核磁共振成像仪磁体装置的温度相关性研究

　　1引言

　　核磁共振成像仪(简称NMR-CT)是80年代出现的先进诊断设备，是检查人体内部病变的可靠手段。长期以来，人体的病变用X光透视检查。由于 它只能显示内部器官透明半透明的外形，互相重叠，只有有经验的放射科医生才能分辨病变，确诊率不高，且X射线对人体有害。70年代制成的X-CT也只能做 出人体横断面一个方向的图像，难以准确判定病变的立体形状，并且仍有X射线的损害。而NMR-CT由于高分辨率和对人体无放射性引起的电离损害作用等优 点，已广泛用于临床医学[1]。磁体装置要有一定的磁场强度和很高的均匀度，通常有常规电磁铁、超导磁体和永磁磁体三种。常规电磁铁的成本低、重量轻，但 运行耗电耗水量大，维修较频繁。超导磁体的均匀度较高，但低温系统运行维修较复杂，维护费用高。永磁磁体虽然一次性投入成本稍高，但相关技术简单，安装后 不易出现故障，既不像电磁铁耗电量那样大，也不像超导磁体要消耗价格昂贵的致冷剂，并且由于自屏蔽，漏场较　　少，保证公用仪器设备不暴露在大于 5X10-4T的磁场中，因此永磁式核磁共振成像仪越来越受到人们的欢迎。成像仪采用的永磁材料一般是铁氧体和铰铁硼永磁。铁氧体永磁的磁能积低，必须用 许多材料。美国FONAR公司0. 3T的NMR-CT的磁体装置是用铁氧体制成，总重91吨的设备中铁氧体材料占45吨，体积庞大〔2〕。若用铰铁硼材料，可极大减轻重量，缩小体积，而且 场强也比较高。我国稀土资源钦相当丰富，为钦铁硼在NMR-CT中的广泛应用提供了价格优势。但其弱点是磁性能的温度特性较差，其Br的温度系数 a(%k)为一0. 126,Hc的温度系数a(%k)为一0. 6 .我国各地温度差别较大，而NMR-CT对磁场的稳定性和均匀度的要求都很高，因此研究温度变化对NMR-CT装置中的磁场变化是非常必要的。

　　2温度变化对NMR-CT磁场的影响

　　磁体装置采用铁扼平板型结构，如图1所示。在整体成像系统中，气隙高度0. 5m左右，要求均匀区为0. 25m的球形区。一般先建立基础磁场，均匀区的均匀度不小于士3000ppm，然后通过在气隙中安装梯度线圈、均匀线圈或用高导磁材料片进行垫补堵漏磁， 使均匀区的均匀度达到5~50ppm(即5X10-6至5X10-5).在此讨论的NMR-CT的磁体装置仅作为基础磁场，并曾按磁体装置实际尺寸的六分 之一建立一个模拟磁体装置，理论计算与实际测量吻合较好，误差仅为5.7%(另文介绍)[3]。这为计算温度对核磁共振成像仪磁体装置的影响提供了可信的 手段。

　　根据电磁等值模型，可以用等效电流密度代替永磁体的作用。