Active Shimming System for Open Magnetic Resonance Imaging Scanner

Abstract

Työssä kuvataan avoimen magneettikuvauslaitteen kentän homogenisointi ja taustalla oleva teoria. Lisäksi tutustutaan magneettikentän aktiiviseen homogenisointijärjestelmään ja kehitetään aktiivisten kompensointikelojen virransyöttöpiiri.

Magneettikentän homogeenisuuteen vaikuttavat suprajohtavan dipolimagneetin rakenteelliset tekijät sekä käyttöympäristö. Magneettikenttä voidaan mallintaa palloharmonisten funktioiden avulla. Kenttäkameralla havaitut epähomogenisuudet kompensoidaan passiivisesti ja aktiivisesti. Aktiivisessa homogenisoinnissa käytetään C kaaren muotoisen magneetin navoissa olevia kompensointikeloja, jotka kukin tuottavat tiettyä palloharmonista termiä vastaavan kentän. Sopivia virta arvoja syötettäessä kelojen tuottamat magneettikentät kompensoivat pääkentän epähomogenisuudet.

Magneettikentän homogenisointi eli "shimmaus" on monivaiheinen tapahtuma. Aluksi kenttä raakahomogenisoidaan siirtelemällä magneetin napoja. Seuraavaksi aktiivikeloihin säädetään sopivat virrat. Tämän jälkeen joitakin termejä kompensoidaan passiivisesti asettamalla navalle sopiva yhdistelmä pieniä kestomagneetteja. Kentän homogenisointi päätetään hienosäätämällä aktiivikelojen tuottama kenttä.

Aktiivinen kentän homogenisointijärjestelmä koostuu ohjausyksiköstä, shim controller, ja kahdesta virransyöttöyksiköstä, shim driver, sekä kahdeksasta kelasta. Shim controller laskee ohjausjännitearvot, jotka välitetään analogisina kahdelle virransyöttökortille. Nelikanavainen shim driver syöttää ohjausjännitearvoja vastaavat virta arvot keloihin. Shim driverin tärkeimpiä ominaisuuksia ovat virranajokyky huolimatta pyörrevirroista aiheutuvista transienteista sekä stabiilisuus. Shim driverin piirilevysuunnittelussa kiinnitettiin erityistä huomiota pääteasteiden tuottaman lämpötehon hävittämiseen.

Magneettikentän homogenisointi eli shimmaus on kuvattu vaiheittain ja kehitetty toimiva kompensointikelojen virransyöttöpiiri.