[发明专利]磁共振成像用的磁场发生器

说明书

技术领域

本发明涉及医用磁共振成像(下称MRI)装置中所使用的磁场发生器，更具体地，涉及因流经梯度磁场线圈的脉冲电流效应而产生的剩磁及涡流减小的MRI磁场发生器。

背景技术

图13(a)及(b)示出MRI的磁场发生器的公知结构。在此结构中，一对极靴2互相对置，其中每一个都紧固于一对永久磁铁结构1的一个端部，永久磁铁结构1由多个结合为磁场发生源的块状R-Fe-B基磁铁构成，永久磁铁结构的另一端与磁轭3连接，在极靴(或称极片)2之间的气隙4之中生成静磁场。

在此图中，5是用来增加气隙4之中的磁场分布均匀性的环形凸起，另一个公知结构是在环形凸起的内部形成的分层凸起(图中未示出)结构，目的是进一步增加磁场分布的均匀性。

在图6中，6是倾斜场线圈，配置它的目的是取得在气隙4之中的定位信息。这些梯度场线圈6通常是由与气隙4之中的3个方向X、Y及Z相对应的一组3个线圈组成的，不过在图中是以简化的形式示出。

采用此种结构时，气隙4必须是足够大，以便使患者的整个身体或其一部分能够插入到其中，并且必须在气隙4之中在规定的视场内0.02至2.0T下形成≤1×10^-4的高均匀性静磁场。

采用图13(a)及(b)所示的结构时，利用由一对轭片3a及3b以及4个轭柱3c构成的所谓4柱磁轭作为磁轭3，但如图14(a)及(b)所示，可根据所要求的特性使用各种结构的磁轭，如所谓的C型磁轭，其构成包括一对轭片3a及3b及支持轭片3d。

采用图13(a)及(b)所示的结构时，采用永久磁铁，如R-Fe-B基磁铁，作为磁场发生源，不过也可以采用其它的结构，如电磁铁线圈绕在铁心周围的结构。

不论采用这些结构中的哪一种，气隙4都是在极靴对2之间形成，并且梯度场线圈6配置于极靴2的附近，如图13(a)及(b)所示。

通常，极靴2由电磁软铁、纯铁或其他此类块料(结合在一起)制作，所以当脉冲电流通过梯度场线圈6并且在所要求的方向上形成脉冲形状的倾斜场以获得关于在气隙4之中的定位信息时，此倾斜场的作用会在极靴2中生成涡流并减小倾斜场的上升特性，并且即使在脉冲电流停止流动之后，气隙4之中的磁场分布的均匀性也会由于在极靴2中产生的剩磁而减小。

作为解决这一问题的装置，已经由发明人提出特征在于极靴的主体部分是由叠层硅钢片形成的MRI磁场发生器(日本专利No.2,649,436、No.2,649,437、美国专利No.5,283,544及欧洲专利No.0479514)。

由发明人先前提出的MRI磁场发生器主要特征在于使用了如图15至18中所示的结构的极靴。

在图15(a)及(b)中所示的极靴10的结构包括具有矩形剖面的软铁磁环，磁环包括对着磁性基座构件11的气隙一侧的环形凸起12，其中的磁性基座构件11由纯铁或其他块料(bulk material)构成，以及由多片硅钢片在极靴相对方向上叠置并利用绝缘胶或类似物质结合而成的多个叠层块13。

在图中，14是为了增加磁场分布的均匀性而在环形凸起12内部形成的分层凸起。与上面讨论的一样，也是将由多片硅钢片在极靴相对方向上叠置并利用绝缘胶或类似物质结合而得到的多个叠层块按所要求的数量叠置而成。    

图中的15是用来安装磁场发生线圈的软铁铁心。

图中的16是在径向方向上形成的缝隙，其目的是将具有矩形剖面并组成环形凸起的软铁磁环在圆周方向上分割为多个区段以减小在环形凸起12上生成的涡流。

若在上述叠层块13中使用的硅钢片是取向性硅钢片(JIS C 2553等)，则从磁场分布均匀性考虑，最好是如图16(a)所示，在将这些硅钢片叠置和结合时使各个小块13a和13b的易磁化轴方向(压延方向)转动90°。若所使用的硅钢片是非取向性硅钢片(JIS C 2552等)，则如图16(b)所示，只要在厚度方向上将这些硅钢片叠置和结合就可以了，无需考虑方向性。

在图17(a)及(b)中所示的极靴20的结构包括具有矩形剖面的软铁磁环，该磁环包括对着磁性基座构件21的空隙一侧的环形凸起22，其中的磁性基座构件21由纯铁或其他块料构成，以及由多片非取向性硅钢片在与极靴相对方向的垂直方向上叠置并利用绝缘胶或类似物质结合而成的多个叠层块23。

在图中，24是为了增加磁场分布的均匀性而在环形凸起22内部形成的分层凸起。25是用来安装磁场发生线圈的软铁铁心，而26是将具有矩形剖面并组成环形凸起22的软铁磁环在圆周方向上分割为多个区段的缝隙。