磁共振成象磁場發生器的製作方法

2023-09-17 18:51:25 4

專利名稱：磁共振成象磁場發生器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種對在例如醫用磁共振成象裝置(下文稱作MRI裝置)中使用的磁場發生器的改進，更具體地說，涉及一種MRI磁場發生器，就其而論當把梯度線圈安裝在一對彼此面對著以便形成一個氣隙的磁極靴上，並且通過例如其中已經安裝該磁場發生器的環境的影響改變磁場時，能容易地調節氣隙中成象視場內的磁場均勻性，而不必拆去梯度線圈。
MRI裝置是這樣一種裝置藉助於該裝置把病人身體的全部或部分插入到一個形成強大磁場的磁場發生器的氣隙中，並且得到層析圖象，從而能估計其組織。
該MRI磁場發生器必須寬得足以插入病人身體的全部或部分，並且必須得到清晰的層析圖象，通常有必要在氣隙中的成象視場內形成一個具有1×10-4或較小精度和0.02至2.0T的穩定、強大、和均勻的磁場。
在MRI裝置中使用的一種已知磁場發生器具有這樣一種結構，其中磁極靴彼此面對著固定在一對永久磁鐵結構的每一個的一端處，在該永久磁鐵結構中一個R-Fe-B基磁鐵用作磁場發生源，其他端由一個磁軛聯接，並且在磁極靴之間的一個氣隙內產生靜態磁場(日本專利公開2-23010)。
另一種已知的結構帶有繞用於磁場發生源的鐵心纏繞的電磁線圈(包括通常的傳導線圈、超導線圈等)，來代替上述的永久磁鐵結構(日本公開專利申請4-288137)，並且在該結構中也採用與上述那些相同的磁極靴。
如上所述，磁場發生器的磁場均勻性需要在規定空間內具有1×10-4或較小精度，但這受磁極靴的影響較大，特別是在磁路中，並且還受其中安裝該裝置的磁軛形狀、和其他這樣的因素的影響，使得不可避免地需要進行各種調節，以便使成象視場內的磁場均勻性成為規定值。因此，一種結構必須提供一個極高均勻性的磁場，並且允許要求氣隙內的磁場強度局部增大或減小要求的量，而不用重新加工磁極靴。
鑑於這種情況，假定成象空間是球形的，申請者提出如果根據通過把該球形空間以多個水平面切開而測量的在各圓周處的磁場強度，把磁性材料顆粒[1]和/或永久磁鐵顆粒布置在面對著氣隙的磁極靴側上的特定位置處，則氣隙內的磁場強度能局部增大或減小要求的量，並由此增大磁場均勻性，而不必重新加工磁極靴(日本專利公開5-87962)。
為了用MRI裝置得到在氣隙內的位置數據，由對應於X、Y、和Z方向的三個線圈組組成的梯度線圈(GC)通常布置在磁極靴的附近，並且通過向這些梯度線圈施加脈衝電流，能在氣隙內的希望方向上產生一個梯度場。換句話說，通過把一個梯度場添加到在氣隙內形成的均勻磁場上，向核磁共振信號給出位置數據，並且必須添加大量的脈衝梯度場以得到信號圖象。
同時，當磁場受例如其中已經安裝該磁場發生器的環境的影響改變時，或者當MRI裝置已經安裝在其使用現場時，一旦已經把梯度線圈安裝到磁極靴上，如上討論的通過安置和運動磁性材料顆粒和/或永久磁鐵顆粒調節磁場均勻性就是困難和複雜的，並且該工作不能在短時間內完成。
日本公開專利申請1-164356為調節磁場均勻性的目的，提出了一種用來布置場調節永久磁鐵顆粒的方法，其中多個場調節永久磁鐵顆粒由螺釘經基座固定到支撐板上，並且該支撐板用螺栓藉助於磁極靴側的永久磁鐵顆粒固定到磁極靴上的一個環形突出部分上，或者[永久磁鐵顆粒]相對於氣隙從磁極靴對的外周緣側布置。與該結構有關的問題是，拆去隔片佔用很長時間，因為永久磁鐵顆粒由螺釘經基座固定到支撐板上。
準確地說，用來調節磁場均勻性的磁性材料顆粒或永久磁鐵顆粒不是都有相同的尺寸和形狀。首先，根據調節量或用於調節的空間位置在磁性材料與永久磁鐵之間進行選擇，並且然後適當地選擇其形狀和尺寸，從而必須根據用於[磁性材料]要由螺釘經基座固定到支撐板上的磁性材料的形狀和尺寸構造基座，並且必須根據永久磁鐵顆粒的尺寸和形狀構造要求形狀的基座，從而其磁化將面向適當的方向，因此拆去隔片帶來包括基座構造的極大工作量。
本發明的一個目的在於提供一種MRI磁場發生器，就其而論，在MRI磁場發生器已經裝有在一對磁極靴上已經安裝的梯度線圈之後，能容易和安全地調節氣隙成象視場內的磁場均勻性，而不必拆除梯度線圈。
作為目標在於找到一種用其能容易和有效地調節氣隙成象視場內的磁場均勻性、而不必拆去梯度線圈的磁場發生器的結構的各種研究的結果，完成本發明的發明者發現通過使用由提供有能夠保持磁性顆粒的凹坑的主體組成的隔片保持器、和一個可向氣隙側拆除的蓋，僅通過把[這些顆粒]放在主體的凹坑中並且覆蓋它們，插入墊片(如果需要)，就能實現各種尺寸、形狀、和磁化方向的磁性材料顆粒或永久磁鐵顆粒的安裝的目的。
本發明是一種帶有一對彼此面對著以便形成一個氣隙的磁極靴、且在所述氣隙中產生磁場的MRI磁場發生器，該MRI磁場發生器包括由非磁性材料組成的、並且提供到面對著磁極靴建立的梯度線圈的氣隙面對側的隔片保持器，每一個所述隔片保持器包括一個主體裝有能夠保持磁性顆粒的凹坑、和一個可向氣隙側拆除的蓋。


圖1是豎直剖視圖，表明屬於本發明的磁場發生器的磁極靴的一個實施例；圖2是屬於本發明的隔片保持器的分解斜視圖；及圖3表明磁場發生器的結構例子，A是前視圖而B是A的水平側面剖視圖。
根據附圖，現在將詳細描述屬於本發明的MRI磁場發生器的一個例子。
圖1中的磁極靴2是出自彼此上下面對著布置的一對的下磁極靴。該磁極靴安放在用作諸如R-Fe-B基磁鐵或電磁線圈之類的磁場發生源的磁鐵結構1上。磁極靴2帶有繞由鐵或軟鐵組成的一個基座3的外周緣布置的純鐵製成的環形突出部分4。中間部分由鐵、軟鐵、層疊矽鋼片、或軟鐵氧體組成。還提供一個扁平凸起突出部分5。
在圖1中，6是梯度線圈，提供在一個支撐件(未表示)上的磁極靴2內的要求位置處。一個隔片保持器10提供給該梯度線圈6或其支撐件，以便固定到其上。隔片保持器10由一個三層、非磁性、薄盤組成，如圖2中所示，並且具有一種包括一個基盤11、一個其中已經制有用作用來容納磁性顆粒的凹坑的孔12的保持器盤13、及一個蓋盤14的分層結構。保持磁性顆粒的孔12在保持器盤13中製成圓形或同心圓形，從而對於在氣隙中心中設想的球形空間的多個切開水平面的每一個，根據在幾個圓周上各個位置布置磁性顆粒。
隔片保持器10這樣構造，從而各盤適當地布置且擰緊到位。在保持器盤13已經安置和固定到基盤11上之後，用來調節磁場均勻性的磁性材料顆粒或永久磁鐵顆粒插入在以特定圖案布置的凹坑中，並且如果需要，則把墊片布置在[顆粒]與蓋盤14之間的間隙中以定位所有件，此後擰上蓋盤14以把所有件保持在一起。生成的隔片保持器10與梯度線圈6或其支撐件對齊，並固定到其上。
就本發明而論，氯乙烯樹脂、玻璃纖維增強塑料、或其他這樣的非磁性材料能用於隔片保持器10，並且除圖2的三層結構之外，隔片保持器10可以具有一種包括提供有凹坑、和一個蓋的雙層結構。
而且，就本發明而論，磁場發生器不限於以上實施例，並且只要它這樣構造，從而彼此面對著形成一個氣隙的一對磁極通過一個磁軛磁耦合，並且在該氣隙中產生一個磁場，就能採用任何種類的結構。另外，用來形成磁通路的磁軛的尺寸和形狀可以適當地選取成由氣隙的要求尺寸、磁場強度、磁場均勻性、和各種其他變量決定。
例如，如圖3A和3B中所示，可能採用這樣一種結構，其中磁極靴2彼此面對著固定在一對永久磁鐵結構1的每一個的一端，在永久磁鐵結構1中，一個R-Fe-B基磁鐵用作磁場發生源，固定到其他端上的磁軛7由一個扁平連接磁軛8聯接，並且在磁極靴2之間的氣隙9內產生靜態磁場。
就圖3A和3B中的結構而論，磁軛7在一端由單個連接磁軛8聯接，並且由於在磁極靴2之間的氣隙9在三側打開(僅在連接磁軛8側閉合)，該裝置具有一種更開放的感覺，而不約束病人。
除圖3A和3B中表明的單板結構之外，在該磁場發生器中連接磁軛還能具有各種其他配置的任一種，如一種包括兩塊板或兩個柱的結構、一種包括四個柱的結構、或一種其中磁鐵結構或磁性材料顆粒布置在一個圓柱磁軛內的上下相對表面上的結構。
通常的傳導磁鐵、超導磁鐵、永久磁鐵等能用作起磁場發生源作用的磁鐵結構，並且當採用永久磁鐵時，能使用鐵氧體磁鐵、稀土鈷基磁鐵、或其他這種已知的磁性材料。特別是，通過使用有豐富資源的、R主要是Nd或Pr的輕稀土，並且使用在作為主要分量的30MG0e以上呈現極高能量乘積的R-Fe-B基永久磁鐵，能使該裝置更緊湊。而且，通過布置這些已知磁鐵的組合，能提供一種較便宜的磁場發生器，而不大妨礙使該裝置更緊湊的努力。
使用用於材料的氯乙烯樹脂，構造圖2中所示的具有三層結構的隔片保持器，因此該產品易於處理且重量輕，在約900mm直徑和約15mm厚度下重僅約11kg(公斤)，並且在梯度線圈仍安裝的情況下能拆除。該隔片保持器的使用允許在實際使用MRI磁場發生器的現場處使用線性編程方法進行磁場調節，磁場調節不需要大量工作，及調節能在比任何常規方法短的時間內完成。
就屬於本發明的隔片保持器而論，在MRI磁場發生器已經裝有已經安裝在一對磁性材料顆粒上的梯度線圈之後，使用一種諸如在實際使用MRI磁場發生器的現場處的線性編程之類的方法，能進行磁場調節，而不必拆除梯度線圈，並且另外，有可能容易和安全地調節在氣隙成象視場內的磁場。
權利要求
1.一種帶有彼此面對著從而形成一個氣隙的一對磁極靴、且在所述氣隙中產生磁場的MRI磁場發生器，所述MRI磁場發生器包括由非磁性材料組成、且提供給面對著磁極靴安裝的梯度線圈的氣隙面對側的隔片保持器，所述隔片保持器每一個包括一個裝有能夠保持磁性顆粒的凹坑的主體、和一個可向氣隙側拆除的蓋。
2.根據權利要求1所述的MRI磁場發生器，其中隔片保持器每一個具有一種包括一個基盤、一個其中已經製成來容納磁性顆粒的孔的保持器盤、及一個蓋盤的三層薄板結構。
3.根據權利要求1或2所述的MRI磁場發生器，其中所述隔片保持器由氯乙烯或玻璃纖維增強塑料組成。
4.根據權利要求1或2所述的MRI磁場發生器，其中隔片保持器直接固定到梯度線圈上。
5.根據權利要求1或2所述的MRI磁場發生器，其中隔片保持器經一個支撐件直接固定到梯度線圈上。
6.根據權利要求1或2所述的MRI磁場發生器，其中隔片保持器的多個凹坑布置成圓形或同心圓形。
7.根據權利要求1或2所述的MRI磁場發生器，其中插入到多個凹坑中的磁性顆粒是單個磁性材料顆粒和/或多個磁性材料顆粒。
8.根據權利要求1或2所述的MRI磁場發生器，其中插入到多個凹坑中的磁性顆粒是單個永久磁鐵顆粒和/或多個永久磁鐵材料顆粒。
9.根據權利要求1至8任一項所述的MRI磁場發生器，其中磁極靴對固定到上和下磁軛上，並且上和下磁軛由一個單連接磁軛磁耦合。
10.根據權利要求1至8任一項所述的MRI磁場發生器，其中磁極靴對固定到上和下磁軛上，並且上和下磁軛由多個連接磁軛磁耦合。
11.根據權利要求1至8任一項所述的MRI磁場發生器，其中磁極靴對在一個管形磁軛中彼此面對著布置，並且由所述磁軛磁耦合。
全文摘要
一種MRI磁場發生器,包括一對磁極靴和一個固定到磁極靴對上的傾斜磁場線圈。能安全和容易地進行氣隙成象視場內的磁場均勻性的調節,而不必拆除傾斜磁場線圈。在保持器盤(13)安置到基盤(11)上並固定之後,用於磁場均勻性調節的磁性材料小塊或永久磁鐵小塊插入在以預定圖案布置的凹坑的必需位置中。然後把墊片插入在保持盤(13)與蓋盤之間的空隙中,按照需要插入在凹坑中,用螺釘定位和固定,以形成一人與傾斜磁場線圈(6)或其支撐對齊、且固定的一體化隔片保持器(10)。
文檔編號G01R33/38GK1248896SQ97182074
公開日2000年3月29日 申請日期1997年12月26日 優先權日1997年12月26日
發明者青木雅昭, 橋本重生 申請人:住友特殊金屬株式會社