DE102008018265B4 - Gradient system, nuclear magnetic resonance apparatus, method for generating a particular gradient field and computer program - Google Patents

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Abstract

Gradientensystem (100) für eine Kernspinresonanzapparatur, mit folgenden Merkmalen: einem Satz Spulen (S1–S9; S1a–S9a, S1b–S9b), die ausgebildet sind, um gemäß unterschiedlicher Einstellvorschriften sowohl ein lineares Gradientenfeld als auch ein Gradientenfeld höherer Ordnung zu erzeugen, wobei zumindest eine der Spulen (S1–S9; S1a–S9a, S1b–S9b), die zur Erzeugung des linearen Gradientenfeldes einsetzbar ist, auch zur Erzeugung des Gradientenfelds höherer Ordnung einsetzbar ist, wobei die Spulen (S1–S9; S1a–S9a, S1b–S9b) so angeordnet sind, das die Spulen (S1–S9; S1a–S9a, S1b–S9b) jeweils ein Einzelmagnetfeld erzeugen, dass vorwiegend parallel zu einer Richtung (z) des stationären Magnetfelds der Kernspinresonanzapparatur ausgerichtet ist, und bei dem die Spulen (S1–S9; S1a–S9a, S1b–S9b) ausgebildet sind, um durch Kombination der Einzelmagnetfelder ein Gradientenfeld zu erzeugen, das sowohl einen linearen Anteil für die Bildaufnahme und für die Korrektur linearer Magnetfeldabweichungen als auch zumindest einen Anteil höherer Ordnung zur Korrektur nichtlinearer Magnetfeldabweichungen aufweist.Gradient system (100) for a magnetic resonance apparatus, with the following features: a set of coils (S1-S9; S1a-S9a, S1b-S9b), which are designed to generate both a linear gradient field and a higher-order gradient field according to different setting regulations, at least one of the coils (S1-S9; S1a-S9a, S1b-S9b), which can be used to generate the linear gradient field, can also be used to generate the higher-order gradient field, the coils (S1-S9; S1a-S9a, S1b-S9b) are arranged in such a way that the coils (S1-S9; S1a-S9a, S1b-S9b) each generate a single magnetic field that is predominantly aligned parallel to a direction (z) of the stationary magnetic field of the magnetic resonance apparatus, and in which the Coils (S1-S9; S1a-S9a, S1b-S9b) are formed in order to generate a gradient field by combining the individual magnetic fields, which has both a linear component for the image recording and for the Ko correction of linear magnetic field deviations as well as at least a higher order component for the correction of non-linear magnetic field deviations.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gradientensystem und ein Verfahren zum Erzeugen eines Gradientenfeldes, die insbesondere bei einer Kernspinresonanzapparatur eingesetzt werden können.The present invention relates to a gradient system and a method for generating a gradient field, which can be used in particular in a nuclear magnetic resonance apparatus.

Ein bildgebendes Kernspinresonanzgerät besteht im Regelfall aus vier Hauptkomponenten.An imaging nuclear magnetic resonance apparatus usually consists of four main components.

Ein Magnet erzeugt ein statisches homogenes Magnetfeld über das Messvolumen. Solche Magneten werden in typischen Geräten als Permanentmagnet, als Elektromagnet oder als strombeschickte supraleitenden Spulen ausgeführt. Die erzielte Homogenität des Magneten hängt im entscheidenden Maße von der individuellen Konstruktion des Magneten ab. Die Richtung des stationären Magnetfeldes wird im Allgemeinen als die z-Komponente in einem orthogonalen Koordinatensystem bezeichnet. Die anderen Komponenten werden als x und y bezeichnet.A magnet generates a static homogeneous magnetic field over the measuring volume. Such magnets are carried out in typical devices as a permanent magnet, as an electromagnet or as a current sent superconducting coils. The achieved homogeneity of the magnet depends to a great extent on the individual construction of the magnet. The direction of the stationary magnetic field is generally referred to as the z-component in an orthogonal coordinate system. The other components are called x and y.

Eine Hochfrequenz-Sende-Empfangseinrichtung erzeugt ein hochfrequent rotierendes Magnetfeld über die Probe und kann so durch geeignete Frequenzwahl die Probe anregen. Ebenso kann es die von der Probe erzeugten rotierenden Magnetfelder detektieren.A radio-frequency transceiver generates a high-frequency rotating magnetic field over the sample and can thus stimulate the sample by appropriate frequency selection. Likewise, it can detect the rotating magnetic fields generated by the sample.

Ein Gradientensystem erzeugt ein schaltbares Magnetfeld, dessen Richtung der des statischen Magnetfeldes entspricht. Die Stärke des geschalteten Magnetfeldes variiert über das Messvolumen. Diese Änderung ist im Regelfall eine lineare Änderung über den Ort entlang einer Raumachse. Das Gradientensystem dient zum Erzeugen von Hauptmagnetfeldgradientenfeldern, deren Komponente in der z-Richtung von den drei Koordinaten Gxx, Gyy und Gzz abhängt. Gx, Gy und Gz sind dabei vorgegebene Konstanten, daher spricht man auch von linearen Gradienten. Die unabhängige Kombination von drei Gradienten, die entlang von drei orthogonalen Raumachsen die Stärke ändern, erlaubt als Kombination eine beliebige Gradientenrichtung zu erzeugen. Mit diesen Gradienten kann eine räumliche Zuordnung des empfangenen Signals erfolgen.A gradient system generates a switchable magnetic field whose direction corresponds to that of the static magnetic field. The strength of the switched magnetic field varies over the measuring volume. This change is usually a linear change over the location along a spatial axis. The gradient system is used to generate main magnetic field gradient fields whose component in the z-direction depends on the three coordinates G x x, y y y and G z z. G x , G y and G z are given constants, therefore we also speak of linear gradients. The independent combination of three gradients, which change the strength along three orthogonal spatial axes, allows a combination of arbitrary gradient directions to be generated. With these gradients, a spatial assignment of the received signal can take place.

Eine zentrale Steuereinheit nimmt den Zeitablauf der Messung und die Verarbeitung der empfangenen Signale vor.A central control unit performs the timing of the measurement and the processing of the received signals.

Kernspinresonanz-Tomographen erzeugen ein homogenes Magnetfeld über das Messvolumen. Die Qualität dieser Homogenität ist entscheidend für die Qualität der Bildaufnahme. Die Homogenität wird zum einen durch die Konstruktion des Magneten selber beeinflusst, aber auch von den magnetischen Eigenschaften der Probe selber. Solche stationären Magnetfeldgradienten wirken sich im Allgemeinen nachteilig auf die Bildaufnahme aus.Nuclear magnetic resonance tomographs generate a homogeneous magnetic field over the measuring volume. The quality of this homogeneity is decisive for the quality of the image acquisition. The homogeneity is influenced on the one hand by the construction of the magnet itself, but also by the magnetic properties of the sample itself. Such stationary magnetic field gradients are generally detrimental to image acquisition.

Die Amplitude B des gesamten Magnetfeldes, bestehend aus dem stationären Magnetfeld und den Magnetfeldgradienten, kann im Allgemeinen durch die folgende Reihe mathematisch dargestellt werden: B = B0 + (Gxx + Gyy + Gzz) + (Ax + By + Cz) + (Dx2 + Ey2 + Fz2) + ... The amplitude B of the total magnetic field, consisting of the steady magnetic field and the magnetic field gradients, can generally be mathematically represented by the following series: B = B 0 + (G x x + G y y + G z z) + (Ax + By + Cz) + (Dx 2 + Ey 2 + Fz 2 ) + ...

Dabei ist B0 die Amplitude des als ideal angenommenen stationären Magnetfeldes. Die Koeffizienten A, B, usw. sind Konstanten und beschreiben die Abweichung des realen Magnetfeldes von dem als ideal homogen angenommenen Magnetfeld. Dabei sind x, y, z räumliche Koordinaten. Je nach räumlichem Ort tragen die Koeffizienten A, B, C, usw. unterschiedlich zum gesamten Magnetfeld bei. Die Koeffizienten können reele Zahlen sein.Here, B 0 is the amplitude of the assumed ideal magnetic field. The coefficients A, B, etc. are constants and describe the deviation of the real magnetic field from the ideal homogeneous magnetic field. Where x, y, z are spatial coordinates. Depending on the spatial location, the coefficients A, B, C, etc. contribute differently to the total magnetic field. The coefficients can be real numbers.

Typische Kernspinresonanz-Tomographen besitzen ein separat anzusehendes Spulensystem, das aus einer Anordnung von drei Spulen besteht, die jeweils ein lineares Gradientenfeld in eine der orthogonalen Richtungen erzeugen. Damit können die für die Bildaufnahme notwendigen geschalteten linearen Gradientenfelder erzeugt werden. Wählt man für den Koeffizienten Gx = –A, für den Koeffizienten Gy = –B und für den Koeffizienten Gz = –C, so kann mit diesem linearen Gradientensystem eine entsprechend lineare Abweichung des realen Magnetfeldes vom als ideal angenommenen Magnetfeldes ausgeglichen werden. So kann durch eine kontinuierliche Abweichung auf den gewünschten Wert Gx von –A, Gy von –B und Gz von –C eine Anpassung der stationären Abweichung des Magnetfeldes erfolgen.Typical nuclear magnetic resonance tomographs have a separately viewable coil system consisting of an array of three coils each generating a linear gradient field in one of the orthogonal directions. In this way, the switched linear gradient fields necessary for the image acquisition can be generated. If one chooses for the coefficient G x = -A, for the coefficient G y = -B and for the coefficient G z = -C, then with this linear gradient system a correspondingly linear deviation of the real magnetic field from the ideal magnetic field can be compensated. Thus, by a continuous deviation to the desired value G x of -A, G y of -B and G z of -C an adjustment of the stationary deviation of the magnetic field.

Die Magnetfeldabweichungen, die durch die Koeffizienten D, E, F, usw. beschrieben werden, können mit separaten Gradientenspulen erzeugt werden. Die separaten Gradientenspulen können dabei die entsprechenden Feldverläufe erzeugen, die durch die Koeffizienten D, E, F, usw. beschrieben werden. Üblicherweise wird ein System von vielen Einzelspulen eingesetzt, wobei für jeden der Koeffizienten D, E, F, usw. eine eigene Gradientenspule vorgesehen ist.The magnetic field deviations described by the coefficients D, E, F, etc. can be generated with separate gradient coils. The separate gradient coils can thereby generate the corresponding field profiles, which are described by the coefficients D, E, F, etc. Usually, a system of many individual coils is used, wherein for each of the coefficients D, E, F, etc., a separate gradient coil is provided.

Eine besondere Erweiterung findet sich für einige Gradientenspulen, die eine sehr hohe Ordnung der Magnetfeldkorrektur beschreiben. Hier kann mit Teilelementen durch eine geeignete Kombination eine größere Anzahl von Korrekturen vorgenommen werden. Beispielsweise können auf diese Weise mit 15 Korrekturspulen insgesamt 18 Koeffizienten eingestellt werden.A special extension is found for some gradient coils, which describe a very high order of magnetic field correction. Here can be made with sub-elements by a suitable combination a larger number of corrections. For example, a total of 18 coefficients can be set in this way with 15 correction coils.

Die Patentschrift DE 697 35 617 T2 stellt ein zusätzliches Spulensystem vor, das zusätzlich zum linearen Gradientensystem Magnetfelder erzeugen kann, die bestimmten Gleichungen genügen und höhere als die lineare Ordnung korrigieren. Die beschriebenen Gradientenkorrekturen können zeitabhängig zusätzlich synchronisiert mit den geschalteten linearen Gradienten geschaltet werden.The patent DE 697 35 617 T2 introduces an additional coil system that additionally to the linear gradient system can generate magnetic fields that satisfy certain equations and correct higher than the linear order. The described gradient corrections can additionally be switched in a time-dependent manner synchronized with the switched linear gradients.

Andere Verfahren, wie zum Beispiel das aus der Patentschrift US 4 591 789 bekannte Verfahren, korrigieren eine aus der Magnetfeldabweichung resultierende Bildverzerrung, ohne eine Korrektur für das Magnetfeld selbst vorzunehmen.Other methods, such as that of the patent US 4 591 789 known methods, correct an image distortion resulting from the magnetic field deviation, without making a correction for the magnetic field itself.

Bekannten Lösungsansätzen ist gemein, dass Sie im Wesentlichen getrennte Gradientenspulen für die geschalteten Bildgebungsgradienten und für die Magnetfeldkorrektur besitzen.Known approaches have in common is that they have essentially separate gradient coils for the switched imaging gradients and for the magnetic field correction.

Die Korrektur der Magnetfeldabweichungen erfolgt mit zusätzlichen Spulen, die in ihrer Konstruktion jeweils einzelnen Magnetfeldabweichungen folgen, die mit einzelnen Koeffizienten einer mathematischen Reihenentwicklung beschrieben werden können.The correction of the magnetic field deviations takes place with additional coils, which in their construction each follow individual magnetic field deviations, which can be described with individual coefficients of a mathematical series development.

Dies hat zur Folge, dass die erreichbare Anzahl der Ordnungen, die korrigiert werden kann in der Größenordnung der Anzahl der zusätzlichen Korrekturspulen liegt.As a result, the achievable number of orders that can be corrected is on the order of the number of additional correction coils.

Für die geschalteten linearen Magnetfeldgradienten hat dies entscheidende Nachteile. Ihre Linearität muss sich allein aus der Konstruktion der einzelnen linearen Spule ergeben. Abweichungen von der Linearität werden von bisherigen Lösungen nicht korrigiert.For the switched linear magnetic field gradients this has significant disadvantages. Their linearity must be determined solely by the construction of the single linear coil. Deviations from linearity are not corrected by previous solutions.

Aus der Notwendigkeit, dass jede einzelne Spule für sich einen vorgegebenen, oft komplizierten Feldverlauf erzeugen muss, ergeben sich Nachteile für die Ansteuerung. Dies schließt die linearen Gradienten mit ein. Durch die im Regelfall erhebliche Leitungslänge und die Größe der von den Spulen umschlossenen Flächen ergibt sich ein hoher induktiver widerstand der einzelnen Gradientenspule. Gerade bei schnell geschaltetem Ansteuern durch eine elektronische Schaltung kann dies zu erheblichen Fehlern in dem während des Schaltvorganges erzeugten Magnetfeld kommen.The necessity for each individual coil to generate a predetermined, often complicated field profile for itself results in disadvantages for the control. This includes the linear gradients. Due to the generally considerable length of the cable and the size of the surfaces enclosed by the coils results in a high inductive resistance of the individual gradient coil. Especially with fast-switching driving by an electronic circuit, this can lead to significant errors in the magnetic field generated during the switching process.

DE 100 25 582 C1 beschreibt eine Leiteranordnung mit einer Mehrzahl von Leitermaschen für ein Gradientenspulensystem. Die Leiteranordnung ist zur Kompensation von Feldfehlern einsetzbar. DE 100 25 582 C1 describes a ladder assembly having a plurality of conductor meshes for a gradient coil system. The conductor arrangement can be used to compensate for field errors.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Gradientensystem eine verbesserte Kernspinresonanzapparatur und ein verbessertes Verfahren zum Erzeugen eines Gradientenfeldes zu schaffen.It is the object of the present invention to provide an improved gradient system, an improved nuclear magnetic resonance apparatus and an improved method for generating a gradient field.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung, eine Kernspinresonanzapparatur und ein Verfahren gemäß den Hauptansprüchen gelöst.This object is achieved by an apparatus, a nuclear magnetic resonance apparatus and a method according to the main claims.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, das sich ein beliebiges Gradientenfeld durch Kombination einer Mehrzahl von Einzelmagnetfeldern erzeugen lässt, wobei jedes Einzelmagnetfeld für sich alleine genommen nur einen geringen Beitrag zum Gradientenfeld leistet. Durch unterschiedliche Kombination der Einzelmagnetfelder lassen sich mit ein und denselben Spulen unterschiedliche Gradientenfelder, insbesondere auch Gradientenfelder unterschiedlicher Ordnung, erzeugen. Daher ist es erfindungsgemäß nicht erforderlich getrennte Gradientenspulen für die geschalteten Bildgebungsgradienten und für die Magnetfeldkorrektur bereitzustellen. Stattdessen kann erfindungsgemäß ein und dieselbe Spule erforderlich sein, um sowohl ein bestimmtes lineares Gradientenfeld als auch ein bestimmtes Gradientenfeld zweiter oder höherer Ordnung zu erzeugen. Die erfindungsgemäßen Spulen können einfach aufgebaut sein, da sie keine speziellen Feldverläufe, beispielsweise entsprechend einer Magnetfeldabweichung, nachbilden müssen.The present invention is based on the finding that an arbitrary gradient field can be generated by combining a plurality of individual magnetic fields, wherein each individual magnetic field taken alone makes only a small contribution to the gradient field. Different combinations of the individual magnetic fields make it possible to generate different gradient fields, in particular also gradient fields of different orders, with one and the same coil. Therefore, according to the invention, it is not necessary to provide separate gradient coils for the switched imaging gradients and for the magnetic field correction. Instead, according to the invention, one and the same coil may be required in order to generate both a specific linear gradient field and a specific second or higher order gradient field. The coils according to the invention can be of simple design since they do not have to emulate any specific field characteristics, for example corresponding to a magnetic field deviation.

Somit schafft der erfindungsgemäße Ansatz einen Kernspinresonanz-Tomographen und insbesondere ein Gradientensystem, das in vorteilhafter Weise eine geeignete Korrekturmöglichkeit für die durch die Koeffizienten A, B, usw. beschriebenen Abweichungen bietet und die für die Bildaufnahme notwendigen linearen geschalteten Gradienten, beschrieben durch die Koeffizienten Gx, Gy und Gz, erzeugt. Vorteilhafterweise können die erfindungsgemäß eingesetzten Spulen bei einem maximal erzeugbaren Magnetfeld eine minimale Induktivität aufweisen.Thus, the approach of the present invention provides a nuclear magnetic resonance tomograph, and more particularly a gradient system that advantageously provides suitable correction for the deviations described by the coefficients A, B, etc., and the linear switched gradients necessary for image acquisition, described by the coefficients G x , G y and G z . Advantageously, the coils used according to the invention can have a minimum inductance with a maximum producible magnetic field.

Die vorliegende Erfindung schafft ein Gradientensystem für eine Kernspinresonanzapparatur, mit folgenden Merkmalen:
einem Satz Spulen, die ausgebildet sind, um gemäß unterschiedlicher Einstellvorschriften sowohl ein lineares Gradientenfeld als auch ein Gradientenfeld höherer Ordnung zu erzeugen, wobei zumindest eine der Spulen, die zur Erzeugung des linearen Gradientenfeldes einsetzbar ist, auch zur Erzeugung des Gradientenfelds höherer Ordnung einsetzbar ist.The present invention provides a gradient system for a nuclear magnetic resonance apparatus, having the following features:
a set of coils, which are designed to generate both a linear gradient field and a gradient field of higher order according to different Einstellvorschriften, wherein at least one of the coils, which is used to generate the linear gradient field, also for generating the gradient field of higher order can be used.

Die vorliegende Erfindung schafft ferner eine Kernspinresonanzapparatur, mit mindestens einem Gradientensystem gemäß der vorliegenden Erfindung.The present invention further provides a nuclear magnetic resonance apparatus having at least one gradient system according to the present invention.

Ferner schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen eines bestimmten Gradientenfelds für eine Kernspinresonanzapparatur, die einen Satz Spulen aufweist, die ausgebildet sind, um in Kombination sowohl ein lineares Gradientenfeld als auch ein Gradientenfeld höherer Ordnung zu erzeugen, wobei zumindest eine der Spulen, die zur Erzeugung des linearen Gradientenfeldes einsetzbar ist, auch zur Erzeugung des Gradientenfelds höherer Ordnung einsetzbar ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Auswählen einer bestimmten Einstellvorschrift aus unterschiedlichen Einstellvorschriften; und
Ansteuern der Spulen gemäß der bestimmten Einstellvorschrift, um das bestimmten Gradientenfeld zu erzeugen.Further, the present invention provides a method of generating a particular gradient field for a nuclear magnetic resonance apparatus having a set of coils configured to combine both a linear gradient field and a higher-order gradient field, wherein at least one of the coils which can be used to generate the linear gradient field can also be used to generate the higher-order gradient field, the method comprising the following steps:
Selecting a particular adjustment rule from different setting instructions; and
Driving the coils in accordance with the determined adjustment rule to produce the determined gradient field.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Preferred embodiments of the present invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 eine Kernspinresonanzapparatur mit einem Gradientensystem gemäß der vorliegenden Erfindung; 1 a nuclear magnetic resonance apparatus having a gradient system according to the present invention;

2 eine Spulenanordnung für ein Gradientensystem gemäß der vorliegenden Erfindung; und 2 a coil assembly for a gradient system according to the present invention; and

3 ein Satz Spulen für ein Gradientensystem gemäß der vorliegenden Erfindung. 3 a set of coils for a gradient system according to the present invention.

In der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Zeichnungen dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente weggelassen wird.In the following description of the preferred embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various drawings and similar, and a repeated description of these elements will be omitted.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Kernspinresonanzapparatur mit einem Gradientensystem 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 1 shows a schematic representation of a nuclear magnetic resonance apparatus with a gradient system 100 according to an embodiment of the present invention.

Die Kernspinresonanzapparatur weist einen Magnet 102 zum Erzeugen eines statischen homogenen Magnetfelds auf. Das stationäre homogene Magnetfeld ist entlang einer z-Komponente eines orthogonalen Koordinatensystems ausgerichtet. In einem Messvolumen 104 kann eine zu untersuchende Probe angeordnet sein. Eine Hochfrequenz-Sende-Empfangseinrichtung 106 kann durch eine geeignete Frequenzwahl die Probe anregen und von der Probe erzeugte Magnetfelder detektieren. Eine Steuereinheit 108 ist mit dem Gradientensystem 100 und der Hochfrequenz-Sende-Empfangseinrichtung 106 gekoppelt. Die Steuereinheit 108 ist ausgebildet, um das Gradientensystem 100 und die Hochfrequenz-Sende-Empfangseinrichtung 106 anzusteuern.The nuclear magnetic resonance apparatus has a magnet 102 for generating a static homogeneous magnetic field. The stationary homogeneous magnetic field is aligned along a z-component of an orthogonal coordinate system. In a measuring volume 104 a sample to be examined can be arranged. A radio frequency transceiver 106 can excite the sample by suitable frequency selection and detect magnetic fields generated by the sample. A control unit 108 is with the gradient system 100 and the radio frequency transceiver 106 coupled. The control unit 108 is designed to be the gradient system 100 and the radio frequency transceiver 106 head for.

Das Gradientensystem 100 ist ausgebildet, um ein schaltbares Magnetfeld zu erzeugen, dessen Richtung der des statischen Magnetfeldes entspricht. Zum Erzeugen des schaltbaren Magnetfelds weist das Gradientensystem 100 einen Satz Spulen auf. Die Spulen des Gradientensystems 100 können um dass Messvolumen 104 herum angeordnet sein. Beispielsweise können die Spulen beidseitig des Messvolumens 104 angeordnet sein.The gradient system 100 is designed to generate a switchable magnetic field whose direction corresponds to that of the static magnetic field. To generate the switchable magnetic field, the gradient system 100 a set of coils on. The coils of the gradient system 100 can be around that measurement volume 104 be arranged around. For example, the coils on both sides of the measuring volume 104 be arranged.

Die Anordnung der Spulen des Gradientensystems 100 ist ausgebildet, um gemäß unterschiedlichen Einstellvorschriften sowohl ein lineares Gradientenfeld als auch ein Gradientenfeld höherer Ordnung zu erzeugen. Jedes Gradientenfeld kann dabei nur durch eine Kombination der Magnetfelder einer Mehrzahl der Spulen erzeugt werden. Ein von einer einzelnen der Spulen erzeugbares Magnetfeld ist nicht ausreichend, um ein für die Kernspinresonanzapparatur nutzbares Gradientenfeld zu erzeugen. Die Spulen sind so angeordnet, dass mit ein und denselben Spulen sowohl lineare Gradientenfelder, Gradientenfelder zweiter und höherer Ordnung, stationäre Magnetfelder sowie Kombinationen dieser Felder erzeugt werden können. Die erzeugbaren Gradientenfelder können unterschiedliche Richtungen aufweisen.The arrangement of the coils of the gradient system 100 is designed to generate both a linear gradient field and a higher-order gradient field in accordance with different setting regulations. Each gradient field can be generated only by a combination of the magnetic fields of a plurality of coils. A magnetic field that can be generated by a single one of the coils is not sufficient to produce a gradient field that can be used for the nuclear magnetic resonance apparatus. The coils are arranged so that both linear gradient fields, second- and higher-order gradient fields, stationary magnetic fields and combinations of these fields can be generated with one and the same coil. The producible gradient fields can have different directions.

Beispielsweise kann das Gradientensystem 100 ausgebildet sein, um mittels dem Satz Spulen ein Magnetfeld zu erzeugen, dass durch die Gleichung B = B0 + (Gxx + Gyy + Gzz) + (Ax + By + Cz) + (Dx2 + Ey2 + Fz2) + ... beschrieben werden kann. Dabei ist B0 eine Amplidude eines stationären Magnetfeldes, das dem von dem Magneten 102 erzeugten stationären homogenen Magnetfeld überlagert werden kann. Dadurch kann eine Anhebung oder Absenkung des homogenen Magnetfelds erreicht werden. Der Term (Gxx + Gyy + Gzz) definiert lineare Gradienten für die Bildaufnahme und der Term (Ax + By + Cz) definiert lineare Gradienten, die lineare Abweichungen des Magnetfelds von einem als ideal angenommenen Magnetfelds beschreiben. Nichtlineare Abweichungen des Magnetfelds können durch Gradientenfelder höherer Ordnung ausgeglichen werden. Beispielsweise definiert der Term (Dx2 + Ey2 + Fz2) Gradienten zweiter Ordnung, die eine quadratische Abweichung beschreiben. Weitere Gradienten zweiter Ordnung werden durch xy, yz, xz, jeweils multipliziert mit einem Koeefizienten, definiert. Entsprechend der Gegebenheiten kann das erfindungsgemäße Gradientensystem ausgebildet sein, um die weiteren Gradienten allein oder zusätzlich zu erzeugen, so dass beliebige Gradientenfelder erzeugt werden können. Entsprechend den Gegebenheiten kann das von dem Gradientensystem 100 erzeugbare Magnetfeld neben den Gradienten zweiter Ordnung auch Gradienten dritter und/oder Gradienten höherer Ordnung erzeugen. Zudem kann das Gradientensystem 100 auch ein Magnetfeld erzeugen, dass durch einzelne oder eine Kombination einer Mehrzahl der Terme der obigen Gleichung beschrieben werden kann.For example, the gradient system 100 be formed to generate a magnetic field by means of the set of coils that by the equation B = B 0 + (G x x + G y y + G z z) + (Ax + By + Cz) + (Dx 2 + Ey 2 + Fz 2 ) + ... can be described. Here, B0 is an amplitude of a stationary magnetic field, that of the magnet 102 generated stationary homogeneous magnetic field can be superimposed. As a result, an increase or decrease of the homogeneous magnetic field can be achieved. The term (G xx + G y y + G z z) defines linear gradients for image acquisition and the term (Ax + By + Cz) defines linear gradients that describe linear deviations of the magnetic field from a magnetic field assumed to be ideal. Non-linear deviations of the magnetic field can be compensated for by higher-order gradient fields. For example, the term (Dx 2 + Ey 2 + Fz 2 ) defines second order gradients that describe a quadratic deviation. Further second order gradients are defined by xy, yz, xz, each multiplied by a coefficient. Depending on the circumstances, the gradient system according to the invention can be designed to generate the further gradients alone or in addition, so that any gradient fields can be generated. Depending on the circumstances, this can be done by the gradient system 100 generated magnetic field in addition to the second-order gradient and third-order and / or higher-order gradient generate. In addition, the gradient system 100 also generate a magnetic field that by single or one Combining a plurality of the terms of the above equation can be described.

Um den Satz Spulen des Gradientensystems 100 gemäß den unterschiedlichen Einstellvorschriften anzusteuern, kann die Steuereinheit 108 eine Steuerung aufweisen, die ausgebildet ist, um die Spulen gemäß den unterschiedlichen Einstellvorschriften anzusteuern. Die unterschiedlichen Einstellvorschriften können festlegen welche der Spulen des Gradientensystems auf welche Art und Weise betrieben werden, um ein angestrebtes Gradientenfeld zu erzeugen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel können für jede Spule zwei Parameter individuell gewählt werden, nämlich zum einen die Richtung und zum anderen die Stärke des Stromes. Dementsprechend kann die Steuerung ausgebildet sein, um eine Stromdurchflussrichtung und/oder eine Stromstärke bei zumindest einer der Spulen gemäß den unterschiedlichen Einstellvorschriften einzustellen. Beispielsweise kann die Steuerung ausgebildet sein, um gemäß einer ersten Einsstellvorschrift bei einer ersten Gruppe der Spulen eine erste Stromdurchflussrichtung und Stromstärke und bei einer zweiten Gruppe der Spulen eine zweite Stromdurchflussrichtung und Stromstärke einzustellen. Gemäß einer zweiten Einsstellvorschrift kann die Steuerung ausgebildet sein, um bei zumindest einigen der Spulen der ersten Gruppe die zweite Stromdurchflussrichtung und Stromstärke und bei zumindest einigen der Spulen der zweiten Gruppe die erste Stromdurchflussrichtung und Stromstärke einzustellen. Somit können mit denselben Spulen unterschiedliche Gradientenfelder erzeugt werden, ohne dass es erforderlich ist, dass einzelne der Spulen ein spezielles Einzelmagnetfeld bereitstellen, das auf ein bestimmtes Gradientenfeld abgestimmt ist. Dabei kann die Steuerung ausgebildet sein, um die Stromstärken und/oder Stromrichtungen unabhängig voneinander einzustellen. Insbesondere können gemäß den unterschiedlichen Einstellvorschriften bei unterschiedlichen Spulen unterschiedliche Stromstärken und/oder Stromrichtungen eingestellt werden. Um den Stromfluss und/oder die Stromstärke in den Spulen zeitlich zu schalten kann die Steuerung eine Schalteinrichtung aufweisen.Around the set coils of the gradient system 100 to control according to the different setting rules, the control unit 108 have a controller, which is designed to control the coils according to the different setting rules. The different setting rules may determine which of the coils of the gradient system are operated in what manner to produce a desired gradient field. According to this embodiment, two parameters can be chosen individually for each coil, namely the direction and the magnitude of the current. Accordingly, the controller may be configured to adjust a current flow direction and / or a current intensity in at least one of the coils according to the different setting regulations. For example, the controller may be configured to set a first current flow direction and current intensity according to a first adjustment rule for a first group of coils and a second current flow direction and current intensity for a second group of coils. According to a second adjustment rule, the controller may be configured to set the second current flow direction and current in at least some of the coils of the first group, and the first current flow direction and current in at least some of the coils of the second group. Thus, different gradient fields can be generated with the same coils without requiring that individual ones of the coils provide a particular single magnetic field tuned to a particular gradient field. In this case, the controller may be designed to set the current strengths and / or current directions independently of one another. In particular, different current intensities and / or current directions can be set according to the different setting regulations for different coils. In order to switch the current flow and / or the current intensity in the coils in time, the controller may have a switching device.

Allgemein, kann das Gradientensystem 100 einen Satz Magnetfeld erzeugender Spulen aufweisen, die so angeordnet sind das sie die für die Bildaufnahme notwendigen linearen Gradientenfelder erzeugen können. Dafür können die Spulen in einer bestimmten Kombination von Stromflussrichtung und Stärke so mit Strom durchflossen werden, dass sie den jeweiligen linearen Gradienten erzeugen. Diese Kombinationen können auch zur Korrektur linearer Magnetfeldabweichungen verwendet werden.Generally, the gradient system can 100 have a set of magnetic field generating coils which are arranged so that they can generate the necessary for the image acquisition linear gradient fields. For this purpose, the coils can be traversed in a certain combination of current flow direction and strength in such a way that they generate the respective linear gradient. These combinations can also be used to correct linear magnetic field deviations.

Alle anderen Kombinationen vom Stromflussrichtungen und Stärken können zur Korrektur anderer als der linearen Abweichung herangezogen werden. Dies beinhaltet, wenn vorgesehen, auch eine allgemeine, über das Messvolumen gleichmäßige Anhebung oder Absenkung des Magnetfeldes.All other combinations of current flow directions and strengths can be used to correct for deviations other than the linear deviation. This includes, if provided, also a general, about the measurement volume uniform increase or decrease of the magnetic field.

2 zeigt eine Anordnung von Spulen S1–S9 eines Gradientensystems 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Beispielsweise können die Spulen S1–S9 jeweils aus einer einzelnen Leiterschleife ausgeformt sein und die Leiterschleifen können vergossen sein. 2 shows an arrangement of coils S1-S9 of a gradient system 100 according to an embodiment of the present invention. For example, the coils S1-S9 may each be formed from a single conductor loop and the conductor loops may be potted.

Die Spulen S1–S9 können so in der in 1 gezeigten Kernspinresonanzapparatur angeordnet sein, dass jede einzelne der Spulen S1–S9 jeweils ein Einzelmagnetfeld erzeugen kann, dass vorwiegend parallel zu der Richtung z des stationären Magnetfelds ausgerichtet ist. In einem orthogonalen Koordinatensystem mit den Koordinaten x, y, z können die Spulen S1–S9 jeweils voneinander mit einem Abstand in x- und y-Richtung angeordnet sein.The coils S1-S9 can thus be in the in 1 be arranged nuclear magnetic resonance apparatus shown that each of the coils S1-S9 can each generate a single magnetic field, which is aligned mainly parallel to the direction z of the stationary magnetic field. In an orthogonal coordinate system with the coordinates x, y, z, the coils S1-S9 can each be arranged at a distance in the x and y directions.

3 zeigt eine technische Ausführung eines planaren Gradientensystems 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Hierbei sind zwei Platten mit Spulen, wie sie in 2 gezeigt sind, gegenüberliegend angeordnet. Zwischen den Platten kann das in 1 gezeigte Messvolumen angeordnet sein. Eine erste der Platten beinhaltet neun Magnetfeld erzeugende Spulen S1a–S9a und eine zweite der Platten beinhaltet neun Magnetfeld erzeugende Spulen S1b–S9b. Die Richtung des stationären Magnetfeldes z kann senkrecht oder nahezu senkrecht auf die Platten ausgereichtet sein. Eine solche Konstruktion eines Gradientensystems 100 ist besonders für die gebräuchlichsten Magnetkonstruktionen aus Permanentmagneten geeignet. 3 shows a technical embodiment of a planar gradient system 100 according to an embodiment of the present invention. Here are two plates with coils, as in 2 are shown, oppositely arranged. Between the plates, the in 1 be shown measuring volume arranged. A first one of the plates includes nine magnetic field generating coils S1a-S9a, and a second one of the plates includes nine magnetic field generating coils S1b-S9b. The direction of the stationary magnetic field z can be perpendicular or nearly perpendicular to the plates. Such a construction of a gradient system 100 is particularly suitable for the most common magnet designs made of permanent magnets.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel befindet sich auf jeder Platte eine Anordnung von 3·3 identischer Einzelspulen S1a–S9a, S1b–S9b. Jede dieser Spulen S1a–S9a, S1b–S9b kann sowohl geschaltet als auch dauerhaft mit einem vorzugebendem Strom sowohl in Uhrzeigerrichtung als auch in Gegenuhrzeigerrichtung durchflossen werden. Ebenso ist die Kombination aus einem Anteil dauerhaft vorliegendem Stromfluß und einem zeitlich geschalteten Anteil möglich. Der zeitlich geschaltete Anteil kann als Offset zugeschaltet werden.According to this embodiment, there is an array of 3 x 3 identical individual coils S1a-S9a, S1b-S9b on each plate. Each of these coils S1a-S9a, S1b-S9b can be both switched and permanently flowed through with a predetermined current in both clockwise and counterclockwise directions. Likewise, the combination of a proportion of permanently present current flow and a temporally switched share is possible. The time share can be switched on as an offset.

Werden die Spulen S1b–S9b der Vorderseite in Uhrzeigerrichtung mit gleichem Strom durchflossen, und die Spulen S1a–S9a der Rückseite in Gegenuhrzeigerrichtung mit gleichem Strom durchflossen so kann ein linearer Gradient in z-Richtung erzeugt werden.If the coils S1b-S9b of the front side flow through the same direction in the clockwise direction, and the coils S1a-S9a of the rear side flow through the same direction in the counterclockwise direction, a linear gradient in the z-direction can be generated.

Werden die Spulen S1a, S4a, S7a, S1b, S4b, S7b der Vorder- und Rückseite mit gleichem Strom in Uhrzeigerrichtung und die Spulen S3a, S6a, S9a, S3b, S6b, S9b der Vorder- und Rückseite mit gleichem Strom in Gegenuhrzeigerrichtung durchflossen, so kann ein linearer Gradient in x-Richtung erzeugt werden.Are the coils S1a, S4a, S7a, S1b, S4b, S7b of the front and back with the same current in the clockwise direction and the coils S3a, S6a, S9a, S3b, S6b, S9b of the front and back with flows through the same flow in the counterclockwise direction, so a linear gradient can be generated in the x direction.

Werden die Spulen S1a, S2a, S3a, S1b, S2b, S3b der Vorder- und Rückseite mit gleichem Strom in Uhrzeigerrichtung und die Spulen S7a, S8a, S9a, S7b, S8b, S9b der Vorder- und Rückseite mit gleichem Strom in Gegenuhrzeigerrichtung durchflossen, so kann ein linearer Gradient in y-Richtung erzeugt werden.If the coils S1a, S2a, S3a, S1b, S2b, S3b of the front and rear are flowed through with the same current in the clockwise direction and the coils S7a, S8a, S9a, S7b, S8b, S9b of the front and rear sides in the same direction counterclockwise, thus a linear gradient in the y-direction can be generated.

Durch eine individuelle Anpassung der einzelnen Ströme, die durch eine einzelne Spule fliessen, kann die erzielbare Linearität des Gradientenfeldes entsprechend optimiert werden.By an individual adaptation of the individual currents flowing through a single coil, the achievable linearity of the gradient field can be optimized accordingly.

Alle anderen Kombinationen von Stromstärken und Durchflussrichtungen können andere als die genannten linearen Feldverläufe in x-, y- oder z-Richtung erzeugen.All other combinations of currents and directions of flow can produce other than the aforementioned linear field curves in the x, y or z direction.

Die Anzahl der in 3 gezeigten Spulen S1a–S9a, S1b–S9b sowie deren Anordnung in Reihen und Spalten einer Matrix ist nur beispielhaft gewählt. Entsprechend den Gegebenheiten kann eine Anzahl sowie Anordnung der Spulen und eine dementsprechend angepasste Ansteuerung der Spulen frei gewählt werden. Die Anzahl der verwendeten Spulen kann individuell gewählt werden und ist nicht, wie in dem Ausführungsbeispiel gezeigt, auf 18 Einzelspulen beschränkt. Beispielsweise können mehr oder weniger Spulen in den Spalten oder Reihen der Matrizen angeordnet sein. Alternativ können die Spulen in einer anderen geeigneten Form angeordnet sein.The number of in 3 shown coils S1a-S9a, S1b-S9b and their arrangement in rows and columns of a matrix is chosen only by way of example. Depending on the circumstances, a number and arrangement of the coils and a correspondingly adapted control of the coils can be freely selected. The number of coils used can be selected individually and is not limited to 18 individual coils as shown in the embodiment. For example, more or fewer coils may be arranged in the columns or rows of the dies. Alternatively, the coils may be arranged in another suitable form.

Eine größere Anzahl von Spulen bietet im allgemeinen mehr Möglichkeiten.A larger number of coils generally offers more possibilities.

Es lassen sich auch andere als die in 3 gezeigte planare Geometrie realisieren. Beispielsweise ist eine zylindrische Ausführung möglich. Damit kann das erfindungsgemäße Gradientensystem optimal an Magnet-Konstruktionen angepasst werden, die ein zylindrisches Baumaß für das Messvolumen besitzen.It can also be other than the in 3 realize shown planar geometry. For example, a cylindrical design is possible. Thus, the gradient system according to the invention can be optimally adapted to magnetic constructions, which have a cylindrical dimension for the measurement volume.

Die Größe und Form der einzelnen Spulen kann individuell variiert werden. Es besteht prinzipiell keine Notwendigkeit alle identisch zu konstruieren. Dies erlaubt eine individuelle Optimierung der erzeugten Gradienten.The size and shape of each coil can be varied individually. There is basically no need to construct all identically. This allows individual optimization of the generated gradients.

Die Konstruktion der Einzelspulen kann frei erfolgen und ist nicht, wie in dem Ausführungsbeispiel gezeigt auf eine Leiterschleife beschränkt. Beispielsweise kann eine Leiterschleife die Form einer Acht aufweisen. Es ist möglich mehrfach gewundene Leiterschleifen zu verwenden. Generell können die gewundenen Leiterschleifen Flächen unterschiedlicher Größe einschließen. Es ist ebenso möglich andere Konstruktionen, wie z. B. stromdurchflossene Spiralen zu verwenden. Die Spiralen können zwei- oder dreidimensional ausgeführt werden. Beispielsweise kann eine Spirale hergestellt werden, indem mehrere Windungen aus einer Kupferfolie geätzt werden. Die Spulen können auf einer Leiterplatte angeordnet sein. Die Spulen können einen rechteckigen oder beliebig anders geformten Spulenquerschnitt aufweisen. Zudem können sich die Einzelspulen auch überlappen.The construction of the individual coils can be done freely and is not limited to a conductor loop as shown in the exemplary embodiment. For example, a conductor loop may have the shape of an eight. It is possible to use multi-loop conductor loops. Generally, the coiled conductor loops may include areas of different sizes. It is also possible other constructions, such. B. to use current-carrying spirals. The spirals can be made two- or three-dimensional. For example, a spiral can be made by etching a plurality of turns of a copper foil. The coils can be arranged on a printed circuit board. The coils may have a rectangular or any other shaped coil cross-section. In addition, the individual coils may overlap.

Zur Erzeugung der linearen Gradienten kann eine Kombination von Stromstärken und Stromflussrichtungen aus allen Einzelspulen verwendet werden. Zudem kann der Strom in jeder Einzelspule zeitlich geschaltet werden.To generate the linear gradients, a combination of current strengths and current flow directions from all individual coils can be used. In addition, the current can be switched in each individual coil in time.

Magnetresonanzmessungen, die keine Bildgebung zum Ziel haben, können mit diesem Spulensystem vorteilhaft durchgeführt werden.Magnetic resonance measurements that do not target imaging can be advantageously performed with this coil system.

Es ist möglich das erfindungsgemäße Gradientensystem unabhängig von einem konventionellen Gradientensystem zu betreiben. Alternativ kann das Gradientensystem zusätzlich zu einem konventionellen Gradientensystem betrieben werden. Es ist auch möglich Gradientenspulen, die in einem konventionellen Gradientensystem jeweils auf spezielle Gradientenfelder abgestimmt sind, jeweils durch ein erfindungsgemäßes Gradientensystem zu ersetzen.It is possible to operate the gradient system according to the invention independently of a conventional gradient system. Alternatively, the gradient system can be operated in addition to a conventional gradient system. It is also possible to replace gradient coils, which are respectively tuned to specific gradient fields in a conventional gradient system, by a gradient system according to the invention.

Die Steuerung des erfindungsgemäßen Gradientensystems kann ausgebildet sein, um ein Verfahren zum Erzeugen eines bestimmten Gradientenfelds auszuführen. Das bestimmte Gradientenfeld kann abhängig von den Gegebenheiten der Kernspinresonanzapparatur sowie einem durchzuführenden Messvorgang ausgewählt werden. In einem ersten Verfahrensschritt erfolgt ein Auswählen einer bestimmten Einstellvorschrift, die dem zu erzeugenden bestimmten Gradientenfeld entspricht. Die bestimmte Einstellvorschrift kann von der Steuerung aus unterschiedlichen Einstellvorschriften ausgewählt werden oder an die die Steuerung bereitgestellt werden. In einem zweiten Verfahrensschritt erfolgt ein Ansteuern der Spulen des Gradientensystems gemäß der bestimmten Einstellvorschrift, um das bestimmten Gradientenfeld zu erzeugen.The control of the gradient system according to the invention can be designed to carry out a method for generating a specific gradient field. The specific gradient field can be selected depending on the circumstances of the nuclear magnetic resonance apparatus and a measurement process to be performed. In a first method step, a selection of a specific adjustment rule, which corresponds to the specific gradient field to be generated, takes place. The particular setting rule may be selected by the controller from different setting rules or to which the controller may be provided. In a second method step, the coils of the gradient system are controlled in accordance with the determined adjustment rule in order to generate the specific gradient field.

Die beschriebenen Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt und können miteinander kombiniert werden. Auf diese Weise können das erfindungsgemäße Gradientensystem und das erfindungsgemäße Verfahren an die jeweiligen Gegebenheiten angepasst werden.The described embodiments are chosen only by way of example and can be combined with each other. In this way, the gradient system according to the invention and the method according to the invention can be adapted to the respective circumstances.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann in Hardware oder in Software implementiert werden. Die Implementierung kann auf einem digitalen Speichermedium mit elektronisch auslesbaren Steuersignalen erfolgen, die so mit einem programmierbaren Computersystem zusammenwirken können, dass das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt wird. Die Erfindung besteht somit auch in einem Computer-Programm-Produkt mit auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn das Computer-Programm-Produkt auf einem Rechner abläuft. Somit kann die Erfindung als ein Computer-Programm mit einem Programmcode zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens realisiert werden, wenn das Computerprogramm auf einem Computer abläuft.The method according to the invention can be implemented in hardware or in software. The implementation may be on a digital storage medium with electronically readable control signals that may interact with a programmable computer system to execute the inventive method. The invention thus also consists in a computer program product with program code stored on a machine-readable carrier for carrying out the method according to the invention, when the computer program product runs on a computer. Thus, the invention can be realized as a computer program with a program code for carrying out the method according to the invention, when the computer program runs on a computer.

Claims (23)

Gradientensystem (100) für eine Kernspinresonanzapparatur, mit folgenden Merkmalen: einem Satz Spulen (S1–S9; S1a–S9a, S1b–S9b), die ausgebildet sind, um gemäß unterschiedlicher Einstellvorschriften sowohl ein lineares Gradientenfeld als auch ein Gradientenfeld höherer Ordnung zu erzeugen, wobei zumindest eine der Spulen (S1–S9; S1a–S9a, S1b–S9b), die zur Erzeugung des linearen Gradientenfeldes einsetzbar ist, auch zur Erzeugung des Gradientenfelds höherer Ordnung einsetzbar ist, wobei die Spulen (S1–S9; S1a–S9a, S1b–S9b) so angeordnet sind, das die Spulen (S1–S9; S1a–S9a, S1b–S9b) jeweils ein Einzelmagnetfeld erzeugen, dass vorwiegend parallel zu einer Richtung (z) des stationären Magnetfelds der Kernspinresonanzapparatur ausgerichtet ist, und bei dem die Spulen (S1–S9; S1a–S9a, S1b–S9b) ausgebildet sind, um durch Kombination der Einzelmagnetfelder ein Gradientenfeld zu erzeugen, das sowohl einen linearen Anteil für die Bildaufnahme und für die Korrektur linearer Magnetfeldabweichungen als auch zumindest einen Anteil höherer Ordnung zur Korrektur nichtlinearer Magnetfeldabweichungen aufweist.Gradient system ( 100 ) for a nuclear magnetic resonance apparatus, comprising: a set of coils (S1-S9, S1a-S9a, S1b-S9b) configured to generate both a linear gradient field and a higher-order gradient field according to different adjustment rules, wherein at least one the coils (S1-S9, S1a-S9a, S1b-S9b) which can be used for generating the linear gradient field can also be used for generating the gradient field of higher order, the coils (S1-S9; S1a-S9a, S1b-S9b ) are arranged so that the coils (S1-S9, S1a-S9a, S1b-S9b) each generate a single magnetic field that is oriented substantially parallel to a direction (z) of the stationary magnetic field of the nuclear magnetic resonance apparatus, and in which the coils (S1 S1-S9a, S1b-S9b) are designed in order to generate a gradient field by combining the individual magnetic fields, which has both a linear component for image acquisition and for the correction of linear magn deviations in the field as well as at least a higher order component for the correction of non-linear magnetic field deviations. Gradientensystem gemäß Anspruch 1, bei dem die Spulen (S1–S9; S1a–S9a, S1b–S9b) ausgebildet sind, um ein stationäres Magnetfeld zu erzeugen, wobei zumindest eine der Spulen (S1–S9; S1a–S9a, S1b–S9b), die zur Erzeugung des stationären Magnetfeldes einsetzbar ist, auch zur Erzeugung des linearen Gradientenfeldes oder des Gradientenfelds höherer Ordnung einsetzbar ist.A gradient system according to claim 1, wherein said coils (S1-S9; S1a-S9a, S1b-S9b) are formed to generate a stationary magnetic field, wherein at least one of said coils (S1-S9; S1a-S9a, S1b-S9b) , which can be used for generating the stationary magnetic field, can also be used to generate the linear gradient field or the gradient field of higher order. Gradientensystem gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Spulen (S1–S9; S1a–S9a, S1b–S9b) ausgebildet sind, um ein Magnetfeld zu erzeugen, dass die folgende Gleichung erfüllt: B = B0 + (Gxx + Gyy + Gzz) + (Ax + By + Cz) + (Dx2 + Ey2 + Fz2) + ... mit B0: Amplidude eines stationären Magnetfeldes, Gx, Gy, Gz: Koeffizienten einer Bildaufnahme, A, B, C, D, E, F, ...: Konstanten einer Magnetfeldabweichung.A gradient system according to any one of the preceding claims, wherein the coils (S1-S9; S1a-S9a, S1b-S9b) are formed to generate a magnetic field satisfying the following equation: B = B 0 + (G x x + G y y + G z z) + (Ax + By + Cz) + (Dx 2 + Ey 2 + Fz 2 ) + ... with B0: Amplidude of a stationary magnetic field, G x , G y , G z : coefficients of an image acquisition, A, B, C, D, E, F, ...: constants of a magnetic field deviation. Gradientensystem gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Spulen (S1–S9; S1a–S9a, S1b–S9b) in Bezug auf die Richtung (z) des stationären Magnetfelds versetzt zueinander angeordnet sind.Gradient system according to one of the preceding claims, in which the coils (S1-S9, S1a-S9a, S1b-S9b) are offset with respect to the direction (z) of the stationary magnetic field. Gradientensystem gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem eine erste Menge der Spulen (S1a–S9a) und eine zweite Menge der Spulen (S1b–S9b) auf jeweils gegenüberliegenden Seiten eines Messvolumens (104) der Kernspinresonanzapparatur angeordnet sind.Gradient system according to one of the preceding claims, in which a first set of the coils (S1a-S9a) and a second set of coils (S1b-S9b) are arranged on respectively opposite sides of a measuring volume ( 104 ) are arranged the nuclear magnetic resonance apparatus. Gradientensystem gemäß Anspruch 5, mit einer ersten Platte und einer zweiten Platte, wobei die erste Platte die erste Menge der Spulen (S1a–S9a) und die zweite Platte die zweite Menge der Spulen (S1b–S9b) aufweist.A gradient system according to claim 5, comprising a first plate and a second plate, wherein the first plate comprises the first set of coils (S1a-S9a) and the second plate comprises the second set of coils (S1b-S9b). Gradientensystem gemäß einem der Ansprüche 5 oder 6, bei dem die erste Menge und die zweite Menge der Spulen (S1a–S9a, S1b–S9b) jeweils in einer Mehrzahl von Reihen und Spalten einer Matrix angeordnet sind.A gradient system according to one of claims 5 or 6, wherein the first set and the second set of coils (S1a-S9a, S1b-S9b) are each arranged in a plurality of rows and columns of a matrix. Gradientensystem gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, bei dem gemäß einer Einstellvorschrift zur Erzeugung eines linearen Gradientenfelds in einer ersten Richtung, die erste Menge der Spulen (S1a–S9a) eine erste Stromdurchflussrichtung und die zweiten Menge der Spulen (S1b–S9b) eine zweite Stromdurchflussrichtung aufweisen, wobei die erste Stromdurchflussrichtung entgegengesetzt zu der zweiten Stromdurchflussrichtung ist.The gradient system according to any one of claims 5 to 7, wherein, according to a setting rule for generating a linear gradient field in a first direction, the first set of the coils (S1a-S9a) has a first current flow direction and the second set of coils (S1b-S9b) has a second one Have current flow direction, wherein the first current flow direction is opposite to the second current flow direction. Gradientensystem gemäß Anspruch 7, bei dem gemäß einer Einstellvorschrift zur Erzeugung eines linearen Gradientenfelds in einer zweiten Richtung, die Spulen (S1a, S4a, S7a, S1b, S4b, S7b) einer ersten Spalte der jeweiligen Matrix die erste Stromdurchflussrichtung und die Spulen (S3a, S6a, S9a, S3b, S6b, S9b) einer letzten Spalte der jeweiligen Matrix die zweite Stromdurchflussrichtung aufweisen und bei dem gemäß einer Einstellvorschrift zur Erzeugung eines linearen Gradientenfelds in einer dritten Richtung, die Spulen (S1a, S2a, S3a, S1b, S2b, S3b) einer ersten Reihe der jeweiligen Matrix die erste Stromdurchflussrichtung und die Spulen (S7a, S8a, S9a, S7b, S8b, S9b) einer letzten Reihe der jeweiligen Matrix die zweite Stromdurchflussrichtung aufweisen.A gradient system according to claim 7, wherein according to a setting rule for generating a linear gradient field in a second direction, the coils (S1a, S4a, S7a, S1b, S4b, S7b) of a first column of the respective matrix, the first current flow direction and the coils (S3a, S6a, S9a, S3b, S6b, S9b) of a last column of the respective matrix have the second current flow direction and in which according to a setting rule for generating a linear gradient field in a third direction, the coils (S1a, S2a, S3a, S1b, S2b, S3b ) of a first row of the respective matrix, the first current flow direction and the coils (S7a, S8a, S9a, S7b, S8b, S9b) of a last row of the respective matrix have the second current flow direction. Gradientensystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Spulen (S1–S9; S1a–S9a, S1b–S9b) zylinderförmig angeordnet sind. Gradient system according to one of claims 1 to 5, wherein the coils (S1-S9, S1a-S9a, S1b-S9b) are arranged in a cylindrical shape. Gradientensystem gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Spulen (S1–S9; S1a–S9a, S1b–S9b) identisch ausgeformt sind.Gradient system according to one of the preceding claims, wherein the coils (S1-S9, S1a-S9a, S1b-S9b) are formed identically. Gradientensystem gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem zumindest eine der Spulen (S1–S9; S1a–S9a, S1b–S9b) als einzelne Leiterschleife ausgeformt ist.Gradient system according to one of the preceding claims, wherein at least one of the coils (S1-S9, S1a-S9a, S1b-S9b) is formed as a single conductor loop. Gradientensystem gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem zumindest eine der Spulen (S1–S9; S1a–S9a, S1b–S9b) als Leiterschleife mit mehr als einer Windung ausgeformt ist.Gradient system according to one of the preceding claims, wherein at least one of the coils (S1-S9, S1a-S9a, S1b-S9b) is formed as a conductor loop with more than one turn. Gradientensystem gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem zumindest eine der Spulen (S1–S9; S1a–S9a, S1b–S9b) als stromdurchflossene Spirale ausgeformt ist.Gradient system according to one of the preceding claims, wherein at least one of the coils (S1-S9, S1a-S9a, S1b-S9b) is formed as a current-carrying spiral. Gradientensystem gemäß der einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Satz Spulen (S1–S9; S1a–S9a, S1b–S9b) mindestens vier Spulen (S1–S9; S1a–S9a, S1b–S9b) aufweist.Gradient system according to one of the preceding claims, wherein the set of coils (S1-S9; S1a-S9a, S1b-S9b) comprises at least four coils (S1-S9; S1a-S9a, S1b-S9b). Gradientensystem gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einer Steuerung (108), die ausgebildet ist, um die Spulen (S1–S9; S1a–S9a, S1b–S9b) gemäß den unterschiedlichen Einstellvorschriften anzusteuern, um die unterschiedlichen Gradientenfelder zu erzeugen.Gradient system according to one of the preceding claims, having a controller ( 108 ) configured to drive the coils (S1-S9, S1a-S9a, S1b-S9b) according to the different setting rules to produce the different gradient fields. Gradientensystem gemäß Anspruch 16, bei dem die Steuerung (108) ausgebildet ist, um eine Stromdurchflussrichtung bei zumindest einer der Spulen (S1–S9; S1a–S9a, S1b–S9b) gemäß den unterschiedlichen Einstellvorschriften einzustellen.Gradient system according to claim 16, in which the controller ( 108 ) is configured to adjust a current flow direction in at least one of the coils (S1-S9, S1a-S9a, S1b-S9b) according to the different setting regulations. Gradientensystem gemäß einem der Ansprüche 16 oder 17, wobei die Steuerung (108) ausgebildet ist, um eine Stromstärke bei zumindest einer der Spulen (S1–S9; S1a–S9a, S1b–S9b) gemäß den unterschiedlichen Einstellvorschriften einzustellen.Gradient system according to one of the claims 16 or 17, wherein the controller ( 108 ) is adapted to adjust a current intensity at at least one of the coils (S1-S9, S1a-S9a, S1b-S9b) according to the different setting regulations. Gradientensystem gemäß einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei die Steuerung (108) ausgebildet ist, um den Stromfluss in den Spulen (S1–S9; S1a–S9a, S1b–S9b) zeitlich zu schalten.Gradient system according to one of claims 16 to 18, wherein the controller ( 108 ) is arranged to time the current flow in the coils (S1-S9, S1a-S9a, S1b-S9b). Kernspinresonanzapparatur, mit mindestens einem Gradientensystem (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche.Nuclear magnetic resonance apparatus with at least one gradient system ( 100 ) according to one of the preceding claims. Kernspinresonanzapparatur gemäß Anspruch 20, mit mindestens einem zusätzlichen Spulensystem, das ausgebildet ist, um ein spezielles, vordefiniertes Gradientenfeld zu erzeugen.A nuclear magnetic resonance apparatus according to claim 20, comprising at least one additional coil system configured to generate a particular, predefined gradient field. Verfahren zum Erzeugen eines bestimmten Gradientenfelds für eine Kernspinresonanzapparatur, die einen Satz Spulen (S1–S9; S1a–S9a, S1b–S9b) aufweist, die ausgebildet sind, um in Kombination sowohl ein lineares Gradientenfeld als auch ein Gradientenfeld höherer Ordnung zu erzeugen, wobei zumindest eine der Spulen (S1–S9; S1a–S9a, S1b–S9b), die zur Erzeugung des linearen Gradientenfeldes einsetzbar ist, auch zur Erzeugung des Gradientenfelds höherer Ordnung einsetzbar ist, wobei die Spulen (S1–S9; S1a–S9a, S1b–S9b) so angeordnet sind, das die Spulen (S1–S9; S1a–S9a, S1b–S9b) jeweils ein Einzelmagnetfeld erzeugen, dass vorwiegend parallel zu einer Richtung (z) des stationären Magnetfelds der Kernspinresonanzapparatur ausgerichtet ist, und wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Auswählen einer bestimmten Einstellvorschrift aus unterschiedlichen Einstellvorschriften; und Ansteuern der Spulen (S1–S9; S1a–S9a, S1b–S9b) gemäß der bestimmten Einstellvorschrift, um durch Kombination der Einzelmagnetfelder das bestimmten Gradientenfeld zu erzeugen, das sowohl einen linearen Anteil für die Bildaufnahme und für die Korrektur linearer Magnetfeldabweichungen als auch zumindest einen Anteil höherer Ordnung zur Korrektur nichtlinearer Magnetfeldabweichungen aufweist.A method of generating a particular gradient field for a nuclear magnetic resonance apparatus comprising a set of coils (S1-S9, S1a-S9a, S1b-S9b) configured to generate in combination both a linear gradient field and a higher order gradient field, wherein at least one of the coils (S1-S9; S1a-S9a, S1b-S9b) which can be used to generate the linear gradient field can also be used to generate the higher-order gradient field, the coils (S1-S9; S1a-S9a, S1b -S9b) are arranged so that the coils (S1-S9, S1a-S9a, S1b-S9b) each generate a single magnetic field that is oriented substantially parallel to a direction (z) of the stationary magnetic field of the nuclear magnetic resonance apparatus, and the method is as follows Steps: Selecting a particular adjustment rule from different setting instructions; and Driving the coils (S1-S9; S1a-S9a, S1b-S9b) according to the determined adjustment rule to generate the particular gradient field by combination of the single magnetic fields including both a linear portion for image pickup and correction of linear magnetic field variations and at least one Has a higher-order component for correcting non-linear magnetic field deviations. Computer-Programm mit Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 22, wenn das Computerprogramm auf einem Computer abläuft.A computer program with program code for carrying out the method according to claim 22, when the computer program runs on a computer.
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