DE69930356T2

DE69930356T2 - Pol für einen MRI-Magneten aus laminierten Teilen, ein Verfahren zur Herstellung des Pols und eine Form zum Verkleben der Teile des Pols

Info

Publication number: DE69930356T2
Application number: DE69930356T
Authority: DE
Inventors: Evangelos Trifon Schenectady Laskaris; Bulent Clifton Park Aksel; William Daniel Clifton Park Barber; Paul Shadforth Stephentown Thompson; Johannes Martinus Niskayuna Vanoort; Michele Burnt Hills Ogle
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1998-11-24
Filing date: 1999-11-24
Publication date: 2007-03-01
Anticipated expiration: 2019-11-25
Also published as: EP1004889B1; US6429761B2; JP2000157510A; JP4445078B2; EP1004889A2; DE69930356D1; EP1004889A3; US20020021129A1; US6259252B1; US6694602B2; US20010005165A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Laminatplatten-Polstück für ein MRI-System.
In den letzten Jahren wurde ein sogenanntes Laminatplatten-Polstück für MRI-Systeme entwickelt, siehe beispielsweise JP-A02184002. Hinsichtlich dieser Entwicklung ist das Laminatplatten-Polstück in 1A in einer Draufsicht und in 1B in einer Seitenansicht gezeigt. Das Polstück 10 enthält eine kreisförmige Weicheisengrundplatte 11, einen um den Umfang des Grundkörpers 11 angeordneten Weicheisenring 12, der dazu dient, den magnetischen Fluss in den Spalt zwischen Magneten zu lenken, Weichferrit-Laminatplatten 13 und 14 und einen Weicheisenkern 15 zum Befestigen einer Gradientenmagnetspule. Die Laminatplatten 13, 14 und der Magnetkreis 15 beinhalten die Polstückfläche. Um einen konvexen Vorsprung 16 zu bilden, weisen die Laminatplatten 14 im Zentrum der Grundplatte 11 eine größere Dicke auf als die Laminatplatten 13 am Umfang der Grundplatte 11. Der konvexe Vorsprung 16 verbessert die Homogenität des magnetischen Feldes.
Allerdings ist das Laminatplatten-Polstück aus dem Stand der Technik mit einigen Nachteilen behaftet. Erstens sind die Laminatplatten 13, 14 in der Regel quadratisch oder rechteckig ausgebildet. Die Basis 11 und der Ring 12 weisen hingegen eine Kreisform auf. Um die quadratischen oder rechteckigen Platten in eine kreisförmige Öffnung ein zupassen, werden daher Randfüllplatten 13A benötigt. Wie in 1A gezeigt, weist jede Randfüllplatte 13A eine eigene, unregelmäßige Gestalt auf, um den Randplatten 13 zu ermöglichen, die kreisförmige Basis 11 und den Ring 12 vollständig auszufüllen. Jede Randfüllplatte 13A muss für sich getrennt aus anderen Platten 13 gestaltet werden, um ihre spezielle Form zu erhalten. Dies steigert die Kosten der Verarbeitung und erhöht die Komplexität.
Zweitens weist auch der Vorsprung 16, wie in 1A gezeigt, eine Kreisform auf. Um die quadratischen oder rechteckigen zentralen Platten 14 in einem Kreis anzuordnen, werden daher, wie in 1A und 1B gezeigt, Randfüllplatten 14A benötigt. Die Randfüllplatten 14A weisen ebenfalls jeweils eine einzigartige, unregelmäßige Form auf, um den zentralen Platten 14 zu ermöglichen, einen kreisförmigen Vorsprung 16 zu bilden. Darüber hinaus müssen die Randfüllplatten 14A, wie in 1B gezeigt, ebenfalls zwei verschiedene Dicken aufweisen, um zu ermöglichen, dass die zentralen Platten 14 mit den Randplatten 13 fugenlos zusammenpassen. Jede einzigartig geformte Randfüllplatte 14A muss außerdem unabhängig von den übrigen zentralen Platten 14 ausgebildet werden. Diese steigert die Kosten der Verarbeitung zusätzlich.
Drittens ist die Befestigung einzelner Laminatplatten 13, 14 an der Basis 11 mittels herkömmlicher Verfahren mit einem Anordnen jeder einzelnen Platte auf der Basis und einem anschließenden Gießen von Epoxidharz über die Platten verbunden. Das Epoxidharz quillt allerdings möglicherweise aus der Basis heraus und bedeckt Abschnitte des Polstücks, deren Beschichtung mit Epoxidharz nicht beabsichtigt ist. Einige Platten werden außerdem möglicherweise nicht ausrei chend mit Epoxidharz beschichtet, da dieses nicht unter Druck zugeführt wird. Diese Platten können sich während des Betriebs des MRI-Systems ablösen. Außerdem lässt sich die optimale Höhe für den Vorsprung 16 durch manuelles Stapeln der Platten 14 auf einer Basis 11 wegen menschlicher Unzulänglichkeit nur schwer erzielen. Aufgrund von Abweichungen in der Höhe des Vorsprungs weisen daher unterschiedliche Polstücke, die mittels Verfahren aus dem Stand der Technik hergestellt sind, den Nachteil einer unzureichenden Reproduzierbarkeit auf und differieren in ihren Leistungseigenschaften.
In Anbetracht der obigen Ausführungen wäre es erwünscht, die Herstellungsprozesskosten und die Komplexität durch Ausbilden eines Laminatplatten-Polstücks zu verringern, das keine unregelmäßig geformten Randfüllplatten enthält.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Polstück für ein Magnetresonanz-Tomographie-(MRI-System)-System. Das Polstück weist mehrere trapezförmige oder ringsektorförmige Platten auf, die in mehreren konzentrischen Ringanordnungen angeordnet sind.
Die Erfindung wird nun anhand von Beispielen mit Bezug auf die Zeichnungen eingehender beschrieben:
1A zeigt eine Draufsicht auf ein Polstück aus dem Stand der Technik.
1B zeigt eine entlang Linie X-X' in 1A geschnittene seitliche Ansicht eines Polstücks aus dem Stand der Technik.
2A zeigt eine perspektivische Ansicht einer Laminatplattenanordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2B zeigt eine Draufsicht auf eine Laminatplattenanordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2C zeigt eine längs der Schnittlinie C-C' in 2B geschnittene seitliche Ansicht einer Laminatplattenanordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
3A und 3B stellen seitliche Schnittansichten von MRI-Systemen dar.
4A zeigt eine Draufsicht auf eine Pressform gemäß der vorliegenden Erfindung.
4B zeigt eine seitliche Ansicht der Pressform, geschnitten entlang Linie A-A' in 4B.
4C zeigt das Polstück und Formhohlraumoberflächenkonturen in einer schematischen Darstellung.
4D zeigt eine seitliche Schnittansicht einer Pressform gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
5A zeigt eine seitliche Schnittansicht der mit Laminatplatten gefüllten Pressform gemäß der vorliegenden Erfindung.
5B zeigt eine vergrößerte seitliche Schnittansicht eines Ausschnitts nach 5A.
5C zeigt eine seitliche Schnittansicht einer Laminatplatte gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
6A zeigt eine seitliche Schnittansicht eines Laminatplatten-Polstücks gemäß der vorliegenden Erfindung.
6B zeigt eine vergrößerte seitliche Schnittansicht eines Ausschnitts nach 6A.
7A zeigt eine Draufsicht auf eine Laminatplattenanordnung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
7B zeigt eine seitliche Schnittansicht eines Ausschnitts nach 7A.
7C zeigt eine Draufsicht auf eine Laminatplatte gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
7D zeigt eine seitliche Schnittansicht einer Laminatplatte gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
8 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Laminatplatte gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
9A und 9B sind seitliche Schnittansichten von MRI-Systemen gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
10A und 10B sind perspektivische Ansichten von Laminatplatten gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2A zeigt eine perspektivische Ansicht eines weggebrochenen Abschnitts eines Polstücks 50, das eine Polstückbasis 51 mit einer ersten Oberfläche 40 und einer zweiten Oberfläche 41 aufweist. Polstück-Laminatplatten 42 sind an der ersten Oberfläche 40 der Basis 51 angebracht. Die Platten 42 können mittels Epoxidharz, Klebstoff und/oder Bolzenschrauben an der Basis 51 befestigt sein. Jede Laminatplatte weist mehrere mit 21, 22, 23 bezeichnete eingelagerte Metallschichten und mit 31, 32 bezeichnete Kleberschichten auf. Jede Laminatplatte 42 basiert in der Praxis auf 100 bis 10.000 Metallschichten, wobei jede Metallschicht vorzugsweise weniger als 0,1 mm (weniger als 5 Tausendstelzoll) dick ist. Jede Platte ist 0,2 bis 250 mm (0,1 bis 10 Zoll) dick und 20 bis 800 mm (1 bis 30 Zoll) breit. Beispielsweise ist jede Platte in der Mitte etwa 200 mm (8 Zoll) breit und 25 mm (1 Zoll) dick und enthält 1000 0,2 mm (1 Tausendstelzoll) dicke Metallschichten. Allerdings können die Platten und die Metallschichten abhängig von dem gewünschten Verwendungszweck auch andere Abmessungen aufweisen. Außerdem kann jede Platte in einer Abwandlung auf einem kompakten Metallblock oder -stab anstelle von Metalllaminaten basieren.
Die Laminatplatten 42 werden vorzugsweise aus amorphen Metallschichten hergestellt. Allerdings ist das Metall nicht notwendig amorph und kann eine kristalline Struktur aufweisen. Das Metall kann auf Stahl, Eisen, Siliziumstahl oder -eisen (d.h. nicht orientiertem Siliziumstahl), Nickelstahl oder -eisen, Permendur (FeCoV), Chromnickelstahl oder -eisen, Aluminiumstahl oder -eisen, Aluminiumchromstahl oder -eisen oder einem sonstigen Material mit geringer Koerzitivkraft basieren. Außerdem können die Polstücke 50 gemäß der vorliegende Erfindung auf Laminatplatten 42 aufgebaut sein, die unter Verwendung unterschiedlicher Metalle aus der obigen Liste hergestellt sind. D.h. benachbarte Platten können aus verschiedenen Metallen bestehen.
Die Laminatplatten 42 sind vorzugsweise trapezförmig ausgebildet. Allerdings können die Laminatplatten auch eine Ringsektorform aufweisen. Ein Ringsektor ist ein Trapez mit einer konkaven Ober- oder Schmalseite 43 und einer konvexen Grund- oder Längsseite 44. Die trapezförmigen Laminatplatten 42 können hergestellt werden, indem auf mehrere Metallbleche ein Klebstoff aufgetragen wird, und die Laminatbleche anschließend zu trapezförmigen Platten zugeschnitten werden.
Wie in 2B und 2C gezeigt, enthält die kreisförmige Polstückbasis 51 einen Stützring 52, der dazu dient, Laminatplatten 42 aufzunehmen und den magnetischen Fluss in einen zwischen den Magneten vorhandenen Spalt zu lenken. Die gesamte kreisförmige Basis 51 und der Ring 52 sind mit trapezförmigen Laminatplatten 42 ausgefüllt. Die Basis 51 und der Ring 52 werden gelegentlich als "Polschuh" bezeichnet. Alternativ wird der Ring 52 gelegentlich als "Randtrimmelement" bezeichnet. 2B zeigt eine Draufsicht auf das Polstück 50, während 2C eine längs der Schnittlinie C-C' in 2B geschnittene Ansicht zeigt. Die Lami natplatten sind in konzentrischen Ringanordnungen oder Ringen 53 bis 62 angeordnet. Der Vorteil der trapezförmigen oder Ringsektorform der Laminatplatten 42 ist aus 2B klar ersichtlich. Sämtliche Laminatplatten können in Größe und Gestalt übereinstimmen. Es werden daher keine unregelmäßig geformten Randfüllplatten benötigt, um die Basis 51 und den Ring 52 auszufüllen. Die Kosten und die Komplexität des Verfahrens des Zusammenbaus des Laminatplatten-Polstücks sind auf diese Weise reduziert.
Um einen Vorsprung in der Nähe des Zentrums der Basis 51 zu bilden, können beispielsweise die konzentrischen Plattenringanordnungen 53–57 in der Nähe des Zentrums der Basis 51 eine größere Dicke (d.h. von der Basis 51 aus gemessen – Höhe) aufweisen als konzentrische Plattenringanordnungen 58, 60 und 61, die sich in der Nähe des Umfangs der Basis 51 befinden. Auch für den Vorsprung sind keine unregelmäßig geformten Randfüllplatten erforderlich. Optional können die peripheren konzentrischen Ringanordnungen 59 und 62 ebenfalls eine größere Dicke als die peripheren Ringanordnungen 58, 60 und 61 aufweisen. Selbstverständlich sind auch andere Dicken und Konfigurationen der Ringanordnungen möglich. Beispielsweise kann die Anzahl der konzentrischen Ringanordnungen größer oder kleiner als 10 sein. Sämtliche ringförmigen Anordnungen können dieselbe oder eine unterschiedliche Dicke aufweisen. Die Anzahl Ringanordnungen und die spezielle Dicke der Ringanordnungen sollte durch eine Computersimulation des magnetischen Feldflusses ermittelt werden, der zwischen MRI-Systemmagneten durch das Polstück 50 verläuft. In einer Abwandlung kann die zentrale Ringanordnung 53 ein Eisenkern sein, an dem sich eine Gradientenmagnetspule befestigen lässt.
Außerdem können die Ringanordnungen durch Aufeinanderstapeln mehrerer Laminatplatten 42 ausgebildet werden. Die dickeren konzentrischen Ringanordnungen können aus einer größeren Anzahl gestapelter Laminatplatten als die dünneren Ringanordnungen aufgebaut sein. Der Raum zwischen dem oberen Rand des Polstückstützrings 52 und den Laminatplatten kann optional durch passive Trimmelemente gefüllt sein.
Ausführungsbeispiele von Magnetfeld erzeugenden Vorrichtungen, die für Magnetresonanzbildgebung, MRI ("MRI-Systeme") gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sind in 3A und 3B zu sehen. Zu dem in 3A gezeigten MRI-System gehören zwei Plattenjoche 71A und 71B und mindestens zwei, und vorzugsweise vier säulenförmige Joche 71C und 71D. In einer Abwandlung kann ein MRI-System mit einem in Form eines einzelnen "C" geformten Jochs 71, wie in 3B gezeigt, verwendet werden. Die MRI-Systeme enthalten Magnete 72, 72', die an Jochoberflächen befestigt sind, Polstückbasen 51, 51' und Stützringe 52, 52', die an den Magneten 72, 72' befestigt sind, und Laminatplatten-Polstücke 74, 74', die an den Polstückbasen und Stützringen befestigt sind. Zwischen den Polstücken ist ein Spalt 73 ausgebildet. Ein abzubildender Körperabschnitt wird in den Spalt 73 eingeführt.
Die Magnete 72, 72' können auf Permanentmagneten wie RFeB-, RCoFeB- oder SmCo-Magneten oder auf elektromagnetischen Magneten basieren, z. B. auf einer leitenden oder supraleitenden Spule, die um einen Magnetkern gewickelt ist. Die MRI-Systeme können ferner optional Gradientenspulen oder Trimmelemente enthalten, wie sie in den 6A und 6B mit 75, 75' bezeichnet gezeigt sind. Außerdem können die MRI-Systeme optional zwischen der Basis und den Lami natplatten eine isolierende Schicht mit geringer magnetischer Permeabilität aufweisen, z. B. Bakelit, Kunstharz, Holz oder eine Keramik, um den Remanenzmagnetismus in den Polstücken zu reduzieren.
Die MRI-Systeme können ferner eine elektronische Schaltung 76 und ein Display 77 enthalten. Die elektronische Schaltung 76 kann ein Steuersystem, einen Sender, einen Empfänger, einen Bildwandler und/oder einen Speicher aufweisen.
Die optimale Kontur der Laminatplatten-Polstücke wird anhand einer Simulation des magnetischen Flusses zwischen dem oberen Magneten 72 und dem unteren Magneten 73 bestimmt. Beispielsweise kann die Simulation auf einem herkömmlichen Rechenverfahren nach der Methode der finiten Elemente basieren. Die optimale Höhe für jede Polstückanordnung 53–62 der konzentrischen Ringanordnung wird durch die Simulation ermittelt.
Das Laminatplatten-Polstück 50, das die konzentrischen Ringanordnungen enthält, wird vorzugsweise unter Verwendung einer Pressform und eines Pressformverfahrens der vorliegenden Erfindung hergestellt. Ein Ausführungsbeispiel der Pressform 100 ist in 4A und 4B gezeigt. 4B zeigt eine geschnittene Ansicht längs der Schnittlinie A-A' in 4A. Die Pressform weist eine Bodenfläche 101, eine Seitenoberfläche 102 und eine Abdeckplatte 103 auf. Weiter gehören zu der Pressform eine oder mehrere Epoxidharzeinlassöffnungen 104 und eine oder mehrere Luftauslassöffnungen 105. Die Öffnung(en) 104 ist (sind) vorzugsweise in der unteren Pressformoberfläche 101 ausgebildet, und die Öffnung(en) 105 ist (sind) vorzugsweise in der Abdeckplatte 103 ausgebildet. Die Pressformbodenfläche 101 und die Abdeckplatte 103 sind vorzugsweise mittels Bolzenschrauben 106 an der Seitenwand 102 befestigt. Allerdings kann die Bodenfläche 101 und die Seitenoberfläche 102 in einer Abwandlung auf einem einteiligen Körper basieren, und die Abdeckplatte 103 kann an der Seitenwand 102 auf sonstige Weise, beispielsweise durch einen Riegel befestigt sein. Die Pressform 100 weist optionale Griffe 107 auf.
Die Pressform weist vorzugsweise eine nicht gleichförmige Hohlraumoberflächenkontur auf. Vorzugsweise wird die nicht gleichförmige Kontur durch Anbringen von Abstandhaltern an der Formhohlraumbodenfläche 101 festgelegt. Vorzugsweise bilden die Abstandhalter eine Anzahl konzentrischer Ringanordnungen 153–162 um die kreisförmige Pressformbodenfläche 101. Die Abstandhalter 153–162 können mittels Schrauben 108 oder Klebstoff an der Formhohlraumoberfläche 101 befestigt sein. Vorzugsweise weisen die Abstandhalter eine zylindrische Gestalt auf. Allerdings können die Abstandhalter mit einer beliebigen anderen Gestalt ausgebildet sein.
Wie in 4B gezeigt, weisen Abstandhalter, die sich in verschiedenen konzentrischen Ringanordnungen 153–162 befinden, eine verschiedene Höhe oder Dicke auf. Vorzugsweise sind in dem Polstück ebensoviele Abstandhalter 153–162 wie Laminatplatten 42 vorhanden. Jeder Abstandhalter entspricht einer speziellen Polstückplatte. Die Abstandhalterfläche in der Pressform bildet gegenüber der konzentrischen Ringplattenanordnungskontur des Polstücks eine im Wesentlichen inverse Kontur. D.h., falls die Polstückringanordnung, z. B. die Plattenanordnung 62, eine große Höhe oder Dicke aufweist, hat das entsprechende Abstandhalterarray in der Pressform, z. B. das Abstandhalterarray 162, eine geringe Höhe oder Dicke. Falls die Polstückringanordnung, z. B. die Plattenanordnung 61, eine geringe Höhe oder Dicke aufweist, weist das entsprechende Abstandhalterarray in der Pressform, z. B. das Abstandhalterarray 161 eine große Höhe oder Dicke auf. "Im Wesentlichen invers" bedeutet, dass sich die Abstandhalterkontur von der Plattenkontur unterscheiden kann. Beispielsweise sind die Platten durch einen Epoxidharzkleber aneinander befestigt, wobei zwischen den Abstandhaltern Spalte 109 vorhanden sein können. Somit weist die Abstandhalterkontur ebenfalls die Spalte 109 auf, während die Plattenkontur die dünnen Vorsprünge nicht aufweist, die den Spalten entsprechen würden. Außerdem können in den Konturen andere geringe vertikale und horizontale Abweichungen vorhanden sein.
Folglich ist die Kontur der nicht gleichförmigen Formhohlraumoberfläche 110, wie in 4C gezeigt, gegenüber einer Laminatplattenpolstückkontur 114 invers. Die Kontur des Laminatplatten-Polstücks wird bestimmt, indem eine magnetische Flussdichte zwischen den MRI-Systemmagneten für verschiedene Plattenkonturen simuliert werden, und anschließend diejenige Plattenkontur 114 gewählt wird, die den optimalen magnetischen Fluss zwischen den MRI-Systemmagneten erzeugt. Die anhand einer finite Elemente verwendenden Simulation eines Feldes zwischen zwei hypothetischen MRI-Systemmagneten gewonnenen magnetischen Flusslinien werden der Draufsicht der Pressform in 4A überlagert.
In einer Abwandlung kann die nicht gleichförmige Formhohlraumoberflächenkontur, wie in 4D gezeigt, ohne den Einsatz von Abstandhaltern 153–162 hergestellt werden. In 4D ist die Formhohlraumoberfläche selbst unregelmäßig geformt, um eine nicht gleichförmige Kontur 110 zu bilden. Die Kontur 110 weist Vorsprünge 111 und Aussparungen 112 auf. Die Vorsprünge 111 bilden mehrere konzentrische Ringanordnungen, deren Kontur gegenüber der Polstückkontur im Wesentlichen invers ist. Wie im Falle der in 4B gezeigten Pressform sollte jeder Vorsprung 111 einer einzelnen Platte 42 des Polstücks entsprechen.
Ein Verfahren zur Herstellung des Laminatplatten-Polstück gemäß der vorliegenden Erfindung ist in 5 und 6 veranschaulicht. Der Formhohlraum und die Abstandhalter werden zunächst mit einem Trennmittel beschichtet. Die Laminatplatten 42 werden anschließend, wie in 5A gezeigt, in konzentrischen Ringplattenanordnungen 53–62 in dem Formhohlraum angeordnet. Die Platten werden auf der Oberseite der entsprechenden konzentrischen ringförmigen Abstandhalteranordnungen 153–162 gestapelt. Selbstverständlich können die Abstandhalter durch die Vorsprünge nach 4C ersetzt werden. Jede Platte sollte, wie in 5B gezeigt, genau einen Abstandhalter überdecken. Die Höhe jeder Platte und jedes Abstandhalterstapels sollte mit der Höhe des Formhohlraums übereinstimmen, so dass die Oberseite der Plattenanordnungen 53–62 auf gleicher Höhe mit dem oberen Rand des Formhohlraums liegt. Sämtliche Abweichungen aufgrund von Toleranzen der Plattenhöhe werden in Form eines kleinen Spalts in der Nähe des oberen Rands der Pressformdeckelplatte 103 aufgefangen. Alternativ kann jede Platte, wie in 5C gezeigt, mit Klebeband 123 an ihrem entsprechenden Abstandhalter befestigt sein.
Die Pressform wird anschließend mit der Abdeckplatte 103 bedeckt, und durch die Einlassöffnung 104 wird eine Klebersubstanz in die Pressform eingebracht. Die Klebersub stanz ist vorzugsweise ein synthetisches Epoxidharz. Das Epoxidharz setzt sich nicht an dem Formhohlraum und dem Abstandhalter fest, da diese mit dem Trennmittel beschichtet sind. Das Epoxidharz dringt zwischen die einzelnen Platten ein und verdrängt jede eventuell in der Pressform eingeschlossene Luft durch Auslassöffnung(en) 105. Das Epoxidharz 113 verbindet die einzelnen Platten zu einem einteiligen Körper 120, der aus konzentrischen Ringplattenanordnungen 53–62 unterschiedlicher Höhe aufgebaut ist. In einer Abwandlung kann das Epoxidharz entweder durch die obere Öffnung 105 oder sowohl durch obere als auch durch untere Öffnungen eingeführt werden.
Die Pressformdeckelplatte 103 wird von der Pressform abgenommen, und der einteilige Plattenkörper 120 wird aus der Pressform 100 entfernt. Der einteilige Körper 120 wird anschließend, wie in 6A und 6B gezeigt, mit seiner flachen (oberen) Seite an der Polstückbasis 51 und dem Ring 52 angebracht. Die Basis 51, der Ring 52 und der einteilige Plattenkörper umfassen das Polstück 50. Der einteilige Plattenkörper 120 kann an der Basis 51 mittels Epoxidharz, Klebstoff und/oder Bolzenschrauben angebracht sein.
Das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in den 7A bis 7D gezeigt. In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist wenigstens eine Platte 42, wie in 7A und 7C gezeigt, mit einem Hohlraum 121 in ihrer Stirnfläche ausgebildet. Der Hohlraum kann ausgebildet werden, indem das Epoxidharz 113 unter hohem Druck in die Pressform 110 eingebracht wird. Das unter hohem Druck stehende Epoxidharz strömt über die konzentrischen Ringplattenanordnungen 53–62 und drückt die Plattenanordnungen gegen den zylindrischen Abstandhalter 153-162 oder gegen die Vorsprünge 111 in dem Formhohlraum. Die Fläche jedes Abstandhalters oder Vorsprungs ist kleiner als die Fläche der entsprechenden Platte. Folglich bildet der Druck der vergleichsweise weicheren Platten gegen den Abstandhalter oder die Vorsprünge, wie in 7A–7B gezeigt, Hohlräume 121 in den Platten. Die Hohlräume können mit passiven Trimmelementen oder kleinen Permanentmagneten gefüllt sein.
In 2A sind die Laminatschichten in Richtung entlang der Höhe oder Dicke der Laminatplatte 42 geschichtet. In einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind die Laminatschichten 91, 92, 93, 94 allerdings, wie in 8 gezeigt, längs der Breite der Laminatplatte 42'' gestapelt oder geschichtet. Die Laminatplatte 42'' kann erzeugt werden, indem ein dicker Stapel oder eine Wicklung aus mittels Epoxidharz verbundenen Metallschichten ausgebildet, eine Platte von dem Stapel oder der Spule abgeschnitten und die Platte zur Seite gedreht wird.
Die Laminatplatte 42'' ist, wie in 9A gezeigt, an der Polstückbasis 51 mit der Laminationsrichtung senkrecht zu der Richtung des magnetischen Flusses befestigt (d.h. senkrecht zu einer imaginären Linie zwischen dem unteren Magneten 72' und dem oberen Magneten 72). Mit anderen Worten, die Laminationsrichtung verläuft parallel zu der Ebene der konzentrischen Ringplattenanordnungen. Der Vorteil dieses Ausführungsbeispiels basiert auf einer verbesserten Stabilität des magnetischen Feldes und eine Verringerung von Wirbelstrom- und Hystereseeffekten. In einer Abwandlung kann die Laminatplatte 42'', wie in 9B gezeigt, am Rand eines anderen Polstückelements 90 befestigt sein, um seitlichen magnetischen Streufluss zu reduzieren. Das Element 90 kann selbst auf mehreren Laminatplatten 42 basieren, wo bei die Schichten im wesentlichen parallel zu der Richtung des magnetischen Flusses geschichtet sind. Mit anderen Worten, die Laminationsrichtung verläuft senkrecht zu der Laminationsrichtung der Platten 42'' und senkrecht zu der Ebene der konzentrischen Ringplattenanordnungen.
In einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung können Laminatplatten, deren Laminationsrichtungen sich um 90° unterscheiden, aneinander befestigt sein. Eine derartige Anordnung verbessert die Homogenität des magnetischen Feldes in dem Spalt 73. Beispielsweise kann, wie in 10A gezeigt, eine Laminatplatte 42 an der Laminatplatte 42'' befestigt sein, um eine kombinierte Platte 91 zu bilden. In einer Abwandlung können, wie in 10B gezeigt, zwei Platten 42'' aneinander befestigt sein, um eine kombinierte Platte 91' zu bilden. Selbstverständlich können auch zwei Platten 42 miteinander verbunden sein, wobei deren Laminationsrichtungen um 90 Grad zueinander geneigt ist. Die kombinierten Platten 91 und 91' können mit einer beliebigen dem Spalt 73 des MRI-Systems gegenüberliegenden Fläche an der Polstückbasis 51 befestigt werden. Kombinierte Platten 91 und 91' können auch auf einzelnen Platten basieren, die aus verschiedenen der oben aufgelisteten Metalle hergestellt sind.
Es wurden Laminatplatten beschrieben, die für das Polstück eines MRI-Systems geeignet sind. Allerdings fallen auch andere Nutzungsmöglichkeiten für die Laminatplatten und die Laminatplattenherstellungsverfahren in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung. Die Pressform kann auch verwendet werden, um einteilige Körper für andere Zwecke als dem Polstück eines MRI-Systems herzustellen. Außerdem kann es in einigen Anwendungen vorteilhaft sein, anstelle von trapezförmigen Platten Laminatstäbe zu verwenden. In diesem Fall können die Laminatstäbe für die Zwecke der vorliegenden Erfindung als "Laminatplatten" betrachtet werden.

Claims

Polstück (50) für ein Magnetresonanz-Bildgebungs(MRI)-System mit: einer ersten Fläche des Polstücks, die für eine Plazierung zu einem zwischen MRI-Systemmagneten angeordneten Bildgebungszwischenraum hin eingerichtet ist, gekennzeichnet durch: mehrere trapezförmige oder ringsektorförmige Platten (42), die in mehreren konzentrischen ringförmigen Anordnungen (53–62) in der ersten Fläche des Polstücks (50) angeordnet sind.
Polstück nach Anspruch 1, wobei: die Platten (42) mehrere laminierte Schichten aufweisen; und eine Höhe einer ersten konzentrischen Ringanordnung größer als eine Höhe einer zweiten konzentrischen Ringanordnung ist.
Polstück nach Anspruch 2, wobei; die mehreren konzentrischen Ringanordnungen (53–62) einen mit einer Basis verbundenen einteiligen Plattenkörper aufweisen; eine erste Platte, die von einer zweiten Platte durch eine Kleberschicht getrennt ist; wenigstens eine Platte einen Hohlraum in der ersten Fläche enthält; und der Hohlraum durch einen Trimm- oder einen Hilfsmagneten über der ersten Fläche gefüllt ist.
Polstück nach Anspruch 1, wobei das Polstück (50) für eine Plazierung angrenzend an einen ersten Magneten eines Magnetresonanz-Bildgebungs-(MRI)-Systems angepasst ist, wobei die mehreren trapezförmigen oder ringsektorförmigen Platten (42), die in mehreren konzentrischen Ringanordnungen (53–62) in einer Ebene angeordnet sind, dafür eingerichtet sind, dass sie senkrecht zu einer Richtung eines Magnetfeldes des ersten Magneten liegen.
Polstück nach Anspruch 4, wobei die Platten (42) in einer Ebene angeordnet sind, die so angepasst ist, dass sie senkrecht zu einer Richtung eines Magnetfeldes des ersten Magneten liegt.
Polstück nach Anspruch 5, wobei: die Platten (42) mehrere laminierte Schichten (21, 22, 23, 31) aufweisen; und eine Höhe einer ersten konzentrischen Ringanordnung größer als eine Höhe einer zweiten konzentrischen Ringanordnung ist.
Polstück nach Anspruch 6, wobei; die mehreren konzentrischen Ringanordnungen (53–62) einen mit einer Basis verbundenen einteiligen Plattenkörper aufweisen; und eine erste Platte (42) von einer zweiten Platte durch eine Kleberschicht getrennt ist.
Polstück nach Anspruch 1, mit: der ersten Fläche, die eine erste Oberfläche ist; einer zweiten Oberfläche des Polstücks (50), die für eine Verbindung mit und parallel zu einer Polstückbasis angepasst ist; einer Seitenoberfläche des Polstücks; und wobei die mehreren trapezförmigen und ringsektorförmigen Platten (42) in mehreren konzentrischen Ringanordnungen (53–62) in einer Ebene parallel zu den ersten und zweiten Oberflächen des Polstücks angeordnet sind.
Polstück nach Anspruch 8, wobei die Platten mehrere laminierte Schichten (21, 22, 23, 31) aufweisen; und
Polstück nach Anspruch 8, wobei eine Höhe einer ersten konzentrischen Ringanordnung größer als eine Höhe einer zweiten konzentrischen Ringanordnung ist.
Polstück nach Anspruch 10, wobei die Oberflächenkontur der mehreren konzentrischen ringförmigen Anordnungen (53–62) eine umgekehrte Kontur einer nicht gleichförmigen Formhohlraumoberfläche bildet.
Polstück nach Anspruch 8, wobei: die mehreren konzentrischen ringförmigen Anordnungen (53–62) einen einteiligen Plattenkörper (120) aufweisen; der einteilige Plattenkörper (120) mit der Polstückbasis (51) verbunden ist; und ein Abschnitt der Polstückbasis (51) die Seitenoberfläche des Polstücks aufweist.
Polstück nach Anspruch 8, wobei eine erste Platte (42) von einer zweiten Platte (42) durch eine Kleberschicht getrennt ist;
Polstück nach Anspruch 9, wobei die Laminationsrichtung der Plattenschichten parallel zu einer Ebene jeder konzentrischen ringförmigen Anordnung (53–62) liegt.
Polstück nach Anspruch 9, wobei die Laminationsrichtung der Plattenschichten senkrecht zu einer Ebene jeder konzentrischen ringförmigen Anordnung (53–62) liegt.
Polstück nach Anspruch 9, welches ferner eine erste Platte aufweist, die laminierte Schichten enthält, die über einer laminierte Schichten enthaltenden zweiten Platte angebracht ist, um eine kombinierten laminierte Platte zu bilden.
Polstück nach Anspruch 9, wobei die Schichtlaminationsrichtung der ersten Platte senkrecht zu der Schichtlaminationsrichtung des zweiten Plattes liegt.
Polstück nach Anspruch 8, wobei wenigstens eine Platte einen Hohlraum in der Plattenfläche enthält.
Polstück nach Anspruch 18, wobei der wenigstens eine Hohlraum durch einen Trimm- oder einen Hilfsmagneten gefüllt ist.
Polstück nach Anspruch 9, ferner mit: einem Joch; einem ersten Magneten, der eine an einem ersten Abschnitt des Jochs angebrachte erste Seite und eine an der Basis des Laminatplatten-Polstücks angebrachte zweite Seite enthält; einem an einem zweiten Abschnitt des Jochs angebrachten zweiten Magneten; einem zweiten Polstück, das mehrere zweite Platten aufweist, die an dem zweiten Magneten angebracht sind und dem Laminatplatten-Polstück gegenüberliegen; und wobei das Laminatplatten-Polstück und das zweite Polstück an gegenüberliegenden Seiten des Bildgebungszwischenraums angeordnet sind.
Polstück nach Anspruch 8, wobei die Anordnungen in einer Ebene parallel zu den ersten und zweiten Oberflächen des Polstücks angeordnet sind.
MRI-System mit einem ersten und einem zweiten Polstück (50, 74) gemäß Anspruch 1, und ferner mit: einem Joch (74A–D); einem ersten Magneten (72) der eine an einem ersten Abschnitt des Jochs angebrachte erste Seite enthält, wobei das erste Polstück (50, 74) eine an der zweiten Seite des ersten Magneten angebrachte zweite Fläche hat; einem zweiten Magneten (72'), der eine an einem zweiten Abschnitt des Jochs angebrachte erste Seite enthält; einem zweiten Polstück (74') mit einer ersten Oberfläche, die an einer zweiten Seite des zweiten Magneten angebracht ist, wobei der Bildgebungszwischenraum (73) zwischen der ersten Fläche des ersten Polstücks und einer zweiten Oberfläche des zweiten Polstücks so ausgebildet ist, dass die ersten und zweiten Polstücke auf gegenüberliegenden Seiten des Bildgebungszwischenraums angeordnet sind.
MRI-System nach Anspruch 22, wobei das zweite Polstück mehrere trapezförmige oder ringsektorförmige Platten (42) aufweist, die in mehreren konzentrischen ringförmigen Anordnungen in der zweiten Oberfläche des Polstücks (50) angeordnet sind.
MRI-System nach Anspruch 23, wobei: die Platten des ersten und zweiten Polstücks mehrere laminierte Schichten aufweisen; und eine Höhe einer ersten konzentrischen Ringanordnung größer als eine Höhe einer zweiten konzentrischen Ringanordnung in den ersten und zweiten Polstücken ist.
MRI-System nach Anspruch 24, wobei; die mehreren konzentrischen Ringanordnungen des ersten Polstücks einen mit einer Basis verbundenen einteiligen Plattenkörper aufweisen; die Basis die erste Seite des ersten Polstücks aufweist, das an der zweiten Seite des Magnets angebracht ist; und eine erste Platte von den mehreren Platten von einer zweiten Platte von den mehreren Platten durch eine Kleberschicht getrennt ist.
MRI-System nach Anspruch 22, wobei; wenigstens eine Platte einen Hohlraum in der Plattenfläche in der zweiten Oberfläche des ersten Polstücks enthält; und der Hohlraum durch einen Trimm- oder einen Hilfsmagneten über der zweiten Oberfläche des Polstücks gefüllt ist.