专利名称：用于永磁型医用磁共振成像系统的360度大开放磁体的制作方法
技术领域：
本发明属于医疗器械领域，具体涉及一种永磁型医用磁共振成像系统的开放式磁体结构。
背景技术：
1946年,美国哈佛大学的Purcell和斯坦福大学的Bloch各自独立地发现了核磁共振现象，他们凭借这个在物理与化学上有重大意义的成果摘取了 1952年的诺贝尔物理奖。随着人们对磁共振应用研究的不断发展，终于在上世纪八十年代初成功推出了用于人体成像的商品机，为人体医学诊断提供了一个先进技术手段。医用磁共振成像系统主要由磁体系统、谱仪系统、梯度系统、射频发射与接收系 统、计算机系统(包括界面、应用软件、扫描序列)、屏蔽房等主要部分组成。磁体为磁共振系统提供一个恒定的磁场，它的各项指标(如场强、均匀度、稳定度、周边开放度、上下磁极净空间等)直接决定了成像质量与使用的便利性。而磁体的特征又被用于划分磁共振系统的类别，如按磁体制造材料特征可分为超导型系统、常导型系统、永磁型系统；按磁体的场强特征可分为低场系统、中场系统、闻场系统；按磁体构造特征可分为开放式与非开放式系统。当前开放式磁体大多为C型或双柱型，宽厚的C型后背或粗大的双柱很大程度地遮挡住了开放视野，病床无法实现大范围的平移与大角度的旋转，因此目前安装医用磁共振成像系统的屏蔽房仅能用于成像诊断，医生无法在上下磁极间便利地开展医治活动。比如中国发明专利CN101191828B就公开了一种全开放式磁共振成像用永磁磁体，该永磁磁体包括由两个左右对称布置的竖向轭铁和两个上下对称布置的横向轭铁构成的呈扁宽的口字型结构的全开放式主结构，该永磁磁体的气隙区位于所述全开放式主结构的中部；上下两个平行相对的主磁极位于上下两个横向轭铁靠近气隙区一侧且分别与上下两个横向轭铁连接在一起；上下两组平行相对的上下极板组位于上下两个主磁极靠近气隙区一侧且分别与上下两个主磁极连接在一起；其中，该全开放式主结构从正面看呈扁宽的口字型，上下两个横向轭铁平行相对布置，左右两个竖向轭铁平行相对布置；两个横向轭铁为左右对称、前后对称且上下对称的结构，其左右两远端的外侧采用阶梯式结构；从正面看，横向轭铁左右两端远离竖向轭铁的一侧成阶梯状，阶梯数目为三至四个，各阶梯的厚度为横向轭铁总厚度的四分之一至三分之一，各阶梯的长度为横向轭铁总长度的三十分之一至十五分之一。两个横向轭铁中间部分远离主磁极的一侧去除了部分材料，去除材料后的横向轭铁仍保持左右对称、前后对称的结构；从正面看，不考虑横向轭铁两远端处的阶梯结构，横向轭铁的中间部分厚度最小，为总厚的三分之一至三分之二之间，从横向轭铁的中间部分向两远端，其厚度逐渐增加，直至与总厚相等；所述去除材料后横向轭铁的中间部分，其前后方向上贯通横向轭铁，在左右方向上的尺寸为主磁极外径的三分之二。该专利CNlOl 191828B通过在横向轭铁上去除材料的方式，使磁通向轭铁内部集中，并减轻了轭铁的总重量。但很显然，这种结构中主磁极与竖向轭铁之间的距离不能很大，不能提供足够的空间供医生对病人进行医治活动，如果增大主磁极与竖向轭铁之间的距离，势必会增加上部横向轭铁的变形，特别是横向轭铁中间悬挂主磁极的部位会产生明显的变形和振动，再加上横向轭铁的中间部位又去除了材料，进一步削弱了横向轭铁的刚度，无法保证磁体的稳定性。因此，该结构仅适用于磁体横向跨度较小的系统中，无法提供医治病人的空间。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种真正360度大开放的永磁型磁体，该磁体上下磁极四周无任何遮挡，且有足够大的空间，病床与床板在上下磁极间的组合运动可以保障被检查对象进行纵横移动、360度旋转，医生可以从任何方位靠近磁极，并在上下磁极间方便地进行医治活动。为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案一种用于永磁型医用磁共振成像系统的360度大开放磁体，包括一矩形的主框架和上下相对地安装在主框架内的两个 主磁极，所述主框架由上部横轭铁、下部横轭铁和左右两侧的竖轭铁构成，所述上部横轭铁的底面中间位置固定有上铁墩，所述下部横轭铁的顶面中间位置固定有下铁墩，所述主磁极分别固定在上铁墩和下铁墩上，所述上部横轭铁的顶面设有加强筋，所述两竖轭铁内侧之间的距离大于所述主磁极沿左右方向最大尺寸的两倍。优选地，所述上部横轭铁两端与两竖轭铁相连接的角部设有加固三角。优选地，所述下部横轭铁前后两侧面固定有支撑脚。优选地，在所述两个主磁极相对的表面上还分别固定有极板和匀场环。优选地，所述上部横轭铁、下部横轭铁、上铁墩和下铁墩均由导磁性能良好的铸钢材料制成。更优地，所述上部横轭铁与上铁墩之间由螺栓紧固连接。更优地，所述下部横轭铁与下铁墩之间由螺栓紧固连接。优选地，所述下铁墩下端的横截面小于上端的横截面。更优地，所述上铁墩和下铁墩的形状相同且上下对称布置，所述上铁墩和下铁墩的横截面为圆形。更优地，所述上铁墩和下铁墩的形状相同且上下对称布置，所述上铁墩和下铁墩的横截面为正方形。与现有技术相比，本发明具有显著的有益效果a)由于本发明采用大框架型磁回路设计方案，充分保障了磁极周围有足够大的空间，病床与床板在上下磁极间的组合运动可以保障被检查对象进行纵横移动、360度旋转，医生可以从任何方位靠近磁极，并在上下磁极间方便地进行医治活动。b)本发明设计的大框架型磁回路结构，上下、左右对称性好，且框架轭铁远离磁极，为磁体匀场提供了良好基础。c)本发明设计的大框架磁回路结构，由于热惯性大，所以场强受环境温度变化引起的漂移比较缓慢，提高了磁场的稳定性。d)上部横轭铁的顶面设有加强筋，可以为大跨度的上部横轭铁提供良好的刚度，在保障安全的情况下，降低轭铁材料成本。加强筋可以减少上部横轭铁的振动变形，保证主磁体的稳定性，从而可以保证良好的成像质量。e)上角部的加固三角和底部的支撑脚也都可以进一步提高系统的稳定性。f)上铁墩和下铁墩的设置，在保证主磁极气隙的情况下，可以增大磁体的高度空间，使横轭铁也远离磁极，有利于提供均匀的磁场。g)下铁墩采用上大下小的形状，便于医生更加靠近主磁极，使医生站立或坐在主磁极边上工作时，腿脚有舒适的空间。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明。图I是本发明一种用于永磁型医用磁共振成像系统的360度大开放磁体的正视图。 图2是图I所示大开放磁体的立体结构示意图。图3是主磁极部分的装配关系示意图。图4是本发明第二种大开放磁体的正视图。图5是本发明第二种大开放磁体的立体结构示意图。图6是本发明360度大开放磁体在屏蔽房内的安装方式示意图。
具体实施例方式如图I、图2所示，本发明一种用于永磁型医用磁共振成像系统的360度大开放磁体包括一矩形的主框架，该主框架由上部横轭铁I、下部横轭铁4和左右两侧的竖轭铁2构成，上部横轭铁I的底面中间位置固定有上铁墩7，下部横轭铁4的顶面中间位置固定有下铁墩6。两个上下相对安装的主磁极8、9分别固定在上铁墩7和下铁墩6上。本发明为大框架、大跨度磁回路结构，两个竖轭铁2内侧之间的距离大于主磁极沿左右方向最大尺寸的两倍，比如本实施例中，上下铁墩7、6及两个磁极8、9均为圆形截面，两个竖轭铁2内侧之间的距离L大于主磁极8、9最大直径D的两倍。本发明安装在屏蔽房内时，如图6所示，屏蔽房由外到内依次是墙壁31、屏蔽层32和内饰层33，主框架可以埋设在屏蔽层32和内饰层33之间，只有上下主磁极8、9和部分上下铁墩暴露在屏蔽房的中央，这样可以保证主磁极周围360度的范围内都有足够的空间，供病床转动和医务人员开展医治活动。继续参照图I、图2，为了适应上述大框架、大跨度结构，本发明在上部横轭铁I的顶面设有加强筋10，多条加强筋10沿上部横轭铁I的长度方向平行设置，加强筋10可以在无须增加很多轭铁材料的情况下，大大提高上部横轭铁I的刚度和稳定性。另外，为了进一步提高大跨度主框架结构的稳定性，本实施例还在上部横轭铁I两端与两竖轭铁2相连接的角部设置了加固三角5，该加固三角5采用横截面为直角三角形的三棱柱结构，其两个直角边分别与上部横轭铁I、竖轭铁2固定连接。在下部横轭铁4前后两侧面也可以分别固定几个角铁形状的支撑脚3，以进一步提高磁体的稳定性。如图3所示，下铁墩6的横截面为圆形，但其下端的横截面小于上端的横截面。它由一段直径较小的圆柱和一段圆台构成，圆台的小端直径与圆柱的直径相同且相连接。下主磁极9也是圆形截面，可由钕铁硼磁钢粘结而成，固定在下铁墩6的上端面上，下主磁极9上表面再安装圆形极板11，极板11上表面外围安装圆形的匀场环12。下铁墩6采用上大下小的形状，便于医生更加靠近主磁极，使医生站立或坐在主磁极边上工作时，腿脚有舒适的空间。上主磁极固定在上铁墩的下端面上，上铁墩、上主磁极分别与下铁墩、下主磁极的形状相同且上下对称布置，上主磁极的下面也依次安装圆形的极板和匀场环。主磁极材料、尺寸根据磁体场强与匀场范围而定。如图I所示，上、下铁墩7、6选用导磁性能良好的铸钢材料，铁墩的横截面大小必须保障磁通不会饱和，上部横轭铁I、下部横轭铁4和竖轭铁2也采用导磁性能良好的铸钢材料制成，磁回路中轭铁横截面大小的设计必须保证磁通不会饱和。上部横轭铁I与上铁墩7由螺栓紧固，下部横轭铁4与下铁墩6由螺栓紧固。主框架必须保证安全地承受住上铁墩7、上主磁极8、上极板、上匀场环以及以后加载的上梯度线圈、上发射线圈、上外壳等部件的重量与上下磁极间的吸引力，同时紧固住下铁墩，且能保持磁体整体稳定。如图4所示，在本发明的另一实施例中，下铁墩6采用横截面为正方形的四棱台结构，横截面较小的一端朝下与下部横轭铁相连接，横截面较大的一端朝上用于安装下主磁极9，下主磁极的横截面也为正方形，下主磁极上面再安装正方形的极板和匀场环。相应的，上铁墩7、上主磁极8分别与下铁墩、下主磁极的形状相同且上下对称布置，上主磁极的下 面也依次安装正方形的极板和匀场环。如图5所示，当病床20安装在下主磁极9上方时，病床20与床板21在上下磁极间的组合运动可以保障被检查对象进行纵横移动、360度旋转。为了保证磁极四周有足够大的空间，本发明的磁回路主框架必须足够大，即左右竖轭铁的内侧与磁极之间足够宽，上下横轭铁内侧之间足够高，病床与床板在上下主磁极 间的组合运动可以保障被检查对象进行纵横移动、360度旋转，医生可以从任何方位靠近磁极，并在上下主磁极间方便地进行医治活动。
权利要求
1.一种用于永磁型医用磁共振成像系统的360度大开放磁体，包括一矩形的主框架和上下相对地安装在主框架内的两个主磁极(8、9)，所述主框架由上部横轭铁(I)、下部横轭铁(4)和左右两侧的竖轭铁(2)构成，其特征是，所述上部横轭铁(I)的底面中间位置固定有上铁墩(7)，所述下部横轭铁(4)的顶面中间位置固定有下铁墩￠)，所述主磁极(8、9)分别固定在上铁墩(7)和下铁墩(6)上，所述上部横轭铁(I)的顶面设有加强筋(10)，所述两竖轭铁(2)内侧之间的距离(L)大于所述主磁极(8、9)沿左右方向最大尺寸(D)的两倍。
2.根据权利要求I所述的大开放磁体，其特征是，所述上部横轭铁(I)两端与两竖轭铁(2)相连接的角部设有加固三角(5)。
3.根据权利要求I所述的大开放磁体，其特征是，所述下部横轭铁(4)前后两侧面固定有支撑脚⑶。
4.根据权利要求I所述的大开放磁体，其特征是，在所述两个主磁极(8、9)相対的表面上还分别固定有极板(11)和匀场环(12)。
5.根据权利要求I所述的大开放磁体，其特征是，所述上部横轭铁(I)、下部横轭铁(4)、上铁墩(7)和下铁墩(6)均由导磁性能良好的铸钢材料制成。
6.根据权利要求5所述的大开放磁体，其特征是，所述上部横轭铁(I)与上铁墩(7)之间由螺栓紧固连接。
7.根据权利要求5所述的大开放磁体，其特征是，所述下部横轭铁(4)与下铁墩(6)之间由螺栓紧固连接。
8.根据权利要求I所述的大开放磁体，其特征是，所述下铁墩(6)下端的横截面小于上端的横截面。
9.根据权利要求8所述的大开放磁体，其特征是，所述上铁墩(7)和下铁墩(6)的形状相同且上下对称布置，所述上铁墩(7)和下铁墩￠)的横截面为圆形。
10.根据权利要求8所述的大开放磁体，其特征是，所述上铁墩(7)和下铁墩￠)的形状相同且上下对称布置，所述上铁墩(7)和下铁墩￠)的横截面为正方形。
全文摘要
本发明公开了一种用于永磁型医用磁共振成像系统的360度大开放磁体，包括一矩形的主框架和上下相对地安装在主框架内的两个主磁极，主框架由上部横轭铁、下部横轭铁和左右两侧的竖轭铁构成，上部横轭铁的底面中间位置固定有上铁墩，下部横轭铁的顶面中间位置固定有下铁墩，主磁极分别固定在上铁墩和下铁墩上，上部横轭铁的顶面设有加强筋，两竖轭铁内侧之间的距离大于所述主磁极沿左右方向最大尺寸的两倍。本发明采用大框架型磁回路设计方案，充分保障了磁极周围有足够大的空间，病床与床板在上下磁极间的组合运动可以保障被检查对象进行纵横移动、360度旋转，医生可以从任何方位靠近磁极，并在上下磁极间方便地进行医治活动。
文档编号A61B5/055GK102680925SQ20111006470
公开日2012年9月19日 申请日期2011年3月17日 优先权日2011年3月17日
发明者许建益, 郑杰 申请人:上海爱立峰医疗科技有限公司, 许建益, 郑杰