用于核磁共振顯象裝置的分裂式磁場發生裝置的制作方法

專利名稱：用于核磁共振顯象裝置的分裂式磁場發生裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于核磁共振顯象裝置(下面叫做MRI)的磁場發生裝置。
圖5是顯示一種用于MRI的分裂式磁場發生裝置(下面簡稱為“磁場發生裝置”)的外形的視圖，它公布在美國專利第5,436,607號上。在圖5中，標號100表示一磁極單元，他包括超導線圈101和由鐵磁性物質制成的磁極片102。兩磁極單元100成對安裝，從而沿它們的軸線互相面對，而該軸線沿圖所示的垂直方向延伸。在顯象孔103里產生一均勻的磁場，而該顯象孔形成于一對磁極單元之間。在該顯象孔里放置一所測對象(病人)。
在MRI中，用來獲得位置信息的梯度磁場發生單元和RF線圈(射頻傳輸線圈和接收線圈)安裝在一對磁極單元之間，這樣，可獲得在所測對象所需薄片上的預定的原子核的分布的信息，從而產生一層析X射線攝影圖象。一對磁極單元之間的距離由所需的中心孔的各尺寸確定，其中，放置著所測對象、RF線圈和梯度磁場發生單元(一種示范性的梯度磁場單元公布在未審查的日本專利公開Hei.6-14900上)。
圖6是顯示另一種常規磁場發生裝置的主要部分的剖視圖。該裝置使用由鐵磁性物質制成的非磁極，以便減輕裝置的重量。在圖6中，標號110表示一磁極單元，其結構如下所述。標號111表示一低溫容器，它環繞一軸線Z呈圓環形，且橫截面呈矩形；標號112表示一集群線圈本體，它具有側面線圈112a和第二至第五線圈112b至112e。側面線圈的橫截面呈矩形，并環繞軸線Z呈圓環形。標號114表示一圓盤狀的梯度磁場發生單元；標號115表示一平面的射頻傳輸線圈(下面簡稱為“傳輸線圈”)；而標號116表示一平面的射頻接收線圈(下面簡稱為“接收線圈”)。
將這種結構的磁極單元110以成對的、沿Z軸線方向面對面的方式安裝。這樣安裝的磁極單元110使互相面對的接收線圈之間的距離為J，由此確保一放置所測對象的中心孔。在這種情況下，互相面對的側面線圈112a之間的距離由圖6中的H表示。均勻的磁場發生在一對磁極單元之間形成的顯象孔里，而在這顯象孔里放置著所測對象(病人)。
為了給所測對象提供一種敞開感，希望放置所測對象的中心孔較大，由此需要一對磁極單元之間有較大的距離。另外，為了改善層析X射線攝影清晰度，需要大的磁場輸出。為此，需要增加磁極單元10的尺寸。
當一對磁極單元之間的距離增加時，磁極10需要的磁動勢也增加。圖7是顯示線圈間距離H(H/2)和在一磁場發生裝置里的磁動勢之間的關系的圖表，其中，中心磁場是0.5特斯拉。在圖7中，標號H表示包括顯象孔的線圈間距離。橫坐標用標號H/2表示。可以看到，圖7表示了一非屏蔽型(用N/S表示)和一有效屏蔽型(用A/S表示)。非屏蔽型沒有屏蔽線圈，因而磁場發生裝置的磁場漏泄。有效屏蔽型具有屏蔽線圈，它可控制磁場的漏泄。
從圖7中可以看到，所需的磁動勢基本上與線圈間距離的5次方成比例，不管磁場發生裝置是非屏蔽型的還是有效屏蔽型的。
如上所述，在常規的分裂式磁場發生裝置中，當互相面對的磁極單元之間的距離、即互相面對的集群線圈本體之間的距離增加時，所需的磁動勢增加到一個顯著的程度，由此出現增加線圈的結構、進而增加裝置的成本和重量的問題。
本發明的目的是提供一種供MRI使用的、小型的、價格便宜的分裂式磁場發生裝置，它只需要小的磁動勢。
為了實現上述目的，本發明提供一種供MRI使用的分裂式磁場發生裝置，其中，在安裝線圈的容器的相對表面上提供用來安裝梯度磁場發生線圈的凹陷空間，而該安裝線圈的容器沿所述若干線圈的軸線方向、以預定的間隔距離互相面對地安裝。
按照該結構，梯度磁場發生線圈安裝在凹陷空間里，由此，安裝互相面對的線圈的容器之間的距離可以減少。因此，產生預定磁場所需的磁動勢可減少。
此外，按照本發明，在若干環形線圈中的一預定線圈安裝在一環繞著凹陷空間的環形部分里，而預定的線圈環繞著所述的梯度磁場發生線圈安裝。
此外，按照本發明，梯度磁場發生線圈安裝在凹陷空間里。
此外，按照本發明，射頻傳輸線圈和射頻接收線圈中的至少一個安裝在凹陷空間里。
此外，按照本發明，在梯度磁場發生線圈安裝在凹陷空間里時，射頻傳輸線圈和射頻接收線圈安裝在凹陷空間外側。
由于射頻傳輸線圈和射頻接收線圈安裝在凹陷部分外側，因而可從凹陷部分外側清楚地看到射頻傳輸線圈和射頻接收線圈，并可方便地在凹陷部分外側對其進行處理。因此，有助于射頻傳輸線圈和射頻接收線圈的位置和姿態的調整工作。


圖1是顯示根據本發明第一實施例磁場發生裝置的一個主要部分的剖視圖；圖2是顯示根據本發明第二實施例磁場發生裝置的一個主要部分的剖視圖；圖3是顯示根據本發明第三實施例磁場發生裝置的一個主要部分的剖視圖；圖4是顯示根據本發明第四實施例磁場發生裝置的一個主要部分的剖視圖；圖5是顯示一種常規磁場發生裝置的外形的視圖；圖6是顯示另一種常規磁場發生裝置的主要部分的剖視圖；以及圖7是顯示在圖6中所顯示的磁場發生裝置的線圈間距離和磁動勢之間的關系的圖表。
第一實施例圖1是顯示根據本發明第一實施例磁場發生裝置的一個主要部分的剖視圖。在圖1中，標號10表示一磁極單元，其結構如下所述。標號11表示圓柱形低溫容器。雖然在圖中未詳盡地顯示結構，低溫容器11包括一真空容器，兩承受溫度[80K]和[20K]的熱輻射屏蔽，以及一液態氦容器，并且包含一集群超導線圈本體12。低溫容器11有一凸出部分11a，它環繞著軸線Z呈圓環形，并且橫截面呈矩形。凸出部分11a朝一中央孔凸出一預定高度，以便放置一所測對象。更具體地說，凸出部分11a是由低溫容器11相互面對的兩個圓周的邊界部分形成。圓環形凸出部分11提供在其中的、橫截面為矩形的圓環形包含部分11b。此外，由在各凸出部分11a內側圓周側面(向著軸線Z)上的側壁11c形成了凹陷部分11d。低溫容器11的真空容器與液態氦容器是通過焊接非磁性的不銹鋼板制造成的。
標號12表示集群線圈本體。集群線圈本體有側面線圈12a，一第二線圈12b，一第三線圈12c，一第四線圈12d，側面線圈環繞軸線Z而呈圓環形，而橫截面呈矩形。集群線圈本體12安裝在低溫容器11中，并被冷卻至呈現超導性的溫度。由于各線圈12a至12d卷繞在一橫截面呈C形的圓環形卷繞框架上，卷繞框架本身在圖中未畫出。標號14表示由一線圈構成的梯度磁場單元；標號15表示一傳輸線圈；標號16表示接收線圈。在這實施例中，梯度磁場發生單元14、傳輸線圈15和接收線圈16用一種合成樹脂合并成為一個單一體，該單一體的整個結構是圓盤狀。合并成為一個單一體的梯度磁場發生單元14、傳輸線圈15和接收線圈16安裝在由對應的圓環形凸出部分11a形成的各凹陷部分11d里，從而不會從凸出部分11a中凸出。
如上所述構成磁極單元10，并且面對面地安裝一對相同尺寸的磁極單元10，同時如圖1所示，它們在軸線Z方向上互相間隔距離J。由此形成一分裂式磁場發生裝置。可以看到，這種磁場發生裝置不使用磁極，以便減小裝置重量。
這樣，凸出部分11a凸出一個預定的高度，使梯度磁場發生單元14，傳輸線圈15和接收線圈16合并的單一體可安裝在對應的凹陷部分11d里。由此，磁極單元10的互相面對的表面之間的距離可相應地減少。尤其是，側面線圈12a互相面對的表面之間的距離可縮短。因此，集群線圈本體12所設計的磁動勢可減少，由此使集群線圈本體12的尺寸減小，使磁場發生裝置的尺寸減小。當然，合并成為一個單一體的梯度磁場發生單元14、傳輸線圈15和接收線圈16可以安裝在凹陷部分11d里，在該方式中，合并的單一體的整個部分不是完全隱藏在凹陷部分11d里，而有一部分露出于凹陷部分11d之外。
可以看到，側面線圈12a提供(例如)大約70％所設計的磁動勢，而第二線圈12b至第四線圈12d提供所設計的其余磁動勢。由于在集群線圈本體里的線圈的整個數量和在側面線圈12a、第二線圈12b至第四線圈12d之間的相對位置關系與在圖7所示的常規例子中的情況是不同的，通過設置各線圈的位置和在線圈中間適當地分配磁動勢可產生具有所需強度和均勻度的磁場。
第二實施例圖2_是顯示磁場發生裝置的一個主要部分的剖視圖，這是本發明的另一個實施例的方式。按這實施例的方式，均是獨立件的、由線圈組成的梯度磁場發生單元24、傳輸線圈25和接收線圈26安裝在由凸出部分11a形成的凹陷部分11d里。梯度磁場發生單元24、傳輸線圈25和接收線圈26是平板狀的，帶有未顯示出的、由銅片制造的、與合成樹脂固化在一起的線圈導體。梯度磁場發生單元24是圓形的；傳輸線圈25是矩形的，在結構上略小于梯度磁場發生單元24；而接收線圈26是矩形的，在結構上略小于傳輸線圈25。傳輸線圈25固定在梯度磁場發生單元24上，而接收線圈26牢牢地固定在傳輸線圈25上。
可以看到，梯度磁場發生單元24、傳輸線圈25和接收線圈26在附圖中顯示出比實際距離更大的距離。這樣，磁極單元20被制成具有互相面對的接收線圈26，而它們之間的距離是J。
由于其它的結構類似于圖1所示的結構，故這里不再贅述，其中對應的零件用相同的標號表示。
如上所述，通過單獨地將梯度磁場發生單元24、傳輸線圈25和接收線圈26組裝到對應的凹陷部分11d里去，可使這些構件單獨定位和采取某種姿態，從而有利于調整工作。
第三實施例圖3是根據本發明的第三實施例顯示磁場發生裝置的一個主要部分的剖視圖。按這實施例的方式，磁極單元30以如下方式構成。梯度磁場線圈34和傳輸線圈35安裝在由低溫容器31的凸出部分31a的側壁31c形成的凹陷部分31d里，而接收線圈36安裝在凹陷部分31d的外面。集群線圈本體32的側面線圈32a的一部分位于凸出部分31a的容納部分31b內。這種磁極單元30構成一磁場發生裝置，它帶有在軸線方向上互相面對放置、并互相間隔距離為J的接收線圈36。在這種情況下，互相面對的集群線圈本體32之間的距離略大于圖2所示實施例中的方式的距離。然而，通過對應地設置線圈32a至32d，可在預定的地方產生具有預定強度和均勻度的磁場。
通過將接收線圈36設置在對應的凹陷部分31d的外面，由于從外側可觀察接收線圈，從而可相對所測對象調整接收線圈的位置。另外，可在凹陷部分31d外面處理接收線圈。因此，可方便地進行調整工作。
第四實施例圖4是根據本發明的第四實施例顯示磁場發生裝置的一個主要部分的剖視圖。按這實施例的方式，磁極單元40以如下方式構成。梯度磁場線圈44安裝在由低溫容器41的凸出部分41a的側壁41c形成的凹陷部分41d里，而傳輸線圈45和接收線圈46安裝在凹陷部分41d的外面。集群線圈本體42的側面線圈42a的一部分位于凸出部分41a的容納部分41b內。這種磁極單元40構成一磁場發生裝置，它帶有在軸線方向上互相面對放置、并互相間隔距離為J的接收線圈46。在這種情況下，互相面對的集群線圈本體42之間的距離略大于圖2所示實施例中的方式的距離。然而，通過對應地設置線圈42a至42d，可在預定的地方產生具有預定強度和均勻度的磁場。
通過將傳輸線圈45和接收線圈46設置在對應的凹陷部分41d的外面，由于從外側可觀察傳輸線圈和接收線圈，從而可相對所測對象調整傳輸線圈和接收線圈的位置。另外，可在凹陷部分31d外面處理傳輸線圈和接收線圈。因此，可方便地進行調整工作。
如上所述，按照本發明實施例的各種方式，互相面對的集群線圈本體12、32和42之間的距離、特別是最外側的互相面對的側面線圈之間的距離可以減少。因此，集群線圈本體所設計的磁動勢可減少。按照圖7所示的圖表，如果將在一有效屏蔽型A/S磁場發生裝置里的線圈間距離H減少80mm，即從375×2＝750mm減至335×2＝670mm，即10.7％，設計的磁動勢大約是(5/9)×100＝56％。因此，集群線圈本體在尺寸上可相應減小。這樣，磁場發生裝置的大小和重量可減少。
當然，包括除了側面線圈之外的其它線圈的若干線圈可安裝在環形凸出部分里。此外，可同軸地設置若干環形凸出部分，而側面線圈和其它線圈可分別安裝在各環形凸出部分里。還有，低溫容器可是圓環形的。
此外，環形線圈不限于圓環形，可是矩形環狀或橢圓環形，即呈圈狀。此外，低溫容器的形狀可改變，只要這種改變不影響本發明的目的，它便可對應于線圈的形狀。
此外，安裝梯度磁場發生單元、傳輸線圈和接收線圈的次序不限于上面所述的實施例。如果單個線圈可適當地實現傳輸線圈的功能和接收線圈的功能，可使用單個線圈，例如，在分時基礎上。即使傳輸線圈和接收線圈不具有矩形-平板形狀而具有其它形狀，也可提供類似的優點。
雖然已經描述了磁場發生裝置，其中，集群線圈本體的中心軸線Z沿一垂直方向運動，但本發明也可用于一種磁場發生裝置，其中，中心軸線Z沿水平或傾斜方向延伸。
雖然在實施例的上述方式中已經描述了磁場發生裝置，其中，集群線圈本體由超導線圈構成，但不消說，本發明也可用于使用一般導體線圈而沒有低溫容器的磁場發生裝置里。當然，也可獲得類似的優點，不管本發明是用于非屏蔽型的或有效屏蔽型的。
由于本發明以如上所述方式構成，因此可獲得下述優點。
按照本發明，用來安裝梯度磁場發生線圈的凹陷空間設置在一安裝線圈的容器的相對表面上，該容器被安裝成在若干線圈的軸線方向上、以預定的間隔距離互相面對。梯度磁場發生線圈可被安裝在該凹陷空間里，這樣，互相面對的安裝線圈的容器之間的距離可減少。結果，所設計的磁動勢可減少，從而有助于減小集群線圈本體的尺寸，進而減少磁場發生裝置的大小和重量。
此外，按照本發明，在若干環形線圈中的一個預定的線圈安裝在一環繞著凹陷空間的環形部分里，且該預定的線圈環繞著所述的梯度磁場發生線圈安裝。因此，安裝在容器里的各線圈之間的距離可減少，從而允許減少所設計的磁動勢。結果，集群線圈本體的尺寸可減小，從而使磁場發生裝置的大小和重量可減少。
此外，梯度磁場發生線圈安裝在凹陷空間里。因此，各安裝線圈的容器之間的距離可減少，從而允許減少所設計的磁動勢。結果，集群線圈本體的尺寸可減小，從而使磁場發生裝置的大小和重量可減少。
此外，至少將射頻傳輸線圈和射頻接收線圈中的一個安裝在凹陷空間里。因此，各安裝線圈的容器之間的距離可減少，從而允許減少所設計的磁動勢。結果，集群線圈本體的尺寸可減小，從而使磁場發生裝置的大小和重量可減少。
此外，雖然梯度磁場發生線圈安裝在凹陷空間里，但射頻傳輸線圈和射頻接收線圈安裝在凹陷空間外面。由于射頻傳輸線圈和射頻接收線圈安裝在凹陷部分外面，磁場發生裝置的大小和重量可減少。而且，射頻傳輸線圈和射頻接收線圈可從凹陷部分的外面清楚地看到，從而可方便地在凹陷部分的外面對其進行處理。因此，有助于射頻傳輸線圈和射頻接收線圈的位置和姿態的調整工作。
權利要求
1.一種供磁共振顯象裝置使用的分裂式磁場發生裝置，包括一對磁極單元，各磁極單元具有諸線圈和安裝諸線圈的一安裝線圈的容器，所述一對磁極單元沿所述諸線圈的軸線方向、以預定的間隔距離互相面對地安裝；其中，所述各安裝線圈的容器包括一在互相面對表面處的凹陷空間，一梯度磁場發生單元安裝在該凹陷空間里。
2.如權利要求1所述的分裂式磁場發生裝置，其特征在于，在諸環形線圈中的一預定線圈安裝在環繞著所述凹陷空間的一環形部分里，而所述的預定的線圈環繞著所述的梯度磁場發生單元安裝。
3.如權利要求1所述的分裂式磁場發生裝置，其特征在于，梯度磁場發生單元安裝在所述凹陷空間里。
4.如權利要求3所述的分裂式磁場發生裝置，其特征在于，射頻傳輸線圈和射頻接收線圈中的至少一個安裝在所述凹陷空間里。
5.如權利要求3所述的分裂式磁場發生裝置，其特征在于，射頻傳輸線圈和射頻接收線圈安裝在凹陷空間外面。
6.如權利要求3所述的分裂式磁場發生裝置，其特征在于，射頻傳輸線圈和射頻接收線圈都安裝在所述凹陷空間里。
7.如權利要求3所述的分裂式磁場發生裝置，其特征在于，梯度磁場發生單元與一射頻傳輸線圈和一射頻接收線圈一體形成。
全文摘要
低溫容器的環形部分被設置在互相面對的表面上,環形部分形成橫截面為矩形的容納部分。集群線圈本體中的一個側面線圈安裝在該容納部分里,一梯度磁場單元、一射頻傳輸線圈和一接收線圈安裝在一凹陷部分里,從而互相結合形成一單一體,該凹陷部分是由環繞著它的對應的環形部分形成的。由于互相面對的低溫容器的距離J、即側面線圈互相面對的表面之間的距離減少,因此,不僅所設計的磁動勢可減少,該裝置也可減少尺寸和降低成本。
文檔編號G01R33/38GK1174328SQ97117390
公開日1998年2月25日 申請日期1997年8月7日 優先權日1996年8月7日
發明者田原恭幸, 田邊肇, 竹島弘隆 申請人:三菱電機株式會社, 日立醫藥株式會社