背景技術(shù)：

磁共振成像(mri)為許多應(yīng)用提供了重要的成像模態(tài)，并且廣泛用于臨床和研究環(huán)境中以產(chǎn)生人體內(nèi)部的圖像。作為一般性的，mri基于檢測(cè)磁共振(mr)信號(hào)，其是響應(yīng)于由施加的電磁場(chǎng)導(dǎo)致的狀態(tài)變化而由原子發(fā)射的電磁波。例如，核磁共振(nmr)技術(shù)包括在被成像的物體中的原子的核自旋的重新對(duì)準(zhǔn)或弛豫時(shí)檢測(cè)從激發(fā)的原子的核發(fā)射的mr信號(hào)(例如，人體組織中的原子)?？梢詫?duì)檢測(cè)的mr信號(hào)進(jìn)行處理以產(chǎn)生圖像，在醫(yī)學(xué)應(yīng)用的環(huán)境中，允許對(duì)用于診斷、治療和/或研究目的的體內(nèi)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和/或生物過程進(jìn)行研究。

mri由于產(chǎn)生具有相對(duì)高分辨率和對(duì)比度的非侵入性圖像的能力而不具有其他模態(tài)的安全性問題(例如，不需要使受試者暴露于諸如x射線的電離輻射，或者將放射性物質(zhì)引入身體)，因此提供了用于生物成像的有吸引力的成像模態(tài)。另外，mri特別適合于提供軟組織對(duì)比度，其可以用于對(duì)其他成像模態(tài)不能令人滿意地成像的主題進(jìn)行成像。此外，mr技術(shù)能夠捕捉關(guān)于其他模態(tài)不能獲取的結(jié)構(gòu)和/或生物過程的信息。然而，常規(guī)mri技術(shù)存在許多缺點(diǎn)，對(duì)于給定的成像應(yīng)用，可能包括設(shè)備的相對(duì)高的成本、有限的可用性(例如，獲得對(duì)臨床mri掃描儀的訪問的困難和費(fèi)用)、圖像獲取過程的長(zhǎng)度等。

臨床mri的趨勢(shì)是增加mri掃描儀的場(chǎng)強(qiáng)，以改進(jìn)掃描時(shí)間、圖像分辨率和圖像對(duì)比度中的一個(gè)或更多個(gè)，這又提高了mri成像的成本。絕大多數(shù)安裝的mri掃描儀利用至少1.5或3特斯拉(t)操作，這指的是掃描儀的主磁場(chǎng)b0的場(chǎng)強(qiáng)。臨床mri掃描儀的粗略成本估計(jì)大約為每特斯拉一百萬美元，這甚至不考慮操作這種mri掃描儀所涉及的實(shí)質(zhì)性操作、服務(wù)和維護(hù)成本。

另外，常規(guī)的高場(chǎng)mri系統(tǒng)通常需要大的超導(dǎo)磁體和相關(guān)聯(lián)的電子器件，以生成對(duì)象(例如，患者)在其中成像的強(qiáng)均勻靜態(tài)磁場(chǎng)(b0)。超導(dǎo)磁體還需要低溫設(shè)備來保持導(dǎo)體處于超導(dǎo)狀態(tài)。這種系統(tǒng)的尺寸是相當(dāng)大的，其中典型的mri裝置包括用于磁性部件、電子器件、熱管理系統(tǒng)和控制臺(tái)區(qū)域的多個(gè)空間，控制臺(tái)區(qū)域包括用于隔離mri系統(tǒng)的磁性部件的特別屏蔽的空間。mri系統(tǒng)的尺寸和費(fèi)用通常限制它們?cè)谝韵略O(shè)施的使用，如具有充足的空間和資源來購買和維護(hù)它們的醫(yī)院和學(xué)術(shù)研究中心。高場(chǎng)mri系統(tǒng)的高成本和大空間需求導(dǎo)致mri掃描儀的可用性有限。因此，經(jīng)常存在以下臨床情況，mri掃描將是有益的，但是由于上述限制并且如下面進(jìn)一步詳細(xì)討論的那樣是不切實(shí)際的或不可行的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

通常使用電磁體并且通常僅使用電磁體來生成用于磁共振成像的主磁場(chǎng)b0。然而，電磁體需要電力來操作電磁體以產(chǎn)生磁場(chǎng)。發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，生成它們自己的磁場(chǎng)的永磁體可以用于幫助產(chǎn)生一個(gè)或更多個(gè)磁場(chǎng)，例如用于低場(chǎng)mri系統(tǒng)的b0場(chǎng)，以增加場(chǎng)強(qiáng)以及/或者改進(jìn)b0場(chǎng)的均勻性。

在這點(diǎn)上，一些實(shí)施方式包括在低場(chǎng)mri系統(tǒng)中使用的磁系統(tǒng)，所述磁系統(tǒng)包括：至少一個(gè)電磁體，其被配置成在操作時(shí)生成有助于低場(chǎng)mri系統(tǒng)的b0場(chǎng)的磁場(chǎng)；以及至少一個(gè)永磁體，用于產(chǎn)生有助于b0場(chǎng)的磁場(chǎng)。

一些實(shí)施方式包括提供適合于低場(chǎng)磁共振成像的b0場(chǎng)的方法，所述方法包括：對(duì)至少一個(gè)電磁體進(jìn)行操作以生成有助于b0場(chǎng)的磁場(chǎng)；以及使用至少一個(gè)永磁體以產(chǎn)生有助于b0場(chǎng)的磁場(chǎng)。

附圖說明

將參照以下附圖描述所公開的技術(shù)的各個(gè)方面和實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)理解的是，附圖不一定按比例繪制。

圖1a是使用雙平面磁體配置的低場(chǎng)mri系統(tǒng)的示意圖；

圖1b至圖1d示出了根據(jù)一些實(shí)施方式的利用電磁體和永磁體的磁體；

圖2a和圖2b示出了根據(jù)一些實(shí)施方式的用于低場(chǎng)mri系統(tǒng)的鐵磁軛；

圖3示出了根據(jù)一些實(shí)施方式的與低場(chǎng)mri系統(tǒng)一起使用的可替選鐵磁軛；

圖4示出了根據(jù)一些實(shí)施方式的通過與低場(chǎng)mri系統(tǒng)一起使用的c形鐵磁軛的截面；

圖5示出了根據(jù)一些實(shí)施方式的通過包括電磁線圈的鐵磁增強(qiáng)裝置的截面；

圖6示出了根據(jù)一些實(shí)施方式的通過包括墊片環(huán)的鐵磁增強(qiáng)裝置的截面；

圖7示出了根據(jù)一些實(shí)施方式的通過包括墊片材料的鐵磁增強(qiáng)裝置的截面；

圖8示出了根據(jù)一些實(shí)施方式的通過包括極板的鐵磁增強(qiáng)裝置的截面；

圖9a以折疊構(gòu)造示出了根據(jù)一些實(shí)施方式的包括鐵磁部件的可轉(zhuǎn)換低場(chǎng)mri系統(tǒng)的示例；

圖9b以延伸構(gòu)造示出了根據(jù)一些實(shí)施方式的圖9a的可轉(zhuǎn)換低場(chǎng)mri系統(tǒng)；以及

圖9c用磁性部件的分解圖示出了根據(jù)一些實(shí)施方式的圖9a的可轉(zhuǎn)換低場(chǎng)mri系統(tǒng)。

具體實(shí)施方式

mri掃描儀市場(chǎng)絕大多數(shù)由高場(chǎng)系統(tǒng)主導(dǎo)，并且專門用于醫(yī)學(xué)或臨床mri應(yīng)用。如上所述，醫(yī)學(xué)成像的一般趨勢(shì)是產(chǎn)生具有越來越大的場(chǎng)強(qiáng)的mri掃描儀，絕大多數(shù)臨床mri掃描儀以1.5t或3t進(jìn)行操作，在研究環(huán)境中使用7t和9t的更高場(chǎng)強(qiáng)。如本文所使用的，“高場(chǎng)”通常指目前在臨床環(huán)境中使用的mri系統(tǒng)，更具體地，指以1.5t或以上的主磁場(chǎng)(即b0場(chǎng))操作的mri系統(tǒng)，盡管在0.5t與1.5t之間操作的臨床系統(tǒng)通常也被認(rèn)為是“高場(chǎng)”。相比之下，“低場(chǎng)”通常指的是以小于或等于約0.2t的b0場(chǎng)操作的mri系統(tǒng)。

與低場(chǎng)系統(tǒng)相比，高場(chǎng)mri系統(tǒng)的吸引力包括提高的分辨率和/或減少的掃描時(shí)間，從而促進(jìn)了對(duì)用于臨床和醫(yī)學(xué)mri應(yīng)用的越來越高場(chǎng)強(qiáng)的推動(dòng)。然而，如上所述，增加mri系統(tǒng)的場(chǎng)強(qiáng)產(chǎn)生越來越昂貴和復(fù)雜的mri掃描儀，因此限制了可用性并阻礙它們用作通用目的和/或一般可用的成像解決方案。如上所述，對(duì)高場(chǎng)mri的高成本的影響因素是昂貴的超導(dǎo)線和將線保持在超導(dǎo)狀態(tài)所需的低溫冷卻系統(tǒng)。例如，用于高場(chǎng)mri系統(tǒng)的b0磁體經(jīng)常使用超導(dǎo)線，超導(dǎo)線本身不僅昂貴，而且需要昂貴和復(fù)雜的低溫設(shè)備來維持超導(dǎo)狀態(tài)。

在用于非成像研究目的和狹窄且特異性對(duì)比度增強(qiáng)的成像應(yīng)用的有限背景中已經(jīng)探索了低場(chǎng)mr，但是傳統(tǒng)上認(rèn)為低場(chǎng)mr不適合于產(chǎn)生臨床有用的圖像。例如，分辨率、對(duì)比度和/或圖像采集時(shí)間通常不被認(rèn)為適合于臨床目的，例如但不限于組織分化、血流或灌注成像、擴(kuò)散加權(quán)(dw)或擴(kuò)散張量(dt)成像、功能mri(fmri)等。

發(fā)明人已經(jīng)開發(fā)了用于生產(chǎn)改進(jìn)質(zhì)量的便攜式和/或低成本低場(chǎng)mri系統(tǒng)的技術(shù)，其可以改進(jìn)mri技術(shù)除在醫(yī)院和研究設(shè)施處的大型mri裝置之外的各種環(huán)境中的大規(guī)模部署性。發(fā)明人的貢獻(xiàn)的一些方面源自他們的認(rèn)識(shí)：影響高場(chǎng)和低場(chǎng)mri二者的成本和復(fù)雜性的重要因素是產(chǎn)生mr信號(hào)所需的磁性部件，其可用于成像應(yīng)用以及需要操作磁性部件的電力電子器件。

簡(jiǎn)而言之，mri涉及將待成像的對(duì)象(例如，患者的全部或一部分)置于靜態(tài)的、均勻的磁場(chǎng)b0中，以在b0場(chǎng)的方向上對(duì)準(zhǔn)原子的原子自旋。對(duì)于高場(chǎng)mri系統(tǒng)，通常需要由超導(dǎo)線的線圈制成的超導(dǎo)磁體，以在高場(chǎng)mri中采用的場(chǎng)強(qiáng)下實(shí)現(xiàn)b0的均勻性。不僅超導(dǎo)磁體本身是昂貴的，而且它們通常在操作期間需要低溫冷卻，從而增加了高場(chǎng)mri掃描儀的成本和復(fù)雜性。除了b0磁性部件之外，還提供梯度線圈以對(duì)來自對(duì)象的mr信號(hào)進(jìn)行空間編碼，并且提供發(fā)射和接收線圈以在與磁場(chǎng)b0的場(chǎng)強(qiáng)相關(guān)的頻率處生成磁場(chǎng)b1，以引起原子自旋從而分別改變?nèi)∠虿⑶以谠幼孕c磁場(chǎng)b0重新對(duì)準(zhǔn)時(shí)檢測(cè)從對(duì)象發(fā)射的mr信號(hào)。在高場(chǎng)強(qiáng)和相關(guān)聯(lián)的高頻下，這些磁性部件也相對(duì)復(fù)雜和昂貴。

發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，低場(chǎng)mri系統(tǒng)不需要昂貴的超導(dǎo)磁體和/或相關(guān)聯(lián)的低溫冷卻系統(tǒng)，并且減小的場(chǎng)強(qiáng)可以有助于降低系統(tǒng)中其他磁性部件的復(fù)雜性和/或成本。在2015年9月4日提交的、代理人案卷號(hào)為o0354.70004us01的題為“thermalmanagementmethodsandapparatus”的共同美國專利申請(qǐng)中描述了利用電磁體的低場(chǎng)mri系統(tǒng)的一些示例，該專利申請(qǐng)通過引用整體并入本文。

然而，電磁體需要電源以提供必要的電流來操作相應(yīng)的電磁體。例如，需要相對(duì)穩(wěn)定的電源以用適當(dāng)?shù)碾娏鱽眚?qū)動(dòng)b0線圈，以產(chǎn)生具有足夠均勻性的b0場(chǎng)，并且需要梯度放大器以根據(jù)所需特性來操作梯度線圈。低場(chǎng)mri系統(tǒng)的功率電子器件對(duì)系統(tǒng)的成本有很大貢獻(xiàn)，無論是從電力消耗的角度還是由于部件本身的成本，使得系統(tǒng)在較高的場(chǎng)強(qiáng)下成本增加。

此外，由于電力需求隨著場(chǎng)強(qiáng)而增加，熱管理系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性也隨之增加，需要所述熱管理系統(tǒng)將熱量從系統(tǒng)的部件轉(zhuǎn)移離開。例如，低場(chǎng)mri系統(tǒng)的磁性部件通常不使用超導(dǎo)材料，而是通常采用更傳統(tǒng)的在操作時(shí)產(chǎn)生熱量的導(dǎo)電材料(例如銅、鋁等)，使得通常需要熱管理來耗散由mri系統(tǒng)(例如，系統(tǒng)的磁性部件)生成的熱。因?yàn)閎0場(chǎng)強(qiáng)在低場(chǎng)范圍內(nèi)增加，所以熱管理的成本和復(fù)雜性也增加。因此，從功率電子和熱管理的角度兩方面來看，低場(chǎng)mri系統(tǒng)的電力需求在低場(chǎng)mri系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性方面發(fā)揮了實(shí)質(zhì)性的作用，并且可能限制低場(chǎng)mri系統(tǒng)所能達(dá)到的場(chǎng)強(qiáng)。

發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，永磁體可以用于輔助低場(chǎng)mri系統(tǒng)的一個(gè)或更多個(gè)磁場(chǎng)的產(chǎn)生。永磁體是指產(chǎn)生其自身的持續(xù)磁場(chǎng)的任何對(duì)象?？梢员淮呕牟牧显诒疚闹斜环Q為鐵磁性的，并且作為非限制性示例包括鐵、鎳、鈷、其合金等。由于永磁體不需要電源來生成磁場(chǎng)，所以一個(gè)或更多個(gè)永磁體可用于貢獻(xiàn)磁場(chǎng)，而不增加系統(tǒng)的電力需求。因此，使用永磁體來貢獻(xiàn)例如b0場(chǎng)，可以以降低的電力需求來產(chǎn)生期望強(qiáng)度的b0場(chǎng)(例如，小于或等于約10mt、20mt、0.1t、0.2t等的b0場(chǎng))。

另外，因?yàn)殍F磁材料可以用于產(chǎn)生較高的b0場(chǎng)而不相應(yīng)地增加電力需求，所以使用永磁體可以促進(jìn)具有較高b0場(chǎng)的低場(chǎng)mri系統(tǒng)的構(gòu)造，而不增加電力需求，具有用超過0.2t的b0場(chǎng)(例如，大于或等于0.2t并且小于或等于0.3t，或低于0.5t的潛在較高的場(chǎng)強(qiáng))來操作低場(chǎng)mri系統(tǒng)的潛力。根據(jù)一些實(shí)施方式，至少一個(gè)電磁體和至少一個(gè)永磁體用于至少部分地生成用于低場(chǎng)mri系統(tǒng)的b0場(chǎng)。

本發(fā)明人進(jìn)一步理解的是，永磁體可以用于改進(jìn)用于mri的b0場(chǎng)的均勻性。具體地，一個(gè)或更多個(gè)永磁體可以被定尺寸、成形和/或布置在使得它們貢獻(xiàn)的磁場(chǎng)支持改進(jìn)的均勻性的位置處。因此，永磁體可以用于不僅有助于場(chǎng)強(qiáng)，而且還有助于b0的場(chǎng)均勻性，其被產(chǎn)生用于例如低場(chǎng)mri。

下面是與用于低場(chǎng)磁共振應(yīng)用的包括低場(chǎng)mri和在這種系統(tǒng)中使用鐵磁材料的方法和裝置的實(shí)施方式和相關(guān)的各種概念的更詳細(xì)的描述。應(yīng)當(dāng)理解的是，本文所描述的各個(gè)方面可以以多種方式中的任何方式來實(shí)現(xiàn)。本文提供了特定實(shí)現(xiàn)的示例僅用于說明的目的。另外，以下實(shí)施方式中描述的各個(gè)方面可以單獨(dú)使用或以任意組合使用，并且不限于本文明確描述的組合。

如上所述，低場(chǎng)mri系統(tǒng)可以解決與高場(chǎng)mri系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或更多個(gè)問題。例如，可以在不使用超導(dǎo)磁體并且因此不需要將b0磁體保持在超導(dǎo)狀態(tài)所需的相關(guān)低溫冷卻裝置的情況下實(shí)現(xiàn)示例性低場(chǎng)mri系統(tǒng)，從而顯著降低所得mri系統(tǒng)的成本、復(fù)雜性和尺寸。為了產(chǎn)生具有適合于高場(chǎng)mri的磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)均勻性的b0場(chǎng)，使用由超導(dǎo)材料形成的螺線管線圈，其中生成的b0場(chǎng)在通過螺線管的中心的軸線的方向上。因此，對(duì)患者進(jìn)行成像需要將患者置于螺線管線圈內(nèi)部。雖然螺線管線圈特別適合于在高場(chǎng)強(qiáng)下產(chǎn)生均勻場(chǎng)，但是該幾何形狀不僅增加了設(shè)備的尺寸，而且需要將患者置入待成像的圓柱形孔中。因此，這種幾何形狀可能不適合患有幽閉恐懼癥的患者，并且可能不能容納較大的患者。因此，通常產(chǎn)生用于高場(chǎng)mri的合適的b0磁體所需的的螺線管線圈幾何形狀還具有防止高場(chǎng)mri成為實(shí)用且可用的通用成像器的限制。

圖1a示意性地示出了雙平面電磁體，其被配置成至少部分地產(chǎn)生適于低場(chǎng)mri成像的b0場(chǎng)的一部分。雙平面電磁體包括兩個(gè)外部線圈110a和110b以及兩個(gè)內(nèi)部線圈112a和112b。當(dāng)向線圈施加適當(dāng)?shù)碾娏鲿r(shí)，沿箭頭所示的方向生成磁場(chǎng)，以產(chǎn)生在線圈之間具有視場(chǎng)的b0場(chǎng)，當(dāng)被適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)和構(gòu)造時(shí)，可以適用于低場(chǎng)mri。術(shù)語“線圈”在本文中用于指具有傳導(dǎo)電流以產(chǎn)生磁場(chǎng)的至少一個(gè)“匝”的任意幾何形狀的任何導(dǎo)體或?qū)w的組合，從而形成電磁體。

應(yīng)當(dāng)理解的是，圖1a中所示的雙平面幾何形狀由于難以獲得用于高場(chǎng)mri的足夠均勻性的b0場(chǎng)而通常不適合于高場(chǎng)mri。圖1a所示的雙平面b0磁體提供了通常開放的幾何形狀，從而利于其用于患有幽閉恐懼癥的患者，并且可以拒絕用常規(guī)高場(chǎng)螺線管線圈幾何形狀成像。此外，由于其開放設(shè)計(jì)，并且在低場(chǎng)強(qiáng)和均勻性要求的通常較大的視場(chǎng)的一些情況下，雙平面設(shè)計(jì)可以便于較大的患者使用。

圖1a所示的雙平面b0磁體提供了與可以用于高場(chǎng)mri的磁體相比具有較少復(fù)雜性和較低成本的b0磁體。發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，圖1a中的磁體的各方面可以在使用層壓技術(shù)來制造用于低場(chǎng)mri中的b0磁體或其一部分時(shí)進(jìn)行改進(jìn)。在2015年9月4日提交的、代理人案卷號(hào)為o0354.70004us01的題為“l(fā)owfieldmagneticresonanceimagingmethodsandapparatus”的共同美國專利申請(qǐng)中描述了利用層壓技術(shù)的合適的層壓技術(shù)和系統(tǒng)，其通過引用整體并入本文。作為一個(gè)示例，層壓技術(shù)可以用于產(chǎn)生替代內(nèi)部線圈112a和112b以產(chǎn)生用于低場(chǎng)mri的期望b0場(chǎng)的b0磁體。在上述并入的共同申請(qǐng)中描述了這種混合技術(shù)的示例并且在下面進(jìn)一步詳細(xì)討論。

在其他實(shí)施方式中，層壓技術(shù)可用于完整地實(shí)現(xiàn)b0磁體。例如，根據(jù)一些實(shí)施方式，層壓板包括至少一個(gè)導(dǎo)電層，其被圖案化以形成能夠產(chǎn)生或有助于適合于低場(chǎng)mri的b0磁場(chǎng)的一個(gè)或更多個(gè)b0線圈或一個(gè)或更多個(gè)b0線圈的一部分。例如，層壓板可以包括多個(gè)同心線圈，以形成圖1a所示的成對(duì)的雙平面b0線圈的一個(gè)“側(cè)”。第二層壓板可以類似地構(gòu)造成在雙平面設(shè)計(jì)中包括用于視場(chǎng)的另一“側(cè)”的b0線圈。以這種方式，可以使用層壓板技術(shù)來構(gòu)造用于產(chǎn)生用于低場(chǎng)mri系統(tǒng)的b0場(chǎng)的磁性部件。

圖1a還示意性地示出了一對(duì)平面梯度線圈組120a、120b以生成磁場(chǎng)，以便于對(duì)所示的低場(chǎng)mri系統(tǒng)的部分進(jìn)行相位和頻率編碼。如上所述，mri系統(tǒng)通過使用梯度線圈以已知方式系統(tǒng)地改變b0場(chǎng)來編碼接收的mr信號(hào)，以便將接收的mr信號(hào)的空間位置編碼為頻率或相位的函數(shù)。例如，梯度線圈可以被配置成作為沿著特定方向的空間位置的線性函數(shù)而改變頻率或相位，但是也可以通過使用非線性梯度線圈來提供更復(fù)雜的空間編碼配置。例如，第一梯度線圈可以被配置成在第一(x)方向上選擇性地改變b0場(chǎng)以在該方向上執(zhí)行頻率編碼，第二梯度線圈可以被配置成在基本上正交于第一方向的第二(y)方向上選擇性地改變b0場(chǎng)以執(zhí)行相位編碼，而第三梯度線圈可以被配置成在基本上正交于第一方向和第二方向的第三(z)方向上選擇性地改變b0場(chǎng)以使得能夠針對(duì)體積成像應(yīng)用進(jìn)行切片選擇。

梯度線圈被設(shè)計(jì)成與特定b0磁性部件(例如，如圖1a所示的一個(gè)或更多個(gè)b0線圈)一起操作，并且為了令人滿意地操作，通常需要相對(duì)精確的制造和隨后與b0磁性部件的對(duì)準(zhǔn)。發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，使用層壓技術(shù)來制造一個(gè)或更多個(gè)梯度線圈(或其一部分)可以促進(jìn)用于制造低場(chǎng)mri系統(tǒng)的磁性部件的更簡(jiǎn)單、更具成本效益的方法。

根據(jù)一些實(shí)施方式，層壓板包括至少一個(gè)導(dǎo)電層，其被圖案化以形成一個(gè)或更多個(gè)梯度線圈或一個(gè)或更多個(gè)梯度線圈的一部分，其能夠產(chǎn)生或有助于適于提供當(dāng)在低場(chǎng)mri設(shè)備中操作時(shí)檢測(cè)的mr信號(hào)的空間編碼的磁場(chǎng)。例如，層壓板可以包括一個(gè)或更多個(gè)導(dǎo)電層，其被圖案化以形成一個(gè)或更多個(gè)x梯度線圈(或其一部分)、一個(gè)或更多個(gè)y梯度線圈(或其一部分)和/或一個(gè)或更多個(gè)z梯度線圈(或其一部分)。形成一個(gè)或更多個(gè)梯度線圈(或其一部分)的層壓板可以與對(duì)應(yīng)的b0磁性部件隔開，或者可以形成在同一層壓板的一個(gè)或更多個(gè)層中。關(guān)于后者，一個(gè)或更多個(gè)梯度線圈可以由與一個(gè)或更多個(gè)b0線圈(或其一部分)共享(但是電隔離)的導(dǎo)電層形成，或者可以形成在與一個(gè)或更多個(gè)b0線圈(或其一部分)隔開的一個(gè)或更多個(gè)導(dǎo)電層中。將一個(gè)或更多個(gè)梯度線圈(或其一部分)與一個(gè)或更多個(gè)b0線圈(或其一部分)集成在層壓板中可以有助于以更簡(jiǎn)單更靈活的方法來設(shè)計(jì)和制造用于低場(chǎng)mri的磁性部件，下面討論其另一方面。

低場(chǎng)mri系統(tǒng)還可以包括另外的磁性部件，例如一個(gè)或更多個(gè)勻場(chǎng)線圈，其被布置成生成支持系統(tǒng)的磁場(chǎng)，例如增加b0場(chǎng)的強(qiáng)度以及/或者提高b0場(chǎng)的均勻性，抵消例如由梯度線圈的操作引起的有害場(chǎng)效應(yīng)，被成像的對(duì)象的負(fù)載效應(yīng)，或者以其他方式支持低場(chǎng)mri系統(tǒng)的磁性體。當(dāng)勻場(chǎng)線圈被操作以有助于mri系統(tǒng)的b0場(chǎng)(例如，有助于場(chǎng)強(qiáng)以及/或者改進(jìn)均勻性)時(shí)，勻場(chǎng)線圈用作系統(tǒng)的b0線圈，并且應(yīng)當(dāng)被理解為如此。在一些實(shí)施方式中，一個(gè)或更多個(gè)勻場(chǎng)線圈可以獨(dú)立于系統(tǒng)的其他b0線圈進(jìn)行操作，如下面進(jìn)一步詳細(xì)討論的。

此外，低場(chǎng)mri系統(tǒng)還可以包括屏蔽部件，其被布置為抑制環(huán)境中和/或部件之間的不期望的電磁輻射。發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，可以利用層壓技術(shù)通過以下操作來制造這種部件(例如一個(gè)或更多個(gè)勻場(chǎng)線圈(或其一部分)和/或一個(gè)或更多個(gè)屏蔽部件)：在分開的層壓板中形成這樣的部件，或者將這些部件集成在包含低場(chǎng)mri系統(tǒng)的其他磁性部件(或其一部分)中的任何一個(gè)或組合的層壓板中，如下面進(jìn)一步詳細(xì)討論的。

因此，用于產(chǎn)生執(zhí)行低場(chǎng)mri所需的一個(gè)或更多個(gè)磁場(chǎng)的電磁體可以利用常規(guī)技術(shù)(例如，纏繞線圈)來產(chǎn)生，可以利用層壓技術(shù)來制造，或者利用兩者的組合(例如，利用混合技術(shù))來提供。然而，如上所述，相對(duì)于功率電子器件的成本和復(fù)雜性和/或熱管理系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性而言，僅使用電磁體會(huì)有與系統(tǒng)的電力需求相關(guān)的限制。發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，使用永磁體可以解決與僅使用電磁體相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或更多個(gè)問題，如下面進(jìn)一步詳細(xì)討論的。

圖1b至圖1d示出了使用電磁體和永磁體兩者以至少部分地產(chǎn)生用于低場(chǎng)mri的b0場(chǎng)的雙平面磁體的構(gòu)造。應(yīng)當(dāng)理解的是，因?yàn)橛来朋w的用途不限于與電磁體的任何特定的類型或幾何形狀結(jié)合使用，所以永磁體也可以用在結(jié)合單面磁體或者結(jié)合螺線管磁體示出的任何結(jié)構(gòu)中。為了簡(jiǎn)化說明，圖1b至圖1d中所示的永磁體170示意性地示出為圓形磁體。然而，可以使用任意形狀的永磁體(例如矩形、圓柱形等)。另外，每個(gè)永磁體170可以是單個(gè)一體式磁體，或者可以包括以任何期望的方式在空間上分布的任意形狀和尺寸的多個(gè)磁體。此外，所示的構(gòu)造僅僅是示例性的，因?yàn)橐粋€(gè)或更多個(gè)永磁體可以以任意數(shù)目、構(gòu)造和幾何形狀使用，以促進(jìn)期望的b0場(chǎng)的產(chǎn)生，因?yàn)檫@些方面在這點(diǎn)上不受限制。

圖1b示出了包括電磁體110a和110b以及永磁體170a和170b的雙平面磁體。永磁體170a和170b相對(duì)于在電磁體之間形成的視場(chǎng)分別布置在電磁體110a和110b的上方和下方。永磁體提供有助于mri系統(tǒng)的b0場(chǎng)的持續(xù)磁場(chǎng)，從而使得能夠產(chǎn)生具有很少或沒有額外電力需求的增加強(qiáng)度的b0場(chǎng)，以及/或者使得能夠減少產(chǎn)生給定場(chǎng)強(qiáng)的b0場(chǎng)所需的電力需求。另外，永磁體可以被成形，以及/或者可以在空間上布置多個(gè)磁體，以便改進(jìn)b0場(chǎng)的均勻性。另外地或可替選地，永磁體可以設(shè)置在電磁體110a和110b之間，因?yàn)檫@些方面在這點(diǎn)上不受限制。如上所述，可以通過去除所示雙平面磁體的一個(gè)“側(cè)”(例如，通過去除電磁體110b和永磁體170b)來形成單面磁體。在該布置中，永磁體可以布置在電磁體110a的任一側(cè)上，或者布置在電磁體110a的兩側(cè)上。應(yīng)當(dāng)理解的是，可以使用另外的電磁體(例如，圖1a中所示的電磁體112a、112b)和/或另外的永磁體，因?yàn)檫@些方面在這點(diǎn)上不受限制。

圖1c示出了包括電磁體110a、110b和112a、112b以及永磁體170a’和170b’的雙平面磁體。永磁體170a’布置在電磁體110a和112a之間并且與電磁體110a和112a基本同心，而永磁體170b’布置在電磁體110b和112b之間并且與電磁體110b和112b基本同心。盡管永磁體170a’和170b’分別被示出為單個(gè)一體式磁體，但是磁體可以根據(jù)需要包括空間布置的任意數(shù)目的單獨(dú)磁體。圖1d示出了包括電磁體110a、110b和永磁體170a”、170b”的雙平面磁體。永磁體170a”包括：布置在電磁體110a外部并與電磁體110a大致同心的一個(gè)或更多個(gè)永磁體，以及布置在電磁體110a內(nèi)部并與電磁體110a大致同心的一個(gè)或更多個(gè)永磁體。類似地，永磁體170b”包括：布置在電磁體110b外部并與電磁體110b大致同心的一個(gè)或更多個(gè)永磁體，以及布置在電磁體110b內(nèi)部并與電磁體110b大致同心的一個(gè)或更多個(gè)永磁體。

應(yīng)當(dāng)理解的是，圖1b至圖1d中所示的任何配置可以單獨(dú)使用或以任意組合使用。例如，任何形狀或尺寸的一個(gè)或更多個(gè)永磁體可以相對(duì)于任意數(shù)目的電磁體同心地和/或非同心地布置，以至少部分地產(chǎn)生用于mri中的b0場(chǎng)，例如適用于低場(chǎng)mri的b0場(chǎng)?？梢赃x擇一個(gè)或更多個(gè)永磁體的形狀、尺寸和位置，以利于產(chǎn)生期望強(qiáng)度和/或均勻性的b0場(chǎng)，下面將進(jìn)一步詳細(xì)討論其一些另外的示例。還應(yīng)當(dāng)理解的是，圖1b至圖1d所示的構(gòu)造可以與本文所述的其他技術(shù)任意組合使用。

圖2a示意性地示出了與圖1a類似的雙平面磁體幾何形狀，其中，線圈110a和110b形成在與線圈連接的軛210內(nèi)。在沒有軛210的情況下，由線圈生成的磁通量的一半損失到周圍環(huán)境。軛210包括鐵磁材料(例如鐵)，其捕捉由該對(duì)線圈中的一個(gè)線圈產(chǎn)生的磁通量并將通量返回到該對(duì)線圈中的另一個(gè)線圈，從而針對(duì)提供給線圈的相同量的操作電流，在成對(duì)線圈之間的成像區(qū)域中的磁通密度增加了一倍。可以使用任意合適的鐵磁材料或鐵磁材料的組合，并且實(shí)施方式在這方面不受限制。圖2b示出了通過軛210的截面圖，其更清楚地示出了磁通量220是如何通過軛210從頂部線圈110a循環(huán)到底部線圈110b以增加該對(duì)線圈之間的通量密度的。

發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)和理解的是，由線圈中的一個(gè)線圈生成的磁通量可以被捕捉并且利用多個(gè)鐵磁結(jié)構(gòu)中的任何一個(gè)鐵磁結(jié)構(gòu)返回到另一線圈，并且形成圍繞線圈110a、110b的鐵磁盒的軛210僅僅是一個(gè)實(shí)現(xiàn)。下面更詳細(xì)地描述其他可替選實(shí)現(xiàn)的一些示例。不管所使用的鐵磁結(jié)構(gòu)的類型如何，需要在該對(duì)線圈中的一個(gè)線圈的外部與該對(duì)線圈中的另一個(gè)線圈的外部之間的完全連接，以使得磁通量能夠在鐵磁結(jié)構(gòu)中的閉合回路中循環(huán)。

圖3示出了可替選的鐵磁結(jié)構(gòu)310，其中，軛210已經(jīng)被多個(gè)鐵磁柱320替代，多個(gè)鐵磁柱320被布置為在該對(duì)b0線圈的頂部和底部線圈之間循環(huán)磁通量。柱320的使用改進(jìn)了對(duì)在低場(chǎng)mri掃描儀中被成像的患者的訪問。在一些實(shí)施方式中，柱可以是可移動(dòng)的，以進(jìn)一步改進(jìn)對(duì)正被成像的患者的訪問。根據(jù)一些實(shí)施方式，可以使用任意數(shù)目的柱320(包括僅兩個(gè)柱)來提供用于磁通量的返回路徑。另外，可以使用連接一對(duì)b0線圈的柱的任何布置，包括柱的不對(duì)稱定位。在一些實(shí)施方式中，不對(duì)稱布置的兩個(gè)柱用于為由線圈生成的磁通量提供返回路徑。

在圖2和圖3所示的實(shí)施方式中，磁通量通過鐵磁結(jié)構(gòu)的多個(gè)路徑(例如，軛210的多個(gè)側(cè)或多個(gè)柱320)返回。其他實(shí)施方式包括鐵磁結(jié)構(gòu)，其僅在結(jié)構(gòu)的一側(cè)上允許用于磁通量的返回路徑。在圖4中示出了根據(jù)一些實(shí)施方式的其中僅在雙平面磁體的一側(cè)上設(shè)置磁通量的返回路徑的鐵磁結(jié)構(gòu)的示例。圖4示出了c形鐵磁結(jié)構(gòu)410，其捕捉來自線圈110a的磁通量并將捕捉的通量通過結(jié)構(gòu)410傳輸?shù)骄€圈110b。鐵磁結(jié)構(gòu)410提供與軛210類似的磁通密度，并且由于結(jié)構(gòu)的一側(cè)開放而提供對(duì)被成像患者的更好的訪問。雖然與包括軛210的設(shè)計(jì)相比，c形鐵磁結(jié)構(gòu)410的使用會(huì)導(dǎo)致較不均勻的磁場(chǎng)，但是c形設(shè)計(jì)中的場(chǎng)的相對(duì)不均勻性可以以其他方式來適應(yīng)，包括但不限于使用其他電磁部件或鐵磁部件，下面將更詳細(xì)地討論。

根據(jù)一些實(shí)施方式，經(jīng)由一個(gè)或更多個(gè)鐵磁結(jié)構(gòu)返回磁通量的閉環(huán)路徑形成具有特定磁阻的磁路，基于所使用的鐵磁材料和與磁通量的返回路徑有關(guān)的鐵磁結(jié)構(gòu)的幾何形狀來確定所述特定磁阻。發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到并理解，如果通量的返回路徑具有較低的磁阻，則用于返回磁通量的鐵磁結(jié)構(gòu)將更有效地返回通量(例如，較少的通量損失到環(huán)境)。因此，一些實(shí)施方式減小了至少一個(gè)磁通量返回路徑的磁阻，以促進(jìn)磁通量沿著磁路中的路徑流動(dòng)。通過減小磁路返回路徑中的磁阻來提高通量返回的效率導(dǎo)致成像區(qū)域中的較高磁通密度。

如果鐵磁結(jié)構(gòu)中的鐵磁材料飽和，則磁路的磁阻增加。飽和度可能受幾個(gè)因素影響，包括但不限于所使用的鐵磁材料的類型和磁通量必須在材料中行進(jìn)的路徑。例如，當(dāng)通量必須在短距離上改變方向時(shí)，由于在轉(zhuǎn)彎時(shí)通量聚束而增加的通量密度可能發(fā)生飽和。在圖2b所示的軛210的90°拐角中示出了沿著返回路徑的通量聚束的示例。在一些實(shí)施方式中，鐵磁結(jié)構(gòu)的拐角500中的一個(gè)或更多個(gè)拐角可以為如圖5中所示的平滑(例如，傾斜的)，以減小鐵磁結(jié)構(gòu)的拐角處的磁阻，從而防止或減少這些點(diǎn)處的飽和。用于返回通量的鐵磁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可以以任意其他合適的方式修改，以減小磁路的磁阻，并且這些方面在這點(diǎn)上不受限制。

除了提供用于磁通量的返回路徑以增加線圈之間的視場(chǎng)內(nèi)的磁通密度之外，一些實(shí)施方式包括另外的鐵磁部件，以校正和/或控制由線圈產(chǎn)生的b0場(chǎng)的不均勻性。可以使用若干不同的技術(shù)來改進(jìn)b0場(chǎng)的均勻性，下面討論其示例。

如上所述，除了用于生成b0場(chǎng)的b0線圈之外，一些實(shí)施方式可以包括一個(gè)或更多個(gè)電磁勻場(chǎng)線圈。勻場(chǎng)線圈在被激活時(shí)允許調(diào)諧b0場(chǎng)以補(bǔ)償場(chǎng)的不均勻性。勻場(chǎng)線圈可以是靜態(tài)的或可以是動(dòng)態(tài)激活的(例如，響應(yīng)于來自計(jì)算機(jī)處理器的控制指令)，以在調(diào)諧場(chǎng)時(shí)提供另外的靈活性。在一些實(shí)施方式中，布置成利于產(chǎn)生期望磁場(chǎng)的勻場(chǎng)線圈被圖案化在層壓板的一個(gè)或更多個(gè)層上。圖5示出了第一層壓板510和第二層壓板512，每個(gè)層壓板包括在其上形成的一個(gè)或更多個(gè)勻場(chǎng)線圈。下面更詳細(xì)地描述勻場(chǎng)線圈形成在層壓板上的特定實(shí)現(xiàn)。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，用于實(shí)施方式的勻場(chǎng)線圈可以以任意其他合適的方式形成，包括但不限于線纏繞、帶纏繞以及使用任意合適形狀的電磁線圈。

根據(jù)一些實(shí)施方式，層壓板可以包括被圖案化以形成一個(gè)或更多個(gè)勻場(chǎng)線圈或一個(gè)或更多個(gè)勻場(chǎng)線圈的一部分的至少一個(gè)導(dǎo)電層，其被布置成產(chǎn)生或有助于磁場(chǎng)并且適于改進(jìn)由一個(gè)或更多個(gè)b0線圈生成的b0場(chǎng)的均勻性，以其他方式改進(jìn)給定視場(chǎng)內(nèi)的b0場(chǎng)以及/或者抵消負(fù)面影響b0場(chǎng)的其他磁場(chǎng)。對(duì)于包括具有至少一個(gè)b0線圈和至少一個(gè)勻場(chǎng)線圈的層壓板的實(shí)施方式，至少一個(gè)勻場(chǎng)線圈可以由與至少一個(gè)b0線圈(或其一部分)共享(但是電隔離)的導(dǎo)電層形成，或者可以形成在與至少一個(gè)b0線圈(或其一部分)隔開的一個(gè)或更多個(gè)導(dǎo)電層中。與以上討論的其他磁性部件一樣，利用層壓技術(shù)制造的勻場(chǎng)線圈可以與利用層壓技術(shù)(例如，通過將勻場(chǎng)線圈集成在共享的或單獨(dú)的層壓板中)制造的其他部件一起使用，或者與利用常規(guī)技術(shù)制造的作為低場(chǎng)mri系統(tǒng)的一部分的其他部件一起使用。

多個(gè)低場(chǎng)mri部件(或其一部分)可以形成在層壓板的單層(即單個(gè)層壓層)上。也就是說，多個(gè)磁性部件或多個(gè)磁性部件的一部分可以被圖案化在單個(gè)層壓層的同一導(dǎo)電層上。例如，層壓板的單個(gè)層壓層可以被圖案化以形成一個(gè)或更多個(gè)b0線圈的全部或一部分，以及用于調(diào)諧用于低場(chǎng)mri系統(tǒng)的b0場(chǎng)的均勻性的一個(gè)或更多個(gè)勻場(chǎng)線圈的全部或一部分。勻場(chǎng)線圈和b0線圈(或其一部分)可以共享形成在層壓層或勻場(chǎng)線圈上的至少一些導(dǎo)電元件，并且b0線圈(或其一部分)可以單獨(dú)形成在相同的層壓層上(即，彼此電隔離)。應(yīng)當(dāng)理解的是，根據(jù)特定設(shè)計(jì)，根據(jù)需要可以在一個(gè)或更多個(gè)共享的層壓層中類似地制造部件(或其一部分)的任意組合，因?yàn)檫@些方面在這點(diǎn)上不受限制。

應(yīng)當(dāng)理解的是，勻場(chǎng)線圈可以以任意方式和構(gòu)造來設(shè)置以有助于促進(jìn)產(chǎn)生期望強(qiáng)度和均勻性的b0場(chǎng)的磁場(chǎng)。例如，勻場(chǎng)線圈可以被圖案化在單層上或分布在多個(gè)層上，并且每個(gè)線圈可以被圖案化在單獨(dú)的層上，或者可以與一個(gè)或更多個(gè)其他部件(或其一部分)共享一個(gè)或更多個(gè)層。此外，具有任何期望的幾何形狀的任意數(shù)目的勻場(chǎng)線圈可以被制造在層壓板內(nèi)，因?yàn)檫@些方面在這點(diǎn)上不受限制。根據(jù)一些實(shí)施方式，一個(gè)或更多個(gè)勻場(chǎng)線圈被制造在與低場(chǎng)mri系統(tǒng)的其他磁性部件隔開的層壓板內(nèi)。根據(jù)一些實(shí)施方式，勻場(chǎng)線圈可以以不同的幾何形狀和/或位置設(shè)置，使得響應(yīng)于系統(tǒng)正在操作的給定環(huán)境可以選擇性地激活勻場(chǎng)線圈的不同組合。動(dòng)態(tài)選擇勻場(chǎng)線圈的組合以進(jìn)行操作的能力可有助于產(chǎn)生能夠以可運(yùn)輸或可車載方式部署的低場(chǎng)mri系統(tǒng)。

根據(jù)一些實(shí)施方式，一個(gè)或更多個(gè)層壓層可以包括無源磁部件，例如用磁性材料圖案化的一個(gè)或更多個(gè)層，以便于生成具有降低的電力需求的期望的b0場(chǎng)，或者使用在無需使用磁性材料的情況下所需的相同的電力需求來產(chǎn)生較高的b0場(chǎng)。例如，層壓板可以包括用亞鐵或其他磁性材料圖案化的一個(gè)或更多個(gè)層壓層，其被布置成形成有助于由一個(gè)或更多個(gè)b0線圈生成的磁場(chǎng)來實(shí)現(xiàn)期望的b0場(chǎng)的磁性部件。因?yàn)檫@樣的磁性材料產(chǎn)生和/或定制磁場(chǎng)而不需要電源提供電流來產(chǎn)生磁場(chǎng)，所以可以以降低的電力需求來產(chǎn)生期望的b0場(chǎng)，或者可以很少增加或不增加電力需求來產(chǎn)生增加強(qiáng)度的b0場(chǎng)。

形成在一個(gè)或更多個(gè)層壓層上的磁性部件可以包括具有相對(duì)高的磁導(dǎo)率(μ)的材料中的任何一種或其組合，以輔助產(chǎn)生和/或定制期望場(chǎng)強(qiáng)和/或均勻性的b0場(chǎng)。磁性部件可以由設(shè)置為板的一個(gè)或更多個(gè)圖案化層形成，或者以其他方式制造并結(jié)合在一個(gè)或更多個(gè)層壓層內(nèi)以產(chǎn)生期望的磁場(chǎng)。使用無源磁性部件可以降低產(chǎn)生給定b0場(chǎng)所需的電力需求。也就是說，因?yàn)槠谕腷0的一部分可以無源地產(chǎn)生(例如，不需要電源來操作部件)，所以可以減少有源磁部件(例如，一個(gè)或更多個(gè)期望的b0線圈)上的負(fù)擔(dān)。因此，一個(gè)或更多個(gè)b0線圈可以以減小的電流進(jìn)行操作，以與磁性部件組合地產(chǎn)生具有期望場(chǎng)強(qiáng)和/或均勻性的b0場(chǎng)。降低有源磁性部件的電力需求簡(jiǎn)化了驅(qū)動(dòng)磁性部件的功率電子設(shè)備的成本和復(fù)雜性，導(dǎo)致層壓板的熱輸出的相應(yīng)減小，并且還可以在產(chǎn)生所期望的強(qiáng)度和/或均勻性的b0場(chǎng)時(shí)以其他方式減輕有源磁性部件的約束。

如上所述，鐵磁材料可以用于產(chǎn)生磁場(chǎng)，而不需要電源。鐵磁材料可以結(jié)合到層壓板的一個(gè)或更多個(gè)層中，或者設(shè)置為用于增加b0場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)以及/或者改變b0場(chǎng)的均勻性的單獨(dú)部件。當(dāng)利用層壓技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)，使用磁性材料進(jìn)行圖案化的一個(gè)或更多個(gè)層可以被設(shè)置為無源墊片，以輔助產(chǎn)生期望的b0場(chǎng)?？梢砸匀我鈹?shù)目、布置和幾何形狀來設(shè)置無源墊片(例如永磁體)，并且可以將無源墊片圖案化在單個(gè)或多個(gè)層上，在單獨(dú)的層上或在與一個(gè)或更多個(gè)其他部件共享的層上，與提供無源墊片有關(guān)的方面不限于任何特定的構(gòu)造、幾何形狀或布置?？梢允褂糜扇魏纹谕麕缀涡螤畹拇判圆牧蠘?gòu)成的單獨(dú)的墊片元件來提供無源墊片。這樣的墊片元件可以通過在期望的位置處將元件附接到面板(例如，使用粘合劑或通過其他附接手段)而結(jié)合到層壓板中，以及/或者這種墊片元件可以在期望的位置處與層壓板隔開地布置，因?yàn)檫@些方面不限于將一個(gè)或更多個(gè)無源墊片結(jié)合到低場(chǎng)mri系統(tǒng)中的任何特定方式。

如上所述，鐵磁材料在一些實(shí)施方式中用作無源墊片，以通過將鐵磁材料結(jié)合到層壓板的一個(gè)或更多個(gè)層中來增加場(chǎng)強(qiáng)以及/或者改進(jìn)b0場(chǎng)的均勻性。鐵磁粉末、復(fù)合材料和/或微?；衔镆部捎糜诖龠M(jìn)或改變mri系統(tǒng)的磁場(chǎng)。另外地或可替選地，鐵磁材料可以形成在與層壓板隔開的部件中，以改變b0場(chǎng)的均勻性。以下更詳細(xì)地描述根據(jù)一些實(shí)施方式的以不同的構(gòu)造提供無源墊片材料的示例。

圖6示出了通過鐵磁結(jié)構(gòu)的截面，該鐵磁結(jié)構(gòu)包括布置在線圈110a、110b內(nèi)部以改進(jìn)b0場(chǎng)的均勻性的鐵磁材料的環(huán)610、612。鐵磁環(huán)610、612通過改變通量離開鐵磁材料的位置以及通量線離開鐵磁材料時(shí)的方向來改變場(chǎng)的均勻性。圖7示出了通過包括多個(gè)小鐵磁材料片710、712的鐵磁結(jié)構(gòu)的截面。鐵磁片710、712的尺寸、位置和/或形狀可以通過模擬、制造期間的測(cè)量或者以任意其他合適的方式確定。例如，鐵磁片710、712可以包括材料環(huán)、材料的小部分或者任意其他形狀的材料。

圖8示出了通過包括鐵磁極片810、812的另一鐵磁結(jié)構(gòu)的截面。如圖所示，極片810和812具有波浪形狀。然而，極片810、812可以具有任意合適的形狀，并且這些方面在這點(diǎn)上不受限制。極片810、812的形狀可以以任意合適的方式確定，包括但不限于，利用模擬或在制造期間進(jìn)行測(cè)量。在一些實(shí)施方式中，極片810、812是鐵磁材料(例如鋼)的機(jī)加工盤。極片810、812可以由鐵磁材料的實(shí)心件加工而成，或者可以包括鐵磁材料的多個(gè)層壓件，因?yàn)檫@些方面在這點(diǎn)上不受限制。

圖5至圖8中所示的鐵磁結(jié)構(gòu)包括改變由低場(chǎng)mri系統(tǒng)的磁性部件產(chǎn)生的不均勻b0場(chǎng)的鐵磁部件。雖然各個(gè)鐵磁部件被示為包括在單個(gè)附圖中，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，實(shí)施方式可以包括單個(gè)鐵磁部件或者電磁部件或鐵磁部件的任何組合，因?yàn)檫@些方面在這點(diǎn)上不受限制。另外，圖5至圖8中所示的鐵磁部件中的每一個(gè)示出為位于該對(duì)b0線圈中的兩個(gè)線圈之間。然而，在一些實(shí)施方式中，一個(gè)或更多個(gè)鐵磁部件可以位于該對(duì)線圈中的僅一個(gè)線圈之間，以及/或者不同的鐵磁部件可以位于該對(duì)線圈的兩個(gè)線圈之間，因?yàn)檫@些方面不被限制于包括在鐵磁結(jié)構(gòu)中的鐵磁部件的特定組合以及放置。

另外，如上所述，在圖5至圖8中的每一個(gè)圖中所示的鐵磁結(jié)構(gòu)被示為具有帶有斜角的軛，以提供用于使通量返回軛中的低磁阻路徑。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，被配置成捕捉和返回在該對(duì)b0線圈之間的磁通量的鐵磁結(jié)構(gòu)(包括但不限于圖3和圖4中所示的鐵磁結(jié)構(gòu))可以可替代地單獨(dú)使用或與圖5至圖8所示的鐵磁結(jié)構(gòu)的任何組合一起使用，因?yàn)檫@些方面不受限于所使用的鐵磁結(jié)構(gòu)和/或鐵磁部件的特定組合。

任意合適的鐵磁材料可以用于制造用于返回磁通量的鐵磁結(jié)構(gòu)以及/或者用于控制b0場(chǎng)的不均勻性的鐵磁部件。例如，可以使用特定等級(jí)的“電工鋼”或“磁鋼”?？梢允褂萌魏蔚燃?jí)的鋼，包括但不限于，低等級(jí)(例如1010)鋼、具有較低碳含量的較高等級(jí)(例如1005、1006)鋼或任何其他等級(jí)的鋼。通常使用這種等級(jí)的鋼，例如，用于在變壓器中返回磁通量。較高等級(jí)鋼雖然較昂貴，但由于其增加的飽和含量而提供了較輕的重量設(shè)計(jì)。根據(jù)一些實(shí)施方式，除鋼之外的材料也可以用作鐵磁材料。例如，在一些實(shí)施方式中，可以另外地或可替選地使用具有較好的可控磁性能和/或較高磁導(dǎo)率的較高等級(jí)的材料作為鐵磁材料。

在一些實(shí)施方式中，用于返回磁通量的鐵磁結(jié)構(gòu)和用于控制b0場(chǎng)的不均勻性的一個(gè)或更多個(gè)鐵磁部件可以由不同的鐵磁材料制成。例如，用于返回磁通量的軛可以由鐵制成，而用于控制b0場(chǎng)的不均勻性的極片可以由具有較好的可控磁性能和/或較高的磁飽和水平的較高等級(jí)的材料制成，以便能夠更準(zhǔn)確地調(diào)諧場(chǎng)。

用于返回磁通量的鐵磁結(jié)構(gòu)和用于控制b0場(chǎng)的不均勻性的一個(gè)或更多個(gè)鐵磁部件可以以任意合適的方式制造。在變壓器中使用的用于返回由于ac電流產(chǎn)生的通量的鐵磁結(jié)構(gòu)通常使用層壓結(jié)構(gòu)來降低電力損耗。因?yàn)榈蛨?chǎng)mri系統(tǒng)響應(yīng)于dc電流而生成磁通量，所以用于實(shí)施方式的一個(gè)或更多個(gè)鐵磁結(jié)構(gòu)的至少一部分可以被制造為實(shí)心(例如非層壓)的鐵磁材料件。為了便于制造，用于在b0線圈之間返回磁通量的鐵磁結(jié)構(gòu)可以分段制造，并利用任意合適的緊固技術(shù)緊固在一起，包括但不限于，使用定位銷、螺栓、接頭和焊縫。應(yīng)當(dāng)理解的是，一些緊固技術(shù)(例如焊接)可能改變鐵磁材料的磁性能，并且如果可能的話，限制這種緊固技術(shù)的使用可能有利于以減少磁場(chǎng)的均勻性的變化。

在一些實(shí)施方式中，一個(gè)或更多個(gè)鐵磁部件可以形成為鐵磁材料(例如鋼)的板的層壓結(jié)構(gòu)?？梢允褂萌我夂线m厚度的鐵磁材料板。例如，取決于實(shí)現(xiàn)的特定需求，可以使用非常薄的板到厚度為1英寸或更厚的板?？梢赃x擇在被配置成在線圈之間返回通量的鐵磁結(jié)構(gòu)中使用的鐵磁材料的厚度，以在不超過材料的飽和度的情況下實(shí)現(xiàn)如下截面，其足以包含由線圈生成的、在沒有鐵磁結(jié)構(gòu)的情況下會(huì)損失到環(huán)境中的大部分或所有通量。

雖然可以使用實(shí)心鐵磁結(jié)構(gòu)，但是層壓鐵磁結(jié)構(gòu)對(duì)于使用低場(chǎng)mri的應(yīng)用提供了一些益處，包括但不限于，在層壓件之間提供電隔離以減少在低場(chǎng)mri系統(tǒng)的操作期間在鐵磁材料中生成的渦流的能力。可以使用任意合適的技術(shù)制造層壓件，包括但不限于，沖壓、使用水射流技術(shù)以及使用計(jì)算機(jī)數(shù)控(cnc)系統(tǒng)。用于制造鐵磁部件的一個(gè)或更多個(gè)層壓件可以彼此不同，并且每個(gè)層壓件可以單獨(dú)切割和堆疊以形成任意形狀。

在使用實(shí)心(例如非層壓)的鐵磁材料來制造鐵磁部件的一些實(shí)施方式中，可以使用其他技術(shù)(例如分割)來減小在低場(chǎng)mri系統(tǒng)操作時(shí)在鐵磁材料中流動(dòng)的渦流的影響。在分割中，在實(shí)心材料中制造切口，以提供電隔離并減少渦流?？梢允褂萌我夂线m的切口布置來分割實(shí)心材料，并且這些方面在這點(diǎn)上不受限制。在一些實(shí)施方式中，層壓件和/或用于分割的切口被設(shè)計(jì)成：取決于由梯度線圈和/或任何其他切換磁場(chǎng)產(chǎn)生的鐵磁區(qū)域處的磁場(chǎng)圖案來消除特定類型的渦流。

在一些實(shí)施方式中，鐵磁結(jié)構(gòu)或部件中的一個(gè)或更多個(gè)被設(shè)計(jì)成具有不均勻的厚度以減小部件的重量。例如，取決于磁場(chǎng)在特定位置處是強(qiáng)還是弱，部件可以在不同位置處具有不同的厚度。對(duì)于包括軛以在b0線圈之間返回磁通量的實(shí)施方式，軛的重量可以大大有助于低場(chǎng)mri系統(tǒng)的總重量。為了減小該重量，可以去除具有較低磁場(chǎng)的軛的一部分，而具有較高磁場(chǎng)的軛的一部分可能需要使用較多的鐵磁材料來捕捉磁通量。

在一些實(shí)施方式中，用于在b0線圈之間返回磁通量的鐵磁結(jié)構(gòu)也可以用作b0線圈的支承結(jié)構(gòu)，從而減少對(duì)具有單獨(dú)支承結(jié)構(gòu)的需要，從而進(jìn)一步減小低場(chǎng)mri系統(tǒng)的重量。鐵磁結(jié)構(gòu)還可以用于其他功能，包括但不限于，用于電纜延伸的結(jié)構(gòu)、冷卻管或低場(chǎng)mri系統(tǒng)的其他部件。

在一些實(shí)施方式中，可以使用另外的支承結(jié)構(gòu)來為軛或用于返回磁通量的其他鐵磁結(jié)構(gòu)提供機(jī)械支承。例如，形成在鐵磁結(jié)構(gòu)的外部上的垂直支承件或其他結(jié)構(gòu)可以提供機(jī)械加強(qiáng)。另外的支承件還可以增加鐵磁結(jié)構(gòu)的通量返回能力，從而進(jìn)一步改進(jìn)b0場(chǎng)的均勻性。

在一些實(shí)施方式中，由于鐵磁結(jié)構(gòu)對(duì)rf信號(hào)的不透過性，用于返回磁通量的鐵磁結(jié)構(gòu)還可用于提供rf屏蔽。

本發(fā)明人進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到，以任何期望的布置或組合將磁性部件并入層壓板中的能力使得能夠?qū)崿F(xiàn)許多不同的幾何形狀(例如，不同的形狀和/或尺寸)，以利于開發(fā)針對(duì)特定mri應(yīng)用而定制的低場(chǎng)mri設(shè)備。此外，發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，使用層壓板生產(chǎn)磁體可以促進(jìn)制造相對(duì)低成本和/或可攜帶或以其他方式便攜式的低場(chǎng)mri系統(tǒng)。此外，以面板形式產(chǎn)生磁體使得能夠制造可折疊和/或可變形的mri磁性部件，這有利于便攜性/可攜帶性以及構(gòu)造專用于特定mri應(yīng)用的mri磁性體或便于對(duì)身體的特定部分進(jìn)行成像的能力，如下面進(jìn)一步詳細(xì)討論的。因此，使用如本文所述的層壓板生產(chǎn)mri磁性體(或其一部分)具有從根本上改變mri在醫(yī)療或臨床環(huán)境中可以如何使用以及徹底改革具有深遠(yuǎn)影響的mri行業(yè)的能力，大大擴(kuò)展了可以利用mri的環(huán)境和情況。

圖9a示出了根據(jù)一些實(shí)施方式的可以包括本文所描述的一個(gè)或更多個(gè)鐵磁增強(qiáng)結(jié)構(gòu)或部件的可轉(zhuǎn)換的低場(chǎng)mri系統(tǒng)980的示例。在圖9a中，可轉(zhuǎn)換系統(tǒng)具有折疊構(gòu)造，便于在不使用時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)輸或?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行儲(chǔ)存。可轉(zhuǎn)換系統(tǒng)980包括可滑動(dòng)床984，其被配置成支承人類患者并允許患者在殼體986a和殼體986b之間沿箭頭981的方向滑入和滑出成像區(qū)域。殼體986a和殼體986b容納用于可轉(zhuǎn)換系統(tǒng)900的磁性部件，如下面結(jié)合可轉(zhuǎn)換系統(tǒng)980的幾個(gè)視圖進(jìn)一步詳細(xì)討論的?？梢允褂萌我夂线m的技術(shù)或技術(shù)的組合來生產(chǎn)、制造和布置磁性部件。

殼體986a和殼體986b之間的分隔由圖9a中所示的作為支承柱的支承結(jié)構(gòu)940提供。在一些實(shí)施方式中，一個(gè)或更多個(gè)支承結(jié)構(gòu)940可以包括被配置成形成磁路的鐵磁材料，所述磁路為由包括在殼體986a、殼體986b中的磁性部件生成的磁通量提供返回路徑，如上所述?？商孢x地，可轉(zhuǎn)換系統(tǒng)980可以包括除了支承結(jié)構(gòu)940之外的一個(gè)或更多個(gè)鐵磁結(jié)構(gòu)，其提供用于返回通量的磁路，以改進(jìn)由容納在殼體986a和殼體986b中的磁性部件生成的b0場(chǎng)的均勻性。

圖9b示出了延伸的可轉(zhuǎn)換系統(tǒng)980并且具有在被置入在殼體986a和殼體986b間之前位于可滑動(dòng)床984上的待成像的患者。圖9c示出殼體986a和殼體986b的分解圖。如圖所示，每個(gè)殼體986a和殼體986b容納耦合到用于從磁性部件吸走熱量的熱管理部件的磁性部件。具體地，每個(gè)殼體986a和殼體986b包括在其中的b0線圈910a和910b、層壓板920(其在以面朝上布置的殼體986b內(nèi)可見)以及設(shè)置在b0線圈之間的熱部件930。在一些實(shí)施方式中，殼體986a和殼體986b可以另外包括鐵磁部件(其示例已在上面討論)，以改進(jìn)由b0線圈910a和910b生成的場(chǎng)的均勻性。任意合適數(shù)目、類型和/或布置的鐵磁部件可以包括在殼體986a和殼體986b中，并且這些方面在這點(diǎn)上不受限制。

由此已經(jīng)描述了本公開內(nèi)容中闡述的技術(shù)的若干方面和實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)理解的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易想到各種改變、修改和改進(jìn)。這樣的改變、修改和改進(jìn)旨在落入本文所描述的技術(shù)的精神和范圍內(nèi)。例如，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將容易地想到用于執(zhí)行功能和/或獲得結(jié)果和/或本文所描述的一個(gè)或更多個(gè)優(yōu)點(diǎn)的各種其他裝置和/或結(jié)構(gòu)，并且每個(gè)這樣的變型和/或修改被認(rèn)為在本文所述的實(shí)施方案的范圍內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到或僅使用常規(guī)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虼_定本文所述的具體實(shí)施方案的許多等同物。因此，應(yīng)當(dāng)理解的是，前述實(shí)施方式僅以示例的方式給出，并且在所附權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)，本發(fā)明實(shí)施方式可以以除了具體描述的方式之外的方式實(shí)施。此外，如果本文所述的特征、系統(tǒng)、制品、材料、套件和/或方法不相互矛盾，則這些特征、系統(tǒng)、制品、材料、套件和/或方法中的兩種或更多種的任意組合被包括在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)。

此外，如所描述的，一些方面可以被實(shí)現(xiàn)為一個(gè)或更多個(gè)方法。作為方法的一部分執(zhí)行的動(dòng)作可以以任意合適的方式排序。因此，可以構(gòu)造其中以不同于所示的順序執(zhí)行動(dòng)作的實(shí)施方式，其可以包括同時(shí)執(zhí)行一些動(dòng)作，即使在說明性實(shí)施方式中示出為順序動(dòng)作。

如本文定義和使用的，所有定義應(yīng)當(dāng)被理解為控制字典定義、通過引用并入的文獻(xiàn)中的定義和/或所定義術(shù)語的普通含義。

如本文在說明書和權(quán)利要求書中使用的，不定冠詞“一個(gè)”和“一種”應(yīng)當(dāng)被理解為是指“至少一個(gè)”，除非清楚地相反指出。

如本文在說明書和權(quán)利要求書中所使用的，短語“和/或”應(yīng)當(dāng)被理解為是指這樣連接的元件中的“任一個(gè)或兩個(gè)”，即在一些情況下連接地存在的元件，而在其他情況下分離地存在的元件。用“和/或”列出的多個(gè)元件應(yīng)以相同的方式解釋，即，如此結(jié)合的元件中的“一個(gè)或更多個(gè)”。除了由“和/或”子句具體標(biāo)識(shí)的元件之外，可以可選地存在其他元件，無論與具體標(biāo)識(shí)的那些元件相關(guān)還是不相關(guān)。因此，作為非限制性示例，當(dāng)結(jié)合開放式語言(例如“包括”)使用時(shí)，對(duì)“a和/或b”的引用在一個(gè)實(shí)施方式中可以僅指a(可選地包括除b之外的元件)；在另一個(gè)實(shí)施方式中，僅指b(可選地包括除a之外的元件)；在又一個(gè)實(shí)施方式中，指a和b(可選地包括其他元件)等。

如本文在說明書和權(quán)利要求書中所使用的，關(guān)于一個(gè)或更多個(gè)元件的列表的短語“至少一個(gè)”應(yīng)當(dāng)被理解為表示選自元件列表中的任何一個(gè)或更多個(gè)元件的至少一個(gè)元件，但不一定包括在元件列表中具體列出的每一個(gè)元件中的至少一個(gè)，并且不排除元件列表中的元件的任意組合。該定義還允許除了短語“至少一個(gè)”所指的元件列表中具體標(biāo)識(shí)的元件之外的元件可以可選地存在，不管與具體標(biāo)識(shí)的那些元件相關(guān)還是不相關(guān)。因此，作為非限制性示例，“a和b中的至少一個(gè)”(或等效地，“a或b中的至少一個(gè)”或等效地“a和/或b中的至少一個(gè)”)在一個(gè)實(shí)施方案中可以指至少一個(gè)，可選地包括多于一個(gè)a，不存在b(并且可選地包括除b之外的元件)；在另一個(gè)實(shí)施方式中，指至少一個(gè)，可選地包括多于一個(gè)b，不存在a(并且可選地包括除a之外的元件)；在又一個(gè)實(shí)施方式中，指至少一個(gè)，可選地包括多于一個(gè)a，以及至少一個(gè)，可選地包括多于一個(gè)b(并且可選地包括其他元件)等。

此外，本文使用的措辭和術(shù)語是出于描述的目的，并且不應(yīng)被認(rèn)為是限制性的。本文中使用的“包括”、“包含”或“具有”、“含有”、“涉及”及其變體意味著包括其后列出的項(xiàng)目及其等同物以及附加項(xiàng)目。

在權(quán)利要求以及上述說明書中，所有過渡短語如“包含”、“包括”、“攜帶”、“具有”、“含有”、“涉及”、“保持”、“由......組成”等應(yīng)被理解為是開放式的，即，意味著包括但不限于。只有過渡性短語“由......構(gòu)成”和“基本上由......構(gòu)成”分別是封閉或半封閉的過渡短語。