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Diese
Erfindung betrifft Magnetresonanz-(MR)-Bildgebung und insbesondere
Polflächen offener
Magnete, die in der MR-Bildgebung
verwendet werden.
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Typischerweise
wird bei der Magnetresonanz-(MR)-Bildgebung ein Patient in einen "geschlossenen" zylindrisch geformten
Magneten eingeführt.
Diese Anordnung ermöglicht
dem Arzt keinen Zugang zu dem Patienten zur Ausführung interaktiver Prozeduren
während
der Bildgebung.
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"Offene" Magnete wurden eingesetzt,
um einen Zugang zu dem Patienten während der Bildgebung zu schaffen.
Diese leiden jedoch unter den Problemen einer Erzeugung starker,
gleichmäßiger, homogener
Magnetfelder über
einem Bildgebungsvolumen, insbesondere wenn sich zeitlich verändernde Magnetfeldgradienten
angewendet werden.
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Wenn
ferromagnetische Materialien verwendet werden, wird die Oberfläche des
offenen Magneten, der das Magnetfeld aussendet, als eine Polfläche bezeichnet.
Sie empfängt
einen Magnetfluss aus einer daran angeschlossenen magnetischen Quelle. Die
magnetischen Quellen können
oder können
nicht mit einem ferromagnetischen Flussrückschluss mit niedriger Reluktanz
(hoher magnetischer Permeabilität)
verbunden sein, welcher einen "C"-förmigen Flusspfad
vervollständigt.
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Probleme
entstehen, wenn an die Polflächen ein
sich rasch zeitlich veränderndes
Magnetfeld angelegt wird. Da die Pole aus elektrisch leitenden Materialien
aufgebaut sind, werden Wirbelströme
erzeugt, welche wiederum Magnetfelder erzeugen, die dem angelegten
Magnetfeld entgegenwirken.
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Das
Anlegen eines sich zeitlich verändernden
Magnetfeldes bewirkt auch die Erzeugung eines sekundären Restmagnetfeldes
in dem Polflächenmaterial,
welches zurückbleibt,
nachdem ein angelegtes Magnetfeld entfernt wird. Dieses wird durch
die Hysterese des Materials beschrieben.
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Sowohl
Wirbelströme
als auch die Restmagnetisierung verzerren das Magnetfeld und daher
das von diesem Magnetfeld erzeugte Bild.
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Das
U.S. Patent Nr. 5,283,544 Sakurai et al., 1. Februar 1994 (entsprechend
zu EP-A-0 479 514), erläutert
eine auf die Reduzierung von Wirbelströmen abzielende Vorrichtung
in einer offenen MR-Bildgebungsvorrichtung, indem der Pfad des Wirbelstroms
minimiert wird. Diese Vorrichtung verwendet Polflächen, die
aus Blöcken
aufgebaut sind. Die Wirbelströme
fließen
nicht um die gesamte Polfläche
herum, sondern lediglich in jedem Block einzeln.
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Sakurai
baute auch Blöcke
aus Laminatblechen auf, die zu dem induzierten zeitlich veränderlichen
Magnetfeld parallel ausgerichtet sind. Dieses ermöglicht eine
größere Permeabilität des Magnetflusses
in einer Richtung parallel zu den Laminatblechen.
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Die
Konstruktion von Sakurai reduzierte die Wirbelströme und die
Restmagnetisierung, wobei jedoch diese Effekte noch weiter reduziert
und die Bildgebung weiter verbessert werden kann.
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Derzeit
besteht eine Notwendigkeit, den induzierten Wirbelstrom und die
Restmagnetisierung in offenen MR-Bildge bungsmaschinen weiter zu
reduzieren, um Artefakte in den erzeugten Bildern zu reduzieren.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein offenes Magnetresonanz-(MR)-Bildgebungssystem geschaffen,
welches reduzierte Artefakte aufgrund der Reduzierung der Wirbelströme und der
Restmagnetisierung zeigt. Es besteht aus ferromagnetischen Polstücken mit
jeweils einer Polfläche,
die ein Bildgebungsvolumen begrenzen. Diese Flächen sind im Wesentlichen zueinander
parallel. Da sich zeitlich rasch verändernde Magnetfelder durch
Gradientenspulen angelegt werden, um das angelegte statische Magnetfeld
zu verändern,
liegen Wirbelströme
vor, die in das leitende Material der Polstücke induziert werden. Da das
verwendete Material auch Restmagnetisierung zeigt, folgt der magnetische
Fluss nicht genau dem angelegten Gradientenfeld. Um diese Probleme
zu korrigieren, sind die Polstücke
aus mehreren Blöcken
aufgebaut, welche aus Laminatblechen bestehen.
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Jedes
dieser Bleche wird durch ein nicht-leitendes Substrat getrennt und
damit zusammengehalten. Die Bleche sind im Wesentlichen so zu den
Polflächen
parallel ausgerichtet, dass der Großteil des Magnetflusses, welcher
parallel zu der Polfläche fließt, am wenigsten
durch Wirbelströme
in dem leitenden Material behindert wird. Dieser Teil des angelegten
Magnetfeldgradienten erzeugt Wirbelströme, welche durch die Dicke
jedes der Laminatbleche zirkulieren. Aufgrund des kleineren Pfades
der Wirbelströme
sind die Zeitkonstanten für
deren Abklingen stark reduziert, und daher klingen die Wirbelströme wesentlich
rascher als in einem ein Polstück
ab, welches keine Laminatbleche verwendet.
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Der
Teil des senkrecht zu dem Blech angelegten Magnetfeldgradienten
erzeugt Wirbelströme, welche
um den Umfang von jedem der Laminatbleche zirkulieren. Der Wirbelstrom
und die Zeitkonstanten für
dessen Abklingen werden durch die Abmessungen der Oberfläche des
Blockes bestimmt, kleinere Blöcke
ermöglichen,
dass die Wirbelströme
wesentlich rascher abklingen, als ein aus zusammenhängenden
Blechen aufgebautes Polstück.
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Die
tatsächliche
Größe und Trennung
dieser Blöcke
in einer gegebenen Richtung beeinflusst auch den Grad des Magnetflusses
durch das Polstück
in dieser Richtung. Eine größere Trennung
zwischen den benachbarten Blöcken
bewirkt einen reduzierten Magnetfluss parallel zu den Schichten.
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Ferner
können
mehrere Blockschichten verwendet werden. Der Abstand zwischen den
Schichten ist ebenfalls bei der Bewirkung des Magnetflusses durch
die Polstücke
wichtig. Je größer der
Abstand zwischen den Schichten ist, desto kleiner ist der magnetische
Fluss senkrecht zu den Schichten.
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Durch
teilweises Überlappen
der Blöcke
in benachbarten Schichten ist der relative Anteil des Magnetflusses
senkrecht und parallel zu den Schichten bestimmbar. Dieses ist ein
Verfahren zum Optimieren des Verhaltens zwischen der magnetischen Quelle
und dem Magnetfeldgradienten.
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Da
viele Materialien eine polykristallene Struktur haben, welche eine Änderung
in der Restmagnetisierung behindert, wurde entschieden, amorphes
Material zu verwenden, welches nur eine sehr geringe oder überhaupt
keine Kristallitstruktur besitzt. Materialien wie z.B. Fe-B (Beispiel
Fe80B20), Fe-B-Si, Fe-B-Si-C, Fe-Ni-B
können
zusammen mit weiteren bekannten amorphen ferromagnetischen Materialien
als Laminatbleche für
jeden der Blöcke der
Polstücke
verwendet werden.
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Es
liegen im Allgemeinen unterhalb des Laminatblechbereichs eine darunterliegende
ferromagnetische Unterstützungsstruktur
und Polstücke
vor. Dieser Bereich weist ebenfalls ein Koerzitivfeld auf, das üblicherweise
größer als
das der Laminationen ist. Wenn das sich zeitlich verändernde
Feld des Gradienten ausreichend stark ist, um die Laminationsschicht
(Polfläche)
zu durchdringen, kann sich dann der Restmagnetisierungszustand dieses
Polstücks verändern. Diese
Restmagnetisierung führt
wiederum zu einem Vormagnetisierungsfeld und ergibt einen zusätzlichen
Beitrag zu der Bildverzerrung. Eine Kontrolle der magnetischen Eigenschaften
dieses Substratmaterials ist ebenfalls wichtig, um eine gute Bildgebungsqualität sicherzustellen.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, Artefakte in Bildern zu reduzieren,
die mit einem offenen MR-Bildgebungssystem erzeugt werden.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
eines MR-Bildgebungssystems, welches Bilder höherer Qualität erzeugt
als herkömmliche
Systeme.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung
einer Polfläche
für ein offenes
MR-Bildgebungssystem, das verringerte Wirbelströme zeigt.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Polfläche für ein offenes MR-Bildgebungssystem
zu schaffen, das eine reduzierte Restmagnetisierung zeigt.
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Die
Erfindung wird am besten durch Bezugnahme auf die nachstehende Beschreibung
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen ersichtlich, in welchen:
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1 ist
eine schematische Darstellung eines Abschnittes eines mit der vorliegenden
Erfindung kompatiblen "offenen" Magnetresonanz-(MR)-Bildgebungssystems.
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2 ist
eine perspektivische Darstellung von in einer herkömmlichen
Polfläche
induzierten Wirbelströmen.
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3 ist
eine grafische Darstellung einer Hysterese verschiedener Materialien,
die eine Restmagnetisierung zeigen.
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4 stellt
die Auswirkung der Richtung des Magnetflusses auf einen Laminatblock
dar.
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5 stellt
den Magnetfluss um Blöcke
gemäß der vorliegenden
Erfindung dar.
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6 ist
eine Draufsicht auf eine Ausführungsform
einer gemäß der vorliegenden
Erfindung aufgebauten Polfläche.
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7 ist
eine Aufrissansicht einer Ausführungsform
einer gemäß der vorliegenden
Erfindung aufgebauten Polfläche.
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In
den 1 und 7 ist ein "offener" Magnet eines Magnetresonanz-(MR)-Bildgebungssystems 10 dargestellt.
Er enthält
eine magnetische Erregungseinrichtung 16, 18 mit
wenigstens einer Erregungsspule 22, 24, welche
einen magnetischen Fluss in benachbarte Polstücke 11, 13 liefert.
Dieser magnetische Fluss tritt in die Polflächen 15, 17 ein. Die
Erre gungseinrichtung 16, 18 erzeugt ein Magnetfeld,
welches einen Magnetfluss B0 erzeugt, der durch
die Polflächen 15 und 17 fließt.
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Ein
Satz von Gradientenspulen 19 und 21 erzeugt ein
sich zeitlich veränderndes
Magnetfeld B, welches, wenn es mit dem statischen Hauptfeld B0 kombiniert wird, einen Magnetfeldgradienten über einem
Bildgebungsvolumen 23 erzeugt.
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Der
Magnetfluss B0 kann dann nach dem Durchtritt
durch das Bildgebungsvolumen 23 durch die Flussrückführungsstruktur 25 fließen, welche
die zwei Seiten des offenen Magneten verbindet.
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In 2 ist
ein Beispiel einer Polfläche 15 und
einer Gradientenspule 19 mit einem dadurch in der angegebenen
Richtung fließenden
Strom I dargestellt. Aufgrund der Rechte-Hand-Regel erzeugt der Strom I einen
Magnetfluss B, welcher durch den Mittelpunkt der Schleife gemäß Darstellung
in Figur verläuft.
Dieser magnetische Fluss induziert dadurch einen Wirbelstrom I' gemäß Darstellung
durch die gepunktete Linie. Der Wirbelstrom I' erzeugt ein weiteres Magnetfeld, welches
zu dem magnetischen Fluss B' entgegengesetzt
ist. Dieses reduziert den Effekt des magnetischen Flusses B und
bewirkt daher Störungen
in dem Bildgebungsmagnetfeld und in dem Magnetfeldgradienten. In
einer Struktur mit begrenzter elektrischer Leitfähigkeit verteilen sich die
Wirbelströme
und fallen mit der Zeit ab. Dieses bewirkt daher Artefakte in dem
Bild, welche von dem homogenen Magnetfeldgradienten abhängen. Je
größer die Oberfläche ist,
desto länger
ist die Abfallzeit im Quadrat der kleinsten Abmessung.
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In 3 ist
ein Darstellung des Hystereseeffektes verschiedener Materialien
gezeigt. Wenn ein Magnetfeld H auf ein Material einwirkt, bewirkt
es einen bestimmten Magnetisierungsgrad M. Wenn ein Material, wie
z.B. ein Permanentmagnet, dem angelegten Magnetfeld H unterworfen
wird, ist der sich ergebende Magnetismus M in einer Vorwärtsrichtung durch
einen Pfad 31 dargestellt. Wenn das Magnetfeld H in der
entgegengesetzten Richtung angelegt wird, folgt die Magnetisierung
M dem Pfad 33. Der Grad der Magnetisierung M eines Materials,
wenn sie die M-Achse durchquert, wird als die "Restmagnetisierung" bezeichnet. Dieses Material ist durch
einen Punkt 35 gekennzeichnet.
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Ein
weiteres magnetisches Material ist durch die Kurve 37, 39 dargestellt.
Die Pfade 37 und 39 zeigen eine niedrigere Restmagnetisierung 41.
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Relativ
beschreiben die Pfade 31, 33 ein "hart"-magnetisches Material
im Vergleich zu den Pfaden 37, 39.
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Die
Restmagnetisierung ist ein Ergebnis von Koerzitiveffekten in dem
magnetischen Material. Diese Koerzitiveffekte werden bei sich rasch ändernden angelegten
Magnetfeldern, die auch in der Polarität wechseln, sehr wichtig. Sie
stellen auch die Magnetisierungsrelaxation auf ein Gleichgewicht
ein, wenn eine Feldkomponente entfernt wird.
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In
jedem Bereich eines ferromagnetischen Materials befindet sich die
lokale Magnetisierung an ihrem maximalen oder "gesättigten" Wert. Diese lokalen
Bereiche, in welchen die Magnetisierung insgesamt parallel ist,
werden als "Domänen" bezeichnet. Der
dünne Unterteilungsbereich
zwischen Domänen, in
welchen sich die Magnetisierungsrichtung unterscheidet, wird als "Domänenwand" bezeichnet. Die Änderung
in der mittleren Magnetisierung als Folge eines angelegten Feldes
beruht auf der Bewegung dieser Domänenwände. Die Bewegung dieser Wände wird
durch Defekte in dem Material wie z.B. Löcher, Einschlüsse und
die Grenzflächen
kleiner Kristallite behindert. Das zum Bewegen dieser Wände erforderliche
Feld ist durch ein äquivalentes "Koerzitiv"-Feld gekennzeichnet,
welches üblicherweise
mit HC bezeichnet wird. Die Wandbehinderung
führt zu einer
Hysterese nach einer Änderung
des Magnetfeldes mit dem Ergebnis, dass der "Restmagnetisierungs"-Zustand, in welchem die mittlere Magnetisierung
nach einer Feldänderung
verbleibt, von der Anfangsmagnetisierung und dem zeitlichen Verlauf
des Magnetfeldes abhängt.
Das durch diese Restmagnetisierung erzeugte externe Magnetfeld kann
das Bildgebungsfeld in einem MR-Bildgebungssystem von seinen gewünschten
Werten abweichen lassen, was zu Bildgebungsartefakten führt.
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Die
Bewegung dieser Domänenwände wird auch
durch die lokalen Wirbelströme
gedämpft,
die durch den Wechsel in der lokalen Magnetisierung erzeugt werden,
sobald sich die Wand bewegt. Dieses führt zu einer Verzögerung in
der magnetischen Änderung,
wenn das Feld eingeschaltet wird und zu einer Relaxation in der
Magnetisierung, wenn das treibende Feld entfernt wird. Diese beiden
Effekte müssen
kompensiert werden, um Bildartefakte zu minimieren.
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Eines
der Hauptziele in der offenen MR-Bildgebung besteht in der Reduzierung
der Restmagnetisierung dergestalt, dass diese Gradienten genau und
schnell angelegt werden können.
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4 stellt
einen Laminatblock 41 dar, der aus einem Stapel von Laminatblechen 47 aufgebaut ist,
welche jeweils durch ein nicht-leitendes Substrat 49 getrennt
und damit zusammengehalten werden. Dieses nicht-leitende Substrat
kann ein Epoxid oder ein anderer üblicherweise verwendeter elektrischer Isolator
sein. Der Prozentsatz des aus Laminatblechen 47 aufgebauten
Blockes in Bezug auf die Gesamtmasse des Blockes 41 wird
als ein "Füllfaktor" bezeichnet. Der
Füllfaktor
kann unter Berücksichtigung
der Dielektrizitätskonstante
sowohl des Materials des Bleches 47 als auch des Materials
des Substrats 49 eingestellt werden, um einen Block mit
einer gewünschten
Permeabilität
zu realisieren. Dieses kann durch die Materialien und den Füllfaktor
beschrieben werden. Typischerweise erzeugt unter Verwendung von
Epoxid als Substrat 49 und Eisenborsilizium (Fe-B-Si) für die Bleche 47 ein
Füllfaktor
von etwa 84 Prozent gute Ergebnisse.
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Ein
Magnetfeldfluss B wird senkrecht zu den Blechen 47 des
Blocks 41 angelegt. In dieser Geometrie wird ein Wirbelstrom
Ie induziert, welcher wie in der Figur dargestellt
fließt.
Der Betrag des induzierten Stroms Ie liegt
in der Nähe
des Maximums für dessen
Geometrie.
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Wenn
jedoch der Magnetfluss B1 an dem Block 41 in
einer Richtung parallel zu den Laminatblechen 37 angelegt
wird, wobei jedes Blech 47 elektrisch von den anderen durch
das Substratmaterial 49 isoliert ist, liegt nur ein sehr
kleiner Pfad für
den Wirbelstrom I'e vor, um um den Fluss B1 herum
zu wandern. Da der Pfad durch den Wirbelstrom wesentlich kleiner
ist, ist die Wirbelstromabklingenszeit t wesentlich kleiner. Dieses
bewirkt, dass sich der Wirbelstrom Ie wesentlich
schneller verringert, als wenn er in der Richtung des Flusses B
angelegt würde.
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Wenn
jedes von den Blechen 47 des Blockes 41 aus einem
Material aufgebaut ist, welches eine sehr kleine oder keine Kristallitstruktur
besitzt, liegt ein weniger großer
magnetischer Ausrichtungseffekt vor, als es der Fall in einem Material
wäre, welches aus
großen
zufälligen
Kristallen besteht. Die kleine, zufällige Kristallorientierung
wird als amorph bezeichnet.
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Amorphe
Materialien reduzieren aufgrund ihrer Natur sowohl den Effekt von
Wirbelströmen
als auch den der Restmagnetisierung.
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Das
verwendete Material sollte ein amorphes Material sein und einige,
welche ein ausgezeichnetes Verhalten zeigen, sind Eisenborsilizium, Fe-B-Si,
Eisenborphosphor, Fe-B-P, und Phosphorkohlenstoff (Fe-P-C). Diese
können
als amorph betrachtet werden, da sie eine sehr kleine oder keine Kristallite
Struktur und sehr niedrige Koerzitiveffekte aufweisen. Amorphe Materialien
werden ebenfalls verwendet, da sie dazu verwendet werden können, um
leicht sehr dünne
Laminatbleche aufzubauen.
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Amorphe
Materialien können
auch weitere erwünschte
Eigenschaften haben. Deren elektrischer Widerstand ist üblicherweise
höher als
der nahe verwandter kristalliner Legierungen, um dadurch weiter Wirbelströme zu dämpfen.
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Die
Verwendung von Bor oder Phosphor um den amorphen metallischen Zustand
zu erhalten, erzeugt oft eine dünne
isolierende Glasbeschichtung als Folge der Oxidation der Oberfläche während des Gießprozesses.
Diese Oxidation wirkt als eine zusätzliche Isolierung zwischen
den Schichten der Laminatbleche.
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Die
Blöcke 41 der
Polflächen
sind so ausgelegt, dass sie eine Reaktion auf einen Magnetfluss
in einer Richtung parallel zu den Laminatblechen 47 aufweisen,
und dass sie eine unterschiedliche Reaktion auf einem Magnetfluss
senkrecht zu den Laminatblechen 47 aufweisen. Sie haben
eine anisotrope Frequenzreaktion auf den Magnetfluss in einer Richtung
parallel zu den Laminatblechen 47 und einen Magnetfluss
senkrecht zu jedem Blech von den Laminatblechen 47. Dieses
wird erreicht, indem Laminatbleche mit einer Hautdicke im Material
erzeugt werden, die so ausgelegt sind, dass die gesamten oder Haupteigenschaften
mit den gewünschten
Bereichen konsistent sind.
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Beispielsweise
hängen
die effektive Dielektrizität
und die effektive Permeabilität
nicht nur von der Dicke der Laminatbleche 47, sondern auch
von dem Material der Laminatbleche 47 und der Dielektrizität des Substratmaterials
zwischen den Laminatblechen ab. Dieses kann in Form eines Füllfaktors
beschrieben werden, welcher der Prozentsatz der Laminatbleche in
Bezug auf den Gesamtanteil und die Menge des Substrates ist, welche
den Rest des Prozentsatzes bilden.
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Typischerweise
sollte die Laminatblechdicke geringer als die "Eindringtiefe" sein. Die Eindringtiefe ist durch die
maximale gewünschte
Betriebsfrequenz in Verbindung mit den Wellenformen der sich zeitlich verändernden
Magnetfeldgradienten bestimmt, die in der MR-Bildgebung eingesetzt
werden. Die Eindringtiefe ist proportional zu der Quadratwurzel
der Frequenz. Beispielsweise kann eine Eindringtiefe 0,127 mm (0,005
Inches) sein.
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Die
maximale Frequenz steht in Bezug zu der Form und der Steilheit eines
gewünschten
angelegten Magnetfeldgradienten. Die höchsten Fourier-Frequenzkomponenten,
welche eine Magnetgradienten-Wellenform bilden, bestimmen die maximale Frequenz,
und somit die Eindringtiefe. Wenn die Ecken der Wellenform nicht
sehr scharf sein müssen, sind
die normalen Betriebsfrequenzen niedriger. Je höher die Frequenz, desto dünner müssen die
Laminatbleche sein.
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Typischerweise
liegen MRI-Bildgebungsfrequenzen in der Größenordnung von 10 kHz. Typische Materialien,
die für
das Substrat verwendet werden, können
ein Epoxid mit einer Dielektrizitätskonstante von 3 sein.
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Die
Blöcke 41 werden
dann so ausgerichtet, dass der Großteil des sich ändernden
Magnetfeldflusses parallel zu jedem der Bleche ist.
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Nicht
nur der Aufbau und die Materialien der Blöcke 41 sind wichtig,
sondern auch die Größe und der
Abstand der Blöcke
werden bei der Maximierung des Flusses durch die Polflächen des
offenen Magneten wichtig. In 5 sind zwei
Blöcke 41 angrenzend
zueinander mit Räumen 61, 63 zwischen
diesen dargestellt. Je kleiner die Blöcke sind, desto größer ist
die Reduzierung der Wirbelströme.
Kleinere Blöcke
führen
jedoch zu einer größeren Anzahl
von Blöcken
mit mehr Spalten zwischen diesen. Da Luftspalte eine größere Reluktanz
als die Blöcke
haben, liegt eine größere Reluktanz
für den
Magnetfluss und eine kleine Permeabilität vor.
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Daher
können
durch Wählen
von Blöcken
mit Laminatblechen mit zweckmäßiger Dicke
und zweckmäßigen Materialien,
welche durch ein Substrat mit zweckmäßiger Dicke und Material ge trennt
sind, eine effektive Elektrizität
und Permeabilität
erreicht werden. Indem diese Blöcke
voneinander in zweckmäßigem Abstand
gehalten werden, kann der maximale Fluss in einer Richtung parallel
zu den Laminatblechen 47 erzielt werden. Dieses erhöht effektiv
den relativen Fluss in einer Richtung parallel zu den Blechen im
Vergleich zu einem Fluss senkrecht zu den Blechen, um dadurch die
Wirbelströme
zu reduzieren.
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Durch
teilweises Überlappen
der Blöcke
in benachbarten Schichten wird der relative Betrag des Magnetflusses
senkrecht und parallel zu den Schichten gesteuert. Dieses ist ein
Verfahren zum Optimieren des Verhaltens zwischen der Magnetquelle
und dem Magnetfeldgradienten.
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Typischerweise
erfolgt eine Bildgebung in Zylinderkoordinaten, wobei die Z-Achse
mit der Achse des bildgebenden Magnetzylinders zusammenfällt. Daher
sind die X- und Y-Koordinaten lediglich die linken, rechten Auf-
und Abwärtsrichtungen
und können
für Bildgebungszwecke
dieselben sein. Aufgrund dieser Bedingungen sollte die Größe jedes Blockes
eine Länge,
Breite (X, Y-Abmessungen) aufweisen, welche kleiner als ein Viertel
der Wellenlänge
der maximalen gewünschten
Betriebsfrequenz ist. Dasselbe gilt auch für den gesamten Laminatblechbereich,
wenn die Dielektrizitätskonstante
und Reluktanz zwischen den Blöcken 41 berücksichtigt
wird.
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Die
gewählten
Materialien sind ebenfalls von der Art, welche Wirbelströme und Restmagnetisierung
verringert. Es kann ein Kompromiss zwischen der Auswahl von Materialien
mit höherem
spezifischen Widerstand und geringerer Permeabilität vorliegen,
da sie zueinander gegenläufig
sein können.
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6 stellt
eine Draufsicht auf eine Polfläche
gemäß der vorliegenden
Erfindung dar. Jeder von den Blöcken 41 ist
hier als ein quadratischer Block dargestellt, wobei sie jedoch rechteckig
sein können
oder eine andere Form aufweisen können. Der Abstand zwischen
den Blöcken 61 und 63 ist
bei der Erzeugung des geeigneten Magnetflusses in Richtungen sowohl
senkrecht zu der Fläche
des Blockes als auch entlang der Richtung des Blockes wichtig.
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7 stellt
eine Aufrissansicht dar, welche eine Erregungseinrichtung 16, 18 mit
Erregungsspulen 22, 24 und einem Polstück 11, 13 darstellt,
welche zu Reihen von Blöcken 41 benachbart
sind. Gradientenspulen 19, 21 befinden sich an
einer zum Bildgebungsvolumen 23 näheren Stelle als die Polflächen 15, 17.
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Der
Abstand zwischen den Blöcken 61, 63 ist hier
aus der Sicht der Polfläche
dargestellt. Die Blöcke 41 können in
mehreren Schichten 73 angeordnet sein. Der Abstand zwischen
Schichten 73 der Blöcke 41 ist
ebenfalls bei der Erzeugung eines korrekten Flusses parallel zu
den Laminatschichten 47 des Blocks 41 wichtig.
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In
einer alternativen Ausführungsform
können
Flussschilde 12, 14 zwischen den Polflächen 15, 17 und
den Polstücken 11, 13 vorliegen,
welche niedrigere Koerzitivfeldstärken als die Polstücke 11, 13 haben.
Dieser ist bevorzugt ein geglühtes
festes Teil aus Siliziumeisen. Der Zweck des Schirms 12, 14 besteht
darin, das Eindringen des Gradientenflusses (des sich zeitlich verändernden
Magnetfeldes) aus den MR-Gradientenspulen in die Polstücke 11, 13 zu minimieren.
Dieses bewirkt eine Vormagnetisierung des Materials in den Polstücken 11, 13,
um die Restmagnetisierung der Polstücke 11, 13 zu
mini mieren. Ein übliches
Material ist Vanadium PermendurTM, das von
Allegheni Ludlum Corporation of Brackenridge, PA hergestellt wird.
Da es erwünscht
ist, dieselbe Permeabilität
sowohl für
die X- als auch Y-Richtungen zu haben, sind die Blockgröße und der
Abstand in diesen Richtungen jeweils dieselben, wie es in 6, 7 dargestellt
ist, wobei sie jedoch in einigen Anwendungen unterschiedlich sein
können.
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Ein
Hauptergebnis der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung
einer Polfläche
mit einer gewünschten
magnetischen Permeabilität
in jeder Richtung unter Verwendung eines unterschiedlichen Füllfaktors,
unterschiedlicher Laminatbleche 47 und Materialien des
Substrats 49, indem man unterschiedliche Abstände 61, 63 zwischen
benachbarten Blöcken 41 und
einen Abstand 71 zwischen den Schichten der Blöcke 41 hat.
Diese Polfläche
kann dann bevorzugt den Magnetfluss lenken.