[发明专利]用于降低磁共振成象设备中的涡流的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种极靴的设计结构，用以显著地降低由用于医用磁共振成象设备或MRI设备中的梯度脉冲引起的不良涡流效应。

背景技术

在MRI设备中，必须在非常均匀的静磁场上叠加强的快速变化的梯度场。这些梯度场在空间上确定了成象容积，并且它们是由载有精确控制的电流脉冲的线圈产生的。由于需要磁场非常快速地变化，因此在所有靠近梯度线圈的导电部件中会感应产生涡流。这些涡流会阻止场的快速增强。在采用极靴产生强均匀场的MRI磁体中，这是一个困难的问题，它减小了梯度并导致在复杂形状极靴中产生具有各种衰减时间的涡流。对此所做的电补偿通常不是完全成功的，而且涡流使极靴发热。这对静磁场的稳定具有不利影响。

为解决上述问题，已通过在极靴中采用非导电的烧结铁氧体做了努力。这仅在较弱的磁体中是有效的，因为铁氧体的导磁率在强场中会因饱和而降低。美国专利4827235描述了这样一种方案，通过采用电阻率较高的材料替代极靴中的铁，梯度上升时间由3毫秒降至1毫秒。美国专利5124651描述了这样一种解决方案，采用紧密固装在一起的绝缘铁磁极靴，这些极靴的最短尺寸正交于极靴的对称轴。然而，这种结构很难实现实际上所需的高机械精度。而且优选采用极靴表面上的各向同性路径，梯度线圈的回归磁通量会具有可能的最低磁阻。此专利的另一个实施例采用了相互正交排列的薄片层。不过，这不能满足各向同性要求，因为最外层在薄片方向上载有比正交方向上更多的磁通量，因此无法实现轴对称磁体设计结构。

美国专利4827235提出的极靴是由例如昂贵的非晶(amorph)金属混合物或复合混合物制造的，复合混合物也是昂贵的且不能满足充分高的导磁率的要求。美国专利5124651的极靴造价极高，因为必须将数千靴安装成一个具有远优于毫米精度的适当形式的结构，并使所有靴稳定于其位置。此外，为实现磁体中的高均匀性，极靴形状必须严格限定，即，极靴面应同心地排成环形，且不能是一个大致平坦的表面，正如这里所提出的。

在1990年10月2日公开的日本专利摘要第14卷第457号的第51页记载的日本专利申请JP2-184002的英文摘要描述了一种MRI磁体，该磁体具有一个由块体部件和层叠部分构成的磁性极靴，块体部件由具有中心突台的盘状磁材构成。层叠部分具有磁性薄板和电绝缘部件，它们围绕突台螺旋形交替叠置于块体部分的平面上。层叠部分由多个径向槽分隔，这些槽从突台的中心径向向外排列。

1990年6月15日公开的日本专利摘要第14卷第278号的第5页记载的日本专利申请JP2-87505的英文摘要描述了一种MRI磁体，该磁体具有一个由中央块体部分形成的圆板形磁极部分，其中气隙面对的表面由一平坦表面构成。磁体的外周边由具有多个径向槽的外周边部分构成，这些槽从块体部分的中心径向向外排列。外周边部分的表面由这些槽分成多个部分，这些部分面对一个倾斜的磁场线圈。此倾斜磁场线圈在磁极部分附近产生涡流。

在以上的两件日本专利申请所述的结构中，涡流能进入磁极面的外周边部分的块体部分，即平行于静磁场的方向，因此会阻止成象容积中磁场的快速变化。另外，在JP2-87505所示的结构中，位于磁极面的外周边部分中的槽使得靠近槽的磁场所受的磁阻高于无槽部分中的磁阻。这种磁阻增大的路径使得靠近这些槽的磁场相对于穿过无槽部分的磁场产生了非均匀性。

发明内容

本发明提供一种磁共振成象系统，包括：一个由线圈的颈部和C形磁体构成的可导磁的铁芯；两个极靴，每个极靴具有一端面，所述极靴如此设置于所述铁芯上，即极靴端面处于相对置关系，其间形成一气隙；用于在气隙中产生主磁场的装置；梯度线圈，设置于极靴端面之间并与极靴端面之一相邻；以及两个或更多个电绝缘铁磁材料层，这些层彼此叠置并与梯度线圈所倚贴的极靴端面相邻设置，每层具有一个或更多个槽，各层以其相应槽不重合的方式彼此叠置。

本发明的特征在于，在非常靠近梯度线圈处，采用含铁的薄片，最好是如变压器中使用的硅铁片材料，成为极靴表面上的层状绝缘盘，以使这些片构成相对于极靴轴基本旋转对称定位的圆盘。通过采用至少一个或多个板叠置并用漆或机械手段固定这些板，来形成这些盘并安装于其位置。