CN111948588B - 用于控制磁共振成像系统的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种用于校准确定流过磁共振成像系统的基本场磁体的电流的测量元件的校准方法，包括以下步骤：用测量元件执行测量；用频率测量单元在基本场磁体的磁场中进行频率测量，其中，测量元件的测量和频率测量对应于基本场磁体的相同磁场；基于测量元件的测量与频率测量之间的偏差来计算校准因子；基于校准因子来校准测量元件或基本场磁体中的电流。本发明还描述了一种斜升方法、用于校准测量元件的系统、磁体电源单元、控制单元和磁共振成像系统。

Description

用于控制磁共振成像系统的方法和设备
技术领域
本发明描述了一种用于校准测量元件的校准方法和系统，该测量元件用于确定流过磁共振成像系统的基本场磁体的电流。
背景技术
在磁共振成像系统(“MRI系统”)的技术领域中，必须通过通常使用电磁体来创建基本场来施加相对较高的场。由于对于高磁场，必须施加大约500A量级的高电流，因此使用具有持续开关的超导磁体作为基本场磁体是有利的。
这些超导磁体通过使用磁体电源单元(“MPSU”)在斜升过程中被“填充”电流。当达到最佳磁场时，同样也是超导的持续开关闭合，电流将在超导磁体中长时间流过，从而形成MRI系统的基本场。
不幸的是，随着时间的流逝电流存在少量损失，导致磁场逐渐减小。在任何超导MRI系统中，由于磁体的残余电阻，磁场的衰减是不可避免的。磁场衰减导致在主磁场中测得的目标频率发生漂移。磁场的衰减通常每年大约数百ppm的量级。
尽管通常将MRI系统的人体线圈设计为使得在尽可能长的时间内目标频率通常超过人体线圈的中心频率足以确保主磁场的中心频率保持在体线圈中心频率之上的量，但是有必要不时地重新斜升基本磁场磁体。在此必须考虑的是，目标频率的漂移不仅导致无效的测量，而且导致用于测量的RF信号的反射。偏离中心频率的频率的较高反射系数显着降低了MRI系统的射频功率放大器(“RFPA”)的可用功率。如果来自人体线圈的反射系数不相等，则反射功率不会通过混合电路发送到50欧姆虚拟负载，而是会部分反射回RFPA，这会导致RFPA降额。这是一个额外的效果，它减少了B1场生成的可用功率。
在基本磁场大于1T的高场MRI系统中，人体线圈和射频系统的带宽是如此之大(例如人体线圈带宽±100kHz或更高)，使得可能要花费几年的时间场衰减才超出规格。但是，在基本磁场为1T或以下的低场MRI系统中(由于其较小的占地面积而可能会成为首选)，场衰减对测量的影响更大。通常，低场系统的带宽明显比高场系统的带宽窄，仅在10kHz-25kHz的数量级，因此设置磁体目标频率的现有技术方法被限制在短得多的“衰减窗口”。由于衰减窗口较窄，因此低场MRI系统的磁体频率会在较短的时间间隔内向不合规格的水平衰减。这意味着低场MRI系统通常必须更频繁地斜升。
首次在现场安装MRI系统时，将执行倾升过程以在主线圈绕组(基本场磁体)中建立基本磁场(也称为静态背景场)。在初始的安装斜升过程之后，匀场线圈用于执行任何必要的调整，以考虑本地环境。通常，借助于放置在设备中适当位置的频率测量单元来确定目标频率(即，用于基本场中的测量的中心频率)。
在斜升磁体之前，要确定主磁场的目标频率。通常设置尽可能高的目标频率，并使用匀场线圈对主磁场进行任何微调。通过设置可能的最高目标频率，衰减窗口(频率漂移超出规格，即到达允许频带的下端所花费的时间)越长越好。如上所述，该方法适用于具有高带宽的系统。
对于低场MRI系统大约一年或高场MRI系统几年量级的某个时间后，必须应用斜升过程以再次安装最佳基本磁场。在斜升过程中，通常将基本场磁体斜坡下降(至零磁场或至少至较低的磁场强度)，然后再次斜坡上升至达到最佳测量目标频率的场。因此，“斜升过程”一词是指从实际磁场中获得所需磁场的整个过程，通常首先是将磁体从实际磁场中斜坡下降，然后(可能是在等待时间之后)再次斜坡上升到所需的磁场。但是，术语“斜升过程”也可以指单个斜坡上升或单个斜坡下降，例如从实际零场开始斜坡上升。在下面的示例中，通常假定在斜升过程开始时有斜坡下降，而在斜升过程结束时有基本场磁体斜坡上升。
关于基本磁场的精度，在斜坡上升期间用于驱动基本场磁体的电流通过测量装置测量，该测量装置通常是测量分流电阻上的电压的伏特计。
MPSU及其传感器的精度是一个关键问题，需要解决该问题才能实现成功的斜升过程，尤其是自动斜坡上升，或者应用场凸以补偿随时间变化的场衰减。
该精度受到已知MPSU分流电阻精度的限制。由于迄今为止对MRI系统尚不完全了解的老化效应，分流电阻会缓慢变化，因此几年后，测得的电压不再能提供准确电流的正确图像。这种效应不仅在超导MRI系统中发生，而且在非超导MRI系统中也发生。
关于超导磁体，必须考虑另一个问题：氦含量低的超导MRI系统比氦缓冲大的系统更依赖于电源和冷却基础设施及其可靠性。减少此类系统潜在停机时间的一种缓解措施是部署磁体电源单元(MPSU)作为系统的一部分，其能够在例如停电的情况下自动使系统斜坡下降并重新斜坡上升。它也可以用来克服磁场随时间衰减以及RF系统带宽非常窄的问题。
发明内容
本发明的目的是改进已知的系统，设备和方法，以促进对磁共振成像系统的斜升，特别是对于自动斜升过程。
该目的通过根据权利要求1的校准方法，根据权利要求7的斜升方法，根据权利要求10的系统，根据权利要求11的磁体电源单元，根据权利要求12的控制装置，以及根据权利要求13的磁共振成像系统来实现。
根据本发明的用于校准确定流过磁共振成像系统的基本场磁体的电流的测量元件的校准方法包括以下步骤：
-用测量元件执行测量。
在该步骤中，通常执行测量，由此可以确定流过磁共振成像系统的基本场磁体的电流I。由于对于大多数应用而言，不可能直接测量电流(例如，在具有持续开关的超导磁体中)或不利于测量，因此通常会测量与电流紧密相关的另一个参数。一个示例是上述测量分流电阻上的电压的方法。在这种情况下，电压测量装置(“电压计”)和分流电阻将成为测量元件的一部分。
-执行频率测量
在该步骤中，用频率测量单元在基本场磁体的磁场中测量频率。这种频率测量(即，磁场中质子的拉莫尔频率的测量)在本领域中是众所周知的。显然，频率测量单元不是测量元件，因此频率测量独立于测量元件的测量。重要的是，测量元件的测量和频率测量对应于基本场磁体的相同磁场。这意味着在这两个测量之间没有斜升程序。但是，由于磁场的衰减非常缓慢，因此只要磁场没有发生严重变化，两次测量之间可能会有几天，几周甚至一个月的时间。在此，两次测量之间的时间具有系统误差，该误差可以通过最小化两次测量之间的时间间隔来最小化。
例如，测量元件的测量是在斜升过程开始时(在斜坡下降开始时)执行的，而频率测量是在斜升过程之前(例如，在对患者的最后一次检查期间)执行的，或者测量元件的测量在斜升程序结束时(在斜坡上升结束时)执行，而频率测量在斜升程序之后(例如，使用体模或在患者的后续检查期间)执行。在使用非超导基本场磁体的情况下，可以随时进行测量。
-校准校准系数
该校准系数基于测量元件的测量与频率测量之间的偏差来计算。如何考虑这种偏差取决于所使用的数学过程和所使用的测量部件。例如，频率测量可提供有关磁场的直接信息，从而有机会计算在磁体中流动的电流。对于如上所述的具有分流器和电压表的测量元件，测量元件使用给定的分流器电阻和测得的电压来确定用于斜升(或驱动)基本场磁体的电流。通过使用由测量元件测得的电压和两个确定的电流(根据电压测量和根据频率测量)的偏差，可以使用欧姆定律直接计算分流器的电阻的偏差。应当注意，尽管优选地，校准系数是乘数，但是它也可以是求和或另一合适的数学值。
-校准系统
在此，基于校准系数对测量元件或基本场磁体中的电流进行校准。这意味着将对测量元件进行校准，以在下一次测量时再次反映正确的电流。然而，也可以通过校正该电流以安装正确的磁场来校准在基本场磁体中流动的电流。例如，这可以通过另一个“微斜升”来实现，其中将电流添加到磁体或从磁体提取电流。
校准方法的结果可以直接用于优化MRI系统的基本场磁体的斜升过程，因为使用经过良好校准的测量元件可以更准确地测量斜升到所需磁场的电流。
根据本发明的用于控制磁共振成像系统的基本场磁体的斜升(特别是斜坡上升或完整的斜升过程)的斜升方法，包括以下步骤：
斜升磁共振成像系统的基本场磁体，其中，基本场磁体的磁场从第一磁场强度斜升到第二磁场强度，其中，在基本场磁体中流动的电流由测量元件确定，并且其中，测量元件通过根据发明的方法校准。
根据本发明的用于校准确定流过磁共振成像系统的基本场磁体的电流I的测量元件的系统包括以下部件：
-第一数据接口，用于从测量元件的测量中读取数据。所述测量元件可以是系统的一部分，或者可以是将测量值发送到系统的外部单元。
-第二数据接口，用于从设计为执行频率测量的频率测量单元读取数据。该第二数据接口可以与第一数据接口相同。所述频率测量单元也可以是系统的一部分，或者也可以是将测量值发送到系统的外部单元。合适的频率测量单元在本领域中是众所周知的。
对于本发明而言，重要的是，系统被设计成使得测量元件的测量的数据和频率测量的数据被选择为对应于基本场磁体的相同磁场。优选地，该系统被设计为控制测量时间或相应地从测量数据集中选择数据。
-计算单元(例如处理器)，设计为基于测量元件的测量与频率测量之间的偏差来计算校准系数。
-校准单元，设计为根据校准系数校准测量元件。如上所述，可以执行校准系数的计算。
该系统还可以包括电流确定单元，该电流确定单元被设计用于基于测量元件的测量来确定流过磁共振成像系统的基本场磁体的电流。该电流确定单元可以是具有测量元件或至少具有数据接口的计算单元，以读取该测量元件的测量值。上述校准单元可以优选地包括被设计为确定电流的计算单元。
根据本发明的用于驱动磁共振成像系统的基本场磁体的磁体电源单元包括根据本发明的系统和/或被设计为执行根据本发明的校准方法和/或根据本发明的斜升方法。磁体电源单元(MPSU)可以包括其他单元或装置，用于控制驱动和/或斜升基本场磁体的过程，例如：变压器，放大器，控制器或保护二极管。
根据本发明的用于控制磁共振成像系统的控制装置包括根据本发明的系统和/或被设计用于执行根据本发明的校准方法和/或根据本发明的斜升方法。控制装置可以包括用于控制磁共振成像系统的部件的附加单元或装置，例如，用于测量序列控制的序列控制单元，存储器，产生、放大和发送RF脉冲的射频发送装置，梯度系统接口，用于获取磁共振信号的射频接收装置和/或用于重建磁共振图像数据的重建单元。
根据本发明的磁共振成像系统包括根据本发明的控制装置和/或根据本发明的磁体电源单元。
上述系统，MPSU或控制装置的某些单元或模块可以完全或部分实现为在系统，MPSU或控制装置的处理器上运行的软件模块。主要以软件模块的形式的实现可以具有以下优点：可以以相对较少的努力来更新已经安装在现有系统上的应用程序，以安装和运行现有应用程序的这些单元。本发明的目的还通过一种具有计算机程序的计算机程序产品来实现，该计算机程序可直接加载到系统的装置，MPSU或磁共振成像系统的控制装置的存储器中，并且包括程序单元，当程序由控制装置，MPSU或系统执行时，执行本发明方法的步骤。除了计算机程序之外，这种计算机程序产品还可以包括其他部分，例如文档和/或其他部件，还包括诸如硬件密钥(硬件加密狗(dongle)等)之类的硬件部件，以促进对软件的访问。
诸如记忆棒，硬盘或其他可移动或永久安装的载体之类的计算机可读介质可用于传输和/或存储计算机程序产品的可执行部分，以便可从控制装置，MPSU或系统的处理器单元读取。处理器单元可以包括一个或多个微处理器或其等同物。
本发明的特别有利的实施例和特征由从属权利要求给出，如以下描述所示。可以适当地组合不同权利要求类别的特征，以给出在此未描述的其他实施例。
根据优选的校准方法，通过根据测量元件的测量和频率测量计算相应的参数来执行测量元件的校准。“对应”表示这些参数具有相同的物理尺寸。这具有参数易于比较的优点。相应的参数优选是磁场，电流或频率。例如，从每个测量中确定电流，然后将两个电流值进行比较。
优选地，基于这些相应参数的差异将校准系数确定为测量元件的老化因子。对于上述分流电阻的示例，老化因子可以特别反映电阻随时间的漂移。在上面的示例中，测量元件包括分流器和电压计，分流器的电阻R是已知的，但是会随着时间而缓慢变化。当测量分流器上的电压V时，就可以通过I＝U/R知道磁体中的电流I。基本磁场B与基本场磁体中的电流以及通过频率测量来测量的频率成线性比例关系。因此，在恒定因子1/a的情况下，考虑到此线性度，可通过R＝a·U/f计算分流器的电阻。这是分流器在测量误差范围内的真正电阻。然而，可以在比分流器的正常公差更精确的区域中以高精度完成测量。因此，一方面，可以首先确定分流器的撌导蕯初始电阻Ri，并且在多年后，可以通过将初始电阻Ri(确定的或预定义的)与实际确定的电阻进行比较来确定分流器的老化。利用校准因子C＝(a·U)/(f·Ri)，可以通过乘法Ri·C来校准分流器。此外，在确定C随时间变化之后，分流器随时间的老化曲线可以被确定。
通常，对于频率测量，优选地测量体模(MRI中的典型测试对象)或患者扫描期间的质子的拉莫尔频率。此过程是众所周知的。
根据优选的校准方法，在斜升过程的开始执行测量元件的测量。当然，由于测量磁场必须相同，因此应该在斜升过程之前执行频率测量。
在优选的情况下，在基本场磁体是具有持续开关的超导磁体的情况下，由于超导条件不允许测量(例如，电压测量，因为没有电阻)，因此不可能在磁体内部“观察”并直接测量电流。在这种情况下，有可能在斜升过程开始时测量在斜坡下降基本场磁体的瞬间的电流。通过断开持续开关(通常通过将其加热到非超导状态)来执行斜坡下降。使用开关作为电阻，电流将流经MPSU，并通常在电阻器或保护二极管中转化为热量。
因此，在持续开关断开(例如加热)之后，基本场磁体的一部分电流流过测量元件。然而，在一开始，在几毫秒的数量级中，没有线性或甚至规则的电流流动，而是混沌阶段，随后是过渡阶段。
优选地，在这种情况下，通过基于测量元件的测量来确定时间分辨电流曲线，来确定在持久开关断开之前(或在该时间点)在基本场磁体中流动的电流。因此，测量元件用于记录大量测量，尤其是每几毫秒进行一次。特别地，优选的是将这个时间分辨电流曲线重建到断开持续开关的时间点。这可以通过电流曲线模型来实现。例如，由于可以模拟电流曲线的形状，因此也可以在模拟中重建该电流曲线的最开始。可以缩放模拟的电流曲线(通过调整该曲线的系数)，以便将其调整到所测量的电流曲线。然后，模拟电流曲线的开始(在断开开关的时间点)将提供在断开开关的时间点的磁体中的电流值，其也是在断开开关之前磁体中流动的电流。电流也可以通过训练为以适当的方式重建电流曲线的机器学习算法来确定，也可以通过测量来确定，在该测量中磁体中的电流是在测量元件没有发生老化的时间由另一个测量单元(例如频率测量单元)确定的。可以使所确定的电流与电流曲线的形状相关联，并且在一系列测量之后可以通过使用查找表或公式通过电流曲线的形状来确定电流。
根据优选的校准方法，在斜升过程结束时(即，例如在斜坡上升结束时)进行测量元件的测量，例如就在超导磁体中闭合持续开关之前。当然，由于测量磁场必须相同，因此应该在斜升过程之后执行频率测量。关于在斜升过程开始时的上述测量，可以在斜升过程的开始和结束时执行两个测量。
根据优选的校准方法，在患者扫描期间，优选在斜升过程之后的下一个患者扫描期间执行频率测量。这样做的优点是，无需在MRI系统中安装体模或其他测试对象并在那里测量频率。在下一次患者扫描期间，可以轻松自动记录频率测量。然后，基于该频率测量可以容易地完成测量元件的校准。必须注意的是，这里的斜升过程将在考虑到先前的斜升过程中测量的测量元件的实际老化的状态下结束。因此，在低场MRI系统中，测量元件的校准将落后大约一年。但是，这不是很明显，因为老化是一个非常缓慢的过程，并且校准方法的准确性仍然足以满足MRI系统的性能要求。
为了提高校准的准确性，优选地基于在不同时间点或预定的老化曲线上测得的后续校准系数的时间顺序来调整实际校准。上面已经说到现在为止，例如MRI系统中的分流电阻的老化曲线尚不清楚。但是，可以通过在一段时间内(例如在斜升过程中)记录校准系数，从而轻松地在校准方法的过程中对其进行测量。根据老化过程的理论，在进行一些测量之后，可以确定老化曲线(例如线性或多项式级数)，并且可以进一步调整校准。之后，当记录了足够的数据时，可以确定老化曲线并将其提供给校准方法。尽管总是可以使用该曲线进行校准，但是根据本发明的校准方法仍然是有利的，因为可以检查老化曲线的正确性并且可以排除例如混沌效应，例如可以根据实际情况调整固定的老化曲线。
根据一种优选的校准方法，通过测量具有预定义的或更早的校准值R的分流电阻上的电压V并用公式I＝U/R计算I来确定流过基本场磁体的电流I。上面已经描述了该实施例的步骤。优选地，校准系数与测得的频率的偏差线性比例地变化到预定义的目标频率Δf，或者，基于测得的频率f、常数系数x和确定的电流I从C＝x·I/f来计算校准系数C，与上述关于测量电压解释的类似。
根据优选的斜升方法，在斜升过程之前，使用在先前的斜升过程中计算出的校准系数对测量元件进行校准。上面已经在斜升过程结束时的测量进程中对此进行了描述。
优选地，基于来自预定义的老化曲线的条件系数或根据在不同时间点测量的后续校准系数的时间序列的外推法来计算的条件系数来调整校准系数。对于超导磁体，这些时间点是不同的斜升过程。
根据优选的倾斜方法，在测量元件的校准之后，但在下一斜升过程之前，执行斜升调整过程，其中，基于MPSU测量元件的调整后的校准来安装基本场磁体中的电流。因此，有可能在斜升过程结束时进行测量以进行校准，校准测量元件，然后在原始斜升之后，再施加另一“微斜升”，以将磁体中的电流误差调整为用重新校准的测量元件进行测量的正确的场电流。例如，实际上，在斜升过程之后立即在体模上进行频率测量即可实现此目的，然后相应地重新斜升磁体。
本发明的优点在于，由于所有测量、确定/计算可以自动化方式进行，因此测量元件的校准可以自动化。因此，可以利用根据本发明的斜升方法来执行自动斜坡上升和自动斜坡下降。因此，本发明提供了一种解决方案，该方案克服了老化效应的问题，其中考虑了测量元件相对于二极管组件和超导开关的实际布局以及如何得出校准系数。
附图说明
通过以下结合附图考虑的详细描述，本发明的其他目的和特征将变得显而易见。然而，应当理解，附图仅出于说明的目的而设计，而不是对本发明的限制。
图1示出了简化的MRI系统，其具有根据本发明实施例的系统的示例。
图2示出了现有技术的MRI系统中的磁场的示例性曲线。
图3示出了根据本发明的优选的斜升方法和优选的校准方法的过程流程的框图。
图4示出了在斜升过程期间磁场的示例性曲线。
图5示出了根据本发明的MRI系统中的磁场的示例性曲线。
图6示出了可能的老化曲线的示例。
图7示出了根据本发明实施例的超导磁体和磁体电源单元(MPSU)的示例性电路。
在图中，相同的数字代表相同的物体。图中的物体不一定按比例绘制。
具体实施方式
图1示出了磁共振成像系统1(“MRI系统”)的示意图。MRI系统1包括具有检查空间3或患者通道的实际磁共振扫描仪(数据采集单元)2，患者或测试人员位于检查空间3或患者通道中的从动床8上，实际检查对象位于其体内。
磁共振扫描仪2通常配备有基本场磁体系统4，梯度系统6以及RF发射天线系统5和RF接收天线系统7。在所示的示例性实施例中，RF发射天线系统5是永久地安装在磁共振扫描器2中的全身线圈，与之相反，RF接收天线系统7被形成为局部线圈(在此以仅单个局部线圈表示)，布置在患者或测试对象上。然而，原则上，全身线圈也可以用作RF接收天线系统，并且局部线圈可以分别切换成不同的工作模式。
基本场磁体系统4被设计为可以记录感兴趣区域(“RoI”)。它在这里以典型的方式设计，使得其在患者的纵向方向上，即沿着在z方向上进行的磁共振扫描仪2的纵向轴线产生基本磁场。梯度系统6通常包括可单独控制的梯度线圈，以便能够彼此独立地在x方向，y方向或z方向上切换(激活)梯度。
此处示出的MRI系统1是具有患者通道的全身系统，可以将患者完全引入其中。然而，原则上，本发明也可以用于其他MRI系统，例如具有侧向开口的C形外壳，以及仅可以放置一个身体部位的较小的磁共振扫描仪中。
此外，MRI系统1具有用于控制MRI系统1的中央控制装置13。该中央控制装置13包括用于测量序列控制的序列控制单元14。利用该序列控制单元14，可以根据所选择的脉冲序列或者分别根据多个脉冲序列的系列来控制射频脉冲(RF脉冲)和梯度脉冲的系列，以获取在测量会话内的RoI的磁共振图像。例如，这样的一系列脉冲序列可以在测量或控制协议P内预定。用于不同测量或测量会话的不同控制协议P通常存储在存储器19中，并且可以由操作员选择(并且可以根据需要进行修改)，然后用于实施测量。
为了输出脉冲序列的各个RF脉冲，中央控制装置13具有射频发射装置15，其产生并放大RF脉冲，并且经由合适的接口(未详细示出)将其馈送到RF发射天线系统5中。为了控制梯度系统6的梯度线圈，控制装置13具有梯度系统接口16。序列控制单元14以适当的方式与射频传输装置15和梯度系统接口16通信以发射脉冲序列。
此外，控制装置13具有射频接收装置17(同样以适当的方式与序列控制单元14通信)，以便获取用于各个测量的磁共振信号(即原始数据)，这些磁共振信号在脉冲序列的范围内以协调的方式从RF接收天线系统7接收。
重建单元18接收所获取的原始数据并且从中重建磁共振图像数据以用于测量。通常基于可以在相应的测量或控制协议中指定的参数来执行该重建。例如，图像数据然后可以被存储在存储器19中。
中央控制装置13的操作可以通过具有输入单元和显示单元9的终端10进行，由此整个MRI系统1也可以由操作者操作。MR图像也可以显示在显示单元9上，并且可以借助于输入单元(可能与显示单元9结合)来计划和开始测量，并且特别是合适的控制协议可以与如上所述的合适的脉冲序列系列被选择(并且可能修改)。
控制装置13包括系统12，该系统12被设计为执行根据本发明的校准方法。该系统12包括以下部件，其可能部分地看起来是软件模块。
在该示例中，系统12包括测量元件20和频率测量单元21。通过数据接口22(用于所有测量数据)将两个测量部件的测量数据提供给计算单元23。
该计算单元23被设计用于基于测量元件20的测量与频率测量之间的偏差来计算校准因子C。
该系统还包括校准单元24，该校准单元24被设计用于基于校准因子C来校准测量元件20。校准的测量元件可以用于测量从磁体电源单元13a输送的电流，磁体电源单元13a在此处与控制单元13牢固地连接。它也可以是与控制单元13通信的完整外部单元，或者另一方面，系统12也可以是MPSU13a的一部分。
根据本发明的MRI系统1，特别是控制装置13和MPSU 13a，可以具有许多附加部件，这些附加部件在这里未详细示出，但是通常存在于这样的系统中，例如网络接口，以将整个系统与网络连接，并能够交换原始数据和/或图像数据或参数图，还可以交换其他数据(例如与患者相关的数据或控制协议)。
下面描述关于MPSU 13a的更详细的示例。
通过RF脉冲的辐射以及生成梯度场获取合适的原始数据以及从原始数据重建MR图像的方式对于本领域技术人员而言是已知的，因此在此无需详细说明。
图2示出了现有技术的MRI系统中的磁场B的示例性曲线。在水平时间轴t上，示出了MRI系统1的基本场磁体4的磁场B的强度随时间的变化。从预定义值开始，它会缓慢衰减。一段时间后，例如一年后，在斜升时间tRP中执行斜升过程RP，以再次调整磁场B的强度。应当注意的是，斜升时间tRP和衰减时间不是按比例的。如上所述，衰减时间约为数年，其中斜升时间tRP约为数天或数小时。
关于代表磁场B的期望(恒定)强度的水平点划线，在第一斜升过程RP之后不再达到，并且在示出三个斜升过程RP中，期望磁场B和到达磁场B之间的间隙稳定增长。该间隙的原因是测量元件20的老化(参见例如图1)。由于在斜升过程RP结束时对测量元件的测量，系统“认为”已经达到了期望的磁场B。
图3示出了根据本发明的用于控制磁共振成像系统1的基本场磁体4的斜升过程RP的优选斜升方法的处理流程的框图(参见例如图1)。该斜升方法包括根据本发明的校准方法，该校准方法用于校准确定流过磁共振成像系统1的基本场磁体4的电流I的测量元件20。
在步骤I中，启动斜升过程RP。
在步骤II中，利用测量元件20进行测量，从中可以确定流过基本磁场磁体4的电流I。该测量可以在斜升过程RP的开始处执行，在该示例中，它在斜升过程RP的结束处执行。
在步骤III中，在基本场磁体4的磁场B中执行频率测量。由于测量元件的测量和频率测量对应于基本场磁体的相同磁场，因此在此示例中，该频率测量在斜升过程之后执行。
在步骤IV中，基于测量元件20的测量与频率测量之间的偏差来计算校准因子CF。
在步骤V中，基于校准因子CF对测量元件20进行校准。
在步骤VI中，还基于校准因子以小的校正斜升来校准基本场磁体4中的电流。
图4示出了在斜升过程RP期间磁场B的示例性曲线。此处显示的是可能的测量时间点。实线箭头示出了根据图3中描述的示例的利用测量元件ti的测量的时间和频率测量tr的时间。但是，这些测量的替代可能时间点用虚线箭头显示。
图5示出了根据本发明的MRI系统1中的磁场B的示例性曲线。它与图2相似，但有重要的区别，就是由于测量元件20的校准，在任何斜升过程RP之后总是会达到所需的磁场B(请参见图1)。
图6示出了可能的老化曲线A的示例。这些老化曲线A表示分流磁体20b(见图7)的电阻ΔR随时间t的偏差。由于老化曲线A的形状在MRI领域尚不清楚，因此示出了一些可能的老化曲线A的示例：一个线性上升，另一个以多项式上升(电阻ΔR的上升偏差表示测得的电流I高于实际电流)，以及一个线性下降，另一个以多项式下降(电阻ΔR的下降偏差表示测得的电流I小于实际电流)。
图7示出了根据本发明实施例的超导磁体和磁体电源单元(MPSU)的示例性电路。在此，与本发明无关的众所周知的部件(例如，变压器，放大器等)被组合在盒“电源”25中。电源供应基本场磁体4的功率，例如大约3V和大约500A。基本场磁体4是具有持续开关4a的超导磁体。在斜坡下降期间，持续开关4a断开(例如，通过加热)，并且在磁体中流动的电流被保护二极管26转换成热量。可以通过包括分流器20b和可以测量分流器20b上的电压的电压计20a的测量元件20来测量在斜坡上升期间输送到基本场磁体4的电流和在斜坡下降期间从基本场磁体4流动的电流。可以通过使用欧姆定律由测量的电压和分流器20b的已知电阻来确定电流，其中，分流器20b经受老化。
尽管已经以优选实施例及其变型形式公开了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明范围的情况下，可以对其做出许多附加的变型和更改。为了清楚起见，应当理解，在整个申请中使用“一”或“一个”不排除多个，并且“包括”不排除其他步骤或元件。提及“单元”或“装置”并不排除使用多个单元或装置。

Claims (13)

1.一种用于校准确定流过磁共振成像系统的基本场磁体的电流的测量元件的校准方法，包括以下步骤：
利用测量元件执行测量，由此能够确定流过磁共振成像系统的基本场磁体的电流I，
用频率测量单元在基本场磁体的磁场中进行频率测量，
其中，测量元件的测量和频率测量对应于基本场磁体的相同磁场，
基于测量元件的测量与频率测量之间的偏差来计算校准因子，
基于校准因子来校准测量元件或基本场磁体中的电流，
其中，通过从测量元件的测量和频率测量中计算出相应参数，并基于这些相应参数的差异将校准因子确定为测量元件的老化因子，来进行测量元件的校准，
其中，在斜升过程开始时进行测量元件的测量，而在斜升过程之前进行频率测量，
其中，所述基本场磁体是具有持续开关的超导磁体，并且通过以下步骤来执行所述斜升过程：断开所述持续开关，并通过基于测量元件的测量确定时间分辨电流曲线来确定流过所述基本场磁体的电流I，
其中，通过将电流曲线重建到断开持续开关的时间点来计算在断开持续开关之前流过基本场磁体的电流I。
2.根据权利要求1所述的校准方法，其中，体模或患者扫描用于频率测量。
3.根据前述权利要求中任一项所述的校准方法，其中，在斜升过程结束时进行测量元件的测量，而在斜升过程之后进行频率测量。
4.根据权利要求3所述的校准方法，其中，在患者扫描期间，在斜升过程之后的下一次患者扫描期间，执行频率测量，其中，测量元件的校准基于该频率测量，
并且其中，基于在不同时间点或预定的老化曲线测量的后续校准因子的时间序列来调整校准。
5.根据权利要求1至2中任一项所述的校准方法，其中，确定流过基本场磁体的电流I通过测量具有预定义的或更早的校准值R的分流电阻上的电压V并用公式I＝U/R计算I来执行，
其中，校准因子与测得的频率的偏差线性比例地变化到预定义的目标频率Δf，或者其中，基于测得的频率f、常数系数x和确定的电流I从C＝x·I/f来计算校准因子C。
6.一种用于控制磁共振成像系统的基本场磁体的斜升的斜升方法，包括以下步骤：
斜升磁共振成像系统的基本场磁体，其中，基本场磁体的磁场从第一磁场强度斜升到第二磁场强度，其中，在基本场磁体中流动的电流I由测量元件确定，并且其中，测量元件通过根据权利要求1至5中的一项所述的方法校准。
7.根据权利要求6所述的斜升方法，其中，在进行斜升过程之前，使用在先前的斜升过程中计算出的校准因子对测量元件进行校准，
其中，基于来自预定义的老化曲线的条件因子或根据在不同时间点测量的后续校准因子的时间序列的外推法来计算的条件因子来调整校准因子。
8.根据权利要求6或7所述的斜升方法，其中，在测量元件的校准之后，但是在下一斜升过程之前，执行斜升调整过程，其中，基于测量元件的校准来调整基本场磁体中的电流I。
9.一种用于校准确定流过磁共振成像系统的基本场磁体(4)的电流(I)的测量元件(20)的系统，包括：
第一数据接口(22)，用于从测量元件(20)的测量中读取数据，由此能够确定流过磁共振成像系统的基本场磁体的电流I，
第二数据接口(22)，用于从设计为执行频率测量的频率测量单元(21)读取数据，
其中，所述系统被设计成使得测量元件(20)的测量的数据和频率测量的数据被选择为对应于基本场磁体(4)的相同磁场，
计算单元(23)，设计为基于测量元件(20)的测量与频率测量之间的偏差来计算校准因子C，
校准单元(24)，设计为根据校准因子C校准测量元件(20)，
其中，通过从测量元件的测量和频率测量中计算出相应参数，并基于这些相应参数的差异将校准因子确定为测量元件的老化因子，来进行测量元件的校准，
其中，在斜升过程开始时进行测量元件的测量，而在斜升过程之前进行频率测量，
其中，所述基本场磁体是具有持续开关的超导磁体，并且通过以下步骤来执行所述斜升过程：断开所述持续开关，并通过基于测量元件的测量确定时间分辨电流曲线来确定流过所述基本场磁体的电流I，
其中，通过将电流曲线重建到断开持续开关的时间点来计算在断开持续开关之前流过基本场磁体的电流I。
10.一种用于驱动磁共振成像系统的基本场磁体的磁体电源单元，其包括根据权利要求9所述的系统和/或设计为执行根据权利要求1至5中任一项所述的校准方法和/或根据权利要求6至8中的任一项所述的斜升方法。
11.一种用于控制磁共振成像系统的控制装置，其包括根据权利要求10所述的系统和/或设计为执行根据权利要求1至5中任一项所述的校准方法和/或根据权利要求6至8中的任一项所述的斜升方法。
12.一种磁共振成像系统，包括根据权利要求11的控制装置和/或根据权利要求10的磁体电源单元。
13.一种计算机可读介质，在其上存储由计算机单元读取和执行的程序元件，以便当程序元件由计算机单元执行时，执行根据权利要求1至5中的任一项所述的校准方法和/或根据权利要求6至8中任一项所述的斜升方法的步骤。
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