成象装置，其特征在于：

所述静磁场发生装置将在所述摄影空间产生所定强度的静磁场的一对线圈夹住所述摄影空间地分别收容设置在容器内，

所述磁共振成像装置还具有设置在包括所述摄影空间以及所述一对容器的区域以外，并且将所述线圈产生的磁通从一个线圈导向另一个线圈的磁路部件，

所述导电板以与所述线圈产生的磁通交叉的方式设置在收容所述线圈的各容器的所述摄影空间侧，并在所述磁通密度发生变化时产生磁通以补偿该磁通密度变化。

22.根据权利要求21所述的磁共振成像装置，其特征在于：

所述线圈是超导线圈。

23.根据权利要求21所述的磁共振成像装置，其特征在于：

所述线圈是常导线圈。

24.根据权利要求21所述的磁共振成像装置，其特征在于：

所述导电板是平板状。

25.根据权利要求24所述的磁共振成像装置，其特征在于：

所述导电板的材料或者是铝、或者是铜、或者是银。

26.一种MRI装置用静磁场发生装置，其特征在于：

带有在摄影空间产生所定强度的静磁场的一对线圈夹住所述摄影空间地分别收容在容器内设置的静磁场发生装置、

在所述摄影空间以及所述一对容器以外设置并且将所述线圈产生的磁通从一个线圈导入另一个线圈的磁路部件、

在收容所述线圈的各容器相对所述摄影空间侧和所述线圈产生的磁通交叉设置并在所述磁通密度发生变化时产生可以确实补偿该磁通密度的变化的磁通的导电板、

为了调整所述线圈在摄影空间内产生的磁场均匀度而设置并且有一部分在所述导电板的厚度内的多个小磁性体片。