CN1246320A - 磁共振成像用磁场发生装置 - Google Patents

Abstract

一种MRI用磁场发生装置,包括一对相对配置而其间形成空隙的板状轭铁。一磁铁配置在该对板状轭铁的两个相对表面。一支承轭铁与该对板状轭铁连接。一由磁性材料制成的加强件形成于支承轭铁与板状轭铁之间的连接部的具有一弯曲斜面的内表面且离磁铁最远的位置处。第一磁场调节螺栓为其前端与加强件接触状旋入板状轭铁,第二磁场调节螺栓为其前端与支承轭铁的上端面接触状旋入板状轭铁。可设置一用于接合加强件与轭铁的接合部。

Description

磁共振成像用磁场发生装置

本发明涉及磁共振成像(MRI)用磁场发生装置，具体涉及一种磁共振成像(MRI)用开式磁场发生装置。

日本专利特开平6-176917中揭示了这种相关技术。该专利中揭示的MR开式磁场发生装置由两个磁铁集合体组成，每个磁铁集合体由多个磁铁构成。磁铁集合体相互隔开以提供工作空间。每个磁铁集合体均包括一环形的超导线圈集合体和一磁场增强器。该两个磁铁集合体均通过由非磁性材料如不锈钢或铝制成的C形支承架加以支承。

然而，上述相关技术也存在一些问题。具体地说，由于采用成形为C形的特殊形状的支承架，因而制造困难，成本提高。

日本外观设计登记号847566的相似1号揭示了相关技术的又一例子，但对其结构未作详细说明。

因此，本发明的主要目的在于提供容易以低成本制造的磁共振成像(MRI)用磁场发生装置。

按照本发明的第一MRI用磁场发生装置包括：一对相对配置而其间形成空隙的板状轭铁，一配置在一对板状轭铁的每个相对表面的磁铁，一与一对板状轭铁连接以与该对板状轭铁磁性连接的支承轭铁，以及一形成于支承轭铁与板状轭铁之间的连接部的内表面的由磁性材料制成的加强件。

按照本发明的第一MRI用磁场发生装置，通过简单地连接一对板状轭铁与支承轭铁，以使该对板状轭铁彼此相对而其间形成空隙，并在支承轭铁与板状轭铁之间的连接部的内表面装设加强件，可容易而低成本地进行制造。而且，该加强件系由磁性材料制成，起着轭铁一部分的作用，实际上增加了连接部处的横截面积。这就减少了磁力线的泄漏，可提供更强的磁场。

按照本发明的第一MRI用磁场发生装置，加强件最好具有一弯曲斜面。这可为病人提供一较大的安置空间，同时改善医师进行医疗行为的可操作性。而且，加强件最好装设在支承轭铁与板状轭铁之间的连接部的内表面中离磁铁最远的位置处。通过在离磁铁最远的位置处装设加强件，从而增加了加强件与磁铁之间的距离，可防止磁铁产生的磁力线短路到加强件上，可消除磁力线短路，维持一均匀而强大的磁场。

按照本发明的第二MRI用磁场发生装置包括：一对相对配置而其间形成空隙的板状轭铁，一配置在一对板状轭铁的每个相对表面的磁铁，一与一对板状轭铁连接以与该对板状轭铁磁性连接的支承轭铁，以及一形成于支承轭铁与板状轭铁之间的连接部的内表面的具有弯曲斜面的加强件。

按照本发明的第二MRI用磁场发生装置，通过简单地连接一对板状轭铁与支承轭铁，以使该对板状轭铁彼此相对而其间形成空隙，并在支承轭铁与板状轭铁之间的连接部的内表面装设加强件，可容易而低成本地进行制造。而且，通过采用具有弯曲斜面的加强件，可为病人提供一较大的安置空间，同时改善医师进行医疗行为的操作性。

按照上述发生装置中的每一个，最好为磁场发生装置还包括一用于通过调节一对板状轭铁之间的相对位置来调节磁场的磁场调节螺栓。通过对该磁场调节螺栓的旋入深度进行调节，可调节该对板状轭铁之间的相对位置，从而调节磁场的强度和分布。

按照本发明的第三MRI用磁场发生装置包括：一对相对配置而其间形成空隙的板状轭铁，一配置在一对板状轭铁的每个相对表面的磁铁，一与一对板状轭铁连接以与该对板状轭铁磁性连接的支承轭铁，一形成于支承轭铁与板状轭铁的连接部的内表面的加强件，以及调节一对板状轭铁的相对位置以调节磁场的磁场调节螺栓。

按照本发明的第三MRI用磁场发生装置，通过简单地连接一对板状轭铁与支承轭铁，以使该对板状轭铁彼此相对而其间形成空隙，并在支承轭铁与板状轭铁之间的连接部的内表面装设加强件，可容易而低成本地进行制造。而且，可通过调节磁场调节螺栓的旋入深度调节一对板状轭铁的相对位置，从而调节磁场的强度和分布。

磁场调节螺栓最好包括一第一螺栓和一第二螺栓。第一螺栓为其前端与加强件接触状旋入板状轭铁，第二螺栓为其前端与支承轭铁的上端面接触状旋入板状轭铁。采用第一螺栓和一第二螺栓作为磁场调节螺栓可通过调节第一螺栓和一第二螺栓的旋入深度而使板状轭铁平移。

而且，按照上述磁场发生装置中的每一个，最好为磁场发生装置还包括一用于使板状轭铁和支承轭铁的至少一个与加强件接合的接合件。通过用接合件使轭铁与加强件接合，可更好地控制轭铁的位置偏差，从而能缩短运输后重新调节磁场分布所需的时间。

按照本发明的第四MRI用磁场发生装置包括：一对相对配置而其间形成空隙的板状轭铁，一配置在一对板状轭铁的每个相对表面的磁铁，一与一对板状轭铁连接以与该对板状轭铁磁性连接的支承轭铁，一形成于支承轭铁与板状轭铁的连接部的内表面的加强件，以及一用于使板状轭铁和支承轭铁的至少一个与加强件接合的接合件。

按照本发明的第四MRI用磁场发生装置，通过简单地连接一对板状轭铁与支承轭铁，以使该对板状轭铁彼此相对而其间形成空隙，并在支承轭铁与板状轭铁之间的连接部的内表面装设加强件，可容易而低成本地进行制造。而且，可通过用接合件使轭铁与加强件接合控制轭铁的位置偏差，从而能缩短运输后重新调节磁场分布所需的时间。

通过以下结合附图对实施例的具体说明，将使本发明的上述目的和其它目的、特点、方面和优点变得显而易见。

图1为本发明一实施例的立体图；

图2为示出图1中实施例主要部分的示意图；

图3为图1中实施例的横剖面图；

图4为示出图1中实施例产生磁场的示意图；

图5为示出采用具有弯曲斜面的加强件情况下病人容置空间的示意图；

图6为示出采用具有不弯曲斜面的加强件情况下病人容置空间的示意图；

图7为本发明又一实施例的立体图；

图8为示出图7中实施例主要部分的示意图；

图9为图7中实施例的横剖面图；

图10为示出用于图7中实施例的支承轭铁的立体图；

图11为示出用于本发明另一实施例的支承轭铁的立体图；

图12为示出图11中实施例主要部分的示意图；

图13为本发明又一实施例的立体图；

图14为本发明另一实施例的立体图；

图15为示出支承轭铁与加强件的接合部的变型例的示意图。

现参照附图说明本发明的实施例。

图1示出作为本发明一实施例的MRI用磁场发生装置10。磁场发生装置10为一开放式MRI用磁场发生装置，它包括一对相对配置且其间形成空隙的板状轭铁12a和12b。板状轭铁12a和12b的每一个均具有一与另一板状轭铁的表面相对配置的表面，而且该表面配置有由例如美国专利号4770723所描述的含钕磁铁等制成的永磁铁14a和14b。永磁铁14a和14b的每一个均具有一与另一永磁铁的表面相对配置的表面，而且该表面固定有一磁极片16a(16b)。另外，磁极片16a、16b分别具有环形部17a、17b，用于使磁极片16a、16b之间产生的磁场均匀化。

板状轭铁12a和12b通过一板状支承轭铁1 8磁性接合。具体地说，将支承轭铁18与板状轭铁12a和12b连接以使支承轭铁18的上端面接触板状轭铁12a的下表面的端部而支承轭铁18的下端面接触板状轭铁12b的上表面的端部。板状轭铁12a和12b中的每一个通常以90度角度连接到支承轭铁18上，故从侧面看通常为一C形结构。如图2所示，板状轭铁12a与支承轭铁18系通过从板状轭铁12a的上表面旋入的紧固螺栓20a相互固定。另一方面，板状轭铁12b与支承轭铁18系通过从板状轭铁12b的上表面旋入的紧固螺栓20b相互固定。如上所述，通过用一单个板状支承轭铁18支承一对板状轭铁12a、12b，可使发生装置10结构紧凑，开挡加宽，并使用于容置病人的空间的横截面积足够加宽。应当注意，板状轭铁12a、12b，磁极片16a、16b，以及支承轭铁18均由例如JIS中的一般结构用轧制钢等磁性材料制成。而且，紧固螺栓20a、20b，紧固螺栓21a、21b、24a、24b，以及后面将描述的磁场调节螺栓28a、28b均由例如钢或不锈钢制成。

而且，如图3所示，加强件22系分别配置在板状轭铁12b与支承轭铁18之间的连接部的内表面中离永磁铁14b最远位置处(按照该实施例，最远位置处为板状轭铁12b与支承轭铁18之间的连接部的内表面的两端)。如图2所示，通过从支承轭铁18的外表面旋入的两个紧固螺栓24b将加强件22的每一个固定到支承轭铁18上。同样，另一组加强件22系分别配置在板状轭铁12a与支承轭铁18之间的连接部的内表面中离永磁铁14a最远位置处(按照该实施例，最远位置处为板状轭铁12a与支承轭铁18之间的连接部的内表面的两端)。如图2所示，通过从支承轭铁18的外表面旋入的两个紧固螺栓24a将加强件22的每一个固定到支承轭铁18上。因此，按照该实施例，总共采用4个加强件22分别在板状轭铁12a与支承轭铁18之间以及板状轭铁12b与支承轭铁18之间提供了加强的固定。各加强件22均由钢等磁性材料制成并具有弯曲斜面26。

而且，如图2所示，将磁场调节螺栓28a、28b旋入板状轭铁12a。每个磁场调节螺栓28a、28b均为内六角头螺栓。将磁场调节螺栓28a旋入板状轭铁12a以使其前端29a与加强件22接触，而磁场调节螺栓28b旋入板状轭铁12a以使其前端29b与支承轭铁18的上端面接触。通过控制磁场调节螺栓28a和28b的旋入深度，可调节板状轭铁12a相对于支点A的位置，这可调节一对板状轭铁12a、12b之间的相对位置，进一步可使板状轭铁12a在垂直方向平移。

例如，如将磁场调节螺栓28a旋入至其前端29a与加强件22接触并继续旋入，则将板状轭铁12a抬起围绕支点A转动(图2中为沿逆时针方向)。另一方面，如将磁场调节螺栓28a松开，则抬起的轭铁12a返回其原来位置。旋入磁场调节螺栓28b以使其前端29b与支承轭铁18的上端面接触的情况与此相同。

而且，如将磁场调节螺栓28a和28b继续旋入，则板状轭铁12a沿向上方向平移。另一方面，如将磁场调节螺栓28a和28b松开，则板状轭铁12a返回其原来位置。以这种方式，能使板状轭铁12a在垂直方向平移。

在进行以上作业后，板状轭铁12a与加强件22通过紧固螺栓21a最终固定在一起，而板状轭铁12b与加强件22通过紧固螺栓21b最终固定在一起。

而且，在板状轭铁12b的下表面安装有四个撑脚30。

采用上述发生装置10，基本组件是通过将一对板状轭铁12a、12b与支承轭铁18连接，然后将加强件22配置到支承轭铁18与板状轭铁12a、12b之间的连接部的相应内表面上。作为其结果，能以低成本容易地制造发生装置10。而且，通过加强件22提高了机械强度。因此，能将搬运过程中的较低频率共振引起的磁场均匀性的扰动保持在一很小的范围内。

应当注意，发生装置10是很重的。例如一包括有板状轭铁12a、永磁铁14a和磁极片16a的上部单元约重4吨，一包括有板状轭铁12b、永磁铁14b和磁极片16b的下部单元也约重4吨，而支承轭铁18约重2吨。考虑到安装发生装置10的地板的强度，发生装置10的重量不宜过重。在这方面，发生装置10中采用加强件22是非常有效的，因为在板状轭铁12a、12b与支承轭铁18的连接部的内表面配置加强件22能提高机械强度而发生装置10并不增加过多的重量。

在装配发生装置10和MRI装置搬运后对磁场进行调节时，可通过拧紧或松开磁场调节螺栓28a和28b容易地调节板状轭铁12a、12b之间的距离，从而容易地调节磁场的强度和分布。

尤其是不仅配置磁场调节螺栓28b，而且配置有离支点A足够距离的磁场调节螺栓28a，能容易地调节板状轭铁12a、12b之间的距离，容易而精确地地调节磁场的强度，从而提高工作效率。

而且，由于加强件22由磁性材料制成，故加强件22起着轭铁一部分的作用，而使轭铁实际上更厚。具体地说，如果没有加强件22，则在支承轭铁18与板状轭铁12a、12b的连接部的内表面将存在因轭铁中磁饱和引起的磁力线泄漏。而如图4所示，配置加强件22使磁力线B穿过作为轭铁一部分的加强件22，减少了磁力线泄漏，从而提供了更强的磁场。作为一个实例，在带有和不带有加强件22而其它条件相同的情况下在空隙中央处测量磁场强度。不带有加强件22情况下的磁场强度为0.2T(泰斯拉)，而带有加强件22情况下的磁场强度则增强为0.2004T(泰斯拉)。

而且，通过在离相应的永磁铁14a、14b最远位置处配置加强件22，从而增加了每个加强件22与相应的永磁铁14a、14b的距离，防止了将永磁铁14a、14b产生的磁力线短路到加强件22。故能防止磁力线短路，从而在保持一均匀的磁场的同时增强磁场。

而且，通过采用具有弯曲斜面26的加强件22，能在所装配的MRI装置中为病人提供更大的容置空间。

如图5所示，在将发生装置10装配入MRI装置时，通过一装饰性覆盖物32罩覆发生装置10。在发生装置10与装饰性覆盖物32之间插入用于将磁路维持在一恒定温度的隔热材料34。插入隔热材料34是为了保护诊断图像不受因磁路温度变化使磁场变化而引起的有害影响。添加这些材料后，采用具有弯曲斜面26的加强件22显然能为病人提供更大的容置空间。MRI装置能使医师一面观察获得的图像一面进行医疗操作。更大的空间使得医疗器具的使用更为容易，故提高了可操作性。比较图5及图6(示出采用斜面26a不弯曲的加强件22a情况下的病人容置空间)，即可清楚地理解该优点。

此外，可通过使磁力线泄漏最多的加强件22的部分弯曲而进一步减少磁力线泄漏。

而且，加强件22可由不锈钢等非磁性材料制成。如加强件22由非磁性材料制成，则不能得到上述增强磁场的优点。另一方面，由于消除了磁力线短路的可能性，故只要在支承轭铁18与板状轭铁12a、12b的连接部配置有加强件22，则加强件22的位置和形状不受限制。

图7至9示出作为本发明另一实施例的MRI用磁场发生装置10a。

磁场发生装置10a采用一与接合部36a、36b以及每个均具有一直线状斜面的加强件40一起形成的支承轭铁38。如图10所示，接合部36a、36b的每一个均包括有一凹槽。接合部36a分别形成在装设有加强件40的支承轭铁38的上侧转角处。接合部36b分别形成在装设有加强件40的支承轭铁38的下侧转角处。装配时，分别将加强件40装设在支承轭铁38的接合部36a、36b上，然后装配支承轭铁38和板状轭铁12a、12b。可将加强件40焊接到接合部36a、36b上。发生装置10a的所有其它方面均与发生装置10相同，故不再重复描述。

这种类型的MRI用磁场发生装置通常设计成从侧面看为C字形。由于这种支承结构非常不稳定，搬运时因上侧板状轭铁、上侧永磁铁和磁极片的重量和拉力倾向于降低上侧板状轭铁、上侧永磁铁和磁极片，从而在紧固螺栓(图8中的紧固螺栓24a、24b，尤其是紧固螺栓24a)上施加很大的应力。

为改善这种状况，如按照发生装置10a，使支承轭铁38与接合部36a、36b一起形成，并且通过加强件40分别接合这些接合部36a、36b。

然后，如图8所示，从接合部36a将力F1施加到加强件40的相应下端面上。由于加强件40可由接合部36a支承，故在能减少紧固螺栓24a上的应力的同时增加用于支承板状轭铁12a的力，更好地保护板状轭铁12a的位置使其不发生偏差。而且，通过使加强件40与相应的接合部36b接合，从加强件40的上端面将力F2施加到支承轭铁38上，能在支承支承轭铁38、减少对紧固螺栓24b的应力的同时增加用于对支承轭铁38进行支承的力。

作为一个结果，按照发生装置10a，能在不大大增加成本的情况下使一对板状轭铁12a、12b之间的对准更为稳定，并可缩短搬运后重新调节磁场分布所需的时间。

应当注意，按照发生装置10a，通过使加强件40与接合部36a接合而具有很大的效果。具体地说，如加强件40由接合部36a加以支承，则与没有接合部36a支承的情况相比，对于力F3的强度提高约40倍。而且，每个加强件40的断裂强度为2.1吨/平方厘米。因此，如果每个接合部36a提供一如图10中斜线所示部分C的约10平方厘米的面积用于支承加强件40，即能对加强件40加以支承而不断裂。

图11和12上侧作为本发明另一实施例的另一MRI用磁场发生装置10b。

发生装置10b采用每个均具有直线状斜面的加强件42a、42b。而且作为下侧的板状轭铁则采用具有接合部44的板状轭铁12c。每个接合部44均包括有一凹槽，并形成于板状轭铁12c上安装加强件42b的特定位置。装配时，可将加强件42b分别焊接到接合部44上。发生装置10b的所有其它方面均与发生装置10相同，故不再重复描述。

如前所述，这种类型的MRI用磁场发生装置具有支承结构非常不稳定的支承结构。因此，搬运时上侧板状轭铁、上侧永磁铁和磁极片的重量和拉力倾向于使支承轭铁倾斜(参照图12，支承轭铁倾向于向右倾斜)。因此，紧固螺栓(尤其是图12中的紧固螺栓21b)承受很大的应力。

为改善这种状况，如按照发生装置10b，下侧的板状轭铁12c与接合部44一起形成，并且这些接合部44通过加强件42b分别接合。然后，作用在支承轭铁38上向右倾斜的力被由板状轭铁12c分别施加到加强件42b的力F4抵销。加强件42b通过相应的接合部44加以撑脚，从而能在减少紧固螺栓21b的应力的同时提高用于支承轭铁18的支承力。

作为一个结果，按照发生装置10b，能更稳定地对支承轭铁18加以支承而无需大大增加成本，并能更好地保护支承轭铁18的位置使其不发生偏差。

发生装置10a和10b除因采用具有弯曲斜面的加强件的效果外，其它效果与发生装置10相同。

这里应当注意，图7中所示的发生装置10a的加强件40可被如用于图13中所示的发生装置10c的每个具有一弯曲斜面的加强件46替代。同样，图11中所示的发生装置10b的加强件42a、42b可被如用于图14中所示的发生装置10d的每个具有一弯曲斜面的加强件48a、48b替代。

按照发生装置10c和10d，可在获得发生装置10a和10b的效果的同时，获得由采用弯曲加强件提供的效果。

按照发生装置10a至10d，每个加强件的侧面和底面中仅一个被嵌入接合部。然而，也可分别将侧面和底面同时嵌入接合部。

而且，加强件的接合并不需要加强件的侧面和底面的整个表面。具体地说，如图15(a)所示，接合部50也可部分地设置。该接合部50包括一形成于支承轭铁38a中的凹槽50a和一形成于加强件40a中的凸起50b，并具有一例如圆形或长方形横截面。

而且，也可提供一如图15(b)所示的接合部52。该接合部52包括一形成于支承轭铁38b中的凹槽52a和一圆柱形或棱柱形楔块52c。该楔块52c被嵌入一由凹槽52a和52b形成的中空部内。

应当注意，接合部50和楔块52c中的每一个的横截面最好应大于紧固螺栓24a的横截面。

而且，按照如图15(c)所示的接合部54，支承轭铁38c与加强件40c系被焊接在一起。

图15(a)至15(c)所示的接合部50-54也可适用于与形成于下侧的板状轭铁的加强件与支承轭铁或下侧的板状轭铁的接触部分。

虽然以上结合附图对本发明作了具体描述，应当理解，这些仅是本发明的实例和示意，而并不构成对本发明的限制，本发明的精神和范围仅由所附权利要求限定。

Claims (9)

1.一种MRI用磁场发生装置，包括：

一对相对配置而其间形成空隙的板状轭铁，

一配置在所述一对板状轭铁的每个相对表面的磁铁，

一与所述一对板状轭铁连接以与所述一对板状轭铁磁性连接的支承轭铁，以及

一形成于所述支承轭铁与所述板状轭铁之间的连接部的内表面的由磁性材料制成的加强件。

2.如权利要求1所述的发生装置，其特征在于，所述加强件具有一弯曲斜面。

3.如权利要求1或2所述的发生装置，其特征在于，所述加强件配置在所述板状轭铁与所述支承轭铁之间的连接部的内表面中离磁铁最远的位置处。

4.一种MRI用磁场发生装置，包括：

一对相对配置而其间形成空隙的板状轭铁，

一配置在所述一对板状轭铁的每个相对表面的磁铁，

一与所述一对板状轭铁连接以与所述一对板状轭铁磁性连接的支承轭铁，以及

一形成于所述支承轭铁与所述板状轭铁之间的连接部的内表面的具有弯曲斜面的加强件。

5.如权利要求1至4中的任一项所述的发生装置，其特征在于，所述发生装置还包括一用于通过调节所述一对板状轭铁之间的相对位置来调节磁场的磁场调节螺栓。

6.一种MRI用磁场发生装置，包括：

一对相对配置而其间形成空隙的板状轭铁，

一配置在所述一对板状轭铁的每个相对表面的磁铁，

一与所述一对板状轭铁连接以与所述一对板状轭铁磁性连接的支承轭铁，以及

一形成于所述支承轭铁与所述板状轭铁之间的连接部的内表面的的加强件，以及

一调节所述一对板状轭铁的相对位置以调节磁场的磁场调节螺栓。

7.如权利要求5或6所述的发生装置，其特征在于，所述磁场调节螺栓包括一第一螺栓和一第二螺栓，所述第一螺栓为其前端与所述加强件接触状旋入所述板状轭铁，所述第二螺栓为其前端与所述支承轭铁的上端面接触状旋入所述板状轭铁。

8.如权利要求1至7中的任一项所述的发生装置，其特征在于，所述发生装置还包括一用于使所述板状轭铁和所述支承轭铁的至少一个与所述加强件接合的接合部。

9.一种MRI用磁场发生装置，包括：

一对相对配置而其间形成空隙的板状轭铁，

一配置在所述一对板状轭铁的每个相对表面的磁铁，

一与所述一对板状轭铁连接以与所述一对板状轭铁磁性连接的支承轭铁，以及

一形成于所述支承轭铁与所述板状轭铁之间的连接部的内表面的的加强件，以及

一用于使所述板状轭铁和所述支承轭铁的至少一个与所述加强件接合的接合部。

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