CN107850650A - 使用补充磁场线圈来生成磁共振指纹识别词典 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种操作仪器(100)的方法。所述仪器包括用于测量来自测量区(108)的词典磁共振数据(154)的磁共振系统(102)。所述磁共振系统包括用于生成所述测量区内的主磁场的磁体(104)。所述磁共振系统包括用于将测试样本(132)保持在所述测量区内的测试固定装置(124)。所述测试固定装置包括补充磁场线圈(126)和磁共振天线(128)。所述方法包括重复地进行以下操作的步骤：选择(200)电流；向所述补充磁场线圈供应(202)所述电流以调节所述测量区内的所述主磁场；通过根据磁共振指纹识别技术控制所述磁共振系统而利用所述磁共振天线采集(204)来自所述测试样本的所述词典磁共振数据；以及将所述词典磁共振数据附加(206)到磁共振指纹识别词典(156)。

Description

使用补充磁场线圈来生成磁共振指纹识别词典

技术领域

本发明涉及磁共振成像和谱学检查，具体涉及用于构建磁共振指纹识别词典的方法和设备。

背景技术

磁共振(MR)指纹识别是一种新技术，其中，施加在时间上分布的多个RF脉冲，使得这多个RF脉冲引起来自不同材料或组织的、对测得的MR信号具有独特贡献的信号。将来自物质的集合或固定数量的物质的预先计算的信号贡献的有限词典与测得的MR信号进行比较，并且能够在单个体素内确定组成。例如，如果已知体素仅包含水、脂肪和肌肉组织，那么仅需要考虑来自这三种材料的贡献，并且仅需要一些RF脉冲来准确地确定体素的组成。如果使用具有更高分辨率的更大词典，那么MR指纹识别能够用于同时且定量地确定体素的不同组织参数(例如，T1、T2、……)。

在Ma等人的期刊文章“Magnetic Resonance Fingerprinting”(Nature，第495卷，第187至193页，doi:10.1038/nature11971)中介绍了磁共振指纹识别技术。在美国专利申请US 2013/0271132 A1和US 2013/0265047 A1中也描述了磁共振指纹识别技术。

会议记录Jiang等人的“MR Fingerprinting Using Spiral QUEST”(Proc.Intl.Soc.Mag.Reson.Med.21，2013年，第0019页)公开了通过使用快速回波分裂成像技术(QUEST)作为针对MRF序列的建立块的磁共振指纹识别(MRF)。在ISMRM(摘要，2015年，第3236页，“MR fingerprinting and B0 inhomogeneities”)中，讨论了一种磁共振指纹识别技术，其中，虚拟线性匀场梯度的效果被添加到词典。

发明内容

本发明在独立权利要求中提供了操作仪器的方法、仪器以及计算机程序产品。在从属权利要求中给出了实施例。

Ma等人的Nature文章介绍了磁共振指纹识别的基本想法和用于描述诸如词典的这种技术的术语，所述词典在本文中也被称为“磁共振指纹识别词典”或被简称为“词典”。

本领域的技术人员将意识到，本发明的各方面可以被实施为装置、方法或计算机程序产品。因此，本发明的各方面可以采用以下形式：完全硬件实施例、完全软件实施例(包括固件、驻留软件、微代码等)或在本文中全部被通称为“电路”、“模块”或“系统”的组合了软件方面和硬件方面的实施例。此外，本发明的各方面可以采用被实施在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，所述一个或多个计算机可读介质具有被实施在其上的计算机可执行代码。

可以利用一个或多个计算机可读介质的任何组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。如在本文中所使用的“计算机可读存储介质”涵盖可以存储能由计算设备的处理器执行的指令的任何有形存储介质。计算机可读存储介质可以被称为计算机可读非瞬态存储介质。计算机可读存储介质还可以被称为有形计算机可读介质。在一些实施例中，计算机可读存储介质还能够存储能够由计算设备的处理器访问的数据。计算机可读存储媒介的范例包括但不限于：软盘、磁硬盘驱动器、固态硬盘、闪速存储器、USB拇指驱动器、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、光盘、磁光盘以及处理器的寄存器文件。光盘的范例包括压缩盘(CD)和数字多用盘(DVD)，例如，CD-ROM、CD-RW、CD-R、DVD-ROM、DVD-RW或DVD-R盘。术语计算机可读存储介质还指能够由计算机设备经由网络或通信链路进行存取的各种类型的记录媒介。例如，可以在调制解调器上、在互联特网上或在局域网上检索数据。可以使用任何适当的介质来发射在计算机可读介质上实施的计算机可执行代码，所述任何适当的介质包括但不限于：无线、有线、光纤缆线、RF等，或前面的任何合适的组合。

计算机可读信号介质可以包括例如在基带中或作为载波的部分的、在其中实施计算机可执行代码的传播的数据信号。这样的经传播的信号可以采用各种形式中的任何形式，包括但不限于：电磁、光学或其任何合适的组合。计算机可读信号介质可以是这样的任何计算机可读介质：所述计算机可读介质不是计算机可读存储介质并且能够传递、传播或传输用于由指令执行系统、装置或设备使用的程序或与指令执行系统、装置或设备结合使用的程序。

“计算机存储器”或“存储器”是计算机可读存储介质的范例。计算机存储器是能由处理器直接访问的任何存储器。“计算机存储设备”或“存储设备”是计算机可读存储介质的另外的范例。计算机存储设备是任何非易失性计算机可读存储介质。在一些实施例中，计算机存储设备还可以是计算机存储器，或者反之亦然。

本文中所使用的“处理器”涵盖能够运行程序或机器可执行指令或计算机可运行代码的电子部件。对包括“处理器”的计算设备的引用应当被解读为可能包含多于一个处理器或处理核。处理器例如可以是多核处理器。处理器也可以指在单个计算机系统之内的或被分布在多个计算机系统之间的处理器的集合。术语计算设备也应当被解读为可能指多个计算设备的集合或网络，所述多个计算设备中的每个均包括一个或多个处理器。计算机可运行代码可以由可以在相同的计算设备之内或者甚至可以被分布在多个计算设备上的多个处理器来运行。

计算机可运行代码可以包括令处理器执行本发明的一方面的机器可执行指令或程序。用于执行针对本发明的各方面的操作的计算机可运行代码可以被写成一种或多种编程语言的任何组合，包括面向对象的编程语言(例如，Java、Smalltalk、C++等)和常规程序编程语言(例如，“C”编程语言或类似的编程语言)，并且被编译成机器可执行指令。在一些实例中，计算机可运行代码可以是高级语言的形式或是预编译的形式，并且可以与解读器联合使用，所述解读器在运行中生成机器可执行指令。

计算机可运行代码可以完全在用户的计算机上、部分在用户的计算机上、作为独立软件包、部分在用户的计算机上并且部分在远程计算机上，或者完全在远程计算机或服务器上运行。在后一种场景中，远程计算机可以通过任何类型的网络连接到用户的计算机，所述网络包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，或者可以连接到外部计算机(例如，通过使用互联网服务提供商的互联网)的连接。

参考根据本发明的实施例的流程图图示和/或方法、装置(系统)以及计算机程序产品的方框图描述了本发明的各方面。应当理解，在适当时能够由计算机可执行代码形式的计算机程序指令来实施流程图、图示和/或方框图的方框的每个方框或部分。还应当理解，当互不排斥时，可以对不同的流程图、图示和/或方框图中的方框进行组合。可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器以产生机器，使得经由计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行的指令创建用于实施流程图和/或方框图的一个或多个方框中指定的功能/动作的单元。

这些计算机程序指令也可以被存储在计算机可读介质中，所述计算机可读介质能够指导计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备来以特定方式起作用，使得被存储在计算机可读介质中的指令产生制造品，所述制造品包括实施在流程图和/或一个或多个方框图方框中指定的功能/动作的指令。

计算机程序指令可以被加载到计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备上，以引起要在计算机、其他可编程装置或其他设备上执行的一系列操作步骤，以产生计算机实施的过程，使得在计算机或其他可编程装置上运行的指令提供用于实施在流程图和/或一个或多个方框图方框中指定的功能/动作的过程。

本文中所使用的“用户接口”是允许用户或操作者与计算机或计算机系统交互的接口。“用户接口”还可以被称为“人类接口设备”。用户接口可以向操作者提供信息或数据和/或从操作者接收信息或数据。用户接口可以使得来自操作者的输入能够被所述计算机接收，并且可以从计算机向用户提供输出。换言之，用户接口可以允许操作者控制或操纵计算机，并且接口可以允许计算机指示操作者的控制或操纵的效果。显示器或图形用户接口上对数据或信息的显示是向操作者提供信息的范例。通过键盘、鼠标、跟踪球、触控板、指点杆、图形输入板、操纵杆、游戏手柄、网络摄像头、头戴式设备、变速杆、方向盘、脚踏板、有线手套、跳舞毯、遥控器以及加速度器来接收数据是使得能够从操作者接收信息或数据的用户接口部件的全部范例。

本文中所使用的“硬件接口”涵盖使得计算机系统的处理器能够与外部计算设备和/或装置交互和/或控制外部计算设备和/或装置的接口。硬件接口可以允许处理器向外部计算设备和/或装置发送控制信号或指令。硬件接口还可以使得处理器能够与外部计算设备和/或装置交换数据。硬件接口的范例包括但不限于：通用串行总线、IEEE 1394端口、并行端口、IEEE 1284端口、串行端口、RS-232端口、IEEE-488端口、蓝牙连接、无线局域网连接、TCP/IP连接、以太网连接、控制电压接口、MIDI接口、模拟输入接口以及数字输入接口。

本文中所使用的“显示器”或“显示设备”涵盖适用于显示图像或数据的输出设备或用户接口。显示器可以输出视觉、听觉和或触觉的数据。显示器的范例包括，但不限于：计算机监视器、电视屏幕、触摸屏、触觉电子显示器、盲文屏幕、阴极射线管(CRT)、存储管、双稳显示器、电子纸、矢量显示器、平板显示器、真空荧光显示器(VF)、发光二极管(LED)显示器、电致发光显示器(ELD)、等离子显示面板(PDP)、液晶显示器(LCD)、有机发光二极管显示器(OLED)、投影仪以及头戴式显示器。

磁共振(MR)数据在本文中被定义为是在磁共振成像扫描期间由磁共振装置的天线所记录的对通过原子自旋发出的射频信号的测量结果。磁共振数据是医学图像数据的范例。磁共振成像(MRI)图像在本文中被定义为是对在磁共振成像数据之内包含的解剖数据所重建的二维可视化或三维可视化。能够使用计算机来执行该可视化。

在一个方面，本发明提供了一种操作仪器的方法。所述仪器包括用于测量来自测量区的磁共振数据的磁共振成像系统。磁共振成像系统例如可以是核磁共振谱仪或磁共振成像系统。本文中所使用的测量区包含磁场足够强且足够均匀以执行NMR谱学检查或磁共振成像的区域。所述磁共振成像系统包括用于生成所述测量区内的主磁场的磁体。

所述主磁场通常也被称为B0场或磁场。所述仪器还包括用于将测试样本保持在所述测量区内的测试固定装置。在一些实例中，所述测试固定装置可以是能从所述磁体移除的。在其他实施例中，所述测试固定装置被永久被安装在所述磁体内。所述测试固定装置包括补充磁场线圈和磁共振天线。在所述测量区内，所述磁体将生成所述主磁场。所述补充磁场线圈用于修改所述测量区内的磁场。所述测试固定装置还包括磁共振天线。所述磁共振天线可以用于测量来自所述测量区的所述磁共振数据。

所述方法包括根据电流的分布重复地选择电流的步骤。所述方法还包括向所述补充磁场线圈重复地供应所述电流以调节所述测量区内的所述主磁场。所述方法还包括在向所述补充磁场线圈供应所述电流期间通过利用脉冲序列命令控制所述磁共振系统而利用所述磁共振天线采集来自所述测试样本的所述词典磁共振数据。出于将所述词典磁共振数据与可以稍后使用或描述的其他磁共振数据区别开的目的，所述词典磁共振数据是已经被标识或命名为词典磁共振数据的磁共振数据。

所述脉冲序列命令使得所述磁共振系统根据磁共振指纹识别技术来采集所述词典磁共振数据。所述脉冲序列命令指定一串脉冲序列重复。每个脉冲序列重复具有根据重复时间的分布选择的重复时间。每个脉冲序列重复包括根据射频脉冲的分布选择的射频脉冲序列。射频脉冲的所述分布使得磁自旋旋转到翻转角的分布。每个脉冲序列重复包括采样事件，在所述采样事件中，在所述脉冲序列重复结束之前在采样时间处对所述磁共振信号采样预定持续时间。所述采样时间是根据采样时间的分布选择的。所述词典磁共振数据是在所述采样事件期间采集的。所述方法还包括将所述词典磁共振数据重复地附加到磁共振指纹识别词典。

该方法可以是有益的，因为它提供了一种可以稍后用于使用脉冲序列命令执行磁共振指纹识别技术的磁共振指纹识别词典。磁共振指纹识别词典通常是通过求解所谓的布洛赫方程来构建的。凭借经验采集所述磁共振指纹识别词典可以具有提供更准确的诊断工具的益处。凭借经验采集所述磁共振指纹识别词典也可以提供用于检测稍后时间处的系统状态与在所述词典被采集时的系统状态相比的偏差的机制。

所述方法中的测试样本例如可以具有预定或已知的组成。在一些范例中，所述方法可以包括将所述测试样本改变为已知组成的不同样本，使得能够构建完整的磁共振指纹识别词典。

在一些范例中，磁共振成像系统中的梯度磁场能够用于执行所述补充磁场线圈的功能，以在本发明的框架内调节所述主磁场。这可以允许用于执行所述方法的更不昂贵的方法。在这种情况下，所述样本可以被非常精确地定位所述磁体中，或者磁场探头可以被放置在所述样本附近。

然而，使用已经被插入所述磁体的补充磁场线圈可以是有益的，因为它使得能够使用所述样本的更大样本。这可以提供更好的信噪比并且因此可以提供更好的磁共振指纹识别词典。

在所述方法的其他范例中，梯度磁场可以用于模拟所述主磁场或B0磁场中的不均匀性的影响。

所述方法的变型可以被提供用于测试具有不同组成的多种不同测试样本。它也可以通过对多个经调节的B0磁场或主磁场、温度以及任选地经调节的梯度场重复所述方法以模拟B0不均匀性而改变。

在一些范例中，所述测量区是磁共振成像系统的成像区。

在另一实施例中，所述磁共振系统是核磁共振成像系统。

在另一实施例中，所述磁共振系统是核磁共振谱仪。

在另一实施例中，所述磁共振天线是螺线管磁共振天线。所述螺线管磁共振天线被配置用于生成采样区中的B1磁场。所述螺线管磁共振成像天线被定向为使得所生成的B1磁场垂直于所述主磁场。所述采样区在所述测量区内。所述测试样本在所述采样区内。在一些范例中，所述采样区可以与所述测量区一样大。在其他范例中，所述采样区是所述测量区的子集或部分。该实施例可以具有提供更准确的磁共振指纹识别词典的益处。螺线管磁共振天线垂直于所述主磁场的场线的放置可以提供所述词典磁共振数据的测量结果的更好信噪比。

在另一实施例中，所述方法还包括将对象放置在磁共振装置的数据采集区中。所述数据采集区是测量区或成像区。所述标识“数据采集区”用于指示可以使用不同或有区别的磁共振成像系统或装置的成像区或测量区。所述方法能够利用单个磁共振系统来执行，或者所述方法可以被分开在多个磁共振系统之间。这样，在一些范例中，所述磁共振装置与所述磁共振系统相同。在这种情况下，所述测量区与所述数据采集区完全相同。对于该范例，所述方法也可以包括从所述磁共振系统移除所述测试固定装置和/或所述样本。

在其他范例中，所述磁共振装置与所述磁共振系统是有区别的。在这种情况下，所述测量区不同于所述数据采集区。

所述方法还包括通过利用脉冲序列指令控制所述磁共振系统来采集对象磁共振数据。所述脉冲序列指令使得所述磁共振装置根据所述磁共振指纹识别技术采集所述磁共振数据。所述脉冲序列指令指定所述脉冲序列重复。在一些范例中，所述脉冲序列命令与所述脉冲序列指令完全相同。在其他范例中，所述脉冲序列指令不同于所述脉冲序列命令。例如，所述脉冲序列命令可以使用梯度磁场系统来模拟所述主磁场中的B0不均匀性的影响。在这种情况下，所述脉冲序列指令将不能模拟这些不均匀性。在其他范例中，所述脉冲序列指令也可以具有在所述脉冲序列命令中缺少的相位或空间编码。

所述方法还包括通过比较所述对象磁共振数据与所述磁共振指纹识别词典来计算预定物质的集合中的每种的丰度。所述测试样本属于所述预定物质的集合。

在一些范例中，所述磁共振系统与所述磁共振装置完全相同。在其他范例中，所述磁共振系统与所述磁共振装置不同。例如，所述磁共振系统可以是特定的核磁共振谱仪或磁共振成像系统，并且所述磁共振装置是有区别的或不同的NMR谱仪或磁共振成像系统。

在另一方面中，本发明提供了一种仪器，所述仪器包括用于采集来自测量区的磁共振数据的磁共振系统。所述磁共振成像系统还包括用于生成所述测量区内的主磁场的磁体。所述仪器还包括用于将测试样本保持在所述测量区内的测试固定装置。所述测试固定装置包括补充磁场线圈和磁共振成像天线。所述仪器还包括用于存储机器可执行指令和脉冲序列命令的存储器。所述脉冲序列指令使得所述磁共振系统根据磁共振指纹识别技术采集所述词典磁共振数据。

所述脉冲序列指令指定一串脉冲序列重复。每个脉冲序列重复具有根据重复时间的分布选择的重复时间。每个脉冲序列重复包括根据射频脉冲的分布选择的射频脉冲。射频脉冲的所述分布使得磁自旋旋转到翻转角的分布。每个脉冲序列重复包括采样事件，在所述采样事件中，在所述脉冲序列重复结束之前在采样时间处对所述磁共振信号采样预定持续时间。所述采样时间是根据采样时间的分布选择的。所述词典磁共振数据在所述采样事件期间采集的。所述仪器还包括用于控制所述仪器的处理器。所述机器可执行指令的执行还使得所述处理器根据电流的分布重复地选择电流。所述机器可执行指令的执行还使得所述处理器重复地控制所述仪器向所述补充磁场线圈供应所述电流以调节所述测试样本的所述主磁场。

所述机器可执行指令的执行还使得所述处理器在所述补充磁场线圈被供应所述电流期间通过利用脉冲序列命令控制所述磁共振系统来采集词典磁共振数据。所述机器可执行指令的执行还使得所述处理器将所述词典磁共振数据重复地附加到磁共振指纹识别词典。先前已经在操作所述仪器的所述方法的背景下讨论了这样的系统的优点。

在一些范例中，所述仪器可以包括用于向所述补充磁场线圈供应所述电流的电源。在其他实例中，用于向所述补充磁场线圈供应所述电流的所述电源可以是用于操作磁共振成像系统的梯度磁场线圈或向磁共振成像系统的梯度磁场线圈供应电流的同一电源。

在其他范例中，所述磁共振指纹识别词典被存储在所述存储器中。

上述仪器以及所述方法的另外的优点是可以使用比当前可用的更复杂的磁共振指纹识别脉冲序列。例如，可以存在在射频脉冲期间施加的梯度场。而且，当计算磁共振指纹识别词典时的典型近似是射频脉冲足够短，使得它能够被近似为瞬时射频脉冲。对所述仪器的使用或对操作所述仪器的所述方法的使用可以提供使用更长射频脉冲而不必进行所述磁共振指纹识别词典应当是什么的、复杂或可能不正确的计算的手段。

在另一实施例中，所述磁共振系统还包括磁梯度系统，所述磁梯度系统被配置用于在至少一个方向上生成梯度磁场。所述磁梯度系统例如可以包括磁梯度线圈的集合和磁梯度线圈电源。

在另一实施例中，所述机器可执行指令的执行还使得所述处理器根据B0不均匀性轮廓的分布重复地选择B0不均匀性轮廓。所述机器可执行指令的执行还使得所述处理器重复地控制所述磁梯度系统以生成恒定的梯度磁场来模拟所述B0不均匀性轮廓。所述词典磁共振数据是在所述恒定的梯度磁场的所述生成期间采集的。该实施例可以具有以下益处：即，可以准确地模拟并凭借经验测量所述主磁场或所述B0磁场中的不均匀性。

在另一实施例中，所述磁共振系统是磁共振成像系统。所述磁场梯度系统被配置用于在三个正交方向上生成一个或多个梯度磁场。所述磁场梯度系统还被配置用于生成所述测量区内的相位编码梯度磁场，以在所述采样事件期间在所述三个方向中的至少一个上对所述磁共振数据进行空间编码。所述空间编码将所述磁共振数据划分成离散的体素。

在另一实施例中，所述机器可执行指令的执行还使得所述处理器通过利用选定的布洛赫方程将预定物质的集合中的每种建模为一个或多个自旋来计算磁共振指纹识别词典的至少部分。该实施例可以是有益的，因为能够凭借经验以及通过使用利用布洛赫方程的计算来构建所述磁共振指纹识别词典。

在另一实施例中，所述脉冲序列命令包括用于在至少一个脉冲序列重复的所述射频脉冲中的至少一个的施加期间改变所述梯度磁场的指令。该实施例可以是有益的，因为计算在所述至少一个射频脉冲的施加期间改变所述梯度磁场的影响将会是极其困难的。由于多种相关性而难以在理论上进行计算。在该实施例中，可以凭借经验测量在所述至少一个射频脉冲的施加期间改变所述梯度磁场的影响。这使得能够使用通常不能执行的磁共振指纹识别方案或序列。

在另一实施例中，所述脉冲序列命令包括使得至少一个脉冲序列重复的所述射频脉冲长于15ms或甚至长于50ms的指令。在这种情况下，所述射频脉冲近似为自旋弛豫时间的数量级。在这样的长的持续时间的射频脉冲的情况下，使用布洛赫方程准确地计算所述磁共振指纹识别词典将会是耗时的。该实施例因此执行以下方法：即，制作用于通常不能用于磁共振指纹识别的脉冲序列的磁共振指纹识别词典。

在该实施例中，我们能够表示一系列瞬时翻转和弛豫的序列，而不必烦扰该系统在所述射频脉冲期间的评估。使用近似或经验测量，不必针对整个序列求解微分方程，而是使用单独演化步骤的已知解，例如，短脉冲和长弛豫时段。

在另一实施例中，所述机器可执行指令的执行还使得所述处理器将初始布洛赫方程以数值方式拟合到磁共振数据的词典以生成校正的布洛赫方程的集合。所述校正的布洛赫方程例如可以具有已经被调节或改变的参数。例如，修改T1、T2、B0的值，并且其他值可以引起更准确的计算。

所述机器可执行指令的执行还使得所述处理器重复地修改所述校正的布洛赫方程的至少一个参数。所述机器可执行指令的执行还使得所述处理器对所述校正的布洛赫方程重复地求解以生成计算出的磁共振数据。所述机器可执行指令的执行还使得所述处理器将所述计算出的磁共振数据重复地附加到所述磁共振指纹识别词典。在该范例中，将所述布洛赫方程以数值方式拟合到凭借经验测得的数据。这些校正的布洛赫方程然后能够用于对额外的条件进行建模以扩展所述磁共振指纹识别词典。以这种方式，经验测量能够用于改进所述磁共振指纹识别词典的计算出的部分。

在另一实施例中，所述测试固定装置包括用于接收所述测试样本的样本保持器。所述样本保持器能从所述测试固定装置移除。所述样本保持器是以下中的任一种：一次性的、可灭菌的、以无菌包装方式供应的，及其组合。

在另一实施例中，所述仪器还包括温度控制系统，所述温度控制系统用于在所述词典磁共振数据的采集期间控制所述测试样本的温度。这可以是有益的，因为所述样本的所述温度能够被改变，并且这可以成为所述磁共振指纹识别词典的部分。

在另一实施例中，所述机器可执行指令的执行还使得所述处理器根据温度的分布重复地选择测量温度。所述机器可执行指令的执行还使得所述处理器重复地控制所述温度控制系统以维持所述测试样本处于所述测量温度或在所述仪器温度的预定范围内。所述词典磁共振数据是当所述测试样本在包括所述测量温度的预定温度范围内时采集的。

在另一实施例中，所述温度控制系统是以下中的任一种：强制空气温度控制系统、电加热器、热电元件以及液体温度控制系统(例如，液体加热器或冷却器)。

在另一实施例中，所述测试固定装置还包括用于测量所述成像区内的测得的磁场强度的磁场传感器。所述电流被指定为期望的磁场强度。所述机器可执行指令的执行还使得所述处理器控制所述磁场传感器以测量所述磁场强度。所述机器可执行指令的执行还使得所述处理器控制所述仪器以调节到所述补充磁场线圈的所述电流，使得测得的磁场强度与所述期望的磁场强度之间的差在预定量以下。这可以提供改进的磁共振指纹识别词典。

在另一方面中，本发明提供了一种包括机器可执行指令的计算机程序产品，所述机器可执行指令用于由控制仪器的处理器执行。所述仪器包括用于测量来自测量区的磁共振数据的磁梯度系统。所述磁共振系统包括用于生成所述测量区内的主磁场的磁体。所述仪器还包括用于将测试样本保持在所述测量区内的测试固定装置。所述测试固定装置包括补充磁场线圈和磁共振成像天线。所述机器可执行指令的执行还使得所述处理器根据电流的分布重复地选择电流。所述机器可执行指令的执行还使得所述处理器控制所述仪器向所述补充磁场线圈供应所述电流以调节所述测试样本的所述主磁场。

所述机器可执行指令的执行还使得所述处理器在所述补充磁场线圈被供应所述电流期间通过利用脉冲序列命令控制所述磁共振系统来采集词典磁共振数据。所述脉冲序列命令使得所述磁共振系统根据磁共振指纹识别技术采集所述词典磁共振数据。所述脉冲序列指令指定一串脉冲序列重复。每个脉冲序列重复具有根据重复时间的分布选择的重复时间。每个脉冲序列重复包括根据射频脉冲的分布选择的射频脉冲。射频脉冲的所述分布使得磁自旋旋转到翻转角的分布。

每个脉冲序列重复包括采样事件，在所述采样事件中，在所述脉冲序列重复结束之前在采样时间处对所述磁共振信号采样预定持续时间。所述采样时间是根据采样时间的分布选择的。所述词典磁共振数据是在所述采样事件期间采集的。所述机器可执行指令的执行还使得所述处理器将所述词典磁共振数据附加到磁共振指纹识别词典。

应当理解，只要组合的实施例不相互排斥，就可以组合本发明的前述实施例中的一个或多个。

附图说明

在下文中将仅以范例的方式并且参考附图来描述本发明的优选实施例，在附图中：

图1图示了磁共振系统的范例；

图2示出了图示操作图1的磁共振系统的方法的流程图；

图3图示了磁共振装置的范例；

图4示出了图示操作图3的磁共振装置和图1的磁共振系统的方法的流程图；

图5图示了图1的磁共振系统的若干修改；并且

图6示出了图示方法的范例的流程图。

附图标记列表

100 仪器

102 磁共振系统

104 磁体

106 磁体的膛

108 测量区或成像区

108’ 数据采集区

110 磁场梯度线圈

112 磁场梯度线圈电源

114 射频线圈

116 收发器

120 对象支撑物

122 致动器

124 测试固定装置

126 补充磁场线圈

128 磁共振天线

130 采样区

132 测试样本

134 采样区中的B0磁场线的方向

136 采样区中的B1磁场线的方向

140 计算机系统

142 硬件接口

144 处理器

146 用户接口

148 计算机存储设备

150 计算机存储器

152 脉冲序列命令

154 词典磁共振数据

156 磁共振指纹识别词典

160 控制模块

162 磁共振指纹词典生成模块

200 开始

202 根据电流的分布选择电流

204 向补充磁场线圈供应电流以调节测量区内的主磁场

206 在向补充磁场线圈供应电流期间通过利用脉冲序列命令控制磁共振系统而利用磁共振天线采集来自测试样本的词典磁共振数据

208 将词典磁共振数据附加到磁共振指纹识别词典

210 “所有参数变化都已经被测量？”

212 结束

300 仪器

302 磁共振装置

304 对象

306 磁共振成像天线

308 脉冲序列指令

310 对象磁共振数据

312 磁共振指纹识别图像数据

320 磁共振指纹识别模块

400 将对象放置在磁共振装置的数据采集区中

402 通过利用脉冲序列指令控制磁共振装置来采集对象磁共振数据

404 通过比较磁共振数据与磁共振指纹识别词典来计算预定物质的集合中的每种的丰度

500 场探头

502 场测量

504 温度控制单元

506 温度控制连接

600 将探头或测试固定装置放置到磁共振系统中

具体实施方式

在这些附图中，相同的附图标记要么是等同的元件，要么执行相同的功能。如果功能是等同的，那么在后面的附图中将不必讨论先前已经讨论过的元件。

图1图示了仪器100的范例。仪器100包括磁共振系统102。在该范例中，磁共振系统102是磁共振成像系统。然而，磁共振系统102也可以是核磁共振谱仪。磁共振系统102具有磁体104。磁体104是具有穿过其的膛106的超导圆柱型磁体104。也可以使用不同类型的磁体，例如，也可以使用分裂式圆柱形磁体和所谓的开放式磁体。分裂式圆柱形磁体与标准圆柱形磁体类似，除了低温恒温器已经被分裂成两段以允许进入磁体的等平面，这样的磁体可以例如结合带电粒子射束治疗来使用。开放式磁体具有两个磁体段，一段在另一段上面，在这两段之间的空间足够大以容纳对象：两段的布置与亥姆霍兹线圈的布置类似。由于对象受到较小地局限，因此开放式磁体是受欢迎的。在圆柱形磁体的低温恒温器内部存在超导线圈的集合。在圆柱形磁体104的膛106内存在成像区108，在所述成像区108中，磁场足够强且足够均匀以执行磁共振成像。

在磁体的膛106内还存在用于采集磁共振数据的磁场梯度线圈110的集合以对磁体104的成像区108内的磁自旋进行空间编码。磁场梯度线圈110连接到磁场梯度线圈电源112。磁场梯度线圈110旨在是代表性的。典型地，磁场梯度线圈110包含用于在三个正交空间方向上空间编码的线圈的三个单独的集合。磁场梯度电源将电流供应给磁场梯度线圈。根据时间来控制被供应给磁场梯度线圈110的电流并且所述电流可以是斜坡变化的或脉冲的。

在磁体的膛106内存在被放置在对象支撑物120上的测试固定装置124。在这种情况下，测试固定装置124被示为完全在测量区108内。然而，这仅是一个范例。测试固定装置124也能够大于测量区108。测试固定装置124也能够被永久地安装在磁体104的膛106内。如果磁共振系统102被替换为核磁共振谱仪，那么可以没有图1中示出的各种部件。例如，梯度线圈110可以不存在。

测试固定装置124被示为包含补充磁场线圈126，所述补充磁场线圈126能够调节主磁场的强度。在补充磁场线圈126内存在具有采样区130的磁共振天线128。采样区130是磁共振天线128具有足够的灵敏性来测量磁共振数据或生成B1磁场的区域。测试样本132被示为通过测试固定装置124被定位在采样区130内。测试样本132可以具有已知的组成。在该范例中，磁共振天线128是螺线管磁共振天线，并且在被标识为136的方向上生成B1磁场。箭头134指示由磁体104生成的场线的取向。

在图1中示出的该特定范例中，箭头134垂直于箭头136。没有必要使用螺线管磁共振天线或如在图1中所图示的那样对螺线管磁共振天线进行定向，但是在图1中示出的取向引起比当线圈128以另外的方式被定向时更高的信噪比。

磁共振天线128被示为被连接到磁共振成像系统102的收发器116。补充磁场线圈126被示为被连接到磁场梯度线圈电源112。在其他范例中，补充磁场线圈126可以具有它自己的电源。

对象支撑物120被附接到任选的致动器122，所述任选的致动器122能够将对象支撑物和对象118移动通过成像区108。以这种方式，能够对对象118的更大部分或整个对象118进行成像。收发器116、磁场梯度线圈电源112和致动器122都视为被连接到计算机系统126的硬件接口128。硬件接口142被连接到处理器144。处理器144也被连接到用户接口146、计算机存储设备148和计算机存储器150。

计算机存储设备148被示为包含脉冲序列命令152。脉冲序列命令152使得磁共振系统102根据磁共振指纹识别技术采集词典磁共振数据154。脉冲序列命令指定一串脉冲序列重复。每个脉冲序列重复具有根据重复时间的分布选择的重复时间。每个脉冲序列重复包括根据射频脉冲的分布选择的射频脉冲序列。射频脉冲的分布使得磁自旋旋转到翻转角的分布。每个脉冲序列重复包括采样事件，在所述采样事件中，在脉冲序列重复结束之前在采样时间处对磁共振信号采样预定持续时间。采样时间是根据采样时间的分布选择的。词典磁共振数据是在采样事件期间采集的。

计算机存储设备140还被示为包含词典磁共振数据154，所述词典磁共振数据154是使用脉冲序列命令152控制磁共振成像系统102来采集的。计算机存储设备140还被示为包含磁共振指纹识别词典156，所述磁共振指纹识别词典156是根据词典磁共振数据154的各种量构建的。

计算机存储器150被示为包含控制模块160。控制模块160包含使得处理器144能够控制仪器100的操作和功能的计算机可执行代码。例如，控制模块160可以实施控制仪器的各种方法，并且可以使得处理器144能够使用脉冲序列命令152来控制磁共振成像系统102。所述计算机存储器150还被示为包含磁共振指纹词典生成模块162。在不同的范例中，该模块162可以具有不同的功能。例如，模块162可以根据采集的词典磁共振数据154来构建磁共振指纹识别词典156。

在其他范例中，磁共振指纹词典生成模块162也可以使用布洛赫方程对额外的磁共振指纹识别词典条目进行建模。在又一范例中，磁共振指纹词典生成模块162可以拟合布洛赫方程以采集词典磁共振数据154，并且然后改变条件以计算针对磁共振指纹识别词典156的额外条目。

图2示出了图示操作图1的仪器100的方法的流程图。该方法开始于步骤号200。接下来，在步骤202中，根据电流的分布选择电流。例如，这可以通过控制模块160来实施。接下来，在步骤204中，向补充磁场线圈126供应电流以调节测量区108内的主磁场。再次，在图1中示出的范例中，测试固定装置124相对于磁共振成像系统102的比例并不旨在是准确的。在一些范例中，测量区108可以完全在补充磁场线圈126内。

接下来，在步骤206中，通过利用脉冲序列命令152控制磁共振成像系统102来采集词典磁共振数据154。接下来，在步骤208中，将词典磁共振数据154附加到磁共振指纹识别词典156。该方法然后进行到步骤210，所述步骤210是决策框。问题是电流的所有变化都否都已经被采集。如果答案为否，那么该方法返回到步骤202，并且根据电流的分布选择新的电流。如果答案为是，那么该方法在步骤212处结束。

图3示出了仪器300的另外的范例。图3中的仪器300类似于在图1中示出的仪器。在该范例中，测试固定装置124不在磁体104的膛106内。替代地，对象304正静卧在对象支撑物120上，并且对象304的部分在成像区108内。邻近对象304存在磁共振成像天线306。磁共振成像天线306被连接到收发器116。

邻近成像区108的是用于操纵成像区108内的磁自旋的取向并用于接收也来自成像区108内的自旋的无线电发射的射频线圈114。射频天线可以包含多个线圈元件。射频天线也可以被称为通道或天线。射频线圈114被连接到射频收发器116。可以由单独的发射线圈和接收线圈以及单独的发射器和接收器来替换射频线圈114和射频收发器116。应当理解，射频线圈114和射频收发器116是代表性的。射频线圈114旨在还表示专用发射天线和专用接收天线。同样，收发器116还可以表示单独的发射器和接收器。射频线圈114还可以具有多个接收/发射元件，并且射频收发器116可以具有多个接收/发射通道。

磁共振成像天线306旨在表示各种类型和配置的磁共振成像天线。天线306旨在也能够表示经由到收发器116的单独通道而连接的多元件天线。仪器300能够与图1的仪器100完全相同，并且特征能够被组合。例如，能够使用测试固定装置124来构建磁共振词典156，并且然后将测试固定装置移除，使得能够使用同一磁共振成像系统302中的磁共振指纹识别对对象304进行成像。在这种情况下，图3的磁共振成像系统302可以与图1的磁共振系统102完全相同。

计算机存储设备148被示为包含图1的磁共振指纹识别词典156。计算机存储设备148还被示为包含脉冲序列指令308。在一些情况下，脉冲序列指令308可以与图1的脉冲序列命令完全相同。然而，它们不必完全相同。在构建磁共振指纹识别词典中，可以不必具有空间编码。在这种情况下，脉冲序列指令308可以不同于图1的脉冲序列命令，因为脉冲序列指令308额外地包含用于控制梯度110而使得对象磁共振数据310具有空间编码的命令，所述空间编码使得图像或空间分辨数据能够被构建。

计算机存储设备140还被示为包含对象磁共振数据310，所述对象磁共振数据310是使用脉冲序列指令308采集的。本文中使用的脉冲序列指令和脉冲序列命令旨在为能够被转换成用于控制磁共振成像系统102或302的指令的指令或数据。计算机存储设备148还被示为包含磁共振指纹识别图像数据312，所述磁共振指纹识别图像数据312是根据对象磁共振数据310和磁共振成像指纹识别词典156构建的。计算机存储器150被示为包含磁共振指纹识别模块320，所述磁共振指纹识别模块320使得处理器144能够根据对象磁共振数据310和磁共振指纹识别词典156构建磁共振指纹识别图像数据312。在图1和图3中示出的范例中，可以将存储器148和150的内容进行组合。此外，可以将148和150的内容在彼此内进行交换或复制。能够将图1和/或图3的范例进行修改，使得磁共振成像系统或装置100等价于核磁共振(NMR)谱仪。在没有梯度线圈110的情况下，仪器100、300将会在成像区108中执行0维测量。

图4示出了示出图2的流程图的额外步骤的流程图。对于步骤200-210，图4与图2完全相同。在执行步骤210之后，用于磁共振指纹识别词典156的所有各种参数都已经被采集并被附加到该词典，并且该方法进行到步骤400。在步骤400中，对象304被放置在测量区108内。在一些实例中，这也可以涉及移除测试固定装置124。接下来，在步骤402中，通过利用脉冲序列指令308控制磁共振成像系统302来采集对象磁共振数据310。接下来，在步骤404中，通过比较对象磁共振数据310与磁共振指纹识别词典156来计算预定物质的这个集合中的每种的丰度。这引起磁共振指纹识别图像数据312的生成。在步骤404之后，该方法进行到步骤212，在步骤212中，该方法结束。

范例可以描述一种用于使用专门设计的MRF装置凭借经验根据体内或体外组织样本确定磁共振指纹(MRF)信号并根据这些信号建立词典的方法。该装置允许获得来自适当的材料样本或组织样本的高质量MRF信号响应，并且允许在不同的B0场变化、温度等条件下生成这些响应，由此产生针对不同环境条件的多个MRF词典条目。该词典稍后能够在标准MRF设置中连同通过布洛赫模拟生成的其他常规词典一起用于精确地表征那些组织。

该新技术不需要在模拟软件中计算出自旋响应。它因此能够用于创建真实组织的更复杂且独特的指纹，并且最终可以实现一种“MR组织学”。

对于通过比较测得的MR信号响应(指纹)与多个预先计算的词典条目来确定组织类型而言，磁共振指纹识别(MRF)是新的且非常有希望的技术。已经表明能够使用该方法来区分甚至体素内的不同组织成分。MR指纹识别的方法预示了一种基于MR的测量的新的技能，其可以实到现目前为止还不可能的MR成像的应用。

MRF的巨大潜力在于许多组织参数在信号中被同时编码的事实。设想到精确的组织表征、甚至“MR组织学”在未来是可能的。

在常规的磁共振指纹识别中，通过使用经由布洛赫方程的适当模拟基于多个组织参数(例如，T1、T2等)和外部参数(例如，B0变化)计算对指纹序列的自旋响应来生成信号的词典。指纹序列必须以如下方式进行设计：假设所有相关的组织参数都是已知的，能够在合理的时间内计算出信号响应。

词典必须包括针对可能影响实际测量的众多可能的外部参数值的条目，以确保经验信号与模拟信号之间的可靠匹配。

如果更多组织参数(例如，扩散、灌注、传导性、T2*、……)被包括在指纹中，那么组织表征能够更准确且更鲁棒。然而，这往往使计算变得不切实际或甚至不可能，并且许多参数甚至不会被提前知晓。一些组织也可以在微观水平上示出高的差异和不均匀性，使简单参数驱动的表征变得困难。

这种问题能够通过实际上从组织或组织(体内/体外)单独获取MR指纹以形成由实验数据而不是模拟数据形成的词典来克服。然而，执行应该生成MRF词典条目的测量的条件可能不同于用于在MRF应用中测量其响应的那些条件。

MRF校准与应用测量之间的实验状况可能显著不同(关于特定的B0环境、温度等)，引起在两种情况下对同一指纹识别序列的完全不同的信号响应，使得在极端情况下来自同一组织或材料的信号的匹配变得不可能。

因此，本发明描述了一种用于使用专门设计的MRF装置凭借经验根据体内或体外组织样本确定指纹信号并根据这些信号建立词典的方法。该装置使得能够生成不同的B0场和温度变化(等)，由此产生针对不同环境条件的多个MRF词典条目。

该词典稍后能够在标准MRF设置中用于精确地表征组织。

范例可以包含以下特征中的一个或多个：

1、MRI系统，其包括用于生成均匀偏移磁场的磁场线圈。

2、计算机系统和软件，其基于指纹序列测量指纹信号并编译指纹词典。

3、硬件接口，其允许软件控制成像体积中的磁偏移场。

4、已知的组织样本的集合，其已经或将会以组织学的方式被表征。

范例可以包括MRI系统，所述MRI系统装备有支持MRF组织响应校准的额外设备。在图5中描绘了这样的设备。

图5示出了仪器100的另外的范例。不是所有的图1的特征都被示出在图5中。图5图示了可以被添加到仪器的一些额外特征。图5示出了添加场探头500，其能够为计算机140提供场测量502。场探头500可以用作反馈环的部分，以使用补充磁场线圈126或梯度线圈110更好地控制主磁场的修改。仪器100也被示为额外地包含温度控制单元504。温度控制单元504由被连接到计算机140的温度控制连接506进行控制。温度控制单元504可以包含用于控制测试样本132的温度的加热元件或冷却元件。这可以用于构建具有针对个体温度的条目的磁共振指纹识别词典。

在图5中，组织探头或测试样本被放置在计算机控制的并被链接到MR系统的设备内部。可以包括任选的在设备内部的场探头以向控制系统递送反馈信号。额外地，温度调整和控制系统以及其他机关是该设备的部分。

该设备可以装备有以如下方式构建的额外场线圈：它在成像体积内在z方向上产生均匀B0偏移场。线圈可以被构建为螺线管配置、亥姆霍兹配置、或类似于MR磁体的单独线圈绕组块的配置。该设备还可以装备有以下中的一个或多个：

-场感测探头，

-温度控制单元，其保持采样在能够在测量的过程期间被改变的定义温度下进行测量，

-自己的高SNR接收天线/单元，其使用螺线管或并行接收技术(如果这不存在，那么MR系统的接收天线可以被替代地使用)。

在范例中使用的指纹序列不必需要遵循任何规律型式，并且不需要通过MR模拟软件来容易地再现。RF幅度、RF相位以及梯度幅度能够是时间的任意函数，但是，优选地，应当选择确保最大信号响应差异的那些类型的序列。引起不能被容易地计算出的“复杂”自旋响应的MRF序列是优选的，因为它们能够对众多组织参数进行编码，由此产生独特的指纹。因此，MRF信号的采样也不局限于某些时间点，而是能够在序列期间的任意时间处来完成。

图6示出了控制仪器的方法的流程图。图6中示出的流程图可以被认为等价于图2的流程图。首先，在步骤200中，方法开始。接下来，在步骤600中，探头或测试固定装置被放置到磁共振或磁共振成像系统中。接下来，在被标识为202和204的步骤中，设置控制参数。例如，这可以是对将梯度线圈和/或温度调节到第一或下一选定值的偏移场进行设置。接下来，在步骤206中，采集词典磁共振数据。接下来，在步骤208中，创建针对在步骤202和204中指定的具体组织类型和当前环境条件的词典条目。该方法然后进行到具有问题“所有参数变化都已经被测量？”的决策框210。如果答案为否，那么该方法返回到被标识为202和204的框。如果答案为是，那么至少在该时间段内已经完成了词典的构建，并且该方法进行到步骤212，在步骤212中，该方法结束。

在图6中描绘了词典生成的工作流。针对多个不同环境条件(B0偏移场和可能的B0不均匀性)利用就位的MR系统和设备来执行指纹识别测量。为此目的，按照需要由设备中的场线圈生成对应的额外B0偏移场。注意，也能够通过关于拉莫尔频率操纵MR系统的共振频率来实现偏共振。

每个测量被用作在检查和稍微不同的实验条件下被分配给组织类型的MRF词典条目。优选在体温下执行这些测量，但是该参数也能够在偏共振之上被额外地改变以生成更多的用于词典的条目。

考虑中的组织类型必须是已知的或必须通过随后的组织学或其他研究来识别。然后根据已知的组织类型来标识MRF词典的对应条目。以这种方式，能够生成包含针对不同器官、肿瘤类型或阶段或者任何其他组织分类的条目的词典。

在一个实施例中，磁偏移场线圈装备有场探头以为控制电子器件提供反馈信号，以便更准确地设置所需的磁场。

在一个实施例中，不仅不同的恒定磁偏移场用于产生不同的MRF信号，而且在测量期间施加不同的梯度场。以这种方式，模拟了具有强空间B0变化的环境条件。

在一个实施例中，一个接一个地处理不同的组织探头。

在一个实施例中，同时测量不同的组织探头，其中，来自不同体素的信号对应于不同的探头。词典充满针对所有组织探头的条目。

在一个实施例中，在患者或其他活体对象被(部分地)放置在偏移场线圈内部的情况下从体内采样组织探头。这可以是有利的，因为当取出组织探头并在体外分析组织探头时，一些组织参数会改变。

在该想法的另外的细化中，能够将实验确定的词典条目匹配到模拟的基于布洛赫的词典，以将组织绘制为定量数字/性质。

该想法的另外的细化是合并经由布洛赫模拟生成的常规词典与经由实验数据生成的那些词典。能够依据用户是否渴望使用MRF识别组织性质元组(定量数字–仅适用于模拟的词典数据)或组织分类信息(所有数据)来实施对应的选择机制。

为了进一步改进经校准的词典的质量，能够针对每个组织/参数设置组合要求多个平均值，得到更高的SNR。

尽管已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应当被认为是图示性或示范性的，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，在实践请求保护的发明时能够理解并实现对所公开的实施例的其他变型。在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现在权利要求中记载的若干项的功能。尽管某些措施被记载在互不相同的从属权利要求中，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。计算机程序可以被存储/分布在合适的介质上，例如与其他硬件一起或作为其他硬件的部分供应的光学存储介质或固态介质，但是也可以被以其他形式分布，例如经由互联网或其他有线或无线的电信系统。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 (15)

1.一种操作仪器(100)的方法，其中，所述仪器包括：

-磁共振系统(102)，其用于测量来自测量区(108)的词典磁共振数据(154)，其中，所述磁共振系统包括用于生成所述测量区内的主磁场的磁体(104)；以及

-测试固定装置(124)，其用于将测试样本(132)保持在所述测量区内，其中，所述测试固定装置包括补充磁场线圈(126)和磁共振天线(128)；

其中，所述方法包括重复地进行以下操作的步骤：

·根据电流的分布选择(202)电流；

·向所述补充磁场线圈供应(204)所述电流以调节所述测量区内的所述主磁场；

·在向所述补充磁场线圈供应所述电流期间通过利用脉冲序列命令控制所述磁共振系统而利用所述磁共振天线采集(206)来自所述测试样本的所述词典磁共振数据，其中，所述脉冲序列命令使得所述磁共振系统根据磁共振指纹识别技术采集所述词典磁共振数据，其中，所述脉冲序列命令指定一串脉冲序列重复，其中，每个脉冲序列重复具有根据重复时间的分布选择的重复时间，其中，每个脉冲序列重复包括根据射频脉冲的分布选择的射频脉冲，其中，射频脉冲的所述分布使得磁自旋旋转到翻转角的分布，并且其中，每个脉冲序列重复包括采样事件，在所述采样事件中，在所述脉冲序列重复结束之前在采样时间处对所述磁共振信号采样预定持续时间，其中，所述采样时间是根据采样时间的分布选择的，其中，所述词典磁共振数据是在所述采样事件期间采集的；以及

·将所述词典磁共振数据附加(208)到磁共振指纹识别词典(156)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述磁共振天线是螺线管磁共振天线，其中，螺线管磁共振天线被配置用于生成采样区(130)中的B1磁场，其中，所述螺线管磁共振成像天线被定向为使得所生成的B1磁场垂直于所述主磁场，其中，所述采样区在所述测量区内，并且其中，所述测试样本在所述采样区内。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述方法还包括：

-将对象(304)放置(400)在磁共振装置(300)的数据采集区(308’)中；

-通过利用脉冲序列指令(308)控制所述磁共振装置来采集(402)对象磁共振数据(304)，其中，所述脉冲序列指令使得所述磁共振装置根据所述磁共振指纹识别技术采集所述对象磁共振数据，其中，所述脉冲序列指令指定所述一串脉冲序列重复；并且

-通过比较所述对象磁共振数据与所述磁共振指纹识别词典来计算(404)预定物质的集合中的每种的丰度，并且其中，所述测试样本属于所述预定物质的集合。

4.一种仪器，包括(100)：

-磁共振系统(102)，其用于测量来自测量区(108)的词典磁共振数据(154)，其中，所述磁共振系统包括用于生成所述测量区内的主磁场的磁体(104)；以及

-测试固定装置(124)，其用于将测试样本(132)保持在所述测量区内，其中，所述测试固定装置包括补充磁场线圈(126)和磁共振成像天线(128)；

-存储器(150)，其用于存储机器可执行指令(160、162)和脉冲序列命令(152)，其中，所述脉冲序列命令使得所述磁共振系统根据磁共振指纹识别技术采集所述词典磁共振数据，其中，所述脉冲序列命令指定一串脉冲序列重复，其中，每个脉冲序列重复具有根据重复时间的分布选择的重复时间，其中，每个脉冲序列重复包括根据射频脉冲的分布选择的射频脉冲，其中，射频脉冲的所述分布使得磁自旋旋转到翻转角的分布，并且其中，每个脉冲序列重复包括采样事件，在所述采样事件中，在所述脉冲序列重复结束之前在采样时间处对所述磁共振信号采样预定持续时间，其中，所述采样时间是根据采样时间的分布选择的，其中，所述词典磁共振数据是在所述采样事件期间采集的；

-处理器(144)，其用于控制所述仪器；

其中，所述机器可执行指令的执行还使得所述处理器重复地进行以下操作：

·根据电流的分布选择(202)电流；

·控制(204)所述仪器向所述补充磁场线圈供应所述电流以调节所述测试样本的所述主磁场；

·在所述补充磁场线圈被供应所述电流期间通过利用脉冲序列命令控制所述磁共振系统来采集(206)词典磁共振数据；以及

·将所述词典磁共振数据附加(208)到磁共振指纹识别词典。

5.根据权利要求4所述的仪器，其中，所述磁共振系统还包括磁梯度系统(110、112)，所述磁梯度系统被配置用于在至少一个方向上生成梯度磁场。

6.根据权利要求5所述的仪器，其中，所述机器可执行指令的执行还使得所述处理器重复地进行以下操作：

·根据B0不均匀性轮廓的分布选择B0不均匀性轮廓；

·控制所述磁梯度系统以生成恒定的梯度磁场来模拟所述B0不均匀性轮廓，并且其中，所述词典磁共振数据是在所述恒定的梯度磁场的所述生成期间采集的。

7.根据权利要求4至6中的任一项所述的仪器，其中，所述磁共振系统是磁共振成像系统，其中，所述磁场梯度系统被配置用于在三个正交方向上生成所述梯度磁场，其中，所述磁场梯度系统还被配置用于生成所述测量区内的相位编码梯度磁场，以在所述采样事件期间在所述三个方向上对所述磁共振数据进行空间编码，其中，所述空间编码将所述磁共振数据划分成离散的体素。

8.根据权利要求4至7中的任一项所述的仪器，其中，所述机器可执行指令的执行还使得所述处理器通过利用选定的布洛赫方程将预定物质的集合中的每种建模为一个或多个自旋来计算所述磁共振指纹识别词典的至少部分。

9.根据权利要求4至7中的任一项所述的仪器，其中，所述脉冲序列命令包括用于在至少一个脉冲序列重复的所述射频脉冲中的至少一个的施加期间改变所述梯度磁场的指令。

10.根据权利要求4、5、6、7和9中的任一项所述的仪器，其中，所述脉冲序列命令包括使得至少一个脉冲序列重复的所述射频脉冲长于15ms、优选长于50毫秒的指令。

11.根据权利要求4至10中的任一项所述的仪器，其中，所述机器可执行指令的执行还使得所述处理器：

-将初始布洛赫方程的解以数值方式拟合到所述词典磁共振数据以生成校正的布洛赫方程的集合；

其中，所述机器可执行指令的执行还使得所述处理器重复地进行以下操作：

-修改所述校正的布洛赫方程的至少一个参数；

-对所述校正的布洛赫方程进行求解以生成计算出的磁共振数据；以及

-将所述计算出的磁共振数据附加到所述磁共振指纹识别词典。

12.根据权利要求4至11中的任一项所述的仪器，其中，所述仪器还包括温度控制系统(504)，所述温度控制系统用于在所述词典磁共振数据的采集期间控制所述测试样本的温度。

13.根据权利要求12所述的仪器，其中，所述机器可执行指令的执行还使得所述处理器重复地进行以下操作：

·根据温度的分布选择测量温度；以及

·控制所述温度控制系统以维持所述测试样本处于所述测量温度，其中，所述词典磁共振数据是当所述测试样本在包括所述测量温度的预定温度范围内时采集的。

14.根据权利要求4至13中的任一项所述的仪器，其中，所述测试固定装置还包括用于测量所述成像区内的测得的磁场强度的磁场传感器(500)其中，所述电流是针对期望的磁场强度而被指定的，其中，所述机器可执行指令的执行还使得所述处理器：

·控制所述磁场传感器以测量所述磁场强度；并且

·控制所述仪器以调节到所述补充磁场线圈的所述电流和/或到所述梯度线圈(110)中的至少一个的所述电流，使得测得的磁场强度与所述期望的磁场强度之间的差在预定量以下。

15.一种包括机器可执行指令(160、162)的计算机程序产品，所述机器可执行指令用于由控制仪器(100)的处理器(144)执行，其中，所述仪器包括用于测量来自测量区(108)的磁共振数据的磁共振系统(102)，其中，所述磁共振系统包括用于生成所述测量区内的主磁场的磁体(104)，其中，所述仪器还包括用于将测试样本(132)保持在所述测量区内的测试固定装置(124)，其中，所述测试固定装置包括补充磁场线圈(126)和磁共振成像天线(128)，其中，所述机器可执行指令的执行还使得所述处理器重复地进行以下操作：

·根据电流的分布选择(202)电流；

·控制(204)所述仪器向所述补充磁场线圈供应(204)所述电流以调节所述测试样本的所述主磁场；

·在所述补充磁场线圈被供应所述电流期间通过利用脉冲序列命令控制所述磁共振系统来采集(206)词典磁共振数据，其中，所述脉冲序列命令使得所述磁共振系统根据磁共振指纹识别技术采集所述词典磁共振数据，其中，所述脉冲序列命令指定一串脉冲序列重复，其中，每个脉冲序列重复具有根据重复时间的分布选择的重复时间，其中，每个脉冲序列重复包括根据射频脉冲的分布选择的射频脉冲，其中，射频脉冲的所述分布使得磁自旋旋转到翻转角的分布，并且其中，每个脉冲序列重复包括采样事件，在所述采样事件中，在所述脉冲序列重复结束之前在采样时间处对所述磁共振信号采样预定持续时间，其中，所述采样时间是根据采样时间的分布选择的，其中，所述词典磁共振数据是在所述采样事件期间采集的；以及

·将所述词典磁共振数据附加(208)到磁共振指纹识别词典(156)。