专利名称：医用核磁共振成像仪永磁磁系的制作方法
技术领域：
医用核磁共振成像仪永磁磁系技术领域[0001]本实用新型涉及一种医用核磁共振成像仪永磁磁系，属于磁路设计领域。
技术背景[0002]医用磁共振成像(MRI)系统是现代临床诊断中的先进医学影像装备，由于其对 人体无害、软组织分辨率高等突出的优点，在临床上得到广泛应用。MRI系统的性能与 其所用磁系的场强有着直接的关系，场强越高，性能也越高。磁场强度的大小对MRI设 备图像的影响是在信噪比方面，磁场强度越高，信号强度越大，信噪比越高(但不是 线性关系)。另外磁场强度高，扫描时间短。一般来说，人们把磁体场强在0.5T以下 的MRI仪称为低场装置，0.5T到1.0T之间称中场装置，1.0到2.0T之间的称高场装置。 目前医用磁共振成像(MR工)系统磁系所达到的高场，都是通过超导磁体来实现的，但 超导磁体MRI需要液氦来提供线圈的工作环境，所以超导磁体MRI的销售价格和运行成 本都相对较高。永磁低场强MRI的销售和运行成本相对较低，近年来发展迅速，目前已 经成为国内临床常规诊断的主流机型，但永磁MRI的发展受制于其场强，长期以来一直 被人认为是低档MRI。我国新奥博为技术有限公司成功研制出0.7T永磁磁共振成像系统 技术XSTAR 7000。这是目前世界上场强最高的永磁磁共振成像系统术。MRI系统要求 永磁磁系工作区磁场具有很高的均勻性。目前永磁MRI的磁体采用开放平板式设计，此 种磁路不能达到很高的磁场但易于在磁体外部加入补偿线圈来提高磁场的均勻性，但是 此方法的缺点在于补偿线圈发热会使永磁体发生不可逆损失，而影响永磁体材料的磁性 能。若安装磁体温度稳定装置则使磁系的体积、技术水平、成本都受到了影响。如果将 磁系设计成圆筒形则磁场可以达到1.5T，如中国专利CN85106663A所叙述的磁系，它的 磁系包括圆筒形轭铁，轭铁内表面由多块扇形磁体形成环形磁系，此种磁系由于不易安 装补偿线圈，无法解决磁场均勻性的问题，因此它仍不能应用于医用磁共振成像(MRI) 系统。发明内容[0003]本实用新型的目的在于提供一种能够达到均勻、高磁场的医用核磁共振成像仪 永磁磁系。[0004]技术解决方案[0005]本实用新型在圆筒形轭铁内表面设有磁体，磁体内表面设有无磁钢；磁系在轴 线方向分层设置，每一层由磁能积不同的磁体组成，磁性从中间层到两侧对称设置的边 缘层逐渐增高。[0006]磁系中的中间层两侧对称设置的磁体性能一致，中间层磁体的剩磁1 1.2T。[0007]磁系中相临的两层磁体，外层磁体比内层磁体的剩磁提高0.02 0.2T。[0008]磁系中间层厚度范围30 50cm，其它层厚度比中间层减少10 15cm。[0009]磁系径向厚度为圆筒型气隙空间半径r的0.2 3倍。[0010]磁系工作区磁场0.5 1.5T，磁场均勻性小于lOOppm。[0011]本实用新型与目前核磁共振磁系设计方法比较具有以下优点[0012](1)磁系分层设计能在得到高磁场的前提下保证磁系内部磁场的均勻性，避免使 用补偿线圈温度升高带来的磁体老化难题。[0013](2)采用圆筒式设计能使磁场超过1T，这是目前其它核医用磁共振仪永磁磁系 设计方法所达不到的。[0014](3)磁系较短，长度仅为1.6米，大大减少病人幽闭恐惧且能满足功能检查的需要。
[0015]图1为本实用新型磁系截面图；[0016]图2为本实用新型磁系分层结构示意图[0017]图3为本实用新型磁体磁化方向示意图[0018]图4本实用新型轴线磁场对比图；[0019]图5本实用新型截面空间磁场分布图；[0020]图6本实用新型分层磁场对比图；[0021]图7本实用新型分层磁场均勻性效果图[0022]图8本实用新型磁系工作区磁场分布。
具体实施方式
[0023]本实用新型是以“磁荷”概念及磁库仑定律为基础进行计算的。钕铁硼磁体的 退磁曲线的主要特点是其方形度很好，即在工作点的很大范围内OKHk),磁化强度M都 接近于Mr，即M-Mr。因此，在工作点的很大范围内可以近似地认为M-Mr。由此，磁 体的体磁荷可以忽略不计，而只考虑面磁荷，而且面磁荷的分布极近似于均勻。由于面 磁荷密度σ =Μη，所以面磁荷和磁化强度的关系是和每一层的磁体块数有关的。如 果把磁系横截面分成16块磁体，每块磁体磁化方向如图3所示，计算公式如下[0024]Q1 = M, Q2 = M cos45° = 0.707M，Q3 = M cos45° = 0.707M，Q4 = M cos90° = O[0025]σ a = 2M sinll.25° = 0.39M[0026]σ b = M sinll.25° +Msin56.25° = 1.027M[0027]Qc = M sin56.25° -M sta33.75° = 0.276M[0028]od = M sin78.75° -M sin33.75° = 0.425M[0029]磁场计算公式[0030]分成16块小磁体的磁系内部轴线上的磁场[0031](1)1，2，3，4类型面磁荷在中心点的磁场[0032]H1 = 4(Jct1 cosl 1.25。+Jct2 cos33.75° + Jct3 cos56.25° + Jct4 cos78.75°)[0033]
权利要求1.医用核磁共振成像仪永磁磁系，所述磁系包括圆筒形轭铁，其特征在于，在圆筒 形轭铁内表面设有磁体，磁体内表面设有无磁钢；所述磁系在轴线方向分层设置，每一 层由磁性能不同的磁体组成，从中间层到两侧相对称设置的磁体的磁性能逐层增高。
2.根据权利要求1所述的医用核磁共振成像仪永磁磁系，其特征在于，磁系中的中间 层两侧对称设置的磁体性能一致，中间层磁体的剩磁1 1.2T。
3.根据权利要求1或2所述的医用核磁共振成像仪永磁磁系，其特征在于，磁系中相 临的两层磁体，外层磁体比内层磁体的剩磁提高0.02 0.2T。
4.根据权利要求3所述的医用核磁共振成像仪永磁磁系，其特征在于，磁系中间层厚 度范围30 50cm，其它层厚度比中间层减少10 15cm。
5.根据权利要求4所述的医用核磁共振成像仪永磁磁系，其特征在于，磁系径向厚度 为圆筒型气隙空间半径r的0.2 3倍。
专利摘要本实用新型涉及一种医用核磁共振成像仪永磁磁系，属于磁路设计领域。本实用新型在圆筒形轭铁内表面设有磁体，磁体内表面设有无磁钢；磁系在轴线方向分层设置，每一层由磁性能不同的磁体组成，从中间层到两侧相对称设置的磁体的磁性能逐层增高。本实用新型磁系分层设计能在得到高磁场的前提下保证磁系内部磁场的均匀性，避免由于使用补偿线圈所引起的磁体老化难题。采用圆筒式设计能使磁场超过1T，这是目前其它医用磁共振仪永磁磁系设计方法所达不到的。磁系较短，长度仅为1.6m，大大减少病人幽闭恐惧且能满足功能检查的需要。本实用新型磁场可达到的范围为(0.2～1.5)T，磁场均匀性小于100ppm。
文档编号H01F41/02GK201804651SQ201020237650
公开日2011年4月20日 申请日期2010年6月16日 优先权日2010年6月16日
发明者张雪峰, 徐来自, 成永顺, 晋伟, 阙耀华 申请人:内蒙古科技大学