專利名稱：具有均勻磁場的成像系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁共振成像(MRI)系統(tǒng)，而且更特別地是涉及到在成像系統(tǒng)中無源補償件溫度范圍上用于保持磁場均勻性的一種方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
為了改進得到的醫(yī)學圖象，磁共振成像(MRI)要經(jīng)常依靠著均勻的磁場。為了獲得所希望的均勻磁場，一般將作為無源補償件(passive shim)的鐵磁元件放入在成像磁體的孔中。通常，通過使用經(jīng)常被作為電阻性補償件(resistive shim)的通電的場校正線圈，來加入這些無源補償件，以增加它們對磁場的影響。無源補償件的位置必須小心選擇以使它們在磁場上的影響可以產(chǎn)生更均勻的磁場。
盡管無源補償件已經(jīng)成功地改善了磁場的均勻性，可是所知道的是，諸如鐵件的許多無源補償件受溫度的影響。當成像系統(tǒng)處于工作狀態(tài)時，無源補償件可能經(jīng)歷溫度上的變化。對于許多無源補償件來說，這種在溫度上的變化可能會影響到補償件的磁性并且因此會影響到磁場。這不僅改變了孔內(nèi)的磁場強度，并且使得磁場在無源補償件溫度變化時變得不均勻了。這種對于磁場均勻性的負面影響導致了圖象質(zhì)量的損失。
一種減少鐵等無源補償件對磁場影響的方法就是減少所使用的鐵等材料的數(shù)量。可當溫度穩(wěn)定時這種方法又會對鐵或類似補償件所帶來的益處造成相反的影響。其它的方法已經(jīng)考慮其它類型的補償件，例如超導線圈。但是，這些其它的方法相對于它們的穩(wěn)定性和實用性來說實施成本是昂貴的。
因此，這就非常希望存在一種具有經(jīng)改善的控制磁場均勻性的磁共振成像組件。另外也非常希望在具有經(jīng)改善的控制磁場均勻性的同時，不會產(chǎn)生和多種其它補償件解決方案相關(guān)的成本。

發(fā)明內(nèi)容
所提供的一種成像系統(tǒng)包括了一具有磁孔的成像磁體。多個無源補償件被定位在磁孔中。多個電阻性補償件也被定位在磁孔里。多個溫度計被熱耦合到一定數(shù)量的多個無源補償件并且測量一無源補償件的溫度。一個控制器與多個溫度計和多個電阻性補償件相連。所述控制器包括邏輯電路，能夠響應(yīng)每個溫度計所接收到的無源補償件的溫度來調(diào)節(jié)送到所述多個電阻性補償件中的每一個的控制電流，以使磁場的均勻性得以維持。
通過結(jié)合附圖以及所屬權(quán)利要求對優(yōu)選實施例進行的詳細描述會使本發(fā)明的其它特征更加顯而易見。


圖1是示出了本發(fā)明一優(yōu)選實施例的醫(yī)用成像系統(tǒng)的示意圖。
圖2是示出了圖1中所描述的多個電阻性補償件的詳細視圖。
圖3是示出了圖2中電阻性補償件組件的另一實施例的詳細視圖。
圖4是一流程圖，它示出了在根據(jù)本發(fā)明的一成像系統(tǒng)中控制磁場均勻性的一種方法。
圖5是一流程圖，它示出了調(diào)整圖4中所示方法的一種方法。
圖6是一流程圖，它示出了調(diào)整圖4中所示方法的另一種方法。
具體實施例方式
本發(fā)明包括一成像系統(tǒng)10，具體的是一磁共振成像系統(tǒng)，它用于監(jiān)視無源補償件組件12中的溫度變化并且向電阻性補償件組件14(其可以包括一可以改變磁場數(shù)值的B0元件)提供反饋，以使供應(yīng)到電阻性補償件組件14的電流可以被調(diào)整以用來基本上平衡磁場數(shù)量的變化以及由無源補償件組件12的溫度變化所產(chǎn)生的磁場均勻性的變化。本發(fā)明的一個實施例展示在圖1中。
成像系統(tǒng)10包括一成像磁體16，其在中心處形成有一磁孔18。一個梯度磁場線圈20或幾個線圈可以與成像磁體16一起定位并且通常定位在成像磁體孔中。但是，本發(fā)明還包括一安裝在磁孔18中的無源補償件組件12。本發(fā)明考慮了使用多種類型的無源補償件組件12。一實施例使用了鐵件22，例如鐵環(huán)元件，形成在定位于磁孔18中的第一圓柱表面24周圍。其他實施例考慮使用多個小的局部形成的凹部，鐵件22裝進凹部并且裝進的量受到控制。例如，經(jīng)常使用多個補償件槽，每一個補償件槽被用來接收一補償件盤，補償件盤又可以保持多個單獨的無源補償件26。應(yīng)該認識到的是，可以利用多個這樣鐵件22并且每一個可以被當作單獨的無源補償件26。已經(jīng)知道這些無源補償件26的磁化強度在當它們中的單獨無源補償件的溫度變化時也會發(fā)生變化。知道這一點，以改變成像磁體16產(chǎn)生的磁場。
本發(fā)明通過再包括多個溫度計28與選定數(shù)量的多個無源補償件26熱耦合來解決無源補償件組件12中的溫度變化的問題。應(yīng)該認識到的是，溫度計28不需要與每個無源補償件26相連而是僅與能夠準確地反映溫度變化的一選定數(shù)量的補償件相連。在這種模式中，無源補償件26的溫度可以得到監(jiān)視。在這里的所述的術(shù)語“溫度計”28，包括各種設(shè)計用來或者能夠用于溫度監(jiān)控的方法和裝置，不是限制于一種特定儀器。盡管單獨一個溫度計28可以被用于多個無源補償件26，但可以預期的是，本發(fā)明可以包括多個無源補償件區(qū)域30，多個無源補償件區(qū)域30中的一個可以連接一個溫度計28。溫度計28和無源補償件30的總數(shù)量可以被用來改變本系統(tǒng)的精度。
多個溫度計28中的每一個與一控制器32相連?？刂破?2可以包括一電熱調(diào)節(jié)器讀頭34，其可以將來自于溫度計28的電子脈沖轉(zhuǎn)換成多個無源補償件溫度36。但是，在另外的實施例中，可以使用各種已知的方法將溫度計28的讀數(shù)轉(zhuǎn)換成有用的數(shù)字信息。此控制器32還與電阻性補償件組件14相連?？梢灶A期的是，此控制器32可以包括一電流驅(qū)動裝置38，其能夠控制送到構(gòu)成電阻性補償件組件14的多個電阻性補償件42中每一個的控制電流40。此控制電流40被用于平衡由于溫度變化所生成的無源補償件26中的磁場強度的改變。電阻性補償件組件14可以被安裝在磁孔18中的第二圓柱形表面44上并且處于第一圓柱形表面24內(nèi)。
電阻性補償件組件14可以包括多種電阻性補償件46。電阻性補償件46的數(shù)量和位置可以被變動以提供特定類型的磁場修正。一實施例想到了使用多個單獨線圈46，諸如銅線圈，在獨立電路上布線至控制器32，以使單獨的控制電流40可以被送到每一個線圈46(如圖2所示)。這樣可以優(yōu)化地保持磁場的均勻性。除了單獨線圈46的數(shù)量和位置，還可以想到每個線圈的纏繞次數(shù)以及每個單獨線圈46的精確位置可以被調(diào)整以充分地優(yōu)化本發(fā)明。單獨線圈46的配置是可以被改變的。圖3示出了Z2類型電阻性補償件線圈47以及X類型電阻性補償件線圈49的使用。還應(yīng)該認識到的是，梯度磁場線圈20可以被放置成與控制器32相連，以使梯度磁場線圈20和具有無源補償件組件12的電阻性補償件46、或磁體16或通常包括低溫保持器51的傳導元件的相互作用可以被額外地處理(如圖1所示)。梯度磁場線圈20或電阻性線圈46的運作因流動于包括有低溫保持器51的傳導元件里的渦電流會使磁場的波動最小。在這個實施例中，送至每個電阻性補償件42的控制電流40可以由控制器32進一步地調(diào)整以平衡除了溫度變化以外的梯度磁場線圈20的干擾。一控制臺組件48可以被安置成與控制器32相連，以便讓使用者除了執(zhí)行調(diào)整控制以外還可以控制成像組件10。
盡管目前已經(jīng)對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)作出了描述，應(yīng)該認識到的是多種變化可用來實現(xiàn)對本發(fā)明的運作。本發(fā)明運作實質(zhì)的一個實施例被示出在圖4中的流程圖中。本發(fā)明開始于對成像系統(tǒng)的調(diào)試(步驟100)。這可以通過多種方式來完成。示出在圖5中的一個實施例想到的是加熱無源補償件以改變磁場的均勻性(步驟110)。這可以通過多種方式來完成?？梢越油ㄌ荻却艌鼍€圈20并保持?？梢躁P(guān)閉液體冷卻組件或減少它們的流量。外部加熱元件或裝置可以被用來加熱無源補償件。無源補償件26上溫度梯度的細微變動，使得對應(yīng)于溫度的變化，磁場均勻性發(fā)生細微變動。所作的調(diào)整包括對磁場均勻性變化的測量(步驟120)。這可以通過使用任何一種用于測量磁場的已知過程來實現(xiàn)。因此，可以在無源補償件26的溫度曲線和在磁體均勻性上的效果之間確定一組傳遞函數(shù)130。這些傳遞函數(shù)可以被用來確定電阻性補償件(如圖4所示)中為了優(yōu)化補償件磁體所需的電流(步驟140)。這可以通過由于無源補償件26上的溫度作用所產(chǎn)生的相反的變化來實現(xiàn)。
在示出在圖6的另一調(diào)試過程100中，通過進行原理分析來確定無源補償件中溫度變化對磁場均勻性的影響。這需要確定無源補償件的磁場強度的變化作為無源補償件溫度的函數(shù)(步驟150)。這種函數(shù)關(guān)系可以通過實驗來確定。這種函數(shù)關(guān)系可以與諸如電腦程序的預測工具一起使用，它可以計算出由于無源補償件所處一點的磁場強度的變化而產(chǎn)生的磁場均勻性的變化(步驟160)。現(xiàn)有的無源補償件軟件可以被用來提供這種預測功能。通過這種預測工具，需要用來抗衡磁場強度變化的所述控制電流可以被計算出來(步驟170)。這種將無源補償件溫度與控制電流關(guān)聯(lián)起來的方法可以代替上面所述的傳遞方程以得到相同的結(jié)果。
一旦成像系統(tǒng)已經(jīng)被正確地配置，在成像系統(tǒng)10運行過程中就可以對無源補償件溫度執(zhí)行實時的測量(步驟180)。這能夠?qū)o源補償件溫度進行連續(xù)地測量。然后本發(fā)明系統(tǒng)可以利用傳遞函數(shù)將無源補償件溫度轉(zhuǎn)換成相關(guān)的控制電流以適合地抗衡由于無源補償件溫度所造成的磁場變化。應(yīng)該認識到的是，在使用預測工具進行調(diào)試的情況下，只要無源補償件溫度和由于電阻性補償件抗衡磁場變化所需的控制電流之間的準確關(guān)系是已知的，那么相關(guān)表格或其它函數(shù)關(guān)系就可以代替?zhèn)鬟f函數(shù)。一旦決定了正確的控制電流，此送至電阻性補償件的控制電流就會響應(yīng)于無源補償件溫度作出調(diào)整(步驟190)以保持磁場的均勻性(步驟200)。在這種模式中，本發(fā)明提供了真正實時的磁場均勻性的改善并且因此有利于圖像質(zhì)量的改善。
雖然已經(jīng)對本發(fā)明的特定實施例進行了展示和描述，可是對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說本發(fā)明可以有多種變化以及其它的實施例。因此，這就意味著本發(fā)明僅在權(quán)利要求中受到限制。
權(quán)利要求
1.一種成像系統(tǒng)(10)包括包括磁孔(18)的成像磁體(16)；多個定位在所述磁孔(18)中的無源補償件(12)；多個定位在所述磁孔(18)中的電阻性補償件(42)；多個溫度計(28)，與所述多個無源補償件(12)的一個或多個溫度耦合，多個溫度計(28)中的每一個讀出一個無源補償件的溫度(36)；與所述多個溫度計(28)和所述多個電阻性補償件(42)相連的控制器(32)，所述控制器(32)包括邏輯電路，能夠響應(yīng)每個溫度計(28)所接收到的無源補償件的溫度(36)來調(diào)節(jié)送到所述多個電阻性補償件(42)中的每一個的控制電流(40)，以使磁場的均勻性得以維持。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)(10)，其中，所述多個電阻性補償件(42)包括與所述控制器(32)電連接的多個線圈(46)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的成像系統(tǒng)(10)，還包括定位在所述磁孔(18)里的第一圓柱表面(24)，所述多個無源補償件(12)定位于所述第一圓柱表面(24)上；以及定位在所述第一圓柱表面(24)里的第二圓柱表面(44)，所述多個線圈(46)定位于所述第二圓柱表面(44)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)(10)，其中，所述邏輯電路能夠產(chǎn)生第一傳遞函數(shù)，將所述無源補償件溫度中的一個與所述磁場均勻性相關(guān)聯(lián)；利用所述第一傳遞函數(shù)來確定所述控制電流中的一個；以及向所述多個電阻性補償件中的一個傳送所述控制電流。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)(10)，其中，所述多個無源補償件(12)中的每一個都包括多個無源補償件位置(30)，所述多個溫度計(28)的一個與所述多個無源補償件位置(30)中的每一個溫度耦合。
6.一種成像系統(tǒng)(10)，包括包括磁孔(18)的成像磁體(16)；定位在所述磁孔(18)里的無源補償件(12)；定位在所述磁孔(18)里的電阻性補償件(42)；溫度計(28)，溫度耦合到所述無源補償件(12)，所述溫度計(28)測量無源補償件溫度(36)；與所述溫度計(28)和所述電阻性補償件(42)相連的控制器(32)，所述控制器(32)包括邏輯電路，能夠響應(yīng)每個溫度計(28)所接收到的無源補償件的溫度(36)來調(diào)節(jié)送到所述多個電阻性補償件(42)中的每一個的控制電流(40)，以使磁場的均勻性得以維持。
7.一種控制由成像系統(tǒng)(10)所產(chǎn)生磁場的均勻性的方法，包括測量定位于磁場里的多個無源補償件的無源補償件溫度；根據(jù)所述多個無源補償件的溫度來調(diào)整送向多個定位于磁場中的多個電阻性補償件的多個控制電流，以使磁場的均勻性得以保持。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制由成像系統(tǒng)所產(chǎn)生磁場的均勻性的方法，還包括利用多個傳遞函數(shù)來確定所述多個控制電流，所述多個傳遞函數(shù)將所述無源補償件溫度和磁場的均勻性聯(lián)系起來。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制由成像系統(tǒng)所產(chǎn)生磁場的均勻性的方法，還包括加熱所述多個無源補償件以改變磁場的均勻性；測量磁場均勻性的變化；以及產(chǎn)生多個傳遞函數(shù)，將所述無源補償件溫度與所述磁場均勻性相關(guān)聯(lián)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制由成像系統(tǒng)所產(chǎn)生磁場的均勻性的方法，還包括確定所述多個無源補償件磁場強度的變化，作為所述無源補償件溫度的函數(shù)；計算出在多個無源補償件位置上由于磁場強度的所述變化產(chǎn)生的磁場均勻性的變化。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種成像系統(tǒng)(10)，它包括具有磁孔(18)的成像磁體16。多個無源補償件(26)被定位在磁孔(18)中。多個電阻性補償件(46)也被定位在磁孔(18)中。多個溫度計(28)被熱耦合到選定數(shù)量的多個無源補償件(26)并且讀出無源補償件溫度(36)?？刂破?32)與多個溫度計(28)和多個電阻性補償件(46)相連。所述控制器(32)包括邏輯電路，能夠響應(yīng)每個溫度計(28)所接收到的無源補償件的溫度(36)來調(diào)節(jié)送到所述多個電阻性補償件(42)中的每一個的控制電流(40)，以使磁場的均勻性得以維持。
文檔編號G01R33/38GK1572243SQ20041004328
公開日2005年2月2日 申請日期2004年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月28日
發(fā)明者彼得·菲南, 羅里·沃納, 威廉·F·B·龐查德, 皮奧特爾·M·斯塔里維茨 申請人:Ge醫(yī)藥系統(tǒng)環(huán)球科技公司