WO1988005167A1 - Dispositif correcteur par elements magnetiques d'inhomogeneites du champ magnetique dans un aimant - Google Patents

Dispositif correcteur par elements magnetiques d'inhomogeneites du champ magnetique dans un aimant Download PDF

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WO1988005167A1
WO1988005167A1 PCT/FR1987/000512 FR8700512W WO8805167A1 WO 1988005167 A1 WO1988005167 A1 WO 1988005167A1 FR 8700512 W FR8700512 W FR 8700512W WO 8805167 A1 WO8805167 A1 WO 8805167A1
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magnetic
magnet
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corrective device
openings
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PCT/FR1987/000512
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Inventor
Guy Aubert
Original Assignee
Thomson-Cgr
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/38—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field
    • G01R33/387—Compensation of inhomogeneities
    • G01R33/3873—Compensation of inhomogeneities using ferromagnetic bodies ; Passive shimming

Definitions

  • the present invention is due to the collaboration of the National Service of Intense Fields (Director M. Guy AUBERT), and it relates to a device for correcting by magnetic elements of the inhomogeneities of the magnetic field produced by a magnet. It particularly relates to means for mounting and positioning one or more of these magnetic elements.
  • the invention finds its application particularly in the medical field where magnets are used in nuclear magnetic resonance imaging methods. It can nevertheless find its application in other fields, in particular in that of scientific research where intense fields produced by magnets are used.
  • Magnetic resonance is a phenomenon of oscillation of the magnetic moment of the nuclei of atoms or molecules of a body, at a frequency which depends on the intensity of a magnetic field in which this body is bathed. It appears that if the intensity of the magnetic field varies, the frequency of the resonance phenomenon also varies. Also, for technological and technical reasons, it is of the utmost importance that the field produced by the magnet is very homogeneous in its area of interest. The required homogeneity is commonly of the order of a few parts per million in the medical field, or even a few parts per billion in the scientific field. To achieve this goal, we try to build magnets giving a most perfectly homogeneous field.
  • the principle of the correction of inhomogeneities of fields is that of the superposition: one adds coils, magnetic pieces, or any other means making it possible to correct the imperfections of the main field and to obtain a homogeneous overall field in the zone of interest .
  • a known method, to correct the inhomogeneities of the magnetic field produced by a magnet consists in using magnetic elements such as magnetizable bars, for example in soft iron, which one places in the environment of the magnet, and which exert their influence in an area of interest of the magnet so as to correct the inhomogeneities of the field in this area. U such a process is commented in an article of Revue
  • the article relates in particular to a magnet for a nuclear magnetic resonance imaging device.
  • the magnet has the shape of a circular cylinder, inside of which is located the zone of interest whose center is placed on the axis of the magnet; the magnetic field produced by the magnet being inside the latter substantially parallel to the axis of the magnet.
  • This document describes in detail a calculation method which makes it possible to determine the dimensions and position of one or more magnetic steel bars around the axis of the magnet, as a function of a point in the volume of interest or an inhomogeneity of the field is to be corrected; the length of these corrective magnetic bars being parallel to the axis of the magnet.
  • Such a method despite its relative complexity, makes it possible to effectively correct inhomogeneities which the magnetic field may include in the volume of interest, by placing one or more magnetic correcting bars whose cross-section, length and position relative to the volume d interest are determined on the basis of known calculations, and as for example indicated in particular in the above-mentioned article.
  • this method has the drawback of being difficult to apply in the context of the industrial manufacture of magnets: in fact, particularly taking into account, on the one hand, the manufacturing tolerances which can introduce d 'one magnet to another of the differences between the magnetic fields produced by these magnets, and taking into account on the other hand, elements which on the installation site are likely to disturb the magnetic field, it is necessary to redefine the times the length, the cross-section and the position of the corrective magnetic bars when the magnet is already installed on site, that is to say that the magnetic bars must be cut and positioned to measure for each application.
  • the present invention relates to a device for correcting the non-uniformity of the magnetic field produced by a magnet, making it possible to apply the principle explained above of the correction of the field by one or more magnetic bars, on the basis of known calculations, and it has in particular to facilitate the implementation of this principle on the magnet installation site, in particular to make it applicable in the context of industrial production.
  • This is obtained with the correction device according to the invention by a new arrangement produced during a phase of construction or assembly of the magnet, and which, on the one hand, provides for the possible positions of one or more elements magnetic correctors or magnetic bars and which on the other hand, allows easily on the installation site to adjust the degree influence of the magnetic bar (s).
  • a device for correcting the non-uniformity of a magnetic field in a magnet comprising at least one magnetic element whose length and cross section are defined as a function of the correction to be made, a support carrying the magnetic element in an opening near the field to be corrected, is characterized in that the opening is formed by a space reserved during the construction of the support, the opening having a second length and a second cross section equal to or greater than a length respectively maximun and to a maximum cross section of the magnetic element, and in that it further comprises means for keeping substantially coincident a longitudinal axis of the magnetic element with a longitudinal axis of the opening.
  • FIG. 1 shows schematically, in a perspective view, a nuclear magnetic resonance imaging device incorporating a device for correcting inhomogeneity according to the invention
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the MRI machine and represents characteristic details of the corrective device of the invention.
  • FIG. 1 shows by way of nonlimiting example, an application of a correcting device 10 according to the invention, to the correction of field inhomogeneities of a nuclear magnetic resonance imaging device 1 or, scanning device MRI; the representation of the MRI apparatus 1 being limited to the elements necessary to understand the invention.
  • the MRI machine 1 has the general shape of a circular cylinder and includes a magnet 2 also of cylindrical shape, the axis Z of which also constitutes the longitudinal axis of the MRI machine 1; the magnet 2 being constituted for example by an arrangement of electric coils (not shown) of known type.
  • the magnet 2 produces a magnetic field B Q which is oriented, inside the magnet 2, along the axis Z of the latter.
  • a free interior space 4 constitutes a tunnel intended to receive a patient (not shown) to be examined.
  • the MRI machine 1 comprises around the tunnel 4 different elements which appear, in FIG. 1, at one end 11 of the MRI machine 1 according to several coaxial layers 5, 6, 7, 2 : the first layer 5, closest to the axis Z of the magnet, represents the space occupied by coils or conventional radiofrequency antennas (not shown); the second layer 6 which surrounds the first layer 5, symbolizes the place occupied by coils of conventional gradients (not shown); in the nonlimiting example described, a third peripheral layer 7 represents the space occupied by field correction coils of known type (not shown) and the last layer 2 represents the magnet.
  • the correction coils 7 make it possible to correct in a conventional manner inhomogeneities of the field B ... in the magnet 2, in an area of interest (not shown) whose center O is on the axis Z of the magnet, by adjusting the intensity of the current applied to them. These coils 7 allow very fine corrections to be made, but in some cases their effectiveness is reduced by the fact that their position is fixed.
  • the MRI apparatus 1 also comprises the correcting device 10, making it possible to correct inhomogeneities of the field B using at least one magnetic element Al which can be either of the magnetizable type (temporary magnetization), it that is to say in a soft magnetic material such as, for example, soft ferrite or soft iron, or of the magnetic type (permanent magnet).
  • a single magnetic element Al having the shape of a bar is represented in FIG. 1, which is intended to be housed in an opening Cl in the MRI machine 1 in order to act on the field B n , particularly in the area of interest located in space interior 4 and whose center O is on the Z axis of the magnet.
  • the corrector device 10 can nevertheless comprise several openings and several magnetic elements or magnetic bars, particularly in the case of an application to an MRI machine.
  • the corrector device 10 further comprises means 20, D1, D2 making it possible to precisely position the magnetic bar Al, with respect for example to the center of interest O.
  • the opening Cl comprises a longitudinal axis 30 parallel to the Z axis of the magnet, and it is located inside the magnet 2, that is to say between the correction coils of known type represented by the third layer 7 and the second layer 6 which represents the gradient coils, previously mentioned; the bar or magnetic element A1 being, in the non-limiting example described, of the magnetizable type.
  • the MRI apparatus 1 thus constitutes the support for the bar or magnetic element Al, but the opening Cl could just as easily be produced in another position, for example external relative to the magnet 2, and produced in a support different (not shown).
  • the opening C1 is made by construction, that is to say that it is formed at a predetermined position PI by a space reserved for this purpose during the construction of the apparatus d 'MRI 1.
  • the length L1 and / or the section SI of the magnetic bar Ai are liable to vary from one magnet to another depending on the inhomogeneity of the field B n to be corrected.
  • a second cross section S2 equal to or greater than the maximum cross section that the magnetic bar A1 can have, and on the other hand, a second length L2 equal to or greater than the maximum length that a magnetic bar or magnetic element Al can include.
  • the positioning means comprise at least one radial wedge 20 in which is engaged the magnetic bar Al.
  • the radial wedge (s) 20 constitute means for holding the magnetic bar Al in the opening Cl so that the longitudinal axis 30 of the latter coincides with a longitudinal axis 8 of the magnetic bar Al.
  • the shape of the cross sections S1, S2 of the magnetic bar Al and of the opening Cl may be any, for example square or rectangular, or circular as well as in
  • the second length L2 of the latter represents the maximum length that a magnetic bar Al can have.
  • the second length L2 of the opening Cl corresponds to the length of the MRI machine 1, so that the two ends 9, 12 of the opening Cl are accessible.
  • the means 20, for keeping the longitudinal axes 8, 30 of the magnetic bar Al and of the opening Cl aligned are made of a material having no influence on a magnetic field, such as epoxy resins or the fiber of glass _ - for example.
  • These means can be constituted in different ways, the main thing being to hold the magnetic bar Al in the opening Cl so that their respective longitudinal axis 8, 30 are substantially coincident whatever the shapes of the cross sections S1, S2, and particularly when the section SI of the magnetic bar Al is less than that of
  • these means consist of the radial shims 20, each formed from a circular disc having an axial opening 19 with the same diameter dl as the magnetic bar Al used, and whose external shape 18 is represented by the outside diameter corresponds to the second diameter d2 of the opening Cl.
  • the positioning means further comprise longitudinal shims D1, D2 intended to be mounted in the opening Cl, on either side of the magnetic bar Al, in order to block the latter in the position which it must occupy along of the magnet's Z axis.
  • the length L1 which the magnetic bar Al must include is 0.31 m, and if this length L1 must be centered relative to the center of interest O itself at the center of the MRI machine 1, the second length L2 of the latter being for example two meters: the first and second longitudinal shims D1, D2 have equal lengths L3, L4, each of 0.845 meters, that is to say that the addition lengths L1, L3, L4 corresponds to the second length L2 of the opening Cl; if the position of the magnetic bar Al must be offset from the center of interest O, closer to the first end 9 of the opening Cl for example, the length L3 of the first longitudinal wedge Dl is reduced and the length L4 of the second longitudinal wedge D2 is increased.
  • the corrector device 10 comprises a plurality of openings C1, C2,. . . , Cn, similar to the first opening Cl, and made of construction like the latter during the assembly of the MRI apparatus 1. It should be noted that it is relatively simple to reserve the locations intended for the openings Cl, . . . , Cn by placing sheaths or tubes 50 of non-magnetic material, fiberglass for example, at these locations.
  • the openings Cl,. . . , Cn are arranged symmetrically along a same circle of radius r, around the axis Z of the magnet, and have longitudinal axes 30 parallel to the latter.
  • Each of these openings Cl to Cn may or may not include a magnetic bar Al, under the same conditions as those described with reference to the first opening Cl; that is to say that for each magnetic bar placed in one of these openings C1 to Cn, a set of longitudinal shims similar to the longitudinal shims D1, D2, and 11 can be used radial shims 20 adapted to the diameter dl of the magnetic bar when the latter has a first diameter dl less than the second diameter d2 of the opening Cl,. . . , Cn used.
  • the openings C to Cn are placed at predetermined angular positions P1,. . . , Pn distributed around the Z axis of the magnet at angles C of 30 °, i.e. 12
  • the magnetic field B_. having been measured from a
  • the inhomogeneities of the field B n can be corrected using one or more magnetic bars Al,. . . , An whose number N is limited only by that of the openings Cl to Cn.
  • each magnetic bar Al, AN is placed in the opening Cl to
  • the magnetic bars may be less in number than the openings.
  • This arrangement of the correction device 10 according to the invention makes it possible to apply the principle of the correction of the inhomogeneities of the field B 0 by one, or magnetic bars or magnetic elements Al, AN in a way
  • each magnetic bar A1, AN can be formed by two or more magnetic sections placed end to end, as shown in FIG. 2, in order to facilitate on a practical level the settings at the installation site.
  • FIG. 2 represents the MRI apparatus 1 by a view in longitudinal section along the axis Z of the magnet, and shows in section as an example, the second opening C2 and the eighth opening C8 shown in FIG. 1, and which are opposite to the Z axis of the magnet.
  • the second and eighth openings C2, C8 are formed by the interior of a tube 50, and respectively contain a second and a third magnetic bars A2, A3 each disposed between a first and a second longitudinal shims D1, D2.
  • the length L1 required for the second bar A2 can be obtained by a magnetic bar cut in one piece, or, as in the nonlimiting example represented in FIG. 2, by several magnetic sections a1, a2, a3 put to end at the end so as to constitute a single magnetic bar A2 having the desired length L1; the first, second and third sections a1, a2, a3 may have the same length, or as in the example of FIG. 2, respectively comprise different elementary lengths 11, 12, 13, for example 6.10 and 15 cm.
  • a magnetic bar can be formed from one or more separate magnetic sections, as shown in FIG. 2 by the third magnetic bar A3 contained in the eighth opening C8.
  • the third magnetic bar A3 is constituted by n fourth and a fifth magnetic sections a4, a5 separated by a separation wedge 40, with which they form an assembly whose total length Lt is centered relative to the center of interest O; but the third magnetic bar A3 can also be formed, to obtain the desired correction, by a larger number of magnetic sections a1, a2, a3, a4, a5,. . . , an separated by one or more separating wedges 40, and further forming an assembly whose length Lt can be offset relative to the center of interest O.
  • the corrector device 10 thus makes it possible to use any number N of magnetic bars A, A2,. . . , AN of varied composition, this number being limited by the number of openings C1 to Cn.
  • the corrective device 10 can also be applied in the case of a magnet of a different type.
  • the arrangement of the corrective device of the invention by placing one or more magnetic bars on the outside of a magnet, the magnetic bars not in this case being formed by magnetizable parts ( in soft iron) but with parts that are permanently magnetized and made of permanent magnet material, i.e. hard magnetic material

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Abstract

Dispositif correcteur d'inhomogénéités du champ magnétique (BO) produit par un aimant, permettant d'appliquer un principe de correction du champ par un ou des éléments magnétiques (A1, ..., AN) d'une manière beaucoup plus simple et plus rapide que dans l'art antérieur. A cet effet, le dispositif correcteur de l'invention comporte des ouvertures (C1, ..., Cn) pré-usinées, et destinées à loger un élément magnétique (A1, ..., AN) et comporte des moyens (20) pour maintenir confondus un axe longitudinal (8) de l'élément magnétique (A1, ..., AN) et un axe longitudinal (30) de l'ouverture (C1, ..., Cn), quelle que soit la valeur de la section (S1) de l'élément magnétique (A1, ..., AN).

Description

DISPOSITIF CORRECTEUR PAR ELEMENTS MAGNETIQUES D'INHOMOGENEITES DU CHAMP MAGNETIQUE DANS UN AIMANT
La présente invention est due à la collaboration du Service National des Champs Intenses (Directeur M. Guy AUBERT) , et elle a pour objet un dispositif correcteur par éléments magnétiques des inhomogénéités du champ magnétique produit par un aimant . Elle concerne particulièrement des moyens de montage et de positionnement d'un ou plusieurs de ces éléments magnétiques . L'invention trouve son application particulièrement dans le domaine médical où des aimants sont utilisés dans des méthodes d'imagerie par résonance magnétique nucléaire . Elle peut néanmoins trouver son application dans d'autres domaines , notamment dans celui de la recherche scientifique où des champs intenses produits par des aimants sont utilisés .
La résonance magnétique est un phénomène d'oscillation du moment magnétique des noyaux des atomes ou molécules d'un corps , à une fréquence qui dépend de l'intensité d'un champ magnétique dans lequel baigne ce corps . Il en ressort que si l'intensité du champ magnétique varie, la fréquence du phénomène de résonance varie également . Aussi, pour des raisons technologiques et techniques , il est de la plus haute importance que le champ produit par l'aimant soit très homogène dans sa zone d'intérêt . L'homogénéité requise est couramment de l'ordre de quelques parties par milion dans le domaine médical, voire de quelques parties par milliard dans le domaine scientifique . Pour arriver à ce but, on essaye de construire des aimants donnant un champ le plus parfaitement homogène .
Malheureusement, quel que soit le soin apporté à la construction des aimants, leur réalisation n'est jamais aussi parfaite que la théorie qui a conduit à leur calcul . Par ailleurs, même si ce défaut peut être éliminé, l'aimant pour être utilisé doit matériellement être placé en un endroit donné. Or aucune des régions de l'espace, dans un environnement industriel ou urbain, n'est totalement exempte d'éléments magnétiques perturbateurs . Il en résulte qu'un fois l'aimant installé sur le site, le champ qu'il produit dans une zone d'intérêt 'présente des inhomogénéités qu'il est nécessaire de corriger .
Le principe de la correction des inhomogénéités de champs est celui de la superposition : on ajoute des bobines, des pièces magnétiques, ou tous autres moyens permettant de corriger les imperfections du champ principal et d'obtenir un champ global homogène dans la zone d'intérêt. Une méthode connue, pour corriger les inhomogénéités du champ magnétique produit par un aimant, consiste à utiliser des éléments magnétiques tels que des barres aimantables, par exemple en fer doux, que l'on place dans l'environnement de l'aimant, et qui exercent leur influence dans une zone d'intérêt de l'aimant de manière à corriger les inhomogénéités du champ dans cette zone. U tel procédé est commenté dans un article de Revue
Sci. Instrum. de JANVIER 1985, dû à MM. D . I . HOULT, et D. LEE, intitulé "Shimming a superconductin nuclear-magnetic-resonance imaging magnet ith steel" , page 131 à 135. L'article se rapporte particulièrement a un aimant pour appareil d'imagerie par résonance magnétique nucléaire . L'aimant a la forme d'un cylindre circulaire, à l'intérieur duquel est située la zone d'intérêt dont le centre est placé sur l'axe de l'aimant ; le champ magnétique produit par l'aimant étant à l'intérieur de ce dernier sensiblement parallèle à l'axe de l'aimant. Ce document décrit en détail une méthode de calcul qui permet de déterminer les dimensions et 1g position d'une ou de plusieurs barres magnétiques d'acier doux autour de l'axe de l'aimant, en fonction d'un point du volume d'intérêt ou une inhomogénéité du champ est à corriger ; la longueur de ces barres magnétiques correctrices étant parallèle à l'axe de l'aimant .
Un tel procédé, malgré sa relative complexité , permet de corriger efficacement des inhomogénéités que peut comporter le champ magnétique dans le volume d'intérêt, en disposant une ou des barres magnétiques correctrices dont la section, la longueur et la position par rapport au volume d'intérêt sont déterminées sur la base des calculs connus, et tels que par exemple indiqués notamment dans l'article ci-dessus mentionné . Mais tel qu'il est connu, ce procédé présente l'inconvénient d'être difficilement applicable dans le cadre d'une fabrication industrielle d'aimants : en effet, compte tenu particulièrement, d'une part des tolérances de fabrication qui peuvent introduire d'un aimant à l'autre des différences entre les champs magnétiques produits par ces aimants, et compte tenu d'autre part, des éléments qui sur le site d'installation sont susceptibles de perturber le champ magnétique, il est nécessaire de rédéfinir à la fois la longueur, la section transversale et la position des barres magnétiques correctrices quand l'aimant est déjà installé sur le site, c'est-à-dire que les barres magnétiques doivent être taillées et positionnées sur mesure pour chaque application.
La présente invention concerne un dispositif correcteur d'inhomogénéité du champ magnétique produit par un aimant, permettant d'appliquer le principe ci-dessus expliqué de la correction du champ par une ou des barres magnétiques, sur la base des calculs connus , et elle a particulièrement pour objet de faciliter la mise en oeuvre de ce principe sur le site d'installation de l'aimant, afin notamment de le rendre applicable dans le cadre d'une production industrielle . Ceci est obtenu avec le dispositif de correction selon l'invention par un agencement nouveau réalisé lors d'une phase de construction ou de montage de l'aimant, et qui, d'une part, prévoit les possibles positions d'un ou plusieurs éléments magnétiques correcteurs ou barres magnétiques et qui d'autre part, permet aisément sur le site d'installation d'ajuster le degré d'influence de la ou des barres magnétiques .
Selon l'invention, un dispositif correcteur d'inhomogénéités d'un champ magnétique dans un aimant, comportant au moins un élément magnétique dont la longueur et la section transversale sont définies en fonction de la correction à effectuer, un support portant l'élément magnétique dans une ouverture à proximité du champ à corriger, est caractérisé en ce que l'ouverture est formée par un emplacement réservé lors de la construction du support, l'ouverture ayant une seconde longueur et une seconde section transversales égales ou supérieures respectivement à une longueur maximun et à une section transversale maximum de l'élément magnétique, et en ce qu'il comporte en outre des moyens pour maintenir sensiblement confondus un axe longitudinal de l'élément magnétique avec un axe longitudinal de l'ouverture.
L'invention sera mieux comprise grâce à la description qui suit, faite à titre d'exemple non limitatif, et aux deux figures annexées, parmi lesquelles :
- la figure 1 représente schématiquement, par une vue en perspective, un appareil d'imagerie par résonance magnétique nucléaire incorporant un dispositif correcteur d" inhomogénéité conforme à l'invention ;
- la figure 2 est une vue en coupe longitudinale de l'appareil d'IRM et permet de représenter des détails caractéristiques du dispositif correcteur de l'invention.
La figure 1 montre à titre d'exemple non limitatif, une application d'un dispositif correcteur 10 selon l'invention, à la correction d'inhomogénéités de champ d'un appareil 1 d'imagerie par résonance magnétique nucléaire ou, appareil d'IRM ; la représentation de l'appareil 1 d'IRM étant limitée aux éléments nécessaires à comprendre l'invention. L'appareil d'IRM 1 a la forme générale d'un cylindre circulaire et comporte un aimant 2 de forme cylindrique également, dont l'axe Z constitue également l'axe longitudinal de l'appareil d'IRM 1 ; l'aimant 2 étant constitué par exemple par un agencement de bobines électriques (non représentées) de type connu . L'aimant 2 produit un champ magnétique BQ qui est orienté , à l'intérieur de l'aimant 2 , selon l'axe Z de ce dernier. Le long de l'axe Z de l'aimant, un espace intérieur libre 4 constitue un tunnel destiné à recevoir un patient (non représenté) à examiner . Selon un arrangement traditionnel, l'appareil d'IRM 1 comporte autour du tunnel 4 différents éléments qui apparaissent, sur la figure 1, à une extrémité 11 de l'appareil d'IRM 1 selon plusieurs couches coaxiales 5, 6, 7, 2 : la première couche 5, la plus près de l'axe Z de l'aimant, représente la place occupée par des bobines ou antennes radiofréquence classiques (non représentées) ; la seconde couche 6 qui entoure la première couche 5, symbolise la place occupée par des bobines de gradients classiques (non représentées) ; dans l'exemple non limitatif décrit, une troisième couche périphérique 7 représente la place occupée par des bobines de correction de champ de type connu (non représentées) et la dernière couche 2 représente l'aimant. Les bobines de correction 7 permettent de corriger de manière classique des inhomogénéités du champ B... dans l'aimant 2, dans une zone d'intérêt (non représentée) dont le centre O est sur l'axe Z de l'aimant, en ajustant l'intensité du courant qui leur est appliqué . Ces bobines 7 permettent d'effectuer des corrections très fines , mais dans certains cas leur efficacité est diminuée par le fait que leur position est figée . L'appareil d'IRM 1 comporte en outre le dispositif correcteur 10, permettant de corriger des inhomogénéités du champ B à l'aide d'au moins un élément magnétique Al qui peut être aussi bien du type aimantable (aimantation temporaire) , c'est-à-dire en matériau magnétique doux comme par exemple en ferrite doux ou en fer doux, ou du type aimanté (aimant permanent) . Dans l'exemple non limitatif décrit, un unique élément magnétique Al ayant la forme d'une barre est représenté sur la figure 1 , qui est destiné à être logé dans une ouverture Cl dans l'appareil d'IRM 1 afin d'agir sur le champ Bn, particulièrement dans la zone d'intérêt située dans l'espace intérieur 4 et dont le centre O est sur l'axe Z de l'aimant. Ainsi qu'il est expliqué dans une suite de la description, le dispositif correcteur 10 peut néanmoins comporter plusieurs ouvertures et plusieurs éléments magnétiques ou barres magnétiques, particulièrement dans le cas d'une application à un appareil d'IRM.
Le dispositif correcteur 10 comporte en outre des moyens 20,D1,D2 permettant de positionner de manière précise la barre magnétique Al, par rapport par exemple au centre d'intérêt O. Dans l'exemple non limitatif décrit, l'ouverture Cl comporte un axe longitudinal 30 parallèle à l'axe Z de l'aimant, et elle est située à l'intérieur de l'aimant 2, c'est-à-dire entre les bobines de correction de type connu représentées par la troisième couche 7 et la seconde couche 6 qui représente les bobines de gradients, précédemment mentionnées ; la barre ou élément magnétique Al étant, dans l'exemple non limitatif décrit, du type aimantable. L'appareil d'IRM 1 constitue ainsi le support de la barre ou élément magnétique Al, mais l'ouverture Cl pourrait aussi bien être réalisée à une autre position, par exemple extérieure par rapport à l'aimant 2, et réalisée dans un support différent (non représenté) .
Selon une caractéristique de l'invention, l'ouverture Cl est réalisée de construction, c'est-à-dire qu'elle est formée à une position prédéterminée PI par un emplacement réservé à cet effet lors de la construction de l'appareil d'IRM 1.
La longueur Ll et/ou la section SI de la barre magnétique Ai sont susceptibles de varier d'un aimant à un autre en fonction de l'inhomogénéité du champ Bn à corriger. Pour tenir compte de cette possibilité, il est conféré à l'ouverture Cl, d'une part, une seconde section transversale S2 égale ou supérieure à la section transversale maximum que peut comporter la barre magnétique Al, et d'autre part, une seconde longueur L2 égale ou supérieure à la longueur maximum que peut comporter une barre magnétique ou élément magnétique Al.
Selon selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens de positionnement comportent au moins une cale radiale 20 dans laquelle est engagée la barre magnétique Al . La ou les cales radiales 20 constituent des moyens pour maintenir la barre magnétique Al dans l'ouverture Cl de manière que l'axe longitudinal 30 de cette dernière soit confondu avec un axe longitudinal 8 de la barre magnétique Al .
La forme des sections transversales S1, S2 de la barre magnétique Al et de l'ouverture Cl peut être quelconque, par exemple carrée ou rectangulaire, ou circulaire ainsi que dans
10 l'exemple représenté à la figure 1, où la section circulaire SI de la barre magnétique Al comporte un premier diamètre dl inférieur au second diamètre d2 que comporte la section circulaire S2 de l'ouverture Cl . La section maximum que peut comporter un élément ou barre magnétique Al correspond au
15 diamètre d2 de l'ouverture Cl, et la seconde longueur L2 de cette dernière représente la longueur maximum que peut comporter une barre magnétique Al . Dans l'exemple non limitatif décrit, la seconde longueur L2 de l'ouverture Cl correspond à la longueur de l'appareil d'IRM 1 , de sorte que les deux extrémités 9, 12 de l'ouverture Cl sont accessibles .
20
Les moyens 20, pour maintenir aligné les axes longitudinaux 8, 30 de la barre magnétique Al et de l'ouverture Cl, sont réalisés en un matériau n'ayant pas d'influence sur un champ magnétique, comme les résines époxy ou la fibre de verre _ - par exemple . Ces moyens peuvent être constitués de différentes manières , l'essentiel étant de maintenir la barre magnétique Al dans l'ouverture Cl de sorte que leur axe longitudinal respectif 8, 30 soient sensiblement confondus quelles que soient les formes des sections transversales S1, S2, et particulièrement quand la section SI de la barre magnétique Al est inférieure à celle de
30 l'ouverture Cl . Dans l'exemple non limitatif décrit, ces moyens sont constitués par les cales radiales 20, formées chacune à partir d'un disque circulaire ayant une ouverture axiale 19 au même diamètre dl que la barre magnétique Al utilisée, et dont la forme extérieure 18 représentée par le diamètre extérieur correspond au second diamètre d2 de l'ouverture Cl.
Les moyens de positionnement comportent en outre des cales longitudinales D1,D2 destinées à être montées dans l'ouverture Cl, de part et d'autre de la barre magnétique Al, afin de bloquer cette dernière à la position qu'elle doit occuper le long de l'axe Z de l'aimant. Ainsi par exemple, si la longueur Ll que doit comporter la barre magnétique Al est de 0, 31 m, et si cette longueur Ll doit être centrée par rapport au centre d'intérêt O lui-même au centre de l'appareil d'IRM 1, la seconde longueur L2 de ce dernier étant par exemple de deux mètres : la première et la seconde cales longitudinales D1,D2 ont des longueurs L3,L4 égales, chacune de 0,845 mètres, c'est-à-dire que l'addition des longueurs Ll, L3,L4 correspond à la seconde longueur L2 de l'ouverture Cl ; si la position de la barre magnétique Al doit être décentrée par rapport au centre d'intérêt O, plus près de la première extrémité 9 de l'ouverture Cl par exemple, la longueur L3 de la première cale longitudinale Dl est diminuée et la longueur L4 de la seconde cale longitudinale D2 est augmentée.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif correcteur 10 comporte une pluralité d'ouvertures C1, C2, . . . , Cn, semblables à la première ouverture Cl, et réalisées de construction comme cette dernière lors de l'assemblage de l'appareil d'IRM 1. Il est à noter qu'il est relativement simple de réserver les emplacements destinés aux ouvertures Cl, . . . , Cn en disposant à ces emplacements des fourreaux ou des tubes 50 en matériau amagnétique, en fibre de verre par exemple. Les ouvertures Cl, . . . , Cn sont disposées de manière symétrique selon un même cercle de rayon r, autour de l'axe Z de l'aimant, et comportent des axes longitudinaux 30 parallèles à ce dernier. Chacune de ces ouvertures Cl à Cn peut comporter ou non une barre magnétique Al, dans les mêmes conditions que celles décrites en référence à la première ouverture Cl ; c'est-à-dire que pour chaque barre magnétique disposée dans l'une de ces ouvertures Cl à Cn, il est utilisé un jeu de cales longitinales semblables aux cales longitudinales D1, D2 , et 11 peut être utilisé des cales radiales 20 adaptées au diamètre dl de la barre magnétique quand cette dernière comporte un premier diamètre dl inférieur au second diamètre d2 de l'ouverture Cl, . . . , Cn utlisée .
Dans l'exemple non limitatif de la description, les ouvertures C à Cn sont placées à des positions angulaires prédéterminées Pl, . . . , Pn distribuées autour de l'axe Z de l'aimant selon des angles C de 30°, c'est-à-dire que 12
10 ouvertures ont ainsi été réalisées ; mais dans l'esprit de l'invention, le nombre de ces ouvertures peut être différent, de même que leur position angulaire PI à Pn et leur distance par rapport à l'axe Z de l'aimant représentée par le rayon r.
Le champ magnétique B_. ayant été mesuré d'une
. c manière en elle-même connue, les inhomogénéités du champ Bn peuvent être corrigées à l'aide d'une ou plusieurs barres magnétiques Al, . . . , An dont le nombre N est limité uniquement par celui des ouvertures Cl à Cn . Après avoir déterminé, soit par des essais, soit à l'aide d'un logiciel mettant en oeuvre
?n des calculs classiques, pour chaque barre magnétique : sa position angulaire PI à Pn correspondant à l'une des ouvertures Cl à Cn ; sa longueur Ll ; sa section transversale SI et sa position longitudinale le long de l'axe Z de l'aimant, chaque barre magnétique Al, AN est mise en place dans l'ouverture Cl à
_ _ Cn qui lui est affectée, les barres magnétiques pouvant être en nombre inférieur à celui des ouvertures .
Cet agencement du dispositif correcteur 10 selon l'invention permet d'appliquer le principe de la correction des inhomogénéités du champ B0 par une, ou des barres magnétiques ou éléments magnétiques Al, AN d'une manière
30 beaucoup plus simple et plus rapide que dans l'art antérieur, grâce notamment à l'existence des ouvertures Cl à Cn pré-usinées, et par l'utilisation des cales longitudinales D1, D2 et des cales radiales 20 qui facilitent le positionnement précis des barres magnétiques Al, . . . , AN . Il est à noter que le réglage et les calculs sont considérablement simplifiés du fait que l'axe longitudinal 8 d'une barre magnétique Al, AN conserve toujours une même position connue quelque soit la dimension de la section transversale SI de la barre magnétique, cette position connue étant celle de l'axe longitudinal 30 de l'ouverture Cl à Cn dans laquelle est engagée la barre magnétique .
Selon une autre caractéristique de l'invention, la longueur Ll de chaque barre magnétique Al, AN peut être formée par deux ou plus tronçons magnétiques mis bout à bout, comme il est représenté sur la figure 2, afin de faciliter sur le plan pratique les réglages sur le site d'installation.
La figure 2 représente l'appareil d'IRM 1 par une vue en coupe longitudinale selon l'axe Z de l'aimant, et montre en coupe comme exemple, la seconde ouverture C2 et la huitième ouverture C8 montrées sur la figure 1, et qui sont opposées par rapport à l'axe Z de l'aimant.
La seconde et huitième ouvertures C2, C8 sont formées par l'intérieur d'un tube 50, et contiennent respectivement une seconde et une troisième barres magnétiques A2,A3 disposées chacune entre une première et une seconde cales longitudinales D1,D2. La longueur Ll exigée pour la seconde barre A2 peut être obtenue par une barre magnétique taillée d'une seule pièce, ou, ainsi que dans l'exemple non limitatif représenté sur la figure 2, par plusieurs tronçons magnétiques al, a2, a3 mis bout à bout de sorte à constituer une unique barre magnétique A2 ayant la longueur Ll désirée ; les premier, second et troisième tronçons al,a2,a3 peuvent comporter une même longueur, ou ainsi que dans l'exemple de la figure 2 comporter respectivement des longueurs élémentaires 11,12,13 différentes, par exemple 6,10 et 15 cm. Il est ainsi possible de réaliser des barres magnétiqes de différentes longueurs en combinant des tronçons al, a2,a3. . . , an ayant des longueurs élémentaires 11, 12, . . . , In prédéterminées ; ceci peut exister pour chaque valeur de section SI que peut avoir une barre magnétique Al, A2, A3, . . . , AN, de sorte qu'un opérateur chargé du réglage peut facilement avoir à sa disposition les pièces nécessaires . En outre, dans le cas le plus courant où la position et la dimension des barres magnétiques Al à AN sont déterminées à l'aide d'un programme de calcul, qui tient compte de la position angulaire prédéterminée PI à Pn des ouvertures Cl à Cn existantes, ce programme peut tenir compte également de la valeur des différentes longueurs élémentaires 11,12 ,13, . . . , In, ainsi que des différentes valeurs de la section SI ou premier diamètre dl selon lesquels ces tronçons al à an sont disponibles . Il est à noter que ce premier diamètre dl peut varier par exemple par de 1 en 1 mm jusqu'au diamètre maximum correspondant au second diamètre d2 que comporte une ouverture Cl à Cn, et qui peut atteindre par exemple 15 mm. Selon une autre caractéristique de l'invention, une barre magnétique peut être formée d'un ou plusieurs tronçons magnétiques séparés, comme il est représenté sur la figure 2 par la troisième barre magnétique A3 contenue dans la huitième ouverture C8. Dans l'exemple non limitatif décrit, la troisième barre magnétique A3 est constituée par n quatrième et un cinquième tronçons magnétiques a4, a5 séparés par une cale de séparation 40, avec laquelle ils forment un ensemble dont la longueur totale Lt est centrée par rapport au centre d'intérêt O ; mais la troisième barre magnétique A3 peut également être constituée, pour obtenir la correction recherchée, par un nombre plus important de tronçons magnétiques al , a2, a3, a4, a5, . . . , an séparés par une ou plusieurs cales séparatrices 40, et formant en outre un ensemble dont la longueur Lt peut être décentrée par rapport au centre d'intérêt O . Les cales séparatrices 40, de même que les cales longitudinales D1, D2 et les cales radiales
20, sont constituées en fibre de verre -ou en tout autre matériaux qui n'exercent pas d'influence âur un champ magnétique .
Le dispositif correcteur 10 selon l'invention permet ainsi d'utiliser un nombre N quelconque de barres magnétiques A, A2, . . . , AN de composition variée, ce nombre étant limité par le nombre des ouvertures Cl à Cn.
Bien que décrit en référence à l'aimant 2 d'un appareil d'imagerie par résonance magnétique nucléaire, du type de ceux utilisés dans le domaine médical, et dans lequel généralement plusieurs barres magnétiques correctrices sont nécessaires, le dispositif correcteur 10 selon l'invention peut s'appliquer également dans le cas d'aimant d'un type différent. En particulier il est possible d'utiliser l'agencement du dispositif correcteur de l'invention en plaçant une ou des barres magnétiques à l'extérieur d'un aimant, les barres magnétiques n'étant pas dans ce cas formé par des pièces aimantables (en fer doux) mais par des pièces préalablement aimantées de façon permanente, et réalisées en matériau pour aimant permanent, c'est-à-dire en matériau magnétique dur
(alliage de terres rares et de cobalt par exemple) .

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif correcteur 'inhomogénéité d'un champ magnétique (BQ) dans un aimant (2) , comportant, au moins un élément magnétique (Al, A2, . . . , AN) dont la longueur (Ll, Lt) et la section transversale (SI) sont définies en fonction de la correction à effectuer, la barre magnétique (Al à AN) étant contenue dans une première ouverture (Cl, . . . , Cn) formée dans un support (1) situé à proximité du champ (Bn) à corriger, caractérisé en ce que l'ouverture (Cl, . . . , Cn) est formée dans le support (1) par un emplacement réservé lors de la construction du support, l'ouverture (Cl, . . . , Cn) ayant une seconde longueur
(L2) et une seconde section transversale (S2) égales ou supérieures respectivement à la longueur maximum et à la section transversale maximum de l'élément magnétique (Cl à Cn) , et en ce qu'il comporte en outre des moyens (20) pour maintenir sensiblement confondus un axe longitudinal (8) de l'élément magnétique (A, AN) avec un axe longitudinal (30) de l'ouverture (Cl à Cn) .
2. Dispositif correcteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité d'ouvertures (Cl, . . . , Cn) semblables à la première ouvertures (Cl) et pré-usinées .
3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le nombre d'éléments magnétiques (Al, A2, . . . , AN) est égal ou inférieur au nombre total d'ouvertures (Cl, . . . , Cn) .
4. Dispositif correcteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens (20) pour maintenir sensiblement confondus les deux axes longitudinaux (8, 30) comportent ε u ftioins une cale radiale (20) dont la forme extérieure (18) est complémentaire à celle de la seconde section transversale (S2) d'une ouverture (Cl à Cn) et aux mêmes dimensions (d2) , la cale radiale (20) comportant une ouverture axiale (19) dans laquelle est engagée un élément magnétique (Al, AN) et dont la section est sensiblement la même que celle de la première section transversale (SI) de l'élément magnétique (Al à AN) .
5. Dispositif correcteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre au moins deux cales longitudinales (D1, D2) entre lesquelles un élément magnétique (Al, AN) est contenu dans une ouverture (Cl à Cn) , l'addition des longueurs (L3, L4) desdites cales longitudinales (D1,D2) avec la longueur (Ll,Lt) d'un élément magnétique (Al, An) correspondant à la longueur (L2) d'une ouverture (Cl à Cn) .
6. Dispositif correcteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la première et la seconde cales longitudinales (D1, D2) comportent des longueurs (L3, L4) égales ou différentes en fonction de la position d'un élément magnétique (Al à AN) le long de l'axe longitudinal (30) d'une ouverture .
7. Dispositif correcteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un élément magnétique (A1,A2, . . . , An) est constitué par au moins deux tronçons magnétiques (al, a2, . . . , an) raboutés .
8. Dispositif correcteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que la longueur (Ll, Lt) d'un élément magnétique (Al à AN) est obtenue par l'addition de tronçons magnétiques (al, a2, . . . , an) ayant des longueurs élémentaires (11,12) différentes.
9. Dispositif correcteur selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'un élément magnétique (Al à AN) est constitué par au moins deux tronçons magnétiques (al, . . . , an) séparés par une cale séparatrice (40) en matériau amagnétique.
10. Dispositif correcteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'aimant (2) à la forme d'un cylindre circulaire, et en ce que l'axe longitudinal (30) des ouvertures (Cl à Cn) est parallèle à un axe (Z) de l'aimant (2) .
11. Dispositif correcteur selon la revendication 10, caractérisé en ce que les ouvertures (Cl à Cn) et les éléments magnétiques (Al à AN) sont disposés à l'intérieur de l'aimant (2) .
12. Dispositif correcteur selon la revendication 10, caractérisé en ce que les ouvertures (Cl à Cn) sont disposés autour de l'axe (Z) de l'aimant selon des positions angulaires (P1, P2, . . . , Pn) prédéterminées .
13. Dispositif correcteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments magnétiques (Al à AN) sont en matériau magnétique doux.
14. Dispositif correcteur selon la revendication 13, caractérisé en ce que les éléments magnétiques (Al à AN) sont en fer doux .
15. Dispositif correcteur selon la revendication 13, caractérisé en ce que les éléments magnétiques (Al à AN) sont en ferrite doux.
16. Dispositif correcteur selon l'une des revendications 1 à 12 , caractérisé en ce que les éléments magnétiques (Al à AN) sont en matériau magnétique dur préalablement aimanté de façon permanente .
17. Dispositif correcteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'aimant (2) constitue l'aimant d'un appareil (1) d'imagerie par résonance magnétique nucléaire .
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