专利名称：用于磁共振成像永磁体的有源匀场系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于磁共振成像永磁体的有源匀场系统。
背景技术：
磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)可提供高的空间分辨率,无限的穿透深度和非常良好的软组织对比，以及极佳的空间解剖定位，因此磁共振成像具有其它影像学技术不可比拟的优势。在MRI系统中，要求成像磁体能够提供高均匀度的静磁场，这是获得高质量MRI图像的基本保证。对于永磁型磁体，由于磁性材料、加工精度、边缘效应等问题，使得最初产生的磁场难以达到成像要求的均匀度，于是需要对磁场进行补偿校正。目前对于永磁型磁体主要采用粘贴小磁片的无源匀场方法进行校正，匀场后磁场均匀度可达到成像要求，但由于永磁体对温度变化十分敏感，已经调整好的磁场在温度发生变化时均匀性也会随之改变,另外还会出现磁场的时间漂移等现象。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种用于磁共振成像永磁体的有源勻场系统，该有源勻场系统能对磁共振成像永磁体产生的磁场进行实时有效校正，从而使应用有该有源匀场系统的磁共振成像永磁体具有高均匀度与高稳定性的成像磁场。本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为该用于磁共振成像永磁体的有源匀场系统，其特征在于包括有源匀场线圈，成对安装在磁共振成像永磁体上下磁极表面；匀场线圈电流控制器，与所述有源匀场线圈相连，为所述有源匀场线圈提供直流恒稳电流源；计算机控制系统，与所述匀场线圈电流控制器相连，通过磁共振成像系统中射频线圈对成像静磁场中的人体或者水模进行射频激励，根据磁共振成像系统中接收线圈得到的FID(FreeInductionDecay)信号强度计算出需要施加在所述有源勻场线圈上的电流值。所述匀场线圈包括有安装在磁共振成像永磁体上磁极表面的第一 Z13匀场线圈，所述第一 Z13匀场线圈包括绕成同心圆的A组线圈及绕成同心圆的B组线圈，A组线圈与B组线圈同心，且A组线圈设置在B组线圈外；安装在磁共振成像永磁体下磁极表面第二 Z13匀场线圈，第二 Z13匀场线圈与第一 Z13匀场线圈结构相同，第二 Z13匀场线圈中A组线圈的电流与第一 Z13匀场线圈中A组线圈的电流大小相同、流向相反，第二 Z13匀场线圈中B组线圈的电流与第一 Z13匀场线圈中B组线圈的电流大小相同、流向相反。所述有源匀场线圈还包括有安装在磁共振成像永磁体上磁极表面的第一 Z24匀场线圈，所述第一 Z24匀场线圈包括绕成同心圆的C组线圈及绕成同心圆的D组线圈，C组线圈与D组线圈同心，且C组线圈设置在D组线圈外；安装在磁共振成像永磁体下磁极表面第二 Z24匀场线圈，第二 Z24匀场线圈与第
一Z24匀场线圈结构相同，第二 Z24匀场线圈中C组线圈的电流与第一 Z24匀场线圈中C组线圈的电流大小相同、流向相同，第二 Z24匀场线圈中D组线圈的电流与第一 Z24匀场线圈中D组线圈的电流大小相同、流向相同。所述有源勻场线圈还包括有安装在磁共振成像永磁体上磁极表面的第一 X匀场线圈，所述第一 X匀场线圈包括绕成弓形的E组线圈及绕成弓形的F组线圈，E组线圈与F组线圈在Y轴两边对称分布，且E组线圈与F组线圈接入的电流大小相同、流向相反；安装在磁共振成像永磁体下磁极表面第二 X匀场线圈，第二 X匀场线圈与第一 X匀场线圈结构相同，第二 X匀场线圈中E组线圈的电流与第一 X匀场线圈中E组线圈的电流大小相同、流向相同，第二X匀场线圈中F组线圈的电流与第一X匀场线圈中F组线圈的电流大小相同、流向相同。所述有源勻场线圈还包括有安装在磁共振成像永磁体上磁极表面的第一 Y匀场线圈，所述第一 Y匀场线圈包括绕成弓形的G组线圈及绕成弓形的H组线圈，G组线圈与H组线圈在X轴两边对称分布，且G组线圈与H组线圈接入的电流大小相同、流向相反；安装在磁共振成像永磁体下磁极表面第二 Y匀场线圈，第二 Y匀场线圈与第一 Y匀场线圈结构相同，第二 Y匀场线圈中G组线圈的电流与第一 Y匀场线圈中G组线圈的电流大小相同、流向相同，第二Y匀场线圈中H组线圈的电流与第一Y匀场线圈中H组线圈的电流大小相同、流向相同。所述勻场线圈还包括有安装在磁共振成像永磁体上磁极表面的第一 x2_y2匀场线圈，所述第一 x2_y2匀场线圈包括绕成扇形的I组线圈、绕成扇形的J组线圈、绕成扇形的K组线圈和绕成扇形的L组线圈，I组线圈与J组线圈在X轴两边对称分布，K组线圈与L组线圈在Y轴两边对称分布，且I组线圈与J组线圈接入的电流大小相同、流向相同，K组线圈与L组线圈接入的电流大小相同、流向相同，但I组线圈与K组线圈接入的电流大小相同、流向相反；安装在磁共振成像永磁体下磁极表面第二 x2_y2匀场线圈，第二 x2_y2匀场线圈与第一 X2I2匀场线圈结构相同，第二 x2_y2匀场线圈中I组线、J组线圈、K组线圈及L组线圈的电流分别与第一 x2_y2匀场线圈中I组线、J组线圈、K组线圈及L组线圈的电流大小相同、流向相同。所述勻场线圈还包括有安装在磁共振成像永磁体上磁极表面的第一 XY匀场线圈，所述第一 x2_y2匀场线圈逆时针旋转45度即可得到第一 XY线圈；安装在磁共振成像永磁体下磁极表面的第二 XY匀场线圈，所述第二 x2_y2匀场线圈逆时针旋转45度即可得到第二 XY线圈。所述匀场线圈还包括有安装在磁共振成像永磁体上磁极表面的第一 XZ匀场线圈，所述第一 XZ匀场线圈包括绕成弓形的M组线圈及绕成弓形的N组线圈，M组线圈与N组线圈在Y轴两边对称分布，且M组线圈与N组线圈接入的电流大小相同、流向相反；安装在磁共振成像永磁体下磁极表面第二 XZ匀场线圈，第二 XZ匀场线圈与第一XZ匀场线圈结构相同，第二 XZ匀场线圈中M组线圈的电流与第一 XZ匀场线圈中M组线圈的电流大小相同、流向相反，第二 XZ匀场线圈中N组线圈的电流与第一 XZ匀场线圈中N组线圈的电流大小相同、流向相反。所述勻场线圈还包括有安装在磁共振成像永磁体上磁极表面的第一 YZ匀场线圈，所述第一 XZ匀场线圈逆时针旋转90度即可得到第一 YZ线圈；安装在磁共振成像永磁体下磁极表面的第二 YZ匀场线圈，所述第二 XZ匀场线圈逆时针旋转90度即可得到第二 YZ线圈。与现有技术相比，本实用新型的优点在于通过在成像磁体上、下磁极表面设置有源匀场线圈，通过控制匀场线圈中的电流产生不同方向的磁场分量叠加到主磁场上，实现对成像磁场的校正，使产生附加校正磁场消除成像主磁场的非均匀分量，提高MRI成像质量。
图1为本实用新型实施例中用于磁共振成像系统的永磁磁体的结构示意图；图2为本实用新型实施例中第一 Z13匀场线圈的结构示意图；图3为本实用新型实施例中第一 Z24匀场线圈的结构示意图；图4为本实用新型实施例中第一 X匀场线圈的结构示意图；图5为本实用新型实施例中第一 Y匀场线圈的结构示意图；图6为本实用新型实施例中第一 x2_y2匀场线圈的结构示意图；图7为本实用新型实施例中第一 XY匀场线圈的结构示意图；图8为本实用新型实施例中第一 XZ匀场线圈的结构示意图；图9为本实用新型实施例中第一 YZ匀场线圈的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。如图1所示的用于磁共振成像系统的永磁磁体，包括中空磁轭1，中空磁轭I内表面一侧设置有由永磁材质制成的上磁极2,中空磁轭I内表面相对侧对称设置有由永磁材质制成的下磁极3，上磁极2与下磁极3相对应的内侧表面设置有有源匀场线圈4，本实施例中，所述有源匀场线圈4包括八组，分别为第一 Z13匀场线圈、第二 Z13匀场线圈、第一Z24匀场线圈、第二 Z24匀场线圈、第一 X匀场线圈、第二 X匀场线圈、第一 Y匀场线圈、第
二Y匀场线圈、第一 I2-12匀场线圈、第二 x2-y2匀场线圈、第一 XY匀场线圈、第二 XY匀场线圈、第一 XZ匀场线圈、第二 XZ匀场线圈、第一 YZ匀场线圈、第二 YZ匀场线圈，这八组匀场线圈成对安装在上磁极、下磁极相对应的内侧表面上，流经上述八组匀场线圈的匀场电流值由计算机控制系统实时计算得出，然后传输给匀场线圈电流控制器，由匀场线圈电流控制器对各组线圈提供独立的匀场电流，上述八组匀场线圈可产生z、z2、z3、z4、x、y、X2-Y2,xy、yz、xz十个方向磁场分量的校正磁场。本实施例中第一 Z13匀场线圈安装在所述上磁极2内侧表面，所述第一 Z13匀场线圈包括绕成同心圆的A组线圈及绕成同心圆的B组线圈，A组线圈与B组线圈同心，且A组线圈设置在B组线圈外,参见图2所示；第二 Z13匀场线圈安装在所述下磁极内侧表面，第二 Z13匀场线圈与第一 Z13匀场线圈结构相同，第二 Z13匀场线圈中A组线圈的电流与第一 Z13匀场线圈中A组线圈的电流大小相同、流向相反，第二 Z13匀场线圈中B组线圈的电流与第一 Z13匀场线圈中B组线圈的电流大小相同、流向相反；第一 Z24匀场线圈安装在所述上磁极内侧表面，所述第一 Z24匀场线圈包括绕成同心圆的C组线圈及绕成同心圆的D组线圈，C组线圈与D组线圈同心，且C组线圈设置在D组线圈外,参见图3所示；第二 Z24匀场线圈安装在所述下磁极内侧表面，第二 Z24匀场线圈与第一 Z24匀场线圈结构相同，第二 Z24匀场线圈中C组线圈的电流与第一 Z24匀场线圈中C组线圈的电流大小相同、流向相同，第二 Z24匀场线圈中D组线圈的电流与第一 Z24匀场线圈中D组线圈的电流大小相同、流向相同；第一 X匀场线圈安装在所述上磁极内侧表面，所述第一 X匀场线圈包括绕成弓形的E组线圈及绕成弓形的F组线圈，E组线圈与F组线圈在Y轴两边对称分布，且E组线圈与F组线圈接入的电流大小相同、流向相反,参见图4所示；第二 X匀场线圈安装在所述下磁极内侧表面，第二 X匀场线圈与第一 X匀场线圈结构相同，第二 X匀场线圈中E组线圈的电流与第一 X匀场线圈中E组线圈的电流大小相同、流向相同，第二 X匀场线圈中F组线圈的电流与第一 X匀场线圈中F组线圈的电流大小相同、流向相同；第一 Y匀场线圈安装在所述上磁极内侧表面，所述第一 Y匀场线圈包括绕成弓形的G组线圈及绕成弓形的H组线圈，G组线圈与H组线圈在X轴两边对称分布，且G组线圈与H组线圈接入的电流大小相同、流向相反,参见图5所示；第二 Y匀场线圈安装在所述下磁极内侧表面，第二 Y匀场线圈与第一 Y匀场线圈结构相同，第二 Y匀场线圈中G组线圈的电流与第一 Y匀场线圈中G组线圈的电流大小相同、流向相同，第二 Y匀场线圈中H组线圈的电流与第一 Y匀场线圈中H组线圈的电流大小相同、流向相同。第一 x2-y2匀场线圈安装在所述上磁极内侧表面，所述第一 x2_y2匀场线圈包括绕成扇形的I组线圈、绕成扇形的J组线圈、绕成扇形的K组线圈和绕成扇形的L组线圈，I组线圈与J组线圈在X轴两边对称分布，K组线圈与L组线圈在Y轴两边对称分布，且I组线圈与J组线圈接入的电流大小通向、流向相同，K组线圈与L组线圈接入的电流流向相同，但I组线圈与K组线圈接入的电流大小相同、流向相反；第二 x2_y2勻场线圈安装在所述下磁极内侧表面,第二 x2_y2勻场线圈与第一 x2-y2匀场线圈结构相同，第二 x2-y2匀场线圈中I组线、J组线圈、K组线圈及L组线圈的电流分别与第一 x2_y2匀场线圈中I组线、J组线圈、K组线圈及L组线圈的电流大小相同、流向相同。[0055]第一 XY匀场线圈安装在所述上磁极内侧表面，所述第一 x2_y2匀场线圈逆时针旋转45度即可得到第一 XY线圈，参见图7所示；第二 XY匀场线圈安装在所述下磁极内侧表面，所述第二 x2_y2匀场线圈逆时针旋转45度即可得到第二 XY线圈；第一 XZ匀场线圈安装在所述上磁极内侧表面，所述第一 XZ匀场线圈包括绕成弓形的M组线圈及绕成弓形的N组线圈，M组线圈与N组线圈在Y轴两边对称分布，且M组线圈与N组线圈接入的电流大小相同、流向相反,参见图8所示；第二 XZ匀场线圈安装在所述下磁极内侧表面，第二 XZ匀场线圈与第一 XZ匀场线圈结构相同，第二 XZ匀场线圈中M组线圈的电流与第一 XZ匀场线圈中M组线圈的电流大小相同、流向相反，第二 XZ匀场线圈中N组线圈的电流与第一 XZ匀场线圈中N组线圈的电流大小相同、流向相反； 第一 YZ匀场线圈安装在所述上磁极内侧表面，所述第一 XZ匀场线圈逆时针旋转90度即可得到第一 YZ线圈，参见图9所示；第二 YZ匀场线圈安装在所述下磁极内侧表面，所述第二 XZ匀场线圈逆时针旋转90度即可得到第二 YZ线圈。上述八组线圈中，电流流向相同的意思是指均按照顺时针方向或均按照逆时针方向；而电流流向相反的意思是指一个按照顺时针方向、而另一个按照逆时针方向。匀场线圈电流控制器采用单片机控制10路恒流电源模块，分别与所述八组匀场线圈相连，为八组匀场线圈单独提供-1OA^lOA独立的直流恒稳电流源。计算机控制系统，与所述匀场线圈电流控制器相连，通过MRI系统中的射频线圈对成像静磁场中的人体或者水模进行射频激励，根据MRI系统中接收线圈得到的FID信号强度计算出需要施加在所述匀场线圈上的电流值，所述计算机控制系统在计算需要施加在所述匀场线圈上的电流值时，其计算步骤如下(I)、测量初始FID强度将所有匀场线圈的电流置零，对成像空间的水模样品施加射频信号进行激励，通过接收线圈测量系统的FID信号强度，以此作为匀场效果的初始参考值；(2)、确定匀场电流方向设所述匀场线圈有n组，对第i组匀场线圈，通过施加测试电流IO确定该组线圈的匀场电流调整方向；(3)、电流步长控制对第i组匀场线圈，以测试电流为起点，沿其调整方向逐步增加匀场电流；(4)、若FID信号强度不再增加或者匀场电流超出取值范围，则该组匀场电流计算结束，转到第(2)步计算下一组勻场线圈的勻场电流；(5)、当所有匀场线圈的匀场电流计算出来之后，一次迭代计算结束；(6)、重复⑵ (5)，直到系统FID强度不再增加为止，此时各组匀场线圈的匀场电流即为最终需要施加在每组匀场线圈上的电流值。
权利要求1.一种用于磁共振成像永磁体的有源勻场系统，其特征在于包括 有源匀场线圈，成对安装在磁共振成像永磁体上下磁极表面； 匀场线圈电流控制器，与所述有源匀场线圈相连，为所述有源匀场线圈提供直流恒稳电流源； 计算机控制系统，与所述匀场线圈电流控制器相连，通过磁共振成像系统中射频线圈对成像静磁场中的人体或者水模进行射频激励，根据磁共振成像系统中接收线圈得到的FID信号强度计算出需要施加在所述有源匀场线圈上的电流值。
2.根据权利要求1所述的用于磁共振成像永磁体的有源匀场系统，其特征在于所述匀场线圈包括有 安装在磁共振成像永磁体上磁极表面的第一 Z13匀场线圈，所述第一 Z13匀场线圈包括绕成同心圆的A组线圈及绕成同心圆的B组线圈，A组线圈与B组线圈同心，且A组线圈设置在B组线圈外； 安装在磁共振成像永磁体下磁极表面第二 Z13匀场线圈，第二 Z13匀场线圈与第一 Z13匀场线圈结构相同，第二 Z13匀场线圈中A组线圈的电流与第一 Z13匀场线圈中A组线圈的电流大小相同、流向相反，第二 Z13匀场线圈中B组线圈的电流与第一 Z13匀场线圈中B组线圈的电流大小相同、流向相反。
3.根据权利要求1所述的用于磁共振成像永磁体的有源匀场系统，其特征在于所述匀场线圈包括有 安装在磁共振成像永磁体上磁极表面的第一 Z24匀场线圈，所述第一 Z24匀场线圈包括绕成同心圆的C组线圈及绕成同心圆的D组线圈，C组线圈与D组线圈同心，且C组线圈设置在D组线圈外； 安装在磁共振成像永磁体下磁极表面第二 Z24匀场线圈，第二 Z24匀场线圈与第一 Z24匀场线圈结构相同，第二 Z24匀场线圈中C组线圈的电流与第一 Z24匀场线圈中C组线圈的电流大小相同、流向相同，第二 Z24匀场线圈中D组线圈的电流与第一 Z24匀场线圈中D组线圈的电流大小相同、流向相同。
4.根据权利要求1所述的用于磁共振成像永磁体的有源匀场系统，其特征在于所述匀场线圈包括有 安装在磁共振成像永磁体上磁极表面的第一 X匀场线圈，所述第一 X匀场线圈包括绕成弓形的E组线圈及绕成弓形的F组线圈，E组线圈与F组线圈在Y轴两边对称分布，且E组线圈与F组线圈接入的电流大小相同、流向相反； 安装在磁共振成像永磁体下磁极表面第二 X匀场线圈，第二 X匀场线圈与第一 X匀场线圈结构相同，第二 X匀场线圈中E组线圈的电流与第一 X匀场线圈中E组线圈的电流大小相同、流向相同，第二 X匀场线圈中F组线圈的电流与第一 X匀场线圈中F组线圈的电流大小相同、流向相同。
5.根据权利要求1所述的用于磁共振成像永磁体的有源匀场系统，其特征在于所述匀场线圈包括有 安装在磁共振成像永磁体上磁极表面的第一 Y匀场线圈，所述第一 Y匀场线圈包括绕成弓形的G组线圈及绕成弓形的H组线圈，G组线圈与H组线圈在X轴两边对称分布，且G组线圈与H组线圈接入的电流大小相同、流向相反；安装在磁共振成像永磁体下磁极表面第二 Y匀场线圈，第二 Y匀场线圈与第一 Y匀场线圈结构相同，第二 Y匀场线圈中G组线圈的电流与第一 Y匀场线圈中G组线圈的电流大小相同、流向相同，第二 Y匀场线圈中H组线圈的电流与第一 Y匀场线圈中H组线圈的电流大小相同、流向相同。
6.根据权利要求1所述的用于磁共振成像永磁体的有源匀场系统，其特征在于所述匀场线圈包括有 安装在磁共振成像永磁体上磁极表面的第一 x2-y2匀场线圈，所述第一 x2-y2匀场线圈包括绕成扇形的I组线圈、绕成扇形的J组线圈、绕成扇形的K组线圈和绕成扇形的L组线圈，I组线圈与J组线圈在X轴两边对称分布，K组线圈与L组线圈在Y轴两边对称分布，且I组线圈与J组线圈接入的电流大小相同、流向相同，K组线圈与L组线圈接入的电流大小相同、流向相同，但I组线圈与K组线圈接入的电流大小相同、流向相反； 安装在磁共振成像永磁体下磁极表面第二 x2-y2匀场线圈，第二 x2-y2匀场线圈与第一x2-y2匀场线圈结构相同，第二 x2-y2匀场线圈中I组线、J组线圈、K组线圈及L组线圈的电流分别与第一 x2_y2匀场线圈中I组线、J组线圈、K组线圈及L组线圈的电流大小相同、流向相同。
7.根据权利要求6所述的用于磁共振成像永磁体的有源匀场系统，其特征在于所述匀场线圈包括有 安装在磁共振成像永磁体上磁极表面的第一 XY匀场线圈，所述第一 x2-y2匀场线圈逆时针旋转45度即可得到第一 XY线圈； 安装在磁共振成像永磁体下磁极表面的第二 XY匀场线圈，所述第二 x2-y2匀场线圈逆时针旋转45度即可得到第二 XY线圈。
8.根据权利要求1所述的用于磁共振成像永磁体的有源匀场系统，其特征在于所述匀场线圈包括有 安装在磁共振成像永磁体上磁极表面的第一 XZ匀场线圈，所述第一 XZ匀场线圈包括绕成弓形的M组线圈及绕成弓形的N组线圈，M组线圈与N组线圈在Y轴两边对称分布，且M组线圈与N组线圈接入的电流大小相同、流向相反； 安装在磁共振成像永磁体下磁极表面第二 XZ匀场线圈，第二 XZ匀场线圈与第一 XZ匀场线圈结构相同，第二 XZ匀场线圈中M组线圈的电流与第一 XZ匀场线圈中M组线圈的电流大小相同、流向相反，第二 XZ匀场线圈中N组线圈的电流与第一 XZ匀场线圈中N组线圈的电流大小相同、流向相反。
9.根据权利要求8所述的用于磁共振成像永磁体的有源匀场系统，其特征在于所述匀场线圈包括有 安装在磁共振成像永磁体上磁极表面的第一 YZ匀场线圈，所述第一 XZ匀场线圈逆时针旋转90度即可得到第一 YZ线圈； 安装在磁共振成像永磁体下磁极表面的第二 YZ匀场线圈，所述第二 XZ匀场线圈逆时针旋转90度即可得到第二 YZ线圈。
专利摘要本实用新型涉及一种用于磁共振成像永磁体的有源匀场系统，其特征在于包括有源匀场线圈，成对安装在磁共振成像永磁体上下磁极表面；匀场线圈电流控制器，与所述有源匀场线圈相连，为所述有源匀场线圈提供直流恒稳电流源；计算机控制系统，与所述匀场线圈电流控制器相连，通过磁共振成像系统中射频线圈对成像静磁场中的人体或者水模进行射频激励，根据磁共振成像系统中接收线圈得到的FID(Free Induction Decay)信号强度计算出需要施加在所述有源匀场线圈上的电流值。与现有技术相比，本实用新型能实现对磁共振成像永磁体成像磁场的校正，使产生附加校正磁场消除成像主磁场的非均匀分量，提高MRI成像质量。
文档编号G01R33/383GK202870284SQ201220365508
公开日2013年4月10日 申请日期2012年7月26日 优先权日2012年7月26日
发明者武海澄, 李璟, 高大建 申请人:宁波鑫高益磁材有限公司