DE69700319T2

DE69700319T2 - Magnetanordnung für die bildgebende magnetische Resonanz mit gegenüberliegenden Permanentmagneten

Info

Publication number: DE69700319T2
Application number: DE69700319T
Authority: DE
Inventors: Dai Higuchi; Koji Miyata; Ken Ohashi; Yuhito Yoneda
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 1996-04-12
Filing date: 1997-04-09
Publication date: 1999-11-04
Anticipated expiration: 2017-04-10
Also published as: JPH09283327A; DE69700319D1; EP0801314A1; US5825187A; JP3014319B2; EP0801314B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Magnetsystem mit gegenüberliegenden Permanentmagneten oder im genaueren eine Verbesserung in einem Magnetsystem mit gegenüberliegenden Permanentmagneten, das zur Erzeugung eines einheitlich vormagnetisierten Raumes in einem MRI (magnetic resonance imaging) -Instrument zur Verwendung in medizinischen Diagnosen geeignet ist.
Die gegenwärtige Entwicklung bei medizinischen MRI- Instrumenten, in denen der Patient oder die sich einer Untersuchung unterziehende Person in einem gleichförmig vormagnetisierten Feld liegend gehalten wird, geht dahin, daß das gleichförmige Magnetfeld anstelle von Elektromagneten durch die Verwendung von Permanentmagneten erzeugt wird, die in der Handhabung sehr viel ökonomischer und geeigneter sind als Elektromagneten oder insbesondere als supraleitende Elektromagneten, weil das MRI-Instrument ohne einer hochstabilisierten elektrischen Stromquelle für die Elektromagneten oder ohne Versorgung von flüssigem Helium betrieben werden kann, was für ein Betreiben eines supraleitenden Elektromagneten unentbehrlich ist.
Die Magnetsysteme in den MRI-Instrumenten, die gegenwärtig in Krankenhäusern unter Verwendung von Permanentmagneten betrieben werden, enthalten solche Typen eines dipolaren Ringmagneten und Typen von gegenüberliegenden Magneten. Das dipolare Ringmagnetsystem, das allein auf der Grundlage einer Mehrzahl von Permanentmagneten aufgebaut ist, wie es von K. Halbach in "Nuclear Instruments and Methods", Band 189, Seite 1 (1980) aufgezeigt ist, ist vorteilhaft, weil der Aufbau der Magneten mit einem relativ geringen Gesamtgewicht des Magnetsystems im Vergleich mit den Systemen gegenüberliegender Magneten einfach sein kann. MRI-Instrumente, die ein dipolares Ringmagnetsystem verwenden, sind beispielsweise in dem US-Patent 4 580 098, dem Japanischen Patent Kokai 62-104011 und anderswo beschrieben.
Der oben erwähnte ökonomische Vorteil des dipolaren Ringmagnet- Systems bezüglich des geringen Gesamtgewichtes des Magnetsystems verglichen mit den Systemen mit gegenüberliegenden Magneten ist jedoch nur auf die MRI-Instrumente beschränkt, in denen die magnetische Flußdichte relativ groß ist und ca. 0,2 T (tesla) übersteigt, weil das Gesamtgewicht des dipolaren Ringmagnetsystems selbst für ein Instrument, in dem die erforderliche magnetische Flußdichte so klein ist, daß sie 0,2 tesla nicht übersteigt, nicht so weit vermindert werden kann. Darüber hinaus verspürt der medizinisch zu untersuchende Patient bei Verwendung eines MRI-Instrumentes des dipolaren Ringmagnetsystems zwangsläufig ein Gefühl des Erdrückens, selbst wenn die Person nicht unter Klaustrophobie leidet, weil der Patient innerhalb eines Raumes liegen muß, der durch eine röhrenförmige Anordnung des dipolaren Ringmagnetsystems begrenzt ist.
Hinsichtlich der oben erwähnten ökonomischen und psychologischen Probleme werden die MRI-Instrumente mit einem dipolaren Ringmagnetsystem fortwährend durch MRl-Instrumente ersetzt, die ein System von gegenüberliegenden Permanentmagneten benutzen, wie sie beispielsweise in der WO 84/00611 (PCT/US83/01175), in den Japanischen Gebrauchsmuster-Veröffentlichungen 2-44483, 2- 44484, 2-44485 und 2-44486, Eizo Joho (Imaging information), Band 15, Seite 379 (1983), Byotai Sein (Disease Condition Physiology), Band 4, Seite 91 (1985) und anderswo beschrieben sind.
Fig. 2 der beigefügten Zeichnung veranschaulicht eine Basisanordnung eines in einem MRI-Instrument verwendeten Magnetsystems des Typs mit gegenüberliegenden Magneten in einer Seitenansicht, in der ein Paar von Permanentmagneten 11, 11 oben und unten gegenüberliegend angeordnet ist, die durch die Träger 13, 13 verbunden sind, und dazwischen einen Luftraum 15 bilden, in dem der zu untersuchende Patient liegt. Jeder der Permanentmagneten 11, 11 ist auf der dem Luftzwischenraum 15 zugewandten Oberfläche mit einem Beilagpolstück 12 versehen, das einen kreisförmigen Abstandsring 12A besitzt, und welches von der Art eines Magnetfeldträgers ist, falls es aus einem magnetisch weichen Material gemacht ist und dazu dient, die Gleichförmigkeit des Magnetfeldes in dem Luftzwischenraum 15 zu verbessern.
Die Fig. 3A und 3B veranschaulichen eine Verbesserung der Magnetfeldkorrektur für die untere Hälfte des Magnetsystems, wobei die obere Hälfte symmetrisch zu der unteren Hälfte angeordnet ist, jeweils durch eine Ansicht aus einem radialen Querschnitt und einer Draufsicht, in der der untere Permanentmagnet (in den Figuren nicht gezeigt) mit einem auf die obere Oberfläche montierten Beilagpolstück 12 und darüber hinaus mit einer Gradientenspule 14 versehen ist, die auf der Oberfläche des Beilagpolstücks 12 angebracht ist, sowie durch den kreisförmigen Abstandsring 12A umschlossen wird, um den darüberliegenden Luftzwischenraum 15 gegenüber zu liegen (siehe beispielsweise US-A-5061897). Stromstöße von rechteckiger Wellenform werden sowohl der oberen wie auch der unteren Gradientenspule 14, 14 zugeführt, um ein magnetisches Gradientenfeld in dem Luftzwischenraum 15 zu erzeugen. Die Wechselwirkung zwischen der Gradientenspule 14 und dem Beilagpolstück 12 durch das magnetische Pulsationsfeld ist ein wichtiger Faktor, von dem die Funktionsweise des MRI-Instrumentes mit dem System gegenüberliegender Magneten abhängt.
Die oben erwähnte Wechselwirkung zwischen der Gradientenspule 14 und dem Beilagpolstück 12 schließt Probleme in zwei Punkten mit ein, von denen der erste Wirbelströme betrifft, die in dem Beilagpolstück 12 durch das magnetische Pulsationsfeld induziert werden und der zweite Punkt die Magnetisierung des Beilagpolstückes 12 durch das magnetische Pulsationsfeld ist. Der in dem Beilagpolstück 12 induzierte Wirbelstrom hat eine negative Wirkung im Abrunden der Schultern der eigentlichen rechteckigen Wellenform des pulsförmigen Magnetfeldes, was in einer Abnahme in dem S/N-Verhältnis aufgrund der Abnahme der tatsächlichen Zeitspanne resultiert, die zur Erzeugung der NMR-Signale verfügbar ist, während die Magnetisierung des Beilagpolstückes 12 eine Wirkung hat, die Gleichförmigkeit des Magnetfeldes in dem Luftzwischenraum 15 zu stören. Zu jedem Zeitpunkt müssen diese unerwünschten Erscheinungen so vollständig als möglich eliminiert werden, damit das mit Permanentmagneten betriebene MRI-Instrument eine voll nutzbare Funktionsweise zeigt.
Die in dem Beilagpolstück 12 induzierten Wirbelströme können durch eine einfache Gegenmaßnahme durch entweder die Verwendung eines Materials von hohem elektrischen Widerstand zur Ausbildung des Beilagpolstückes 12 vermindert werden oder durch Ausbilden des Beilagpolstückes 12 mit einem Aufbau, der solchen aus einem hohen Widerstandsmaterial gemachten Strukturen äquivalent ist. Der erste Ansatz kann durch Verwendung eines hohen Widerstandsmaterials, wie beispielsweise eines magnetischen Ferrites und dergleichen erzielt werden, das einen Widerstand ähnlich von Isoliermaterialien hat. Der letztere Ansatz kann durch Ausbilden des Beilagpolstückes 12 in der Form eines Laminates erzielt werden, das aus einer Mehrzahl von dünnen Schichten aus Eisen oder Siliziumstahl besteht, von denen jede Schicht zur angrenzenden folglich elektrisch isoliert ist. Beispielsweise lehrt das Japanische Patent Kokai 63-25907 die Verwendung eines magnetisch weichen Ferrites oder eines harzbondierten Eisens als ein Material für das Beilagpolstück, während das Japanische Patent Kokai 61-263605, 63-241905, 1-304709 und 2-2603 einen geschichteten Aufbau des Beilagpolstückes durch Verwendung dünner Schichten eines magnetischen Stahles oder Siliziumstahles aufzeigen.
Desweiteren zeigen das Japanische Patent Kokai 4-82536 und 6- 251930 ein Beilagpolstück auf, das in Kombination von Schichten aus Siliziumstahl, Ferrit und Eisenträgern verwendet wird. Das Problem der Wirbelströme kann durch Ergreifen dieser Maßnahmen wenn auch nicht völlig, doch gelöst werden.
Einer größeren Schwierigkeit wäre begegnet, wenn gegenüber dem Problem von Wirbelströmen eine Gegenmaßnahme ergriffen würde, um eine Magnetisierung oder Restmagnetisierung der Beilagpolstücke 12 zu vermindern. Obwohl das Beilagpolstück 12 aus einem magnetisch weichen Material gefertigt sein muß, um eine Korrekturwirkung des Magnetfeldes aufzuzeigen, ist die Magnetisierung des Beilagpolstückes 12 durch das pulsförmige Magnetfeld mehr oder weniger unvermeidbar als eine Eigenheit eines jeden magnetischen Materials zu sehen, dessen Magnetisierungsverhalten notwendigerweise einer Magnetisierungshysteresis- Schleife folgt.
Verschiedene Versuche und Vorschläge sind diesbezüglich gemacht worden, um die Magnetisierung des Beilagpolstückes 12 durch das pulsförmige Magnetfeld zu verringern, das durch die Gradientenspule 14 erzeugt wird. Beispielsweise lehrt das Japanische Patent Kokai 4-23411 die Verwendung eines magnetisch weichen Ferrites als das Material des Beilagpolstückes 12 und das Japanische Patent Kokai 61-203605, 4-138131 und 4-138132 lehren die Verwendung von magnetischen Stahlschichten und Siliziumstahlschichten. Darüber hinaus zeigt das Japanische Patent Kokai 5- 182821 ein Beilagpolstück mit einem Aufbau, der durch die Verwendung von Siliziumstahlschichten oder eines Ferrites in Kombination mit Eisenträgern gebildet ist. Diese Gegenmaßnahmen sind natürlich nicht ohne eine Verbesserung die Magnetisierung des Beilagpolstückes zu vermindern, jedoch ist deren Effektivität sehr begrenzt, da sie keine fundamentale Lösung des Problems vorsehen.
Neben diesen oben beschriebenen Verbesserungen durch die Modifikation des Materials oder des Aufbaus des Beilagpolstückes mit einer Absicht, dessen Restmagnetisierung zu vermindern, wird nun ein alternativer Ansatz ausgeführt, die Probleme der Wirbelströme und der Magnetisierung in und von dem Beilagpolstück durch Ergreifen einer Maßnahme zu lösen, um den magne tischen Gradientenfluß vom Eindringen in das Beilagpolstück zu hindern. Dieser Ansatz kann beispielsweise vollzogen werden, indem eine Kompensationsspule oder eine Platte aus hoch elektrisch leitfähigem, nicht magnetischen Material wie beispielsweise Aluminium oder Kupfer zwischen der Gradientenspule 14 und dem Beilagpolstück 12 vorgesehen wird, was eine Wirkung auf den magnetischen Gradientenfluß hat, diesen vom Eindringen in das Beilagpolstück 12 zu hindern.
Diese Art ist jedoch aufgrund des Problems nicht richtig zufriedenstellend, daß, insofern das magnetische Gradientenfeld · durch die Kompensationsspule oder durch die in der nichtmagnetischen Platte induzierten Wirbelströme verringert wird, der elektrische Strom durch die Gradientenspule sehr erhöht werden muß, wodurch eine stärkere Stromquelle für das magnetische Gradientenfeld nötig ist, oder eine zunehmende Hitzeentwicklung in der Gradientenspule daraus resultiert.
Hinsichtlich der oben beschriebenen Situationen und dem Wunsch, eine Maßnahme zu entwickeln, um die in dem Beilagpolstück eines Magnetsystems mit gegenüberliegenden Permanentmagneten induzierte Restmagnetisierung zu vermindern, haben die Erfinder umfangreiche Untersuchungen geführt, wodurch sie auf eine unerwartete Entdeckung stießen, auf deren Grundlage die vorliegende Erfindung vervollständigt worden ist.
Die unerwartet entdeckte Tatsache, die wie oben erwähnt zu der vorliegenden Erfindung führte, ist, daß die durch das magnetische Gradientenfeld in dem Beilagpolstück induzierte Restmagnetisierung durch das Vorsehen einer dünnen Platte eines magnetischen Materials aufgehoben werden kann, das an die Gradientenspule auf der dem Luftzwischenraum des Magentsystems gegenüberliegenden Oberfläche befestigt ist, so daß die dünne Magnetplatte in der entgegengesetzten Richtung zu der in dem Beilagpolstück magnetisiert ist, um eine Ausgleichswirkung auf die Wechsel des magnetischen Feldes in dem Luftzwischenraum aufzuzeigen. Da diese an die Gradientenspule befestigte Ausgleichsmagnetplatte näher an dem Luftzwischenraum für ein gleichförmiges Magnetfeld angeordnet ist als das Beilagpolstück per se, kann ein großer Vorteil durch die Befestigung von selbst einer sehr kleinen Ausgleichsmagnetplatte verglichen mit dem Beilagpolstück erhalten werden, so daß die Dicke der Ausgleichsmagnetplatte so dünn wie etwa 0,5 mm oder selbst dünner sein kann, ohne eine Abnahme in der Wirkungsweise der Erzeugung des magnetischen Gradientenfeldes zu verursachen, als es der Fall wäre, wenn die Ausgleichsmagnetplatte eine größere Dicke hat. Folglich schafft die vorliegende Erfindung eine Magnetvorrichtung für ein MRI-Instrument gemäß Anspruch 1.
Die Fig. 1A und 1B sind jeweils eine vertikale Schnittansicht und eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, bestehend aus einem Beilagpolstück, einer Gradientenspule und einer Ausgleichsmagnetplatte,
Fig. 2 ist eine schematische Seitenansicht eines herkömmlichen Magnetsystems, bestehend aus einem Paar von Permanentmagneten, die mittels Trägern verbunden sind, und einem Paar von Beilagpolstücken.
Die Fig. 3A und 3B sind jeweils eine vertikale Schnittansicht und eine Draufsicht einer herkömmlichen Vorrichtung, bestehend aus einem Beilagpolstück und einer Gradientenspule.
Um eine Verbesserung gemäß dem oben beschriebenen Prinzip durch das Vorsehen einer Ausgleichsmagnetplatte auf jeder der Gradientenspulen zu erreichen, kann eine erwünschte Ausgleichswirkung auf die Restmagnetisierung des Beilagpolstückes nur durch die Optimierung von verschiedenen Faktoren aufgezeigt werden, die die magnetischen Eigenschaften des Materials der Aus gleichsmagnetplatte wie beispielsweise der Sättigungsmagnetisierung und Koerzitivkraft, den Ausmaßen und der Konstruktion der Ausgleichsmagnetplatte, der relativen Lage der Ausgleichsmagnetplatte zu der Gradientenspule usw. beinhalten. Diese Faktoren können niemals durch Routinearbeiten optimiert werden, sondern können nur durch beabsichtigte Untersuchungen in großem Detail festgestellt werden.
Im folgenden wird die vorliegende Erfindung in größerem Detail durch Bezug auf die beigefügte Zeichnung dargelegt.
Die Fig. 1A und 1B sind jeweils eine vertikale oder radiale Schnittansicht und eine Draufsicht einer Vorrichtung, bestehend aus einem Beilagpolstück 2, einer Gradientenspule 4 und einer Ausgleichsmagnetplatte 5 für die untere Hälfte des erfindungsgemäßen Magnetsystems mit dem in der Figur nicht gezeigten Permanentmagneten, wobei die Vorrichtung für die obere Hälfte des Systems zu der unteren Hälfte symmetrisch ist. Das Beilagpolstück 2 und die Gradientenspule 4 können herkömmlich sein, wie die, die in den Fig. 3A und 3B in einer herkömmlichen Vorrichtung gezeigt sind.
Die Ausgleichsmagnetplatte 5 der in den Fig. 1A und 1B aufgezeigten Ausführung ist vorzugsweise in einer Ringform, die durch Zusammenfügen einer Mehrzahl von beispielsweise 16 Segmentstücken 5&sub1; bis 5&sub1;&sub6; in einer Weise ähnlich einem Patchwork auf der Oberfläche der Gradientenspule 4 gebildet und dem durch die gegenüberliegenden Permanentmagneten gebildeten Luftzwischenraum zugewandt ist. Jedes der Segmentstücke 5&sub1; bis 5&sub1;&sub6; ist von dem angrenzenden bezüglich der darin andernfalls induzierten Wirbelströme elektrisch isoliert. Die Ausgleichsmagnetplatte 5 ist nämlich vorzugsweise in der Form einer vollkreisförmigen oder ringförmigen Scheibe oder Vielecks bezüglich der damit gewährleisteten hohen axialen Symmetrie. Obgleich die Ausgleichsmagnetplatte 5 durch eine ringförmige Anordnung einer Mehrzahl von Segmentstücken 5&sub1; bis 5&sub1;&sub6; gebildet werden kann, wie das in Fig. 1B gezeigt ist, sollte bei der Auswahl der Abmessungen oder der Konfiguration und Befestigungsposition eines jeden Segmentstückes in Betracht gezogen werden, daß die Wirkung eines bestimmten Segmentstückes nicht auf den gerade über dem Stück an sich befindlichen Raum begrenzt ist, sondern ein bestimmtes Segmentstück Einflüsse ebenso auf die Abschnitte des Raumes hat, die an den Abschnitt des Raumes genau oberhalb des bestimmten Stückes angrenzen, und daß jedes der Segmentstücke unter einer Wechselwirkung mit den anderen Segmentstücken steht.
Wenn die Ausgleichsmagnetplatte in einer Ringform ist, wie das in den Fig. 1A und 1B der Fall ist, die nicht den Zentralbereich der Gradientenspule 4 bedeckt, verbleibt immer ein vergrößerter Abstand zwischen der Ausgleichsmagnetplatte 5 und dem Abschnitt des Luftzwischenraumes genau oberhalb des Zentrums der Gradientenspule 4 für ein gleichförmiges Magnetfeld, so daß der Einfluß der Ausgleichsmagnetplatte 5 relativ gemäßigt und gleichförmig auf den Luftzwischenraum für ein gleichförmiges Magnetfeld ist. Wenn auf der anderen Seite der Zentralbereich der Gradientenspule 4 durch einen Teil der Ausgleichsmagnetplatte 5 bedeckt ist, hat ein solcher Zentralteil der Ausgleichsmagnetplatte 5 einen relativ starken lokalen Einfluß auf das Magnetfeld in dem Abschnitt des Luftzwischenraumes nahe des Zentralteiles der Ausgleichsmagnetplatte 5. Diese Differenzierung in den relativen Einflüssen der Ausgleichsmagnetplatte 5 kann oder sollte teilweise in Abhängigkeit von der Verteilung der Restmagnetisierung in dem Beilagpolstück 2, hinsichtlich der Ausbildung der Ausgleichsmagnetplatte 5 in Betracht gezogen werden, durch beispielsweise der Auswahl einer Kombination einer Ringform und einer Scheibenform für die Ausgleichsmagnetplatte 5.
Die Ausgleichsmagnetplatte 5 sollte eine Grundfläche in dem Bereich von 5% bis 75% oder vorzugsweise von 5% bis 65% der Grundfläche der Gradientenspule 4 besitzen. Wenn die Grundfläche der Ausgleichsmagnetplatte 5 zu klein ist, kann die gewünschte Ausgleichswirkung auf die Restmagnetisierung des Beilagpolstückes 2 nicht auftreten, während eine zu große Grundfläche der Ausgleichsmagnetplatte 5 einen Nachteil aufgrund der übermäßigen Unterdrückung der Restmagnetisierung verursacht.
Die Dicke der Ausgleichsmagnetplatte 5 übersteigt vorzugsweise 0,5 mm nicht oder ist noch vorteilhafter in dem Bereich von 0,05 bis 0,3 mm. Wenn die Ausgleichsmagnetplatte 5 eine Beschichtung von mehreren dünnen magnetischen Schichten ist, kann dieses Dickeerfordernis durch die Gesamtdicke der einen auf der anderen liegenden Schicht befriedigt werden. Beispielsweise kann die Ausgleichsmagnetplatte 5 ein Laminat von zehn dünnen Schichten sein, wobei jede eine Dicke von 0,05 mm besitzt, um eine Gesamtdicke von 0,5 mm aufzubauen. Ein solch geschichteter Aufbau der Ausgleichsmagnetplatte 5 ist manchmal verglichen mit einer einzelnen massiven Platte vorteilhaft, wenn jede der dünnen Schichten von der angrenzenden elektrisch isoliert ist, weil die Erzeugung von Wirbelströmen darin unter Anwendung eines magnetischen Gradientenfeldes abnimmt. In Betracht der Abnahme der ungünstigen Einflüsse durch die Wirbelströme, ist die durch die sektorförmige Anordnung einer Anzahl an Segmentstücken aufgebaute Ausgleichsmagnetplatte 5, wie sie in der Fig. 1B veranschaulicht ist, ebenso vorteilhaft, wenn jedes der Segmentstücke 51 bis 516 von angrenzenden elektrisch isoliert ist.
Die Auswahl des magnetischen Materials ist zum Erhalten einer gänzlich wirksamen Ausgleichsmagnetplatte 5 ebenso wichtig. Zum Beispiel sollte das magnetische Material eine so hoch als mögliche Sättigungsmagnetisierung besitzen, weil das Gewicht der Ausgleichsmagnetplatte 5 vermindert werden kann, wenn sie aus einem magnetischen Material einer hohen Sättigungsmagnetisie rung gemacht ist, wobei sich das mit einer hohen Restmagnetisierung deckt. In dieser Betrachtung ist es vorteilhaft, daß die Ausgleichsmagnetplatte 5 aus Eisen oder einer eisenhaltigen Legierung gemacht ist.
Die Koerzitivkraft des magnetischen Materials hat ebenso einen Einfluß auf die Restmagnetisierung der Ausgleichsmagnetplatte 5, die durch das magnetische Gradientenfeld induziert wird. Während die Restmagnetisierung eines magnetischen Materials größer sein kann, wenn die Koerzitivkraft des Materials größer ist und das quadratische Verhältnis der magnetischen Hysteresis-Schleife größer ist, sollte die Koerzitivkraft des magnetischen Materials für die Ausgleichsmagnetplatte 5 keine 39.790 A/m (500 Oe) übersteigen, weil wenn die Koerzitivkraft des magnetischen Materials zu groß ist, die Ausgleichsmagnetplatte 5 kaum mit einem kleinen magnetischen Gradientenfeld magnetisiert werden kann, so daß die erwünschte Ausgleichswirkung auf die Restmagnetisierung des Beilagpolstückes 2 nicht völlig ausgeführt werden kann, insbesondere in dem unteren Teil des Magnetfeldes. Wenn die Koerzitivkraft des magnetischen Materials zu klein ist, kann auf der anderen Seite selbst mit einem großen quadratischen Verhältnis der Hysteresis-Schleife die Restmagnetisierung der Ausgleichsmagnetplatte 5 nicht genügend hoch sein. Das ist, weil die Ausgleichsmagnetplatte 5, wenn sie magnetisiert ist, unter einem Einfluß des Entmagnetisierungsfeldes steht, womit ein Schmälern der Hysteresis-Schleife des Materials durch das Entmagnetisierungsfeld bewirkt wird und der Ausgleichseffekt auf die Restmagnetisierung des Beilagpolstückes 2 so nicht hoch genug sein kann. Bei dieser Betrachtung sollte das magnetische Material der Ausgleichsmagnetplatte 5 keine geringere Koerzitivkraft als 7,953 A/m (0,1 Oe) besitzen. Die Koerzitivkraft des magnetischen Materials sollte demnach in dem Bereich von 7,958 bis 39790 A/m (0,1 bis 500 Oe) oder vorzugsweise von 7,958 bis 7958 A/m (0,1 bis 100 Oe) liegen.
Im folgenden wird die erfindungsgemäße Verbesserung in weiterem Detail mittels eines Beispieles und eines Vergleichsbeispieles aufgezeigt.

Beispiel 1

Ein Magnetsystem für ein MRI-Instrument wurde durch Verbindung zweier oben und unten gegenüberliegender Pergamentmagneten mit Trägern aufgebaut, um dazwischen einen 400 mm hohen Luftraum zu bilden, in dem das Magnetfeld ca. 2 kG betrug. Wie das in den Fig. 1A und 1B gezeigt ist, in denen die untere Hälfte des Magnetsystems dargestellt ist, wobei die Anordnung für die obere Hälfte des Systems symmetrisch zur unteren Hälfte ist, wurde ein Beilagpolstück 2 mit einem Außendurchmesser von 1000 mm und einem kreisförmigen Abstandsring 2A von 100 mm Breite und 50 mm Höhe auf der oberen Oberfläche des unteren Permanentmagneten (in den Figuren nicht gezeigt) montiert und eine Gradientenspule 4 wurde über das Beilagpolstück 2 mit einem engen Luftspalt zwischen ihm und dem umgebenden kreisförmigen Abstandsring 2A montiert.
Eine aus einer 0,3 mm dicken Eisenschicht gemachte Ausgleichsmagnetplatte 5 mit einer Koerzitivkraft von 5 Oe wurde an die obere Oberfläche der Gradientenspule 4 befestigt. Die Ausgleichsmagnetplatte 5 besaß eine Ringform mit einem Außendurchmesser von 800 mm und einem Innendurchmesser von 500 mm und war in 16 gleiche Segmente 51 bis 516 mit elektrischer Isolierung zwischen den benachbarten Segmenten mit der Aufgabe unterteilt, die Wirbelströme innerhalb der Ebene der Platte 5 zu reduzieren. Demgemäß hat die Grundfläche der ringförmigen Ausgleichsmagnetplatte 5 gerade 61% von der Grundfläche der Gradientenspule 4. Die Magnetisierung der Ausgleichsmagnetplatte 5 betrug 18 kG unter Anwendung eines externen Magnetfeldes von 50 Gauss.
Die Gleichförmigkeit des Magnetfeldes in dem Luftzwischenraum zwischen den oberen und unteren Ausgleichsmagnetplatten 5,5 wurde in der folgenden Weise untersucht. Danach wurde jeweils der oberen und unteren Gradientenspule 4, 4 Strom zugeführt, um ein magnetisches Gradientenfeld von ± 1 Gauss/cm in der Vertikalrichtung zu erzeugen, d. h. entlang der Z-Achse, die die Zentren der oberen und unteren Permanentmagneten verbindet, und das Magnetfeld wurde an dem Zentrum auf der Z-Achse und an dem Achsabschnittspunkt von 75 mm oder 150 mm oberhalb oder unterhalb des Zentrums bestimmt, um das Verhältnis der Differenz in dem Magnetfeld zwischen dem Zentrum und den Achsabschnittspunkten im Abstand von 75 mm oder 150 mm als ein Maß der Ungleichförmigkeit in dem Magnetfeld aufzunehmen, das 2 ppm für den 75- mm-Achsabschnittspunkt und 9 ppm für den 150-mm-Achsabschnittspunkt betrug.

Vergleichsbeispiel

Das experimentelle Verfahren war dasselbe, wie es im Beispiel 1 oben beschrieben wurde, mit der Ausnahme, daß die aus Eisen mit einer Koerzitivkraft von 5 Oe gefertigten Ausgleichsmagnetplatten 5,5 durch solche mit denselben Abmessungen ersetzt wurden, die aus Permalloy mit einer Koerzitivkraft von 0,05 Oe gemacht waren, um festzustellen, daß die Ungleichförmigkeit des Magnetfeldes in dem Luftzwischenraum jeweils 10 ppm und 32 ppm für die Achsabschnittspunkte im Abstand von 75 mm und 150 mm vom Zentrum auf der Z-Achse betrug.

Beispiel 2

Das experimentelle Verfahren war dasselbe, wie es im Beispiel 1 oben beschrieben wurde, mit der Ausnahme, daß die aus Eisen mit einer Koerzitivkraft von 5 Oe gefertigten Ausgleichsmagnetplatten 5,5 durch solche mit einem Außendurchmesser von 800 mm, einem Innendurchmesser von 420 mm und einer Dicke von 0,1 mm ersetzt wurden, die aus Eisen mit einer Koerzitivkraft von 1 Oe gemacht waren, um festzustellen, daß die Ungleichförmigkeit des Magnetfeldes in dem Luftzwischenraum jeweils 7 ppm und 16 ppm für die Achsabschnittspunkte im Abstand von 75 mm und 150 mm vom Zentrum auf der Z-Achse betrug.

Beispiel 3

Das experimentelle Verfahren war dasselbe, wie es im Beispiel 1 oben beschrieben wurde, mit der Ausnahme, daß die aus Eisen mit einer Koerzitivkraft von 5 Oe gefertigten Ausgleichsmagnetplatten 5,5 durch solche mit einem Außendurchmesser von 790 mm, einem Innendurchmesser von 700 mm und einer Dicke von 0,5 mm ersetzt wurden, die aus Eisen mit einer Koerzitivkraft von 70 Oe gemacht waren, um festzustellen, daß die Ungleichförmigkeit des Magnetfeldes in dem Luftzwischenraum jeweils 8 ppm und 18 ppm für die Achsabschnittspunkte im Abstand von 75 mm und 150 mm vom Zentrum auf der Z-Achse betrug.

Claims

1. Magnetanordnung für ein MRI-Instrument, wobei die Anordnung umfaßt:

- ein Paar von Permanentmagneten, die vertikal durch Joche (13) voneinander getrennt sind, um einen Luftraum (15) dazwischen zu definieren;

- ein Paar von Beilagpolstücken (2), wobei jedes Polstück an dem jeweiligen Permanentmagneten befestigt ist, um dem Luftraum gegenüberzuliegen; und

- ein Paar von Gradientenspulen (4), wobei jede Gradientenspule an der Oberfläche des jeweiligen Beilagpolstückes befestigt ist, um dem Luftzwischenraum gegenüberzuliegen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Annulierungs- oder Ausgleichsmagnetplatte (5) an jede der Gradientenspulen auf deren Oberfläche befestigt ist, die dem Luftraum gegenüberliegt, und eine Dicke besitzt, die 0,5 mm nicht übersteigt und eine Grundfläche in dem Bereich von 5% bis 75% der Grundfläche der Gradientenspule besitzt, wobei das magnetische Material der Ausgleichsmagnetplatte eine Koerzitivkraft in dem Bereich von 7, 958 bis 39790 A/m (0,1 bis 500 Oe) besitzt.

2. Magnetanordnung nach Anspruch 1, in der die Ausgleichsmagnetplatte (5) eine Grundfläche in dem Bereich von 5% bis 65% relativ zur Grundfläche der Gradientenspule (4) besitzt.

3. Magnetanordnung nach Anspruch 1, in der die Ausgleichsmagnetplatte (5) eine Dicke in dem Bereich von 0,05 bis 0,3 mm besitzt.

4. Magnetanordnung nach Anspruch 1, in der das Material der Ausgleichsmagnetplatte (5) eine Koerzitivkraft in dem Bereich von 7, 958 bis 7958 A/m (0,1 bis 100 Oe) besitzt.

5. Magnetanordnung nach Anspruch 1, in der die Ausgleichsmagnetplatte (5) eine ringförmige Gestalt besitzt.

6. Magnetanordnung nach Anspruch 5, in der die Ausgleichsmagnetplatte (5) in eine Mehrzahl von Segmentstücken (5&sub1; bis 5&sub1;&sub6;) unterteilt ist, die elektrisch voneinander isoliert sind.

7. Magnetanordnung nach Anspruch 1, in der das Material der Ausgleichsmagnetplatte Eisen oder eine eisenhaltige Legierung ist.