磁场产生装置和磁共振成像设备的制作方法

专利名称：磁场产生装置和磁共振成像设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及磁场产生装置和MRI (磁共振成像)设备，尤其涉及产生垂 直方向磁场的磁场产生装置，和使用垂直方向磁场的磁共振成像设备。
背景技术：
1(> 磁共振成像设备配置成，基于ffiil施加静磁场、梯度磁场和RF (射频)磁场于对象上而收集的磁鄉信号重建图像。在垂直磁场型MRI设备中，在 垂直方向上面对面放豐的一对磁体产生静磁场。静磁场的产生《吏得其均匀磁场 强度区是球形的(例如，见专利文件l)。专利文件1日本专利申请特开No.2001"070284发明内容本发明所要解决的技术问题虽然静磁场期望磁场强度越高越好且均匀磁场强度区^^大越好，但相应地，需要具有表面积大的iil及的磁体和相称的大磁路，不可避免的会增加赫。 21> 本发明的目的是提供能够达到在磁场强度、均匀磁场强度区域和成本之间很好的平衡的磁场产生装置，，供包括i^磁场产生装置的MRI设备。解决问题的方法用于解决该问题的本发明的一方面，提供产生垂直方向磁场的磁场产生装置，特征在于包括在垂直方向上面对面方爐的一对磁体，具有相反极性的各 25自的磁极，用于产生静磁场，该静磁场具有在水平平面中两个相互正交的方向 上尺寸不同的均匀磁场强度区； 一对平面磁性元件，^元件分别支持该对磁 体中的一个；以及垂直的柱状磁性元件，置于与上述两个方向不同的方向上，其每端分别与该对平面磁性元件中的一个相连。用于解决该问题的本发明的一方面，提供一种MRI设备，其基于M向 3(,对象施加静磁场、梯度磁场和RF (射频)磁场上而收集的磁共振信号重建图
像，其特征在于包括在垂直方向上面对面放置的一对磁体，具有相反极性的 各自的磁极，用于产生静磁场，该静磁场具有在水平平面中两个相互正交的方 向上尺寸不同的均匀磁场纟艘区； 一对平面磁性元件，齡元件分别支持该对 磁体中的一个；以及垂直的柱状磁性元件，置于与上述两个方向不同的方向上， 5其每端分别与该对平面磁性元件中的一个相连；在一个轴向上可移动的托架， 受检者躺在其上；以及用于支撑该托架的台床，其能够使其移动轴的方向与所 述两个方向中的任意一个对准。4腿的，静磁场5破区具有椭圆形的水平，纖面，由此在磁场纟艘和均匀 磁场纟艘区之间获得一个很好的平衡。 川 {雄的，该对磁体中每个的磁极表面在所述两个方向上具有不同的尺寸，因此，为磁场提供在磁场强度和均匀磁场强度区之间的平衡。{雌的，该对磁体的磁极表面是椭圆形的，由此均匀磁场 贼区具有椭圆 形的水平横截面。{腿的，该对磁体的磁极表面是矩形的，由此，均匀磁场纟艘区域具有椭 y 圆形的水平横截面。j继的，柱状磁性元件有两个，由此可以很好地支撑平面磁性元件。发明效果根据本发明，产生垂直方向磁场的磁场产生體包括 一对磁体，用于产 牛具有在水平面上相互垂直的两个方向上尺寸不同的均匀磁场强度区的静磁 2( 场；-一对平面磁性元件，齡元件分别支撑该对磁体中的一个；和垂直柱状磁 性元件，放在不同于上述两个方向的方向上，其每端分别与该对平面磁性元件 中的一个相连；因此，提供了一种磁场产生體，其會,在磁场纟贩、均匀磁 场强度区和成本之间实现很好的平衡的磁场，并提供了包括战磁场产生體 的MRI设备。


图1表示实施本发明的最佳实施方式的实例的MRI设备的框图。 图2表示磁场产生装置的结构。 图3表示均匀磁场强度区域。 30 图4表示成像时磁场产生装置和托架的关系。
图5表示在成像时磁场产生装置与托架的关系。 图6表示台床的结构。图7表示磁场产生装置的结构。 图8表示磁场产生装置的结构。 图9表示台床的结构。图10表示磁场产生装置与托架在成像时的关系。 图11表示磁场产生装置与托架在成像时的关系。附图标记的解释m 100:磁场产生装置；102:主磁场磁体部分；106:梯度线圈部分；108:RF线圈部分；120:台床驱动部分；130:梯度驱动部分；140: RF驱动部分； 150:数据收集部分；160:控制部分；170:数据处理部分；180:显示部分； 190:操作部分；200:磁轭；202:平面磁性元件；204:柱状磁性元件；300: 均匀磁场纟贩区跳500:台床；502:托架；504:支撑底座具体实施方式
现在，本发明最佳实施方式将在以下参考附图被详细描述。应该注意的是，本发明不限于执行本发明的最佳实施方式。图1表示MRI设备的方框图。该 装置是执行本发明的最优实施方式的实例。该装置的结构表示执行本发明的最 2u佳实施方式的MRI设备的实例。如图1所示，本设备包括磁场产生體100。磁场产生装置100包括主磁 场磁体部分102、梯度线圈部分106和射频线圈部分108。主磁场磁体部分102、梯度线圈部分106和射频线圈部分108各包括一对 跨越其间的空间彼此面对安置的部件。它们有基本上平面的皿并设置成具有2;共同的中心轴。磁场产生装置100的内部空间(孔)容纳置于台床500上并，出所述 孔的对象1 。台床500由台床驱动部分120驱动。主磁场磁体部分102在磁场产生装置100的内部空间产生静^场。该静磁场的方向通常垂直于对象1的辦由方向。也就是说，产^ii常戶/fi胃的"垂直磁:、1)场"。主磁场磁体部分102由磁体制成。主磁场磁体部分102在以下有时被称
为磁体102。梯度线圈部分106在沿三个相互垂直的轴即(切片轴、相轴和频率轴)的 方向—h产生三个梯度磁场，用于在静磁场3艘中产生梯度。梯度线圈部分106 包括与这三个梯度磁场对应的三个梯度线圈(未示出)。 5 射频线圈部分108向静磁场发射RF脉冲(射^E冲)以m^t象1中的自旋。射频线圈部分濯还接收激发的自旋产生的磁^Mt号。射频线圈部分 108可以包括用于，和接收的单个线圈或分开的线圈。梯度线圈部分106与梯度驱动部分130相连。梯度驱动部分130提供驱动 信号给梯度线圈部分106，以产生梯度磁场。梯度驱动部分130包括与梯度线 m圈部分106中的三个梯度线圈对应的三个驱动电路(未示出)。射频线圈部分108和射频驱动部分140相连。射频驱动部分140提供驱动 信号给射频线圈部分108，以发射用于i^f象l中自旋的射^E冲。射频线圈部分雨还和麵收集部分150相连。翻收集部分150通舰 其謝亍采样来接收由射频线圈部分108接收的信号，并将它们收集为数字 。 h 台床驱动部分120、梯度驱动部分130、射频驱动部分140和 收集部分150与控制部分160连接。控制部分160控制这些部分120、 130、 140和150 -来执行成像。举例来说，控制部分160由计嶽几构成。控制部分160包括存储器。该存 储驗储禾骄和几种数据{娥制部分歸{顿。控制部分160的功會鹏使计 2"穀几执行存储器中存储的辦来实现。M收集部分150的输出端与娜处理部分170相连。由翻收集部分150 收集的数据被输入到数据处理部分170。
味说，数据MI部分170由计算 机构成。 处理部分170包括存储器。该存储 储禾聘和几种 供 处理部分170使用。25 M处理部分170和控制部分160相连。 处理部分170在控制部分160之并控制它。本设备的功能^131fM^处理部分170执行储存在存储器中的禾對芋来实现的。 处理部分170存储由 收集部分150收集至瞎储器中的 。在存 储器中建立娜空间。该娜空间构成傅立叶空间。傅立叶空间有时称为k空 间。 处理部分170对k空间中的 进行傅立叶逆变换以重^1^ 1的图像。娜处理部分170与显示部分180和操作部分190相连接。显示部他括 图形显示等。操作部分190包括配备有指^S的键體。显示部分180显示从数据，部分170输出的重建图像，和几种信息。操 5作部分190由^ffl者操作以输入几种命令、信息等等至1』 处理部分170。使 用者可以M31显示部分180和操作部分190交互操作本设备。图2表示磁场产生装置100的实例的示意图。在图2中，(a)表示正视亂 而(b)表示沿线A-A的截面图。磁场产生装置湖是实施本发明的最佳实施 方式的一个例子。磁场产生 100的该结构f^了实施本发明的磁场产生装Hl置的最佳实施方式的一个例子。如图2所示，磁场产生装置100包括一对由磁轭200支撑的磁体102。磁 体102是本发明磁体的实例。磁体102具有通常为椭圆形的l^及表面。磁轭200被提供用于形成i就磁体102的返回路径。磁轭200通常形成C 开糾犬的一对平面磁性元件202和垂直柱状磁性元件204，所述磁性元件202用 15于支撑所述那对磁体，元件204方爐在倾斜的后方向上并且每端分别与所淑， 对平面磁性元件202中的一个相连。平面磁性元件202和柱状磁性元件204由 例如软铁的铁磁材料制成。所述那对磁体102由一对平行同心的平面磁性元件202支撑，使得它们各 自的极性相反的磁极以预定的距离面对面放置。垂直磁场由此在磁极之间产 2"生。在以下描述中，磁场的方向被定义为Z方向。磁场产生装置100前面的方 向被定义为Y方向，侧向被定义为X方向。垂直磁场具有均匀磁场强度区域300。均匀磁场强度区域300有时在以下 简称为均匀区域300。均匀区域300的皿是椭球形的。也就是说，均匀区域 300在X、 Y和Z三个方向上的尺寸不同。如图3所示，椭球在三个方向上的半径分别由Rx、 Ry和Rz表示，这些 数值不同且由不等式Rx〉R^Ry表示。实际数值为，例如，Rx=20cm， Rz=15cm 禾口Ry二10cm。具有这种W^匀区域300的磁场可以由这样的磁体产生，该磁体的磁极 表面积小于三个方向上的半径Rx、 Ry和Rz为20cm的球形均匀区域的磁极表 30面积。磁轭还可以做得更小，以便和更小的磁体尺寸相当。由此，磁场产生装
置100可以以低成本制造。或者，如果可以负担与和传统磁场产生，一样多 的成本，可以f柳更强的磁体制造具有更大磁场S贩的磁场产生驢。由MRI进行的成像过程中，50%，多的被应用于头部，20-30%应用于 脊柱，10%应用于四肢，其余的应用于腹部。也就是说，对头部、脊柱、四肢 5进行的成像过程总计占90%或更多，而对腹部进行的成像过程总计仅占10%或更少。图4表示将成像头部、脊柱和四肢的情况。如图4所示，托架502放置成 使平放其上的对象的体轴与均匀区域300的X方向相一致。应该注意的是托架 502是被提供在台床500上的可移动的顶板，托架502的位置在X方向上可移 川动。由于磁场产生装置100的柱状磁性元件204在斜后方向上方燈，托架502 可以无限制地在X方向移动。当托架502如此放置时，均匀区域300在体轴方向上的尺寸为40cm，在 体厚度方向上的尺寸为30cm,在体宽度方向上的尺寸为20cm。具有上述尺寸 的均匀区域足够对头部、脊柱和肢体进行轴向、矢状和冠状成像。也就是说， h 90%或更多成像过程可以在±^位置实现。图5表示成像腹部的情况。如图5所示，托架502放置成使得放在其上的 对象的体轴与均匀区域300的Y方向一致。托架502的位置在Y方向上是可 变的。由于磁场产生装置100的柱状磁性元件204在斜后方向上放置，托架502 可以在Y方向上无限制地移动。 2" 当托架502被如此放置时，均匀区域300的尺寸在体宽度方向上为40cm，在体厚度方向上为30cm，在体轴方向上为20cm。具有如此尺寸的均匀区， 够对腹部迸行轴向成像。也就是说，在Jd^位置，可以实现不到10X的由MRI 进行的剩余成像过程。由此可以实现对所有区域的成像过程。图6表示台床500的结构。如图6所示，台床500包括托架502和支撑可 25沿纵向移动的托架502的支撑底座504。支撑底座504下部开口，以便跨在磁 场产生装置100的底部结构上，且支撑底座504还具有轮子506。图7示意性表示磁场产生装置100的另一实施例的结构。在图7中，(a) 代表正视图，(b) j拨沿线A-A的截面图。磁场产生驢100是实施本发明的 最优模式的实例。磁场产生装置100的该结构代表实施本发明的磁场产生， r、n的最佳模式的实例。
如图7所示，磁场产生装置100包括一对由磁轭200支撑的磁体102。磁 体102是本发明磁体的实例。磁体102具有大致为矩形的磁极表面。由该磁场 产生装置产生的垂直磁场的均匀区域300的形状还是Wt形。应该注意的是磁 体102的磁极表面的形状不限于椭圆，形，任何其它适合的皿均可应用。 5 图8示意性标磁场产生装置100的一个实例的结构。在图8中，(a)代表正视图，而(b) {，沿线A-A的截面图。该磁场产生装置100是实施本发 明的最优模式的实例。磁场产生装置100的该结构代表实施本发明的磁场产生 装置的最佳模式的实例。如图8所示，磁场产生装置100包括一对由磁轭200支撑的磁体102。磁 m体102是本发明磁体的实例。磁体102具有大致为椭圆形的^l及表面。磁轭200被提供以形成 磁体102的返回路径。磁轭200由用于支撑所 述磁体对的一对平坦磁性元件202、以及两个垂直柱状磁性元件204构成，垂 直柱状磁性元件204的每端分别与该对平坦磁性元件202中的一个相连，衝共 在斜后方向上的两个位置处。由于应用了两个柱状磁性元件204，对平坦磁性 i5元件202的支持被改善。平坦磁性元件202和柱状磁性元件204由铁磁材料， 例如软铁制成。该对磁体102形 场，其均匀区域300的,为在X方向上 伸长的椭球形。图9表示适合上述磁场产生装置100的台床500的结构。如图9所示，台 床500由托架502和支撑底座504构成，其中支撑底座504支持可在长度方向 2u匕移动的托架502。支撑底座504具有轮子506。图10示出了这样盼瞎况，其中使用±^磁场产生装置100和台床500成 像头部、脊柱和肢体。如图10所示，台床500被安置使得它的支撑底座504 紧靠磁场产生體100的侦湎，托架502的纵向与均匀区域300的X方向成一 直线。托架502的位置在X方向上可以变化。由于磁场产生装置100的两个柱 "状磁形元件204^B斜后方向上安置，托架502可以无限制地在X方向上移动。 虽然在图10中(在图11中可视)被隐藏，但在支撑底座504紧靠磁场产 生装置100的位置处提供电接连器600，控制托架502移动的控制信号从磁场 产生装置100提供到台床500。图ll示出了这样的情况，其中腹部被成像。如图11所示，台床500被安 w置成使得它的支撑底座504紧靠磁场产生装置100的前侧，托架502的纵向与
均匀区域300的Y方向成一直线。托架502的皿在Y方向可移动。由于磁 场产生装置100的柱状磁性元件204在斜后方向上放置，托架502可以无限制 地在Y方向上移动。虽然在图11中被隐藏(在图10中可视)，但是在撑底座504紧靠磁场产 生装置100的位置处提供了电连接端子600，控制托架502移动的控制信号从 磁场产生装置100提供给台床500。
权利要求
1、一种产生垂直方向磁场的磁场产生装置，其特征在于包括一对在垂直方向上面对面放置的磁体，各自的磁极极性相反，用于产生具有在水平面上相互垂直的两个方向上尺寸不同的均匀磁场强度区的静磁场；一对平面磁性元件，每个元件分别支持该对磁体中的一个；以及置于与所述两个方向不同的方向上的垂直柱状磁性元件，其每端分别与该对平面磁性元件中的一个相连。
2、 如权利要求1所述的磁场产生装置，其特征在于所述均匀磁场强度 区具有椭圆形的水平横截面。
3、 如权利要求1所述的磁场产生装置，其特征在于该对磁体中每一个 的磁极表面在所述两个方向上具有不同的尺寸。
4、 如权禾腰求3所述的磁场产生驢，其特征在于该对磁体的磁极表 向-是椭圆形的。
5、如权利要求3所述的磁场产生装置，其特征在于该对磁体的磁极表面是矩形的。
6、 如权利要求1所述的磁场产生驢，其特征在于所述柱状磁性元件的数目是两个。
7、 一种MRI设备，用于基于通过向对象施加静磁场、梯度磁场和RF磁 2"场而收集的磁共振信号重建图像，其特征在于包括一对在垂直方向上面对面方燈的磁体，各自的磁极极性相反，用于产生具有在水平面上相互垂直的两个方向上尺寸不同的均匀磁场强度区的静磁场； 一对平面磁性元件，每个元件分别支持i^t磁体中的一个； 置于与所述两个方向不同的方向上的垂直柱状磁性元件，其每端分别与该 25对平面磁性元件的一个相连；在一M由方向上可移动的托架，受^#躺在其上；以及支撑所述托架的台床，能够将其移动轴与所述两个方向中的任何方向对准。
8、 如权利要求7所述的MRI设备，其特征在于所述均匀磁场强度区具 邓有椭圆形的水平横截面。
9、 如权利要求7所述的MRI设备，其特征在于该对磁体中每一个的磁极表面在所述两个方向上具有不同的尺寸。
10、 如权利要求9所述的MRI设备，其特征在于iM磁体的at及表面是椭圆形的。
11、如权利要求9所述的MRI设备，其特征在于iM磁体的磁极表面是矩形的。
12、如权利要求7所述的MRI设备，其特征在于所述柱状磁性元件的数目是两个。
全文摘要
为了实现磁场强度、均匀磁场区域和成本之间的平衡，产生垂直方向磁场的磁场产生装置包括在垂直方向上面对面放置的一对磁体(102)，具有极性相反的各自的磁极，用于产生静磁场，该静磁场具有在水平平面中两个相互正交的方向上尺寸不同的均匀磁场强度区；一对平面磁性元件(202)，每个元件分别支撑该对磁体中的一个；以及垂直柱状磁性元件(204)，位于与所述两个方向不同的方向上，其每一端分别与该对平面磁性元件中的一个相连。
文档编号A61B5/055GK101161199SQ200610160589
公开日2008年4月16日 申请日期2006年10月13日 优先权日2006年10月13日
发明者么佳斌, 付诗农, 宫本昭荣, 张存礼, 凯 曹 申请人:Ge医疗系统环球技术有限公司