CN111913142A - 基本场磁体装置、磁共振断层造影系统和测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于磁共振断层造影系统(1)的基本场磁体装置(40)，所述基本场磁体装置(40)具有多个在空间上彼此分离的基本场磁体部段(44)，以便分别产生具有限定的部段主场方向(R1)的预期磁场，其中，所述基本场磁体部段(44)中的至少两个基本场磁体部段设置成，使得所述至少两个基本场磁体部段的预期磁场的部段主场方向(R1)彼此成偏转角地伸展，使得所述基本场磁体部段(44)的预期磁场合成预期基本磁场(B0)，其中，所述基本磁场(B0)具有带有环形分布形状的基本磁体主场方向(R0)。本发明还涉及一种磁共振断层造影系统(1)、一种用于测量的方法以及一种环形基本磁场(B0)的应用。

Description

基本场磁体装置、磁共振断层造影系统和测量方法

技术领域

本发明涉及一种用于磁共振断层造影系统的基本场磁体装置、一种相应的磁共振断层造影系统以及一种用于测量磁共振断层造影拍摄的原始数据的方法。

背景技术

四十多年来，使用磁共振断层造影(“MR”)的原理来成像和进行其他测量。尽管有这样长的时间和该测量方法在这期间已达到的重要性，但是至今仅有两种磁体设计用于临床使用的MR系统或MR扫描仪：C型磁体形状和螺线管。这种类型的MR扫描仪的运行仍旧始终给临床MR工作流程带来问题。

在围绕所述扫描仪伸至远处的杂散磁场的方面，出现了最严重的问题。为了规避所述限制并且避免事故以及损伤，医院管理部门必须通过限制人和设备的接触的方式在MR检查室之内和附近隔开严格检查的区域。如果金属部件或磁性部件被MR扫描仪的强磁体吸引并且朝向扫描仪体积加速，则可能出现损伤。

另一问题在于，使用螺线管磁体设计的MR扫描仪将患者“锁”在狭窄的患者通道中，这由于狭窄尤其可能引起恐惧感。所述恐惧在一些患者中可能达到无法执行MR扫描的强度。此外，由于患者通道狭窄，医疗人员对患者身体的接触受到极大限制，这对于执行介入的或治疗的方法、尤其在实时MR成像方面是不利的。

此外，传统的MR扫描仪由于其尤其因磁轭或磁场的屏蔽件引起的质量只能艰难地从一个位置移动到另一位置。尤其在医院机构或医院部门内或借助于卡车或飞机的运输是成问题的。因此，在偏僻地方或在面对自然灾害或军事冲突的地理地区中，借助于磁共振断层造影系统(“MR系统”)扫描患者是困难的。必须始终将患者带至MR系统，因为至今无法在没有问题的情况下将MR系统快速运送至一个地方。

通常，MR扫描仪使用自屏蔽的螺线管型的超导磁体，以便降低由基本场磁体的线圈逸出的杂散磁场的强度。主动屏蔽的基本场磁体在此比未屏蔽的基本场磁体昂贵得多。

此外，屏蔽线圈降低了在患者通道中可用于测量的基本磁场的效率。与未屏蔽的磁体相比，主动屏蔽的磁体具有更大的直径，其中外直径从非屏蔽情况下的典型地145厘米增加至屏蔽情况下的超过220厘米。然而，在屏蔽情况下，不能完全消除杂散磁场，而是仅减小杂散磁场，使得在屏蔽的基本场磁体的情况下，在检查室中也始终存在具有高强度的强杂散磁场。所述杂散场还始终具有使得根据当今法规不允许在检查室内使用磁性设备或医学器械的强度。

MR扫描仪的替选设计使用C形磁体。这要么能够是永磁体，要么能够是由两个亥姆霍兹线圈组成的电磁体。C形磁体具有两个极靴，所述极靴在其间隔中产生竖直的基本磁场。相似结构是门架式磁体(Portalmagnet)，其在机械上更稳固并且在一些实施方式中也能够借助于超导亥姆霍兹线圈实现。C形和门架式磁体具有至患者身体的开放通道的优点并且同时减小了患者的幽闭恐惧感。然而，这种结构需要非常稳固的机械构造，以便抵抗两个相对置的基本场磁体之间的巨大磁吸引力。为了减少杂散磁场的扩散，所述磁体架构典型地使用铁轭来在成像体积之外引导磁场线。所述铁轭是成本最低的屏蔽中的一种屏蔽。这种轭的缺点是，相当大地提升MR扫描仪的尺寸、重量和体积。

在较高的场强度的情况下，由于材料的饱和和非线性特性会降低铁轭的磁屏蔽效果。对于由超导线圈或电磁体构成的磁体，能够通过具有与主线圈相反极性的附加的外部线圈来实现杂散场的主动屏蔽。所述主动屏蔽的解决方案类似于在螺线管的情况下的基本场磁体工作，并且也具有对应的缺点。

也已应用具有重的和厚的铁壁的整个MR扫描仪室的被动屏蔽，以便避开所述问题。然而，这是非常昂贵的解决方案并且丝毫没有减少扫描仪室内的杂散磁场。

发明内容

本发明的目的是提出一种替选的基本场磁体装置或一种改进的磁共振断层造影系统，借此至少减小、优选避免上述缺点。

所述目的通过本发明的基本场磁体装置，根据本发明的磁共振断层造影系统以及通过本发明的方法和根据本发明的应用来实现。

根据本发明的用于磁共振断层造影系统的基本场磁体装置(所述基本场磁体装置也能够称作“基本场磁体系统”)具有多个空间上彼此分离的(主动的)基本场磁体部段，以便(在运行中)分别产生具有限定的部段主场方向的预期磁场。

在此，基本场磁体部段是基本场磁体装置的部分，并且包括至少一个基本场磁体，所述基本场磁体通过至少一个磁体线圈限定。但是，也能够将多个单个的基本场磁体或磁体线圈一起连接成一个基本场磁体部段。即使不排除基本场磁体中的轭，至少对于一些应用有利的是，将基本场磁体设计得尽可能轻，即舍弃轭。也就是说，基本场磁体部段的磁体线圈优选地无铁芯，必要时在芯区域中构成有自由空间，或基本场磁体部段优选地无铁轭。基本场磁体能够构造为传统电磁体或构造为超导电磁体。因为基本场磁体的磁体线圈在此很重要，基本场磁体部段也能够尤其称作“基本场磁体线圈部段”。

预期磁场(以及预期基本磁场)是在磁体的预期运行中即当电流流过所述磁体时形成的磁场。形状通过磁体的设计固定地预设，其中预期磁场的强度在不同电流强度的情况下在强度方面按比例缩放。因为在MR系统的技术领域中通常使用亥姆霍兹线圈，基本场磁体的预期磁场大多是螺线管的磁场。至少如果基本场磁体部段具有与亥姆霍兹线圈不同的形状，则基本场磁体部段或基本场磁体装置的预期磁场能够更复杂。

磁体的磁场的主场方向通过表征磁体内的磁场分布形状的矢量指示。因此，不考虑杂散场，而是考虑在已知的MR系统的范围内主要重要的场。在螺线管磁体中，主场方向可能垂直于磁体(螺线管)的端面，在螺旋管磁体中，磁体内部中的磁场的主场方向会显现圆形轨迹。在任意成型的磁体的情况下，主场方向反映磁场(无杂散场)的最强部分的合成的磁场矢量的分布形状。所提及的部段主场方向是基本场磁体部段的磁场的主场方向。

在根据本发明的基本场磁体装置中，基本场磁体部段中的至少两个基本场磁体部段彼此设置成，使得所述至少两个基本场磁体部段的预期磁场的部段主场方向彼此成偏转角地伸展。当然，所述偏转角在此大于0°，因为否则不会达到偏转。此外，相关的基本场磁体部段彼此设置成，使得基本场磁体部段的预期磁场合成(基本场磁体装置的)预期基本磁场。因此，基本场磁体部段在运行中共同地构成基本磁场。

在此，基本场磁体部段根据本发明设置成，使得基本磁场具有带有环形分布形状的基本磁体主场方向。

在此，“环形”描述闭合的分布形状，优选地在唯一的空间平面中、优选地呈圆形或呈至少一种具有倒圆的角部的形状。这种环形的磁场具有比传统螺线管的磁场更小的杂散场。杂散场变得越小，则使用基本场磁体部段越多，或基本场磁体部段在磁场分布形状的方向上延展得越多。与C型磁体相比，根据本发明的基本场磁体装置的总重量是若干分之一，尤其因为在此能够舍弃铁轭，在C型磁体中通常需要铁轭，以便减小杂散场。

通常，除其他常见部件，如尤其梯度系统、射频发送系统、射频接收系统、合适的控制装置等外，根据本发明的磁共振断层造影系统包括根据本发明的基本场磁体装置。

根据本发明的用于测量磁共振断层造影拍摄的原始数据的方法，尤其在磁共振断层造影成像的过程中，包括以下步骤：

-定位对象

在所述步骤期间，将患者或受检者抑或无生命的对象如例如模体定位在根据本发明的磁共振断层造影系统的测量站中。

-产生基本磁场

借助于磁共振断层造影系统的根据本发明的基本场磁体装置产生所述基本磁场。

-测量原始数据

在所述步骤中，如通常借助于合适的射频信号或射频脉冲序列激励(MR激励)对象的至少一个感兴趣的区域(RoI为英文：“Region of Interest”)，并且从RoI中记录由此感生的MR信号作为原始数据(也就是说获取原始数据)，然后能够借助于各种方法进一步处理所述原始数据。为此，也能够使用对于本领域技术人员已知的方法。在对应的处理之后，所述原始数据优选地用于成像，也就是说用于产生磁共振图像数据，但是也完全能够用于其他结果。在测量期间，即在激励和/或原始数据获取期间，在此典型地也能够通过附加的梯度场实现位置编码。

本发明的部分也是螺旋管形基本磁场用于在磁共振断层造影的过程中和/或在磁共振断层造影系统中进行测量的应用。优选地，在此在共同的螺旋管形基本磁场内在多于一个的测量站处进行测量。除了(基本上圆形的)螺旋管形磁场本身外，其他的自封闭的磁场尤其也被视为“螺旋管形的”磁场、即类似于螺旋管的磁场的磁场，所述自封闭的磁场具有椭圆的形状，带有倒圆的角部的矩形的形状或由圆部段和“嵌入的”直通道构成的形状(尤其具有180°的转弯和两个相对的直的部段的简单的跑道的形状)。应用尤其研究如上所述的根据本发明的基本场磁体装置的应用。

本发明的其他的、特别有利的设计方案和改进方案从以下描述中得出，其中一种类别的实施例也能够类似于另一类别的实施例和所述部分改进，并且不同的实施例或变型方案的各个特征尤其也能够组合成新的实施例或变型方案。

根据一个特别优选的实施方式，基本场磁体装置包括至少三个基本场磁体部段(优选至少四个、进一步优选至少六个或尤其优选至少八个)，所述基本场磁体部段设置成，使得基本磁体主场方向具有平面环的形状、优选地基本上螺旋管的形状或类似螺旋管的形状、尤其带有嵌入的直通道的螺旋管的形状(见上文)。这意味着，基本场磁体部段的磁场的部段主场方向都处于唯一的、共同的空间平面中。

根据基本场磁体装置的一个优选的实施方式，至少两个相邻的基本场磁体部段之间的部段主场方向的偏转角为至少5°、优选至少30°、特别优选至少45°。这意味着，基本场磁体部段(关于其部段主场方向)相应地彼此倾斜地设置。对此优选的是，基本场磁体部段以其侧壁中的一个侧壁朝向彼此，并且相邻的基本场磁体部段的绕组或线圈平面彼此倾斜。在此，侧壁是磁绕组的电流导体在其中伸展的侧向壁。侧壁也能够称作棱边。因此，磁体的端侧不应理解为侧壁(磁场从所述端侧出来，并且磁场例如基本上平行于基本场磁体部段的磁体线圈的绕组平面)，而是应理解为在横向于基本场磁体部段的部段主场方向上的侧。

根据一个优选的实施方式，基本场磁体装置包括至少一组基本场磁体部段，所述基本场磁体部段星形地围绕至少一个空间轴线设置，其中相应的基本场磁体部段的各一个侧壁或棱边指向所述中心轴线。所述装置优选地是旋转对称的，其中特别优选地在N个基本场磁体部段的情况下(在一组中)存在360°/N的旋转对称性。在六个基本场磁体部段的情况下，基本场磁体装置例如看起来如六角星。但是，星形也能够包括基本场磁体部段的部分规则的设置，例如基本场磁体部段都规则地设置在半圆内。优选的是，这些部分规则的星形中的多个星形也围绕多个中心轴线或空间轴线设置，例如略微间隔开地相对置的两个半圆形的设置，以便总体上例如产生已经提及的呈具有嵌入的直通道的螺旋管形式的基本磁场。

根据一个优选的实施方式，基本场磁体装置包括基本场磁体部段或一组基本场磁体部段，所述基本场磁体部段或一组基本场磁体部段构建成，以便使预期基本磁场的基本磁体主场方向偏转了至少60°、优选至少90°、进一步优选至少180°的总偏转角。优选地，在此所述基本场磁体部段的磁场的部段主场方向或所述组的合成的磁场的合成的部段主场方向(即部段组主场方向)在表示偏转了所述角度的弧中伸展。所述基本场磁体部段或其中一组基本场磁体部段能够用于有针对性地引导基本磁场。

尤其如果如上所述的基本场磁体部段星形地或以类似的方式围绕中心轴线设置以便实现基本磁场的基本磁体主场方向的环形闭合的分布形状，并且各个基本场磁体部段构建为，使得所述基本场磁体部段产生如下磁场，所述磁场在垂直于所述基本场磁体部段的部段主场方向的空间方向上是基本上均匀的(即如果基本场磁体部段例如以亥姆霍兹线圈的形式构建)，则这能够引起如下基本磁场：只要所述基本磁场(连续地)减小，则所述基本磁场的场强在径向方向上(从中心轴线开始)是不均匀的。这原因在于，靠近空间轴线的各个基本场磁体部段之间的间距与距中心轴线有较大径向间距的各个基本场磁体部段之间的间距相比更窄。也就是说，合成的基本磁场的磁场线的密度径向向外减小。

尤其为了对这进行补偿并且实现在径向方向上也尽可能均匀的基本磁场，在基本场磁体装置的一个优选实施方式中，基本场磁体部段(优选地基本场磁体部段中的每个基本场磁体部段)能够具有线圈绕组，所述线圈绕组产生预期磁场，所述磁场朝向基本场磁体部段的一侧、也就是说在横向于基本场磁体部段的部段主场方向上变得更强。为此，线圈绕组优选地构造成，使得一个绕组在至少一个空间方向上的直径与其相邻的绕组相比减小，并且该绕组的中心更紧密地靠置于环形基本磁场的一侧。所述单个基本场磁体部段的磁场因此优选地朝向基本场磁体装置的外边缘(例如朝向圆形尤其螺旋管形的外边缘)变得更强，以便尽可能好地补偿总体上合成的基本磁场的在其他情况下出现的径向不均匀性。关于基本场磁体部段，也可以说，绕组渐渐地倾向于基本场磁体部段的外侧壁、即基本磁场的环形的外侧。在此，绕组的精确类型或形貌优选地相应地与基本场磁体部段彼此间的设置匹配，以便实现不均匀性的适合的补偿。

优选的磁共振断层造影系统在(共同)预期基本磁场内包括多个测量站(至少两个)。所述测量站在此优选地设置在各两个基本场磁体部段之间和/或设置在基本场磁体部段内的患者通道中。

优选地，磁共振断层造影系统为此对应地包括多个测量装置(至少两个)，其中测量装置中的每个测量装置设计用于在上述测量站中的一个测量站处在磁共振断层造影的过程中执行测量。优选地，测量装置为此分别具有至少一个用于施加射频脉冲序列(即用于发送用于MR激励的射频脉冲)的射频发送系统和用于读取由此感生的MR信号的射频接收系统。测量装置当然还可以具有其他部件、如例如梯度线圈。这在进一步说明中更详细地予以阐述。

尤其是，射频发送系统和射频接收系统也能够通过如下方式至少部分地组合：例如射频发送系统和射频接收系统使用共同的射频发送/射频接收线圈(天线)，如这在传统的磁共振断层造影系统中情况也如此。例如，测量装置为此能够具有要安置在对象尤其患者处的局部线圈，所述局部线圈能够作为射频发送线圈和/或射频接收线圈使用。

在磁共振断层造影的过程中，基本上已知不同的合适的测量装置，所述测量装置在必要时有小修改的情况下能够在不同测量站处使用，其中在现有技术中目前通常针对每个MR系统使用仅一个唯一的测量装置，或存在仅一个测量站，在所述测量站处，选择性地使用测量装置，但是无论如何总是同时仅能服务一名患者。

在本发明的范围内，优选的是，所述测量装置彼此独立，尤其在空间上和/或测量技术上彼此独立。然而，所述测量装置能够被共同的控制装置协调地操控，其中所述控制装置也能够接收和处理MR信号或原始数据。但是同样，每个测量装置也能够具有自身的控制装置。

根据一个优选的方法，对应地在至少两个测量站处同时执行磁共振断层造影拍摄。这意味着，在所述测量站处同时检查两个对象，或必要时执行其他测量。然而，为此并不强制地需要的是，必须同时进行原始数据测量、即射频激励和/或原始数据获取，这也能够以适当的方式协调。例如，能够交替地测量以便避免相互的干扰，也就是说，总是在这些测量站中的一个测量站处执行测量(即发送射频脉冲并且获取原始数据)，而患者正好被定位在这些测量站中的另一测量站处，进行患者位置的移动(例如，检查床的进给)，或服用造影剂。众所周知，检查过程的准备和后处理时间也在本可以更有效利用的不可忽略的时间段内阻断了磁共振断层造影系统。

就此而言，因此“同时执行磁共振断层造影拍摄”应该理解为：属于磁共振断层造影拍摄(后续也简称为“成像”)的是包括所有措施的时间段，所述措施属于典型的MR测量：定位患者、可选地施加造影剂、施加脉冲序列，测量MR信号和可选地重建图像，使患者从检查室离开等，即占用MR系统的所有过程。在此，原始数据测量仅包括——作为成像的一部分——施加脉冲序列或射频激励以及由此感生的MR信号的测量。检测MR信号本身也描述为“原始数据获取”。

因此，同时执行磁共振断层造影拍摄表示：在不同测量站处成像的时间段在时间上能够重叠或叠加。在此会有利的是，在所述总共要求的时间段内彼此分离地执行可能影响磁场或其他测量的主动过程。被动过程、即不影响其他测量的过程、如例如检查床的给进或造影剂的服用通常能够如上所述地完全同时进行。但是，这不排除：根据测量站的结构和彼此间的布置，也能够同时进行主动过程或在不同测量站处对原始数据进行测量。

必要时，例如在具有不同回波时间的两个并行测量的情况下，总是当在其他测量站上没有施加信号时，才进行激励，即在一个测量站处施加信号。但是，实际的数据获取(原始数据获取)完全能够同时进行。尤其能够以这种方式在两个并行的测量中嵌套或交替地进行各个层的拍摄。在该过程中，如在上文中已描述的那样，中央协调的控制是非常有利的。尤其是在所述方面特别优选的是，执行各个测量的梯度的比较，使得所述测量例如不相互影响。

优选的磁共振断层造影系统具有控制装置，所述控制装置用于操控基本场磁体装置的所有部件和所述磁共振断层造影系统的测量装置，其中，所述控制装置优选地也构成为，使得测量在不同测量站处协调地运行，如这在前面阐述的那样。

控制装置的部件尤其负责协调测量的部件的一部分能够全部或部分地以软件模块的形式在MR系统的对应控制装置的处理器中实现。这种部件的基本上软件式的实现具有如下优点：至今已经使用的控制装置也能够以简单的方式通过软件更新加装，以便以根据本发明的方式工作。

控制装置也能够包括多个子控制装置，所述子控制装置例如配设给不同的测量站和/或测量装置，并且优选为了协调能够彼此通知和/或通过上级的主控制单元协调。

优选地，每个测量装置也能够具有自身的梯度系统和/或匀场线圈系统，或磁共振断层造影系统中的每个测量站能够配设有自身的梯度系统和/或匀场线圈系统。

因此可优选的是，如上所述，基本场磁体装置能够设计成，使得基本磁场在测量站处尽可能均匀。为了进一步改进均匀性，能够使用匀场线圈系统。为此，在传统磁共振断层造影系统处也能够采用现有技术中的方式或原理，所述传统磁共振断层造影系统必要时能够以合适的方式适配。然后，借助于梯度系统能够施加用于测量的期望的梯度场。

但是，在另外的优选的实施方式中，也能够有针对性地使用环形基本磁场的当前已知或明确定义的不均匀性，例如用于测量数据或原始数据的位置编码。

为此，尤其能够利用的是：在磁场的环形分布形状的情况下，如上所述，在没有适当的措施的情况下，通常朝向环的中心与在边缘处相比存在更强的磁场。通常，场强的降低与距环的中心的间距成反比。因为在MR测量的过程中通常使用但是至今通常通过梯度线圈系统设定的磁场的不均匀性用于位置编码，所以能够有利地使用基本磁场的因基本场磁体装置的结构产生的不均匀性。至少并不一定需要，如在现有技术中至今所进行的那样，在不均匀性的方向上施加梯度场。

应补充提及的是，不同变型方案的组合也是可行的，即例如仅在几个空间方向上利用基本磁场的不均匀性，并且在几个空间方向上使用附加的梯度场，或这也因测量站而异地不同处理。

优选地，至少两个测量站设置在具有相反的基本磁体主场方向的区域中。在螺旋管形基本磁体主场方向的情况下，所述测量站靠置于基本磁场的相对置的侧。测量站优选地彼此并排地设置，并且特别优选地处于共同的平面上。

如上所述，根据本发明的磁共振断层造影系统的基本场磁体装置优选地能够具有一个基本场磁体部段或一组基本场磁体部段，所述一个基本场磁体部段或一组基本场磁体部段构建为，以便使预期基本磁场的基本磁体主场方向以至少60°、优选地至少90°、进一步优选地至少180°的总偏转角偏转。这种基本场磁体装置尤其也能够用于上述优选的实施方式，以便使基本磁体主场方向从一个测量站向另一个测量站偏转180°，使得所述测量站处的基本磁体主场方向是相反的。

优选的是，基本场磁体部段或一组基本场磁体部段设置在至少一个测量站下方或上方或在测量站的至少一侧上，其中优选地所述基本场磁体部段或所述一组基本场磁体部段邻接两个不同的测量站。

对于磁共振断层造影系统优选的是基本场磁体装置，所述基本场磁体装置在其基本场磁体部段之间具有多个测量站，所述测量站特别优选地通过基本场磁体部段彼此分离。因此，所述测量站处于预期基本磁场内。在此，测量站优选地设置在各两个基本场磁体部段之间。在所述范围内优选的是，基本场磁体部段构成为壁部和/或设置在两个测量站之间的壁部中。

在用于磁共振断层造影系统的这种优选的基本场磁体装置中，在所述基本场磁体装置中在基本场磁体部段之间存在多个测量站，特别优选的是，在各个测量站中和/或在基本场磁体部段处设置梯度线圈。在此，优选的基本场磁体装置包括局部梯度系统(局部：针对测量站的部分区域)和/或全局梯度系统(全局：针对整个相应的测量站)。

根据一个优选的实施方式，在基本场磁体部段处在至少一侧上安置有至少一个用于产生在邻接的测量站的空间轴线中的梯度的梯度线圈，优选针对在分别不同的空间轴线中的梯度(X梯度、Y梯度、Z梯度)有两个或甚至三个梯度线圈。即使尤其优选的是，将梯度线圈安置在基本场磁体部段的两侧上，使得所述梯度线圈能够产生不同的测量站中的梯度场，根据应用也特别优选的是，基本场磁体部段针对每期望轴线仅仅具有唯一的梯度线圈。这种结构尤其在基本场磁体部段的星形布置的情况下能够是有利的，因为梯度线圈能够在那里用于为两个相邻的测量站产生(对于空间轴线的)梯度。在这种情况下，所述梯度场也如基本磁场一样螺旋管形地构造，这对于抑制杂散场非常有利。

优选的是全局或局部梯度系统的双平面的梯度线圈或V形设置的(尤其平面的)梯度线圈。在此，传统梯度系统能够与根据本发明的基本场磁体装置连接，或能够安置在根据本发明的MRT系统中。

优选的梯度系统具有两个对称设置的线圈元件。一个线圈元件在测量站的右侧而一个线圈元件在测量站的左侧，其中也可行的是，每测量站仅分别存在各一个线圈元件并且与分别相邻的测量站的线圈元件一起构成梯度场。每个线圈元件对于一个轴线集成至少一个梯度线圈，尤其对于所有三个轴线分别集成一个梯度线圈。优选地，线圈元件包括平面梯度线圈的堆叠。

此外，所述两个线圈元件可能包含匀场线圈和/或主动屏蔽线圈，匀场线圈和/或主动屏蔽线圈设计成，使得所述匀场线圈和/或主动屏蔽线圈使成像体积外的散射梯度场衰减，借此所述散射梯度场不侵入到邻接的检查区域(测量站)中。

在此，不同测量站中的梯度线圈能够彼此独立地操控或彼此同步地操控。典型地借助于具有功率放大器的已知梯度控制单元进行能量供给。在所述情况下，“独立”意味着对于涉及的测量站的MR序列既不必须相同，也不必须同步，也不必须彼此嵌套。

在具有多个测量站的一个优选的磁共振断层造影系统中，基本场磁体部段(例如基本场磁体)也能够优选地构成为壁和/或设置在两个测量站之间的壁中。

在此，一个特别优选的变型方案包括如下基本场磁体装置：所述基本场磁体装置具有一组规则地设置在半圆中的基本场磁体部段以及另一基本场磁体部段，其中所述组使基本磁场偏转180°，所述另一基本场磁体部段居中地垂直于所述半圆设置(近似竖立于所述半圆上)并且能够处于两个测量站之间。这随后还就一个优选的实施例予以更详细阐述。

与传统的基于具有直角的和平行的场线的均匀基本磁场的磁共振断层造影相比，本发明允许在图像拍摄尤其信号编码以及图像重建的技术中有改变。在此，信号编码和图像重建遵循“等频率面

”、即具有拍摄区域的相同频率的面。所述等频率面在螺旋管形磁场中是弯曲的，并且跟随分别具有相同磁场强度的面。

附图说明

以下参照所附的附图根据实施例再一次更详细地阐述本发明。在此，在不同的附图中，相同的部件设有相同的附图标记。附图通常不合比例。

附图示意性示出：

图1示出根据现有技术的磁共振断层造影系统的示图，

图2示出具有根据本发明的基本场磁体装置的磁共振断层造影系统的实施例的简化示图，

图3示出如在根据图2的实施例中可使用的基本场磁体装置的示意图，

图4示出如在根据图2的实施例中可使用的基本场磁体装置的略微更详细的示图，

图5示出具有根据本发明的基本场磁体装置的磁共振断层造影系统的另一实施例，

图6示出具有根据本发明的基本场磁体装置的磁共振断层造影系统的另一实施例，

图7示出具有根据本发明的基本场磁体装置的磁共振断层造影系统的另一实施例，

图8示出如例如在根据图1至图7的基本场磁体装置中可使用的优选的线圈绕组的示意图，

图9示出与在图2中的基本场磁体装置类似的基本磁体装置的详细的示图，但所述基本场磁体装置现在具有如在图8中的线圈绕组，

图10示出根据本发明的MRT系统中的梯度系统。

附图说明

在如下附图中仅绘出对本发明重要的或有助于理解本发明的元件。

在图1中粗略地示意性示出磁共振断层造影系统1。一方面，磁共振断层造影系统包括实际的磁共振扫描仪2，其具有测量站3或检查空间3，在此为经典的患者通道3，在所述患者通道中，患者O或受检者、也就是说检查对象O定位在床8上。但是，通常并不扫描整个患者O，而是仅扫描患者O内的感兴趣区域，也就是说，仅从所述区域测量原始数据。

磁共振扫描仪2以通常的方式配备有基本场磁体系统4、梯度系统6以及射频发送天线系统5和射频接收天线系统7。在所示出的实施例中，射频发送天线系统5是固定地安装在磁共振扫描仪2中的全身线圈，而射频接收天线系统7由待设置在患者O或受检者处的局部线圈构成。但是原则上，只要全身线圈和局部线圈能够分别切换到不同的运行方式，则全身线圈也能够作为射频接收天线系统使用而局部线圈能够作为射频发送天线系统使用。在此，基本场磁体系统4以通常的方式构成为，使得基本场磁体系统在患者的纵向方向上、也就是说沿磁共振扫描仪2的在z方向上伸展的纵轴产生基本磁场。梯度系统6以通常的方式包括各个可操控的梯度线圈，以便能够彼此独立地在x、y或z方向上切换梯度。此外，磁共振扫描仪2能够具有(未示出的)能够以通常的方式构成的匀场线圈。

磁共振断层造影系统1还具有用于控制MR系统1的中央控制装置13。所述中央控制装置13包括序列控制单元14。借助于所述序列控制单元根据所选择的脉冲序列或多个脉冲序列的顺序控制射频脉冲(射频脉冲)和梯度脉冲的顺序，以用于在测量会话内在检查对象O的感兴趣的体积区域中记录多个层。这种脉冲序列能够例如在测量协议或控制协议内预设并且参数化。通常，用于不同测量或测量会话的不同控制协议保存在存储器19中，并且能够由操作者选择(并且在需要时必要时改变)，并且然后用于执行测量。在当前情况下，控制装置13包含用于测量原始数据即用于激励MR信号以获取原始数据的脉冲序列。

为了输出脉冲序列的各个射频脉冲，中央控制装置13具有射频发送装置15，所述射频发送设备15产生、放大射频脉冲并且经由合适的接口(未详细显示)馈入到射频发送天线系统5中。为了控制梯度系统6的梯度线圈以便对应于预设的脉冲序列适配地切换梯度脉冲，控制装置13具有梯度系统接口16。序列控制单元14以合适的方式、例如通过发出序列控制数据SD、与射频发送装置15和梯度系统接口16进行通信，以实施脉冲序列。

控制装置13还具有(同样以合适的方式与序列控制单元14进行通信的)射频接收装置17，以便在通过脉冲序列预设的读取窗口内协调地借助于射频接收天线系统7接收磁共振信号，并且因此获取原始数据。

在此，重建单元18接收所获取的原始数据并且由此重建磁共振图像数据。通常，也基于能够在相应的测量或控制协议中预设的参数进行所述重建。然后，所述图像数据例如能够存储在存储器19中。

如何详细地能够通过放射射频脉冲和切换梯度脉冲获取合适的原始数据并且由此重建MR图像或参数卡等，对于本领域技术人员而言基本上是已知的，并且因此在此不详细阐述。

能够经由具有输入单元10和显示单元9的终端11对中央控制装置13进行操作，因此整个磁共振断层造影系统1也能够经由所述终端由操作人员操作。在显示单元9上，也能够显示磁共振断层造影图像，并且借助于输入单元10、可选地与显示单元9组合，能够计划和开始测量，并且尤其能够选择并且可选地修改控制协议。

此外，这种磁共振断层造影系统1以及尤其控制装置13还能够具有多个另外的在此未详细示出的但通常存在于这种设备处的部件、如例如网络接口，以便使整个系统与网络连接，并且能够交换原始数据和/或图像数据或参数卡，但是也能够交换其他数据、如例如与患者相关的数据或控制协议。

图2示出具有根据本发明的基本场磁体装置40的磁共振断层造影系统1的实施例。

在此，示出磁共振扫描仪2，其功能能够由控制装置13控制。在此，控制装置13原理上能够与根据图1的传统MR系统中的控制装置13相似地构造并且具有相同的部件。同样，所述控制装置也能够具有合适的终端等(但是，这在此未示出)。

在此，磁共振扫描仪2的基本场磁体装置40包括六个(在此相同的)基本场磁体部段44，在所述实施方式中，所述基本场磁体部段星形地围绕中心轴线A以60°旋转对称地设置。通过箭头标示的基本磁场B0具有以圆形或螺旋管形磁场的形式伸展的基本场主方向R0。

为此，图3示出图2中的星形的基本场磁体装置40的各个基本场磁体部段44的详细示意图。

在此，可看到作为基本场磁体装置40的基本场磁体部段44的六个亥姆霍兹线圈。所述亥姆霍兹线圈借助于其线圈平面或绕组平面的棱边朝向中心轴线A定向。每个单个基本场磁体部段44都具有对应于(相对短的)螺线管的预期磁场，也就是说，由单个基本场磁体部段44产生的磁场的部段主场方向R1(在图2的示意图中仅在后两个基本场磁体部段44中的一个基本场磁体部段中示出)会分别垂直于相关的基本场磁体部段44的端面。基本场磁体部段44的单个磁场共同合成在图2中所示的具有螺旋管形的基本磁体主场方向R0的基本磁场B0，其中部段主场方向R1在各个基本场磁体部段44的中心分别与圆形的基本磁体主场方向R0“相切”。基本磁场B0在径向方向上向外减小，然而在高度上是均匀的。

基本场磁体装置40的基本场磁体部段44彼此接线，使得直流电流从一个基本场磁体部段44流入到下一基本场磁体部段中，其中通过磁体绕组的电流方向始终相同，并且通过电流流动总体上形成圆形磁场B0。

这种对称布置的显着优点是在基本磁场B0接通时的结构稳定性。各个基本场磁体部段44之间的磁力在基本磁体主场方向R0的方向上相互抵消。每个基本场磁体部段44被其两个相邻者分别用相同的力吸引。合成的力向内朝向柱43作用，并且在那里能够通过相应的结构加强件非常好地补偿。

在图3的左上角放大地示出通过基本场磁体部段44的截面。可看到电流导体21的规则布置，所述电流导体在此绘制为丝，然而完全能够具有复杂的结构，例如能够是空心的，以便贯穿引导冷却剂。

这种具有根据图2和3的基本场磁体装置40的磁共振断层造影系统1允许在六个不同的测量站M1、M2、M3、M4、M5、M6(见图2)处进行测量，其中在所述的示例中恰好在测量站M4处进行对象O的测量，其中患者在此站立于在基本场磁体装置40的竖直壁处。理论上，能够同时在所有六个测量站M1、M2、M3、M4、M5、M6处进行测量。中心柱43将基本场磁体部段44保持在其的位置处，并且也能够包括技术部件、例如电连接件或甚至电流供给装置(例如参见图4)。

在测量站M1、M2、M3、M4、M5、M6处能够分别存在测量装置12(仅分别象征性示出)或为此在测量站M1、M2、M3、M4、M5、M6处分别存在所需的部件，如射频发送系统的射频发送线圈、射频接收系统的射频接收线圈和/或共同的射频发送/接收线圈。同样，为此也能够包括梯度线圈和/或匀场线圈。所有这些部件能够由共同的控制装置13协调地操控。

当然，磁共振扫描仪2也能够具有多于六个的测量站M1、M2、M3、M4、M5、M6，磁共振扫描仪的高度能够更低，或磁共振扫描仪设计用于检查更小的身体区域，例如用于头部检查或四肢、女性乳房，前列腺、肝脏、肾脏或其他器官的检查。星形的基本场磁体装置40也能够平躺式定位。

图4示出具有超导的基本场磁体装置40的磁共振断层造影系统1的实施例。这能够是在图2中示出的实施方式的超导版本。为了更好地示出内部结构，未示出前部两个基本场磁体部段44。可看到，基本场磁体装置40以氦He填充，氦部分地是液态的并且部分是气态的。在此，氦He的附图标记指向液位。整个基本磁场装置40由在此尤其具有热绝缘部的壳体壁30包围，以便壳体内部空间33中的氦He保持冷和进而保持液态。

这种绝缘部例如能够包括抗周围的热辐射的多层绝缘膜或有导热能力的屏蔽部。

在基本场磁体装置40的中部的上部安置有冷却单元22，在所述冷却单元的冷却指22a处，氦He连续地冷凝并且向下滴落。通过氦管路22b，能够调节基本场磁体装置40中的氦含量和压力。在下部可看到开关单元23处的磁体传导分配器20(英文：superconductingjoints box)，所述开关单元能够经由电流输送装置24给基本场磁体装置40供应电流。在此，开关单元23能够用作持久的开关，以便在超导基本场磁体装置40中产生连续循环的电流并进而产生永久基本场B0。

但是，另外的冷却替选方案也是可行的，例如借助于液态氦穿过磁体的波导管或穿过与磁体线圈良好热接触的附加的冷却管路。在基本场磁体装置40的结构中还能够包含另外的部件，为了清楚起见在此未绘出所述另外的部件，如例如失超探测器(Quench-Detektor)或失超保护装置，所谓的“线圈载体(coil carrier)”(磁体成型器)或结构加强件。

图5示出具有根据本发明的基本场磁体装置40的磁共振扫描仪2的另一实施例。在此，仅基本场磁体装置40的下半部星形地构造成一组41的基本场磁体部段44，并且另一基本场磁体部段44向上突出并且不仅用于引导基本磁场B0而且用作为两个测量站M1、M2之间的壁部W的部分，两个患者O在此处于所述两个测量站。在该图示中可看到，两个患者O之间的壁部W的下部分通过磁共振扫描仪2的壳体壁部30形成，测量站M1、M2之间的基本场磁体部段44集成到所述壳体壁部中。壁部W不仅能够用作防窥，而且也能够用作声学屏蔽部或射频屏蔽部。

所述磁共振扫描仪2的基本磁场B0向外变得更弱，这能够用于位置编码，并且在(正交于像平面的)纵向上是均匀的。基本上，在两个测量站M1、M2中，所述基本磁场的形状是相同的，唯一的不同之处在于，(在通过用来支承患者O的表面的方向上的)伸展是相反的。在此，如在图2中那样，磁共振扫描仪2的尺寸也能够完全不同地选择。

在此，基本磁体主场方向R0也是圆形的。在所述实施方式中的特别之处在于，患者O不是躺在狭窄的空间中，而是能够自由地看到顶部。如所提及的那样，基本磁场B0中的通常由弯曲引起的不均匀性能够用于空间方向的位置编码，使得对于总位置编码，仅仅必须沿着另外的空间方向施加梯度。

这种布置由于其开放的结构方式和螺旋管形磁场能够允许简单地和受限更少地接触患者。通过特别的结构，如在图2中那样，磁力大部分被补偿或导出至能够在结构上良好加固的区域中。

图6示出具有根据本发明的基本场磁体装置40的磁共振扫描仪2的另一实施例。所述基本场磁体装置与在图5中的基本场磁体装置相似地构造，不同之处在于：现在，在两个测量站M1、M2的上方和下方存在一组41、42的基本场磁体部段44。如在磁场线的绘出的分布形状处可看到，在测量站M1、M2的区域中，预期基本磁场B0的分布形状在此非常均匀。

在此，壳体30包括上部和下部的半柱体形的壳体部段30u、30o，壳体部段分别具有180°的圆部段形式的横截面，各一组41、42的基本场磁体部段44安置在所述壳体部段中。所述组41、42的基本场磁体部段44借助于为壳体30的部分的中央连接片或分界元件31彼此保持间隔开，其中壳体部段30u、30o的半柱体分别以其平坦侧朝向彼此，由此在壳体部段30u、30o之间提供两个测量站M1、M2。下半柱体形壳体部段30u竖立于底座件35上，并且上半柱体形壳体部段30o能够附加地保持在天花板保持部36处。在此，分界元件31同时用作两个测量站M1、M2之间的分离壁或壁部W。

与图5的结构相比，在此示出的结构具有如下目的：在两个测量站M1、M2处产生均匀的磁场。这种磁共振扫描仪2的空间开放性与C型磁体系统类似，但是与所述C型磁体系统的不同之处在于不需要用于屏蔽或偏转磁场线的实心铁轭。替代地，所述组41、42的基本场磁体部段44用于屏蔽和转向基本磁场B0，这相当大地减少重量。

图7示出具有根据本发明的基本场磁体装置40的磁共振断层造影系统1的另一实施例。所述磁共振断层造影系统与图6的结构非常相似，不同之处在于：在此，代替两个测量站，现在存在四个测量站M1、M2、M3、M4。测量站M1、M2、M3、M4中的各两个测量站叠置地设置，其中上部的测量站与下部测量站通过壳体30的底部元件32分离。所述底部元件32同时还用作基本场磁体部段44的容纳部，所述基本场磁体部段将磁共振扫描仪2中的磁场均匀地引导穿过测量站M1、M2、M3、M4。底部元件32例如能够锚固在壳体30的用作分别相邻的测量站M1、M2、M3、M4之间的分离壁或壁部W的中心连接片或分界元件31上，或侧向从所述中心连接片或分界元件中延伸出来。

图8示出由电流导体21构成的用于补偿环形磁场中的不均匀性的线圈绕组25的示意图，如其能够在本发明的范围中使用的那样。可设想的是，所述绕组处于图3中相对置的基本场磁体部段44中。如能够清楚地看到的那样，线圈绕组25构造成，使得一个绕组在一个空间方向(在此即水平)上的直径与其相邻绕组相比减小，并且与更大的绕组的中心相比，该绕组的中心更紧密地靠置于环形基本磁场B0的外边缘。由此产生(相应的基本场磁体部段44的)分别朝向基本场磁体部段44的外侧变得更强的预期磁场。由此，能够——在合适的结构中——至少部分地、优选地完全补偿结合图2、图3和图5描述的、在径向方向上延伸的基本磁场B0的不均匀性。

图9从上方示出在图2中所示的具有根据图8的线圈绕组25的实施方式的示意图。在此，仅基本场磁体部段44设有细节图。应认定的是，所有另外的基本场磁体部段44也以此方式构建。

电流导体21的密度也能够随着径向间距增加而增加。

线圈绕组25安装在壳体30的壳体内部空间33中。因为电流导体21的数量(为清楚起见仅描述一个)在边缘处非常高而在其他情况下该密度在基本场磁体部段44的宽度之上是规则的，所以所述基本场磁体装置40在基本场磁体部段44的侧壁的外端部段34处具有加厚部，在所述加厚部中，电流导体成束地被引导。

图10示出根据本发明的MRT系统1中的两个梯度系统6、即局部梯度系统和全局梯度系统6，如其例如在图2中描绘并且已经在上文中描述的那样。局部梯度系统6(在图10中示例性地仅在前面的测量站M4处示出)用于对头部成像，全局梯度系统用于对患者的整个身体成像。优选地，局部梯度系统6的梯度线圈集成在患者椅的头枕中并且固定在那里(未示出)，但是所述梯度线圈也能够安装在站立的患者的头部区域中。全局梯度系统6的线圈(在图10中示例性地仅在处于右前的测量站M3处示出)优选地固定在基本场磁体部段44上。优选地，测量站M1、M2、M3、M4、M5、M6中的每个测量站能够配备有局部梯度系统和/或整体梯度系统6。

最后再次指出，在上文中详细描述的实施方式以及所示出的磁共振断层造影系统1或基本场磁体装置40仅仅是如下实施例：所述实施例能够由本领域技术人员以各种方式修改，而不脱离本发明的范围。因此清楚的是，例如全部所示出的磁共振扫描仪或MR系统能够配备有对应的控制装置和其他附加部件，如其例如在图1和/或图2中所示出的那样，即使其未分别在附图中明确地示出也如此。此外，使用不定冠词“一个”或“一”并不排除：相关的特征也能够多次存在。同样地，术语“单元”和“装置”并不排除：相关的部件由多个共同作用的子部件组成，所述子部件可选地也可以是空间分布的。

Claims (15)

1.一种用于磁共振断层造影系统(1)的基本场磁体装置(40)，

所述基本场磁体装置(40)具有多个在空间上彼此分离的基本场磁体部段(44)，以便分别产生具有限定的部段主场方向(R1)的预期磁场，

其中，所述基本场磁体部段(44)中的至少两个基本场磁体部段彼此设置成，使得所述至少两个基本场磁体部段的预期磁场的部段主场方向(R1)彼此成偏转角地伸展，使得所述基本场磁体部段(44)的预期磁场合成为预期基本磁场(B0)，其中，所述基本磁场(B0)具有带有环形分布形状的基本磁体主场方向(R0)。

2.根据权利要求1所述的基本场磁体装置，所述基本场磁体装置包括至少三个基本场磁体部段(44)，所述至少三个基本场磁体部段设置成，使得所述基本磁体主场方向(R0)具有平面环的形状、优选地螺旋管的形状或带有嵌入的直通道的螺旋管的形状。

3.根据上述权利要求中任一项所述的基本场磁体装置，其中，至少两个相邻的基本场磁体部段(44)的磁场的部段主场方向的偏转角为至少5°、优选地至少30°、特别优选地至少45°。

4.根据上述权利要求中任一项所述的基本场磁体装置，所述基本场磁体装置包括至少一组(41，42)基本场磁体部段(44)，所述至少一组基本场磁体部段星形地围绕至少一个中心轴线(A)设置，优选地旋转对称地设置，

其中，特别优选地在N个基本场磁体部段(44)的情况下，存在360°/N的旋转对称性。

5.根据上述权利要求中任一项所述的基本场磁体装置，所述基本场磁体装置包括一个基本场磁体部段(44)或一组(41，42)基本场磁体部段(44)，所述一个基本场磁体部段或所述一组基本场磁体部段构建为使所述预期基本磁场(B0)的基本磁体主场方向(R0)偏转至少60°、优选地至少90°、进一步优选地至少180°的总偏转角。

6.根据上述权利要求中任一项所述的基本场磁体装置，其中，基本场磁体部段(44)具有线圈绕组(25)，所述线圈绕组产生预期磁场，所述预期磁场沿着横向于所述基本场磁体部段(44)的部段主场方向(R1)的方向变得更强，

其中，所述线圈绕组(25)优选地设计成，使得一个绕组的在至少一个空间方向上的直径与该绕组的相邻的绕组相比减小，并且该绕组的中心更紧密地靠置于所述基本场磁体部段(44)的外侧壁(34)。

7.一种磁共振断层造影系统(1)，所述磁共振断层造影系统包括根据上述权利要求中任一项所述的基本场磁体装置(40)。

8.根据权利要求7所述的磁共振断层造影系统(1)，所述磁共振断层造影系统包括所述预期基本磁场内的多个测量站(M1，M2，M3，M4，M5，M6)，

其中，所述测量站(M1，M2，M3，M4，M5，M6)优选地设置在各两个基本场磁体部段(44)之间和/或设置在基本场磁体部段(44)内的患者通道(3)中，

其中，基本场磁体部段(44)优选地构成为壁部(W)和/或设置在两个测量站(M1，M2，M3，M4，M5，M6)之间的壁部(W)中。

9.根据权利要求8所述的磁共振断层造影系统(1)，其中，至少两个测量站(M1，M2，M3，M4，M5，M6)设置在具有相反的基本磁体主场方向(R0)的区域中，其中，所述测量站(M1，M2，M3，M4，M5，M6)优选地彼此并排地设置，并且特别优选地处于一个平面上。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的磁共振断层造影系统(1)，其中，所述基本场磁体装置(40)具有一个基本场磁体部段(44)或一组(41，42)基本场磁体部段(44)，所述一个基本场磁体部段或所述一组基本场磁体部段构建为使所述预期基本磁场(B0)的基本磁体主场方向(R0)偏转至少60°、优选地至少90°、进一步优选地至少180°的总偏转角，

其中，所述一个基本场磁体部段(44)或所述一组(41，42)基本场磁体部段(44)设置在至少一个测量站(M1，M2，M3，M4，M5，M6)的下方或上方，或设置在测量站(M1，M2，M3，M4，M5，M6)的至少一侧，

其中，优选地，所述一个基本场磁体部段(44)或所述一组(41，42)基本场磁体部段(44)邻接于两个不同的测量站(M1，M2，M3，M4，M5，M6)。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的磁共振断层造影系统(1)，所述磁共振断层造影系统包括多个、优选地彼此独立的测量装置(12)，其中，所述测量装置(12)中的每个测量装置设计用于在所述测量站(M1，M2，M3，M4，M5，M6)中的一个测量站处在磁共振断层造影成像的过程中执行测量。

12.一种用于测量磁共振断层造影拍摄的原始数据的方法，所述方法包括以下步骤：

-将对象定位在根据权利要求7至11中任一项所述的磁共振断层造影系统(1)的测量站中，

-借助于所述磁共振断层造影系统(1)的基本场磁体装置(40)产生基本磁场(B0)，

-测量所述原始数据。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，使用所述基本磁场(B0)的不均匀性、尤其因利用所述基本磁体主场方向(R0)的环形分布形状引起的不均匀性来对原始数据进行位置编码。

14.根据权利要求12或13所述的方法，其中，在至少两个测量站(M1，M2，M3，M4，M5，M6)处同时执行磁共振断层造影拍摄。

15.一种螺旋管形基本磁场(B0)用于在磁共振断层造影的过程中和/或在磁共振断层造影系统(1)中进行测量的应用，所述测量优选地在共同的螺旋管形基本磁场(B0)内的多于一个的测量站(M1，M2，M3，M4，M5，M6)处进行。

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