CN103852740B - 降低涡电流磁场的系统和方法 - Google Patents
降低涡电流磁场的系统和方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103852740B CN103852740B CN201210506594.4A CN201210506594A CN103852740B CN 103852740 B CN103852740 B CN 103852740B CN 201210506594 A CN201210506594 A CN 201210506594A CN 103852740 B CN103852740 B CN 103852740B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gradient coil
- magnetic field
- vortex flow
- flow magnetic
- magnet
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 67
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 49
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 59
- 238000005457 optimization Methods 0.000 claims description 37
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 27
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 15
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 9
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 241000208340 Araliaceae Species 0.000 claims description 3
- 235000005035 Panax pseudoginseng ssp. pseudoginseng Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000003140 Panax quinquefolius Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000008434 ginseng Nutrition 0.000 claims description 3
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 27
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 11
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 230000004044 response Effects 0.000 description 7
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 5
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 4
- 238000002595 magnetic resonance imaging Methods 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 210000001367 artery Anatomy 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000002592 echocardiography Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Abstract
本发明揭示一种降低涡电流磁场的系统和方法,其包括主磁体,第一梯度线圈以及第二梯度线圈。主磁体用于产生主磁场。该第一梯度线圈与第一支撑件相关联设置,该第一梯度线圈被设置在主磁体之内,第一梯度线圈施加至少一个梯度磁场在该主磁场上,以进行空间编码。第二梯度线圈与第二支撑件相关联设置,第二梯度线圈也被设置在主磁体之内,第二梯度线圈抵消第一梯度线圈产生的边缘磁场,以使得在主磁场内所产生的涡电流磁场最小化。第一梯度线圈和第二梯度线圈中的任一者被特意地进行调节,以使得第一梯度线圈和第二梯度线圈之间具有非零的偏移值,该非零的偏移值补偿至少一个制造偏差所引起的涡电流磁场。本发明还揭示工具和方法。
Description
技术领域
本发明公开的实施方式涉及系统和方法,特别涉及一种用于降低涡电流磁场的系统和方法。
背景技术
在至少一些已知的磁共振成像系统中使用的梯度线圈组件包括内梯度线圈单元和外梯度线圈单元。该内梯度线圈单元和外梯度线圈单元一起在被该磁共振成像系统中的主磁体所环绕的成像区域内产生至少一个梯度磁场,例如沿Z轴方向的梯度磁场(也称Z通道梯度磁场)。该至少一个梯度磁场用于至少在X轴、Y轴、Z轴之一方向上,对由主磁体产生的稳恒主磁场进行空间编码,通过空间编码可以确定从病人或者目标对象内部经激励产生的射频回波信号的物理位置。
除了叠加在主磁场上的该至少一个梯度磁场之外,该内梯度线圈和该外梯度线圈还可以一起在主磁体环绕的成像区域内引发涡电流磁场。如果不设法去除或者降低该涡电流磁场,则会使的成像的品质降低。造成该涡电流磁场的一种原因是该内梯度线圈和该外梯度线圈之间在物理上没有对齐或者对准。更具体而言,当该内梯度线圈和该外梯度线圈之间存在着物理偏移时,在脉冲电流的作用下,该内梯度线圈和外梯度线圈产生的边缘磁场会向外泄露。该泄露边缘磁场与环绕该内梯度线圈和外梯度线圈的一个或者多个金属结构(例如,热屏蔽层,低温冷却容器壁,以及真空容器壁等)相互作用,从而在该一个或者多个金属结构内感应出涡电流,该涡电流转而会在主磁场上叠加不期望的涡电流磁场。
为了去除或者降低该涡电流磁场所产生的负面作用,至少一些已知的解决方案是在制造该梯度线圈组件的过程中,设法使该内梯度线圈和该外梯度线圈的物理中心(isocenters)尽量对齐。然而,通过机械方法调整该内梯度线圈和该外梯度线圈之间的对齐关系效果有限,因为机械调整方法存在着精确度的限制,并且,还存在其他因素会造成在成像区域内产生涡电流磁场,一种因素为制造梯度线圈组件过程中产生的制造偏差。
因此,有必要提供一种改善的系统和方法来解决现有系统和方法存在的技术问题。
发明内容
有鉴于上文提及之技术问题,本发明的一个方面在于提供一种梯度线圈调整方法技术方案。该方法至少包括如下步骤:测量与仿真磁体相关的至少在X轴、Y轴和Z轴之一方向上的第一涡电流磁场,该第一涡电流磁场根据作用到第一梯度线圈和第二梯度线圈的脉冲电流而产生,该第一梯度线圈和该第二梯度线圈被设置成具有第一偏移值,该第一梯度线圈被第一支撑件支撑,该第二梯度线圈被第二支撑件支撑,该第一支撑件和该第二支撑件定义至少一个制造偏差;将测量到的第一涡电流磁场分解成与该仿真磁体相关的偏移型涡电流磁场和制造偏差型涡电流磁场,该偏移型涡电流磁场与该第一梯度线圈和该第二梯度线圈之间的该第一偏移值相对应,该制造偏差型涡电流磁场与该第一支撑件和该第二支撑件所定义的该至少一个制造偏差相对应;至少根据分解得到的该偏移型涡电流磁场、该制造偏差型涡电流磁场以及与真实磁体相关的多个参数计算与该真实磁体相关的优化的偏移型涡电流磁场,该优化的偏移型涡电流磁场对应该第一梯度线圈和该第二梯度线圈的第二偏移值,以及在该仿真磁体上以一定的方式将该第一梯度线圈和该第二梯度线圈调整成具有该第二偏移值。
在提供的梯度线圈调整方法技术方案中,该将该第一梯度线圈和该第二梯度线圈调整成具有该第二偏移值的步骤包括:至少根据该第二偏移值和该至少一个制造偏差计算与仿真磁体相关的参考涡电流磁场;测量与仿真磁体相关的第二涡电流磁场,该第二涡电流磁场根据作用到该第一梯度线圈和第二梯度线圈的脉冲电流而产生;以及判断该测量到的第二涡电流磁场是否与该计算的参考涡电流磁场相匹配。
在提供的梯度线圈调整方法技术方案中,该方法还包括如下步骤:在判断出该测量到的第二涡电流磁场与该计算的参考涡电流磁场相匹配时,在该第一梯度线圈和该第二梯度线圈之间引入可固化的物质,使该第一梯度线圈和该第二梯度线圈固定在一起。
在提供的梯度线圈调整方法技术方案中,该测量第一涡电流磁场的步骤包括测量该第一涡电流磁场的分量,其中该第一涡电流磁场的分量的方向与由主磁体产生的主磁场的方向一致。
在提供的梯度线圈调整方法技术方案中,该制造偏差包括锥度型制造偏差,该将测量到的第一涡电流磁场分解成与该仿真磁体相关的偏移型涡电流磁场和制造偏差型涡电流磁场的步骤包括使用最小二乘法将该测量到的第一涡电流磁场分解成偏移型涡电流磁场和锥度型涡电流磁场。
在提供的梯度线圈调整方法技术方案中,该第二偏移值为非零值,该第一梯度线圈和该第二梯度线圈通过该非零的第二偏移值在至少一个梯度场产生的区域内产生基本为零的涡电流磁场。
在提供的梯度线圈调整方法技术方案中,该第一梯度线圈为Z轴梯度线圈,该第二梯度线圈为Z轴屏蔽梯度线圈。
本发明的另一个方面在于提供一种系统技术方案。该系统包括主磁体,第一梯度线圈以及第二梯度线圈。该主磁体用于产生主磁场,该第一梯度线圈与第一支撑件相关联设置,该第一梯度线圈被设置在该主磁体之内,该第一梯度线圈被配置成作用至少一个梯度磁场在该主磁场上,以进行空间编码。该第二梯度线圈与第二支撑件相关联设置,该第二梯度线圈也被设置在该主磁体之内,该第二梯度线圈被配置成抵消该第一梯度线圈产生的边缘磁场,以使得在该主磁场内所产生的涡电流磁场最小化。该第一梯度线圈和该第二梯度线圈中的任一者被特意地进行调节,以使得该第一梯度线圈和该第二梯度线圈之间具有非零的偏移值,该非零的偏移值补偿至少一个制造偏差所引起的涡电流磁场。
在提供的系统技术方案中,该至少一个制造偏差包括锥度型偏差。
在提供的系统技术方案中,该系统包括仿真磁体,第一磁探测元件和第二磁探测元件。该仿真磁体被配置成收容该第一梯度线圈和该第二梯度线圈。该第一磁探测元件和该第二磁探测元件设置于由该第一梯度线圈定义的空间区域内,该第一磁探测元件和该第二磁探测元件被配置成测量与该仿真磁体相关的第一涡电流磁场。该第一涡电流磁场根据作用到该第一梯度线圈和该第二梯度线圈的第一脉冲电流而产生,并且在作用该第一脉冲电流之前,该第一梯度线圈和该第二梯度线圈之间进行物理位置的粗调节。该第一磁探测元件和该第二磁探测元件还被配置成测量与该仿真磁体相关的第二涡电流磁场,该第二涡电流磁场根据作用到该第一梯度线圈和该第二梯度线圈的第二脉冲电流而产生,并且在作用该第二脉冲电流之前,该第一梯度线圈和该第二梯度线圈之间进行物理位置的细调节。
在提供的系统技术方案中,该第一梯度线圈为Z轴梯度线圈,该第二梯度线圈为Z轴屏蔽梯度线圈。
本发明的另一个方面在于提供一种工具。该工具用于调整由内支撑件支撑的内梯度线圈和由外支撑件支撑的外梯度线圈之间的物理位置关系。该工具包括仿真磁体,至少第一磁探测元件和第二磁探测元件。该仿真磁体用于将该内梯度线圈和该外梯度线圈收容于其内。该第一磁探测元件和该第二磁探测元件被设置于该内梯度线圈内部空间内,该第一磁探测元件和该第二磁探测元件被配置成用于测量该内梯度线圈和该外梯度线圈在脉冲电流作用下所引发的涡电流磁场,以至少通过测量到的涡电流磁场获得与真实磁体相关的优化的涡电流磁场,该优化的涡电流磁场对应该内梯度线圈和该外梯度线圈之间的优化偏移值。该优化偏移值具有非零的数值以补偿由制造该内支撑件和该外支撑件所产生的引发涡电流磁场的制造偏差。
本发明的另一个方面在于提供一种方法,该方法用于计算内梯度线圈和外梯度线圈之间的至少在一个轴向上的优化偏移数值。该方法至少包括如下步骤:接收测量的与仿真磁体相关的至少在X轴、Y轴、Z轴之一方向上的第一涡电流磁场,该第一涡电流磁场根据作用到第一梯度线圈和第二梯度线圈的第一脉冲电流而产生,该内梯度线圈和该外梯度线圈被设置成具有初始偏移值,该内梯度线圈被内支撑件支撑,该外梯度线圈被外支撑件支撑,该内支撑件和该外支撑件定义至少一个锥度值;将该接收到的第一涡电流磁场分解成与该仿真磁体相关的偏移型涡电流磁场和锥度型涡电流磁场,该偏移型涡电流磁场与该内梯度线圈和该外梯度线圈之间的该第一偏移值相对应,该锥度型涡电流磁场与该内支撑件和该外支撑件所定义的该至少一个锥度值相对应;至少根据分解得到的该偏移型涡电流磁场、该锥度型涡电流磁场以及与真实磁体相关的多个参数获得与真实磁体相关的优化的涡电流磁场,该优化的涡电流磁场对应该内梯度线圈和该外梯度线圈的优化偏移值,该优化偏移值使得该内梯度线圈和该外梯度线圈引发的涡电流磁场最小化。
在提供的方法技术方案中,该将该内梯度线圈和该外梯度线圈调整成具有该第二偏移值的步骤包括:至少根据该第二偏移值和该至少一个锥度值计算与该仿真磁体相关的参考涡电流磁场;测量与该仿真磁体相关的第二涡电流磁场,该第二涡电流磁场根据作用到该内梯度线圈和外梯度线圈的第二脉冲电流而产生;以及判断该测量到的第二涡电流磁场是否与该计算的参考涡电流磁场相匹配。
在提供的方法技术方案中,该将测量到的第一涡电流磁场分解成与该仿真磁体相关的偏移型涡电流磁场和锥度型涡电流磁场的步骤包括使用最小二乘法将该测量到的第一涡电流磁场分解成偏移型涡电流磁场和锥度型涡电流磁场。
本发明提供的方法,系统,工具等技术方案,至少通过特定调节的非零偏移值补偿由于制造偏差引发的涡电流磁场,藉此至少解决了现有技术中受限于物理调节精确度的限制而无法有效去除或者降低涡电流磁场的技术问题,从而可以提高图像的品质,或者降低或者消除由于涡电流磁场而带来的负面影响。
附图说明
通过结合附图对于本发明的实施方式进行描述,可以更好地理解本发明,在附图中:
图1所示为本发明提供的成像系统的一种实施方式的概括模块示意图;
图2所示为本发明提供的梯度线圈组件的一种实施方式的立体示意图;
图3所示为本发明提供的用于支撑内梯度线圈的内支撑件或者用于支撑外梯度线圈的外支撑件的一种实施方式的纵向截面示意图;
图4所示为本发明提供的用于支撑内梯度线圈的内支撑件或者用于支撑外梯度线圈的外支撑件的另一种实施方式的纵向截面示意图;
图5所示为图2所示的梯度线圈组件的一种实施方式的纵向截面示意图;
图6所示为本发明提供的磁探测组件的一种实施方式的示意图;
图7所示为图2所示的梯度线圈组件与仿真磁体组装在一起的一种实施方式的立体示意图;
图8所示为本发明提供的梯度线圈组件产生的与仿真磁体相关的两种涡电流磁场相应曲线的一种实施方式的示意图;
图9所示为本发明提供的梯度线圈组件产生的与真实磁体相关的两种涡电流磁场相应曲线的一种实施方式的示意图;
图10所示为本发明提供的降低或者消除涡电流磁场的方法的一种实施方式的流程图;
图11所示为本发明提供的梯度线圈经过粗调后测量到的第一涡电流磁场曲线图;
图12所示为计算得到的与仿真磁体相关的偏移型涡电流磁场和锥度型涡电流磁场的一种实施方式的曲线图;
图13所示为计算得到的与真实磁体相关的优化偏移型涡电流磁场和锥度型涡电流磁场的曲线图;以及
图14所示为计算得到的与仿真磁体相关的参考涡电流磁场和图2所示的梯度线圈经细调后测量到的第二涡电流磁场。
具体实施方式
本发明揭露的实施方式主要涉及系统,工具和方法,以用于消除或者降低由梯度线圈组件所引发的涡电流磁场。该梯度线圈组件可以包括第一梯度线圈和第二梯度线圈,该第一梯度线圈和该第二梯度线圈在空间上分离设置。更具体而言,在一些实施方式中,该涡电流磁场的消除或者降低可以通过针对性地对由于制造该梯度线圈组件的过程中所产生的引起涡电流磁场的至少一个制造偏差进行补偿来实现。一种能引发涡电流磁场的制造偏差为非理想形成的支撑结构或者支撑件,该支撑结构或者支撑件用于将支撑该第一梯度线圈或者第二梯度线圈,例如,该支撑结构或者支撑件具有锥形的形状。由于支撑结构或者支撑件的制造偏差不可避免,或者在制造动作完成之后很难改变,因此不可避免地引发涡电流磁场。因为第一梯度线圈和第二梯度线圈之间没有很好的物理对齐或者二者之间存在物理偏移时,也会引发涡电流磁场,因此,本发明的一个方面通过特意地或者人为地在第一梯度线圈和第二梯度线圈之间引入特定的非零偏移值,以对由于制造偏差所引发的涡电流磁场进行补偿,使得最终的涡电流磁场减小为零,或者降低到可以满足预设的标准。在一些实施方式中,本发明通过使用仿真磁体,并结合真实磁体的一些影响因素,执行一定的数学计算,并对涡电流磁场进行观察测量,以辅助获得该第一梯度线圈和第二梯度线圈之间的至少一个优化的偏移值。因此,在得到至少一个优化的偏移值之后,该第一梯度线圈和该第二梯度线圈可以通过一定的方式固设在一起,并具有该优化的偏移值。进一步,该梯度线圈组件可以被组装到实际的成像系统中,例如磁共振成像系统中,因而,由该梯度线圈所引发的涡电流磁场可以基本上被消除或者减小到零。
执行本发明提供的技术方案的一个有益效果为通过消除或者降低梯度线圈组件所引发的涡电流磁场,可以使采用该梯度线圈组件的成像系统例如磁共振成像系统可以产生高品质的人体组织的解剖图像。
以下将描述本发明的一个或者多个具体实施方式。首先要指出的是,在这些实施方式的具体描述过程中,为了进行简明扼要的描述,本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是,在任意一种实施方式的实际实施过程中,正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中,为了实现开发者的具体目标,或者为了满足系统相关的或者商业相关的限制,常常会做出各种各样的具体决策,而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外,还可以理解的是,虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的,然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言,在本公开揭露的技术内容的基础上进行的一些设计,制造或者生产等变更只是常规的技术手段,不应当理解为本公开的内容不充分。
除非另作定义,在本说明书和权利要求书中使用的技术术语或者科学术语应当解释成本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书以及权利要求书中使用的“第一”或者“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制,而只是表示存在至少一个。“或者”包括所列举的项目中的任意一者或者全部。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件,并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接,而是可以包括电性的连接,不管是直接的还是间接的。此外,“电路”或者“电路系统”以及“控制器”等可以包括单一组件或者由多个主动元件或者被动元件直接或者间接相连的集合,例如一个或者多个集成电路芯片,以提供所对应描述的功能。
接下来请参阅附图,首先请参阅图1,其所示为本发明提供的成像系统10的一种实施方式的概括模块示意图。该成像系统10可以具体实施为磁共振成像系统,以用于通过非介入方式获得人体组织内部的解剖影像。在其他实施方式中,该成像系统10也可以被用来对非人体组织进行成像,或者也可以被用于其他的光谱分析领域。
在图示的实施方式中,该成像系统10包括主磁体组件12,该主磁体组件12包括主磁体14。为了方便描述本发明,该主磁体14也被称作真实磁体。在一些实施方式中,该主磁体14可以为超导磁体,该超导磁体通过支撑在磁线圈支撑结构或者支撑件的磁线圈形成。在其他实施方式中,该主磁体14也可以为永磁体。该主磁体组件12可以包括低温冷却容器18,该低温冷却容器18环绕该主磁体14设置。该低温冷却容器18通常填充有低温冷却介质,例如液氦或者液氮,以用于将超导线圈冷却到极低的工作温度,从而即便在外界电源断开之后,该超导线圈之中仍然有电流流动,以维持均匀恒定的主磁场。在一些实施方式中,该低温冷却容器18可以由金属材料制成,例如,不锈钢或者铝等材料制成,该不锈钢材料或者铝材料在外加变化电磁场的作用下会在低温冷却容器18壁上或者其中产生涡电流,该涡电流又进一步会对外产生涡电流磁场,例如在主磁场区域内产生非期望的涡电流磁场。在一些实施方式中,一种变化的电磁场为成像系统100中的梯度线圈组件在脉冲电流作用下所产生的边缘磁场或者未经良好屏蔽而泄露出去的磁场。
在图1所示的实施方式中,该主磁体组件12可以包括热辐射屏蔽件16,该热辐射屏蔽件16环绕该低温冷却容器18设置,以用于阻隔或者屏蔽外界环境向低温冷却容器18辐射热量。该热辐射屏蔽件16也由金属材料制成,例如,由铝材料制成,该铝材料在外加变化电磁场的作用下会在热辐射屏蔽件16上或者其中产生涡电流,该涡电流又可以进一步产生涡电流磁场,例如,在主磁场区域内产生非期望的涡电流磁场。在一些实施方式中,该主磁体组件12可以包括真空容器19,该真空容器19环绕该热辐射屏蔽件16设置。该真空容器19也可以由金属材料制成,例如,由不锈钢或者铝材料制成,该不锈钢或者铝材料在外加变化电磁场的作用下会在真空容器19壁上或者其中产生涡电流,该涡电流又可以进一步产生涡电流磁场,例如,在主磁场区域内产生非期望的涡电流磁场。
在图1所示的实施方式中,该成像系统10包括梯度线圈组件120,该梯度线圈组件120放置在由该主磁体14定义的空间内。该梯度线圈组件120被配置成选择性地在一个或者多个轴向上施加一个或者多个梯度磁场,以进行空间编码。举例而言,该梯度线圈组件120可以分别在三个互相垂直的X,Y,Z轴向上施加各自的梯度磁场。该施加的至少一个梯度磁场可以使得由人体激励产生的射频回波信号的具体空间物理位置能够被识别出来,以方便成像。
在图1所示的实施方式中,该成像系统10可以包括控制器30,主磁场控制电路32,梯度磁场控制电路34,存储装置36,显示装置38,发射接收转换开关40,射频发射电路42以及接收电路44。
在正常运作时,待检查的目标或者物体,例如病人(图未示出),或者待成像的仿体(phantom)等,可以被放置在合适的支撑结构上(例如,电机驱动的平台或者其他合适的病床等),并被放置在孔状成像区域46内。该主磁体14沿着该孔状成像区域46产生均匀稳定的主磁场B1。该孔状成像区域46内以及相对应地该病人所处空间内的主磁场B0,由主磁场控制电路32进行控制,该主磁场控制电路32控制提供给主磁体14的电流,该主磁场控制电路32受控制器30控制。该梯度线圈组件120被梯度磁场控制电路34电激励,并且该梯度磁场控制电路34也受控制器30控制,因此可以在相互垂直的X,Y,Z任意一个方向上,在孔状成像区域46内的主磁场B0施加对应的梯度磁场。
该射频发射线圈24可以包括多个线圈,例如,表面共振线圈,其被设置成发射脉冲激励信号,或者还可选地还被设置成检测来自于病人的磁共振回波信号,在其他实施方式中,还可以由单独设置的接收线圈检测来自于病人的磁共振回波信号。该射频发射线圈24以及表面接收线圈(如果存在的话),可以选择性的通过控制该发射接收转换开关40以与该射频发射电路42或者该接收电路44相连接。该射频发射电路42以及该发射接收转换开关40受控制器30的控制,以此可以通过该射频发射电路42产生射频脉冲信号,并选择性地作用到病人的内部组织,以激励病人体内组织中的原子发生磁共振。
病人体内组织中的原子在经过射频脉冲信号的作用后发生磁共振,然后,可以通过控制器30触发发射接收开关40,以将该射频发射电路42与射频发射线圈24断开,以检测病人体内组织中的原子经激励而发射的磁共振回波信号。该检测到的磁共振回波信号被接收电路44接收,并被传送给控制器30,该控制器30然后对该接收到的磁共振回波信号进行处理,并以一定的格式存储在存储装置36中。该控制器30可以包括一个或者多个处理器48,该一个或者多个处理器48控制该磁共振回波信号的处理,以产生代表病人内部组织图像的信号。该处理的代表病人内部组织图像的信号被传送给显示装置48,以提供图像的视觉显示。
图2所示为本发明提供的在图1中所示的梯度线圈组件120的一种实施方式的立体示意图。在图示的实施方式中,该梯度线圈组件120包括第一梯度线圈128和第二梯度线圈132。该第一梯度线圈128和该第二梯度线圈132在空间上以分离方式设置,使得该第一梯度线圈128被放置在该第二梯度线圈132之内。由于此内外设置关系,在以下的描述中,该第一梯度线圈128也可以被称作内梯度线圈,该第二梯度线圈132也被称作外梯度线圈。并且,由于引入这样一个第二或者外梯度线圈132的目的是为了消除或者降低由第一或者内梯度线圈128所产生的边缘磁场,该第二梯度线圈132也可以被称作屏蔽梯度线圈。该内梯度线圈128以任何已知的方式与内支撑结构或者支撑件设置在一起。例如,在一种实施方式中,该内梯度线圈128可以被绕设在圆柱体形的内支撑件的外表面形成的一个或者多个沟槽中(图未示出)。在一些实施方式中,该内梯度线圈128可以为Z轴梯度线圈,该外梯度线圈可以为Z轴屏蔽线圈。在其他实施方式中,该内梯度线圈128也可以为X轴梯度线圈,该外梯度线圈可以为X轴屏蔽线圈。还在其他实施方式中,该内梯度线圈128也可以为Y轴梯度线圈,该外梯度线圈也可以为Y轴屏蔽线圈。进一步,在一些实施方式中,也可以将X轴内梯度线圈,Y轴内梯度线圈,Z轴内梯度线圈与内支撑结构或者支撑件一起设置,以形成内梯度线圈单元;并且,也可以将X轴外梯度线圈,Y轴外梯度线圈,Z轴外梯度线圈与外支撑结构或者支撑件一起设置,以形成外梯度线圈单元。
在一些实施方式中,该内梯度线圈128和该外梯度线圈132以串联的方式电性连接,从而该内梯度线圈128和该外梯度线圈132可以通过相同的电流,例如脉冲电流进行驱动。进一步,如图2所示,在图示的实施方式中,该绕设在外支撑件124的外梯度线圈132相对绕设在内支撑件122的内梯度线圈128而言,来得较为松散,也即绕设密度较低或者线圈匝数较少。通过这样的绕设方式可以使得内梯度线圈128在梯度线圈组件120之外的区域146处所产生的第一边缘磁场尽可能被由外梯度线圈132产生的第二边缘磁场所抵消。然而,当该内梯度线圈128和外梯度线圈132之间存在物理偏移时,会导致该两个梯度线圈所产生的边缘磁场之间的抵消效果变差。因此,未抵消的边缘磁场会对外发生泄露,并且该泄露的边缘磁场在与环绕该梯度线圈组件120的金属结构相互作用时,会在金属结构处产生涡电流,该涡电流转而会在主磁场区域内产生非期望的涡电流磁场。如果不消除或者降低该涡电流磁场,则会降低成像的品质。
如上文在背景技术部分所描述,针对此非期望的涡电流磁场问题,至少一些已知的解决方案是在制造该梯度线圈组件120的过程中,使内梯度线圈128和外梯度线圈132之间具有较好的对准关系。然而,观察发现即便在内梯度线圈128和外梯度线圈132被精确对齐到具有零偏差时,主磁场区域内仍然存在涡电流磁场问题,由于真实磁体复杂的电磁环境,使得该涡电流磁场较难得到妥善的解决。本发明的发明人经研究发现,除了由于内梯度线圈和外梯度线圈之间的物理偏移会造成涡电流磁场之外,在制造梯度线圈组件120的过程中存在的制造偏差也会对最终的涡电流磁场作贡献。一种发现的制造偏差为非理想形成的支撑结构或者支撑件,该支撑结构或者支撑件用于将支撑该内梯度线圈128或者外梯度线圈132,关于该制造偏差的具体细节将在下文进行讨论。
图3所示为本发明提供的用于支撑内梯度线圈128的内支撑件122或者用于支撑外梯度线圈132的外支撑件124的一种实施方式的纵向截面示意图。在一些实施方式中,在制造该内支撑件122或者该外支撑件124的过程中,通常期望制造空心的圆柱体来承载梯度线圈,并且该空心圆柱体应当具有完美的形状,例如圆柱形的壁,也即,该空心圆柱体的壁应当从该内支撑件122或者外支撑件124的第一端143到第二端145之间具有恒定的半径。如图3所示,实际制造出来的该空心圆柱体的第一端143具有第一直径D1,第二端145具有第二直径D2。在图3所示的实施方式中,该第一直径D1大于该第二直径D2。对于定义在第一端143和第二段145之间的中间部分而言,该空心圆柱体的直径以线性的方式逐渐从第一直径D1减小到第二直径D2,从而形成一个锥形形状的壁。在其他实施方式中,该空心圆柱体的直径以可以通过非线性的方式从第一直径D1减小到第二直径D2。举例而言,如图4所示,该空心圆柱体的外表面具有波浪形状。在一些实施方式中,该锥形的内支撑件122和该外支撑件124可以被称作锥形制造偏差。可以理解的是,当该内梯度线圈128与该具有锥形制造偏差的内支撑件122设置在一起时,或者该外梯度线圈132与该具有锥形制造偏差的外支撑件124设置在一起时,施加脉冲电流至该梯度线圈组件120时会在成像区域或者主磁场内产生锥度型涡电流磁场。
在一种实施方式中,可以特意地或者人为地使内梯度线圈128和外梯度线圈132之间保持不对齐,或者使该内外梯度线圈128,132之间具有至少一个非零的物理偏移,从而可以对该锥度涡电流磁场进行补偿或者抵消。关于该至少一个非零物理偏移的优化数值可以通过在仿真磁体上观察涡电流量磁场的响应来获得,关于其具体细节将在下文详细讨论。在此所谓的“偏移”或者“不对齐”是指内梯度线圈和外梯度线圈之间处于非对齐的关系,或者更具体而言,内梯度线圈和外梯度线圈至少在一个轴向上存在物理偏移。在一个特定的实施方式中,该至少一个优化的偏移值可以包括内梯度线圈128和外梯度线圈132在Z轴方向上的第一偏移。在图示的实施方式中,该Z轴方向的指向基本与主磁体14产生的主磁场的方向平行。在其他实施方式中,进一步地或者可选地,该至少一个优化的偏移值可以包括内梯度线圈128和外梯度线圈132在Y轴方向上的第二偏移。还在其他实施方式中,进一步地或者可选地,该至少一个优化的偏移值可以包括内梯度线圈128和外梯度线圈132在X轴方向上的第三偏移。
图5所示为图2所示的梯度线圈组件120的一种实施方式的纵向截面示意图。图5示出了执行本发明提出的发明构思,通过调整内梯度线圈128和外梯度线圈132之间物理位置关系,来解决由制造偏差带来的锥度型涡电流磁场问题。更具体而言,在一种实施方式中,可以通过特意地或者人为地在内梯度线圈128和外梯度线圈132之间引入一个非零的偏移值。在内梯度线圈128和外梯度线圈132之间的非零偏移值的确切数值或者优化数值可以至少通过如下所述的两步法得到。在第一步骤下,可以对该内梯度线圈128和外梯度线圈132执行粗调,以使得该内梯度线圈128定义在O-XZ平面内的第一对称轴144相对该外梯度线圈132定义在O-XZ平面内的第二对称轴142具有第一偏移值(或者也可以称为粗调偏移值)。在第二步骤下,可以对该内梯度线圈128和该外梯度线圈132执行细调节,以使得该内梯度线圈128定义在O-XZ平面内的第一对称轴144相对该外梯度线圈132定义在O-XZ平面内的第二对称轴142具有第二偏移值(或者也可以称为细调偏移值)。在具体实施时,执行细调的该第二步骤可以执行多次,直至该内梯度线圈128和外梯度线圈132之间的第二偏移值达到优化的数值。
图6所示为图2所示的梯度线圈组件120与仿真磁体200组装在一起的一种实施方式的立体示意图。基本而言,该仿真磁体200用于模拟如上文结合图1所描述的真实磁体14。在一种实施方式中,该仿真磁体200可以为一个中空的圆柱体,该圆柱体可以由铝材料制成,或者其他合适的材料制成。该圆柱体形的仿真磁体200与该承载内梯度线圈128的内支撑件122以及承载外梯度线圈132的外支撑件124以同心方式设置。如上所述的两步法调节方法,也即针对内梯度线圈128和外梯度线圈132实施的粗调节和细调节可以在仿真磁体200上执行,直至在仿真磁体200上确定出适合真实磁体14的非零的优化偏移值。在一些实施方式中,为了去除或者降低涡电流磁场沿着主磁场方向的分量,这里提及的粗调和细调步骤可以在Z轴方向上进行,从而获得内梯度线圈128和外梯度线圈132在Z轴方向上的优化偏移值。在其他实施方式中,为了去除或者降低涡电流磁场的其他分量,这里提及的粗调和细调步骤也可以在其他轴向上进行,例如,可以沿着X轴和/或Y轴方向进行,以获得内梯度线圈128和外梯度线圈132在X轴方向上的优化偏移值,和/或内梯度线圈128和外梯度线圈132在Y轴方向上的优化偏移值。
图7所示为本发明提供的用于探测涡电流磁场的磁探测组件150的一种实施方式的示意图。在一种实施方式中,该磁探测组件150可以包括多个磁探测元件,该多个磁探测元件被配置成测量在成像区域内部所产生的涡电流磁场。因为在成像区域内部产生的涡电流磁场为矢量,该磁探测组件150可以被配置成测量该矢量涡电流磁场的至少一个分量。在一种实施方式中,该磁探测组件150可以包括八个磁探测元件152、154、156、158、162、164、166、168,该八个磁探测元件被分别放置在立方体的八个顶点位置处。特别地,在一些实施方式中,磁探测元件156、158以这样的方式进行设置,以使得该两个磁探测元件156、158在OZ轴向上位于物理中心O的两边,通过这样的设置方式,可以将第一磁探测元件156所测量到的第一涡电流磁场与第二磁探测元件158测量到的第二涡电流磁场进行取平均运算,以获得在OZ轴方向的平均涡电流磁场。类似地,磁探测元件152、156也应当以一定的方式进行设置,以使得该两个磁探测元件152、156在OY轴向上位于物理中心O的两侧,通过这样的设置方式,可以将这个磁探测元件152、156测量到的涡电流磁场进行取平均运算,以获得在OY轴方向的平均涡电流磁场。同样类似地,磁探测元件152、162也应当以一定的方式进行设置,以使得该两个磁探测元件152、162测量到的涡电流磁场进行取平均运算,以获得在OX轴方向的平均涡电流磁场。
在其他实施方式中,该磁探测组件150也可以包括较少数量的或者较多数量的如图7所示的磁探测元件。举例而言,在一种实施方式中,当仅需对由Z轴梯度线圈所产生的B0涡电流磁场进行消除或者降低时,该磁探测组件150可以仅包括两个磁探测元件,例如,如图7所示的两个磁探测元件156、158,以用于测量Z轴涡电流磁场B0的数值大小。类似地,当仅需对由X轴梯度线圈所产生的B0涡电流磁场进行消除或者降低时,该磁探测组件150可以仅包括两个磁探测元件,例如,如图7所示的两个磁探测元件156、166,以用于测量X轴涡电流磁场B0的数值大小。同样类似地,当仅需对由Y轴梯度线圈所产生的B0涡电流磁场进行消除或者降低时,该磁探测组件150可以仅包括两个磁探测元件,例如,如图7所示的两个磁探测元件152、156,以用于测量Y轴涡电流磁场B0的数值大小。
图8所示为本发明提供的梯度线圈组件120产生的与仿真磁体相关的两种涡电流磁场相应曲线的一种实施方式的示意图。如图8所示,第一曲线212代表在仿真磁体200上产生的偏移型涡电流磁场随时间变化的曲线图。第二曲线214代表在仿真磁体200上产生的锥度型涡电流磁场随时间变化的曲线图。更具体而言,该偏移型涡电流磁场曲线212是在内梯度线圈128和外梯度线圈132之间被设置成具有1毫米的物理偏移时产生的。该锥度型涡电流磁场曲线214是在内支撑件122具有1毫米的锥度值时产生。在此所述的“锥度值”是指如图3所示的内支撑件122的第一直径D1和第二直径D2之间的差值。从这两个曲线图212和214可以看出,在仿真磁体200上,1毫米的锥度值偏差相对1毫米的偏移值产生较强的涡电流磁场,并且,该偏移型涡电流磁场212和锥度型涡电流磁场214均逐渐衰减到零。
图9所示为本发明提供的梯度线圈组件120产生的与真实磁体14相关的两种涡电流磁场响应曲线的一种实施方式的示意图。如图9所示,第三曲线216代表在真实磁体14上产生的偏移型涡电流磁场随时间变化的响应曲线。第四曲线218代表在真实磁体14上产生的锥度型涡电流磁场随时间变化的响应曲线。通过将图8和图9进行比较可知,对于相同的偏移值而言(例如1毫米的偏移值),在真实磁体14上产生的偏移型涡电流磁场小于在仿真磁体200上产生的涡电流磁场。而且,对于相同的锥度值而言,在真实磁体14上产生的锥度型涡电流磁场小于在仿真磁体200上产生的锥度型涡电流磁场。由于仿真磁体200和真实磁体14存在着不同的涡电流磁场响应,因此,真实磁体相关的各种参数,例如,热辐射屏蔽件的导电率以及真实磁体中存在的其他线圈参数(例如主线圈的参数)需要进行考虑,对获得内梯度线圈128和外梯度线圈132之间的优化偏移值。
图10所示为本发明提供的降低涡电流磁场的方法5000的一种实施方式的流程图。该方法5000的至少一部分步骤可以编程为程序指令或者计算机软件,并保存在可以被电脑或者处理器读取的存储介质上。当该程序指令被电脑或者处理器执行时,可以实现至少部分如流程图方法5000所示的各个步骤。可以理解,电脑可读的介质可以包括易失性的和非易失性的,以任何方法或者技术实现的可移动的以及非可移动的介质。更具体言之,电脑可读的介质包括但不限于随机访问存储器,只读存储器,电可擦只读存储器,闪存存储器,或者其他技术的存储器,光盘只读存储器,数字化光盘存储器,或者其他形式的光学存储器,磁带盒,磁带,磁碟,或者其他形式的磁性存储器,以及任何其他形式的可以被用来存储能被指令执行系统访问的预定信息的存储介质。
在一种实施方式中,该方法5000可以从步骤5002开始执行。在步骤5002中,对内梯度线圈和外梯度线圈进行粗调。更具体而言,在一种实施方式中,如图5和图7所示,该内梯度线圈128和外梯度线圈132在仿真磁体200上进行调节,以使得外梯度线圈132在O-XZ平面内定义的第一对称轴144相对内梯度线圈128在O-XZ平面内定义的第二对称轴142具有第一偏移值。在其他实施方式中,也可以在其他轴向上对内梯度线圈和外梯度线圈进行物理位置关系的粗调节。举例而言,可以沿着Y轴方向对内梯度线圈128和外梯度线圈132进行粗调节,也可以沿着X轴方向对内梯度线圈128和外梯度线圈132进行粗调节。
在步骤5004中,在执行完步骤5002所示的粗调节动作之后,可以在仿真磁体上测量第一涡电流磁场响应曲线。在一种实施方式中,该第一涡电流磁场包括Z轴B0涡电流磁场,也即由Z轴梯度线圈产生的与主磁场方向平行的涡电流磁场分量。该Z轴B0涡电流磁场可以通过对内梯度线圈128和外梯度线圈132施加脉冲电流来产生。该Z轴B0涡电流磁场的响应曲线可以通过对由图7所示的磁探测组件150测量到信号进行处理而得到。该磁探测组件150可以放置在由内梯度线圈128定义的区域内,以测量B0涡电流磁场的数值强度。举例而言,可以将第一组磁探测元件152、156、162、166所测量到的第一涡电流磁场与第二组磁探测元件154、158、164、168测量到的第二涡电流磁场进行取平均运算,以获得在OZ轴方向的平均涡电流磁场。关于该Z轴B0涡电流磁场响应曲线的一个示意性的例子可以如图11中的曲线172所示。
在步骤5006中,该方法5000继续执行,以计算或者将测量到的第一涡电流磁场分解成偏移型涡电流磁场和锥度型涡电流磁场。图12示出了计算得到的与仿真磁体200相关的偏移型涡电流磁场响应曲线174和锥度型涡电流磁场响应曲线176。更具体而言,在一种实施方式中,可以采用最小二乘法将图11所示的测量到的Z轴B0涡电流磁场响应曲线172分解成偏移型涡电流磁场响应曲线174以及锥度型涡电流磁场响应曲线176。在其他实施方式中,也可以使用其他合适的方法对测量到的Z轴B0涡电流磁场进行分解,以得到对应的偏移型涡电流磁场以及锥度型涡电流磁场。该分解得到的偏移型涡电流磁场174对应该内梯度线圈172和外梯度线圈174经过粗调节所具有的第一偏移值,或者更具体而言,在一种实施方式中,对应Z轴方向的第一偏移值,因此,通过该分解得到的偏移型涡电流磁场响应曲线174可以确定第一偏移值。该分解得到的锥度型涡电流磁场176对应该内支撑件122或者外支撑件124的锥度值,因此,通过该锥度型涡电流磁场响应曲线176可以确定该锥度值。
在步骤5008中,该方法5000继续执行,以计算与真实磁体相关的优化的偏移型涡电流磁场,该优化的偏移型涡电流磁场对应该内梯度线圈和外梯度线圈之间的第二偏移值或者优化偏移值。更具体而言,该优化的偏移型涡电流磁场可以根据如上计算得到的与仿真磁体100相关的偏移型涡电流磁场(也即,该内梯度线圈128和外梯度线圈132之间的第一偏移值)和锥度型涡电流磁场(也即,该内支撑件122或者外支撑件124的锥度值),以及各种与真实磁体14相关的参数,包括热辐射屏蔽件的电导率,真空容器壁的电导率,低温冷却容器壁的电导率,内梯度线圈128和外梯度线圈的物理尺寸参数,以及主线圈的物理尺寸参数等来获得。特别地,在此计算得到的优化的涡电流磁场必须尽量使得在真实磁体14中产生的锥度型涡电流磁场得到抵消。进一步,从该计算得到的优化的偏移型涡电流磁场可以确定与真实磁体14相关的第二偏移值或者优化偏移值。图13所示为计算得到的与真实磁体相关的优化偏移型涡电流磁场178和锥度型涡电流磁场182的曲线图。当内梯度线圈128和外梯度线圈132被调节成具有该获得的第二偏移值或者优化偏移值时,该偏移型涡电流磁场178基本和锥度型涡电流磁场182相抵消,因此,可以将该梯度线圈组件120所引发的涡电流磁场的负面作用消除或者降低,例如,如图9所示,大约5毫米的偏移值可以抵消1毫米的锥度值所引发的涡电流磁场。
在步骤5012中,该方法5000继续执行,以计算与仿真磁体相关的参考涡电流磁场。在一种实施方式中,该参考涡电流磁场为Z轴参考B0涡电流磁场,关于该Z轴参考B0涡电流磁场的一种形式如图14中的曲线184所示。与仿真磁体200相关的Z轴参考B0涡电流磁场184可以通过将具有第二偏移值的偏移型涡电流磁场与如图12所示的锥度型涡电流磁场176相结合得到。
在步骤5014中,该方法5000继续执行,以对内梯度线圈和外梯度线圈之间的物理位置关系进行细调节。特别地,在此执行的细调步骤的目的是使得内梯度线圈128和外梯度线圈132之间具有第二偏移值或者优化的偏移值。在一种实施方式中,在此执行的细调可以沿着Z轴方向进行,以降低或者消除梯度线圈组件120产生的Z轴B0涡电流磁场。在其他实施方式中,自此执行的细调步骤也可以沿着其他的轴向进行,例如沿着Y轴方向和/或X轴方向进行,以降低或者消除梯度线圈组件120产生的其他涡电流磁场分量。
在步骤5016中,为了验证该内梯度线圈和外梯度线圈是否被调节到该第二偏移值或者优化的偏移值,该方法5000继续执行,以测量与仿真磁体相关的第二涡电流磁场。类似地,该第二涡电流磁场可以通过向内梯度线圈128和外梯度线圈132作用脉冲电流来产生。同样类似地,该第二涡电流磁场的响应曲线可以通过对由图7所示的磁探测组件150所测量到的信号进行处理而得到。在具体的实施方式中,这里提及的第二涡电流磁场可以为Z轴B0涡电流磁场,或者涡电流磁场的其他分量。
在步骤5018中,该方法5000继续执行,以判定该测量到的与仿真磁体相关的第二涡电流磁场是否与上文提及的参考涡电流磁场相匹配。更具体而言,在一种实施方式中,判定测量到的第二Z轴B0涡电流磁场是否与Z轴参考B0涡电流磁场相匹配。如果判定结果为真,则流程转向步骤5022执行,关于该步骤的细节将在下文描述;如果判定结构为假,则流程返回步骤5014执行,以进一步对内梯度线圈122和外梯度线圈124之间的物理位置关系进行调节,以使得该内梯度线圈128和外梯度线圈132达到该第二偏移值或者优化偏移值。
在步骤5022中,该方法5000继续执行,以在该测量到的第二Z轴B0涡电流磁场与Z轴参考B0涡电流磁场相匹配时,将该内梯度线圈128和外梯度线圈132固定在一起。该内梯度线圈128和外梯度线圈132可以通过任何已知的手段固定在一起。例如,在一种实施方式中,可以使用可以固化的材料,例如环氧树脂126(如图2和图6所示),以将内梯度线圈128和外梯度线圈132固定在一起。由于该内梯度线圈128和外梯度线圈132被设置成具有至少一个优化偏移值,至少可以该梯度线圈组件120所引发的B0涡电流磁场可以基本减小到零,从而,采用该梯度线圈组件120的磁共振成像系统10可以获得高品质的图像,或者由涡电流磁场所带来的负面作用可以被避免。
虽然结合特定的实施方式对本发明进行了说明,但本领域的技术人员可以理解,对本发明可以作出许多修改和变型。因此,要认识到,权利要求书的意图在于涵盖在本发明真正构思和范围内的所有这些修改和变型。
Claims (15)
1.一种梯度线圈调整方法,其特征在于:该方法至少包括如下步骤:
测量与仿真磁体相关的至少在X轴、Y轴和Z轴之一方向上的第一涡电流磁场,该第一涡电流磁场根据作用到第一梯度线圈和第二梯度线圈的脉冲电流而产生,该第一梯度线圈和该第二梯度线圈被设置成具有第一偏移值,该第一梯度线圈被第一支撑件支撑,该第二梯度线圈被第二支撑件支撑,该第一支撑件和该第二支撑件定义至少一个制造偏差;
将测量到的第一涡电流磁场分解成与该仿真磁体相关的偏移型涡电流磁场和制造偏差型涡电流磁场,该偏移型涡电流磁场与该第一梯度线圈和该第二梯度线圈之间的该第一偏移值相对应,该制造偏差型涡电流磁场与该第一支撑件和该第二支撑件所定义的该至少一个制造偏差相对应;
至少根据分解得到的该偏移型涡电流磁场、该制造偏差型涡电流磁场以及与真实磁体相关的多个参数计算与该真实磁体相关的优化的偏移型涡电流磁场,且该优化的偏移型涡电流磁场与该第一梯度线圈和该第二梯度线圈的第二偏移值相对应,以及
在该仿真磁体上以一定的方式将该第一梯度线圈和该第二梯度线圈调整成具有该第二偏移值。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于:该将该第一梯度线圈和该第二梯度线圈调整成具有该第二偏移值的步骤包括:
至少根据该第二偏移值和该至少一个制造偏差计算与仿真磁体相关的参考涡电流磁场;
测量与该仿真磁体相关的第二涡电流磁场,该第二涡电流磁场根据作用到该第一梯度线圈和第二梯度线圈的脉冲电流而产生;以及
判断该测量到的第二涡电流磁场是否与该计算的参考涡电流磁场相匹配。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于:该方法还包括如下步骤:在判断出该测量到的第二涡电流磁场与该计算的参考涡电流磁场相匹配时,在该第一梯度线圈和该第二梯度线圈之间引入可固化的物质,使该第一梯度线圈和该第二梯度线圈固定在一起。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于:该测量第一涡电流磁场的步骤包括测量该第一涡电流磁场的分量,其中该第一涡电流磁场的分量的方向与由主磁体产生的主磁场的方向一致。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于:该制造偏差包括锥度型制造偏差,该将测量到的第一涡电流磁场分解成与该仿真磁体相关的偏移型涡电流磁场和制造偏差型涡电流磁场的步骤包括使用最小二乘法将该测量到的第一涡电流磁场分解成偏移型涡电流磁场和锥度型涡电流磁场。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于:该第二偏移值为非零值,该第一梯度线圈和该第二梯度线圈通过该非零的第二偏移值在产生至少一个梯度磁场的区域内产生基本为零的涡电流磁场。
7.如权利要求1所述的方法,其特征在于:该第一梯度线圈为Z轴梯度线圈,该第二梯度线圈为Z轴屏蔽梯度线圈。
8.一种降低涡电流磁场的系统,其特征在于:该系统包括主磁体,第一梯度线圈以及第二梯度线圈;该主磁体用于产生主磁场,该第一梯度线圈与第一支撑件相关联设置,该第一梯度线圈被设置在该主磁体之内,该第一梯度线圈被配置成作用至少一个梯度磁场在该主磁场上,以进行空间编码;该第二梯度线圈与第二支撑件相关联设置,该第二梯度线圈也被设置在该主磁体之内,该第二梯度线圈被配置成抵消该第一梯度线圈产生的边缘磁场,以使得在该主磁场内所产生的涡电流磁场最小化;其中,该第一梯度线圈和该第二梯度线圈中的任一者被特意地进行调节,以使得该第一梯度线圈和该第二梯度线圈之间具有非零的偏移值,该非零的偏移值补偿至少一个制造偏差所引起的涡电流磁场。
9.如权利要求8所述的系统,其特征在于:该至少一个制造偏差包括锥度型偏差。
10.如权利要求8所述的系统,其特征在于:该系统包括仿真磁体,第一磁探测元件和第二磁探测元件;该仿真磁体被配置成收容该第一梯度线圈和该第二梯度线圈;该第一磁探测元件和该第二磁探测元件设置于由该第一梯度线圈定义的空间区域内,该第一磁探测元件和该第二磁探测元件被配置成测量与该仿真磁体相关的第一涡电流磁场,该第一涡电流磁场根据作用到该第一梯度线圈和该第二梯度线圈的第一脉冲电流而产生,并且在作用该第一脉冲电流之前,该第一梯度线圈和该第二梯度线圈之间进行物理位置的粗调节,该第一磁探测元件和该第二磁探测元件还被配置成测量与该仿真磁体相关的第二涡电流磁场,该第二涡电流磁场根据作用到该第一梯度线圈和该第二梯度线圈的第二脉冲电流而产生,并且在作用该第二脉冲电流之前,该第一梯度线圈和该第二梯度线圈之间进行物理位置的细调节。
11.如权利要求8所述的系统,其特征在于:该第一梯度线圈为Z轴梯度线圈,该第二梯度线圈为Z轴屏蔽梯度线圈。
12.一种降低涡电流磁场的工具,该工具用于调整由内支撑件支撑的内梯度线圈和由外支撑件支撑的外梯度线圈之间的物理位置关系,其特征在于:该工具包括仿真磁体,至少第一磁探测元件和第二磁探测元件;该仿真磁体用于将该内梯度线圈和该外梯度线圈收容于其内,该第一磁探测元件和该第二磁探测元件被设置于该内梯度线圈内部空间内,该第一磁探测元件和该第二磁探测元件被配置成用于测量该内梯度线圈和该外梯度线圈在脉冲电流作用下所引发的涡电流磁场,以至少通过测量到的涡电流磁场获得与真实磁体相关的优化的涡电流磁场,该优化的涡电流磁场对应该内梯度线圈和该外梯度线圈之间的优化偏移值,该优化偏移值具有非零的数值以补偿由于制造该内支撑件和该外支撑件所产生的引发涡电流磁场的制造偏差。
13.一种降低涡电流磁场的方法,该方法用于计算内梯度线圈和外梯度线圈之间至少在一个轴向上的优化偏移数值,该方法至少包括如下步骤:
接收测量到的与仿真磁体相关的至少在X轴、Y轴、Z轴之一方向上的第一涡电流磁场,该第一涡电流磁场根据作用到第一梯度线圈和第二梯度线圈的第一脉冲电流而产生,该内梯度线圈和该外梯度线圈被设置成具有第一偏移值,该内梯度线圈被内支撑件支撑,该外梯度线圈被外支撑件支撑,该内支撑件和该外支撑件定义至少一个锥度值;
将该接收到的第一涡电流磁场分解成与该仿真磁体相关的偏移型涡电流磁场和锥度型涡电流磁场,该偏移型涡电流磁场与该内梯度线圈和该外梯度线圈之间的该第一偏移值相对应,该锥度型涡电流磁场与该内支撑件和该外支撑件所定义的该至少一个锥度值相对应;
至少根据分解得到的该偏移型涡电流磁场、该锥度型涡电流磁场以及与真实磁体相关的多个参数获得与真实磁体相关的优化的涡电流磁场,该优化的涡电流磁场对应该内梯度线圈和该外梯度线圈的第二偏移值,该第二偏移值使得该内梯度线圈和该外梯度线圈引发的涡电流磁场最小化。
14.如权利要求13所述的方法,其特征在于:该方法还包括:将该内梯度线圈和该外梯度线圈调整成具有该第二偏移值的步骤,其包括:
至少根据该第二偏移值和该至少一个锥度值计算与该仿真磁体相关的参考涡电流磁场;
测量与该仿真磁体相关的第二涡电流磁场,该第二涡电流磁场根据作用到该内梯度线圈和外梯度线圈的第二脉冲电流而产生;以及
判断该测量到的第二涡电流磁场是否与该计算的参考涡电流磁场相匹配。
15.如权利要求13所述的方法,其特征在于:该将测量到的第一涡电流磁场分解成与该仿真磁体相关的偏移型涡电流磁场和锥度型涡电流磁场的步骤包括使用最小二乘法将该测量到的第一涡电流磁场分解成偏移型涡电流磁场和锥度型涡电流磁场。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201210506594.4A CN103852740B (zh) | 2012-11-30 | 2012-11-30 | 降低涡电流磁场的系统和方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201210506594.4A CN103852740B (zh) | 2012-11-30 | 2012-11-30 | 降低涡电流磁场的系统和方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103852740A CN103852740A (zh) | 2014-06-11 |
CN103852740B true CN103852740B (zh) | 2016-12-07 |
Family
ID=50860629
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201210506594.4A Expired - Fee Related CN103852740B (zh) | 2012-11-30 | 2012-11-30 | 降低涡电流磁场的系统和方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN103852740B (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
MX2017002939A (es) | 2014-09-05 | 2017-12-07 | Hyperfine Res Inc | Configuracion automatica de un sistema de formacion de imagenes por resonancia magnetica de campo bajo. |
CN110824397B (zh) * | 2016-12-26 | 2020-09-08 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种用于磁共振成像系统的非缠绕形式梯度线圈的设计方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4733189A (en) * | 1986-06-03 | 1988-03-22 | Massachusetts Institute Of Technology | Magnetic resonance imaging systems |
CN1427267A (zh) * | 2001-12-21 | 2003-07-02 | 中国科学院电工研究所 | 磁共振成像的方法和装置 |
GB2404027A (en) * | 2003-05-15 | 2005-01-19 | Ge Med Sys Global Tech Co Llc | gradient compensation in magnetic resonance imaging |
CN1742674A (zh) * | 2005-09-20 | 2006-03-08 | 华东师范大学 | 一种磁共振成像系统中减小梯度线圈涡流的方法 |
CN101191829A (zh) * | 2006-11-29 | 2008-06-04 | 北京万东医疗装备股份有限公司 | 平面有源屏蔽梯度线圈的制作方法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005029111A1 (en) * | 2003-09-19 | 2005-03-31 | Multi-Dimension Technology, Llc | Cylindrical bi-planar gradient coil for mri |
WO2005052624A1 (en) * | 2003-11-25 | 2005-06-09 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Actively shielded gradient coil system comprising additional eddy current shield system |
-
2012
- 2012-11-30 CN CN201210506594.4A patent/CN103852740B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4733189A (en) * | 1986-06-03 | 1988-03-22 | Massachusetts Institute Of Technology | Magnetic resonance imaging systems |
CN1427267A (zh) * | 2001-12-21 | 2003-07-02 | 中国科学院电工研究所 | 磁共振成像的方法和装置 |
GB2404027A (en) * | 2003-05-15 | 2005-01-19 | Ge Med Sys Global Tech Co Llc | gradient compensation in magnetic resonance imaging |
CN1742674A (zh) * | 2005-09-20 | 2006-03-08 | 华东师范大学 | 一种磁共振成像系统中减小梯度线圈涡流的方法 |
CN101191829A (zh) * | 2006-11-29 | 2008-06-04 | 北京万东医疗装备股份有限公司 | 平面有源屏蔽梯度线圈的制作方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103852740A (zh) | 2014-06-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10718846B2 (en) | Method and system for measuring and calibrating imaging magnetic field in magnetic resonance apparatus | |
US10393829B2 (en) | Method and device for position determination in a magnetic resonance tomography unit | |
JP6481037B2 (ja) | 電磁コイルの構築及び動作のためのシステム及び方法 | |
US5614827A (en) | Method and apparatus for shimming a magnet system of a nuclear magnetic resonance tomography system | |
JP5184049B2 (ja) | 磁気共鳴検査装置及び高周波パルス波形算出方法 | |
Seifert et al. | Patient safety concept for multichannel transmit coils | |
US9720066B2 (en) | Magnetic resonance imaging apparatus and control method thereof | |
KR101685253B1 (ko) | 금속 물체를 포함하는 목표 영역의 자기 공명 데이터를 획득하기 위한 방법, 및 자기 공명 장치 | |
US7123014B2 (en) | Magnetic gradient field projection | |
CA3133107A1 (en) | Systems and methods for volumetric acquisition in a single-sided mri system | |
US10261148B2 (en) | Magnetic resonance imaging apparatus and manufacturing method thereof | |
US11733330B2 (en) | Magnetic resonance tomography scanner and method for operating with dynamic B0 compensation | |
US6933723B2 (en) | Coil system for an MR apparatus and an MR apparatus provided with such a coil system | |
US9086446B2 (en) | Method and system for B1 field mapping in magnetic resonance imaging | |
JP2017536920A (ja) | 電磁コイルの構築のためのシステム及び方法 | |
JP2017536920A5 (zh) | ||
CN111693912B (zh) | 利用磁共振断层成像设备和场照相机测量磁场分布的方法 | |
Sica et al. | Toward whole‐cortex enhancement with an ultrahigh dielectric constant helmet at 3T | |
EP3828580B1 (en) | Method and system for compensating stray magnetic fields in a magnetic resonance imaging system with multiple examination areas | |
CN103852740B (zh) | 降低涡电流磁场的系统和方法 | |
KR101627706B1 (ko) | 자기 공명 기법에서 측정 볼륨 내의 검사 대상의 대상-특정 b1 분포를 결정하는 방법, 자기 공명 시스템, 및 컴퓨터 판독가능한 기록 매체 | |
US6717409B2 (en) | Method for calculating conductor paths in a switched gradient coil system, and magnetic resonance tomography apparatus employing such a switched gradient coil system | |
Fisher et al. | Design and evaluation of a transverse gradient set for magnetic resonance imaging of the human brain | |
US9594137B2 (en) | Controlling magnetic resonance systems | |
US20240036132A1 (en) | Generic and Dynamic Excitation Pulse for B0 Compensation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20161207 |