CN1572243B - 具有均匀磁场的成像系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种成像系统(10)，它包括具有磁孔(18)的成像磁体16。多个无源补偿件(26)被定位在磁孔(18)中。多个电阻性补偿件(46)也被定位在磁孔(18)中。多个温度计(28)被热耦合到选定数量的多个无源补偿件(26)并且读出无源补偿件温度(36)。控制器(32)与多个温度计(28)和多个电阻性补偿件(46)相连。所述控制器(32)包括逻辑电路，能够响应每个温度计(28)所接收到的无源补偿件的温度(36)来调节送到所述多个电阻性补偿件(42)中的每一个的控制电流(40)，以使磁场的均匀性得以维持。

Description

具有均匀磁场的成像系统
技术领域
本发明涉及磁共振成像(MRI)系统，而且更特别地是涉及到在成像系统中无源补偿件温度范围上用于保持磁场均匀性的一种方法和系统。
背景技术
为了改进得到的医学图象，磁共振成像(MRI)要经常依靠着均匀的磁场。为了获得所希望的均匀磁场，一般将作为无源补偿件(passive shim)的铁磁元件放入在成像磁体的孔中。通常，通过使用经常被作为电阻性补偿件(resistive shim)的通电的场校正线圈，来加入这些无源补偿件，以增加它们对磁场的影响。无源补偿件的位置必须小心选择以使它们在磁场上的影响可以产生更均匀的磁场。
尽管无源补偿件已经成功地改善了磁场的均匀性，可是所知道的是，诸如铁件的许多无源补偿件受温度的影响。当成像系统处于工作状态时，无源补偿件可能经历温度上的变化。对于许多无源补偿件来说，这种在温度上的变化可能会影响到补偿件的磁性并且因此会影响到磁场。这不仅改变了孔内的磁场强度，并且使得磁场在无源补偿件温度变化时变得不均匀了。这种对于磁场均匀性的负面影响导致了图象质量的损失。
一种减少铁等无源补偿件对磁场影响的方法就是减少所使用的铁等材料的数量。可当温度稳定时这种方法又会对铁或类似补偿件所带来的益处造成相反的影响。其它的方法已经考虑其它类型的补偿件，例如超导线圈。但是，这些其它的方法相对于它们的稳定性和实用性来说实施成本是昂贵的。
因此，这就非常希望存在一种具有经改善的控制磁场均匀性的磁共振成像组件。另外也非常希望在具有经改善的控制磁场均匀性的同时，不会产生和多种其它补偿件解决方案相关的成本。
发明内容
所提供的一种成像系统包括了一具有磁孔的成像磁体。多个无源补偿件被定位在磁孔中。多个电阻性补偿件也被定位在磁孔里。多个温度计被热耦合到一定数量的多个无源补偿件并且测量一无源补偿件的温度。一个控制器与多个温度计和多个电阻性补偿件相连。所述控制器包括逻辑电路，能够响应每个温度计所接收到的无源补偿件的温度来调节送到所述多个电阻性补偿件中的每一个的控制电流，以使磁场的均匀性得以维持。
通过结合附图以及所属权利要求对优选实施例进行的详细描述会使本发明的其它特征更加显而易见。
附图说明
图1是示出了本发明一优选实施例的医用成像系统的示意图。
图2是示出了图1中所描述的多个电阻性补偿件的详细视图。
图3是示出了图2中电阻性补偿件组件的另一实施例的详细视图。
图4是一流程图，它示出了在根据本发明的一成像系统中控制磁场均匀性的一种方法。
图5是一流程图，它示出了调整图4中所示方法的一种方法。
图6是一流程图，它示出了调整图4中所示方法的另一种方法。
具体实施方式
本发明包括一成像系统10，具体的是一磁共振成像系统，它用于监视无源补偿件组件12中的温度变化并且向电阻性补偿件组件14(其可以包括一可以改变磁场数值的B0元件)提供反馈，以使供应到电阻性补偿件组件14的电流可以被调整以用来基本上平衡磁场数量的变化以及由无源补偿件组件12的温度变化所产生的磁场均匀性的变化。本发明的一个实施例展示在图1中。
成像系统10包括一成像磁体16，其在中心处形成有一磁孔18。一个梯度磁场线圈20或几个线圈可以与成像磁体16一起定位并且通常定位在成像磁体孔中。但是，本发明还包括一安装在磁孔18中的无源补偿件组件12。本发明考虑了使用多种类型的无源补偿件组件12。一实施例使用了铁件22，例如铁环元件，形成在定位于磁孔18中的第一圆柱表面24周围。其他实施例考虑使用多个小的局部形成的凹部，铁件22装进凹部并且装进的量受到控制。例如，经常使用多个补偿件槽，每一个补偿件槽被用来接收一补偿件盘，补偿件盘又可以保持多个单独的无源补偿件26。应该认识到的是，可以利用多个这样铁件22并且每一个可以被当作单独的无源补偿件26。已经知道这些无源补偿件26的磁化强度在当它们中的单独无源补偿件的温度变化时也会发生变化。知道这一点，以改变成像磁体16产生的磁场。
本发明通过再包括多个温度计28与选定数量的多个无源补偿件26热耦合来解决无源补偿件组件12中的温度变化的问题。应该认识到的是，温度计28不需要与每个无源补偿件26相连而是仅与能够准确地反映温度变化的一选定数量的补偿件相连。在这种模式中，无源补偿件26的温度可以得到监视。在这里的所述的术语“温度计”28，包括各种设计用来或者能够用于温度监控的方法和装置，不是限制于一种特定仪器。尽管单独一个温度计28可以被用于多个无源补偿件26，但可以预期的是，本发明可以包括多个无源补偿件区域30，多个无源补偿件区域30中的一个可以连接一个温度计28。温度计28和无源补偿件30的总数量可以被用来改变本系统的精度。
多个温度计28中的每一个与一控制器32相连。控制器32可以包括一电热调节器读头34，其可以将来自于温度计28的电子脉冲转换成多个无源补偿件温度36。但是，在另外的实施例中，可以使用各种已知的方法将温度计28的读数转换成有用的数字信息。此控制器32还与电阻性补偿件组件14相连。可以预期的是，此控制器32可以包括一电流驱动装置38，其能够控制送到构成电阻性补偿件组件14的多个电阻性补偿件42中每一个的控制电流40。此控制电流40被用于平衡由于温度变化所生成的无源补偿件26中的磁场强度的改变。电阻性补偿件组件14可以被安装在磁孔18中的第二圆柱形表面44上并且处于第一圆柱形表面24内。
电阻性补偿件组件14可以包括多种电阻性补偿件46。电阻性补偿件46的数量和位置可以被变动以提供特定类型的磁场修正。一实施例想到了使用多个单独线圈46，诸如铜线圈，在独立电路上布线至控制器32，以使单独的控制电流40可以被送到每一个线圈46(如图2所示)。这样可以优化地保持磁场的均匀性。除了单独线圈46的数量和位置，还可以想到每个线圈的缠绕次数以及每个单独线圈46的精确位置可以被调整以充分地优化本发明。单独线圈46的配置是可以被改变的。图3示出了Z2类型电阻性补偿件线圈47以及X类型电阻性补偿件线圈49的使用。还应该认识到的是，梯度磁场线圈20可以被放置成与控制器32相连，以使梯度磁场线圈20和具有无源补偿件组件12的电阻性补偿件46、或磁体16或通常包括低温保持器51的传导元件的相互作用可以被额外地处理(如图1所示)。梯度磁场线圈20或电阻性线圈46的运作因流动于包括有低温保持器51的传导元件里的涡电流会使磁场的波动最小。在这个实施例中，送至每个电阻性补偿件42的控制电流40可以由控制器32进一步地调整以平衡除了温度变化以外的梯度磁场线圈20的干扰。一控制台组件48可以被安置成与控制器32相连，以便让使用者除了执行调整控制以外还可以控制成像组件10。
尽管目前已经对本发明的结构作出了描述，应该认识到的是多种变化可用来实现对本发明的运作。本发明运作实质的一个实施例被示出在图4中的流程图中。本发明开始于对成像系统的调试(步骤100)。这可以通过多种方式来完成。示出在图5中的一个实施例想到的是加热无源补偿件以改变磁场的均匀性(步骤110)。这可以通过多种方式来完成。可以接通梯度磁场线圈20并保持。可以关闭液体冷却组件或减少它们的流量。外部加热元件或装置可以被用来加热无源补偿件。无源补偿件26上温度梯度的细微变动，使得对应于温度的变化，磁场均匀性发生细微变动。所作的调整包括对磁场均匀性变化的测量(步骤120)。这可以通过使用任何一种用于测量磁场的已知过程来实现。因此，可以在无源补偿件26的温度曲线和在磁体均匀性上的效果之间确定一组传递函数130。这些传递函数可以被用来确定电阻性补偿件(如图4所示)中为了优化补偿件磁体所需的电流(步骤140)。这可以通过由于无源补偿件26上的温度作用所产生的相反的变化来实现。
在示出在图6的另一调试过程100中，通过进行原理分析来确定无源补偿件中温度变化对磁场均匀性的影响。这需要确定无源补偿件的磁场强度的变化作为无源补偿件温度的函数(步骤150)。这种函数关系可以通过实验来确定。这种函数关系可以与诸如电脑程序的预测工具一起使用，它可以计算出由于无源补偿件所处一点的磁场强度的变化而产生的磁场均匀性的变化(步骤160)。现有的无源补偿件软件可以被用来提供这种预测功能。通过这种预测工具，需要用来抗衡磁场强度变化的所述控制电流可以被计算出来(步骤170)。这种将无源补偿件温度与控制电流关联起来的方法可以代替上面所述的传递方程以得到相同的结果。
一旦成像系统已经被正确地配置，在成像系统10运行过程中就可以对无源补偿件温度执行实时的测量(步骤180)。这能够对无源补偿件温度进行连续地测量。然后本发明系统可以利用传递函数将无源补偿件温度转换成相关的控制电流以适合地抗衡由于无源补偿件温度所造成的磁场变化。应该认识到的是，在使用预测工具进行调试的情况下，只要无源补偿件温度和由于电阻性补偿件抗衡磁场变化所需的控制电流之间的准确关系是已知的，那么相关表格或其它函数关系就可以代替传递函数。一旦决定了正确的控制电流，此送至电阻性补偿件的控制电流就会响应于无源补偿件温度作出调整(步骤190)以保持磁场的均匀性(步骤200)。在这种模式中，本发明提供了真正实时的磁场均匀性的改善并且因此有利于图像质量的改善。
虽然已经对本发明的特定实施例进行了展示和描述，可是对本领域技术人员来说本发明可以有多种变化以及其它的实施例。因此，这就意味着本发明仅在权利要求中受到限制。

Claims (6)

1.一种成像系统(10)包括：
包括磁孔(18)的成像磁体(16)；
定位在所述磁孔(18)中的梯度磁场线圈；
定位在所述磁孔(18)中的场修正线圈(42)；
无源补偿件(12)，定位在所述磁孔(18)中；
温度计(28)，与所述无源补偿件(12)温度耦合，温度计(28)测出无源补偿件的温度(36)；
与所述梯度磁场线圈、所述温度计(28)和场修正线圈(42)相连的控制器(32)，所述控制器(32)包括逻辑电路，能够响应温度计(28)所接收到的无源补偿件的温度(36)来调节送到所述场修正线圈(42)的控制电流(40)，以使成像系统内磁场的均匀性得以维持，
其中，所述控制器调整所述控制电流(40)以平衡梯度磁场线圈的干扰。
2.如权利要求1所述的成像系统(10)，还包括
多个定位在所述磁孔(18)中的无源补偿件(12)；
多个定位在所述磁孔(18)中的场修正线圈(42)；
多个温度计(28)，与所述多个无源补偿件(12)的一个或多个温度耦合，多个温度计(28)中的每一个读出一个无源补偿件的温度(36)；
所述控制器(32)与所述多个温度计(28)和所述多个场修正线圈(42)相连，所述控制器(32)包括逻辑电路，能够响应每个温度计(28)所接收到的无源补偿件的温度(36)来调节送到所述多个场修正线圈(42)中的每一个的控制电流(40)，以使成像系统内磁场的均匀性得以维持。
3.根据权利要求2所述的成像系统(10)，还包括：
定位在所述磁孔(18)里的第一圆柱表面(24)，所述多个无源补偿件(12)定位于所述第一圆柱表面(24)上；以及
定位在所述第一圆柱表面(24)里的第二圆柱表面(44)，所述多个场修正线圈(42)定位于所述第二圆柱表面(44)上。
4.一种控制由成像系统(10)所产生磁场的均匀性的方法，所述成像系统(10)具有梯度磁场线圈，该方法包括：
测量定位于磁场里的多个无源补偿件(12)的无源补偿件温度；
根据所述多个无源补偿件的温度来调整送向多个定位于磁场中的多个场修正线圈(42)的多个控制电流，以使磁场的均匀性得以保持；以及
调整所述控制电流以平衡梯度磁场线圈的干扰。
5.根据权利要求4所述的控制由成像系统所产生磁场的均匀性的方法，还包括：
加热所述多个无源补偿件(12)以改变磁场的均匀性；
测量磁场均匀性的变化；以及
产生多个传递函数，将所述无源补偿件温度与所述磁场均匀性相关联。
6.根据权利要求4所述的控制由成像系统所产生磁场的均匀性的方法，还包括：
确定所述多个无源补偿件(12)磁场强度的变化，作为所述无源补偿件温度的函数；
计算出在多个无源补偿件位置上由于磁场强度的所述变化产生的磁场均匀性的变化。
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