專利名稱：磁體系統(tǒng)和磁共振成像系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及磁體系統(tǒng)和MRI(磁共振成像)系統(tǒng)。具體來說，本發(fā)明涉及一種采用永磁體的磁體系統(tǒng)以及一種根據(jù)通過磁體系統(tǒng)拾取的磁共振信號重構圖像的MRI系統(tǒng)。
背景技術：
MRI系統(tǒng)構造成根據(jù)通過磁體系統(tǒng)拾取的磁共振信號來重構圖像。某種磁體系統(tǒng)采用具有通過一定間隔彼此相對的彼此相反極性的磁極的一對平行盤狀永磁體(參見例如專利文獻1)。
日本公開特許公報第2002-369807號(第5-6頁，圖1至7)。

發(fā)明內容
這種類型的磁體系統(tǒng)適合形成高達大約0.3T的低磁場，但不適合形成場強更大的中間磁場。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種可利用永磁體形成中間磁場的磁體系統(tǒng)以及具有這種磁體系統(tǒng)的MRI系統(tǒng)。
在本發(fā)明的用于解決上述問題的一個方面，提供一種具有帶通過一定間隔彼此相對的、彼此相反極性的磁極的一對平行盤狀永磁體的磁體系統(tǒng)，包括由永磁體構成并且分別同軸雙重設置在該對永磁體的極面上的兩對環(huán)，兩對環(huán)中的每個具有相對于這對永磁體的磁化方向傾斜的磁化方向以及具有通過一定間隔彼此相對、彼此相反極性的磁極；以及由鐵磁材料構成并分別同軸雙重地分隔永磁體對的內部的兩對圓筒。
在本發(fā)明的用于解決上述問題的另一個方面，提供一種MRI系統(tǒng)，它根據(jù)通過磁體系統(tǒng)拾取的磁共振信號重構圖像，所述磁體系統(tǒng)具有帶通過一定間隔彼此相對的、彼此相反極性的磁極的一對平行盤狀永磁體，還具有梯度磁場線圈和RF線圈，特征在于所述磁體系統(tǒng)包括由永磁體構成并且分別同軸雙重設置在這對永磁體的極面上的兩對環(huán)，兩對環(huán)中的每個具有相對于這對永磁體的磁化方向傾斜的磁化方向以及具有通過一定間隔彼此相對、彼此相反極性的磁極；以及由鐵磁材料構成并分別同軸雙重地分隔永磁體對的內部的兩對圓筒。
為了增強場強以及改進磁場的均勻度，兩對環(huán)中每個的磁化方向的傾斜最好是使磁通以離開中心軸的方向投射的傾斜。
為了增強場強以及改進磁場的均勻度，兩對環(huán)最好是以這樣的方式彼此相對位于外側的環(huán)比位于內側的環(huán)間隔更短。
為了改進磁場的均勻度以及增強永磁體部分的機械強度，最好是以下列方式形成兩對圓筒位于外側的圓筒比位于內側的圓筒更厚。
為了得到場強與均勻度之間的良好平衡狀態(tài)，最好是兩對環(huán)以下列方式形成位于內側的環(huán)的內徑比攝影區(qū)的直徑更大，以及兩對圓筒以下列方式形成位于外側的圓筒的外徑比攝影區(qū)的直徑小。
根據(jù)本發(fā)明的磁體系統(tǒng)是一種具有帶通過一定間隔彼此相對的、彼此相反極性的磁極的一對平行盤狀永磁體的磁體系統(tǒng)。該磁體系統(tǒng)包括由永磁體構成并分別同軸雙重設置在該對永磁體的極面上的兩對環(huán)，兩對環(huán)中的每個具有相對于這對永磁體的磁化方向傾斜的磁化方向以及具有通過一定間隔彼此相對、彼此相反極性的磁極；以及兩對圓筒，由鐵磁材料構成并分別同軸雙重地分隔永磁體對的內部。因此，能夠提供一種可利用永磁體形成中間磁場的磁體系統(tǒng)以及采用這種磁體系統(tǒng)的MRI系統(tǒng)。


圖1是作為實施本發(fā)明的最佳方式的一個實例的MRI系統(tǒng)的框圖；圖2是透視圖，表示磁體系統(tǒng)的外觀；圖3是透視圖，表示主磁場磁體的結構；圖4表示磁體系統(tǒng)的主要部分；圖5表示攝影區(qū)中的局部區(qū)域；以及圖6表示磁體系統(tǒng)的尺寸的具體實例。
1對象100 磁體系統(tǒng)102 主磁場磁體部分106 梯度線圈部分108 RF線圈部分120 工作臺驅動器130 梯度驅動器140 RF驅動器150 數(shù)據(jù)采集器160 控制器170 數(shù)據(jù)處理器180 顯示器190 操作單元500 工作臺200 磁軛210 永磁體212，214 圓筒
220，230環(huán)300 攝影區(qū)A區(qū)域AB區(qū)域BC區(qū)域C具體實施方式
下面參照附圖詳細描述實施本發(fā)明的最佳方式。本發(fā)明不限于以下最佳方式。圖1是根據(jù)本發(fā)明的MRI系統(tǒng)的框圖。這個系統(tǒng)是最佳方式的一個實例。通過這個系統(tǒng)的構造，針對MRI系統(tǒng)說明實施本發(fā)明的最佳方式的一個實例。
如同一個圖中所示，這個系統(tǒng)具有磁體系統(tǒng)100。磁體系統(tǒng)100包括主磁場磁體部分102、梯度線圈部分106以及RF(射頻)線圈部分108。
主磁體部分102、梯度線圈部分106和RF線圈部分108各由一對通過一定間隔彼此相對的部分構成，以及均形成普通盤狀，具有共同的中心軸。
磁體系統(tǒng)100是實施本發(fā)明的最佳方式的一個實例。通過磁體系統(tǒng)的構造，針對磁體系統(tǒng)說明實施本發(fā)明的最佳方式的一個實例。此外，磁體系統(tǒng)100是本發(fā)明中磁體系統(tǒng)的一個實例。對于磁體系統(tǒng)100，稍后再進行描述。
對象1在被置于工作臺500上時被送入及送出磁體系統(tǒng)100的內膛。工作臺500由工作臺驅動器120驅動。
主磁場磁體部分102各在磁體系統(tǒng)100的內膛中形成靜態(tài)磁場。靜態(tài)磁場的方向基本上與對象1的體軸方向正交。即，形成所謂的垂直磁場。主磁場磁體部分102采用永磁體構成。對于主磁場磁體部分102，稍后再進行描述。
梯度線圈部分106各產生三個梯度磁場，以便在三個相互垂直的軸、即切片軸、相位軸和頻率軸的各個方向上對靜態(tài)場強給予梯度。梯度線圈部分106與三個梯度磁場對應地各配備了三個梯度線圈系統(tǒng)(未示出)。
RF線圈部分108發(fā)射RF脈沖(射頻脈沖)，用于在靜態(tài)磁場空間中激勵對象1的內部自旋。RF線圈部分108各接收所激勵自旋產生的磁共振信號。RF線圈部分108屬于采用同一線圈進行發(fā)射和接收的類型還是屬于采用分開的線圈進行發(fā)射和接收的類型，這是可選的。
梯度驅動器130連接到梯度線圈部分106。梯度驅動器130向每個梯度線圈部分106提供驅動信號，以便產生梯度磁場。梯度驅動器130具有與各梯度線圈部分106中的三個梯度線圈系統(tǒng)對應的三個驅動電路系統(tǒng)(未示出)。
RF驅動器140連接到RF線圈部分108。RF驅動器140向每個RF線圈部分108提供驅動信號，以便激勵對象1的內部自旋。
數(shù)據(jù)采集器150連接到RF線圈部分108。數(shù)據(jù)采集器150對RF線圈部分108已接收的信號進行抽樣，并收集它們作為數(shù)字數(shù)據(jù)。
控制器160連接到所有的數(shù)據(jù)驅動器120、梯度驅動器130、RF驅動器140以及數(shù)據(jù)采集器150。控制器160控制驅動器120、130、140以及數(shù)據(jù)采集器150來進行攝影。
控制器160采用例如計算機構成?？刂破?60包括存儲器。存儲器為控制器160存儲程序和各種數(shù)據(jù)?？刂破?60的功能通過采用計算機運行存儲在存儲器中的程序來實現(xiàn)。
數(shù)據(jù)采集器150的輸出端連接到數(shù)據(jù)處理器170。數(shù)據(jù)采集器150所收集的數(shù)據(jù)輸入到數(shù)據(jù)處理器170。數(shù)據(jù)處理器170采用例如計算機構成。數(shù)據(jù)處理器170包括存儲器。存儲器為數(shù)據(jù)處理器170存儲程序和各種數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)處理器170連接到控制器160。數(shù)據(jù)處理器170的等級高于控制器160并對其進行控制。這個系統(tǒng)的功能通過采用數(shù)據(jù)處理器170運行存儲在存儲器中的程序來實現(xiàn)。
數(shù)據(jù)處理器170在存儲器中存儲數(shù)據(jù)采集器150收集的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)空間在存儲器中形成。數(shù)據(jù)空間組成傅立葉空間。傅立葉空間又稱作k空間。數(shù)據(jù)處理器170通過對k空間中數(shù)據(jù)的傅立葉逆變換來重構對象1的圖像。
顯示器180和操作單元190連接到數(shù)據(jù)處理器170。顯示器180由例如圖形顯示器構成。操作單元190例如由配備了指示裝置的鍵盤構成。
顯示器180顯示從數(shù)據(jù)處理器170輸出的重構圖像和各種信息段。由使用者操作的操作單元190使各種命令和信息段輸入到數(shù)據(jù)處理器170。使用者可通過顯示器180和操作單元190以交互方式操作這個系統(tǒng)。
現(xiàn)在針對磁體系統(tǒng)100進行描述。磁體系統(tǒng)100的一個實例的外觀通過圖2的透視圖來表示。如同一個圖中所示，磁體系統(tǒng)100包括由磁軛200支撐的一對靜態(tài)磁場磁體部分102。
靜態(tài)磁場磁體部分102具有普通盤狀或短柱狀外形。磁軛200形成一對靜態(tài)磁場磁體部分102的返回磁路。例如，磁軛200采用鐵磁材料、如軟鐵形成普通C形。磁軛200的形狀不限于C形。
這對靜態(tài)磁場磁體部分102受到平行同軸支撐，使得彼此相反極性的磁極通過預定間隔彼此相對，從而在兩個磁極之間形成垂直磁場。磁場的方向在這里表示為z方向。這對梯度線圈部分106和這對RF線圈部分設置在這對靜態(tài)磁場磁體部分102的極面上，但圖中未示出。
圖3表示靜態(tài)磁場磁體部分102的詳細構造。在同一個圖中，成對靜態(tài)磁場磁體部分102中的一個表示為沿其直徑的切割狀態(tài)。如同一個圖所示，靜態(tài)磁場磁體部分102具有盤狀或短柱狀永磁體210。永磁體210的內部由兩個圓筒212和214同軸分割。圓筒212和214采用鐵磁材料、例如軟鐵構成。圓筒212和214是本發(fā)明中定義的圓筒的一個實例。
永磁體210在與磁軛200的接觸面相對的一側的極面上具有兩個同軸環(huán)220和230。兩個環(huán)220和230構成雙環(huán)，其中環(huán)220內接于環(huán)230。環(huán)220和230均由永磁體構成。環(huán)220和230是本發(fā)明中定義的環(huán)的一個實例。
如上構成的一對靜態(tài)磁場磁體102通過預定距離彼此相對，如圖4所示。給定永磁體210之間的距離為L1，環(huán)220之間的距離為L2，以及環(huán)230之間的距離為L3，則存在關系L1＞L2＞L3。
這對永磁體210的磁化方向以及雙環(huán)對220和230的磁化方向用箭頭指示。永磁體210的磁化方向為z方向。環(huán)220和230的磁化方向是相對于z方向傾斜的方向。磁化方向的傾斜使進入及離開磁極的磁通以離開磁體系統(tǒng)100的中心軸的方式投射。這種傾斜以下又稱作向外傾斜。
磁場空間在中心形成的預定大小的球形或類球形區(qū)域是攝影區(qū)300。參照圖5，現(xiàn)在給出關于攝影區(qū)300中的場強分布的描述。圖5是包含攝影區(qū)300的中心的垂直剖面。假定三個局部區(qū)域A、B和C在攝影區(qū)300中。如果將攝影區(qū)300比作地球，則區(qū)域A對應低緯度部分，以及區(qū)域B和C分別對應中緯度部分和高緯度部分。
設置在永磁體210的極面上的雙環(huán)220和230為永磁體，因此，依靠所得到的磁場增強效果，攝影區(qū)300的場強變得高于由軟鐵等組成的磁極片設置在永磁體210的極面上的先有技術。
因此，區(qū)域A的場強變成與例如大約0.45T的中間磁場對應的場強。此外，由于雙環(huán)220和230的磁化方向向外傾斜，因此，磁通到攝影區(qū)300的橫向入口沒有出現(xiàn)，不同于由軟鐵等組成的磁極片設置在永磁體210的極面上的情況。因此，區(qū)域A中的場強分布極為均勻。特別是，由于兩對環(huán)220和230按照外側環(huán)230之間的間隔小于內側環(huán)220之間的間隔的方式彼此相對，因此不僅能夠增強場強，而且還能夠改進磁場的均勻度。
越接近雙環(huán)220和230，雙環(huán)220和230的磁場增強效果越顯著。因此，如果沒有采取任何措施來防止這種狀態(tài)，則場強將以A、B和C的順序增加，導致攝影區(qū)300中的磁場變得不均勻。在這方面，通過設置在各永磁體210中的兩個圓筒212和214來使場強分布變得均勻。
由于圓筒212和214采用鐵磁材料構成，因此在各永磁體210中形成局部返回磁路。由于通過局部返回磁路的磁通沒有參與形成攝影區(qū)300中的磁場，因此場強極大地減小。通過利用這種現(xiàn)象，能夠將區(qū)域B和C中的磁場的增加抑制到大約與區(qū)域A中相同的程度，從而使攝影區(qū)300中的場強分布變得均勻。圓筒212主要用來使區(qū)域B中的場強分布變得均勻，而圓筒214主要用來使區(qū)域C中的場強分布變得均勻。
這樣，就能夠實現(xiàn)攝影區(qū)300中的場強增大以及場強分布的均勻。另外，各永磁體210的機械強度可通過設置在永磁體210中的圓筒212和214來提高。
如上構成的磁體系統(tǒng)的尺寸的具體數(shù)值實例示于圖6中。長度單位為cm。對于兩個圓筒，外側的一個比內側的一個更厚，從而能夠有效地改進磁場的均勻度，并增強永磁體部分的磁強度。此外，由于兩個環(huán)中內側的一個的內徑大于攝影區(qū)的直徑，以及兩個圓筒中外側的一個的外徑小于攝影區(qū)的直徑，因此能夠改善場強與均勻度之間的平衡。
權利要求
1.一種具有帶通過一定間隔彼此相對的、彼此相反極性的磁極的一對平行盤狀永磁體的磁體系統(tǒng)，其特征在于包括由永磁體構成并且分別同軸雙重設置在所述這對永磁體的極面上的兩對環(huán)，所述兩對環(huán)中的每個具有相對于所述這對永磁體的磁化方向傾斜的磁化方向以及具有通過一定間隔彼此相對、彼此相反極性的磁極；以及兩對圓筒，由鐵磁材料構成并分別同軸雙重地分隔所述這對永磁體的內部。
2.如權利要求1所述的磁體系統(tǒng)，其特征在于，所述兩對環(huán)中每個的磁化方向的傾斜是使磁通以離開中心軸的方向投射的傾斜。
3.如權利要求2所述的磁體系統(tǒng)，其特征在于，所述兩對環(huán)以這樣的方式彼此相對位于外側的環(huán)比位于內側的環(huán)間隔短。
4.如權利要求1至3中任一項所述的磁體系統(tǒng)，其特征在于，所述兩對圓筒以這樣的方式形成位于外側的圓筒比位于內側的圓筒厚。
5.如權利要求1至4中任一項所述的磁體系統(tǒng)，其特征在于，所述兩對環(huán)以這樣的方式形成位于內側的環(huán)的內徑比攝影區(qū)的直徑大，以及所述兩對圓筒以這樣的方式形成位于外側的圓筒的外徑比所述攝影區(qū)的直徑小。
6.一種MRI系統(tǒng)，它根據(jù)通過磁體系統(tǒng)拾取的磁共振信號重構圖像，所述磁體系統(tǒng)具有帶通過一定間隔彼此相對的、彼此相反極性的磁極的一對平行盤狀永磁體，以及還具有梯度磁場線圈和RF線圈，其中所述磁體系統(tǒng)包括由永磁體構成并且分別同軸雙重設置在所述這對永磁體的極面上的兩對環(huán)，所述兩對環(huán)中的每個具有相對于所述這對永磁體的磁化方向傾斜的磁化方向以及具有通過一定間隔彼此相對、彼此相反極性的磁極；以及兩對圓筒，由鐵磁材料構成并分別同軸雙重地分隔所述這對永磁體的內部。
7.如權利要求6所述的MRI系統(tǒng)，其特征在于，所述兩對環(huán)中每個的磁化方向的傾斜是使磁通以離開中心軸的方向投射的傾斜。
8.如權利要求6或7所述的MRI系統(tǒng)，其特征在于，所述兩對環(huán)以這樣的方式彼此相對位于外側的環(huán)比位于內側的環(huán)間隔短。
9.如權利要求6至8中任一項所述的MRI系統(tǒng)，其特征在于，所述兩對圓筒以這樣的方式形成位于外側的圓筒比位于內側的圓筒厚。
10.如權利要求6至9中任一項所述的MRI系統(tǒng)，其特征在于，所述兩對環(huán)以這樣的方式形成位于內側的環(huán)的內徑比攝影區(qū)的直徑大，以及所述兩對圓筒以這樣的方式形成位于外側的圓筒的外徑比所述攝影區(qū)的直徑小。
全文摘要
目的在于提供一種能夠利用永磁體形成中間磁場的磁體系統(tǒng)，該磁體系統(tǒng)具有帶通過一定間隔彼此相對的、彼此相反極性的磁極的一對平行盤狀永磁體，還包括由永磁體構成并分別同軸雙重設置在這對永磁體的極面上的兩對環(huán)，兩對環(huán)中的每個具有相對于這對永磁體的磁化方向傾斜的磁化方向以及具有通過一定間隔彼此相對、彼此相反極性的磁極；以及兩對圓筒，由鐵磁材料構成并分別同軸雙重地分隔這對永磁體的內部。
文檔編號A61B5/055GK1830383SQ20051005509
公開日2006年9月13日 申請日期2005年3月9日 優(yōu)先權日2005年3月9日
發(fā)明者譚鳳順 申請人:Ge醫(yī)療系統(tǒng)環(huán)球技術有限公司