CN104903740B - 对极化磁场的基于体模的mr场映射 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种在具有被定位在基体(202)中的共振体积(206)的集合的磁共振(MR)成像系统(110)中使用的体模(200)，其中，所述基体(202)具有根据所述MR成像系统(110)的感兴趣体积(203)的球形或椭圆的形状，并且所述共振体积(206)被定位在所述基体(202)的圆周处。所述体模被用在在用于评估磁共振(MR)成像系统(110)的主磁体(114)的磁场的方法中，包括以下步骤：将所述体模(200)定位在所述主磁体(114)内；使用所述MR成像系统(110)执行对所述体模(200)的3D光谱MR测量，由此测量所述共振体积(206)的共振；将测得的共振分配到所述共振体积(206)；并且基于所述共振体积(206)的测得的共振，根据对所述体模(200)的所述MR测量来评估所述主磁体(114)的所述磁场。因此，所述MR成像系统本身直接被用于确定其主磁体的所述磁场。因此，所述MR成像系统本身可以被用作测量设备，而不是对所述磁场的常规确定所要求的单独的NMR磁强计。

Description

对极化磁场的基于体模的MR场映射

技术领域

本发明涉及磁共振(MR)成像系统的领域，并且具体涉及用于MR成像系统的MR磁场映射的领域。

背景技术

在磁共振(MR)成像系统中，主磁体被用于生成强静止磁场。为了执行具有良好准确度的MR测量，要求静止磁场在感兴趣体积中是均匀的。感兴趣体积对应于MR成像系统的检查空间并且典型地是具有大约50厘米直径的球形或椭球空间。一般要求感兴趣体积内的静止磁场的小于20ppm的变化。在场均匀性校正(另外被称为匀场)之前，典型的主磁体可能具有大约500ppm的非均匀性。需要例如通过在主磁体内添加磁性材料或通过在调节线圈中设定适当的电流的对磁场的调节。在可以做出这样的校正之前，需要对磁体里面的磁场的准确的测量。

确定通常为定位在磁体的中心的球形或椭球空间的感兴趣体积里面的静止磁场也被称为场映射。MR成像系统的这种场映射涉及在大量的位置中的对磁场的准确确定。在用于确定静止磁场的已知方法中，在包围感兴趣体积的封闭表面上对场进行采样；如果感兴趣体积的表面上的场是已知的，则可以在由该表面封闭的整个体积里面对所述场进行重建。在关于主磁体的纵轴(也被称为z轴)的12-24个同心圆内执行对磁场的测量。在与z轴成直角的平面中提供每个圆，并且在z轴周围15-30度的角距离内提供测量。

常规测量方法采用核磁共振(NMR)磁强计或这样的磁强计的阵列。在主磁体的静止磁场内将NMR磁强计移动到期望的采样位置，以便执行如以上指定的所要求的测量。通过使用夹持装置来实现移动，所述夹持装置以机械的方式操作以便降低对静止磁场的影响。

NMR磁强计和用来移动(一个或多个)NMR磁强计的夹持装置操作复杂并且昂贵。使用NMR磁强计和夹持装置来映射MR磁场的方法是耗时而且难以执行的。因此，期望改进。

由于静止磁场受含有主磁体的MR成像(MRI)系统被定位的位置影响，因而出现额外的问题。因此，每次MRI系统被移动，尤其当将系统被安装在新位置时，必须验证主磁体的均匀性。因此，NMR磁强计和夹持装置的可用性通过运输时间而被降低，并且在运输期间存在增加的NMR磁强计和夹持装置损坏或损失的风险。每次必须执行对主磁体的维护时，即每次校准静止磁场时，都出现相同的问题。

发明内容

本发明的目的是促进对磁共振(MR)成像系统的主磁体的映射。

在本发明的一方面中，所述目的是通过一种用于评估磁共振(MR)成像系统的主磁体的磁场的方法来达到的，所述方法包括以下步骤：提供具有被定位在基体中的共振体积的集合的体模，其中，所述基体具有根据所述MR成像系统的感兴趣体积的球形或椭球的形状，并且所述共振体积被定位在所述基体的圆周处；将所述体模定位在所述主磁体内；使用所述MR成像系统来执行对所述体模的3D光谱MR测量，由此测量所述共振体积的共振；将测得的共振分配到所述共振体积；并且基于所述共振体积的测得的共振，根据对所述体模的所述MR测量来评估所述主磁体的所述磁场。

所述3D光谱MR测量是指对每个测量点处的精确的共振频率的测量。执行所述3D光谱MR测量使得可以识别各个共振体积中的每一个，并且使得获得所述共振体积中的每一个的所述NMR共振频率。共振体积的磁共振的具体频率指示在所述共振体积的所述位置处的所述磁场的强度。利用在所述感兴趣体积的所述圆周处已知的所述磁场，可以充分地确定整个所述感兴趣体积内的静止磁场。通过使用相位编码梯度来获得所有空间信息。使用仅具有相位编码梯度的测量序列，仅由梯度非线性度来确定测量结果的几何失真。在每个独立的测量(也被称为相位编码步骤)中，采集3D采集空间(也被称为k空间)中的点。根据3D k空间数据，可以以数学的方式重建3D空间域中的信号。根据优选的实施例，在规则的3D网格上对所述数据进行采样，允许通过快速傅里叶变换的所述空间域中的规则的3D网格上的信号重建。

测量结果的集合优选地由计算机处理，从而产生表格，将测得的场值分配到所述共振体积的所述位置中的每个。然后，该场图还可以被处理以分析所述感兴趣体积里面的所述场的特性并确定使所述磁体的所述场均匀所要求的校正动作。

为了加速所述光谱MR测量，可以沿所述MR成像系统的x、y和z方向选择分辨率以足够识别所述共振体积。适于所述光谱MR测量的优选的分辨率含有x/y平面内的每轴的80至200个测量样本和沿所述z方向的1至30个样本。还优选地，在x/y平面内取得大约120x120个独立的测量样本，并且沿所述z轴取得大约10个样本。利用所述体模的已知结构，即所述共振体积的已知位置，可以执行所述光谱测量，并且所述共振体积可以匹配到所述3D光谱MR测量中的测得的共振。优选地，从所述体模的已知结构来导出确切位置。因此，要求对所述感兴趣体积中的所述体模的准确放置。使用该体模，所述MR成像系统可以直接被用于确定其主磁体的磁场。因此，所述MR成像系统本身可以用作测量设备，而不是对磁场的常规确定所要求的单独的NMR磁强计。该测量比利用专用磁强计系统的测量便宜得多并且更可靠。另外，如果通过所述MR成像系统本身来执行所述测量，则所述测量结果可以直接被用于对所述MR成像系统的校准。要求利用具有所要求的x/y取向的平面来对所述体模进行准确放置。典型地，针对每个自由度即所述x、y、z轴和三个旋转轴，要求2至3mm的准确度。

所提供的体模的所述基体优选地由塑料(例如聚碳酸酯)制成。所述基体可以具有任何适合的结构。优选地，其被提供为基本上空心的主体。备选地，共振体积可以在所述基体内互连，其中，所述共振体积限定所述基体的形状。在备选实施例中，所述基体由具有低磁化率的另一非导电材料制成。

在所述基体内提供所述共振体积。优选地，由所述基体内的共振介质的外壳提供所述共振体积。共振介质是在经受静止磁场和RF场的适当的组合时生成磁共振的介质。所述共振体积具有适于被容易地检测为单独的体积的任何大小和形状。优选地，所述共振体积具有直径为小于一厘米的球形形状，更优选地直径为二至三毫米。所述基体可以被提供有孔，所述孔充满所述共振介质并且之后被密封。优选地，所述共振介质是水。由于在所述基体的圆周处提供所述共振体积，因此可以评估该圆周处的磁场。

所述圆周磁场适合于确定整个体模即由样本体积的集合所包围的体积内的磁场。因此，仅要求少量的共振体积。不要求所述体模的整个圆周内的共振体积。优选地，所述共振体积均匀地分布在所述基体的圆周上并且具有相同的体积。全身MR成像系统内的典型的感兴趣体积具有直径为大约50cm的球形形状。对于这种典型的感兴趣体积，优选地为所述体模提供至少100个共振体积。更优选地，共振体积的数量是至少200。这实现了在没有过度测量努力的情况下的对所述磁场的充分映射，这是因为所述测量努力随着共振体积的数量而增加。

根据优选的实施例，将测得的共振分配到所述共振体积的步骤包括识别所述空间域中的测得的共振。因此，可以基于其在3D图像中出现的位置来识别所述共振体积。所述位置的特征在于离所述z＝0平面的角和径向位置以及距离。具体而言，背向褶皱作用可以被用于执行针对沿所述MR成像系统的纵向即沿所述z轴的不同位置中的共振体积的组合测量。由于所述背向褶皱作用，在所述z轴的一个测量结果中可以看出不同z位置的共振体积的测量结果。该方法与其中所述体模的体积完全在3D扫描体积内并且相位编码步骤的数量足够大以解析所有共振体积的常规测量相反，因此避免了背向褶皱。由于所述体模的所述共振体积的已知位置，沿所述z轴的测量的数量可以降低以加速所述测量。然而，可以从所述测量结果获得针对所有共振体积的频率，并且可以基于降低的沿所述z轴的相位编码步骤的数量和3D成像体积的选定的大小来完全地确定所述磁场，所述3D成像体积的选定的大小优选地比所述体模沿z方向的范围更小。还优选地，所述体模被提供有布置在平行平面中的所述共振体积，使得可以利用最小数量的沿z方向的相位编码步骤来测量所有共振体积。还优选地，由于所述体积在体模内的位置，即某环的所述共振体积与不同环的所述共振体积相比的旋转角，所述体积可以被区分。

根据优选的实施例，将测得的共振分配到所述共振体积的步骤包括针对所述3D光谱MR测量内的每个共振体积生成捕获区域。然后，该捕获区域内的所述光谱测量的频率被用作来自对应于所述捕获区域的所述共振体积的光谱测量结果。这允许对所述光谱MR测量的分辨率的降低，并且可以降低用于确定所述静止磁场的时间。取决于所使用的体模的种类，可以针对每个共振体积来限定二或三维捕获区域。优选地，所述捕获区域是二维区域，更优选地是所述MR成像系统的所述x/y平面中的区域。当所述共振体积被定位在x/y平面中时，对所述捕获区域的所述z位置进行预定义，使得不要求沿所述z轴的捕获。沿所述z方向的距离足够大以区分所述不同平面的共振体积。

根据优选的实施例，提供体模的步骤包括提供具有被布置在不同平面中的所述共振体积的所述体模，所述不同平面被布置为平行于彼此。因此，所述共振体积被布置在圆环或椭圆环中。平面中的布置促进对所述体模的制造和对所述体模在所述感兴趣体积内的放置。可以通过将每个平面的所述共振体积放置在圆、椭圆、环形结构中来实现所述布置，其中，所有平面的所述结构连接在一起以形成所述体模。所述平面可以被提供有每对平面之间的恒定距离，或者所述距离针对不同对的平面可以是不同的。还优选地，所述环的位置对应于沿θ方向的n阶高斯积分的覆盖范围(footprint)，其中，θ是z-r平面中的球面角坐标，并且n是环的数量。这些角是n阶勒让德多项式的零点。优选地，所述结构是具有沿其圆周方向的均匀截面的环，使得所有共振体积都具有相同的磁化率相关的频率偏移。还优选地，所有共振体积都被提供在具有相同截面的环结构中。优选的体模具有20至30个平面，更优选地24个平面。优选地，每个平面最大具有20至30个共振体积。由于所述体模的中心区域具有比其边界区域更大的直径，因此优选的是，所述中心区域的所述平面被提供有与所述边界区域相比更高数量的共振体积。在所述方法中，将所述体模放置在所述MR扫描器中的步骤包括将所述体模对齐，使得所述环与所述主磁体的纵轴近似同轴，并且垂直于所述体模的轴或旋转对称的对称平面与所述主磁体的对应的对称平面近似符合。

根据优选的实施例，提供体模的步骤包括提供具有以到彼此一致的角距离布置的每个平面的所述共振体积的所述体模。所述共振体积的该分布以处理所述测量的最小计算努力实现了具有高准确度的所述场映射。在所述平面被提供有不同数量的共振体积的情况下，所述角距离对于不同的平面可以是不同的。

根据优选的实施例，提供体模的步骤包括提供具有被布置在不同角位置处的不同平面的所述共振体积的所述体模。所述角位置是指不同平面的所述共振体积相对于彼此或关于公共坐标系的旋转。这导致当执行光谱MR测量时，能利用所述MR成像系统容易地识别各自的平面的所述共振体积。一般而言，所述共振体积的绝对角位置不是重要的。所述角位置的差异取决于所述体模的直径和分布在平面中的共振体积的数量。优选地，各自的平面具有角度差，所述角度差是一个平面的共振体积之间的角度的一半。因此，不同平面的所述共振体积可以通过其角位置而被识别，所述角位置由于已知的体模而是已知的，甚至当离所述体模的纵轴的径向距离相同时是已知的。因此，当对共振体积的光谱测量由于背向褶皱而覆盖不同环的共振体积时，可以可靠地识别所述共振体积。通常不期望的背向褶皱的作用可以与该体模一起被用于降低沿所述体模的纵轴的光谱测量的数量，所述纵轴对应于被放置在所述MR成像系统时所述MR成像系统的纵轴，即所述z轴。优选地在单个光谱测量中出现的平面当中选择用于应用旋转差异的平面。因此，取决于所述测量的参数和所述体模的大小，所述不同角位置可以被应用到所述体模上的不同平面。还优选地，所述角位置针对多个平面一起变化。

根据优选的实施例，提供体模的步骤包括提供具有比所述体模的边界区域处的平行平面之间的距离更大的所述体模的中心区域中的所述平行平面之间的距离的所述体模。因此，共振体积之间的所述角度差也可以被相等地分布在包括所述体模的纵轴的平面中，即与所述x/y平面成直角的平面中。在所述边界区域中，邻近平面中的所述体模的直径示出了比其中心区域更大的变化，使得甚至在存在背向褶皱时，也可以容易地从其他平面的所述共振体积中区分出所述不同平面的所述共振体积。

在本发明的另一方面中，所述目的是通过一种磁共振(MR)成像系统来达到的，所述磁共振(MR)成像系统包括：主磁体，其用于生成静止磁场；磁梯度线圈系统，其用于生成被重叠到所述静止磁场的梯度磁场；检查空间，其被提供为将感兴趣对象定位在内；至少一个射频(RF)天线设备，其被提供用于将RF场施加到所述检查空间以激发所述感兴趣对象的核；以及控制单元，其用于控制所述至少一个RF天线设备的操作，其中，所述磁共振成像系统能被配置为执行三维MR光谱测量，并且所述控制单元能被配置为执行以上的方法。所述MR成像系统可以与以上的体模一起被用于执行用于确定其主磁体的所述静止磁场的以上方法。这促进了对所述MR成像系统的安装和维护。

在本发明的另一方面中，所述目的是通过一种用于评估磁场的场映射系统来达到的，具体是MR成像系统，所述场映射系统包括：体模，其具有被定位在基体中的共振体积的集合，其中，所述基体具有根据所述MR成像系统的感兴趣体积的球形或椭球的形状，并且所述共振体积被定位在所述基体的圆周处；以及控制设备，其用于操作所述MR成像系统，其中，所述控制设备适于使用所述磁共振(MR)成像系统来执行以上方法。

在本发明的另一方面中，所述目的是通过一种用于升级磁共振(MR)成像系统的软件包来达到的，其中，所述软件包含有用于根据以上方法来控制所述MR成像系统的指令。

备选地，可以初始地提供MR成像系统以执行以上方法。因此，所述软件包可以是所述MR成像系统的初始软件的部分，具体而言，所述软件包可以是所述MR成像系统的控制单元的部分。

在本发明的一方面中，所述目的是通过一种在具有被定位在基体中的共振体积的集合的磁共振(MR)成像系统中使用的体模来达到的，其中，所述基体具有根据所述MR成像系统的感兴趣体积的球形或椭球的形状，并且所述共振体积被定位在所述基体的圆周处并且被布置在不同平面中，所述平面是被布置为平行于彼此，其中，每个平面的所述共振体积是以到彼此一致的角距离来布置的，并且不同平面的所述共振体积被布置在不同的角位置处。

这样的体模可以被以低成本提供并且易于操纵。所述体模是固定的，即其不具有任何移动部分并且其不必移动，使得与能移动的装置相比，损坏或故障的所述风险是低的。利用所述体模的所述圆周处的所述共振体积，所述体模实现了对所述整个感兴趣体积内的所述磁场的确定。对所述磁场的确定也被称为场映射。

所述基体优选地由塑料(例如聚碳酸酯)制成。所述基体可以具有任何适合的结构。优选地，其被提供为基本上空心的主体。备选地，共振体积可以在所述基体内互连，其中，所述共振体积限定所述基体的形状。在备选实施例中，所述基体由另一材料制成，所述材料是非导电的并且具有低磁化率。

所述共振体积被提供在所述基体内。优选地，通过对所述基体内的共振介质的包围来提供所述共振体积。所述共振介质是当经受静止磁场与RF场的适当组合时生成磁共振的介质。所述共振体积具有适合被容易地检测为单独体积的任何大小和形状。优选地，所述共振体积具有直径小于一厘米的球形形状，更优选地，直径为二至三毫米。所述基体可以被提供有孔，所述孔被填充有所述共振介质并且之后被密封。优选地，所述共振介质是水。由于所述共振体积被提供在所述基体的圆周处，因此可以评估在该圆周处的磁场。

所述圆周磁场适合于确定整个体模即由样本体积的集合所包围的体积内的磁场。因此，仅要求少量的共振体积。不要求所述体模的整个圆周内的共振体积。优选地，所述共振体积均匀地分布在所述基体的圆周上并且具有相同的体积。全身MR成像系统内的典型的感兴趣体积具有直径为大约50cm的球形形状。对于这种典型的感兴趣体积，所述体模优选地具有至少100个共振体积。更优选地，共振体积的数量是至少200。这实现了在没有过度测量努力的情况下对所述磁场的充分映射，这是因为所述测量努力随着共振体积的数量而增加。

因此，所述共振体积布置在圆环或椭圆环中。平面中的布置促进对所述体模的制造和对所述体模在所述感兴趣体积内的放置。可以通过将每个平面的所述共振体积放置在圆、椭圆、环形结构中来实现所述布置，其中，所有平面的所述结构连接在一起以形成所述体模。所述平面可以被提供有每对平面之间的恒定距离，或者所述距离针对不同对的平面可以是不同的。还优选地，所述环的位置对应于沿θ方向的n阶高斯积分的覆盖范围，其中，θ是z-r平面中的球面角坐标，并且n是环的数量。这些角是n阶勒让德多项式的零点。优选地，所述结构是具有沿其圆周方向的均匀截面的环，使得所有共振体积都具有相同的磁化率相关的频率偏移。还优选地，所有共振体积都被提供在具有相同剖面的环结构中。优选的体模具有20至30个平面，还优选地24个平面。优选地，每个平面最大具有20至30个共振体积。由于所述体模的中心区域具有比其边界区域更大的直径，因此优选的是，所述中心区域的所述平面被提供有与所述边界区域相比更高数量的共振体积。在所述方法中，将所述体模放置在所述MR扫描器中的步骤包括将所述体模对齐，使得所述环与所述主磁体的纵轴近似同轴，并且垂直于所述体模的轴或旋转对称的对称平面与所述主磁体的对应的对称平面近似符合。

具有到彼此的一致的角距离的所述共振体积的该分布以处理所述测量的最小计算努力实现具有高准确度的所述场映射。在所述平面被提供有不同数量的共振体积的情况下，所述角距离对于不同的平面可以是不同的。

所述角位置是指不同平面的所述共振体积相对于彼此或关于公共坐标系的旋转。这导致当执行光谱MR测量时，能利用所述MR成像系统容易地识别各自的平面的所述共振体积。一般而言，所述共振体积的绝对角位置不是重要的。所述角位置的差异取决于所述体模的直径和分布在平面中的共振体积的数量。优选地，各自的平面具有角度差，所述角度差是一个平面的共振体积之间的角度的一半。不同平面的所述共振体积可以通过其角位置而被识别，所述角位置由于已知的体模而是已知的，甚至当离所述体模的纵轴的径向距离相同时是已知的。因此，当对共振体积的光谱测量由于背向褶皱而覆盖不同环的共振体积时，可以可靠地识别所述共振体积。通常不期望的背向褶皱的作用可以与该体模一起被用于降低沿所述体模的纵轴的光谱测量的数量，所述纵轴对应于被放置在所述MR成像系统时所述MR成像系统的纵轴，即所述z轴。利用不同平面的所述共振体积的不同角位置，可以降低不同平面的所述共振体积的串扰。优选地，在单个光谱测量中出现的平面当中选择用于应用旋转差异的平面。因此，取决于所述测量的参数和所述体模的所述大小，所述不同角位置可以被应用到所述体模上的不同平面。还优选地，所述角位置针对多个平面一起变化。

如之前已经讨论的，对所述MRI磁体的所述场的映射包括以下步骤：所述体模被放置在MR扫描器的所述主磁体中。然后，以这样的方式来执行MRI扫描，即可以识别各个共振体积中的每一个，并且使得获得所述共振体积中的每个的所述NMR共振频率。对此优选的成像技术是所谓的3D光谱成像序列，其中，通过使用相位编码梯度来获得所有的空间信息。因此针对每个共振体积找到的所述共振频率是针对该位置处的所述磁体的场的量度。由计算机来处理测量结果的集合，例如以产生表格，将测得的场值分配到所述共振体积的所述位置中的每个。然后，该场图还可以被处理为分析所述感兴趣体积里面的场的特性并且确定使所述磁体的场均匀所要求的校正动作。

根据优选的实施例，所述体模的中心区域中的平行平面之间的距离比所述体模的边界区域处的所述平行平面之间的距离更大。因此，共振体积之间的角度差也可以被相等地分布在包括所述体模的纵轴的平面中，即与所述x/y平面成直角的平面中。

附图说明

参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将是显而易见的，并且将参考下文描述的实施例对本发明的这些和其他方面进行说明。然而，这样的实施例不必表示本发明的全部范围，并且因此对权利要求和本文做出参考以用于解释本发明的范围。

在附图中：

图1是根据本发明的磁共振(MR)成像系统的实施例的部分的示意性图示；

图2是根据本发明的具有球形形状的体模的图示：

图3是示出了形成其基体的环的半球的一半并且具有环中的共振体积的图2的体模的部分视图；并且

图4是示出了对通过沿z轴的单个测量取得的来自不同环的共振体积的测量结果的可视化的图示。

附图标记列表

110 磁共振(MR)成像系统

112 磁共振(MR)扫描器

114 主磁体

116 RF检查空间

118 中心轴

120 感兴趣对象

122 磁梯度线圈系统

124 RF屏

126 MR成像系统控制单元

128 监视器单元

130 MR图像重建单元

132 控制线

134 RF发射器单元

136 RF切换单元

138 控制线

140 射频(RF)天线设备

200 体模

202 基体

203 感兴趣体积

204 环

205 旋转轴、z轴

206 共振体积

208 中心区域

210 边界区域

具体实施方式

图1示出了包括MR扫描器112的磁共振(MR)成像系统110的实施例的部分的示意性图示。MR成像系统110包括主磁体114，主磁体114被提供用于生成静止磁场。主磁体114具有中心膛，所述中心膛为要被定位在内的感兴趣对象120(通常为患者)提供围绕中心轴118的检查空间116。在备选实施例中，使用提供静止磁场内的检查区域的不同类型的MR成像系统。而且，MR成像系统110包括被提供用于生成被重叠到静止磁场的梯度磁场的磁梯度线圈系统122。如本领域中已知的，磁梯度线圈系统112被同心地布置在主磁体114的膛内。

另外，MR成像系统110包括射频(RF)天线设备140，射频(RF)天线设备140被设计为具有管状体的全身线圈。RF天线设备140被提供用于在RF发射阶段期间将RF磁场施加到检查空间116，以激发感兴趣对象120的核。RF天线设备140还被提供为在RF接收阶段期间接收来自被激发的核的MR信号。在MR成像系统110的操作的状态中，RF发射阶段和RF接收阶段以连续的方式进行。RF天线设备140被同心地布置在主磁体114的膛内。如本领域中已知的，圆柱形金属RF屏被124同心地布置在磁梯度线圈系统112与RF天线设备140之间。

而且，如本领域中通常已知的，MR成像系统110包括：MR图像重建单元130，其被提供用于根据采集到的MR信号重建MR图像；以及具有监视器单元128的、被提供为控制MR扫描器112的功能的MR成像系统控制单元126。控制线132被安装在MR成像系统控制单元126与RF发射器单元134之间，RF发射器单元134被提供为在RF发射阶段期间经由RF切换单元136将MR射频的RF功率馈送到RF天线设备140。RF切换单元136进而也由MR成像系统控制单元126控制，并且另一控制线138被安装在MR成像系统控制单元126与RF切换单元136之间以为该目的服务。在RF接收阶段期间，RF开关单元136在预放大之后将来自RF天线设备140的MR信号引导到MR图像重建单元130。

图2和图3示出了根据在MR成像系统110中使用的优选实施例的体模200。体模200包括基体202，基体202具有根据MR成像系统110的感兴趣体积203的球形形状。感兴趣体积203是检查空间116的部分。对于典型的MR成像系统110，感兴趣体积具有大约50至60厘米的直径，其也是体模200的直径。

如在图3中可以看出，基体202是基本上空心的主体，其由一组24个圆环204形成，圆环204中的每个具有相同的矩形截面。环204由聚碳酸酯制成并且限定基体202的圆周。环204具有公共的旋转轴205，旋转轴205也被称为z轴。

每个环204限定平面，并且平面被平行于彼此定位。体模200的中心区域208中的环204之间的距离比体模200的边界区域210中的环204之间的距离更大，并且中心区域208中的环204具有比边界区域210中的环204更大的直径，由此提供体模200的球形形状。

共振体积206被提供在环204内作为对共振介质的包围，在该实施例中所述共振介质是水。将水填入到环204内的孔中，并且在接收水之后利用塞将孔密封。利用具有120度的端部角的工具对孔进行钻孔，并且还利用该工具对塞的底面进行钻孔，使得被包围的水体积每个具有直径为3mm的近似球形。每个环204的孔是以彼此之间的相等角距离而被定位的。中心区域208中的环204具有24个共振体积206，并且边界区域210中的环204具有12个共振体积206。总体上，共振体积206被均匀地分布在基体202的圆周上，其中，邻近环204的共振体积206是在包括体模200的z轴的平面内以相同的角度差布置的。

如表1中可以看出的，不同环204的共振体积206被以不同角位置来布置。以下将进一步解释关于角位置的细节。

现在将描述用于评估MR成像系统110的主磁体114的磁场的方法。MR成像系统110能够执行3D光谱MR测量。

体模200被提供并且被放置在感兴趣体积203内，其中，其z轴205与MR成像系统110的中心轴118对齐。因此，基体202的环204被准确地定位在MR成像系统110的沿x/y方向的平面中。

接下来，MR成像系统110执行具有三个相位编码方向的3D光谱测量。3D光谱MR测量是指对每个测量点处的详细的共振频率的测量。共振体积206的水的磁共振的具体频率指示在该共振体积206的位置处的磁场的强度。MR成像系统的沿x/y方向的分辨率被选择为120x120个独立测量点，要求沿x和y方向上的120个相位编码步骤。沿z方向的相位编码步骤的数量被设定为10，产生沿z方向的10个图像切片。在测量中，背向褶皱导致一个切片中的2-4个环204的信息的重叠。使用仅具有相位编码梯度的测量序列，使得测量的几何失真仅由梯度非线性度确定。

在执行测量之后，将测得的共振分配到共振体积206。因此，在各个测量中的至少一个中识别每个共振体积206的测得的共振。因此，使用体模200的光谱MR测量内的捕获区域，基于其测得的信号在3D图像中的位置来识别每个共振体积206。然后，该捕获区域内的光谱测量的识别出的频率被用作来自对应于该捕获区域的共振体积206的光谱测量结果。基于共振体积206的已知位置和MR成像系统110的梯度线圈的已知场分布以及扫描序列的参数来限定捕获区域。

如表1中所示，沿z方向的相位编码步骤被选择并且被执行为允许针对具有8到17的系数的环的信号重建。利用沿z轴205的10个相位编码步骤，这些10个环204的重建是可能的。每个经重建的切片沿z轴205在近似集中在各自的单个环204的位置处。由于切片内串扰，每个切片还含有邻近环204的信息。例如，如图4中所示，切片5不仅含有具有系数12的环204的图像而且含有具有系数11和13的相邻环204的图像。图4示出了具有涉及不同环204的共振体积206的多个共振的沿z方向的一个相位编码步骤的结果。

执行基于其测得的共振的位置的对共振体积206的识别。如图4中可以看出的，位置是独特的，包括角和径向位置。由于其相对角偏置为7.5度，因此具有系数12的环204的图像与具有系数11和13的环204的不需要的信息被区分。由于背向褶皱，被定位在由具有10个相位编码步骤的3D光谱MR扫描覆盖的区域外面的环204出现在MR测量中。作为另一范例，如表1中所示，具有系数7的环204的图像被重叠在切片10中的具有系数17的环204的图像上。虽然具有系数7和17的环204具有几乎同样的直径，但是其通过其7.5度的角偏置而被区分。

如表1中所示，交替的角位置方案中的不连续性出现在具有系数8和系数7的环204之间，这是因为这两个环204具有相同的角位置。由于具有系数18的环204的图像被重叠在切片1中的具有系数8的环204的图像上，因此期望7.5度的相对角偏置以对这两个环204进行区分。因此，具有系数18的环204具有与具有系数17的环204相同的角位置。当沿z轴205的体模200的环204之间的间隔在接近体模200的边界区域210时变得更小时，边界区域210的多个邻近环204的组一起出现在同一切片中。例如，具有系数4和5的环204都出现在切片8中，重叠在具有系数15的环204的图像上。由于图像信息的这种重叠，提供了具有系数4和5的环204之间的7.5度的角偏置。体模200的边界区域210处的具有系数1至3的前三个环204出现在切片7中，重叠在具有系数14的环204的图像上。具有系数1至3的前三个环204通过半径区分，使得因为不要求将这些环204分离而自由地选择角位置。这同样适用于体模200的另一边界区域210处的具有系数22至24的最后三个环204。

表1：体模的环数量、它们出现的图像的切片、以及所应用的角偏置

明显地，在具有体模200的环204的数量的其他值、感兴趣体积203的大小的其他值和3D图像的相位编码步骤数量的其他值的其他实施例中，不同地选择环204的角位置。

最后，当所有共振体积206的共振频率都是已知的时，评估主磁体114的磁场。根据共振体积206的测得的共振，评估共振体积206的位置处的主磁体114的磁场。利用在感兴趣体积203的圆周处已知的磁场来确定整个感兴趣体积203内的静止磁场。

利用所描述的方法使用该体模200，MR成像系统110直接被用于确定其主磁体116的磁场。在一个实施例中，使用单独的控制设备来执行光谱3D测量的测量之后的处理步骤，所述控制设备被连接到MR成像系统110。因此，提供了来自用于评估磁共振(MR)成像系统110的磁场的场映射系统的体模200和控制设备，其中，所述控制设备适于使用磁共振(MR)成像系统110来执行以上方法。

在备选实施例中，方法步骤由MR成像系统110的控制单元126或由专用于执行方法的单独的单元直接控制。

根据该实施例的方法被以运行在控制单元126或控制设备内的软件实现。具体而言，用于升级MR成像系统110的软件包被提供用于在控制单元126中运行方法，其中，软件包含有用于根据以上方法来控制MR成像系统110的指令。

在备选实施例中，软件包是MR成像系统110的控制单元126的控制软件的集成部分。

尽管已经在附图和前文的描述中详细说明并描述了本发明，但这种说明和描述被视为说明性或示范性的，而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求书，在实践要求保护的本发明时，能够理解并实现对所公开的实施例的其他变型。在权利要求书中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。尽管在互不相同的从属权利要求中记载了特定措施，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。

Claims (19)

1.一种用于评估磁共振成像系统(110)的主磁体(114)的磁场的方法，包括以下步骤：

为体模(200)提供被定位在基体(202)中的共振体积(206)的集合，其中，所述基体(202)根据所述磁共振成像系统(110)的感兴趣体积(203)具有球形或椭球的形状并包括多个环，并且所述共振体积(206)被定位在所述基体(202)的圆周处，所述共振体积具有球形形状，

将所述体模(200)定位在所述主磁体(114)内，

使用所述磁共振成像系统(110)执行对所述体模(200)的3D光谱磁共振测量，在所述3D光谱磁共振测量中，所有空间信息都通过相位编码梯度来编码，由此测量所述共振体积(206)的共振，

将测得的共振分配到所述共振体积(206)，并且

基于所述共振体积(206)的测得的共振，根据对所述体模(200)的所述3D光谱磁共振测量来评估所述主磁体(114)的所述磁场。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，

将测得的共振分配到所述共振体积(206)包括识别空间域中的测得的共振。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，

将测得的共振分配到所述共振体积(206)包括生成针对所述3D光谱磁共振测量内的每个共振体积(206)的捕获区域。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，

提供体模(200)包括为所述体模(200)提供被布置在不同平面中的所述共振体积(206)的集合，所述平面被布置为平行于彼此。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，

提供体模(200)包括为所述体模(200)提供以到彼此一致的角距离布置的每个平面的所述共振体积(206)的集合。

6.根据权利要求4所述的方法，其中，

提供体模(200)包括为所述体模(200)提供被布置在不同角位置处的不同平面的所述共振体积(206)的集合。

7.根据权利要求4所述的方法，其中，

提供体模(200)包括为所述体模(200)提供比所述体模(200)的边界区域(210)处的平行平面之间的距离更大的所述体模(200)的中心区域(208)中的所述平行平面之间的距离。

8.一种磁共振成像系统(110)，包括：

主磁体(114)，其用于生成静止磁场，

磁梯度线圈系统(122)，其用于生成被重叠到所述静止磁场的梯度磁场，

检查空间(116)，其被提供为将感兴趣对象(120)定位在内，

至少一个射频天线设备(140)，其被提供用于将射频场施加到所述检查空间(116)以激发所述感兴趣对象(120)的核，以及

控制单元(126)，其用于控制所述至少一个射频天线设备(140)的操作，

其中，

所述磁共振成像系统(110)能被配置为执行三维磁共振光谱测量，并且

所述控制单元(126)能被配置为执行权利要求1至7中的任一项所述的方法。

9.一种用于评估磁共振成像系统(110)的磁场的场映射系统，包括：

体模(200)，其具有被定位在基体(202)中的共振体积(206)的集合，其中，所述基体(202)根据所述磁共振成像系统(110)的感兴趣体积(203)具有球形或椭球的形状并包括多个环，并且所述共振体积(206)被定位在所述基体(202)的圆周处，

控制设备，其用于操作所述磁共振成像系统(110)，

其中，

所述控制设备适于使用所述磁共振成像系统(110)来执行权利要求1至7中的任一项所述的方法。

10.根据权利要求9所述的场映射系统，其中，

所述体模(200)的中心区域(208)中的平行平面之间的距离比所述体模(200)的边界区域(210)处的所述平行平面之间的距离更大。

11.一种用于评估磁共振成像系统(110)的主磁体(114)的磁场的装置，其中，体模(200)被定位在所述主磁体(114)内，并且所述体模被提供有被定位在基体(202)中的共振体积(206)的集合，而所述基体(202)根据所述磁共振成像系统(110)的感兴趣体积(203)具有球形或椭球的形状并包括多个环，并且所述共振体积(206)被定位在所述基体(202)的圆周处，并且其中，所述共振体积具有球形形状，所述装置包括：

用于使用所述磁共振成像系统(110)来执行对所述体模(200)的3D光谱磁共振测量的模块，在所述3D光谱磁共振测量中，所有空间信息都通过相位编码梯度来编码，由此测量所述共振体积(206)的共振，

用于将测得的共振分配到所述共振体积(206)的模块，以及

用于基于所述共振体积(206)的测得的共振，根据对所述体模(200)的所述3D光谱磁共振测量来评估所述主磁体(114)的所述磁场的模块。

12.根据权利要求11所述的装置，其中，

所述用于将测得的共振分配到所述共振体积(206)的模块包括用于识别空间域中的测得的共振的模块。

13.根据权利要求11或12所述的装置，其中，

所述用于将测得的共振分配到所述共振体积(206)的模块包括用于生成针对所述3D光谱磁共振测量内的每个共振体积(206)的捕获区域的模块。

14.根据权利要求11或12所述的装置，其中，

所述体模(200)被提供有被布置在不同平面中的所述共振体积(206)的集合，所述平面被布置为平行于彼此。

15.根据权利要求14所述的装置，其中，

所述体模(200)被提供有以到彼此一致的角距离布置的每个平面的所述共振体积(206)的集合。

16.根据权利要求14所述的装置，其中，

所述体模(200)被提供有被布置在不同角位置处的不同平面的所述共振体积(206)的集合。

17.根据权利要求14所述的装置，其中，

所述体模(200)被提供有比所述体模(200)的边界区域(210)处的平行平面之间的距离更大的所述体模(200)的中心区域(208)中的所述平行平面之间的距离。

18.一种在具有被定位在基体(202)中的共振体积(206)的集合的磁共振成像系统(110)中使用的体模(200)，其中，

所述基体(202)根据所述磁共振成像系统(110)的感兴趣体积(203)具有球形或椭球的形状并包括多个环，以及

所述共振体积(206)被定位在所述基体(202)的圆周处并且被布置在不同平面中，所述平面被布置为平行于彼此，

其中，每个平面的所述共振体积(206)是以到彼此一致的角距离来布置的，并且

不同平面的所述共振体积(206)被布置在不同的角位置处，

其中，对所述体模(200)的3D光谱磁共振测量能够使用所述磁共振成像系统(110)来执行，在所述3D光谱磁共振测量中，所有空间信息都通过相位编码梯度来编码。

19.根据权利要求18所述的体模(200)，其中，

所述体模(200)的中心区域(208)中的平行平面之间的距离比所述体模(200)的边界区域(210)处的所述平行平面之间的距离更大。