CN202794554U - 具有实心面板和扫描磁头的永磁体设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种永磁体设备，其包括：a.移动式永磁体组；b.由铁磁材料制成的面板；c.由所述移动式永磁体组与所述面板之间的间距界定的气隙；d.具有预定形状的、由磁渗透性材料制成的轭状物，所述轭状物将所述磁体的所述前端表面保持在大致平行于所述面板的位置；e.用于沿大致垂直于所述面板的轴单个地移动所述磁体组中的所述永磁体的装置；f.用于在大致平行于所述面板的平面内移动所述永磁体组的装置；其中，提供了有效容积内的磁场，该有效容积位于所述永磁体组与所述面板之间的所述气隙内，所述磁场足够均匀，以实现MRI的功能。

Description

具有实心面板和扫描磁头的永磁体设备

技术领域

本发明主要涉及磁共振成像（MRI）测量装置中使用的永磁体设备。特别地，本发明涉及一种磁体设备，其中永磁体组件面向一实心面板，且该永磁体组件可以被移动，以测量搁放于面板特定区域的物体。

背景技术

MRI已发展成为医学和生物学上功能最多、最有用的工具之一。尽管其作为诊断和实验方法而言用途广泛，然而，其实施仍存在着困难。其中一个困难是，典型的MRI***需要高昂的维护费用。例如，低温磁***需要经常替换液态氦和液态氮。另外，在典型的MRI设备中，病人被送入狭窄的圆柱形室中，这会导致病人产生焦虑和幽闭恐惧症。

一种解决上述一些问题的方法是，使用永磁体作为磁场源，现有技术中已有许多将永磁体***用于MRI的例子。

例如，美国专利5,332,971教导和描述了一种用于MRI的永磁体，该永磁体使用设置成同心环的若干磁性块来产生均匀磁场。美国专利5,623,241教导和描述了一种永磁体结构，其包括C形轭状物，该轭状物在框架腿部的开口端支撑两个相对的磁体组。所述磁体组为平行设置、彼此面对的单件永磁体，每个磁体具有位于其外表面的磁极片。美国专利6,670,877教导和描述了一种用于MRI的、改进了的永磁体设备，其中，相对的磁体组跨过气隙而彼此面对，通过将磁体组连接至背板，进一步增大了磁场强度和均匀性。美国专利7,023,309和7,053,743教导和描述了用于MRI的永磁体组件的进一步改进，其中，位于轭状物与磁体组之间的软磁性材料避免了对额外的磁极的需求。

然而这些设计都存在着一些问题。总的来说，磁体都是永久性固定的，因此，有效容积在空间上是固定的，而需测量的身体部分必须***在有效容积内。另外，现有技术的设备倾向于是大而宽的。因此，长期以来仍需求一种适于用在MRI***中的永磁体设备，其重量相对较轻，且为开放式，并且该设备的有效容积可由用户设定。本发明包括位于铁磁面板上方的移动式永磁体，正是为满足前述需求而进行设计的。

发明内容

因此，本发明的一个目的是，提供一种永磁体设备，其中移动式永磁体设备能提供用户想要的有效容积，该永磁体设备包括（a）移动式永磁体组；（b）由铁磁材料制成的面板；（c）气隙，其由所述永磁体组与所述面板之间的间距形成；（d）所述永磁体组包括：（i）具有近似圆形横截面的中央永磁体，（ii）至少一个具有近似环形横截面的永磁体，其与所述中央永磁体大致同心地设置，以及（iii）每个所述永磁体具有前端表面和后端表面，每个所述前端表面面向所述气隙；（d）轭状物，其形状选自（i）大致为C形和（ii）大致为H形，该轭状物由磁渗透性材料制成，所述轭状物将所述磁体的所述前端表面保持在大致平行于所述面板的位置；（e）用于沿大致垂直于所述面板的轴单个移动所述磁体组中的所述永磁体的装置；以及（f）用于在大致平行于所述面板的平面内移动所述永磁体组的装置。本发明的实质包括，所述永磁体的结构提供了位于所述永磁体组与所述面板之间的磁场，该磁场的均匀度足以实现MRI的功能，并且，所述永磁体的结构使MRI能对非封闭结构内的病人进行操作。

本发明进一步的目的是，提供这种永磁体设备，其中所述移动式永磁体组的定位受到根据预定算法的机械装置操作的远程控制。

本发明进一步的目的是，提供这种永磁体设备，所述永磁体设备还包括至少一个匀场组件，每个所述匀场组件都设置在所述永磁体组的周围，其中所述至少一个匀场组件适于为有效容积内的磁场提供额外的均匀性。

本发明进一步的目的是，提供这种永磁体设备，所述永磁体设备还包括至少一个梯度线圈，每个所述梯度线圈都设置在一个所述永磁体组的周围，其中所述至少一个梯度线圈提供了对所述磁场的精确调节。

本发明进一步的目的是，提供这种永磁体设备，其中所述至少一个梯度线圈适于在所述有效容积内提供磁场梯度，所述磁场梯度适于用在测量所述有效容积内的身体或部分身体的MRI中。

本发明进一步的目的是，提供用于在磁共振成像（MRI）非封闭结构的永磁体结构中的有效容积内提供均匀磁场的方法，所述有效容积即位于永磁体组与面板之间的气隙中的有效容积。该方法包括以下步骤：（a）提供永磁体设备，包括：移动式永磁体组；由铁磁材料制成的面板；气隙，其由所述永磁体组与所述面板之间的间距形成；（b）对所述永磁体进行分组，以提供具有近似圆形横截面的中央永磁体；至少一个具有近似环形横截面的永磁体，其与所述中央永磁体大致同心地设置；每个所述永磁体具有前端表面和后端表面，每个所述前端表面面向所述气隙；（c）选择轭状物的形状，该形状选自（i）大致为C形和（ii）大致为U形，该轭状物由磁渗透性材料制成，用于将所述磁体的所述前端表面保持在大致平行于所述面板的位置；（d）提供用于沿大致垂直于所述面板的轴单个移动所述磁体组中的所述永磁体的装置；以及（e）提供用于在大致平行于所述面板的平面内移动所述永磁体组的装置。

附图说明

图1为本发明一个实施例的横截面示意图；

图2为图1所示实施例的有效容积内的磁通线示意图；

图3为本发明第二实施例的横截面示意图。

具体实施方式

在此列举了在细节构建上有所不同的本发明的数个实施例，对本领域技术人员来说，这些都是显而易见的，不会影响本发明的本质特性，因此，本发明不受附图及说明书所描述内容的限制，而仅表示在权利要求中，其适当的范围仅由所述权利要求最宽泛的解释所限定。

在此使用的术语“有效容积”描述了能***用于MRI分析的物体（例如，实验主体的部分身体）的空间容积，其中，在此所公开的永磁体组件提供了用于MRI分析的、足够均匀的磁场。

参见图1，其为本发明所公开的磁体设置实施例100的横截面示意图。该磁体设置由大致为C形的轭状物进行支撑。该轭状物包括支撑臂32、上横杆30、下横杆34、上部支撑臂36和下部支撑臂38。所述轭状物优选地由铁磁材料、例如软钢制成。所述下横杆支撑着面板70，类似地，该面板70由例如（但不限于）软钢或铸铁的铁磁材料制成，在本实施例中该面板70搁放于支撑件42上，而该支撑件42也由铁磁材料制成。

设计上横杆30以支撑永磁体组件10。该永磁体组件10包括一系列永磁体：具有近似圆形横截面的中央磁体50和多个具有近似环形横截面的、与中央磁体50大致同心对齐的多个磁体；在所示的具体实施例中，有两个这种环形磁体46和48；其它实施例可包括更多或更少的这种环形磁体46和48，这取决于用户的具体需求。构成永磁体组件的每个磁体可以是单件的（即，中央磁体50是单件圆盘，而外部磁体46和48是单件环）；公认的且应当强调的是，磁体可由多个单个部段构成。磁体组与面板之间的距离形成气隙44。图1示意了磁体，表明每个磁性环或部件可以通过垂直路径朝向气隙或远离气隙而进行单独调节。每个这种部件在水平平面内也是可调节的，通过“倾斜”每个单独部件，以使之与面板70的上表面之间形成平行关系。

磁体组件10通过背板60和支撑块40连接至轭状物的上部支撑臂36。已发现，这种背板60增大了跨过气隙44的磁场的强度和均匀性，因而无需辅助磁体或匀场线圈。

在本发明的一个优选实施例中，还包括用于在大致平行于面板70上表面的平面内移动和定位磁体组件10的装置。所述移动和定位装置可以是现有技术中用于移动和定位机械设备的任意已知类型，例如远程控制装置或机器人。这种装置能在0.1mm或更小的范围内固定要移动的设备的位置，即，其精度远大于MRI本身的分辨率（MRI的分辨率一般为约1 mm的幅度等级）。这种移动和定位装置的机器可设置在上部支撑臂36内部或轭状物的外部。

参见图2，其示意了有效容积（该有效容积是气隙44的那部分，在该有效容积内磁场为基本均匀的）内的磁通线110。磁通线110在铁磁面板内被压缩了。更重要地，由于磁体组件10的设计形式，有效容积内的磁场的均匀性足以使该装置能用作MRI所需的磁场源。

参见图3，其展示了在此公开的本发明的第二实施例200。在本实施例中，轭状物大致为U形而不是C形，具有两个竖直支撑件32A、水平横杆30A和竖直支撑基部31以固定轭状物的位置。在本实施例中，面板坐落在基座38A上，该基座38A可独立于轭状物（如图3所示）或连接至轭状物。与前一实施例相同，轭状物和基座优选地由铁磁材料制成。这种设置尤其适于对移动式磁体组件进行稳固，且易于连接移动和定位装置。在第三实施例（未图示）中，轭状物包括矩形上顶，磁体组件及其支撑件连接至该矩形上顶。所述矩形上顶由至少四个腿部进行固定（每个腿部支撑一个角；额外的腿部可置于侧部）。

本发明的数个附加实施例（每个实施例都适于上述的任意的轭状物和移动/定位装置）包括对永磁体组件所作出的改进。这些改进尤其旨在提高本发明作为用于研究身体或部分身体的MRI中的磁体组件的实用性。特别地，在一个附加实施例中，磁体组进一步包括至少一个匀场组件。该匀场组件设置在永磁体组的周围，并且是根据本领域技术人员熟知的方法制造的，该匀场组件使有效容积内的磁场具有额外的均匀性，并补偿了例如（但不限于）边缘效应或永磁体组内的磁体制造或磁体材料的稍许瑕疵带来的影响。

其它实施例除匀场组件之外或代替匀场组件的是梯度线圈。通常使用具有已知梯度的磁场来操作MRI以构建图像。由于特定NMR转折处的谐振频率取决于磁场强度，因此，利用梯度以使特定的NMR信号发源保持在位。如上所述，在此公开的本发明的基础实施例提供了一种高度均匀的磁场；为使本发明尤其适于多维样本（例如身体或部分身体）的成像，有必要提供用于获取磁场梯度的装置。因此，本发明的附加实施例将包括至少一个梯度线圈组件。该梯度线圈组件设置在永磁体组的周围，并且是根据本领域技术人员熟知的方法进行制造的，该梯度线圈组件特别适于提供有效容积内的磁场梯度。所需的具体梯度将取决于单个使用者的特定需求，因此，梯度线圈组件的细节也将必要地取决于具体使用者的特定需求。

上述公开的各实施例公开了一种用于在磁共振成像（MRI）非封闭结构的永磁体结构中的有效容积内提供均匀磁场的方法，所述有效容积即位于永磁体组与面板之间的气隙中的有效容积。这种新方法特别包括如下步骤：（a）提供永磁体设备，包括：移动式永磁体组；由铁磁材料制成的面板；气隙，由所述永磁体组与所述面板之间的间距形成；（b）对所述永磁体进行分组，以提供具有近似圆形横截面的中央永磁体；至少一个具有近似环形横截面的永磁体，其与所述中央永磁体大致同心地设置；每个所述永磁体具有前端表面和后端表面，每个所述前端表面面向所述气隙； （c）选择轭状物的形状，该形状选自（i）大致为C形和（ii）大致为U形，该轭状物由磁渗透性材料制成，该轭状物用于将所述磁体的前端表面保持在大致平行于所述面板的位置；（d）提供用于沿大致垂直于所述面板的轴单个移动所述磁体组中的所述永磁体的装置；以及（e）提供用于在大致平行于所述面板的平面内移动所述永磁体组的装置。

Claims (7)

1.一种永磁体设备，其包括：

可移动式永磁体组件；

包括铁磁材料的面板；

位于所述可移动式永磁体组件与所述面板之间的气隙； 

所述可移动式永磁体组件包括：

i. 具有近似圆形横截面的中央永磁体，该中央永磁体具有第一前端表面和第一后端表面，所述前端表面面向所述气隙；

ii. 至少一个具有近似环形横截面的永磁体，其与所述中央永磁体大致同心地设置，且该永磁体具有第二前端表面和第二后端表面，所述第二前端表面面向所述气隙；

轭状物，其形状选自（i）大致为C形和（ii）大致为U形，该轭状物包括磁渗透性材料，所述轭状物制成所述中央永磁体和至少一个永磁体，以使得所述中央永磁体的所述第一前端表面和所述至少一个永磁体的所述第二前端表面位于大致平行于所述面板的位置；

用于大致垂直于所述面板单个地移动所述至少一个永磁体的装置；以及

用于在大致平行于所述面板的平面内移动所述可移动式永磁体组件的装置；

其中，所述可移动式永磁体组件提供了位于所述气隙中的有效容积内的磁场，所述磁场基本均匀，以进行磁共振成像测量，并且，

其中，所述可移动式永磁体组件使得能够对非封闭结构内的病人进行磁共振成像测量。

2.根据权利要求1所述的永磁体设备，其特征在于：所述永磁体设备进一步包括用于根据预定算法对所述可移动式永磁体组件进行远程定位的装置。

3.根据权利要求1所述的永磁体设备，其特征在于：所述永磁体设备进一步包括至少一个匀场组件，所述至少一个匀场组件设置在靠近所述可移动式永磁体组件的位置，其中所述至少一个匀场组件适于为所述有效容积内的磁场提供额外的均匀性。

4.根据权利要求2或所述的永磁体设备，其特征在于：所述永磁体设备进一步包括至少一个匀场组件，所述至少一个匀场组件设置在靠近所述可移动式永磁体组件的位置，其中所述至少一个匀场组件适于为所述有效容积内的磁场提供额外的均匀性。

5.根据权利要求1、2、3或4中的任一项所述的永磁体设备，其特征在于：所述永磁体设备进一步包括至少一个梯度线圈，所述至少一个梯度线圈设置在靠近一个所述可移动式永磁体组件的位置，其中所述至少一个梯度线圈提供了对所述磁场的精确调节。

6.根据权利要求5所述的永磁体设备，其特征在于：所述至少一个梯度线圈适于在所述有效容积内提供磁场梯度，所述磁场梯度适用于对位于所述有效容积内的病人进行磁共振成像测量。

7.根据权利要求1所述的永磁体设备，其特征在于：所述轭状物的几何形状选自大致C形和大致U形。

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