專利名稱：具有增強器鐵的磁共振成像掃描儀的制作方法
以下的說明涉及磁共振領(lǐng)域。它在磁共振成像中得到具體的應(yīng)用，并且將具體參考其來進行描述。然而，它在磁共振分光術(shù)和從基本上均勻的主B0磁場中獲益的其它技術(shù)中也得到應(yīng)用。
具有在軸方向或z方向上短的磁體腔(magnet bore)的磁共振成像掃描儀減小了病人幽閉恐怖感以及可以提供對病人的改進的接觸以用于介入性過程。短腔磁體例如可以具有小于1.5米或小于1米的腔長度。然而，由于在短腔的末端處靜的主B0磁場的彎曲，短腔磁體與較長腔磁體相比較，典型地具有降級的靜的主B0磁場空間均勻性。
用于改進磁場均勻性的一個方法是使用“增強器(booster)”鐵。在這個方法中，磁場修正結(jié)構(gòu)包括與主B0磁場相耦合的鐵或另外的鐵磁材料。勵磁線圈結(jié)合磁場修正結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，以使得主磁體和磁場修正結(jié)構(gòu)一起產(chǎn)生基本上空間均勻的靜的主B0主磁場。增強器鐵使磁場伸展，以補償減小的腔長度。而且，由于增強器鐵典型地在飽和時處在典型的主B0磁場量值(例如，1.5T或更高)，增強器鐵對靜的主B0磁場的影響基本上與磁場梯度無關(guān)。代替與磁體同時地設(shè)計增強器鐵，增強器鐵可以在磁體制造后根據(jù)經(jīng)驗設(shè)計，通過加入鐵而改進均勻性、伸展磁場，或以其它方式改進已制造的磁體中的主B0磁場。
在某些設(shè)計中，磁場修正結(jié)構(gòu)被放置在射頻線圈和用來屏蔽周圍的結(jié)構(gòu)免受射頻信號影響的射頻屏蔽(shield)的外面。這個方法大大地減小在增強器鐵與射頻場之間的交互作用。然而，把增強器鐵放置在射頻屏蔽的外面具有某些缺點。在掃描儀中空間約束條件會使得把增強器鐵放置在射頻屏蔽之外是困難的。而且，增強器鐵在修正成像區(qū)域中的主B0磁場方面不太有效，因為增強器鐵被移動到遠離成像區(qū)域。因此，需要更增強的鐵，它會占用腔中的附加空間。
通過把增強器鐵放置在射頻屏蔽里面而把增強器鐵移動到更加接近成像體積是成問題的。在屏蔽里面，增強器鐵與射頻B1磁場交互作用，以及會使射頻B1磁場降級。在典型的磁共振成像頻率下射頻B1磁場在鐵中的集膚深度(skin depth)較小，典型地約為10-20微米的等級或更小。因此，射頻B1磁場被從增強器鐵內(nèi)部基本上排出。這種場的排出使得射頻線圈的工作不太有效，以及可以造成射頻場的非均勻性。而且，由射頻場在提升鋼中引起的渦流會造成磁場畸變、圖像偽像、和掃描儀內(nèi)有害的發(fā)熱。
本發(fā)明設(shè)想了一種克服上述的局限性等的改進的設(shè)備和方法。
按照一方面，公開了磁共振成像掃描儀。磁體生成時間上恒定的磁場。一個或多個磁場梯度生成結(jié)構(gòu)把選擇的磁場梯度疊加到該時間上恒定的磁場。射頻線圈被布置在射頻屏蔽內(nèi)以及選擇地產(chǎn)生射頻場。磁場修正結(jié)構(gòu)被設(shè)計成增強該時間上恒定的磁場。磁場修正結(jié)構(gòu)被布置在射頻屏蔽內(nèi)以及包括磁性材料的粒子，該粒子通常在至少一個尺度上小于該射頻場在被散布于絕緣粘合劑中的磁性材料中的集膚深度。
按照另一方面，公開了磁共振成像掃描儀。磁體生成時間上恒定的磁場。一個或多個磁場梯度生成結(jié)構(gòu)把選擇的磁場梯度疊加到該時間上恒定的磁場。射頻線圈選擇地產(chǎn)生射頻場。磁場修正結(jié)構(gòu)被設(shè)計成增強該時間上恒定的磁場。磁場修正結(jié)構(gòu)具有平行于該時間上恒定的磁場的縱向去磁化因子和沿橫截于該時間上恒定的磁場的切線方向的切向去磁化因子?？v向去磁化因子大于切向去磁化因子，以產(chǎn)生切向通量導(dǎo)引(flux guiding)。
一個優(yōu)點在于減小在磁共振成像掃描儀中的空間消耗。
另一個優(yōu)點在于提高射頻線圈工作效率。
再一個優(yōu)點在于提供在切線方向的擇優(yōu)的通量導(dǎo)引。
又一個優(yōu)點在于減小渦流損耗。
在閱讀以下的優(yōu)選實施例的詳細說明后，本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白許多附加優(yōu)點和好處。
本發(fā)明可以采取各種部件和部件的安排、以及各種處理操作和處理操作的安排的形式。附圖僅僅用于示例優(yōu)選實施例，而不被看作為限制本發(fā)明。


圖1示意地顯示包括被布置在射頻屏蔽與鳥籠型射頻線圈的輻條之間的磁場修正結(jié)構(gòu)的磁共振成像系統(tǒng)。
圖2A和2B示意地顯示具有被布置在鳥籠輻條與射頻屏蔽之間的磁場修正結(jié)構(gòu)的射頻鳥籠型線圈的端視圖和側(cè)視圖，其中磁場修正結(jié)構(gòu)包括被散布在絕緣粘合劑中的鐵磁粒子。
圖3A和3B示意地顯示具有被布置在鳥籠輻條與射頻屏蔽之間的磁場修正結(jié)構(gòu)的射頻鳥籠型線圈的端視圖和側(cè)視圖，其中磁場修正結(jié)構(gòu)包括被散布在絕緣粘合劑中的拉長的鐵磁線或棒。
圖4A和4B示意地顯示具有被布置在鳥籠輻條與射頻屏蔽之間的磁場修正結(jié)構(gòu)的射頻鳥籠型線圈的端視圖和側(cè)視圖，其中磁場修正結(jié)構(gòu)包括被散布在絕緣粘合劑中的大致平的鐵磁片。
圖5A和5B示意地顯示具有被布置在鳥籠型線圈的輻條之間的磁場修正結(jié)構(gòu)的射頻鳥籠型線圈的端視圖和側(cè)視圖，其中磁場修正結(jié)構(gòu)包括被散布在絕緣粘合劑中的鐵磁粒子。
圖6A和6B示意地顯示具有被布置在鳥籠型線圈的輻條之間的磁場修正結(jié)構(gòu)的射頻鳥籠型線圈的端視圖和側(cè)視圖，其中磁場修正結(jié)構(gòu)包括鐵磁環(huán)圈，被成形來促進切向通量導(dǎo)引。
圖6C顯示圖6A和6B的鐵磁環(huán)圈之一的透視圖，連同在z方向和切向上的去磁化因子的指示。
參照圖1，磁共振成像掃描儀10包括外殼12，限定其中放置相關(guān)的成像對象16的通常圓柱形的掃描儀腔14。主磁場線圈20被放置在外殼12內(nèi)，以及產(chǎn)生一個時間上恒定的主B0磁場，該主B0磁場被定向為通常沿著和平行于掃描儀腔14的中心軸22。中心軸22平行于在圖1所示的參考x-y-z笛卡爾坐標系中的z方向；然而，也可以使用其它坐標系。例如，可以使用垂直磁體，其中時間上恒定的B0場沿y方向而垂直地取向。主磁場線圈20典型地是放置在低溫掩蔽(cryoshrouding)24中的超導(dǎo)線圈，雖然也可以使用電阻式(resistive)永磁主磁體。
外殼12還收容或支撐磁場梯度生成結(jié)構(gòu)，諸如磁場梯度線圈30，用于選擇地產(chǎn)生平行于腔14的中心軸22、沿橫截于中心軸22的平面內(nèi)方向或沿其它選擇的方向的磁場梯度。外殼12還收容或支撐射頻體線圈(body coil)32，用于選擇地激勵磁共振。具體地，射頻體線圈32產(chǎn)生橫截于靜的主B0磁場的射頻B1磁場。射頻B1磁場以Larmor(拉莫)頻率被生成，用于激勵磁共振。為了激勵1H質(zhì)子核，磁共振larmor頻率fres通常對應(yīng)于fres＝γB0，其中γ＝42.58MHz/特斯拉是對于1H核的回轉(zhuǎn)度量(gyrometric)比，以及B0是靜的主B0磁場。因此，例如在B0＝3T時，fres＝128MHz。雖然1H質(zhì)子核以高的濃度存在于人的身體內(nèi)和通常用于磁共振成像，但其它磁共振也可以類似地被激勵和成像。
在所顯示的實施例中，線圈32是鳥籠型線圈。線圈陣列34可任選地放置在腔14內(nèi)，用來接收磁共振信號。線圈陣列34包括多個線圈，具體地在所顯示的示例性線圈陣列34中為四個線圈，盡管可以使用其它數(shù)目的線圈，包括使用單個表面線圈。而且，任選的線圈陣列34可以一起被省略，以及體線圈32被使用于接收磁共振信號。外殼12典型地包括在鳥籠型線圈32內(nèi)的裝飾性的內(nèi)部襯里36，其限定了掃描儀腔14。
主磁場線圈20產(chǎn)生平行于腔14的z軸方向的主B0磁場。磁共振成像控制器40操作磁場梯度控制器42，以選擇地給磁場梯度線圈30供應(yīng)能量，以及操作被耦合到射頻線圈32的射頻發(fā)射機44，以便選擇地給射頻線圈32供應(yīng)能量。通過選擇地操作磁場梯度線圈30和射頻線圈32，磁共振被生成且在成像對象16的感興趣區(qū)域的至少一部分中被空間地編碼。通過經(jīng)由梯度線圈30施加選擇的磁場梯度，一選擇的k空間(k-space)軌跡在捕獲磁共振信號期間被橫截，諸如笛卡爾坐標軌跡、多個徑向軌跡或螺旋線軌跡。替換地，成像數(shù)據(jù)可以被獲取為沿選擇的磁場梯度方向的投影。在成像數(shù)據(jù)捕獲期間，磁共振成像控制器40操作被耦合到如圖所示的線圈陣列34的或被耦合到整個體線圈32的射頻接收機46，以獲取存儲在磁共振數(shù)據(jù)存儲器50中的磁共振樣本。
成像數(shù)據(jù)由重建處理器52重建為圖像表示。在k空間采樣數(shù)據(jù)的情形下，可以利用基于傅立葉變換的重建算法。也可以使用諸如基于濾波的背向投影(backprojection)的重建那樣的其它重建算法，這取決于所獲取的磁共振成像數(shù)據(jù)的格式。由重建處理器52生成的重建圖像被存儲在圖像存儲器54中，以及可以在用戶接口56上被顯示，被存儲在非易失性存儲器中，通過本地的內(nèi)聯(lián)網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)被發(fā)送、觀看、存儲、操控等等。用戶接口56也可以使放射學家、技術(shù)人員、或磁共振成像掃描儀10的其它操作員能夠與磁共振成像控制器40通信，以選擇、修改和執(zhí)行磁共振成像序列。
為了伸長靜的主B0磁場，改進主B0磁場的均勻性，或修改或配置主B0磁場，包括多個鐵磁環(huán)圈，具體地在圖1所示的實施例中為八個環(huán)圈62的磁場修正結(jié)構(gòu)60被布置在靜的主B0磁場以及被設(shè)計成增強該靜的主B0磁場。雖然顯示了八個環(huán)圈62，但可以使用其它數(shù)目和/或布局的圈。而且，可以利用包括部分圈、棒、或其它鐵磁結(jié)構(gòu)的磁場修正結(jié)構(gòu)。典型地，磁場修正結(jié)構(gòu)60的孔62的數(shù)目、分布、形狀和其它幾何特性在磁體20的同時設(shè)計期間被選擇。例如，磁場修正結(jié)構(gòu)60的這些特性在由磁體20產(chǎn)生的靜磁場結(jié)合磁場修正結(jié)構(gòu)60一起的有限元建模最佳化期間被適當?shù)刈罴鸦?br> 在圖1上，磁場修正結(jié)構(gòu)60被布置在射頻線圈32與射頻線圈32的射頻屏蔽64之間。在這個位置上，它與由射頻線圈32生成的射頻B1磁場相重疊和交互作用。在典型的磁共振頻率處，諸如對于在3T靜磁場中1H質(zhì)子的示例的128MHz共振頻率下，射頻B1磁場對于鐵磁材料的穿透被限于典型地約10-20微米或更小的集膚深度。例如，使用fres＝128MHz，相對導(dǎo)磁率μr約為1，由于鐵磁材料處于飽和，以及導(dǎo)電率σ約為1×107S/m，則集膚深度δ(fres)近似為 其中μ0＝4π×10-7H/m是自由空間的導(dǎo)磁率，以及乘積μrμ0是鐵磁材料的絕對導(dǎo)磁率。在具有顯著大于集膚深度的尺度的鐵磁粒子中的磁場被基本從鐵磁粒子內(nèi)部被排出(expell)。這樣的磁通量排出會有害地影響射頻線圈32的性能。
參照圖2A和2B，在第一實施例中，磁場修正結(jié)構(gòu)601(其中在圖2A和2B的某些標號中的下標1表示對于磁場修正結(jié)構(gòu)60的第一個描述實施例特定的部件)具有鐵磁環(huán)圈621，它們由被散布在絕緣粘合劑72中的鐵磁粒子701制成。在一個示例性實施例中，鐵磁粒子701是純鐵粒子、諸如鐵鈷合金粒子那樣的鐵合金粒子等等，以及粘合劑72是諸如聚合物、樹脂等等的電絕緣非磁性材料。
為了大大減小射頻B1磁場從鐵磁粒子701中的通量排出，粒子在至少一個尺度上(例如，長度、寬度、和深度的至少一項，或環(huán)形粒子的環(huán)狀截面尺度)通常小于射頻B1磁場在鐵磁材料中的集膚深度，以允許射頻B1磁場進入鐵磁粒子701。短語“通常小于”集膚深度是承認粒子701可以具有統(tǒng)計的尺寸分布，其中某些粒子可以大于集膚深度。在這樣的情形下，統(tǒng)計分布使得大多數(shù)粒子在至少一個尺度上小于集膚深度，這樣，通量排出被大大地減小。
鐵磁環(huán)圈621包括鐵磁粒子701，這些粒子通常不具有拉長的方向，因此在所有的尺度上通常小于射頻B1磁場在鐵磁材料中的集膚深度。當鐵磁粒子701的尺寸減小時，通量排出被減小。在一個具體的實施例中，鐵磁粒子701通常小于射頻場的集膚深度的約十分之一。在另一個具體的實施例中，鐵磁粒子701通常小于約10微米，這相應(yīng)于在典型的磁共振頻率下典型的鐵磁材料的集膚深度。在再一個具體的實施例中，鐵磁粒子701通常小于約4微米，這相應(yīng)于在典型的磁共振頻率下典型的鐵磁材料的集膚深度的約三分之一。
被散布在粘合劑72中的鐵磁粒子701的填充因子應(yīng)當足夠高，以便提供靜的B0磁場的想要的磁場修正。在一個實施例中，填充因子按體積計至少約為50％。具體實施例的填充因子確定環(huán)圈621的鐵磁特性。填充因子進而又被使用于設(shè)計磁場修正結(jié)構(gòu)。磁場修正結(jié)構(gòu)601被設(shè)計成增強主B0磁場。這個設(shè)計可以與主磁場線圈20的設(shè)計同時進行，例如通過結(jié)合磁場線圈20與磁場修正結(jié)構(gòu)601的有限元模型最佳化。替換地或另外地，結(jié)構(gòu)601或其部分可以根據(jù)經(jīng)驗被設(shè)計，例如通過對所制造磁體的根據(jù)經(jīng)驗的調(diào)整(shimming)，來相對制造缺陷而校正B0靜磁場。不管如何以及何時執(zhí)行設(shè)計，磁場修正結(jié)構(gòu)601的設(shè)計都合并被散布在粘合劑72中的鐵磁粒子701的具體的鐵磁特性。
參照圖3A和3B，在第二實施例中，磁場修正結(jié)構(gòu)602(其中在圖3A和3B的某些標號中的下標2表示對于磁場修正結(jié)構(gòu)60的第二個描述實施例特定的部件)具有鐵磁環(huán)圈622，它們由散布在絕緣粘合劑72中的拉長的鐵磁粒子702制成，諸如鐵磁材料的棒、雪茄形粒子、或線。拉長的鐵磁粒子702例如可以是鐵屑或鐵須。圖3A和3B的磁場修正結(jié)構(gòu)602與圖2A和2B的磁場修正結(jié)構(gòu)601的不同點在于，圖2A和2B的幾何地各向同性的鐵磁粒子701用圖3A和3B所示的拉長的鐵磁粒子702替代。
為了大大地減小射頻B1磁場從鐵磁粒子702中的通量排出，拉長的鐵磁粒子702的截面尺度(例如，圓線情況中的線的直徑)通常小于射頻B1磁場在鐵磁材料中的集膚深度。在一個具體的實施例中，拉長的鐵磁粒子702具有的截面尺度通常小于射頻場的集膚深度的約十分之一。在另一個具體的實施例中，截面通常小于約10微米，在再一個具體的實施例中，粒子702的截面通常小于約4微米。散布在粘合劑72中的鐵磁粒子702的填充因子按體積計至少約為50％。
在圖3A和3B上，拉長的鐵磁粒子702被顯示為基本上對準切線方向(在圖上由彎曲的箭頭“T”表示)。切線方向是空間上相關(guān)的。切線方向是在各處均橫截于z方向的。切線方向還在空間中的每個點處橫截于與x-y平面平行且從中心軸22指向空間中的那個點的徑向。
拉長的鐵磁粒子702的切向?qū)世缈梢酝ㄟ^把拉長的鐵磁粒子702散布在液體形式的粘合劑中和在粘合劑被固化或被實體化時加上一個對準的磁場而達到。正如后面討論的，圖3A和3B所示的拉長的鐵磁粒子702的切向取向可以提供有利的磁通量導(dǎo)引。然而，在其它構(gòu)想的實施例中，拉長的鐵磁粒子702的取向基本上是隨機的。
而且，圖3A顯示環(huán)圈62可以是不連續(xù)的。例如，圖3A顯示在環(huán)622上的縫隙66。雖然可以包括諸如縫隙66那樣的縫隙，但對于通量導(dǎo)引的實施例，這樣的縫隙應(yīng)當是相當少的，以及每個縫隙應(yīng)當是窄的。
參照圖4A和4B，在第三實施例中，磁場修正結(jié)構(gòu)603(其中在圖4A和4B的某些標號中的下標3表示對于磁場修正結(jié)構(gòu)60的第三個描述實施例特定的部件)具有鐵磁環(huán)圈623，它們由被散布在絕緣粘合劑72中的、諸如鐵磁材料的片或盤那樣的通常平的鐵磁粒子703制成。將會看到，圖4A和4B的磁場修正結(jié)構(gòu)603與圖2A和2B的磁場修正結(jié)構(gòu)601的不同點在于，圖2A和2B的幾何上各向同性的鐵磁粒子701用圖4A和4B所示的通常平的粒子703替代。
為了大大地減小射頻B1磁場從通常平的鐵磁粒子703中的通量排出，通常平的粒子703的厚度通常小于射頻B1磁場在鐵磁材料中的集膚深度。在一個具體的實施例中，通常平的鐵磁粒子703具有的厚度通常小于射頻場的集膚深度的約十分之一。在另一個具體的實施例中，厚度通常小于約10微米。在再一個具體的實施例中，粒子703的厚度通常小于約4微米。鐵磁粒子703被散布在粘合劑72中的填充因子按體積計至少約為50％。
在圖4A和4B中，通常平的鐵磁粒子703被顯示為令平面法線基本上z方向平行地且橫截于切線方向地對準，該z方向相應(yīng)于主B0磁場的方向。這樣的對準例如可以通過把通常平的鐵磁粒子703散布在液體形式的粘合劑中和在粘合劑被固化或被實體化時加上一個對準的磁場而達到。正如后面討論的，圖4A和4B所示的通常平的鐵磁粒子703的取向可以提供有利的磁通量導(dǎo)引。然而，在其它構(gòu)想的實施例中，通常平的鐵磁粒子703的取向基本上是隨機的。通常平的鐵磁粒子703的隨機取向在通常平的鐵磁粒子703的截面積相當小時特別適合。
參照圖5A和5B，在第四實施例中，磁場修正結(jié)構(gòu)604(其中在圖5A和5B的某些標號中的下標4表示對于磁場修正結(jié)構(gòu)60的第四個描述的實施例特定的部件)具有鐵磁環(huán)圈624，它們由被散布在絕緣粘合劑72中的、通常幾何上各向同性的平的鐵磁粒子704制成，諸如類似于圖2A和2B中第一實施例的粒子701的粒子。鐵磁環(huán)圈624與第一實施例的環(huán)圈621的不同點在于，環(huán)圈624被布置在與鳥籠型線圈32的輻條大約相同的徑向位置(相對于中心軸22)。為了適應(yīng)在環(huán)圈624與鳥籠型線圈32的輻條之間的重疊，每個鐵磁環(huán)圈624包括縫隙68，在其中布置輻條。換句話說，環(huán)圈624的鐵磁材料被布置在鳥籠型線圈32的輻條之間。這種安排使得在鳥籠型線圈32的輻條與射頻屏蔽64之間的縫隙能夠比起第一實施例變窄。替換地，連續(xù)的環(huán)圈部分可以圍繞鳥籠型線圈的輻條徑向地向輻條里面，或向輻條外面延伸，或向輻條外面和里面二者延伸。
參照圖6A，6B和6C，在第五實施例中，磁場修正結(jié)構(gòu)605(其中在圖6A，6B和6C的某些標號中的下標5表示對于磁場修正結(jié)構(gòu)60的第五個描述的實施例特定的部件)具有鐵磁環(huán)圈625，它們由并未作為粒子散布在粘合劑中的鐵磁材料制成。例如，鐵磁環(huán)圈625可以是實心或疊層的鐵環(huán)、鐵合金環(huán)、或其它鐵磁材料的環(huán)。環(huán)625優(yōu)選地在切線方向形成完整的電路；然而，可以包括諸如縫隙66的一個或幾個縫隙。
磁場修正結(jié)構(gòu)605包括促進切向通量導(dǎo)引的環(huán)圈625。響應(yīng)于施加的外部場Hext，在鐵磁物體中的磁場Hobj被給出為Hobj＝Hext-NMsat(2)，其中Msat是飽和磁化以及N是去磁化因子。項NMsat被稱為去磁化場，且對于鐵磁材料，它指向所施加的外部場Hext的相反方向。飽和磁化Msat是材料的特性以及去磁化因子N是物體的物理幾何特性。
例如，球形物體具有與方向無關(guān)的各向同性去磁化因子N。線狀的或棒狀的物體對于平行于線或棒指向的所施加外部場具有約為零的去磁化因子分量，且對于平行于線或棒指向的所施加外部場具有非零的去磁化因子分量。通常平的物體對于平面內(nèi)方向具有約為零的去磁化因子分量，而對于在平面法線的方向，也就是橫截于平面的方向，具有非零的去磁化因子分量。通常，去磁化因子N在小的空間延度(spatial extent)的方向具有較大的分量和在大的空間延度的方向具有較小的分量。
具體參照圖6C，鐵磁環(huán)圈625在z方向具有厚度dz，它相對于在橫截于切線方向的徑向方向上的、環(huán)圈625的寬度dr是薄的。對于連續(xù)環(huán)或?qū)τ诰哂幸粋€或多個窄縫隙66的環(huán)，環(huán)圈625在切線方向上的延度大于厚度dz或?qū)挾萪r。因為相對于環(huán)圈625在切線方向的延伸特性的小的厚度dz，在z方向的去磁化因子分量Nz顯著大于在切線方向的去磁化因子分量NT。也就是，Nz＞＞NT。這在圖6C中被示出為通過使用細的短箭頭來表示NT和使用長的粗箭頭來表示Nz。對于各向同性的飽和磁化Msat，所以在環(huán)圈625中的磁通量擇優(yōu)地被導(dǎo)引到切線方向。在z方向，從通量中減去相當大的Nz，產(chǎn)生在z方向的減小的磁通量。
為了提供一個數(shù)值例子，對于由于大的切向延度造成的NT≅0,]]>由于小的厚度dz造成的在z方向的相對較大的去磁化因子分量Nz＝0.5，和具有飽和磁化Msat＝2T/μ0的鐵磁材料，在z方向應(yīng)用公式(2)給出Hobj，z＝Hext，z-NzMsat＝Hext，z-1T/μo(3).
在切線方向應(yīng)用公式(2)給出Hobj，T＝Hext，T-NTMsat＝Hext，T(4).
公式(3)和(4)表明，在環(huán)圈625中磁場的z分量被壓縮負因子1T/μ0抑制，而磁場的切線方向分量不被抑制，從而產(chǎn)生在切線方向的擇優(yōu)的通量導(dǎo)引。如果公式(3)的結(jié)果下降到低于1T/μ0，則該材料在z方向上不處在飽和。
通量導(dǎo)引的第五實施例的環(huán)圈625由并非作為粒子散布在粘合劑中的鐵磁材料制成。在其它的設(shè)想的通量導(dǎo)引實施例中，鐵磁環(huán)可以由散布在粘合劑中的鐵磁粒子制成。例如，分別在第一、第二、和第三實施例中的環(huán)圈621，622，623，如果環(huán)圈在z方向與環(huán)在徑向方向的寬度相比較被做得薄，則提供通量導(dǎo)引。在設(shè)想的實施例中，環(huán)在z方向的厚度小于幾厘米，更優(yōu)選地，在z方向厚度為幾毫米，以提供在z方向的很大的去磁化因子分量。
第二實施例602具有拉長的鐵磁粒子702，它們被有利地取向，以便促進切向通量導(dǎo)引。拉長的鐵磁粒子702的拉長的方向平行于切線方向，這導(dǎo)致小的切向去磁化因子分量。在z方向，切線方向取向的拉長的鐵磁粒子702呈現(xiàn)薄的尺度，這增強在z方向的去磁化因子分量，因此抑制粒子702中磁場的z分量。這樣，如果環(huán)圈622被設(shè)計成在z方向上相對于在徑向方向的環(huán)寬度是薄的，則環(huán)圈622典型地提供切向通量導(dǎo)引。
同樣地，第三實施例603具有通常平的鐵磁粒子703，它們被有利地取向，以便促進切向通量導(dǎo)引。切線方向處在通常平的鐵磁粒子703的平面上，這導(dǎo)致小的切向去磁化因子分量。通常平的鐵磁粒子703的平面法線沿z方向延伸，以使得粒子703中在z方向是薄的，這增強了在z方向的去磁化因子分量，因此抑制了在粒子703中的磁場的z分量。因此，如果環(huán)圈623被設(shè)計成在z方向上相對于在徑向方向的環(huán)寬度是薄的，則環(huán)圈623典型地提供切向通量導(dǎo)引。
第四實施例的環(huán)圈624通常提供有限的切向通量導(dǎo)引，因為環(huán)被縫隙68斷開。如果在縫隙68之間的環(huán)圈624的分段與在z方向的環(huán)圈624的厚度相比較是在切線方向和徑向方向被延伸，則可以得到某些切向通量導(dǎo)引。
促進射頻B1場的切向通量導(dǎo)引的磁場修正結(jié)構(gòu)60的實施例也將產(chǎn)生由磁場梯度線圈30產(chǎn)生的磁場梯度的某些擇優(yōu)的切向通量導(dǎo)引。因為磁場梯度被加到指向z方向的主B0磁場上，所以在磁場修正結(jié)構(gòu)60的位置處、在切線方向上，磁場梯度典型地具有小的或不存在的分量。而且，通過把磁場修正結(jié)構(gòu)60包括在梯度線圈30的設(shè)計中，梯度場的切向通量導(dǎo)引可進一步被抑制。例如，磁場修正結(jié)構(gòu)60可被合并到梯度線圈幾何形狀的有限元模型最佳化中。
雖然示例性磁場修正結(jié)構(gòu)60是參照水平閉合的圓柱形磁體20進行描述的，但所描述的實施例容易適配于諸如垂直磁體掃描儀、非對稱掃描儀、開放掃描儀幾何學等等那樣的其它磁共振成像掃描儀。
本發(fā)明是參照優(yōu)選實施例進行描述的。顯然，在閱讀和理解前面的詳細說明后其它人可以想到修改和改變。旨在把本發(fā)明看作為包括屬于所附權(quán)利要求及其等價物的范圍的所有的這樣的修改和改變。
權(quán)利要求
1.一種磁共振成像掃描儀，包括磁體(20)，生成時間上恒定的磁場；一個或多個磁場梯度生成結(jié)構(gòu)(30)，把選擇的磁場梯度疊加到該時間上恒定的磁場；射頻屏蔽(64)；射頻線圈(32)，被布置在該射頻屏蔽(64)內(nèi)以及選擇地產(chǎn)生射頻場；以及磁場修正結(jié)構(gòu)(60)，被設(shè)計成增強該時間上恒定的磁場，該磁場修正結(jié)構(gòu)被布置在該射頻屏蔽(64)內(nèi)以及包括磁性材料的粒子(701，702，703，704)，所述粒子通常至少在一個尺度上小于該射頻場在被散布于絕緣粘合劑(72)中的磁性材料中的集膚深度。
2.如權(quán)利要求1中要求的磁共振成像掃描儀，其中被散布在粘合劑(72)中的磁性材料的粒子(701，702，703，704)具有按體積計至少約50％的填充因子。
3.如權(quán)利要求1中要求的磁共振成像掃描儀，其中磁性材料的粒子(701，702，703，704)通常在至少一個尺度上小于該射頻場在磁性材料中的集膚深度的約十分之一。
4.如權(quán)利要求1中要求的磁共振成像掃描儀，其中磁性材料的粒子(701，702，703，704)通常在至少一個尺度上小于約10微米。
5.如權(quán)利要求1中要求的磁共振成像掃描儀，其中磁性材料的粒子(701，702，703，704)通常在至少一個尺度上小于約4微米。
6.如權(quán)利要求1中要求的磁共振成像掃描儀，其中磁性材料的粒子(701，704)通常不具有拉長的方向。
7.如權(quán)利要求1中要求的磁共振成像掃描儀，其中磁性材料的粒子(702)通常是線狀的。
8.如權(quán)利要求7中要求的磁共振成像掃描儀，其中通常線狀的粒子(702)沿通常橫截于該時間上恒定的磁場方向和通常平行于切線方向的長的方向取向。
9.如權(quán)利要求1中要求的磁共振成像掃描儀，其中磁性材料的粒子(703)通常是平的。
10.如權(quán)利要求9中要求的磁共振成像掃描儀，其中通常平的粒子(703)用通常平行于該時間上恒定的磁場方向的平面法線而取向。
11.如權(quán)利要求1中要求的磁共振成像掃描儀，其中射頻線圈(32)包括多個平行的輻條，以及磁性材料的粒子(701，702，703，704)至少部分地被布置在各輻條之間。
12.如權(quán)利要求1中要求的磁共振成像掃描儀，其中該磁場修正結(jié)構(gòu)(60)包括多個通常環(huán)狀的結(jié)構(gòu)(62)，包含磁性材料的粒子(701，702，703，704)，該通常環(huán)狀的結(jié)構(gòu)(62)通常橫截于該時間上恒定的磁場來取向，該環(huán)狀結(jié)構(gòu)(62)具有橫截于該時間上恒定的磁場被拉長的環(huán)狀截面。
13.如權(quán)利要求1中要求的磁共振成像掃描儀，其中磁場修正結(jié)構(gòu)(60)包括多個磁性的通常環(huán)狀的結(jié)構(gòu)(62)，包含在絕緣粘合劑(72)中的磁性材料的粒子(701，702，703，704)，該磁性的通常環(huán)狀的結(jié)構(gòu)(62)通常橫截于該時間上恒定的磁場來取向，該磁性環(huán)狀結(jié)構(gòu)(62)具有平行于該時間上恒定的磁場的縱向去磁化因子(Nz)和在橫截于該時間上恒定的磁場的切線方向的切向去磁化因子(NT)，該縱向去磁化因子大于該切向去磁化因子，以產(chǎn)生切向通量導(dǎo)引。
14.如權(quán)利要求1中要求的磁共振成像掃描儀，其中磁場修正結(jié)構(gòu)(60)具有平行于該時間上恒定的磁場方向的縱向去磁化因子(Nz)和在橫截于該時間上恒定的磁場的切線方向的切向去磁化因子(NT)，該縱向去磁化因子大于該切向去磁化因子，以產(chǎn)生切向通量導(dǎo)引。
15.一種磁共振成像掃描儀，包括磁體(20)，生成時間上恒定的磁場；一個或多個磁場梯度生成結(jié)構(gòu)(30)，把選擇的磁場梯度疊加到該時間上恒定的磁場；射頻線圈(32)，選擇地產(chǎn)生射頻場；以及磁場修正結(jié)構(gòu)(60)，被設(shè)計成增強該時間上恒定的磁場，該磁場修正結(jié)構(gòu)具有平行于該時間上恒定的磁場的縱向去磁化因子(Nz)和在橫截于該時間恒定的磁場的切線方向中的切向去磁化因子(NT)，該縱向去磁化因子大于該切向去磁化因子，以產(chǎn)生切向通量導(dǎo)引。
16.如權(quán)利要求15中要求的磁共振成像掃描儀，其中該磁場修正結(jié)構(gòu)(60)包括多個通常環(huán)狀的結(jié)構(gòu)(62)，通常橫截于該時間上恒定的磁場而取向，該環(huán)狀結(jié)構(gòu)具有橫截于該時間上恒定的磁場被拉長的環(huán)狀截面。
17.如權(quán)利要求15中要求的磁共振成像掃描儀，其中該磁場修正結(jié)構(gòu)(60)包括鐵磁粒子(701，702，703，704)，通常在至少一個尺度上小于該射頻場在該磁性材料中的集膚深度；以及絕緣粘合劑(72)，該鐵磁粒子散布在其中。
18.如權(quán)利要求17中要求的磁共振成像掃描儀，其中鐵磁粒子(701，702，703，704)以按體積計大于約50％的填充因子被散布在該粘合劑(72)中。
19.如權(quán)利要求17中要求的磁共振成像掃描儀，其中鐵磁粒子(702，703)具有各向異性的粒子去磁化因子，使最大的粒子去磁化因子分量通常在該時間上恒定的磁場方向取向以及較小的粒子去磁化因子分量在橫截于該時間上恒定的磁場方向的切線方向取向。
全文摘要
磁共振成像掃描儀包括磁體(20)，生成時間上恒定的磁場；磁場梯度生成結(jié)構(gòu)(30)，把選擇的磁場梯度疊加到該時間上恒定的磁場；和射頻線圈(32)，產(chǎn)生射頻場。被布置在射頻屏蔽(64)內(nèi)的磁場修正結(jié)構(gòu)(60)包括增強該時間上恒定的磁場的散布的磁性材料的粒子(70
文檔編號G01R33/3873GK1926443SQ200580006685
公開日2007年3月7日 申請日期2005年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月3日
發(fā)明者B·格萊希 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司