[发明专利]用于限定用于成像体积的磁场的磁组件和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请根据35 U.S.C.119(e)要求在2008年6月24日提交的美国临时专利申请No.61/129,412的优先权，其内容通过引用被包含在此。

技术领域

本发明总体上涉及具有预定的特别期望的特性的磁场，更具体地涉及用于限定用于成像体积的磁场的磁组件和方法。

背景技术

磁共振成像(或MRI)是公知的成像技术，其间，诸如病人的对象被置于MRI机器内，并且承受由在MRI机器内容纳的极化磁体产生的均匀磁场。由在MRI机器内容纳的RF线圈产生的射频(RF)脉冲用于扫描病人的目标组织。在连续的RF脉冲之间的间隔中通过目标组织中受激励的原子核来辐射MRI信号，并且通过RF线圈来感测MRI信号。在MRI信号感测期间，精细地控制的磁场梯度被迅速地转换以改变局部区域的均匀的磁场，从而允许由选择的目标组织的切片辐射的MRI信号的空间局域化。继而使用多种已知技术之一来数字化和处理所感测的MRI信号，以重建目标组织切片的图像。

在能够执行MRI的系统中，需要强的均匀静态磁场，以便在特定的成像体积内对齐对象的核自旋。这个均匀的静态磁场通常由永久或线圈磁组件产生，并且在成像体积内具有大约0.1至4.7特斯拉的磁场强度。在感测期间，在成像体积中施加的精细控制的磁场梯度允许不同位置的核自旋之间的区分。然而，在图像获取期间，成像体积内的静态磁场中的不均匀与磁场梯度密不可分，并且直接地导致获得的图像中的几何失真。当MRI系统要与依赖于获取的图像的几何精度的另一个过程(诸如但不限于放射治疗)结合使用时，这些失真特别有害。因此，大大地降低静态磁场不均匀性极其重要，以便获得高质量的并且具有高的几何精度的图像。例如，当不均匀性的水平大约为成像体积内的10ppm时，能够实现可接受的图像质量。

已知使用诸如无源匀场的技术来减小轴对称和非轴对称的静态磁场不均匀性。在制造了磁组件后执行无源匀场，并且无源匀场包含：在策略上将额外的磁材料布置到成像体积之内和周围。额外的磁材料通常具有各种形状，包括环、环段、柱和棱柱。虽然在一些应用中匀场在限制在成像体积中的不均匀方面有效，但是其效果受到在制造后存在初始场不均匀的程度的限制。因此，在磁组件的设计上存在较大的约束，并且该约束是由于正在检查的对象要求在磁组件内保持适当大和可进入的空间而导致的。

通过改善制造的磁组件的设计以便减少固有的轴对称场不均匀性已经进行了避免无源匀场技术的限制的尝试。在双平面磁体的现有技术中，形成磁极的相对表面的等高线使得磁极的形状为围绕通常向相对的磁极表面延伸的轴轴对称。例如，最常见的这样的磁极设计已知为玫瑰环设计，其中最接近成像体积的磁极的表面完全平坦，除了沿着所述磁极表面的周围布置的磁材料的环之外。更具体地，沿着轴的磁极表面的轴距离与距离该轴的径向距离的图形是零斜率的线，并且在玫瑰环的径向位置具有单个垂直台阶。

在美国专利No.5,539,366中公开的一种磁组件设计由轴对称形状的磁极构成，对于轴对称形状的磁极而言，沿着轴的磁极表面的轴距离与距离轴的径向距离的图形是分段线性曲线，或是存在两个符号反转的具有连续斜率的非线性曲线。这两种设计的限制在于：位于距离轴相同径向距离的磁极的表面区域上的点也位于沿着轴的共同的轴距离上，因此，在匀场之前仅能够减小轴对称的磁场不均匀。而且，这些系统巨大，并且是不可移动的，因为磁极尺寸必要很大，因此不适合于相对于被检查的主体的移动。