磁共振成像磁场发生器 【技术领域】
本发明总地涉及用于磁共振成像(MRI)装置和系统的磁场发生器，更具体地，涉及由多个磁瓦组装单个极片的系统和方法，使得约束极片的磁瓦防止解体。
背景技术
当诸如人的组织之类的物质遭受均匀的磁场(极化场B0)时，组织中的单个的自旋磁矩试图与该极化场对准，而且以它们的特征拉莫尔频率以随机顺序围绕其进动。如果该物质或者组织遭受在x-y平面中且接近拉莫尔频率的磁场(激励磁场B1)，那么净对准磁矩或者“纵向磁场强度”Mz可以旋转或者“翻转”到x-y平面，以产生净横向磁矩M1。在激励信号B1终止以后，由激励的自旋发出信号，且该信号可以被接收和处理，以形成图像。
当使用这些信号产生图像时，使用磁场梯度(Gx、Gy和Gz)。通常，要成像的区域由测量周期序列扫描，其中，这些梯度根据使用的具体定位方法而变化。接收的NMR信号的最终组被数字化和处理，以使用许多熟知的重建技术中的一种来重建图像。
为了产生这些高度均匀的磁场，许多MRI系统利用永磁体系统，其能够在预定的空间或者成像体积中产生0.2到0.5特斯拉量级和更高量级的均匀的磁场。在MRI过程期间产生的需要的磁场在永磁体系统上感应涡电流。这些涡电流会在成像数据中产生失真，其可能严重地降低重建的图像地质量。为了限制在MRI成像期间感应涡电流，永磁体系统可以由多个块或者瓦构成，这些块或者瓦又由薄的、堆叠的片或者层构成。这些层通常结合在一起，以形成单个层结构。
由于瓦通常由铁磁体磁材料制造或者形成，且在成像期间瓦暴露到强磁场，所以产生的大磁力不期望地作用在瓦上。也就是，随着时间的过去，磁力会使得瓦拉开或者分层。为了克服这些磁力的影响，通常将瓦结合在一起。理想的，瓦之间的结合强度足够克服由强磁场施加的分层力。然而，充分结合层需要每个瓦和每个瓦的每一个层充分地结合。确保相邻的瓦和每个瓦的层充分结合会是费劲和成本高的过程。
因此，需要具有这样一种系统和方法，其以克服在磁场产生期间作用在瓦上的分层或者解体力的方式充分相互固定瓦，且不充分增加生产成本和时间。
【发明内容】
本发明提供了一种克服了前述缺点的系统和方法来固定单个永磁体防止解体或者分层，该永磁体由多个磁瓦构成，且该磁瓦又由多个片构成。尤其是，本发明使用不可磁化的材料，其固定到磁体极片且在其表面上延伸，以约束多个磁瓦或者单个的片，防止相互分离。
根据本发明的一个方面，披露了一种磁场发生器组件，其包括多个成形为共同产生足够用于诊断数据采集的磁场的磁元件，以及可操作地连接到多个磁元件的不可磁化的板，以限制一个磁元件与另一个磁元件分离。
根据本发明的另一个方面，披露了一种MRI设备，其包括其间具有孔的磁组件、围绕磁体组件的孔定位以施加极化磁场的多个梯度线圈和RF收发器系统，以及由脉冲模块控制来发射RF信号到RF线圈组件以采集MR数据的RF开关。磁组件还包括至少一个多元件磁体和连接到该至少一个多元件磁体的至少一个不可磁化的片，以防止磁体元件的错位。
根据本发明的另一个方面，披露了一种制造用于MRI设备的磁体组件的方法，其包括组装多个磁元件来形成多元件磁体，以及将不可磁化的元件保持片固定到多元件磁体，使得减小元件分离。
本发明的多种其它特征、目的和优点将通过下面的详细描述和附图而明显。
【附图说明】
附图示出了目前考虑实现本发明的一个优选实施例。
附图中：
图1是与本发明一起使用的MR成像系统的示意框图。
图2是永磁体组件的透视图。
图3是可与根据本发明的图2的永磁体组件一起应用的多元件磁体的透视图。
图4是根据本发明的图3的多元件磁体的截面图。
【具体实施方式】
一种系统显示为增加MRT永磁体的机械稳定性。尤其是，由多个磁片结合形成瓦，然后这些瓦结合在一起形成的永磁体通过高机械强度、非金属的瓦/片保持板或者多个板被固定，防止磁片和瓦解体。
参考图1，显示了包括本发明的优选的磁共振成像(MRI)系统10的主要部件。系统的操作由操作者控制台12控制，该操作者控制台12包括键盘或者其它输入装置13、控制面板14和显示屏16。控制台12通过链路18与分离的计算机系统20连通，其使得操作者可以控制图像在显示屏16上产生和显示。计算机系统20包括多个模块，其通过底板20a相互连通。这些模块包括图像处理器模块22、CPU模块24和存储器模块26，其在现有技术中已知为用于存储图像数据矩阵的帧缓冲区。计算机系统20链接到用于存储图像数据和程序的盘存储器28和磁带驱动器30，且通过高速串行链路34与分开的系统控制32连通。输入装置13可以包括鼠标、操纵杆、键盘、轨迹球、触摸激励屏、光条形码读入器、声控或者任何类似的或者相当的输入装置，且可以用于交互式几何指示。
系统控制32包括由底板32a连接在一起的一组模块。这些模块包括CPU模块36和脉冲发生器模块38，其通过串行链路40连接到操作者控制台12。系统控制32就是通过链路40接收来自操作者的命令，以指示要进行的扫描顺序。脉冲发生器模块38操作系统部件，以执行需要的扫描顺序和产生数据，其指示产生的RF脉冲的同步、强度和形状，以及数据采集窗的同步和长度。脉冲发生器模块38连接到一组梯度放大器42，以指示在扫描期间产生的梯度脉冲的同步和形状。脉冲发生器模块38还可以接收来自生理采集控制器44的病人数据，该生理采集控制器44接收来自连接到病人的许多不同传感器的信号，诸如来自接附到病人的电极的ECG信号。最后，脉冲发生器模块38连接到扫描室接口电路46，其接收来自与病人的情况和磁体系统相关的各种传感器的信号。病人定位系统48也就是通过扫描室接口电路46接收命令，以将病人移动到需要的位置来扫描。
由脉冲发生器模块38产生的梯度波形施加到具有Gx，Gy和Gz放大器的梯度放大器系统42。每个梯度放大器激励通常由50表示的梯度线圈组件中的相应的物理梯度线圈，以产生用于空间编码需要的信号的磁场梯度。梯度线圈组件50形成磁体组件52的一部分，磁体组件包括永磁体系统54和整体RF线圈56。如将要参考图2和3详细描述的，永磁体系统54包括多个元件。本领域的普通技术人员可以理解，系统10可以装配有超导磁体。
在系统控制32中的收发器模块58产生脉冲，其由RF放大器60放大，且通过发射/接收开关62连接到RF线圈56。由在病人中激励的原子核发射的引起的信号可以由相同的RF线圈56感测，且通过发射/接收开关62连接到前置放大器64。放大的MR信号在收发器58的接收器部分中解调、滤波和数字化。发射/接收开关62由来自脉冲发生器模块38的信号控制，以在发射模式期间将RF放大器60电连接到线圈56，以及在接收模式期间将前置放大器64连接到线圈56。发射/接收开关62还可以使得独立的RF线圈(例如，表面线圈)能够用于发射或者接收模式的任一种。
由RF线圈56获得的MR信号通过收发器模块58数字化，且转移到系统控制32中的存储器模块66。当在存储器模块66中已经采集了原始的k空间数据的矩阵时，扫描完成。该原始的k空间数据重新排列为用于要被重建的每个图像的独立的k空间数据矩阵，它们的每一个输入到矩阵处理器68，该矩阵处理器工作，以将数据傅立叶变换为图像数据矩阵。该图像数据通过串行链路34传送到计算机系统20，其中，其被存储在存储器中，诸如盘存储器28。响应于从操作者控制台12接收的命令，该图像数据可以在诸如磁盘驱动器30之类的长期存储器中存档，或者其可以通过图像处理器22进一步处理，且传送到操作者控制台12和显示在显示器16上。
现在参考图2，显示磁体组件52的透视图。磁体组件52可以分为两个相等的半部，每个包括极片100，如将参考图3详细显示的，极片通过将多个磁瓦102结合到不可磁化的板或者片104来构造。片104粘合地固定到瓦102，以防止由于例如延长的暴露在磁场产生而出现的瓦102解体或者磨损。极片100固定到永磁材料块(permanentmaterial block)106，该材料块又固定到铁轭108。铁轭108固定到一对铁柱110，其支撑磁体组件52的相同的半部。
当磁场由极片100产生时，瓦遭受强磁场。随着时间的过去，如果瓦的结合不足以抵抗磁场的力，那么瓦可能松开、分离或者从极片100移位。简单地放置、延长的暴露到较高量级磁场，诸如MR成像需要的磁场，会引起单个瓦克服它们与相邻瓦的结合，且最终从磁元件阵列和极片100“脱离”。而且，由于瓦102由多个堆叠的磁片层构成，所以强磁场也可能输入足够的力来将单个的片拉开，从而有效地将片从形成瓦102的片堆分层。不可磁化的板104提供防止解体或者分层的约束，瓦102或者瓦102的层的结合应该被克服。也就是，不可磁化的板104实际上不受延长的暴露到磁场的影响，因此有效地靠着瓦102保持固定或者密封，以约束或者防止任何瓦102或者层脱离。
现在参考图3，显示了单个极片200的详细视图。极片200由多个设置成阵列的磁瓦210形成。瓦结合在一起，以形成单个多元件永磁体212。也就是，单个永磁体瓦210组装在一起，以形成单个磁物体或者极片200，其设计为在成像体积中获得需要的高度均匀的磁场。因此，MRI永磁体系统通常包括多个磁元件。瓦210由结构支撑环214包围，以围绕多元件磁体的圆周固定瓦，一层不可磁化的材料216在单个多元件磁体212的顶面上结合。还如图3所示，支撑螺栓218延伸通过磁体212，且用于支撑以及对准MR梯度线圈。另外，不可磁化的板216构造有开口，以容纳螺栓218。因此，考虑不可磁化的板216被预定尺寸，且成形为应用于和结合到预组装的极片200。此外，考虑不可磁化的板216可以固定到极片，且以后定尺寸和成形。
如前所述，瓦210由多个铁磁体磁材料的层构成。在单个极片200中，有超过两百的瓦210，其结合以形成单个多元件磁体212。每个瓦210又由约多于一百层的高磁材料形成。每层的厚度通常小于0.6毫米(mm)，且最好大约0.3到0.5mm。这些层粘合地固定或者粘结在一起，以形成瓦210。因此，磁瓦，和片层可以包括高磁性化合物，诸如硅铁(SiFe)、钕铁硼(NdFeB)、钐钴(SmCo)、铝镍-钴-铁钴(AlNiCo)和/或其它铁部分。
现在参考图4，显示了此前描述过的单个多元件永磁体212的一部分的截面图。单个多元件永磁体212包括多个瓦210，其通过粘合剂219结合在一起。也通过粘合剂220结合到瓦210的是不可磁化的材料层216。尤其是，不可磁化的材料216形成为连续的板或者片。
根据本发明的优选的实施例，不可磁化的片216是一层尼龙，优选为网，且粘合地组装到瓦210的外表面。在这个方面，单层尼龙216具有约小于0.1mm的厚度。本领域的普通技术人员可以理解，可以使用除了尼龙以外的其它不可磁化的材料，这被考虑且被认为是在本发明的范围内。
为了构造单个多元件磁体212，磁材料的片或者层222结合在一起，以形成瓦210。不可磁化的片216放置在瓦210的表面上。粘合剂220，最好胶水或者衍生物，放置在不可磁化的片216和瓦210的表面之间，使得瓦210通过粘合剂219相互结合在一起。同样的，通过不可磁化的片216来防止层压层222或者瓦从瓦阵列的分离，该不可磁化的片216固定瓦210和它们的部件，防止解体。
考虑许多粘合剂材料或者结合剂可以用于固定单个多元件磁体212的部件。具体的，考虑胶水、浆糊、超级粘合剂等的组合可以单独使用或者组合使用，以相互固定瓦，以及然后将瓦固定在不可磁化的板上。而且，考虑可以使用化学结合成分和技术。另外，考虑粘合剂219、220可以由类似的结合剂形成，或者可以成分不同，以提供每种粘合剂219、220的特定结合。
因此，考虑上述的发明可以体现在磁场发生器组件中，该磁场发生器组件包括成形为共同地产生足够用于诊断数据采集的磁场的多个磁元件，以及不可磁化的板，其可操作地连接到多个磁元件，以限制一个磁元件与另一个磁元件分离。
根据本发明的另一个实施例，考虑上述发明体现在MRI设备中，该MR I设备包括其间具有孔的磁组件、围绕磁体组件的孔定位以施加极化磁场的多个梯度线圈和RF收发器系统，以及由脉冲模块控制来发射RF信号到RF线圈组件以采集MR数据的RF开关。磁组件还包括至少一个多元件磁体和连接到该至少一个多元件磁体的至少一个不可磁化的片，以防止磁体元件的错位。
根据本发明的还有一个实施例，考虑上述发明体现为一种制造用于MRI设备的磁体组件的方法，其包括组装多个磁元件来形成多元件磁体，以及将不可磁化的元件保持片固定到多元件磁体，使得减小元件分离。
还根据优选实施例描述了本发明，可以理解，除了那些明确阐述的以外，等价物、替代物和修改都是可能的，且在后附的权利要求书的范围内。
部件列表
10 磁共振成像系统
12 操作者控制台
13 键盘
14 控制面板
16 显示屏
18 链路
20 计算机系统
22 图像处理器模块
24 CPU模块
26 存储器模块
28 盘存储器
30 磁带驱动器
32 系统控制
32a 底板
34 高速串行链路
36 CPU模块
38 脉冲发生器模块
40 串行链路
42 一组梯度放大器
44 生理采集控制器
46 扫描室接口电路
48 病人定位系统
50 梯度线圈组件
52 磁体组件
54 永磁体系统
56 整体RF线圈
58 收发器模块
60 RF放大器
62 发射/接收开关
64 前置放大器
66 存储器模块
68 矩阵处理器
100 极片
102 多个磁瓦
104 不可磁化的板
106 永磁材料块
108 铁轭
110 一对铁柱
200 单个极片
210 多个磁瓦
212 单个多元件永磁体
214 结构支撑环
216 不可磁化的材料层
218 支撑螺栓
219 粘合剂
220 粘合剂
222 片