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WO1992007278A1 - Systeme magnetique a champ homogene de grande accessibilite - Google Patents

Systeme magnetique a champ homogene de grande accessibilite Download PDF

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WO1992007278A1
WO1992007278A1 PCT/FR1991/000796 FR9100796W WO9207278A1 WO 1992007278 A1 WO1992007278 A1 WO 1992007278A1 FR 9100796 W FR9100796 W FR 9100796W WO 9207278 A1 WO9207278 A1 WO 9207278A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
magnetic field
annular
magnetic system
ferromagnetic material
magnetic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/FR1991/000796
Other languages
English (en)
Inventor
Jacques Taquin
Michel Sauzade
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SOPHA IMAGING
Magnetech SA
Original Assignee
SOPHA IMAGING
Magnetech SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SOPHA IMAGING, Magnetech SA filed Critical SOPHA IMAGING
Publication of WO1992007278A1 publication Critical patent/WO1992007278A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/38—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field
    • G01R33/387—Compensation of inhomogeneities
    • G01R33/3873—Compensation of inhomogeneities using ferromagnetic bodies ; Passive shimming
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/38—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field
    • G01R33/387—Compensation of inhomogeneities
    • G01R33/3875—Compensation of inhomogeneities using correction coil assemblies, e.g. active shimming
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/42—Screening
    • G01R33/421—Screening of main or gradient magnetic field

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic system for generating a homogeneous magnetic field in a defined area of space.
  • a nuclear magnetic resonance imaging device comprises magnetic or electromagnetic means in annular form and arranged coaxially with one another so as to generate a main magnetic field B substantially parallel to the axis Z common to said magnetic or electromagnetic means.
  • the means generating the main magnetic field are arranged symmetrically with respect to a plane which is called "median plane" perpendicular to the axis Z. If we choose the point of intersection between the median plane and the Z axis as the origin of a reference, the main magnetic field B can be expressed according to the following formula:
  • B (z) B 0 + B 2 z 2 + B 4 z 4 + B 6 z 6 + ... + B2 n z 2n + ...
  • B (z) the main magnetic field at distance z from the origin of the coordinate system along the Z axis; B2, B4, ... B2 n coefficients which depend on the position and the shape of the magnetic field generating means.
  • the main magnetic field is homogeneous if it is invariant or varies negligibly in the useful area. To do this, it is necessary to cancel the coefficients B2, B4 or even Bg so that the main magnetic field B (z) is equal to a constant BQ the order coefficients higher B, B * LQ ... being small enough to be negligible.
  • nuclear magnetic resonance imaging devices include field compensation elements making it possible to obtain a homogeneous magnetic field in a useful zone inside the space where the magnetic field prevails.
  • main B Only the useful area is chosen to make good quality images. For example, to examine the head of a patient, it is necessary to place the head of the patient in the useful zone in order to obtain, by nuclear magnetic resonance, images representative of the section planes of the head.
  • the most widespread imaging devices on the market use superconductive magnets as means generating the main magnetic field.
  • the superconducting magnet is produced in an elongated cylindrical form at the ends of which are coaxially mounted magnetic field compensation coils.
  • the useful area is located, in a long and narrow tunnel inside the superconducting magnet and the field compensation coils, at a distance of about 1 meter from each end of the cylinder.
  • the main magnetic field generating means in this case consist, for example, of two pairs of resistive coils traversed by electric currents.
  • the coils are arranged coaxially with each other.
  • the spacing between the coils and the diameter of the coils are such that they are arranged on a spherical surface.
  • This type of imaging device has the same accessibility disadvantages as devices with superconductive magnets, since the useful area is in the center of a long and narrow tunnel for examining patients.
  • British patent application GB 2 184 243 discloses a different theoretical approach compared to conventional systems for compensating for defects in the main magnetic field.
  • the means generating the main magnetic field consist of a pair of identical annular coils traversed by an electric current.
  • a pair of annular elements made of ferromagnetic material is arranged coaxially with the annular coils and symmetrically with respect to the median plane of said coils.
  • the conventional coaxial and external compensation coils of the field generating means are replaced by the ferromagnetic annular elements arranged coaxially. inside the field generating means. The accessibility of the useful area is thus improved.
  • the object of the present invention is to provide a magnetic system making it possible, on the one hand, to produce a homogeneous main magnetic field in a useful area and, on the other hand, to offer great accessibility to the useful area of homogeneous field.
  • Another object of the present invention is to minimize the leakage of the magnetic field created by the field generating means.
  • the object of the invention is also to produce compact magnetic systems, suitable for obtaining images of the limbs such as the arms, legs or the head of a patient without requiring the introduction of the entire coips of the patient into the system.
  • the magnetic system according to the invention comprises magnetic field generating means in the form of two substantially identical annular elements arranged coaxially with one another.
  • the annular elements also called magnets, can be constituted by coils of conductive or superconductive wires, traversed by an electric current, or produced using a permanent magnetic material or permanent magnet.
  • the system of the invention comprises an element made of ferromagnetic material in tabular form and arranged coaxially inside or outside the annular elements generating the magnetic field.
  • the spacing between the two annular field-generating magnets is less than the radius of said magnets.
  • the ferromagnetic tube is arranged symmetrically with respect to the median plane between the two annular field-generating magnets, said median plane being perpendicular to the axis of the ferromagnetic tube.
  • the ferromagnetic tube consists of a plurality of sheets of ferromagnetic material superimposed on each other and electrically insulated from each other.
  • the ferromagnetic tube can consist of several tubular elements arranged end to end with optionally air gaps filled or not with an insulating material.
  • the ferromagnetic tube is placed inside the annular field-generating magnets.
  • a cylinder made of ferromagnetic material called a “shielding cylinder” is arranged coaxially outside the annular field-generating magnets, for the purpose of channeling magnetic field lines outside the field-generating magnets and thus reduce the leakage of the magnetic field.
  • the shielding cylinder can be completed on both sides by two ferromagnetic annular discs to externally enclose the annular magnets and thus further reduce the leakage of the magnetic field. This results in an increase in the main magnetic field inside the ferromagnetic tube.
  • FIG. 1 is a schematic representation of an axial section of the magnetic system of the invention
  • Figure 2 is a perspective view of a ferromagnetic secondary ring provided with a toroidal winding according to the invention.
  • the magnetic system of the invention comprises two annular elements 1, 2 generators of main magnetic field B represented by an arrow which is parallel to a horizontal axis Z.
  • the annular elements 1, 2 also called Annular magnets are each constituted, in this example, by four coil rollers separated by a certain distance from each other to facilitate cooling.
  • the magnets 1 and 2 can be of the resistive or superconductive type.
  • the magnets 1 and 2 are arranged coaxially to each other with their common axis coinciding with the horizontal axis Z.
  • the spacing L between the annular magnets 1 and 2 corresponds to the axial distance along the axis Z, between the respective centers of radial section of the two rings.
  • the radius R of the annular magnet 2 is equal to that of the annular magnet 1 and corresponds to the distance between the axis Z and the center of a radial section of the ring.
  • the axial spacing L between the annular magnets 1 and 2 is less than the radius R of the annular magnets 1 or 2.
  • the radius R can be of the order of 50 cm while the spacing L can be around 40 cm.
  • the annular magnets 1, 2 constitute a "flat" assembly in the axial direction.
  • a vertical median plane V is defined perpendicular to the axis Z. All the constituent elements of the magnetic system of the invention preferably have symmetry with respect to the median plane V.
  • a tubular element 3 made of ferromagnetic material.
  • the ferromagnetic tube 3 may have a length slightly greater than the distance between the two radial planes externally delimiting the assembly formed by the annular magnets 1 and 2.
  • the presence of the ferromagnetic tube 3 plays a preponderant role in compensating for the defects of the magnetic field B created by magnets 1 and 2.
  • a shielding cylinder 4 also made of ferromagnetic material.
  • the shielding cylinder 4 makes it possible to center the magnetic field lines outside the magnets 1 and 2 so as to limit the leakage of the field to the outside.
  • the length of the shielding cylinder 4 is of the same order of magnitude as the length of the ferromagnetic compensation tube 3.
  • annular discs 5 and 6 also made of ferromagnetic material which surrounds the annular magnets 1 and 2 externally and axially, which makes it possible to limit the leakage of the magnetic field even more effectively.
  • two secondary compensation rings 7, 8 are added inside and coaxially to the compensating ferromagnetic tube 3 and symmetrically with respect to the median plane V.
  • the secondary rings 7, 8 contribute to finer compensation for defects in the magnetic field principal B.
  • the secondary compensation rings 7, 8 are produced using a ferromagnetic material. It is possible to provide an adjustment of the compensating effect of the secondary rings 7, 8 using a toroidal coil 9 around said secondary ferromagnetic rings (see FIG. 2). By passing an electric current through the winding 9 and by adjusting the direction and the intensity of the current, the compensating effect of the secondary rings 7, 8 is actively adjusted.
  • the number and position of the secondary rings can be varied according to practical cases.
  • the magnetic system thus formed makes it possible to create a very homogeneous main magnetic field B in a useful area U being centered at the point of insertion between the median plane V and the axis Z.
  • the shielding elements 4, 5, 6 made of ferromagnetic material, while minimizing the leakage of the magnetic field to the outside, thus make it possible to increase the magnetic field B inside the useful area U.
  • the compensating tube 3 is advantageously made using sheets of ferromagnetic material superimposed and electrically isolated from each other.
  • the magnetic system of the invention makes it possible to produce a very homogeneous magnetic field in a useful area that is much more accessible than compared to existing systems.
  • the system of the invention can find its application in numerous technical fields which require very strict conditions for the homogeneity of the magnetic field.
  • the advantages immediately flow from the very design of the system:
  • the device is much flatter axially with an examination tunnel of short length compared to the diameter.
  • the ferromagnetic tube 3 field compensator may have a length of the order of 65 cm and an internal diameter of the order of 70 to 80 cm.

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Abstract

Système magnétique à champ homogène comprenant des moyens générateurs de champ magnétique sous forme de deux éléments annulaires (1, 2) sensiblement identiques et disposés coaxialement l'un à l'autre avec un entr'axe (L) inférieur aux rayons (R) desdits éléments annulaires, un élément (3) de compensation des défauts du champ magnétique, réalisé en matériau ferromagnétique sous forme tubulaire (3) et disposé coaxialement aux éléments annulaires (1, 2) générateurs de champ magnétique (B).

Description

Système magnétique à champ homogène de grande accessibilité.
La présente invention concerne un système magnétique permettant de générer un champ magnétique homogène dans une zone délimitée de l'espace.
Dans de nombreux domaines techniques, il est souvent nécessaire de créer un champ magnétique dont l'homogénéité est primordiale pour réaliser des mesures précises. C'est le cas par exemple pour la technique de l'imagerie par résonance magnétique nucléaire. Selon cette technique en effet, la qualité des images obtenues d'une partie examinée d'un sujet, dans une zone utile sous un champ magnétique dit principal, est directement liée à l'homogénéité du champ magnétique dans la zone utile.
Concrètement, un appareil d'imagerie par résonance magnétique nucléaire comprend des moyens magnétiques ou électromagnétiques sous forme annulaire et disposés coaxialement les uns aux autres de façon à générer un champ magnétique principal B sensiblement parallèle à l'axe Z commun auxdits moyens magnétiques ou électromagnétiques . En général, les moyens générateurs du champ magnétique principal sont disposés de façon symétrique par rapport à un plan que l'on appelle "plan médian" perpendiculaire à l'axe Z. Si l'on choisit le point d'intersection entre le plan médian et l'axe Z comme origine d'un repère, le champ magnétique principal B peut être exprimé selon la formule suivante :
B(z) = B0 + B2z2 + B4z4 + B6z6 +...+ B2nz2n+...
avec B(z) le champ magnétique principal à la distance z de l'origine du repère selon l'axe Z; B2, B4,...B2n coefficients qui dépendent de la position et de la forme des moyens générateurs de champ magnétique. Le champ magnétique principal est homogène si il est invariant ou varie de façon négligeable dans la zone utile. Il faut alors pour cela annuler les coefficients B2, B4 voire Bg pour que le champ magnétique principal B(z) soit égal à une constante BQ les coefficients d'ordres supérieurs B , B*LQ... étant suffisamment petits pour être négligeables.
Dans la pratique, l'annulation des coefficients B2 , B et Bg est réalisée, à l'aide des moyens appropriés pour compenser les défauts du champ magnétique principal. A l'état actuel de la technique, les appareils d'imagerie par résonance magnétique nucléaire comportent des éléments de compensation de champ permettant d'obtenir un champ magnétique homogène dans une zone utile à l'intérieur de l'espace où règne le champ magnétique principal B. Seule la zone utile est choisie pour faire des images de bonne qualité. Par exemple, pour examiner la tête d'un patient, il est nécessaire de placer la tête du patient dans la zone utile afin d'obtenir par résonance magnétique nucléaire, des images représentatives des plans de coupe de la tête.
Cependant, bien qu'ayant résolu le problème d'homogénéité du champ magnétique principal, la conception structurelle des appareils d'imagerie actuellement connus ne permet pas un accès facile à la zone utile où le champ principal est homogène.
En effet, les appareils d'imagerie les plus répandus sur le marché utilisent des aimants supraconducteurs comme moyens générateurs de champ magnétique principal. Dans ce genre d'appareils, l'aimant supraconducteur est réalisé sous forme cylindrique allongée aux extrémités de laquelle sont montées coaxialement des bobines de compensation de champ magnétique. La zone utile est située, dans un tunnel long et étroit à l'intérieur de l'aimant supraconducteur et des bobines de compensation de champ, à une distance d'environ 1 mètre de chaque extrémité du cylindre. Cette géométrie particulière des appareils d'imagerie à aimant supraconducteur présente un certain nombre d'inconvénients :
• - certains patients placés dans le tunnel éprouvent une forte angoisse due à la claustrophobie et refusent l'examen (environ 5% de la population examinée);
- les images des parties du corps examinées, situées à la limite de la zone utile, présentent souvent un phénomène de distorsion et l'emploi, pour ces parties, d'antennes locales d'émission et de réception nécessaires pour l'imagerie est souvent difficile à cause de l'étroitesse du tunnel;
- il est nécessaire d'introduire le corps tout entier dans le tunnel même pour obtenir des images des bras ou des jambes d'un patient, donc de construire des aimants supraconducteurs de grandes dimensions qui sont très coûteux alors que le volume à examiner, de dimensions beaucoup plus modestes, ne nécessite pas une large zone utile de champ homogène.
Un autre type d'appareils d'imagerie connu est à aimants résistifs sans fer à bobines. Les moyens générateurs de champ magnétique principal sont dans ce cas constitués, par exemple, par deux paires de bobines résistives parcourues par des courants électriques. Les bobines sont disposées coaxialement les unes aux autres. L'écartement entre les bobines et le diamètre des bobines sont tels qu'elles soient disposées selon une surface sphérique. Ce genre d'appareils d'imagerie présente les mêmes inconvénients d'accessibilité que les appareils à aimants supraconducteurs, puisque la zone utile se trouve au centre d'un tunnel long et étroit pour l'examen des patients.
Il en est de même pour les appareils d'imagerie connus du type à aimant permanent. Afin de rendre les appareils d'imagerie à résonance magnétique nucléaire plus adaptés aux utilisateurs, notamment dans le domaine médical pour la précision et la vitesse des examens des patients, il importe non seulement d'avoir un champ magnétique principal homogène dans la zone utile, mais également d'offrir un accès facile à la zone utile pour l'examen.
On connaît par la demande de brevet britannique GB 2 184243, une approche théorique différente par rapport aux systèmes classiques pour la compensation des défauts de champ magnétique principal. Selon ce document, les moyens générateurs du champ magnétique principal sont constitués par une paire de bobines annulaires identiques parcourues par un courant électrique. Une paire d'éléments annulaires en matériau ferromagnétique est disposée coaxialement aux bobines annulaires et symétriquement par rapport au plan médian desdites bobines. De cette façon, les bobines de compensation classiques coaxiales et extérieures des moyens générateurs de champ sont remplacées par les éléments annulaires ferromagnétiques disposés coaxialement. à l'intérieur des moyens générateurs de champ. L'accessibilité de la zone utile se trouve ainsi améliorée.
Cependant, la configuration suggérée par la demande de brevet précitée impose un écartement des deux bobines annulaires, génératrices du champ magnétique principal, supérieur au rayon desdites bobines afin de pouvoir réaliser la compensation des défauts de champ magnétique principal à l'aide de la paire d'éléments annulaires ferromagnétiques. Cela signifie que, outre les contraintes et difficultés techniques, un appareil d'imagerie réalisé selon le document présenterait une zone utile dont l'accessibilité est limitée par le rapport écartement/diamètre des bobines génératrices du champ magnétique principal.
La présente invention a pour objet de réaliser un système magnétique permettant d'une part de réaliser un champ magnétique principal homogène dans une zone utile et d'autre part d'offrir une grande accessibilité à la zone utile de champ homogène.
Un autre objet de la présente invention est de minimiser la fuite du champ magnétique créé par les moyens générateurs de champ. L'invention a également pour objet de réaliser des systèmes magnétiques compacts, adaptés pour obtenir des images des membres tels que bras, jambes ou la tête d'un patient sans nécessiter rintroduction du coips entier du patient dans le système.
Le système magnétique, selon l'invention, comprend des moyens générateurs de champ magnétique sous forme de deux éléments annulaires sensiblement identiques disposés coaxialement l'un à l'autre. Les éléments annulaires, appelés également aimants, peuvent être constitués par des bobines en fils conducteurs ou supraconducteurs, parcourues par un courant électrique, ou réalisés à l'aide d'un matériau magnétique permanent ou aimant permanent.
Le système de l'invention comprend un élément en matériau ferromagnétique sous forme tabulaire et disposé coaxialement à l'intérieur ou à l'extérieur des éléments annulaires générateurs de champ magnétique. L'écartement entre les deux aimants annulaires générateurs de champ est inférieur au rayon desdits aimants. De préférence, le tube ferromagnétique est disposé symétriquement par rapport au plan médian entre les deux aimants annulaires générateurs de champ, ledit plan médian étant perpendiculaire à l'axe du tube ferromagnétique. D'une manière avantageuse, le tube ferromagnétique est constitué par une pluralité de feuilles en matériau ferromagnétique superposées les unes sur les autres et isolées électriquement les unes des autres.
Le tube ferromagnétique peut être constitué de plusieurs éléments tubulaires disposés bout à bout avec éventuellement des entrefers remplis ou non d'un matériau isolant.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le tube ferromagnétique est placé à l'intérieur des aimants annulaires générateurs de champ. Un cylindre en matériau ferromagnétique, appelé "cylindre de blindage", est disposé de façon coaxiale à l'extérieur des aimants annulaires générateurs de champ, dans le but de canaliser des lignes de champ magnétique à l'extérieur des aimants générateurs de champ et de diminuer ainsi la fuite du champ magnétique. Le cylindre de blindage peut être complété des deux côtés par deux disques annulaires ferromagnétiques pour enfermer extérieurement les aimants annulaires et de diminuer ainsi davantage la fuite du champ magnétique. Il en résulte une augmentation du champ magnétique principal à l'intérieur du tube ferromagnétique.
Il est possible de réaliser une compensation supplémentaire de champ en ajoutant au moins un anneau secondaire en matériau ferromagnétique ou en aimant permanent, disposé coaxialement à l'intérieur du tube ferromagnétique de compensation et symétriquement par rapport au plan médian entre les deux aimants annulaires. Il est également possible d'augmenter l'effet compensateur de l'anneau secondaire ferromagnétique en le munissant d'un bobinage toroïdal parcouru par un courant électrique d'intensité réglable.
L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un exemple de réalisation pris à titre nullement limitatif et illustré par les dessin annexés, sur lesquels : la figure 1 est une représentation schématique d'une coupe axiale du système magnétique de l'invention; et la figure 2 est une vue en perspective d'un anneau secondaire ferromagnétique pourvu d'un bobinage toroïdal selon l'invention.
Tel qu'illustré sur la figure 1, le système magnétique de l'invention comprend deux éléments annulaires 1, 2 générateurs de champ magnétique principal B représenté par une flèche qui est parallèle à un axe horizontal Z. Les éléments annulaire 1, 2 appelés également aimants annulaires sont constitués chacun, dans cet exemple, par quatre galettes de bobine séparées par une certaine distance les unes des autres pour faciliter le refroidissement. Les aimants 1 et 2 peuvent être du type résistif ou supraconducteur. Les aimants 1 et 2 sont disposés coaxialement l'un à l'autre avec leur axe en commun coïncidant avec l'axe horizontal Z. L'écartement L entre les aimants annulaires 1 et 2 correspond à la distance axiale suivant l'axe Z, entre les centres respectifs de section radiale des deux anneaux. Le rayon R de l'aimant annulaire 2 est égal à celui de l'aimant annulaire 1 et correspond à la distance entre l'axe Z et le centre d'une section radiale de l'anneau.
Selon l'invention, l'écartement axial L entre les aimants annulaires 1 et 2 est inférieur au rayon R des aimants annulaires 1 ou 2. Par exemple, le rayon R peut être de l'ordre de 50 cm tandis que l'écartement L peut être de l'ordre de 40 cm. Il en résulte que les aimants annulaires 1, 2 constituent un ensemble "plat" dans le sens axial.
Entre les aimants annulaires 1 et 2, on définit un plan médian vertical V perpendiculaire à l'axe Z. Tous les éléments constitutifs du système magnétique de l'invention présentent de préférence une symétrie par rapport au plan médian V.
Coaxialement et intérieurement aux aimants annulaires 1 et 2 se trouve un élément tubulaire 3 en matériau ferromagnétique. Le tube ferromagnétique 3 peut avoir une longueur légèrement supérieure à la distance entre les deux plans radiaux délimitant extérieurement l'ensemble formé par les aimants annulaires 1 et 2. La présence du tube ferromagnétique 3 joue un rôle prépondérant pour compenser les défauts du champ magnétique B créé par les aimants 1 et 2. A l'extérieur des aimants 1 et 2 et coaxialement à ceux-ci se trouve un cylindre de blindage 4 réalisé également en matériau ferromagnétique. Comme son nom l'indique, le cylindre de blindage 4 permet de centrer les lignes de champ magnétique à l'extérieur des aimants 1 et 2 de façon à limiter la fuite du champ vers l'extérieur. De préférence, la longueur du cylindre de blindage 4 est de même ordre de grandeur que la longueur du tube ferromagnétique 3 de compensation.
Aux extrémités du cylindre de blindage 4 peuvent être assemblés deux disques annulaires 5 et 6 également en matériau ferromagnétique qui enveloppe extérieurement et axialement les aimants annulaires 1 et 2, ce qui permet de limiter encore plus efficacement la fuite du champ magnétique.
Optionnellement, on ajoute deux anneaux secondaires de compensation 7, 8 disposés à l'intérieur et coaxialement au tube ferromagnétique compensateur 3 et symétriquement par rapport au plan médian V. Les anneaux secondaires 7, 8 contribuent à une compensation plus fine des défauts du champ magnétique principal B.
De préférence, les anneaux secondaires de compensation 7, 8 sont réalisés à l'aide d'un matériau ferromagnétique. Il est possible de prévoir un réglage de l'effet compensateur des anneaux secondaires 7, 8 à l'aide d'un bobinage toroïdal 9 autour desdits anneaux secondaires ferromagnétiques (voir figure 2). En faisant passer un courant électrique dans le bobinage 9 et en réglant le sens et l'intensité du courant, on règle l'effet compensateur des anneaux secondaires 7, 8 de façon active. Le nombre et la position des anneaux secondaires peuvent être variés selon les cas pratiques.
Le système magnétique ainsi constitué permet de créer un champ magnétique principal B très homogène dans une zone utile U se trouvant centrée au point d'insertion entre le plan médian V et l'axe Z. ' On peut remarquer que les éléments de blindage 4, 5, 6 en matériau ferromagnétique, tout en minimisant la fuite du champ magnétique vers l'extérieur, permettent ainsi d'augmenter le champ magnétique B à l'intérieur de la zone utile U.
Pour minimiser les effets néfastes dus aux courants de Foucault générés pendant la phase transitoire de la mise sous tension des bobines 1, 2 génératrices du champ magnétique principal par exemple, le tube compensateur 3 est avantageusement réalisé à l'aide de feuilles de matériau ferromagnétique superposées et isolées électriquement les unes des autres.
En résumé, grâce à sa structure particulière, le système magnétique de l'invention permet de réaliser un champ magnétique très homogène dans une zone utile beaucoup plus accessible que par rapport aux systèmes existants. Evidemment, le système de l'invention peut trouver son application dans de nombreux domaines techniques qui nécessitent des conditions très strictes pour l'homogénéité du champ magnétique. Dans son application particulière aux appareils d'imagerie par résonance magnétique nucléaire, les avantages découlent immédiatement de la conception même du système :
- l'appareil est beaucoup plus plat axialement avec un tunnel d'examen de faible longueur par rapport au diamètre. A titre d'exemple, le tube ferromagnétique 3 compensateur de champ peut présenter une longueur de l'ordre de 65 cm et un diamètre intérieur de l'ordre de 70 à 80 cm. De ce fait, les malaises ressenties par certains partients lors de l'examen peuvent être minimisés, puisqu'ils sont moins enfermés par rapport aux systèmes classiques; - la possibilité de changer le positionnement du patient dans le plan radial pour réaliser des images des parties du corps situées à la limite de la zone utile grâce au grand diamètre du tunnel d'examen, ce qui permet de supprimer les distorsions d'image inévitables dans les systèmes classiques pour ces parties, par exemple les épaules. - la possibilité également de réaliser des appareils d'imagerie plus compacts, voire portables en respectant les rapports de dimensionnement des éléments constitutifs du système, pour permettre l'examen local d'un bras, d'une jambe ou de la tête par exemple, sans nécessiter l'introduction du corps entier dans l'appareil contrairement aux systèmes classiques. Cette dernière possibilité ouvre un champ d'application important au développement ultérieur, notamment pour fournir des appareils d'imagerie adaptés pour les besoins spécifiques.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système magnétique à champ homogène comprenant des moyens générateurs de champ magnétique et des moyens compensateurs de champ magnétique, caractérisé par le fait que les moyens générateurs de champ magnétique sont constitués par deux éléments annulaires (1, 2) sensiblement identiques et disposés coaxialement l'un à l'autre avec un entr'axe (L) inférieur à leur rayon (R), et que les moyens compensateurs de champ magnétique comprennent un élément tubulaire (3) en matériau ferromagnétique disposé coaxialement à l'intérieur des éléments annulaires générateurs de champ magnétique (B) et symétriquement par rapport au plan médian (V) entre lesdits éléments annulaires.
2. Système magnétique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément tubulaire (3) compensateur de champ est constitué par une pluralité de feuilles en matériau ferromagnétique superposées et isolées électriquement les unes des autres.
3. Système magnétique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre un cylindre de blindage (4) en matériau ferromagnétique disposé coaxialement et extérieurement aux éléments annulaires (1, 2) générateurs de champ magnétique et symétriquement par rapport au plan médian (V).
4. Système magnétique selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre deux disques annulaires (5, 6) en matériau ferromagnétique assemblés aux deux extrémités du cylindre de blindage (4) de façon à enfermer extérieurement et axialement les éléments annulaires (1, 2) générateurs de champ magnétique.
5. Système magnétique selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le cylindre de blindage (4) et les disques d'extrémité (5, 6) sont constitués par des feuilles en matériau ferromagnétique surperposées et isolées électriquement les unes aux autres.
6. Système magnétique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un anneau secondaire de compensation en matériau ferromagnétique disposé à l'intérieur du tube compensateur (3) coaxialement à celui-ci et symétriquement par rapport au plan médian (V).
7. Système magnétique selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'anneau secondaire de compensation (7, 8) en matériau ferromagnétique est muni d'un bobinage toroïdal (9) parcouru par un courant électrique d'intensité réglable.
8. Système magnétique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un anneau secondaire de compensation (7, 8) en aimant permanent disposé à l'intérieur du tube compensateur (3) coaxialement à celui-ci et symétriquement par rapport au plan médian (V).
9. Système magnétique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le tube compensateur ferromagnétique (3) est constitué par plusieurs anneaux disposés bout à bout axialement avec éventuellement des entrefers qui peuvent être constitués par un matériau isolant.
10. Système magnétique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les éléments annulaires (1, 2) générateurs de champ magnétique sont du type résistif ou supraconducteur ou à aimant permanent.
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