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TECHNISCHER
BEREICH
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Diese
Erfindung betrifft eine Verbesserung für eine Magnetfelderzeugungsvorrichtung,
die zum Beispiel bei medizinisch eingesetzten Magnetresonanzbilderzeugungsvorrichtungen
verwendet wird (nachfolgend MRI-Vorrichtungen genannt), und genauer
ausgedrückt
eine MRI-Magnetfelderzeugungsvorrichtung,
bei der dann, wenn Gradientenspulen auf einem Paar von Magnetpolstücken angebracht wurden,
die einander so gegenüberliegen,
dass sie einen Luftspalt ausbilden, wobei das Magnetfeld durch die
Wirkung der Umgebung verändert
wird, in dem die Magnetfelderzeugungsvorrichtung installiert wurde,
zum Beispiel die Einheitlichkeit des Magnetfeldes innerhalb des
Sichtabbildungsfeldes in dem Luftspalt leicht eingestellt werden
kann, ohne dass die Gradientenspulen gelöst werden müssen.
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ZUGRUNDELIEGENDE
TECHNIK
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Eine
MRI-Vorrichtung ist eine Vorrichtung, bei der die Gesamtheit oder
ein Teil des Körpers
eines Patienten in den Luftspalt einer Magnetfelderzeugungsvorrichtung eingeführt wird,
die ein kraftvolles Magnetfeld ausbildet, wobei ein tomographisches Bild
erhalten wird, so dass das Gewebe desselben bewertet werden kann.
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Diese
MRI-Magnetfelderzeugungsvorrichtung muss breit genug für die Gesamtheit
oder einen Teil des einzuführenden
Körpers
eines Patienten sein, wobei es, um ein scharfes tomographisches Bild
zu erhalten, gewöhnlich
notwendig ist, ein stabiles, kraftvolles, einheitliches Magnetfeld
auszubilden, welches eine Präzision
von 1 × 10-9 oder weniger und 0,02 bis 2,0 T innerhalb
des Sichtabbildungsfeldes in dem Luftspalt aufweist.
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Eine
bekannte Magnetfelderzeugungsvorrichtung, die bei MRI-Vorrichtungen
verwendet wird, weist eine Konstruktion auf, bei der Magnetpolstücke an einem
Ende eines jeden Paares von Dauermagnetkonstruktionen einander gegenüberliegend
angeordnet sind, wobei ein Magnet auf R-Fe-B-Basis als Magnetfelderzeugungsvorrichtungsquelle
verwendet wird, wobei die anderen Enden durch ein Joch verbunden
sind und ein statisches Magnetfeld innerhalb eines Luftspaltes zwischen
den Magnetpolstücken
erzeugt wird (Japanische Patentanmeldung 2-23010).
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Eine
weitere bekannte Konstruktion weist elektromagnetische Spulen auf
(einschließlich
Normalleiterspulen, Superleiterspulen usw.), die um Eisenkerne als
Magnetfelderzeugungsvorrichtungsquelle anstatt der oben erwähnten Dauermagnetkonstruktionen
herumgewickelt sind (offengelegte Japanische Patentanmeldung 4-288137),
wobei dieselben wobei dieselben Magnetpolstücke wie die oben erwähnten auch
bei dieser Konstruktion verwendet werden.
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Wie
oben erwähnt,
muss die Einheitlichkeit des Magnetfeldes einer Magnetfelderzeugungsvorrichtung
eine Genauigkeit von 1 × 10-4 oder weniger innerhalb des festgelegten
Raumes aufweisen, wobei dies jedoch in großem Umfang durch die Form der
Magnetpolstücke
beeinflusst wird, und zwar insbesondere in dem Magnetkreis und auch
durch die Form der Joche beeinflusst wird, worin die Vorrichtung
installiert ist, und durch andere solche Faktoren, die es unvermeidbar
machen, dass verschiedene Einstellungen vorgenommen werden müssen, um
die Einheitlichkeit des Magnetfeldes innerhalb des Sichtabbildungsfeldes
auf den spezifizierten Wert zu bringen. Daher musste eine Konstruktion
ein Magnetfeld mit einer extrem hohen Einheitlichkeit bereitstellen
und es ermöglichen,
dass eine Magnetfeldintensität
innerhalb des erforderlichen Luftspaltes um die erforderliche Menge
erhöht
oder erniedrigt werden konnte, ohne dass die Magnetpolstücke nachbearbeitet
werden mussten.
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In
Bezug darauf hat der Anmelder in der Annahme, dass der Abbildungsraum
eine Kugel ist, vorgeschlagen, dass die Magnetfeldintensität innerhalb des
Luftspaltes örtlich
um den erforderlichen Betrag erhöht
oder erniedrigt, und die Einheitlichkeit des Magnetfeldes dadurch
erhöht
werden könnte,
ohne dass die Magnetpolstücke
nachbearbeitet werden müssen,
wenn Magnetwerkstoffpellets [1] und/oder Dauermagnetpellets an spezifischen
Standorten auf den Seiten der Magnetpolstücke gegenüber dem Luftspalt angeordnet
wären,
und zwar gemäß der Magnetfeldintensität an verschiedenen
Umfängen, die
durch die Durchquerung dieses kugelförmigen Raumes in einer Mehrzahl
von Horizontalebenen gemessen wird (Japanische Patentveröffentlichung 5-87962).
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Um
Positionsdaten innerhalb des Luftspaltes mit einer MRI-Vorrichtung
zu erhalten, werden Gradientenspulen (GC), die aus einem Satz von
drei Spulen bestehen, die den X-, Y- und Z-Richtungen entsprechen,
gewöhnlich
in der Nähe
der Magnetpolstücke
positioniert, und ein Gradientenfeld kann in der gewünschten
Richtung innerhalb des Luftspaltes durch das Aufbringen eines Impulses
auf diese Gradientenspulen erzeugt werden. Mit anderen Worten ausgedrückt werden
Positionsdaten zu den nuklearmagnetischen Resonanzsignalen gegeben,
indem ein Gradientenfeld zu dem einheitlichen Magnetfeld hinzugefügt wird,
welches innerhalb des Luftspaltes ausgebildet wird, und eine große Anzahl
von impulsbeaufschlagten Gradientenfeldern muss hinzugefügt werden,
um ein einzelnes Bild zu erhalten.
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Unterdessen
ist, zum Beispiel wenn das Magnetfeld durch die Wirkung der Umgebung
abgeändert
wurde, wo dieser Magnetfelderzeugungsvorrichtung installiert wurde,
oder wenn die MRI-Vorrichtung bereits an ihrem Verwendungsort installiert
wurde, sobald die Gradientenspulen auf den Magnetpolstücken installiert
wurden, die Einstellung der Einheitlichkeit des Magnetfeldes durch
Positionierung und Bewegen der Magnetwerkstoffpellets und/oder Dauermagnetpellets,
wie oben abgehandelt, eine schwierige und komplizierte Arbeit, und
diese Arbeit kann nicht in einer kurzen Zeit bewältigt werden.
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In
der offengelegten Japanischen Patentanmeldung 1-164356 wird ein Verfahren zur Anordnung von
feldeinstellenden Dauermagnetpellets zum Zwecke der Einstellung
der Einheitlichkeit des Magnetfeldes vorgeschlagen, wobei eine Vielzahl
von feldeinstellenden Dauermagnetpellets mittels Schrauben an einem
Träger über einen
Sockel befestigt wird, und diese Trägerplatte an einem ringförmigen Vorsprung auf
den Magnetpolstücken
angeschraubt wird, wobei sich die Dauermagnetpellets auf der Magnetpolstückseite
befinden, oder [die Dauermagnetpellets] werden im Verhältnis zu
dem Luftspalt von der Außenumfangsseite
des Paares von Magnetpolstücken befestigt.
Das Problem bei dieser Konstruktion besteht darin, dass das Entfernen
der Abstandsstücke sehr
lange Zeit beansprucht, da die Dauermagnetpellets mittels Schrauben
an der Trägerplatte über einen
Sockel befestigt werden.
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Besonders
Magnetwerkstoffpellets oder Dauermagnetpellets, die zur Einstellung
der Einheitlichkeit des Magnetfeldes verwendet werden, weisen überhaupt
nicht alle dieselbe Größe und Form
auf. Zuerst wird eine Auswahl zwischen einem Magnetwerkstoff und
einem Dauermagnet gemäß des Einstellungsbetrages
oder der Position des Raumes für die
Einstellung vorgenommen und dann werden die Form und Größe davon
passend ausgewählt,
so dass ein Sockel gemäß der Größe und Form
des Magnetwerkstoffes für
[den Magnetwerkstoff] durch Schrauben an der Trägerplatte über den Sockel befestigt werden
muss, und ein Sockel der erforderlichen Form gemäß der Größe und Form der Dauermagnetpellets
hergestellt werden muss, so dass die Magnetisierung derselben in
die richtige Richtung zeigen wird, so dass das Entfernen der Abstandsstücke eine
enorme Menge an Arbeit einschließlich der Herstellung des Sockels
mit sich bringt.
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In
der JP-A-09-056692 ist eine Magnetkreisbaugruppe der Art entgegengesetzter
Magnete offenbart. Die Baugruppe weist eine nichtmagnetische Abstandsplatte,
die auf der Gradientenspule ausgebildet ist, und weist Abstandsstückwerkstoff
auf, der auf oder unter der Abstandsstückplatte fixiert ist, und auf
oder unter der Abstandsplatte angebrachtes Abstandsmaterial und
an dem unteren Teil einer magnetischen Nebenschlussplatte angebrachtes
Abstandmaterial auf.
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Die
JP-A-04-054938 betrifft eine ringförmige Magnetfelderzeugungsvorrichtung.
Dort ist ein Gehäusekörper offenbart,
in dem ein Dauermagnetstück untergebracht
ist, wobei dieser Gehäusekörper in
einen Gehäusebereich
eines Haltekörpers
eingeführt ist,
der in der Nähe
einer Innenwand des ringförmigen
Magneten vorgesehen ist. Der Gehäusebereich ist
mit einem nichtmag netischen Deckel abgedeckt und mit nichtmagnetischen
Schrauben fixiert. Der so erhaltene Haltekörper wird zur Korrektur einer
Störung
eines Magnetfeldes des Generators verwendet.
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In
der EP-A-710 851 ist eine Magnetresonanzvorrichtung beschrieben,
wobei Klirrkomponenten über
Z6 in dem temporär
konstanten Magnetfeld, welches durch Magnete erzeugt wird, die das
Loch umgeben, welches den Patienten aufnimmt, durch Feldkorrektur
verringert werden. Eisenabstandshalter werden in der Bohrung in
Taschen der Abstandshaltereinsätze überwacht,
um die Z12- und anderen abgetasteten Oberwellen über Z6 auszugleichen.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer MRI-Magnetfelderzeugungsvorrichtung,
mit der die Einheitlichkeit des Magnetfeldes innerhalb des Sichtabbildungsfeldes
des Luftspaltes leicht und sicher eingestellt werden kann, ohne
dass die Gradientenspulen entfernt werden müssen, nachdem die MRI-Magnetfelderzeugungsvorrichtung
installiert wurde, wobei Gradientenspulen bereits auf einem Paar
von Magnetpolstücken
angebracht waren.
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Als
Ergebnis unterschiedlicher Untersuchungen, die auf das Herausfinden
einer Konstruktion einer Magnetfelderzeugungsvorrichtung abzielten,
mit der die Einheitlichkeit des Magnetfeldes innerhalb des Sichtabbildungsfeldes
des Luftspaltes leicht und wirksam eingestellt werden konnte, ohne
die Gradientenspulen ent fernen zu müssen, vervollkommneten die
Erfinder die vorliegende Erfindung nach der Entdeckung, dass durch
die Verwendung von Abstandshaltern, die einen Hauptkörper mit
Vertiefungen aufwiesen, die zum Halten von Magnetpellets in der
Lage waren, und eines Deckels, der in Richtung der Seite des Luftspaltes
entfernbar ist, das Ziel der Installation von Magnetwerkstoffpellets
oder Dauermagnetpellets unterschiedlicher Größen, Formen und Magnetisierungsrichtungen
erreicht werden kann, indem lediglich [diese Pellets] in die Vertiefungen
des Hauptkörpers
getan und dieselben bedeckt werden, wobei wenn notwendig Distanzstücke dazwischen
positioniert werden können.
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Diese
Erfindung ist eine MRI-Magnetfelderzeugungsvorrichtung
nach der Definition in Anspruch 1.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Vertikalquerschnitt, der eine Ausführungsform der Magnetpolstücke der
zu dieser Erfindung gehörenden
Magnetfelderzeugungsvorrichtung veranschaulicht;
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2 ist
eine schräge
Explosionsansicht des zu dieser Erfindung gehörenden Abstandshalters; und
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3 ist ein Diagramm, welches Konstruktionsbeispiele
der Magnetfelderzeugungsvorrichtung veranschau licht, wobei A eine
Vorderansicht und B ein horizontaler seitlicher Querschnitt von
A ist.
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BESTER MODUS
ZUR AUSFÜHRUNG
DER ERFINDUNG
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Ein
Konstruktionsbeispiel der zu dieser Erfindung gehörenden MRI-Magnetfelderzeugungsvorrichtung
wird nun auf der Grundlage der Figuren detailliert beschrieben.
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Das
Magnetpolstück 2 in 1 ist
das untere Magnetpolstück
aus einem Paar, welches oben und unten einander gegenüberliegend
angeordnet ist. Dieses ruht auf einer Magnetkonstruktion 1,
die als eine Magnetfelderzeugungsvorrichtungsquelle dient, wie zum
Beispiel ein Magnet auf R-Fe-B-Basis oder eine elektromagnetische
Spule. Das Magnetpolstück 2 weist
einen ringförmigen
Vorsprung 4 auf, der aus reinem Eisen hergestellt ist,
welches um den Außenumfang
einer aus Eisen oder Weicheisen bestehenden Basis 3 angeordnet
ist. Der mittlere Teil besteht aus Eisen, Weicheisen, einem laminierten
Siliziumstahlblech oder Weichferrit. Es ist auch ein flacher Konvexvorsprung 5 vorgesehen.
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In 1 ist
6 eine Gradientenspule, die an der erforderlichen Position innerhalb
des Magnetpolstückes 2 auf
einem Trägerelement
(nicht dargestellt) vorgesehen ist. Ein Abstandshalter 10 ist
auf dieser Gradientenspule 6 oder ihrem Trägerelement
vorgesehen, um daran befestigt zu werden. Der Abstandshalter 10 besteht
aus einer dreischichtigen nichtmagnetischen, dünnen Scheibe, wie sie in 2 dargestellt
ist, und weist eine Schichtkonstruktion auf, die eine Grundscheibe 11,
eine Haltescheibe 13 umfasst, worin Löcher 12 eingebracht
wurden, die als Vertiefungen zur Aufnahme der Magnetpellets dienen,
und eine Deckscheibe 14. Die Löcher 12, welche die
Magnetpellets halten, sind in Form eines Kreises oder in konzentrischen
Kreisen in die Haltescheibe 13 eingebracht, so dass die
Magnetpellets gemäß unterschiedlicher
Positionen auf mehreren Umfängen
in Bezug auf jede einer Mehrzahl von in Scheiben zerteilten Horizontalebenen
angeordnet sind, die man sich im Mittelpunkt des Luftspaltes vorstellt.
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Der
Abstandshalter 10 ist so konstruiert, dass die unterschiedlichen
Scheiben passend angeordnet und in ihrer Position verschraubt sind.
Nachdem die Haltescheibe 13 auf der Grundscheibe 11 positioniert
und daran befestigt wurde, werden die Magnetwerkstoffpellets oder
Dauermagnetpellets zur Einstellung der Einheitlichkeit des Magnetfeldes
in die erforderlichen Vertiefungen eingeführt, die in einem besonderen
Muster angeordnet sind, und wenn notwendig, werden Abstandsstücke in den
Spalten zwischen [den Pellets] und der Abdeckscheibe 14 positioniert,
um alles zu positionieren, wobei danach die Abdeckscheibe 14 angeschraubt
wird, um alles zusammenzuhalten. Der sich daraus ergebende Abstandshalter 10 wird
mit der Gradientenspule 6 oder ihrem Trägerelement ausgerichtet oder
daran befestigt.
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Bei
dieser Erfindung kann ein Vinylchloridharz, glasfaserverstärkter Kunststoff
oder ein anderer nichtmag netischer Werkstoff für den Abstandshalter 10 verwendet
werden.
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Außerdem ist
die Magnetfelderzeugungsvorrichtung bei dieser Erfindung nicht auf
die obige Ausführungsform
begrenzt und solange sie so konstruiert ist, dass das Paar von Magnetpolen,
die einander gegenüberliegen
um einen Luftspalt auszubilden, magnetisch mittels eines Joches
verbunden sind und ein Magnetfeld in diesem Luftspalt erzeugt wird,
kann jede Art von Konstruktion verwendet werden. Weiterhin können die
Größe und Form
der Joche, die zur Ausbildung eines Magnetpfades verwendet werden, passend
ausgewählt
werden, wie dies durch die erforderliche Größe des Luftspaltes, der Magnetfeldintensität, der Einheitlichkeit
des Magnetfeldes und verschiedene andere Variable vorgegeben wird.
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So
kann zum Beispiel wie in 3A und 3B dargestellt
eine Konstruktion verwendet werden, bei der Magnetpolstücke 2 befestigt
werden, indem sie einander an einem Ende eines jeden Paares von
Dauermagnetkonstruktionen 1 gegenüberliegen, wobei ein Magnet
auf R-Fe-B Basis als Magnetfelderzeugungsvorrichtungsquelle verwendet
wird, Joche 7, die an den anderen Enden befestigt sind,
durch ein flaches Verbindungsjoch 8 verbunden werden, und ein
statisches Magnetfeld wird innerhalb des Luftspaltes 9 zwischen
den Magnetpolstücken 2 erzeugt.
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Mit
der Konstruktion in 3A und 3B werden
die Joche 7 an einem Ende mittels eines einzelnen Verbindungsjoches 8 verbunden
und, da der Luftspalt 9 zwischen den Magnetpolstücken 2 auf drei
Seiten offen ist (nur auf der Seite des Verbindungsjoches 8 ist
er geschlossen), vermittelt die Vorrichtung ein offeneres Gefühl, ohne
den Patienten einzuschließen.
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Zusätzlich zu
der in 3A und 3B veranschaulichten
Einzelplattenkonstruktion kann das Verbindungsjoch in dieser Magnetfelderzeugungsvorrichtung
auch eine beliebige einer Vielzahl anderer Ausgestaltungen aufweisen,
wie zum Beispiel eine Konstruktion, die zwei Platten oder Säulen aufweist,
eine Konstruktion, die vier Säulen
aufweist, oder eine Konstruktion, bei der die Magnetkonstruktionen
oder Magnetwerkstoffpellets auf oberen und unteren, einander gegenüberliegenden
Oberflächen innerhalb
eines zylindrischen Joches angeordnet sind.
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Normalleitermagnete,
Superleitermagnete, Dauermagnete und dergleichen können als
Magnetkonstruktionen verwendet werden, die als Magnetfelderzeugungsvorrichtungsquelle
dienen, und wenn Dauermagnete verwendet werden, können Ferritmagnete,
Seltenerdmagnete auf Kobaltbasis oder andere bekannte Magnetwerkstoffe
verwendet werden. Die Vorrichtung kann insbesondere viel kompakter hergestellt
werden, indem leichte Seltenerden verwendet werden, die ein reichliches
Vorkommen aufweisen, wobei R in erster Linie Nd oder Pr ist, und wobei
ein Dauermagnet auf R-Fe-B-Basis verwendet wird, der ein extrem
hohes Energieprodukt von über 30
MGOe als Hauptkomponente aufweist. Außerdem kann durch die Anordnung
einer Kombination dieser bekannten Dauermagnete eine Magnetfelderzeugungsvorrichtung
bereitgestellt werden, ohne in großem Umfang Bemühungen zu
behindern, die Vorrichtung kompakter zu gestalten.
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AUSFÜHRUNGSFORM
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Ein
Abstandshalter mit der in 2 dargestellten
dreischichtigen Konstruktion wurde unter Verwendung eines Vinylchloridharzes
als Werkstoff hergestellt, woraufhin das Produkt leicht handhabbar und
leichtgewichtig war, wobei es bei einem Durchmesser von etwa 900
mm und einer Dicke von etwa 15 mm nur etwa 11 kg wog und entfernt
werden konnte, wenn die Gradientenspule immer noch montiert war.
Durch die Verwendung dieses Abstandshalters wurde die Einstellung
des Magnetfeldes unter Verwendung des Linearprogrammierverfahrens
an dem Ort verwendet, an dem die MRI-Magnetfelderzeugungsvorrichtung
tatsächlich
verwendet wurde, wobei die Magnetfeldeinstellung nicht viel Arbeit
erforderte, und die Einstellung in einer kürzeren Zeit als mit jedem anderen
herkömmlichen
Verfahren vollendet werden konnte.
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INDUSTRIELLE
ANWENDBARKEIT
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Mit
dem zu dieser Erfindung gehörenden
Abstandshalter kann, nachdem eine MRI-Magnetfelderzeugungsvorrichtung installiert
wurde, wobei Gradientenspulen bereits auf einem Paar von Magnetpolstücken angebracht
waren, die Magnetfeldeinstellung unter Verwendung eines Verfahrens
wie zum Beispiel der Linearprogrammierung an dem Ort ausgeführt werden,
an dem der MRI-Magnetfelderzeugungsvorrichtung
tatsächlich
verwendet wird, ohne dass man die Gradientenspulen entfernen muss,
und weiterhin ist es möglich,
die Einheitlichkeit des Magnetfeldes innerhalb des Sichtabbildungsfeldes
des Luftspaltes leicht und sicher einzustellen.