CN104215923A - 用于运行移动式磁共振成像系统的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于运行移动式磁共振成像系统(1)的方法，该移动式磁共振成像系统(1)具有产生磁场的磁铁(8)和/或线圈和包围磁铁(8)和/或线圈的屏蔽装置(14)，该方法在特别小的位置需求时通过技术上简单的器件能够实现检查最佳的图像质量。为此，借助温度测量系统(16)在屏蔽装置(14)的多个位置处测量温度，其中，温度测量系统(16)的测量数据发送到补偿系统(20)上并且其中，借助补偿系统(20)补偿温度差对磁场均匀性的影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于运行移动式磁共振成像系统的方法，该移动式磁共振成像系统具有产生磁场的磁铁和/或线圈和包围磁铁和/或线圈的屏蔽装置。本发明还涉及这一种移动式磁共振成像系统。
背景技术
通过磁共振成像(MRT)，可以产生人体(或动物体)的剖面图像，该剖面图像允许器官和许多器官病变的评估。它基于(在磁共振成像)(MRT)系统中产生的非常强的磁场以及在无线电频率范围内磁化的交变磁场，以确定的原子核(大多数情况下氢原子核/质子)在身体里谐振激励，由此在接收电路中感应电信号。
MRT系统一般安装为固定的。但也存在这种可能性，移动式MRT系统例如安装在卡车的挂车上，因此该系统可以用在各使用地。这种移动式MRT系统需要磁化的铁质的散射场的屏蔽装置。通过挂车中有限的场地情况，屏蔽装置在结构上受限地平面地在垂直壁内延伸一般约30qm并且在MRT系统的磁铁上更密并且壁在固定安装情况下与外界绝缘更少。
因为移动式MRT系统一般设立在野外，所以变化莫测的天气导致输入铁质屏蔽装置中的热量在空间上并且随时间强烈变化。铁的温度变化导致铁的易感性变化并因此导致磁化的变化。这干扰MRT系统的静态磁场的均匀性。此外，屏蔽铁由于加热膨胀，这同样影响静态磁场的均匀性。结果导致在MRT检查时频率移动并图像质量受限。
迄今为止试图努力将铁质屏蔽装置与挂车很大程度上机械且热脱耦的固定。在一般多吨的重量中，这实现起来有问题并且仅要有妥协才能实现。因此，一般在挂车的外壁内提供作为热屏蔽的附加的保温装置，例如以具有尽可能低的热穿透系数的人造有机泡沫板的形式。但在此要考虑场地情况——因此有效地构造满足挂车的空间需求以及具有允许外部尺寸的期望的保温装置。
发明内容
因此，本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于运行移动式磁共振成像系统的方法以及一种开头所述类型的移动式磁共振成像系统，该移动式磁共振成像系统在特别小的位置需求情况下能够以技术上简单的器件实现检查的最佳图像质量。
就方法而言，该技术问题按本发明解决的方式是，借助温度测量系统在多个屏蔽装置位置上测量温度，其中，温度测量系统的测量数据发送给补偿系统，并且，借助补偿系统补偿温度差对磁场均匀性的影响。
就磁共振成像系统而言，该技术问题解决的方式是，磁共振成像系统包括具有设置在多个屏蔽位置上的温度测量传感器的温度测量系统和补偿系统，该补偿系统在测量数据入口侧与温度测量系统连接，其中，补偿系统设计用于，补偿温度差对磁场均匀性的影响。
本发明在此基于这种考虑：为最佳的图像质量应该确保在MRT系统中静止磁场的尽可能大的均匀性。为了在此不会非常限制用于例如在LKW的挂车上的MRT系统的自由空间，在此无法进行磁屏蔽装置与外界环境的完全绝热和机械隔离，反而必须接受不可避免地存在一定的温度差。因此，在恢复通过屏蔽装置中的温度差干扰的磁场均匀性的第一步骤中，获得对温度分布的精确认识。为此提供温度测量系统，该温度测量系统包括多个，优选两位数的在屏蔽装置的不同位置上分布的温度测量传感器。此处测得的温度传递给补偿系统，现在在补偿系统中可以建立温度变化曲线，该温度变化区域能够实现有针对性地补偿温度波动和其对磁场均匀性的影响。
在该方法的有利的第一结构方案中，温度差借助补偿系统的多个加热和/或冷却元件补偿。为此，该补偿系统有利地包括多个相应的加热和/或冷却元件。这里的想法是，在补偿系统中测量局部温度差，其变化曲线，借助相应的加热和/或冷却元件跟踪它，以实现在整个屏蔽装置上均匀的温度分布。由此，补偿屏蔽装置的敏感性和膨胀性并因此最小化磁场中的不均匀性。
有利地在此在补偿系统中确定测得的最高温度，使所有位置上的温度达到测得的最高温度。补偿系统有利地相应为此设计。屏蔽装置上将温度调节到测得的最高温度的优点是，不需要冷却并且可以省掉冷却元件。取而代之，只需要比较起来更有利的并且在技术上更简单实施的加热元件，例如简单的加热薄膜或面加热元件。
在该方法备选的或附加的有利第二结构方案中，基于测得的温度给补偿系统的多个辅助线圈施加电流。为此，补偿系统有利地包括相应数量的辅助线圈，该辅助线圈由补偿系统施加以电流。代替补偿温度变化本身或作为其补充，通过这种结构方案可以直接地借助也称作匀场线圈的相应辅助线圈恢复磁场均匀性。匀场线圈常已出现在用于补偿例如杂散磁场或结构公差的MRT系统中。当然，在补偿系统中调节作用在该线圈上的电流并不在于磁场复杂的测量本身，而是在此有针对性地充分利用这一事实：温度的空间分布直接地与磁场不均匀性的空间分布关联。因此电流直接地基于测得的温度分布调节，这能够实现补偿非均匀性的技术上简单、快速且有效的可行方案。
在该方法的另一种有利的结构方案中，基于测得的温度，用于磁共振成像系统的发送线圈的频率发生器的频率变化。为此，磁共振成像系统有利地包括用于发送线圈的频率发生器，该频率发生器在数据入口侧与补偿系统连接。虽然可以通过上述方法补偿磁场的不均匀性，当然可通过所采取的措施，如改变屏蔽装置中的温度或叠加匀场线圈的附加磁场整体上移动(现在均匀的)磁场的磁场强度。该移动引起待检查目标的核自旋的拉莫尔频率的改变，因此对于核自旋激励需要发送线圈的其他频率。若测得的温度移动直接地传递给频率发生器，可以通过激励频率的匹配直接补偿该位移。
有利地，磁共振成像系统在测量过程实施期间根据所述方法运行，亦即，MRT系统有利地设计用于，在测量实施期间补偿温度差对磁场均匀性的影响。换言之：在测量期间通过屏蔽装置相应的温度匹配和/或匀场线圈的电流匹配连续地进行补偿。因此，可以在出现温度变化时例如通过由于放晴的云等造成的自然变化的日射连续地补偿，从而可以进一步优化图像质量。
移动式磁共振成像系统有利地以所描述的方法运行。
机动车或机动车挂车有利地配设有这种磁共振成像系统。
通过本发明实现的优点尤其在于，通过温度调节或相应垫补法来补偿在MRT系统中磁场的不均匀性明显改善MRT系统中的图像质量。通过屏蔽装置的热膨胀或灵敏性的变化抵消对磁场的影响。系统成本比较低廉，因为只需温度传感器，必要时面加热元件和电子采集设备，该系统的其他方面可通过软件实现。
附图说明
根据附图进一步阐述本发明的实施例。附图中：
图1示意性示出剖切在具有与温度有关控制的辅助线圈的卡车挂车中的移动式磁共振成像系统一部分的剖面，以及
图2示意性示出剖切在具有与温度有关控制的加热元件的卡车挂车中的移动式磁共振成像系统一部分的剖面。
具体实施方式
在所有附图中，相同的部件用相同的附图标记标示。
图1示意性示出通过仅局部表示的移动式磁共振成像系统1一部分的横截面。移动式MRT系统1安装在卡车(LKW)的挂车2上。在图1的剖面中，示出基本上方形的货仓4和和车轮6。MRT系统1的与检查相关的部件为清楚起见仅示出圆柱壳形磁铁8和设置在磁铁8的内部的床面10。其他的部件，如发送接收线圈和分析单元未示出。
磁铁8用于产生均匀的比较强的磁场B0。在该磁场中，原子核的之前已退化的能量水平已分解并且具有能量距离ΔE＝gB0(以自然单位)。该能量间隔相当于也称作拉莫尔频率的频率。下面简单阐述MRT测量的原理：
原本的测量根据所谓的自旋回波序列的原理进行。“序列”(也叫“脉冲序列”)与之相关是由高频脉冲和确定频率或强度的磁性梯度场构成的组合，它们频繁地每一秒以预定顺序接通和关断。开始存在合适的拉莫尔频率的高频脉冲，所谓的90°激励脉冲。通过该激励脉冲，磁化横向于外磁场偏转90°。它开始绕着原来的轴线旋转(岁差或进动)。
在此产生的高频信号可以在身体外部测量。它呈指数下降，因为质子自旋来自“时钟”(“相移”)并且逐渐增多地破坏性重叠。信号的63％开始衰变的时间叫作弛豫时间(自旋-自旋-弛豫)。该时间与氢的化学环境有关；它对于每种组织类型都不同。肿瘤组织例如大多数具有比正常肌肉组织更长的时间。加权测量展示比其周围环境更亮的肿瘤。
为了可以使测得的信号与单独的体积元素(立体元素)对应，通过直线的与位置有关的磁场(梯度场)产生位置编码。在此充分利用，对于一定的粒子，拉莫尔频率与磁通密度有关(垂直于粒子旋转脉冲方向的磁场份额越强，拉莫尔频率越高)：梯度在激励时存在并且确保，仅一个身体的单独层具有适合的拉莫尔频率，也就是说仅该层的自旋偏转(层选择梯度)。第二梯度横向于第一梯度，在激励之后短时间内加入并且这样地引起自旋可控制的相移，使得在各图像行中，自旋的岁差具有另外的相位(相位编码梯度)。第三梯度在测量时与另外两个梯度垂直地接入；它保证，各图像列的自旋具有另外的岁差速度，也就是说发送另一个拉莫尔频率(选择梯度，频率编码梯度)。所有三个梯度共同地引起也就是说在三个空间平面内的信号编码。
所描述的测量方法清楚地表明，为了位置编码需要对局部存在的磁场强度精确的认识。因为附加的梯度场相比位于下方的磁场B0较弱，所以它主要的前提条件是磁场B0尽可能的均匀。为此，在按图1的移动式MRT系统1中首先在挂车2的壁上设置铁质的平面屏蔽装置14，该屏蔽装置防止在挂车2的外部空间内磁铁剩下的散射场未超过大致0.5mT的大小。
非屏蔽剩余的散射场的补偿通过所谓的匀化而实现。在此，也称作匀场线圈的辅助线圈12，其中在图1的实施例中仅示出唯一一个包围磁铁8的辅助线圈12，设置在MRT系统1的区域内的不同位置上。辅助线圈12也可以设置在其他地方，例如在MRT系统1的梯度线圈的内部。
用于匀化的辅助线圈12构造为，使得其磁场在此样品中可以以简单的球面函数描述，因为其原因在空间上与样品分离的干扰场在其中同样(近似)具有这种低位球面函数的形式。通过给辅助线圈12有针对性施加以电流，产生校正场，该校正场覆盖磁铁8的磁场并且使之均匀。
但在移动式MRT系统1中在此产生的附加问题是，尤其是根据天气情况出现屏蔽装置14不同的加热和冷却。屏蔽装置14的热绝缘仅有限的可能，因为货仓4中的场地情况由于道路运输法律允许的挂车2的外部尺寸而受限。因此，按图1的MRT系统1设计用于该温度差的主动补偿。
为此，按图1的MRT系统1具有温度测量系统16，该温度测量系统具有多个连接的温度传感器18。温度传感器18在此沿屏蔽装置14分布，其中，在图1中根据横截面仅可见例如十个温度传感器18。整体上大致五十个温度传感器18，也分布在挂车2的底部和顶部上。这能够实现精确的三维温度分布的检测。
温度分布由补偿系统20检测并且分析。补偿装置20又控制带有电流的辅助线圈12的控制方式。在此充分利用，温度的空间分布直接地与相应于它的磁场不均匀性关联。若也就是说例如温度梯度存在于给定的空间方向上，则也场强梯度也可以存在于相同的空间方向上。
因为辅助线圈12产生具有按球面函数的磁场，所以补偿装置执行就球面函数的系统而言的温度分布矩阵的特征值分析，该温度分布矩阵是基向量。然后，测得的特征值用作一种用于输入分别与对应的球面函数相应的辅助线圈12的电流的强度的量度。由此补偿不均匀性。
该补偿可以在此也永久性地在测量时进行。若温度在测量时例如由于即将到来的阳光而变化，则磁铁8的匀场永久地跟随。
此外，补偿系统20与未进一步示出的用于MRT系统1的发送线圈的频率发生器连接。虽然，补偿系统20可以恢复磁铁8的磁场B0的均匀性，然而场强B0的值仍可能变化。使用由补偿系统20引起的、辅助线圈12的匀场电流的变化并因此使用测得的温度差来确定B0值的修正并且相应匹配检查频率，该检查频率基本上必须与变化的拉莫尔频率相应。这种匹配在此附加于本来存在的温度不敏感的频率匹配进行。
仅根据与图1的区别阐述的备选结构方案在图2中示出。补偿系统20在此未控制辅助线圈12的匀场电流辅助线圈12。而该补偿系统20具有多个加热元件22，该加热元件设计成平面加热元件或加热薄膜，与温度传感器18相应地分布。
补偿系统20在按图2的实施例中通过所有温度传感器18检测测得的最高温度。然后，加热元件22有针对性地这样用电流控制，使在所有的温度传感器18上的温度到达相同的值。在此，也就是说温度分布本身均匀化。与图1的实施例相似，检查频率在此同样与变化的B0值匹配。
附图标记列表
1 磁共振成像系统
2 挂车
4 货仓
6 车轮
8 磁铁
10 床面
12 辅助线圈
14 屏蔽装置
16 温度测量系统
18 温度传感器
20 补偿系统
22 加热元件
Claims (14)
1.一种用于运行移动式磁共振成像系统(1)的方法，该磁共振成像系统具有产生磁场的磁铁(8)和/或线圈和包围磁铁(8)和/或线圈的屏蔽装置(14)，其中，借助温度测量系统(16)在屏蔽装置(14)的多个位置测量温度，其中，温度测量系统(16)的测量数据发送给补偿系统(20)，并且，借助所述补偿系统(20)补偿温度差对磁场均匀性的影响。
2.按权利要求1所述的方法，其中，温度差借助补偿系统(20)的多个加热和/或冷却元件(22)补偿。
3.按权利要求2所述的方法，其中，在所述补偿系统(20)中确定测得的最高温度，使所有位置上的温度达到所述测得的最高温度。
4.按前述权利要求之一所述的方法，其中，基于测得的温度给所述补偿系统(20)的多个辅助线圈(12)施加以电流。
5.按前述权利要求之一所述的方法，其中，基于测得的温度改变频率发生器的用于磁共振成像系统(1)的发送线圈的频率。
6.按前述权利要求之一所述的方法，通过所述方法在所执行的测量中运行磁共振成像系统(1)。
7.一种通过按前述权利要求之一所述的方法运行的移动式磁共振成像系统(1)。
8.一种移动式磁共振成像系统(1)，其具有产生磁场的磁铁(8)和/或线圈和包围所述磁铁(8)和/或线圈的屏蔽装置(14)，还包括温度测量系统(16)和补偿系统(20)，所述温度测量系统(16)带有设置在屏蔽装置(14)的多个位置的温度测量传感器(18)，所述补偿系统(20)在测量数据在入口侧与所述温度测量系统(16)连接，其中，所述补偿系统(20)设计用于，补偿温度差对磁场均匀性的影响。
9.按权利要求8所述的磁共振成像系统(1)，其中，所述补偿系统(20)包括多个加热和/或冷却元件(22)。
10.按权利要求8或9所述的磁共振成像系统(1)，其中，所述补偿系统(20)设计用于确定测得的最高温度并且使所有位置上的温度达到所述测得的最高温度。
11.按权利要求8至10之一所述的磁共振成像系统(1)，其中，所述补偿系统(20)包括多个辅助线圈(12)，所述辅助线圈通过补偿系统(20)施加以电流。
12.按权利要求8至11之一所述的磁共振成像系统(1)，包括用于发送线圈的频率发生器，该频率发生器在数据入口侧与补偿系统(20)连接。
13.按权利要求8至12之一所述的磁共振成像系统(1)，所述磁共振成像系统(1)设计用于，在所执行的测量中补偿温度差对磁场均匀性的影响。
14.一种具有按权利要求7至13之一所述的磁共振成像系统(1)的机动车或机动车挂车(2)。
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