磁共振成像中的低涡流和低磁滞的磁极面制造技术

开放式磁共振（ＭＲ）成象系统的极面由许多具有叠片的块构成。块的叠片这样排列，使得它们平行于所加的随时间变化的磁场的磁通。每一个叠片由非晶材料构成，因此不存在突出的磁场调整。该结构降低了在极面中感生的涡流，降低了剩余磁化强度，因此减少了所获取的图像中的假象。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及磁共振(MR)成像，更具体地说，涉及用于MR成像的开放式磁体的极面。一般在磁共振(MR)成像中，病人被安插在“封闭式”的圆筒状磁体内。在成像期间，这种装置不允许医生接近病人以便交互式地执行程序。已经利用“开放式”磁体，以便允许在成像期间接近病人。但是，这又遇到了在整个成像容积内形成强大、均匀、同相(homogeneous)的磁场的问题，尤其是在施加随时间变化的磁场梯度的时候。当利用铁磁材料时，发出磁场的开放式磁体的表面称作极面。它从附在其上的磁源接收磁通。磁源可以连接或不连接低磁阻(高磁导率)铁磁磁通闭合件，构成“C”形磁通路径。当把随时间迅速变化的磁场加到极面上时，问题产生了。因为磁面由导电材料构成，所以会产生涡流，这接着又产生与所施加的磁场相反的磁场。随时间变化的磁场的应用还导致在极面材料内产生二次剩余磁场，它会在所加的磁场被消除之后仍然保留。这被称为材料的磁滞。涡流和剩余磁化强度两者都使磁场变形，因此使得从该磁场生成的图像变形。Sakurai等人1994年2月1日的美国专利5,283,455说明了一种以通过使涡流的路径最小化来减少开放式MR成像设备中的涡流为目的的装置。该装置采用了由一些块构成的极面。涡流不会在整个极面上流动，而只是在各块内单独地流动。Sakurai还这样构成各叠片块，让它们与所感生的随时间变化的磁场平行地排列。这使得在平行于叠片的方向上有较大的磁通磁导率。Sakurai的结构确实减少了涡流和剩余磁化强度，但是这些效应还可以进一步减少，并进一步改善图像。目前，需要进一步减少在开放式MR成像机中的感生涡流和剩余磁化强度，以便减少所生成的图像中的假象。一种开放式磁共振(MR)成像系统，由于涡流和剩余磁化强度的减少而呈现较少的假象。它包括一些铁磁极片，各铁磁极片具有限定成像容积的极面。这些面基本上彼此平行。因为通过梯度线圈(gradient coils)施加随时间迅速变化的磁场来改变所加的静磁场，所以存在极片的导电材料中感生的涡流。还因为所用的材料呈现剩余磁化强度，所以磁通不能准确地跟随所施加的梯度磁场。为了解决这些问题，极片由多个块构成，所述块包括一些叠片。这些叠片各自由不导电的基片隔开并且与非导电基片结合。叠片基本上平行于极面排列，因此平行于极面流动的大多数磁通受导电材料内的涡流的阻碍最小。所加的磁场梯度的这一部分会产生环绕穿过每个叠片的厚度的涡流。因为涡流的路径较短，它们的消散时间常数大大降低，因此与不使用叠片的极片相比，涡流消散大大加快。所加的磁场梯度的垂直于叠片的部分会产生环绕各叠片的周边的涡流。涡流消散的时间常数由块的表面尺寸确定，与由连续片构成的极片相比，小一些的块使涡流以快得多的速度消散。在给定方向上的这些块的实际尺寸和间隔也影响在该方向上穿过极面的磁通强度。相邻块之间较大的间隔导致平行于各层的磁通减小。也可采用多个块层。各层之间的间隔在影响穿过极片的磁通方面也是很重要的。各层之间的间隔越大，垂直于各层的磁通越小。通过部分重叠相邻层内的块，控制垂直及平行于各层的磁通的相对量。这是将磁源与磁场梯度之间的性能最佳化的一种方法。因为许多材料具有多晶结构，这阻碍了剩余磁化强度的改变，所以决定采用具有很少或没有整体晶粒结构的非晶材料。诸如Fe-B(例如Fe80B20)、Fe-B-Si、Fe-B-Si-C、Fe-Ni-B之类的材料可同其它已知的非晶铁磁材料一起用作各极面块的叠片。一般在叠片区域正下方有一个下伏的铁磁支撑结构，一些极片。该区域还具有通常比叠片的更大的矫顽磁场。如果梯度的随时间变化的磁场大到能够穿透叠层(极面)，那么该极片的剩余磁化强度状态可以改变。接着，该剩余磁化强度导致偏置磁场，并导致更大地促成图像变形。对该基片材料的磁化强度的控制对于保证图像质量也是很重要的。本专利技术的目的在于减少利用开放式MR成像系统生成的图像中的假象。本专利技术的另一个目的在于提供产生比传统系统的更高质量的图像的MR成像系统。本专利技术的再一个目的在于提供用于开放式MR成像系统的呈现较少的涡流的极面。本专利技术的又一个目的在于提供用于开放式MR成像系统的呈现较少的剩余磁化强度的极面。在所附权利要求书中详细阐明本专利技术的相信是新颖的特征。但是，本专利技术本身，关于结构与操作方法，及其进一步的目的和优点，可以通过参考以下结合附图的描述得到最好的理解附图说明图1是与本专利技术相适应的“开放式”磁共振(MR)成像系统的一部分的示意的例图。图2是在先有技术的极面中感生的涡流的透视的例图。图3是不同材料的呈现剩余磁化强度的磁滞曲线图。图4说明叠层块上的磁通的方向效应。图5说明根据本专利技术的块周围的磁通。图6是根据本专利技术构成的极面的一个实施例的平面图。图7是根据本专利技术构成的极面的一个实施例的立视图。图1中示出磁共振(MR)成像系统10的“开放式”磁体。它包括励磁装置16、18，它们具有至少一个向相邻极片11、13提供磁通的励磁线圈22、24。该磁通进入极面15、17。励磁装置16、18产生磁场，该磁场产生流过极面15和17的磁通B0。一组梯度线圈19和21产生随时间变化的磁场B，当与静态主磁场B0组合时，便在整个成像容积23中产生磁场梯度。然后，磁通B0在穿过成像容积23之后，可以穿过连接开放式磁体的两端的磁通返回结构25。图2示出极面15的例图和电流I按所标的方向流过其中的梯度线圈19。按右手法则，电流I产生图中所示那样穿过环的中心的磁通B。于是磁通感生虚线所示的涡流I’。涡流I’产生与磁通B’相反的另一个磁场。这降低了磁场B的效果，因此导致对成像磁场和磁场梯度的干扰。在具有有限导电率的结构中，涡流重新分布并随时间衰减。因此，这在取决于均匀磁场梯度的图像中产生假象。随着表面积增大，衰减时间按最小尺寸的平方增长。图3中示出各种材料的磁滞效应的例图。当磁场H作用于材料时，它产生一定的磁化强度M。当诸如永久磁铁之类的材料经受所加的磁场H时，所导致的剩磁M以路径31在向前方向示出。当在反方向上施加磁场H时，磁化强度M跟随路径33。当它与M轴交叉时，材料的磁化强度M称作“剩余磁化强度”。该材料以点35标明。另一种磁性材料以路径37、39示出。路径37和39呈现较低的剩余磁化强度41。相对地说，与路径37、39相比，路径31、33描绘出“硬”磁性材料。剩余磁化强度是磁性材料的矫顽效应的结果。在快速地改变所施加的、在极性上也变化的磁场的情况下这种矫顽效应变得十分重要。当取消磁场分量时，它们还控制着磁化强度的衰减以便达到平衡。在铁磁材料的任何区域，局部磁化强度为最大值或“饱和”值。磁化强度都平行的这些局部区域称作“畴”。磁化强度方向不同的畴之间的很薄的分割区域称作“畴壁”。所加的磁场导致的平均磁化强度的改变是由于这些畴壁移动了。这些畴壁的移动会被材料内诸如孔、参杂物和小晶粒之间的边界之类的缺陷所阻碍。以通常用Hc表示的等效的“矫顽”磁场来表征移动这些畴壁所需要的磁场。在磁场变化之后，所述畴壁障碍导致磁滞，因此在磁场改变之后留下平均磁化强度的“剩余磁化”状态取决于初始磁化强度和磁场随时间的变化。由这种剩余磁化强度产生的外部磁场可扰乱MR成像系统中的成像磁场，使之偏离其所需值，导致形成假象。这些畴壁的移动也被局部涡流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种呈现减少的假象的“开放式”磁共振（ＭＲ）成像系统，它至少具有：极片，每一个极片具有彼此相对的、限定成象容积的基本上是平面的极面；具有至少一个励磁线圈和极片的励磁装置， 其特征在于所述极面包括：多个包括叠片的磁块，所述叠片由基片隔开并且与该基片结合在一起，每一个叠片排列成基本上平行于所述极面，每一个叠片包括非晶铁磁材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：WD巴伯，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]