[发明专利]用于磁共振成象装置(MRI)的磁场生成器

说明书

本发明涉及一种医学治疗等应用领域的磁共振成象装置(此后叫MRI)中使用的磁场生成器的改进；更详细地说，涉及这样一种MRI磁场生成器：它旨在减小极靴中的涡流和由梯度磁场圈引起的剩磁，而又不破坏磁空间中磁场的均匀性，从而能够进行高速图象拾取，其方法是按照一种叠层结构组成一对在空间互相对立的极靴，在该结构中有软铁氧体或叠层硅钢片且软铁氧体置于磁性材料基体上，并有一个低磁导率和高电阻层插于软铁氧体与磁性材料基体之间，或软铁氧体与叠层硅钢片之间。

MRI是一种通过把受诊断的人部分地或整个地插入一个形成强磁场的磁场生成器的空间中，能够得到人体层析图象，以充分显现人体组织的性质的装置。

在MRI磁场生成器中，要求其空间的大小能够部分地或整个地安置受诊断的人，且要求生成0.02至2.0T的稳定而强的均匀磁场，还要求其准确度为小于空间图象拾取视野的1×10^-4(一般情况下)，以便得到清晰的层析图象。

作为一种用于MRI的磁场生成器，已知如图6(A)与(B)所示的结构，其中有一对使用R-Fe-B型磁铁的永磁部件1，1被互相对立地设置，在各部件的一端固定极靴2和2(用作磁场生成源)，其另一端连接磁轭3，以便在极靴2和2之间的空间4中产生静磁场(日本专利公布号平2-23010)。该图示出一个实施例，其中磁轭3由一对平板磁轭3a和3b及4个柱状磁轭3c形成。

对于极靴2和2，采用这样一种结构，沿圆周提供环形凸出体，且在中心部位还布置一凸起的突出物(未画出)，以便改善空间4中磁场分布的均匀性(日本实用新型公布号平5-37446)。

此外，作为磁场生成源，已知上述永磁部件1和1可代之以绕在磁心(未画出)周边的电磁线圈(例如包括一般导电线圈和超导线圈)(日本专利公开号平4-288137)，其中采用类似于图6所示的极靴。

亦知另一种磁场生成器，它以图6所示结构为基础，但其中4个柱状磁轭3c代之以一个C-形磁轭，在此，一对平板磁轭3a和3b只在其一端用平板磁轭3d相连(日本设计号847566)，如图7所示。

此外，如图8所示，亦已知一种磁场生成器，其中柱状磁轭3c装于一对平板磁轭3a和3b的两端(在通过永磁部件1中心且垂直于安置受诊断人方向的假想线上或线后的某一位置)(日本专利公开号平6-78893)。

同图6所示的结构相比，图7和图8所示的结构具有在把受诊断人置入空间4的方向上自由的优点，且给人以不受压迫的感觉。此外，在这些结构中采用类似于图6所示的极靴。

在图9所示另一结构的所提磁场生成器中，均由R-Fe-B型磁铁制成的长方形截面永磁部件11，11和三角形截面永磁部件12，12，12，12，作为磁场生成源而装在多边形(图中为六边形)棱柱磁轭10的内周表面上；尤其是，极靴13和13固定在一对形成主磁场的长方形截面永磁部件11和11的面向空间的面上，从而在极靴13和13之间的空间14中产生静磁场(日本专利公开号平6-151160)。

为了改善空间14中磁场分布的均匀性，该对极靴13和13，在其轴向两端设有均为长方条形的凸出物15和15，而在其中心部位设有长方板形的凸出物16。

如前所述，已知有各种各样的用于MRI的磁场生成器结构。在任何这类结构中，极靴均装在永磁构件的面向空间的表面上，且极靴均包括一个由电磁软铁或纯铁之类的磁性材料切成的大块。

在MRI中，包括相应于X、Y和Z三个方向的三套线圈组的梯度磁场线圈(GC)，通常装在每个置于永磁构件的面向空间表面的极靴附近(梯度磁场线圈只在图6用6表示)，且通过向梯度磁场线圈施加脉冲电流可在空间内产生所要方向的梯度磁场。

也就是说，通过向在空间形成的均匀磁场施加梯度磁场可把位置信息给予核磁共振信号，且必须施加多个脉动梯度磁场才能得到图象。

例如，图10(A)示意性地示出由梯度磁场线圈产生的磁场的理想波形，它具有矩形波形，在极短的时间间隔就达到预定的磁场强度(升降时间)；还具有对称的波形，其中正(+)侧波高等于负(-)侧波高(B₁＝B₂)。此外，在相邻的矩形波形之间，磁场强度降至零。

然而，因为极靴装在梯度磁场线圈附近，所以当脉冲电流供给梯度磁场线圈时，磁场随着脉冲电流的升降而急剧地变化，从而在每个包括一大块由上述电磁软铁、纯铁或类似物制作的材料的极靴中产生涡流。此外，极靴为梯度磁场线圈的磁场所磁化，所以由于极靴中磁滞(剩磁)而破坏空间中磁场的均匀性。